JP2018150858A - Cryotrap - Google Patents

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吉信 村山
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新治 降矢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cryotrap that allows steam sterilization treatment.SOLUTION: A cryotrap 38 comprises a refrigerator 40 including a cylinder 41 in which a reciprocating displacer 60 is housed, and a compressor 50 for helium circulation, and cools the inside of a case 30 connected to a chamber 11 that is a deaerated space in which steam sterilization treatment is performed. The displacer has a heat-resistant temperature equal to or higher than a temperature condition in the steam sterilization treatment.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明はクライオトラップに関し、特に、凍結乾燥などに於いて対象物からの水分を一定の排気速度で低温面に凝縮するためのコールドトラップに使用する冷凍機に用いて好適な技術に関する。   The present invention relates to a cryotrap, and more particularly to a technique suitable for use in a refrigerator used in a cold trap for condensing moisture from an object to a low temperature surface at a constant exhaust speed during freeze drying or the like.

医薬品、食品、化粧品又は化学品等の原料液を凍結して真空乾燥するための、コールドトラップを備えた真空乾燥装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   There has been proposed a vacuum drying apparatus equipped with a cold trap for freezing and vacuum drying raw material liquids such as pharmaceuticals, foods, cosmetics, and chemicals (for example, Patent Document 1).

従来の真空乾燥装置によれば、被乾燥物を収容する乾燥室に排気経路を介して真空ポンプが接続され、この排気経路の途中に、コールドトラップが設けられる。乾燥室内の被乾燥物から昇華した水蒸気を、コールドトラップにて凝結させて捕集することにより、被乾燥物を乾燥させることができる。   According to a conventional vacuum drying apparatus, a vacuum pump is connected to a drying chamber that accommodates an object to be dried via an exhaust path, and a cold trap is provided in the middle of the exhaust path. The water to be dried can be dried by condensing the water vapor sublimated from the material to be dried in the drying chamber by condensing in a cold trap.

また、医薬品向けの凍結乾燥装置における最近の流れとして、『抗体医薬』や『バイオ医薬』のニーズが高まっている。
これらの薬剤は、従来の化学物質よりも水分活性が高いため、より含水率を低く製造しなければならないという背景があり、非特許文献1においては、液体窒素を用いた熱交換器を追加して低温を作り出し、凍結乾燥槽内圧力を低くしてこれらの薬剤製造に対応している。
これらの薬剤の場合、治験薬の作り方を「全くそのままの製法で実現」することが求められる。
In addition, as a recent trend in freeze-drying equipment for pharmaceuticals, the needs for “antibody drugs” and “biopharmaceuticals” are increasing.
Since these chemicals have a higher water activity than conventional chemicals, there is a background that the water content must be lower. In Non-Patent Document 1, a heat exchanger using liquid nitrogen is added. Therefore, it is possible to produce these drugs by creating a low temperature and lowering the pressure in the freeze-drying tank.
In the case of these drugs, it is necessary to “realize the manufacturing method as it is” as to how to make the investigational drug.

しかし、非特許文献1に示す技術であると、液体窒素を用いることにより、極めて装置が大がかりとなり、小型化、省スペース化したいという要求があった。さらに、液体窒素を用いることにより、メンテナンスの手間やランニングコストが増大するため、このようなコストがかからずに作業性のよい装置・方法が要求されている。   However, in the technique shown in Non-Patent Document 1, the use of liquid nitrogen makes the apparatus extremely large, and there has been a demand for miniaturization and space saving. Furthermore, the use of liquid nitrogen increases maintenance labor and running costs, and therefore an apparatus and method with good workability without such costs being required.

このため、従来から半導体やFPDの製造装置で用いられていたクライオトラップを用いることを検討した。(特許文献2)   For this reason, the use of a cryotrap that has been used in semiconductor and FPD manufacturing apparatuses has been studied. (Patent Document 2)

特許第5574318号公報Japanese Patent No. 5574318 特開平7−189907号公報JP 7-189907 A

大陽日酸技報 No. 33(2014) p1-p2 森公哉 米倉正浩 「バイオ医薬品向け液化窒素式真空凍結乾燥機」インターネット(URL; https://www.tn-sanso-giho.com/pdf/33/tnscgiho33_06.pdf )Taiyo Nippon Sanso Technical Report No. 33 (2014) p1-p2 Koya Mori Masahiro Yonekura “Liquid nitrogen vacuum freeze dryer for biopharmaceuticals” Internet (URL; https://www.tn-sanso-giho.com/pdf /33/tnscgiho33_06.pdf)

しかし、医薬品製造においては、厳密な基準(サニタリ規格)があり、装置内部の滅菌洗浄が必要なため、従来のクライオトラップにおいて想定されていた半導体やFPDの製造で想定された温度範囲、圧力範囲に対して、異なる使用条件、特に、滅菌洗浄時の高温に適応できなかった。
さらに、医薬製剤等に直接暴露する部分には、このサニタリ規格により、銅などの金属を用いることができないため、従来の冷却能力を維持することとの両立を図る必要があった。
また、クライオトラップは、もともと、半導体やFPDの製造で使用されてきたものであり、これに比べて医薬品製造においては、大きな冷却能力を要求される可能性があり、ディスプレーサの重量増大などの影響のため、これをそのまま適応することはできなかった。
However, there are strict standards (sanitary standards) in pharmaceutical manufacturing, and sterilization and cleaning of the inside of the device is necessary. Therefore, the temperature range and pressure range assumed in the manufacture of semiconductors and FPDs assumed in conventional cryotraps. On the other hand, it was not possible to adapt to different use conditions, particularly high temperatures during sterilization cleaning.
Furthermore, since a metal such as copper cannot be used in the portion directly exposed to a pharmaceutical preparation or the like according to this sanitary standard, it is necessary to achieve compatibility with maintaining the conventional cooling capacity.
In addition, cryotraps are originally used in the manufacture of semiconductors and FPDs. Compared with this, pharmaceutical manufacturing may require a large cooling capacity, and the influence of an increase in the weight of the displacer, etc. Therefore, this could not be applied as it is.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
1.クライオトラップを凍結乾燥(真空乾燥)装置に適応可能とすること。
2.医薬品の製造に適応可能な凍結乾燥を可能とすること。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object.
1. Make the cryotrap applicable to freeze-drying (vacuum drying) equipment.
2. To enable freeze-drying that can be applied to pharmaceutical production.

コールドトラップに機械式冷凍機を使用する場合には、コールドトラップの伝熱板とシリンダの熱接触部は低温での熱伝導率が良い材料、例えば無酸素銅を使用し、伝熱板と熱接触部の間にはインジウム箔のような柔らかい材料を使用して、接触面積を増加させて熱伝達性を向上させていた。しかし、凍結乾燥する対象が医薬品の場合は、乾燥炉内に使用できる材質が限定されており、使用可能な材質SUS316Lを使用すると大幅に低温での熱伝達率が損なわれる。   When a mechanical refrigerator is used for the cold trap, the heat contact plate of the cold trap and the thermal contact part of the cylinder use materials having good thermal conductivity at low temperature, for example, oxygen-free copper, and the heat transfer plate and heat A soft material such as an indium foil is used between the contact portions to increase the contact area and improve heat transferability. However, when the object to be freeze-dried is a pharmaceutical product, the materials that can be used in the drying furnace are limited, and when the usable material SUS316L is used, the heat transfer coefficient at a low temperature is greatly impaired.

また、凍結乾燥する対象が医薬品の場合は、凍結乾燥の前後の処理として、121℃以上の蒸気滅菌を実施する必要がある。しかし、従来の冷凍機内部の部品であるディスプレーサや接着剤などの耐熱温度が70℃とされているため、蒸気滅菌雰囲気に冷凍機を設置することは困難であった。そのため、蒸気滅菌時にも耐えられるディスプレーサ材料の選定や接着剤不使用の固定方法が必要となる。121℃以上の温度に耐えられる樹脂を選定した場合、従来のシリンダとディスプレーサのクリアランスでは、熱膨張により内部で干渉するとともに、一方で、低温になるとクリアランスが増大し、冷凍性能に影響を与える。熱膨張を考慮して、ディスプレーサの材料にシリンダと同材質のステンレスを使用した場合、ディスプレーサの重量が増大して、機械的な信頼性が損なわれる。ディスプレーサが樹脂の場合は、蒸気滅菌雰囲気にさらされた結果、放出ガスが発生して冷媒である高純度ヘリウムガスを汚染する。   In addition, when the object to be freeze-dried is a pharmaceutical product, it is necessary to perform steam sterilization at 121 ° C. or higher as a process before and after freeze-drying. However, since the heat resistant temperature of the displacer, adhesive, etc., which are the components inside the conventional refrigerator, is 70 ° C., it is difficult to install the refrigerator in a steam sterilization atmosphere. Therefore, it is necessary to select a displacer material that can withstand steam sterilization and a fixing method without using an adhesive. When a resin that can withstand a temperature of 121 ° C. or higher is selected, the clearance between the conventional cylinder and the displacer interferes with the inside due to thermal expansion, and on the other hand, the clearance increases at low temperatures, which affects the refrigeration performance. In consideration of thermal expansion, when stainless steel of the same material as the cylinder is used as the material of the displacer, the weight of the displacer increases and mechanical reliability is impaired. When the displacer is a resin, as a result of being exposed to a steam sterilization atmosphere, a released gas is generated and contaminates the high-purity helium gas which is a refrigerant.

本発明のクライオトラップは、往復動するディスプレーサが収納されたシリンダを有する冷凍機と、ヘリウム循環用のコンプレッサとを有し、蒸気滅菌処理をおこなう被脱気空間であるチャンバに接続されるケース内を冷却するクライオトラップであって、
前記ディスプレーサが前記蒸気滅菌処理における温度条件以上の耐熱温度を有することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記シリンダの前記被脱気空間側に露出する外表面が、SUS316Lからなることがより好ましい。
本発明のクライオトラップは、前記シリンダ低温側の内表面が銅からなることが可能である。
また、本発明の前記ディスプレーサには、前記シリンダ低温側となる低温端側およびその反対端側の外側表面に、前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングが周設される手段を採用することもできる。
また、前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、銅からなる前記シリンダ低温側の内表面と摺動する位置に周設されることができる。
また、前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングよりも幅狭とされることができる。
また、前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングが、SUS316Lからなる前記シリンダ低温側と反対側となる内表面と摺動する位置に周設されることができる。
また、前記ディスプレーサの外側表面に周設され前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングには、前記ディスプレーサの周方向に離間する熱膨張吸収溝(ステップカット)が設けられることができる。
また、前記熱膨張吸収溝の前記周方向位置が、前記ディスプレーサの往復動方向位置によってずれた配置とされることができる。
また、前記熱膨張吸収溝には、前記ウェアリングが熱膨張した際に、周方向に摺動して前記ディスプレーサの往復動方向への密閉状態を維持する摺動部が設けられることができる。
また、前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部が前記ディスプレーサの外周側部に嵌合されるとともに、前記ディスプレーサの外周側部から前記蓋部に貫通するスプリングピンにより係止されることができる。
また、前記ディスプレーサの内部が蓄冷器とされ、前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部よりも前記蓄冷器側となる位置に、前記ディスプレーサの外周側部に開口するヘリウムガス噴出口が複数設けられることができる。
また、前記ディスプレーサが、ベークライト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドから選択される材料からなることができる。
また、前記ディスプレーサが、SUS316Lからなり、前記シリンダ内表面と摺動しない外側面に、前記シリンダ内表面と摺動する部分よりも厚さ寸法が薄くなる減肉部が設けられることができる。
また、SUS316Lからなる前記ディスプレーサには、前記減肉部に、樹脂からなる被覆部が設けられることができる。
また、前記シリンダがSUS316Lからなる有底筒状とされ、該シリンダの低温側内側面と低温側内底部とが銅からなることができる。
また、銅からなる前記シリンダ低温側の外表面位置にあるSUS316Lの厚さが0.1〜2mmとされることができる。
また、前記冷凍機から前記コンプレッサへの循環路には、ヘリウムの汚染除去する吸着器が設けられることが好ましい。
また、本発明の真空乾燥装置は、上記のいずれか記載のクライオトラップと、
被脱気空間であるチャンバと、を有することができる。
The cryotrap of the present invention includes a refrigerator having a cylinder in which a reciprocating displacer is housed, and a helium circulation compressor, and is connected to a chamber that is a degassed space for performing steam sterilization processing. A cryotrap that cools
The said subject was solved by having the heat-resistant temperature more than the temperature conditions in the said steam sterilization process.
In the present invention, it is more preferable that the outer surface exposed to the deaerated space side of the cylinder is made of SUS316L.
In the cryotrap of the present invention, the inner surface on the low temperature side of the cylinder can be made of copper.
Further, the displacer of the present invention may employ a means in which a wear ring that slides on the inner surface of the cylinder is provided on the outer surface of the cold end side that is the low temperature side of the cylinder and the opposite end side thereof. it can.
Further, a wear ring provided on the outer surface on the displacer low-temperature end side may be provided at a position sliding with the inner surface on the cylinder low-temperature side made of copper.
The wear ring provided on the outer surface on the displacer low temperature end side may be narrower than the wear ring provided on the outer surface on the opposite side of the displacer low temperature end side.
Further, a wear ring provided on the outer surface opposite to the displacer low temperature end side may be provided at a position where the wear ring slides on the inner surface opposite to the cylinder low temperature side made of SUS316L. .
The wear ring that is provided on the outer surface of the displacer and slides on the inner surface of the cylinder may be provided with a thermal expansion absorption groove (step cut) that is spaced apart in the circumferential direction of the displacer.
Further, the circumferential position of the thermal expansion absorption groove may be shifted depending on the position of the displacer in the reciprocating direction.
The thermal expansion absorption groove may be provided with a sliding portion that slides in the circumferential direction and maintains a sealed state in the reciprocating direction of the displacer when the wear ring is thermally expanded.
Also, a lid that closes the end of the displacer at the low temperature end is provided, the lid is fitted to the outer peripheral side of the displacer, and the spring penetrates from the outer peripheral side of the displacer to the lid It can be locked by a pin.
Further, the inside of the displacer is a regenerator, a lid portion is provided to close the end portion on the displacer low temperature end side, and a position closer to the regenerator side than the lid portion is provided on the outer peripheral side portion of the displacer. A plurality of open helium gas jets can be provided.
The displacer may be made of a material selected from bakelite, polyetheretherketone, and polyphenylene sulfide.
In addition, the displacer may be made of SUS316L, and a thinned portion having a thickness dimension that is thinner than a portion that slides with the cylinder inner surface may be provided on an outer surface that does not slide with the cylinder inner surface.
Further, the displacer made of SUS316L may be provided with a coating portion made of resin at the thinned portion.
The cylinder may be a bottomed cylinder made of SUS316L, and the low temperature side inner surface and the low temperature side inner bottom of the cylinder may be made of copper.
The thickness of SUS316L made of copper at the outer surface position on the low temperature side of the cylinder may be 0.1 to 2 mm.
Moreover, it is preferable that an adsorber for removing decontamination of helium is provided in a circulation path from the refrigerator to the compressor.
Further, the vacuum drying apparatus of the present invention, any of the cryotrap as described above,
A chamber which is a deaerated space.

本発明のクライオトラップは、往復動するディスプレーサが収納されたシリンダを有する冷凍機と、ヘリウム循環用のコンプレッサとを有し、蒸気滅菌処理をおこなう被脱気空間であるチャンバに接続されるケース内を冷却するクライオトラップであって、
前記ディスプレーサが前記蒸気滅菌処理における温度条件以上の耐熱温度を有することにより上記課題を解決した。
The cryotrap of the present invention includes a refrigerator having a cylinder in which a reciprocating displacer is housed, and a helium circulation compressor, and is connected to a chamber that is a degassed space for performing steam sterilization processing. A cryotrap that cools
The said subject was solved by having the heat-resistant temperature more than the temperature conditions in the said steam sterilization process.

本発明において、前記シリンダの前記被脱気空間側に露出する外表面が、SUS316Lからなることがより好ましい。   In the present invention, it is more preferable that the outer surface exposed to the deaerated space side of the cylinder is made of SUS316L.

本発明のクライオトラップは、前記シリンダ低温側の内表面が銅からなることが可能である。   In the cryotrap of the present invention, the inner surface on the low temperature side of the cylinder can be made of copper.

また、本発明の前記ディスプレーサには、前記シリンダ低温側となる低温端側およびその反対端側の外側表面に、前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングが周設される手段を採用することもできる。   Further, the displacer of the present invention may employ a means in which a wear ring that slides on the inner surface of the cylinder is provided on the outer surface of the cold end side that is the low temperature side of the cylinder and the opposite end side thereof. it can.

また、前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、銅からなる前記シリンダ低温側の内表面と摺動する位置に周設されることができる。   Further, a wear ring provided on the outer surface on the displacer low-temperature end side may be provided at a position sliding with the inner surface on the cylinder low-temperature side made of copper.

また、前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングよりも幅狭とされることができる。   The wear ring provided on the outer surface on the displacer low temperature end side may be narrower than the wear ring provided on the outer surface on the opposite side of the displacer low temperature end side.

また、前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングが、SUS316Lからなる前記シリンダ低温側と反対側となる内表面と摺動する位置に周設されることができる。   Further, a wear ring provided on the outer surface opposite to the displacer low temperature end side may be provided at a position where the wear ring slides on the inner surface opposite to the cylinder low temperature side made of SUS316L. .

また、前記ディスプレーサの外側表面に周設され前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングには、前記ディスプレーサの周方向に離間する熱膨張吸収溝(ステップカット)が設けられることができる。   The wear ring that is provided on the outer surface of the displacer and slides on the inner surface of the cylinder may be provided with a thermal expansion absorption groove (step cut) that is spaced apart in the circumferential direction of the displacer.

また、前記熱膨張吸収溝の前記周方向位置が、前記ディスプレーサの往復動方向位置によってずれた配置とされることができる。   Further, the circumferential position of the thermal expansion absorption groove may be shifted depending on the position of the displacer in the reciprocating direction.

また、前記熱膨張吸収溝には、前記ウェアリングが熱膨張した際に、周方向に摺動して前記ディスプレーサの往復動方向への密閉状態を維持する摺動部が設けられることができる。   The thermal expansion absorption groove may be provided with a sliding portion that slides in the circumferential direction and maintains a sealed state in the reciprocating direction of the displacer when the wear ring is thermally expanded.

また、前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部が前記ディスプレーサの外周側部に嵌合されるとともに、前記ディスプレーサの外周側部から前記蓋部に貫通するスプリングピンにより係止されることができる。   Also, a lid that closes the end of the displacer at the low temperature end is provided, the lid is fitted to the outer peripheral side of the displacer, and the spring penetrates from the outer peripheral side of the displacer to the lid It can be locked by a pin.

また、前記ディスプレーサの内部が蓄冷器とされ、前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部よりも前記蓄冷器側となる位置に、前記ディスプレーサの外周側部に開口するヘリウムガス噴出口が複数設けられることができる。   Further, the inside of the displacer is a regenerator, a lid portion is provided to close the end portion on the displacer low temperature end side, and a position closer to the regenerator side than the lid portion is provided on the outer peripheral side portion of the displacer. A plurality of open helium gas jets can be provided.

また、前記ディスプレーサが、ベークライト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドから選択される材料からなることができる。   The displacer may be made of a material selected from bakelite, polyetheretherketone, and polyphenylene sulfide.

また、前記ディスプレーサが、SUS316Lからなり、前記シリンダ内表面と摺動しない外側面に、前記シリンダ内表面と摺動する部分よりも厚さ寸法が薄くなる減肉部が設けられることができる。   In addition, the displacer may be made of SUS316L, and a thinned portion having a thickness dimension that is thinner than a portion that slides with the cylinder inner surface may be provided on an outer surface that does not slide with the cylinder inner surface.

また、SUS316Lからなる前記ディスプレーサには、前記減肉部に、樹脂からなる被覆部が設けられることができる。   Further, the displacer made of SUS316L may be provided with a coating portion made of resin at the thinned portion.

また、前記シリンダがSUS316Lからなる有底筒状とされ、該シリンダの低温側内側面と低温側内底部とが銅からなることができる。   The cylinder may be a bottomed cylinder made of SUS316L, and the low temperature side inner surface and the low temperature side inner bottom of the cylinder may be made of copper.

また、銅からなる前記シリンダ低温側の外表面位置にあるSUS316Lの厚さが0.1〜2mmとされることができる。   Further, the thickness of SUS316L made of copper at the outer surface position on the low temperature side of the cylinder may be 0.1 to 2 mm.

また、前記冷凍機から前記コンプレッサへの循環路には、ヘリウムの汚染除去する吸着器が設けられることが好ましい。   Moreover, it is preferable that an adsorber for removing decontamination of helium is provided in a circulation path from the refrigerator to the compressor.

また、本発明の真空乾燥装置は、上記のいずれか記載のクライオトラップと、
被脱気空間であるチャンバと、を有することができる。
Further, the vacuum drying apparatus of the present invention, any of the cryotrap as described above,
A chamber which is a deaerated space.

本発明によれば、蒸気滅菌処理をおこなうことが必要な医薬品製造に用いられる真空乾燥装置(凍結乾燥装置)に適応可能なクライオトラップを提供可能とすることができるという効果を奏することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an effect that it is possible to provide a cryotrap that can be applied to a vacuum drying apparatus (freeze drying apparatus) used in pharmaceutical manufacture that requires steam sterilization. Become.

本発明に係るクライオトラップの設けられた真空乾燥装置の第1実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a first embodiment of a vacuum drying apparatus provided with a cryotrap according to the present invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a 1st embodiment of a cryotrap concerning the present invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機を示す側断面図である。It is side sectional drawing which shows the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機のシリンダを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the cylinder of the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機のシリンダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cylinder of the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す側面図である。It is a side view which shows the displacer of the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す底面図である。It is a bottom view which shows the displacer of the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す側段面図である。It is a side step view which shows the displacer of the refrigerator in 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第1実施形態を用いた真空乾燥工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the vacuum drying process using 1st Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第2実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す側面図である。It is a side view which shows the displacer of the refrigerator in 2nd Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第2実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す底面図である。It is a bottom view which shows the displacer of the refrigerator in 2nd Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの第2実施形態における冷凍機のディスプレーサを示す側段面図である。It is a side step figure which shows the displacer of the refrigerator in 2nd Embodiment of the cryotrap which concerns on this invention. 本発明に係るクライオトラップの実施形態におけるステップカットの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the step cut in embodiment of the cryotrap which concerns on this invention.

以下、本発明に係るクライオトラップの第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態におけるクライオトラップの設けられた真空乾燥装置を示す模式図であり、図において、符号10は、真空乾燥装置である。
Hereinafter, a cryotrap according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vacuum drying apparatus provided with a cryotrap according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 10 denotes a vacuum drying apparatus.

本実施形態に係る真空乾燥装置10は、例えば医薬品、医薬製剤、およびその原材料などを製造するために、その原料液を凍結して真空乾燥するためのものである。被乾燥物F1は医薬製剤またはその材料とされて、上記原料液を容器に収容した液体状態であってもよいし、前工程で真空凍結させた固体状態(例えば塊状、粉末状)であってもよい。本実施形態は、前者の例で説明する。   The vacuum drying apparatus 10 according to the present embodiment is for freezing and vacuum-drying the raw material liquid in order to produce, for example, pharmaceutical products, pharmaceutical preparations, and raw materials thereof. The to-be-dried product F1 may be a pharmaceutical preparation or a material thereof, and may be in a liquid state in which the raw material liquid is contained in a container, or in a solid state (for example, a lump or powder) that has been frozen in a vacuum in the previous step. Also good. This embodiment will be described using the former example.

本実施形態に係る真空乾燥装置10は、図1に示すように、被乾燥物を収容する乾燥室11と、乾燥室11に接続され、被乾燥物F1から昇華した水分を凝結させて捕集することが可能な第1の温度に冷却されることが可能な第1の捕集手段17を有する第1の脱水部12と、第1の脱水部12と独立に乾燥室11に接続され、第1の温度より低い第2の温度に冷却されることが可能な捕集手段38を有する第2の脱水部30と、切り替え手段として乾燥室11と第1の脱水部12とを選択的に連通・脱離可能とする第1仕切部21と、同じく切り替え手段として乾燥室11と第2の脱水部30とを選択的に連通・脱離可能とする第2仕切部23と、制御部14と、を有するものとされる。   As shown in FIG. 1, the vacuum drying apparatus 10 according to the present embodiment is connected to a drying chamber 11 for storing a material to be dried and the drying chamber 11, and condenses and collects moisture sublimated from the material to be dried F <b> 1. A first dehydrating unit 12 having a first collecting means 17 capable of being cooled to a first temperature that can be cooled, and connected to the drying chamber 11 independently of the first dehydrating unit 12, The second dehydrating part 30 having the collecting means 38 that can be cooled to the second temperature lower than the first temperature, and the drying chamber 11 and the first dehydrating part 12 as the switching means are selectively used. The first partition 21 that can be communicated / desorbed, the second partition 23 that can selectively communicate / desorb the drying chamber 11 and the second dehydrator 30 as switching means, and the controller 14. And.

乾燥室11は、被乾燥物たる原料F1を真空乾燥させるための空間である。乾燥室11内の真空度は、例えば5〜300Paの範囲で調整可能とされている。乾燥室11は、それぞれ試料F1が載置されたトレー(図示略)を支持する複数の棚11aを多段に有する。   The drying chamber 11 is a space for vacuum-drying the raw material F1, which is an object to be dried. The degree of vacuum in the drying chamber 11 can be adjusted, for example, in the range of 5 to 300 Pa. The drying chamber 11 has a plurality of shelves 11a that support trays (not shown) on which the samples F1 are placed, respectively.

乾燥室11における複数の棚11aには、それぞれヒータ(調温手段)11bが設けられている。ヒータ11bは、コントロールユニット(制御部)14に制御され、棚11aに載置された試料F1を加熱可能および冷却可能とされる。ヒータ11bとしては、例えば、棚11aの内部に温媒を循環させる機構や、シーズヒータなどの抵抗加熱式のヒータ等で構成することができる。加熱時におけるヒータ11bの設定温度は特に限定されず、例えば20℃とすることができる。   Each of the plurality of shelves 11a in the drying chamber 11 is provided with a heater (temperature control means) 11b. The heater 11b is controlled by the control unit (control unit) 14 so that the sample F1 placed on the shelf 11a can be heated and cooled. As the heater 11b, for example, a mechanism for circulating a heating medium inside the shelf 11a, a resistance heating type heater such as a sheathed heater, or the like can be used. The set temperature of the heater 11b during heating is not particularly limited, and can be set to 20 ° C., for example.

少なくともいずれか1つの棚11bには、温度センサ11cが設けられている。温度センサ11cは、ヒータ11bにより加熱される棚3上に載置された試料F1の温度を検知し、これを検知信号としてコントロールユニット14に出力する。温度センサ11cは、棚11aの上側から温度を測定する物とすることができ、各棚11aに対してそれぞれ設けることが好ましい。   A temperature sensor 11c is provided on at least one of the shelves 11b. The temperature sensor 11c detects the temperature of the sample F1 placed on the shelf 3 heated by the heater 11b, and outputs this to the control unit 14 as a detection signal. The temperature sensor 11c can be an object that measures temperature from the upper side of the shelf 11a, and is preferably provided for each shelf 11a.

乾燥室11には、それぞれ独立して第1の脱水部12と第2の脱水部30とが接続され、乾燥室11はこの第1の脱水部12および第2の脱水部30を介して真空ポンプ(第1排気手段)15およびポンプ(第2排気手段)16に連通される。真空ポンプ15は、乾燥室11内を所定の真空度に排気するためのポンプである。真空ポンプ15としては、ロータリーポンプやドライポンプ等の各種の真空ポンプを採用することができる。   A first dehydrating unit 12 and a second dehydrating unit 30 are independently connected to the drying chamber 11, and the drying chamber 11 is evacuated via the first dehydrating unit 12 and the second dehydrating unit 30. The pump (first exhaust unit) 15 and the pump (second exhaust unit) 16 communicate with each other. The vacuum pump 15 is a pump for exhausting the inside of the drying chamber 11 to a predetermined degree of vacuum. Various vacuum pumps such as a rotary pump and a dry pump can be employed as the vacuum pump 15.

乾燥室11には、後述するように、乾燥室11、第1の脱水部12、および、第2の脱水部30内を、洗浄、滅菌するための、洗浄・滅菌手段19が設けられ、コントロールユニット14により制御されて、滅菌工程用に121℃程度のスチーム、あるいは、洗浄工程用に所定の基準を満たした純水を乾燥室11、第1の脱水部12、および、第2の脱水部30内部に供給可能とされている。   As will be described later, the drying chamber 11 is provided with a cleaning / sterilization means 19 for cleaning and sterilizing the inside of the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30. The drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit are controlled by the unit 14 and are supplied with steam of about 121 ° C. for the sterilization process or pure water that satisfies a predetermined standard for the cleaning process. 30 can be supplied inside.

乾燥室11には、乾燥室11内部の圧力を測定するための圧力計26,27が設けられる。圧力計26は、測定ガスの種類による測定指示値の影響を受けない全圧測定可能な第1の真空計とされ、例えば、バラトロン真空計、隔膜圧力計であるキャパシタンスマノメータとされる。圧力計27は、熱伝導を利用する全圧測定可能な真空計で、かつ、測定ガスの種類によって測定指示値に差が生ずる第2の真空計とされ、例えば、ピラニ真空計とされる。   The drying chamber 11 is provided with pressure gauges 26 and 27 for measuring the pressure inside the drying chamber 11. The pressure gauge 26 is a first vacuum gauge capable of measuring the total pressure without being affected by the measurement instruction value depending on the type of measurement gas, and is, for example, a capacitance manometer such as a Baratron vacuum gauge or a diaphragm pressure gauge. The pressure gauge 27 is a vacuum gauge capable of measuring the total pressure using heat conduction, and is a second vacuum gauge that causes a difference in measurement indication value depending on the type of measurement gas, for example, a Pirani vacuum gauge.

第1の脱水部12による第1乾燥工程または加熱乾燥工程中に、前記第1の真空計26による乾燥室11における測定指示値と、第2の真空計27による乾燥室11における測定指示値とを比較し、測定指示値の差が極小に収束する時点を第1乾燥工程または加熱乾燥工程の終点時と判断する。これが後述する判別工程となる。
つまり、これら圧力計26,27の測定値が離間した状態から一致した状態に変化した際に、乾燥室11内部の水分が、第1の脱水部12の能力限界まで除去されたと判断し、第2の脱水部30による第2可能工程へと切り替え可能とされている。圧力計26,27の計測値は、コントロールユニット14に出力される。
During the first drying step or heat drying step by the first dehydrating unit 12, the measurement instruction value in the drying chamber 11 by the first vacuum gauge 26, and the measurement instruction value in the drying chamber 11 by the second vacuum gauge 27 And the time point at which the difference between the measurement instruction values converges to the minimum is determined as the end point of the first drying process or the heat drying process. This is a discrimination process described later.
That is, when the measured values of the pressure gauges 26 and 27 change from the separated state to the coincident state, it is determined that the moisture inside the drying chamber 11 has been removed to the capacity limit of the first dehydrating unit 12, and the first It is possible to switch to the second possible process by the two dehydrating units 30. The measured values of the pressure gauges 26 and 27 are output to the control unit 14.

第1の脱水部12は、乾燥室11と真空ポンプ(第1排気手段)15とを連通させる一方の排気経路となるとともに、第1の脱水部12には、第1のコールドトラップ17が設けられている。第1のコールドトラップ17は、水蒸気を凝結させて捕集することが可能な捕集面(第1の捕集面)を構成する。第1のコールドトラップ17は、後に説明する第2のコールドトラップ38よりも例えば大型とされ、より大量の水蒸気を捕集することが可能な主乾燥用のコールドトラップとして用いられる。   The first dehydrating unit 12 serves as one exhaust path that allows the drying chamber 11 and the vacuum pump (first exhaust unit) 15 to communicate with each other. The first dehydrating unit 12 is provided with a first cold trap 17. It has been. The 1st cold trap 17 comprises the collection surface (1st collection surface) which can condense and collect water vapor | steam. The first cold trap 17 is, for example, larger than a second cold trap 38 described later, and is used as a cold trap for main drying that can collect a larger amount of water vapor.

第1の脱水部12における第1のコールドトラップ17は、冷却媒体が流通するチューブがコイル状に巻回されて構成されている。これ以外にも、第1のコールドトラップは、平板(プレート)状に構成されていてもよい。第1のコールドトラップ17は、チューブの両端に冷媒の導入部17a及び導出部17bを有する。これら冷媒の導入部17a及び導出部17bは、第1のコールドトラップ17内に冷媒を供給し流通させる第1の冷却ユニット17cに接続されている。   The first cold trap 17 in the first dewatering unit 12 is configured by winding a tube through which a cooling medium flows in a coil shape. In addition to this, the first cold trap may be configured in a flat plate shape. The first cold trap 17 has a refrigerant introduction part 17a and a lead-out part 17b at both ends of the tube. The refrigerant introduction part 17 a and the lead-out part 17 b are connected to a first cooling unit 17 c that supplies and distributes the refrigerant in the first cold trap 17.

第1の冷却ユニット17cは、コントロールユニット14により制御され、第1のコールドトラップ17内に冷媒を流通させる。第1の冷却ユニット17cは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された高温高圧冷媒を液化する凝縮器と、液体冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、液体冷媒を気化する蒸発器とを有し、第1のコールドトラップ17は上記蒸発器に相当する。冷媒は、導入部17aより第1のコールドトラップ17内に導入され、第1のコールドトラップ17を流通し、導出部17bより導出されることにより循環する。なお、冷媒としては例えばフロンガスR404Aや、シリコンオイル等を用いることができる。   The first cooling unit 17 c is controlled by the control unit 14 and causes the refrigerant to flow through the first cold trap 17. The first cooling unit 17c includes a compressor that compresses the refrigerant, a condenser that liquefies the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant, an expansion valve that adiabatically expands the liquid refrigerant, and an evaporator that vaporizes the liquid refrigerant. The first cold trap 17 corresponds to the evaporator. The refrigerant is introduced into the first cold trap 17 from the introduction part 17a, circulates through the first cold trap 17, and circulates by being led out from the lead-out part 17b. As the refrigerant, for example, Freon gas R404A, silicon oil, or the like can be used.

第1の冷却ユニット17cは、第1のコールドトラップ17の表面(第1の捕集面)を第1の温度に冷却する。第1の温度とは、第1のコールドトラップ17が乾燥室11内の試料F1から昇華した水蒸気の殆どを凝結させて捕集できることが可能な温度であり、その値は、乾燥対象物である試料F1の種類、乾燥室の到達圧力等に応じて設定され、本実施形態では、−40℃程度、−20℃〜−60℃程度の範囲である。   The first cooling unit 17c cools the surface (first collection surface) of the first cold trap 17 to the first temperature. The first temperature is a temperature at which the first cold trap 17 can condense and collect most of the water vapor sublimated from the sample F1 in the drying chamber 11, and the value is the object to be dried. It is set according to the type of the sample F1, the ultimate pressure in the drying chamber, and the like, and in this embodiment, is in the range of about −40 ° C. and about −20 ° C. to −60 ° C.

第1の脱水部12において、乾燥室11と第1のコールドトラップ17との間には、切替弁となる第1仕切部21が設けられ、第1のコールドトラップ17と真空ポンプ(第1排気手段)15との間には、切り替え手段としての第1の切替弁22が設けられている。第1仕切部21および第1の切替弁22は、コントロールユニット14により開閉制御される。   In the first dehydrating unit 12, a first partition 21 serving as a switching valve is provided between the drying chamber 11 and the first cold trap 17, and the first cold trap 17 and the vacuum pump (first exhaust) Means) 15 is provided with a first switching valve 22 as switching means. The first partition 21 and the first switching valve 22 are controlled to open and close by the control unit 14.

第1仕切部21は、乾燥室11壁面に開口した部分を閉塞可能な仕切体21aと、この仕切体21aを壁面に接触する閉塞状態と壁面から離脱する開放状態とで移動させる図示しない駆動部と、この駆動部を駆動する図示しない駆動源とを有する。駆動源がコントロールユニット14により駆動制御されることで、第1仕切部21の開閉制御がおこなわれる。仕切体21aおよび駆動部は、後述するように、第1の脱水部12および乾燥室11を洗浄・滅菌する際に、洗浄可能な構成とされている。   The first partition 21 is a partition 21a that can close a portion opened on the wall surface of the drying chamber 11, and a drive unit (not shown) that moves the partition 21a between a closed state in contact with the wall surface and an open state in which the partition member 21a is detached from the wall surface. And a drive source (not shown) for driving the drive unit. When the drive source is driven and controlled by the control unit 14, opening / closing control of the first partition portion 21 is performed. As will be described later, the partition 21a and the drive unit are configured to be washable when the first dehydrating unit 12 and the drying chamber 11 are cleaned and sterilized.

第1仕切部21を開放することにより、乾燥室11と第1の脱水部12とを互いに連通することができる。第1仕切部21および第1の切替弁22をともに開放することにより、乾燥室11と真空ポンプ15とを互いに連通することができる。第1仕切部21を閉塞し第1の切替弁22を開放することにより、第1の脱水部12内を排気することができる。第1仕切部21および第1の切替弁22をともに閉塞することにより、第1の脱水部12を介しての乾燥室11内の排気を制限することができる。
真空ポンプ15と第1の切替弁22とは、第1排気手段を構成している。
By opening the first partition portion 21, the drying chamber 11 and the first dehydrating portion 12 can be communicated with each other. By opening both the first partition 21 and the first switching valve 22, the drying chamber 11 and the vacuum pump 15 can be communicated with each other. By closing the first partition 21 and opening the first switching valve 22, the inside of the first dehydrating unit 12 can be exhausted. By closing both the first partition portion 21 and the first switching valve 22, exhaust in the drying chamber 11 through the first dehydrating portion 12 can be restricted.
The vacuum pump 15 and the first switching valve 22 constitute a first exhaust means.

本実施形態において、乾燥室11に連通する他方の排気経路である第2の脱水部30には、第2のコールドトラップ38が設けられている。第2のコールドトラップ38は、水蒸気を凝結させて捕集することが可能な捕集面(第2の捕集面)を構成する。第2のコールドトラップ38は、第1のコールドトラップ17における第1の捕集面よりも低い第2の温度に冷却されることが可能に構成されている。   In the present embodiment, a second cold trap 38 is provided in the second dehydrating unit 30 that is the other exhaust path communicating with the drying chamber 11. The second cold trap 38 constitutes a collection surface (second collection surface) capable of condensing and collecting water vapor. The second cold trap 38 is configured to be cooled to a second temperature lower than the first collection surface of the first cold trap 17.

図2は、本実施形態におけるクライオトラップを示す断面図である。
本実施形態におけるクライオトラップは、仕上げ乾燥用の第2の脱水部30として、真空乾燥装置10に取り付けられ、被脱気空間である乾燥室(チャンバ)11に接続されたケース31内に設けられている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cryotrap in the present embodiment.
The cryotrap in the present embodiment is attached to the vacuum drying apparatus 10 as the second dehydrating unit 30 for finish drying, and is provided in a case 31 connected to a drying chamber (chamber) 11 that is a space to be deaerated. ing.

本実施形態において、第1のコールドトラップ17の冷凍機17cに要求される能力は、−50〜−60℃近辺の温度で、大きな熱容量を持つことであるのに対し、第2のコールドトラップ30は二次乾燥であり、この場合には一次乾燥で水分を吸着した後の処理であるため、より低温(例えば−80℃〜−100℃)であるが熱容量は小さくてよい。このため、第2のコールドトラップ38は、第1のコールドトラップ17よりも小型とされ、捕集可能な水蒸気量は第1のコールドトラップ17よりも少量であり、仕上げ乾燥用のコールドトラップとして用いられる。例えば、被乾燥物における500kg程度の水分のうち、最後の1%を第2のコールドトラップ38によって乾燥するものとして設けられる。   In the present embodiment, the capacity required for the refrigerator 17c of the first cold trap 17 is to have a large heat capacity at a temperature in the vicinity of −50 to −60 ° C., whereas the second cold trap 30 Is secondary drying. In this case, since it is a treatment after adsorbing moisture in the primary drying, the heat capacity may be small at a lower temperature (for example, −80 ° C. to −100 ° C.). Therefore, the second cold trap 38 is made smaller than the first cold trap 17, and the amount of water vapor that can be collected is smaller than that of the first cold trap 17, and is used as a cold trap for finishing drying. It is done. For example, the last 1% of about 500 kg of moisture in the material to be dried is provided to be dried by the second cold trap 38.

第2のコールドトラップ38は、コントロールユニット14により制御され、後述する機械式冷凍機(冷凍機)40により冷却された低温パネル38aをトラップパネルとしてケース31内に設置したものとされる。低温パネル38aの板面がチャンバ11内の脱気源(被乾燥物)F1へ向けて設置されている。   The second cold trap 38 is controlled by the control unit 14 and is installed in the case 31 as a trap panel using a low-temperature panel 38a cooled by a mechanical refrigerator (refrigerator) 40 described later. The plate surface of the low-temperature panel 38a is installed toward the degassing source (object to be dried) F1 in the chamber 11.

低温パネル38aは、機械式冷凍機40がヘリウムガスをサイモン膨張させることにより例えば80Kの超低温にまで冷却することができるものであり、これに気体分子を凝縮することで排気ポンプ16等では到達できない高真空にまで乾燥室11内の真空度を高めることができるものである。
排気ポンプ16は、第2の脱水部30のうち被脱気空間30内を真空に排気するものとされ、ターボ分子ポンプとされることができる。
The low-temperature panel 38a can be cooled down to an ultra-low temperature of, for example, 80K by Simon expansion of the helium gas by the mechanical refrigerator 40, and cannot be reached by the exhaust pump 16 or the like by condensing gas molecules therein. The degree of vacuum in the drying chamber 11 can be increased to a high vacuum.
The exhaust pump 16 is configured to exhaust the inside of the deaerated space 30 in the second dehydrating unit 30 to a vacuum, and can be a turbo molecular pump.

第2のコールドトラップ38は、低温パネル38aの表面(第2の捕集面)を、第1のコールドトラップ17の表面よりも低い、例えば、およそ−70℃〜−100℃、−85℃程度に冷却する。低温パネル38aの表面温度をあまり低く設定しすぎると、必要な機械式冷凍機40の能力が大きすぎるため好ましくなくまた、低温パネル38aの表面温度をあまり高く設定しすぎると、被乾燥物F1の含水率を必要なレベルまで低減できないため好ましくない。   The second cold trap 38 has a surface (second collection surface) of the low-temperature panel 38a lower than the surface of the first cold trap 17, for example, about -70 ° C to -100 ° C or about -85 ° C. Cool down. If the surface temperature of the low temperature panel 38a is set too low, it is not preferable because the necessary capacity of the mechanical refrigerator 40 is too large, and if the surface temperature of the low temperature panel 38a is set too high, the drying object F1 This is not preferable because the moisture content cannot be reduced to a required level.

なお、第2のコールドトラップ38は、もともと上記のように、半導体やFPDの製造に適用可能である高性能なクライオトラップを用いるものであるが、通常使用される条件よりも極めて異なった条件で使用されるものである。   As described above, the second cold trap 38 uses a high-performance cryotrap that can be applied to the manufacture of semiconductors and FPDs as described above. It is what is used.

第2の脱水部30において、図1に示すように、乾燥室11と第2のコールドトラップ38との間には、切替弁となる第2仕切部23が設けられ、第2のコールドトラップ38と排気ポンプ(第2排気手段)16との間には、切り替え手段としての第2の切替弁24が設けられている。第2仕切部23および第2の切替弁24は、コントロールユニット14により開閉制御される。   In the second dehydrating unit 30, as shown in FIG. 1, a second partition 23 serving as a switching valve is provided between the drying chamber 11 and the second cold trap 38, and the second cold trap 38. A second switching valve 24 as a switching means is provided between the exhaust pump 16 and the exhaust pump (second exhaust means) 16. The second partition 23 and the second switching valve 24 are controlled to open and close by the control unit 14.

第2仕切部23は、乾燥室11壁面に開口した部分を閉塞可能な仕切体23aと、この仕切体23aを壁面に接触する閉塞状態と壁面から離脱する開放状態とで移動させる図示しない駆動部と、この駆動部を駆動する図示しない駆動源とを有する。この駆動源がコントロールユニット14により駆動制御されることで、第2仕切部23の開閉制御がおこなわれる。仕切体23aおよび駆動部は、後述するように、第2の脱水部30の被脱気空間および乾燥室11を洗浄・滅菌する際に、洗浄可能な構成とされている。   The second partition 23 includes a partition 23a that can close a portion opened on the wall surface of the drying chamber 11, and a drive unit (not shown) that moves the partition 23a between a closed state in contact with the wall surface and an open state in which the partition member 23a is detached from the wall surface. And a drive source (not shown) for driving the drive unit. This drive source is driven and controlled by the control unit 14 so that the opening / closing control of the second partition portion 23 is performed. As will be described later, the partition 23a and the drive unit are configured to be washable when the deaerated space of the second dehydrating unit 30 and the drying chamber 11 are cleaned and sterilized.

第2仕切部23を開放することにより、乾燥室11と第2の脱水部30の被脱気空間とを互いに連通することができる。第2仕切部23および第2の切替弁24をともに開放することにより、乾燥室11と排気ポンプ(第2排気手段)16とを互いに連通することができる。第2仕切部23を閉塞し第2の切替弁24を開放することにより、第2の脱水部30の被脱気空間内を排気することができる。第2仕切部23および第2の切替弁24をともに閉塞することにより、第2の脱水部30の被脱気空間および乾燥室11内を独立に閉塞することができる。
排気ポンプ16と第2の切替弁24とは、第2排気手段を構成している。
By opening the second partition 23, the drying chamber 11 and the space to be deaerated of the second dehydrating unit 30 can be communicated with each other. By opening both the second partition 23 and the second switching valve 24, the drying chamber 11 and the exhaust pump (second exhaust means) 16 can be communicated with each other. By closing the second partition 23 and opening the second switching valve 24, the inside of the deaerated space of the second dehydrating unit 30 can be exhausted. By closing both the second partition 23 and the second switching valve 24, the space to be deaerated in the second dehydrating unit 30 and the inside of the drying chamber 11 can be closed independently.
The exhaust pump 16 and the second switching valve 24 constitute a second exhaust means.

本実施形態に係る真空乾燥装置10は、乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30とを洗浄した後に、乾燥室11と第1の脱水部12とを連通するとともに第2の脱水部30を閉塞して第1の凍結乾燥工程をおこない、その後、乾燥室11と第2の脱水部30とを連通するとともに第1の脱水部12を閉塞して第2の凍結乾燥工程をおこなうものとされる。
このため、本実施形態に係る真空乾燥装置10においては、乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30の被脱気空間とが、それぞれ洗浄可能かつ密閉可能とされている。
The vacuum drying apparatus 10 according to the present embodiment communicates the drying chamber 11 with the first dehydrating unit 12 after cleaning the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30. The first dehydration unit 30 is closed and the first freeze-drying process is performed. Thereafter, the drying chamber 11 and the second dehydration unit 30 are communicated with each other, and the first dehydration unit 12 is closed and the second freeze-drying is performed. The process is supposed to be performed.
Therefore, in the vacuum drying apparatus 10 according to the present embodiment, the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the degassed space of the second dehydrating unit 30 can be cleaned and sealed, respectively. .

具体的には、第1の脱水部12と第2の脱水部30とにおいて、滅菌時の熱対策、医薬製剤製造用としての表面が、SUS316L、Au、Ptから選択される金属で覆われた構成とされることができる。なお、洗浄されない面、つまり、脱水部12,30の内側表面と接しない部分は電熱が良好であるCu等を使用してもよい。   Specifically, in the first dehydration unit 12 and the second dehydration unit 30, the surface for heat treatment at the time of sterilization and pharmaceutical preparation production was covered with a metal selected from SUS316L, Au, and Pt. Can be configured. In addition, you may use Cu etc. with favorable electroheating in the surface which is not wash | cleaned, ie, the part which does not touch the inner surface of the dehydration parts 12 and 30.

同様に、第1の切替弁22および、第1の切替弁22よりも真空ポンプ15側と、第2の切替弁24および、第2の切替弁24よりも排気ポンプ16側とは、いずれも、乾燥室11側へ逆流しない構成とされている。   Similarly, both the first switching valve 22 and the first switching valve 22 are closer to the vacuum pump 15 side, and the second switching valve 24 and the second switching valve 24 are closer to the exhaust pump 16 side. In addition, the flow does not flow back to the drying chamber 11 side.

次に、本実施形態おけるクライオトラップ38について説明する。   Next, the cryotrap 38 in this embodiment will be described.

クライオトラップ38は、図2に示すように、機械式冷凍機(冷凍機)40と、冷媒となるヘリウム循環用のコンプレッサ50とを有する。冷凍機40と、コンプレッサ50とは、循環路50a〜50cで接続され、冷凍機40からコンプレッサ50から還流する循環路50bには、連続的に高温雰囲気にさらされた場合に冷媒としている高純度ヘリウムガスが、放出ガスにより汚染されないように活性化されたモレキュラーシーブ又は活性炭を充填した吸着器51が配置されている。   As shown in FIG. 2, the cryotrap 38 includes a mechanical refrigerator (refrigerator) 40 and a helium circulation compressor 50 serving as a refrigerant. The refrigerator 40 and the compressor 50 are connected by circulation paths 50a to 50c, and the circulation path 50b that circulates from the refrigerator 50 to the compressor 50 has a high purity as a refrigerant when continuously exposed to a high-temperature atmosphere. An adsorber 51 filled with molecular sieve or activated carbon activated so that helium gas is not contaminated by the released gas is arranged.

吸着器51をヘリウムガスが循環する冷凍機40とコンプレッサ50との間に配置したことにより、連続的に121℃の雰囲気に冷凍機がさらされた場合、各材料から放出ガスが発生し、冷媒である高純度ヘリウムガスが汚染された場合でも、冷凍機1サイクル毎にヘリウムガスが吸着器51を通過し、放出ガスは都度トラップされて、高純度ヘリウムガスの汚染を防止することができる。   Since the adsorber 51 is disposed between the refrigerator 40 and the compressor 50 in which helium gas circulates, when the refrigerator is continuously exposed to an atmosphere of 121 ° C., a release gas is generated from each material, and the refrigerant Even when the high purity helium gas is contaminated, the helium gas passes through the adsorber 51 every cycle of the refrigerator, and the released gas is trapped each time to prevent contamination of the high purity helium gas.

これにより、汚染されたヘリウムガスを使用して冷却した場合に発生する、蓄冷器61内部で凝縮して膨張室に流れるヘリウム流量が減少して性能低下の原因となることを防止できる。さらに汚染物質の凝縮量が多い場合は、圧力損失が大きくなり、冷凍機40の定速での運転が困難となり、間歇的な異常音が発生し機械的な不具合に繋がることを防止できる。   As a result, it is possible to prevent the flow of helium flowing in the expansion chamber from condensing inside the regenerator 61, which is generated when the contaminated helium gas is used for cooling, from being reduced and causing deterioration in performance. Further, when there is a large amount of pollutant condensed, the pressure loss increases, making it difficult to operate the refrigerator 40 at a constant speed, and it is possible to prevent intermittent abnormal noises from being caused and causing mechanical problems.

図3は、本実施形態における冷凍機(冷凍機)40を示す断面図である。
冷凍機40は、図3に示すように、シリンダ41とディスプレーサ60とを有する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a refrigerator (refrigerator) 40 in the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the refrigerator 40 includes a cylinder 41 and a displacer 60.

シリンダ41内には、駆動源40aにより軸方向に往復動するディスプレーサ60が収容されており、ディスプレーサ60の軸方向先端位置のシリンダ41内には、低温膨脹室42が形成されている。
ディスプレーサ60の内部には、金属網や金属粒から成る蓄冷器61が設けられ、外部のヘリウム循環用のコンプレッサ50で圧縮された室温のヘリウムが吸入バルブ44および排出バルブ45を介して循環可能となっている。
A displacer 60 that reciprocates in the axial direction by a drive source 40 a is accommodated in the cylinder 41, and a low temperature expansion chamber 42 is formed in the cylinder 41 at the tip end in the axial direction of the displacer 60.
Inside the displacer 60, a regenerator 61 made of a metal net or metal particles is provided, and helium at room temperature compressed by an external helium circulation compressor 50 can be circulated through the intake valve 44 and the discharge valve 45. It has become.

図4は、本実施形態におけるシリンダ41を示す側断面図、図5は、本実施形態におけるシリンダ41を示す開口側から見た断面図である。
本実施形態におけるシリンダ41は、図4,図5に示すように、有底筒状とされ、例えば円形断面を有する。シリンダ41の閉塞された底部側が、冷凍機40の低温側となる低温膨脹室42である。
FIG. 4 is a side sectional view showing the cylinder 41 in the present embodiment, and FIG. 5 is a sectional view seen from the opening side showing the cylinder 41 in the present embodiment.
As shown in FIGS. 4 and 5, the cylinder 41 in the present embodiment has a bottomed cylindrical shape, and has, for example, a circular cross section. The closed bottom side of the cylinder 41 is a low temperature expansion chamber 42 which is the low temperature side of the refrigerator 40.

シリンダ41は、SUS316Lによって外表面の全域が覆われており、低温膨脹室42となる膨脹室内側面42aおよび内底面42bが銅、より好ましくは無酸素銅からなる。また、低温膨脹室42以外の内側面43cがSUS316Lからなる。銅からなる膨脹室内側面42aおよび内底面42bは、一体とされたコップ状の銅からなり、膨脹室内側面42aおよび内底面42bの外表面は、SUS316Lからなる側外層43aおよび底外層43bによってその全面が被覆されている。シリンダ41は、SUS316Lによって外表面の全域が覆われていることにより、薬剤・食品の凍結乾燥、および食品や生物学的材料を凍結保存するサニタリ規格を満たすことができる。   The entire surface of the cylinder 41 is covered with SUS316L, and the expansion chamber side surface 42a and the inner bottom surface 42b that become the low temperature expansion chamber 42 are made of copper, more preferably oxygen-free copper. Further, the inner side surface 43c other than the low temperature expansion chamber 42 is made of SUS316L. The expansion chamber side surface 42a and the inner bottom surface 42b made of copper are made of an integrated cup-shaped copper, and the outer surfaces of the expansion chamber side surface 42a and the inner bottom surface 42b are entirely covered by the side outer layer 43a and the bottom outer layer 43b made of SUS316L. Is covered. Cylinder 41 can satisfy the sanitary standard for freeze-drying drugs and foods and freezing and storing foods and biological materials by covering the entire outer surface with SUS316L.

膨脹室内側面42aの開口端と内側面43cの端部は、略面一とされ、内側面43c側端部位置には、膨脹室内側面42aに向けて厚さの増大する拡大部43が設けられている。側外層43aおよび底外層43bの厚さは、いずれも0.1〜2mmとされて、熱伝導率の低下を防止している。また、内側面43cの厚さは、室温からの熱侵入を小さくしつつ、高圧ガスを封入可能な強度を維持するための寸法として、1.6mm〜2.2mmとして設定される。
シリンダ41の開口端位置には、SUS316Lからなるフランジ41aが設けられる。
The opening end of the expansion chamber side surface 42a and the end portion of the inner surface 43c are substantially flush with each other, and an expansion portion 43 that increases in thickness toward the expansion chamber side surface 42a is provided at the position of the inner surface 43c side end portion. ing. The thicknesses of the side outer layer 43a and the bottom outer layer 43b are both 0.1 to 2 mm to prevent a decrease in thermal conductivity. Moreover, the thickness of the inner side surface 43c is set as 1.6 mm-2.2 mm as a dimension for maintaining the intensity | strength which can be enclosed with a high pressure gas, making the heat penetration from room temperature small.
A flange 41 a made of SUS316L is provided at the opening end position of the cylinder 41.

シリンダ41は、底外層43bがなく両端の開口した状態で内径の異なる部分を有するように形成されたSUS316Lからなる円筒に対して、有底円筒状の一体とされた銅からなる膨脹室内側面42aおよび内底面42bを挿入して真空ろう付けし、さらに、底外層43bを被覆して真空ろう付けし、その全周を溶接して密閉することで製造される。   The cylinder 41 has a bottom outer layer 43b and is open at both ends. The cylinder 41 is formed of SUS316L formed to have different inner diameters. The inner bottom surface 42b is inserted and vacuum brazed, and the bottom outer layer 43b is covered and vacuum brazed, and the entire circumference is welded and sealed.

図6は、本実施形態におけるディスプレーサを示す側面図、図7は、本実施形態におけるディスプレーサを示す開口側から見た底面図、図8は、本実施形態におけるディスプレーサを示す側断面図である。
本実施形態におけるディスプレーサ60は、例えば121℃以上のスチームに20分以上曝す蒸気滅菌処理における温度条件以上の耐熱性を有するベークライト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドから選択される樹脂材料からなるものとされる。これらの物性比較を表1に示す。
FIG. 6 is a side view showing the displacer in the present embodiment, FIG. 7 is a bottom view of the displacer in the present embodiment as viewed from the opening side, and FIG. 8 is a side sectional view showing the displacer in the present embodiment.
The displacer 60 in the present embodiment is made of a resin material selected from bakelite, polyether ether ketone, and polyphenylene sulfide having heat resistance equal to or higher than the temperature condition in the steam sterilization treatment that is exposed to steam at 121 ° C. or higher for 20 minutes or more. Is done. Table 1 shows a comparison of these physical properties.

Figure 2018150858
Figure 2018150858

表1に示すように、ディスプレーサ60としては、高温雰囲気の連続使用にも耐えられ、低温においても熱膨張率が小さいポリエーテルケトンまたはポリフェニレンサルファイドが好ましいことがわかる。   As shown in Table 1, it is understood that the displacer 60 is preferably a polyether ketone or polyphenylene sulfide that can withstand continuous use in a high temperature atmosphere and has a low coefficient of thermal expansion even at a low temperature.

ディスプレーサ60は、図6〜図8に示すように、両端の閉塞された略円筒状の外周側部62を有し、その内部に金属網や金属粒からなる蓄冷器61が設けられる。
ディスプレーサ60は、低温膨脹室42側である低温端側が蓋部63によって閉塞され、低温端側と反対側が外周側部62と一体の室温端部64として閉塞される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the displacer 60 has a substantially cylindrical outer peripheral side portion 62 closed at both ends, and a regenerator 61 made of a metal net or metal particles is provided therein.
The displacer 60 is closed at the low temperature end side, which is the low temperature expansion chamber 42 side, by the lid portion 63, and at the opposite side to the low temperature end side as a room temperature end portion 64 integrated with the outer peripheral side portion 62.

ディスプレーサ60の低温端側となる外周側部62の外周面には、ウェアリング65が周設され、ディスプレーサ60の低温端側と反対側となる外周側部62の外周面には、ウェアリング66が周設される。   A wear ring 65 is provided around the outer peripheral surface of the outer peripheral side portion 62 that is the low temperature end side of the displacer 60, and a wear ring 66 is provided on the outer peripheral surface of the outer peripheral side portion 62 that is opposite to the low temperature end side of the displacer 60. Is installed around.

ディスプレーサ60は、ウェアリング65およびウェアリング66の外周のみでシリンダ41内面と摺動するように、ウェアリング65およびウェアリング66以外の部分は、ウェアリング65およびウェアリング66の外径寸法に対して、外径寸法が小さくなるように設定されている。   The displacer 60 slides on the inner surface of the cylinder 41 only on the outer periphery of the wear ring 65 and the wear ring 66, and the portions other than the wear ring 65 and the wear ring 66 are in relation to the outer diameter dimensions of the wear ring 65 and the wear ring 66. The outer diameter is set to be small.

ウェアリング65およびウェアリング66は、例えば121℃程度以上のスチームに20分以上曝す蒸気滅菌処理における温度条件において耐熱性を有し、放出ガスが極めて少ないものとされるとともに、金属との摺動に対し耐摩耗性と耐熱性を有するフッ化樹脂や熱可塑性樹脂等から選択される材料からなるものとされる。   The wear ring 65 and the wear ring 66 have heat resistance in a temperature condition in a steam sterilization process that is exposed to, for example, steam of about 121 ° C. or more for 20 minutes or more, and the amount of released gas is extremely small. In contrast, it is made of a material selected from a fluorinated resin, a thermoplastic resin and the like having wear resistance and heat resistance.

ウェアリング65は、シリンダ41の膨脹室内側面42aと摺動するとともにシリンダ41およびディスプレーサ60の間をシール可能な外径とされる。ウェアリング65は、ディスプレーサ60の往復動に対応して、銅からなる膨脹室内側面42aと摺動するとともに、内側面43cには接触しない位置として配置される。   The wear ring 65 has an outer diameter that slides between the expansion chamber side surface 42a of the cylinder 41 and seals between the cylinder 41 and the displacer 60. The wear ring 65 is slid with the expansion chamber side surface 42a made of copper in correspondence with the reciprocating movement of the displacer 60, and is disposed at a position not in contact with the inner side surface 43c.

ウェアリング66は、シリンダ41の内側面43cと摺動するとともにシリンダ41およびディスプレーサ60の間をシール可能な外径とされる。ウェアリング66は、ディスプレーサ60の往復動に対応して、SUS316Lからなる内側面43cと摺動するとともに、膨脹室内側面42aには接触しない位置として配置される。   The wear ring 66 has an outer diameter that can slide between the inner surface 43 c of the cylinder 41 and seal between the cylinder 41 and the displacer 60. Wear ring 66 slides on inner surface 43c made of SUS316L in response to the reciprocating motion of displacer 60, and is disposed at a position that does not contact expansion chamber side surface 42a.

このように、ウェアリング65およびウェアリング66の配置を、ディスプレーサ60の往復動方向において設定することで、異なる材質からなる内表面を有するシリンダ41とディスプレーサ60とのシール性を維持することができる。   Thus, by setting the arrangement of the wear ring 65 and the wear ring 66 in the reciprocating direction of the displacer 60, the sealing performance between the cylinder 41 having the inner surface made of different materials and the displacer 60 can be maintained. .

ウェアリング65の幅寸法t65は、ウェアリング66の幅寸法t66よりも小さくなるように設定されている。言い換えると、ディスプレーサ60の往復動方向において、ウェアリング65はウェアリング66よりも幅狭とされる。これにより、シール性能を変化させずに、低温側となる膨脹室内側面42aと摺動するウェアリング65から発生する摩擦熱を低減することができる。   The width dimension t65 of the wear ring 65 is set to be smaller than the width dimension t66 of the wear ring 66. In other words, the wear ring 65 is narrower than the wear ring 66 in the reciprocating direction of the displacer 60. Thereby, the frictional heat generated from the wear ring 65 sliding with the expansion chamber side surface 42a on the low temperature side can be reduced without changing the sealing performance.

ウェアリング65およびウェアリング66は、図8に示すように、それぞれディスプレーサ60の外周側部62に周設された溝部62a,62bに勘合されている。   As shown in FIG. 8, the wear ring 65 and the wear ring 66 are fitted into groove portions 62 a and 62 b provided around the outer peripheral side portion 62 of the displacer 60.

ウェアリング65およびウェアリング66には、図6に示すように、それぞれ熱膨張による体積増加を吸収する溝となるステップカット67が設けられる。   As shown in FIG. 6, the wear ring 65 and the wear ring 66 are each provided with a step cut 67 serving as a groove that absorbs an increase in volume due to thermal expansion.

ステップカット67は、ウェアリング65,66が熱膨張した際に、その体積増加分をディスプレーサの周方向において吸収し、ディスプレーサ60がシリンダ41内部で干渉することを防止して、シリンダ41とディスプレーサ60との摺動状態及びシール性能を変化させないように形成されている。   The step cut 67 absorbs the increase in volume in the circumferential direction of the displacer when the wear rings 65 and 66 are thermally expanded, and prevents the displacer 60 from interfering with the inside of the cylinder 41. The sliding state and the sealing performance are not changed.

ステップカット67としては、ウェアリング65,66を周方向に分離して互いに離間する溝を形成するとともに、その溝がディスプレーサ60の軸方向位置において、ディスプレーサ60周方向に異なる配置となっているものである。   As the step cut 67, the wear rings 65 and 66 are separated in the circumferential direction to form grooves that are separated from each other, and the grooves are arranged differently in the circumferential direction of the displacer 60 at the axial position of the displacer 60. It is.

具体的には、ステップカット67として、ウェアリング65,66の端部が周方向に離間するように、ディスプレーサ60の軸方向に延在するように形成された溝67aおよび溝67bが、それらの近接端部どうしを接続する摺動部となる切れ目67cで連続された切断部分として形成される。このように、溝67aおよび溝67bの周方向位置が、ディスプレーサ60の往復動方向位置によってずれた配置とされている。   Specifically, as the step cut 67, grooves 67a and 67b formed so as to extend in the axial direction of the displacer 60 so that the ends of the wear rings 65 and 66 are separated in the circumferential direction are It is formed as a cut portion that is continuous at a cut 67c that becomes a sliding portion that connects adjacent end portions. As described above, the circumferential positions of the grooves 67a and 67b are shifted from each other by the position of the displacer 60 in the reciprocating direction.

溝67aおよび溝67bのディスプレーサ60周方向寸法t67aは、ディスプレーサ60の径寸法およびウェアリング65,66の材質によるが、3〜4mmとすることができる。   Displacer 60 circumferential dimension t67a of groove 67a and groove 67b can be 3 to 4 mm, depending on the diameter of displacer 60 and the material of wear rings 65 and 66.

ステップカット67における切れ目67cは、ディスプレーサ60周方向において、ウェアリング65,66の端部が接する長さt67cは、熱収縮と熱膨張を考慮し、熱収縮時は溝67aと溝67bとが繋がらない、一方で熱膨張時は溝67aと溝67bとの隙間がなくなり干渉しない寸法、例えば、3〜4mmとすることができる。   The cut 67c in the step cut 67 has a length t67c in which the ends of the wear rings 65 and 66 are in contact with each other in the circumferential direction of the displacer 60, considering heat shrinkage and thermal expansion, and the grooves 67a and 67b are connected during heat shrinkage. On the other hand, at the time of thermal expansion, the dimension between the groove 67a and the groove 67b disappears and does not interfere, for example, 3 to 4 mm.

蓋部63は、ディスプレーサ60内部の蓄冷器61における低温端側の端部を閉塞するものとされ、蓋部63がディスプレーサ60の外周側部62内側に螺合される。
蓋部63は、ディスプレーサの外周側部62を貫通するスプリングピン68により係止される。
The lid portion 63 closes the end portion on the low temperature end side of the regenerator 61 inside the displacer 60, and the lid portion 63 is screwed inside the outer peripheral side portion 62 of the displacer 60.
The lid 63 is locked by a spring pin 68 that penetrates the outer peripheral side 62 of the displacer.

スプリングピン68は、挿入する穴径と等しいか、それ以上の大きさを有する中空円筒状で半割り形状の部品とされ、圧入して挿入すると、穴の内部において金属の弾性限度内における反発力で広がり、破壊しない限り抜けないものである。スプリングピン68は、外周側部62の外周面よりも中心軸側に入り込むように配置されて、ディスプレーサ60が往復動した際に、摺動するシリンダ41内表面と当接しないように設けられている。同時に、スプリングピン68は、外周側部62に対する蓋部63の回転防止もおこなっている。   The spring pin 68 is a hollow cylindrical halved part having a size equal to or larger than the diameter of the hole to be inserted, and when it is press-fitted and inserted, the repulsive force within the elastic limit of the metal inside the hole. It will spread through and will not come out unless destroyed. The spring pin 68 is disposed so as to enter the center axis side of the outer peripheral surface of the outer peripheral side portion 62 and is provided so as not to contact the inner surface of the sliding cylinder 41 when the displacer 60 reciprocates. Yes. At the same time, the spring pin 68 also prevents the lid portion 63 from rotating relative to the outer peripheral side portion 62.

ディスプレーサ60の外周側部62には、蓋部63よりも蓄冷器61側となる位置に、外周外向きに開口するヘリウムガス噴出口69が複数設けられる。
ヘリウムガス噴出口69は、ディスプレーサ60の外周に周方向均等半角で配置され、本実施形態では、12箇所設けられている。ヘリウムガス噴出口69よりも低温端部側の外周側部62は、低温膨脹室42の内径よりも小さな外径とされており、ディスプレーサ60と低温膨脹室42の内周面とは接触しておらず、この隙間を介して蓄冷器61と低温膨脹室42との間をヘリウムガスが流通する。
A plurality of helium gas jets 69 opening outward from the outer periphery are provided on the outer peripheral side portion 62 of the displacer 60 at positions closer to the regenerator 61 than the lid portion 63.
The helium gas jets 69 are arranged on the outer periphery of the displacer 60 at a uniform half angle in the circumferential direction, and are provided at 12 locations in the present embodiment. The outer peripheral side 62 on the cold end side of the helium gas outlet 69 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the low temperature expansion chamber 42, and the displacer 60 and the inner peripheral surface of the low temperature expansion chamber 42 are in contact with each other. However, helium gas flows between the regenerator 61 and the low temperature expansion chamber 42 through this gap.

室温端部64には、吸入バルブ44および排出バルブ45に接続されるヘリウムガス流入口64aが蓄冷器61まで貫通して設けられている。   A helium gas inlet 64 a connected to the suction valve 44 and the discharge valve 45 is provided in the room temperature end portion 64 so as to penetrate to the regenerator 61.

本実施形態の冷凍機40においては、ディスプレーサ60の内部には蓄冷器61が設けられ、外部のヘリウム循環用のコンプレッサ50で圧縮された室温のヘリウムは、冷凍機40のシリンダ41内に充満する。このヘリウムの送り込みは吸入バルブ44の開閉により制御される。   In the refrigerator 40 of the present embodiment, a regenerator 61 is provided inside the displacer 60, and helium at room temperature compressed by an external helium circulation compressor 50 fills the cylinder 41 of the refrigerator 40. . This helium feeding is controlled by opening and closing the intake valve 44.

そして、ディスプレーサ60が低温膨脹室42の容積を拡げるように、(図で右向きに)移動すると、この低温膨脹室42に蓄冷器61で冷却されながらヘリウムが流入する。次いで吸入バルブ44を閉じ、排出バルブ45を開くと、ヘリウムはサイモン膨脹で膨脹室42を冷却し、同時に蓄冷器61を冷却しながらコンプレッサ50へと戻る。   When the displacer 60 moves so as to expand the volume of the low temperature expansion chamber 42 (toward the right in the figure), helium flows into the low temperature expansion chamber 42 while being cooled by the regenerator 61. Next, when the intake valve 44 is closed and the exhaust valve 45 is opened, helium cools the expansion chamber 42 by Simon expansion, and at the same time returns to the compressor 50 while cooling the regenerator 61.

これにより該冷凍機40の内部は最低圧力となり、ここでディスプレーサ60が低温膨脹室42の容積を減少するように、(図で左向きに)移動し、低温化したヘリウムは蓄冷器61を冷却しながら逆流する。以上のサイクルで低温膨脹室42は77.3K以下程度の極低温になり、熱伝導で各クライオパネル38aが相応した温度に冷却される。   As a result, the inside of the refrigerator 40 has a minimum pressure, and the displacer 60 moves (to the left in the figure) so as to reduce the volume of the low temperature expansion chamber 42, and the low temperature helium cools the regenerator 61. While flowing backwards. Through the above cycle, the low temperature expansion chamber 42 becomes a very low temperature of about 77.3 K or less, and each cryopanel 38a is cooled to a corresponding temperature by heat conduction.

また、第2の脱水部31において、後述する本実施形態における真空乾燥方法では、滅菌工程、洗浄工程、収容工程、第1乾燥工程において、第2排気手段の第2の切替弁24よりも排気ポンプ16側が閉塞された状態とされている。   Further, in the second dehydrating unit 31, in the vacuum drying method in the present embodiment to be described later, in the sterilization process, the cleaning process, the storing process, and the first drying process, the exhaust is performed more than the second switching valve 24 of the second exhaust unit. The pump 16 side is closed.

以下、本実施形態におけるクライオトラップを用いた真空乾燥方法について説明する。
図9は、本実施形態におけるクライオトラップを用いた真空乾燥方法を示すフローチャートである。
Hereinafter, a vacuum drying method using the cryotrap in the present embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing a vacuum drying method using the cryotrap in the present embodiment.

本実施形態のクライオトラップを用いた真空乾燥方法は、図9に示すように、準備工程S01と、開閉工程S02と、滅菌工程03と、洗浄工程04と、予備乾燥工程S05と、開閉工程S06と、収容工程S07と、開閉工程S08と、第1乾燥工程S09と、加熱乾燥工程S10と、第2排気工程S11と、判別工程S12と、開閉工程S13と、第2乾燥工程S14と、第1排気工程S15と、密閉工程S16と、開閉工程S17と、取出工程S18とを有するものとされる。   As shown in FIG. 9, the vacuum drying method using the cryotrap of the present embodiment includes a preparation step S01, an opening / closing step S02, a sterilization step 03, a cleaning step 04, a preliminary drying step S05, and an opening / closing step S06. A housing step S07, an opening / closing step S08, a first drying step S09, a heat drying step S10, a second exhausting step S11, a discrimination step S12, an opening / closing step S13, a second drying step S14, 1 exhaust process S15, sealing process S16, opening and closing process S17, and take-out process S18.

本実施形態の真空乾燥方法は、図9に示す準備工程S01として、必要な被乾燥物F1を棚11aに搬入可能なように準備しておく。またコントロールユニット14において、必要な製造条件情報を準備する。   The vacuum drying method of this embodiment prepares so that the necessary to-be-dried material F1 can be carried in to the shelf 11a as preparation process S01 shown in FIG. The control unit 14 prepares necessary manufacturing condition information.

次いで、図9に示す開閉工程S02として、コントロールユニット14の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室11開
第1仕切部21開
第2仕切部23開
第1の切替弁22閉
第2の切替弁24閉
Next, as an opening / closing step S02 shown in FIG. 9, the partitions and valves are opened and closed as follows under the control of the control unit 14.
Drying chamber 11 opened First partition 21 opened Second partition 23 opened First switching valve 22 closed Second switching valve 24 closed

次いで、図9に示す滅菌工程03として、開閉工程S02で設定した状態、つまり、第1仕切部21および第2仕切部23を開放して乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30とを連通させ、コントロールユニット14の制御により洗浄・滅菌手段19からスチームを供給することにより乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との内部を滅菌する。   Next, as the sterilization step 03 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S02, that is, the first partition portion 21 and the second partition portion 23 are opened, and the drying chamber 11, the first dehydrating portion 12, and the second partition portion are opened. The inside of the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30 is sterilized by communicating with the dehydrating unit 30 and supplying steam from the cleaning / sterilizing unit 19 under the control of the control unit 14.

被乾燥物F1である医薬製剤が暴露される部分は、完全に無菌が担保されなければならず、このため、薬剤生産工程を開始するごとにその前工程として、蒸気滅菌工程S03を有する。医薬品向けの凍結乾燥装置において必要な滅菌とは121℃以上のスチームに20分以上曝すことにより菌を死滅させるものである。   The part to which the pharmaceutical preparation which is the material to be dried F1 is exposed must be completely sterilized, and therefore has a steam sterilization process S03 as a preceding process every time the drug production process is started. Sterilization necessary in a freeze-drying apparatus for pharmaceuticals is to kill bacteria by exposing to steam at 121 ° C. or higher for 20 minutes or longer.

この蒸気滅菌工程における圧力は、210kPa程度。220kPa〜240kPa程度とされている。実際には、蒸気滅菌工程S03として、3時間程度装置内部を高温に維持することになる。   The pressure in this steam sterilization process is about 210 kPa. It is set to about 220 kPa to 240 kPa. Actually, as the steam sterilization step S03, the inside of the apparatus is maintained at a high temperature for about 3 hours.

次いで、図9に示す洗浄工程04として、開閉工程S02で設定した状態、つまり、第1仕切部21および第2仕切部23を開放して乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30とを連通させ、コントロールユニット14の制御により洗浄・滅菌手段19から洗浄用に所定の基準を満たした純水を供給することにより乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との内部を洗浄する。半導体など他の製造分野における真空装置では想定外であるが、装置内部に水をかけて洗浄する。このため、乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との内部はできるだけ水が溜まらない構造が望ましい。   Next, as the cleaning step 04 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S02, that is, the first partition portion 21 and the second partition portion 23 are opened, and the drying chamber 11, the first dehydrating portion 12, and the second partition portion are opened. The dehydrating unit 30 is in communication with the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second by supplying pure water satisfying a predetermined standard for cleaning from the cleaning / sterilizing unit 19 under the control of the control unit 14. The inside of the dehydrating unit 30 is washed. Although it is not expected in a vacuum apparatus in other manufacturing fields such as semiconductors, the inside of the apparatus is washed with water. For this reason, it is desirable that the interior of the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30 has a structure in which water does not accumulate as much as possible.

次いで、図9に示す予備乾燥工程05として、開閉工程S02で設定した状態、つまり、第1仕切部21および第2仕切部23を開放して乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30とを連通させ、コントロールユニット14の制御により、第1のコールドトラップ17を駆動して、乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30とを予備乾燥し、洗浄水を除去する。この際、棚11aの調温手段により、乾燥室11内を加温することができる。   Next, as the preliminary drying step 05 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S02, that is, the first partition portion 21 and the second partition portion 23 are opened, and the drying chamber 11, the first dehydrating portion 12, and the second portion are opened. The dehydrating unit 30 is communicated, and the first cold trap 17 is driven under the control of the control unit 14 to predry the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30, Remove wash water. At this time, the inside of the drying chamber 11 can be heated by the temperature adjusting means of the shelf 11a.

予備乾燥工程05においては、コントロールユニット14が、第1の冷却ユニット17cを駆動して第1のコールドトラップ17中に冷媒を流通させ、第1仕切部21、第2仕切部23および第1の切替弁22を開、かつ、第2の切替弁24を閉とし、真空ポンプ15を駆動して、乾燥室11を第1の排気経路となる第1の脱水部12を介して排気する。これにより、乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との圧力が低下することで、内部の水分が蒸発する。真空ポンプ15は、水蒸気を含む乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との内部の気体を、第1の排気経路を介して汲み出す。水蒸気は、第1のコールドトラップ17で捕集される。   In the preliminary drying step 05, the control unit 14 drives the first cooling unit 17c to circulate the refrigerant in the first cold trap 17, and the first partition unit 21, the second partition unit 23, and the first partition unit The switching valve 22 is opened and the second switching valve 24 is closed, and the vacuum pump 15 is driven to exhaust the drying chamber 11 through the first dehydrating unit 12 serving as the first exhaust path. Thereby, the water | moisture content inside evaporates because the pressure of the drying chamber 11, the 1st dehydration part 12, and the 2nd dehydration part 30 falls. The vacuum pump 15 pumps out the gas inside the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30 containing water vapor via the first exhaust path. The water vapor is collected by the first cold trap 17.

なお、予備乾燥工程05においては、第2のコールドトラップ38は駆動させない方が好ましいが、後述する第2排気行程S11により第2の脱水部30内部の水分を後工程で排気する場合などでは、この限りではない。   In the preliminary drying step 05, it is preferable not to drive the second cold trap 38. However, in the case where the moisture in the second dehydrating unit 30 is exhausted in a subsequent step by a second exhaust step S11 described later, This is not the case.

次いで、図9に示す開閉工程S06として、コントロールユニット14の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室11開
第1仕切部21開
第2仕切部23閉
第1の切替弁22閉
第2の切替弁24閉
Next, as an opening / closing step S06 shown in FIG. 9, each partition and valve are opened and closed under the control of the control unit 14 as follows.
Drying chamber 11 opened First partition 21 opened Second partition 23 closed First switching valve 22 closed Second switching valve 24 closed

次いで、図9に示す収容工程S07として、開閉工程S06で設定した状態、つまり、第1仕切部21を開放して、乾燥室11と第1の脱水部12とを連通させるとともに、第2仕切部23を閉塞して第2の脱水部30を独立させた状態で、乾燥室11に被乾燥物F1を搬入する。   Next, as the housing step S07 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S06, that is, the first partition portion 21 is opened to allow the drying chamber 11 and the first dehydrating portion 12 to communicate with each other, and the second partition The object to be dried F1 is carried into the drying chamber 11 in a state where the part 23 is closed and the second dehydrating part 30 is made independent.

次いで、図9に示す開閉工程S08として、コントロールユニット14の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室11閉
第1仕切部21開
第2仕切部23閉
第1の切替弁22開
第2の切替弁24閉
Next, as an opening / closing step S08 shown in FIG. 9, the gates and valves are opened / closed as follows under the control of the control unit 14.
Drying chamber 11 closed First partition 21 opened Second partition 23 closed First switching valve 22 opened Second switching valve 24 closed

次いで、図9に示す第1乾燥工程09として、開閉工程S08で設定した状態、つまり、第1仕切部21を開放して、乾燥室11と第1の脱水部12とを連通させるとともに、第2仕切部23を閉塞して第2の脱水部30を独立させた状態で、コントロールユニット14の制御により、第1のコールドトラップ17を駆動して、乾燥室11と第1の脱水部12の内部、特に乾燥室11を凍結乾燥する。これにより、乾燥室11と第1の脱水部12との圧力が低下することで、内部の水分が蒸発する。真空ポンプ15は、水蒸気を含む乾燥室11内の気体を、第1の排気経路を介して汲み出す。水蒸気は、第1のコールドトラップ17で捕集される。   Next, as the first drying step 09 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S08, that is, the first partition portion 21 is opened to allow the drying chamber 11 and the first dehydrating portion 12 to communicate with each other. The first cold trap 17 is driven under the control of the control unit 14 in a state where the two partition portions 23 are closed and the second dehydrating unit 30 is made independent, and the drying chamber 11 and the first dehydrating unit 12 are controlled. The inside, especially the drying chamber 11 is freeze-dried. Thereby, the water | moisture content inside evaporates because the pressure of the drying chamber 11 and the 1st spin-drying | dehydration part 12 falls. The vacuum pump 15 pumps the gas in the drying chamber 11 containing water vapor through the first exhaust path. The water vapor is collected by the first cold trap 17.

乾燥室11より汲み出された気体のうち窒素等の非凝結気体は、第1のコールドトラップ17で凝結せず真空ポンプ15により汲み出される。棚11aに載置された試料F1は、水分から蒸発潜熱を奪われることによって凍結する。
第1乾燥工程09における第1のコールドトラップ17は、−40℃程度に温度設定される。
Of the gas pumped out from the drying chamber 11, non-condensed gas such as nitrogen is pumped out by the vacuum pump 15 without condensing in the first cold trap 17. The sample F1 placed on the shelf 11a is frozen by removing the latent heat of evaporation from moisture.
The temperature of the first cold trap 17 in the first drying step 09 is set to about −40 ° C.

次いで、図9に示す加熱乾燥工程S10として、開閉工程S08で設定した状態、つまり、第1仕切部21を開放して、乾燥室11と第1の脱水部12とを連通させるとともに、第2仕切部23を閉塞して第2の脱水部30を独立させた状態で、コントロールユニット14の制御により、各棚11aに設けられた調温手段11bを駆動する。   Next, as the heating and drying step S10 shown in FIG. 9, the state set in the opening and closing step S08, that is, the first partition portion 21 is opened to allow the drying chamber 11 and the first dehydrating portion 12 to communicate with each other. The temperature control means 11b provided in each shelf 11a is driven by the control of the control unit 14 in a state where the partition 23 is closed and the second dehydrating unit 30 is made independent.

ヒータ(調温手段)11bは、乾燥室11内の棚11aを20℃に加熱することにより棚11aに載置された試料F1を加熱することで、試料F1の乾燥を促進する。加熱された試料F1に含まれる氷は、この試料F1から潜熱を取り込み、昇華して水蒸気になる。   The heater (temperature control means) 11b promotes drying of the sample F1 by heating the sample F1 placed on the shelf 11a by heating the shelf 11a in the drying chamber 11 to 20 ° C. The ice contained in the heated sample F1 takes in latent heat from the sample F1 and sublimates into water vapor.

真空ポンプ15は、この水蒸気を含む乾燥室11内の気体を、第1の排気経路を介して汲み出す。真空ポンプ15により汲み出された気体のうち、水蒸気は第1のコールドトラップ17の表面で潜熱を放出し、凝結して氷になることで、第1のコールドトラップ17により捕集される。乾燥室11より汲み出された気体のうち窒素等の非凝結気体は、第1のコールドトラップ17で凝結せず真空ポンプ15により汲み出される。   The vacuum pump 15 pumps the gas in the drying chamber 11 containing the water vapor through the first exhaust path. Of the gas pumped out by the vacuum pump 15, water vapor releases latent heat on the surface of the first cold trap 17, condenses into ice, and is collected by the first cold trap 17. Of the gas pumped out from the drying chamber 11, non-condensed gas such as nitrogen is pumped out by the vacuum pump 15 without condensing in the first cold trap 17.

真空ポンプ15による乾燥室11の排気動作が継続することで、乾燥室11は真空ポンプ15のもつ到達圧力に達する。また、乾燥室11内の水蒸気の凝結点が下がることで、第1のコールドトラップ17の捕集能力が劣化し、乾燥室11内の真空度の上昇が停止する。乾燥室11内の真空度の上昇が停止すると、試料F1に含まれる氷は昇華することができなくなる。その結果、昇華が行われない以上試料F1に含まれる氷は固体原料から潜熱を取り込むことがないので、ヒータ11bの加熱作用により試料F1の温度が上昇する。棚11aに設けられた温度センサ11cは、ヒータ11bにより加熱される試料F1の表面温度を検知し、これを検知信号としてコントロールユニット14に出力する。   By continuing the exhaust operation of the drying chamber 11 by the vacuum pump 15, the drying chamber 11 reaches the ultimate pressure of the vacuum pump 15. In addition, when the condensation point of the water vapor in the drying chamber 11 is lowered, the collecting ability of the first cold trap 17 is deteriorated, and the increase in the degree of vacuum in the drying chamber 11 is stopped. When the increase in the degree of vacuum in the drying chamber 11 stops, the ice contained in the sample F1 cannot be sublimated. As a result, since the ice contained in the sample F1 does not take in latent heat from the solid raw material as long as no sublimation is performed, the temperature of the sample F1 rises due to the heating action of the heater 11b. The temperature sensor 11c provided on the shelf 11a detects the surface temperature of the sample F1 heated by the heater 11b, and outputs this to the control unit 14 as a detection signal.

同時に、真空ポンプ15による乾燥室11の排気動作が継続することで、乾燥室11内の真空度の上昇が停止する。このとき、測定ガスの種類による測定指示値の影響を受けない全圧測定可能な第1の真空計とされる圧力計26の測定指示値と、熱伝導を利用する全圧測定可能な真空計で、かつ、測定ガスの種類によって測定指示値に差が生ずる第2の真空計とされる圧力計27の測定指示値と、をコントロールユニット14に出力する。   At the same time, the evacuation operation of the drying chamber 11 by the vacuum pump 15 is continued, so that the increase in the degree of vacuum in the drying chamber 11 is stopped. At this time, the measurement instruction value of the pressure gauge 26, which is the first vacuum gauge capable of measuring the total pressure without being affected by the measurement instruction value depending on the type of measurement gas, and the vacuum gauge capable of measuring the total pressure using heat conduction. In addition, the measurement instruction value of the pressure gauge 27, which is the second vacuum gauge in which the measurement instruction value varies depending on the type of measurement gas, is output to the control unit 14.

コントロールユニット14は、前記第1の真空計26による乾燥室11における測定指示値と、第2の真空計27による乾燥室11における測定指示値とを比較し、測定指示値の差が極小に収束する時点を検知する。これら第1及び第2の真空計における測定指示値の差を比較し、当該測定指示値の差が極小に収束する時点を乾燥終点確認時と判断することによって、又は第2の真空計の測定指示曲線における下降曲線の変曲点の時刻を乾燥終点確認時として検知する。
同時に、コントロールユニット14は、温度センサ11cからの検知信号に基き、試料F1の表面温度がヒータ11bの加熱温度と等しくなって上限に達したことを検知する。
The control unit 14 compares the measurement instruction value in the drying chamber 11 by the first vacuum gauge 26 with the measurement instruction value in the drying chamber 11 by the second vacuum gauge 27, and the difference between the measurement instruction values converges to a minimum. Detecting when to do. By comparing the difference between the measurement instruction values in the first and second vacuum gauges, and determining that the time when the difference between the measurement instruction values converges to the minimum is when the drying end point is confirmed, or measurement by the second vacuum gauge The time of the inflection point of the descending curve in the instruction curve is detected as the time when the drying end point is confirmed.
At the same time, the control unit 14 detects that the surface temperature of the sample F1 is equal to the heating temperature of the heater 11b and reaches the upper limit based on the detection signal from the temperature sensor 11c.

次いで、図9に示す判別工程S12として、コントロールユニット14は、圧力計26,27からの測定指示値比較により離検知した乾燥終点確認時、および/または、温度センサ11cからの検知信号に基いて検知した試料F1の表面温度とヒータ11bの温度とが等しくなった上限時になったと判断すると、これが加熱乾燥工程S10の終点時であると判断して、まず第1仕切部21を閉塞し、その後、第1のコールドトラップ17の駆動を停止する。なお、第1仕切部21の閉塞後であれば、第1の切替弁22の開閉状態はどちらでもかまわない。   Next, as a discrimination step S12 shown in FIG. 9, the control unit 14 is based on the detection signal from the temperature sensor 11c and / or at the time of confirming the dry end point detected by the comparison of the measurement instruction values from the pressure gauges 26 and 27. If it is determined that the upper limit at which the detected surface temperature of the sample F1 is equal to the temperature of the heater 11b is reached, it is determined that this is the end point of the heating and drying step S10, and the first partition portion 21 is first closed, and then Then, the driving of the first cold trap 17 is stopped. In addition, as long as the 1st partition part 21 is obstruct | occluded, the open / close state of the 1st switching valve 22 may be any.

次いで、図9に示す開閉工程S13として、コントロールユニット14の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室11閉
第1仕切部21閉
第2仕切部23開
第1の切替弁22閉
第2の切替弁24開
Next, as an opening / closing step S13 shown in FIG. 9, the gates and valves are opened and closed as follows under the control of the control unit 14.
Drying chamber 11 closed First partition 21 closed Second partition 23 opened First switching valve 22 closed Second switching valve 24 opened

次いで、図9に示す第2乾燥工程S14として、開閉工程S13で設定した状態、つまり、第2仕切部23を開放して、乾燥室11と第2の脱水部30とを連通させるとともに、第1仕切部21を閉塞して第1の脱水部12を独立させた状態で、コントロールユニット14の制御により、第2のコールドトラップ38を駆動して、乾燥室11と第2の脱水部30の内部、特に乾燥室11を凍結乾燥する。   Next, as the second drying step S14 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S13, that is, the second partition 23 is opened to allow the drying chamber 11 and the second dehydrating unit 30 to communicate with each other. In a state where the first partition 21 is closed and the first dehydrating unit 12 is made independent, the second cold trap 38 is driven under the control of the control unit 14, and the drying chamber 11 and the second dehydrating unit 30 are driven. The inside, especially the drying chamber 11 is freeze-dried.

これにより、乾燥室11と第2の脱水部30との圧力が低下することで、内部の水分が蒸発する。ターボ分子ポンプ16は、水蒸気を含む乾燥室11内の気体を、第2の排気経路を介して汲み出す。水蒸気は、第2のコールドトラップであるクライオトラップ38によって捕集される。   Thereby, the water | moisture content inside evaporates because the pressure of the drying chamber 11 and the 2nd spin-drying | dehydration part 30 falls. The turbo molecular pump 16 pumps the gas in the drying chamber 11 containing water vapor through the second exhaust path. The water vapor is collected by a cryotrap 38 that is a second cold trap.

なお、ヒータ11bおよびターボポンプ16は、加熱乾燥工程S10から引き続き駆動状態とされている。また、第2仕切部23が開放される前に、クライオトラップ38の駆動が開始されてもよい。
クライオトラップ38は第1のコールドトラップ17よりも低い温度、例えば−100℃程度に設定されている。
The heater 11b and the turbo pump 16 are continuously driven from the heat drying step S10. Further, the driving of the cryotrap 38 may be started before the second partition 23 is opened.
The cryotrap 38 is set to a temperature lower than that of the first cold trap 17, for example, about −100 ° C.

−100℃に冷却された第2のコールドトラップ38は、第1のコールドトラップ17で捕集できなかった水蒸気を捕集する。これに伴い乾燥室11の圧力が低下する。これにより、試料F1に残存する氷の昇華が再開される。試料F1に残存する氷は、試料F1から潜熱を取り込んで昇華し、発生した水蒸気は第2のコールドトラップ38の低温パネル38a表面で潜熱を放出して凝結して氷になって第2のコールドトラップ38により捕集される。この仕上げ乾燥により、加熱乾燥工程S10が行われた試料F1をさらに乾燥させることができ、試料F1の最終的な乾燥度を上げて、含水率を2桁低下することができる。なお、第1の脱水部12を用いた第1乾燥工程S09および加熱乾燥工程S10で除去する水分に対して、第2の脱水部30を用いた第2乾燥工程S14で除去する水分は1%程度、つまり5kg程度とされることができる。   The second cold trap 38 cooled to −100 ° C. collects the water vapor that could not be collected by the first cold trap 17. Along with this, the pressure in the drying chamber 11 decreases. Thereby, sublimation of the ice remaining in the sample F1 is resumed. The ice remaining in the sample F1 takes in latent heat from the sample F1 and sublimates, and the generated water vapor condenses on the surface of the low-temperature panel 38a of the second cold trap 38 to condense into ice to form the second cold. It is collected by the trap 38. By this finish drying, the sample F1 subjected to the heat drying step S10 can be further dried, the final dryness of the sample F1 can be increased, and the moisture content can be reduced by two orders of magnitude. Note that the moisture removed in the second drying step S14 using the second dehydrating unit 30 is 1% of the moisture removed in the first drying step S09 using the first dehydrating unit 12 and the heat drying step S10. The degree, that is, about 5 kg.

次いで、図9に示す密閉工程S16として、開閉工程S13で設定した状態、つまり、第2仕切部23を開放して、乾燥室11と第2の脱水部30とを連通させるとともに、第1仕切部21を閉塞して第1の脱水部12を独立させた状態で、コントロールユニット14の制御により、図示しない密閉手段を用いて、被乾燥物F1にアルミシール等を施して密閉する。   Next, as the sealing step S16 shown in FIG. 9, the state set in the opening and closing step S13, that is, the second partition 23 is opened to allow the drying chamber 11 and the second dehydrating unit 30 to communicate with each other, and the first partition In a state where the part 21 is closed and the first dehydrating part 12 is made independent, the object to be dried F1 is sealed with an aluminum seal or the like using a sealing means (not shown) under the control of the control unit 14.

次いで、図9に示す開閉工程S17として、コントロールユニット14の制御により各仕切、弁を以下のように開閉する。
乾燥室11開
第1仕切部21閉
第2仕切部23閉
第1の切替弁22閉
第2の切替弁24閉
Next, as an opening / closing step S17 shown in FIG. 9, the gates and valves are opened / closed as follows under the control of the control unit 14.
Drying chamber 11 opened First partition 21 closed Second partition 23 closed First switching valve 22 closed Second switching valve 24 closed

次いで、図9に示す取出工程S18として、乾燥室11から、所望の状態まで含水率が低減されて乾燥処理の終了した被乾燥物F1を取り出して、このバッチにおける乾燥処理を終了する。   Next, as an extraction step S18 shown in FIG. 9, the material to be dried F1 whose moisture content has been reduced to the desired state and dried is taken out from the drying chamber 11, and the drying process in this batch is completed.

なお、図9に示すように、第1乾燥工程09および加熱乾燥工程S10の一部または全部において、第2排気行程S11として、開閉工程S08で設定した状態、つまり、第1仕切部21を開放して、乾燥室11と第1の脱水部12とを連通させるとともに、第2仕切部23を閉塞して第2の脱水部30を独立させた状態で、第2の切替弁24を開として、この独立状態となっている第2の脱水部30を排気して、第2のコールドトラップ38で捕集した水分を外部に排気しておくことができる。これにより、次バッチの凍結乾燥工程に遅滞なく取りかかることが可能となる。   As shown in FIG. 9, in a part or all of the first drying step 09 and the heating drying step S10, the state set in the opening / closing step S08 as the second exhaust stroke S11, that is, the first partition portion 21 is opened. Then, while the drying chamber 11 and the first dehydrating unit 12 are in communication with each other, the second switching valve 24 is opened while the second partitioning unit 23 is closed and the second dehydrating unit 30 is made independent. The second dewatering unit 30 in the independent state can be evacuated to exhaust the moisture collected by the second cold trap 38 to the outside. Thereby, it becomes possible to start the freeze-drying process of the next batch without delay.

同様に、図9に示す第2乾燥工程S14の一部または全部において、第1排気行程S15として、開閉工程S13で設定した状態、つまり、第2仕切部23を開放して、乾燥室11と第2の脱水部30とを連通させるとともに、第1仕切部21を閉塞して第1の脱水部12を独立させた状態で、第1の切替弁22を開として、この独立状態となっている第1の脱水部12を排気して、第1のコールドトラップ17で捕集した水分を外部に排気しておくことができる。これにより、次バッチの凍結乾燥工程に遅滞なく取りかかることが可能となる。   Similarly, in part or all of the second drying step S14 shown in FIG. 9, the state set in the opening / closing step S13 as the first exhaust stroke S15, that is, the second partition 23 is opened, and the drying chamber 11 is opened. In a state where the second dehydrating unit 30 is communicated and the first partitioning unit 21 is closed and the first dehydrating unit 12 is made independent, the first switching valve 22 is opened to be in this independent state. The first dewatering unit 12 can be exhausted, and the moisture collected by the first cold trap 17 can be exhausted to the outside. Thereby, it becomes possible to start the freeze-drying process of the next batch without delay.

本実施形態においては、2つの切り替え可能なコールドトラップ17,38のうち、片方を独立したクライオトラップ38とすることによって、従来は到達できなかった2桁低い含水率まで被乾燥物を凍結乾燥することが可能となった。
また、従来提案されていた液体窒素により極低温を得る方法よりもランニングコストが安く、また温度の条件も可変とできるため様々な乾燥条件に対応することができる。
In the present embodiment, by setting one of the two switchable cold traps 17 and 38 as an independent cryotrap 38, the material to be dried is freeze-dried to a moisture content that is two digits lower than previously possible. It became possible.
In addition, the running cost is lower than that of the conventionally proposed method of obtaining an extremely low temperature with liquid nitrogen, and the temperature condition can be made variable, so that it can cope with various drying conditions.

クライオトラップ38を起動する際には、第1仕切部21または第2仕切部23を閉塞状態とすることにより、第1のコールドトラップ17よりも処理温度の低いクライオトラップ38に、第1のコールドトラップ17に付着した氷が吸着する可能性を防止することができる。   When starting the cryotrap 38, the first partition 21 or the second partition 23 is closed, so that the first cold trap 17 whose processing temperature is lower than that of the first cold trap 17 is brought into the first cold trap 38. The possibility that ice adhering to the trap 17 is adsorbed can be prevented.

なお、クライオトラップ38と乾燥室11との間に第2仕切部23以外にも、オリフィス板などの仕切りバルブを付けることもできる。   A partition valve such as an orifice plate can be provided between the cryotrap 38 and the drying chamber 11 in addition to the second partition portion 23.

また、まず、既設の凍結乾燥装置に第1のコールドトラップ17と同様に穴をあけてバルブを追加し、クライオトラップ38を追加することもできる。この場合には、洗浄・滅菌工程に対応可能なように、上述した仕様とすること、または、これに準じた構成とすることが必要である。   Further, first, a cryotrap 38 can be added to the existing freeze-drying apparatus by adding a valve by drilling a hole in the same manner as the first cold trap 17. In this case, it is necessary to adopt the above-described specification or to conform to the specification so as to be compatible with the cleaning / sterilization process.

被乾燥物F1が暴露される乾燥室11と第1の脱水部12と第2の脱水部30との内部は、乾燥処理において完全に無菌が担保されなければならず、このため、薬剤生産工程を開始するごとに前工程として、蒸気滅菌工程、洗浄工程をおこなうことが必須となる。医薬品向け、特に、注射用水(WFI:water for injection)製造等に適用される凍結乾燥装置において必要な滅菌処理とは、121℃以上のスチームに20分以上曝すことにより菌を死滅させるものである。   The interior of the drying chamber 11, the first dehydrating unit 12, and the second dehydrating unit 30 to which the material to be dried F1 is exposed must be completely sterilized in the drying process, and therefore, the drug production process It is indispensable to perform a steam sterilization process and a cleaning process as a pre-process every time the process is started. Sterilization necessary for pharmaceuticals, particularly freeze-drying equipment applied to water for injection (WFI) production, etc. is to kill bacteria by exposure to steam at 121 ° C or higher for 20 minutes or longer. .

この蒸気滅菌工程における乾燥室11内部の圧力は、210kPa程度、220kpa〜240kpa程度とされている。実際には、3時間程度蒸気滅菌工程として、装置内部を高温に維持することになる。   The pressure inside the drying chamber 11 in this steam sterilization process is about 210 kPa and about 220 kpa to 240 kpa. Actually, the inside of the apparatus is maintained at a high temperature as a steam sterilization process for about 3 hours.

クライオトラップ38においては、機械式冷凍機40の冷却能力が勝り、トラップパネル38aの温度が、殺菌に十分な温度まで達しないことのないように機械式冷凍機40の出力設定をおこなうことが必要である。   In the cryotrap 38, it is necessary to set the output of the mechanical refrigerator 40 so that the cooling capacity of the mechanical refrigerator 40 is superior and the temperature of the trap panel 38a does not reach a temperature sufficient for sterilization. It is.

また、本実施形態のように医薬製剤製造向け装置であれば、機械式冷凍機40と低温パネル38aの接続部に伝熱を向上させるための箔体を金メッキ、金箔等とすることができる。   Moreover, if it is an apparatus for pharmaceutical formulation manufacture like this embodiment, the foil body for improving heat transfer to the connection part of the mechanical refrigerator 40 and the low-temperature panel 38a can be made into gold plating, gold foil, etc.

−50℃〜−70℃での第1のコールドトラップ17による水のトラップをおこなう第1乾燥工程S09および加熱乾燥工程S10が終わった後、さらに総仕上げとして−90℃〜−100℃でのクライオトラップ38による残った水分を搾り取る第2乾燥工程S14をおこなう。このため、第1のコールドトラップ17とクライオトラップ38とは切り離した部屋(空間)に設置することが好ましい。また、低温パネル38aにおける融氷にヒータ11bは用いないことが好ましい。   After the first drying step S09 and the heat drying step S10 for trapping water by the first cold trap 17 at −50 ° C. to −70 ° C., the cryofinishing at −90 ° C. to −100 ° C. is further performed as a total finish. The 2nd drying process S14 which squeezes the water | moisture content which remained with the trap 38 is performed. For this reason, it is preferable to install the first cold trap 17 and the cryotrap 38 in a separated room (space). Moreover, it is preferable not to use the heater 11b for melting ice in the low temperature panel 38a.

クライオトラップ38の冷凍機40においては、シリンダ41およびディスプレーサ60が上述した構成とされることで、耐熱性を有する。また、低温パネル(トラップパネル)38a部分の材質は、SUS316Lで伝熱部には金箔など耐食性の高い金属で構成したものとされる。   In the refrigerator 40 of the cryotrap 38, the cylinder 41 and the displacer 60 are configured as described above, thereby having heat resistance. The material of the low temperature panel (trap panel) 38a is SUS316L, and the heat transfer portion is made of a metal having high corrosion resistance such as gold foil.

極低温で水分をトラップして被乾燥物F1の含水率を下げる第2乾燥工程S14は、通常の運転で凍結乾燥を行った第1乾燥工程S09後の仕上げ工程として、残されたわずかな水分を吸着するという運転になる。したがって、処理速度を上昇して処理時間を短縮させることが必要とされておらず、含水率の到達度を2桁程度改善することを目的としている。   The second drying step S14 that traps moisture at an extremely low temperature to reduce the moisture content of the material F1 to be dried is a slight amount of remaining moisture as a finishing step after the first drying step S09 in which freeze-drying is performed in a normal operation. It becomes the operation of adsorbing. Therefore, it is not necessary to increase the processing speed to shorten the processing time, and the object is to improve the degree of moisture content by about two digits.

本実施形態の極低温冷凍機40を用いて凍結乾燥をおこなった場合には、冷媒を使用した冷凍機よりも低温になるため、極低温冷凍機40を使用したコールドトラップ38を使用して2次乾燥をおこなうことにより、冷媒を使用した冷凍機を用いて乾燥炉内の製品内部の含水率を低減した場合、残留水分として1%程度残るが、その残留水分を限りなく少なくすることができる。この2次乾燥をおこなうことで、医薬品のさらなる長期保存が可能となる効果がある。   When freeze-drying is performed using the cryogenic refrigerator 40 of the present embodiment, the temperature is lower than that of the refrigerator using the refrigerant, and therefore, the cold trap 38 using the cryogenic refrigerator 40 is used. When the moisture content inside the product in the drying furnace is reduced by using a refrigerator that uses a refrigerant by performing subsequent drying, about 1% remains as residual moisture, but the residual moisture can be reduced as much as possible. . By performing this secondary drying, there is an effect that the medicine can be stored for a longer period of time.

2次乾燥を実施する手段として、液体窒素を使用したコールドトラップも考えられるが、水分を凝縮する際に発生する凝縮熱や炉内の輻射熱により、液体窒素が気化して減少するため、減少分の補充が必要となり、液体窒素を追充填する費用と手間がかかる。これに対して、本実施形態の機械式冷凍機40を使用することで、起動・停止は電源スイッチを押すだけとなり、作業工程を低減することができる。   Although a cold trap using liquid nitrogen can be considered as a means of performing secondary drying, liquid nitrogen vaporizes and decreases due to condensation heat generated when moisture is condensed and radiant heat in the furnace. Replenishment of liquid nitrogen is necessary, and it is expensive and troublesome to refill liquid nitrogen. On the other hand, by using the mechanical refrigerator 40 of this embodiment, starting / stopping is only a push of the power switch, and the work process can be reduced.

冷凍機40の伝熱部となるシリンダ41の低温膨脹室42部分は、熱伝達の効率を考慮して熱伝導率のよい銅系の材質を選定するとともに、SUS316Lの薄肉材0.1〜2.0mmを銅材外表面に接合することにより、低温膨脹室42部分に低温で熱伝導率の悪いステンレス材を使用しないで熱伝達の効率を大きく悪化させずに、銅系材質を表面に露出させることなく使用することで性能低下を抑え、医薬品を扱う凍結乾燥炉にも使用できるようになる。   For the low-temperature expansion chamber 42 of the cylinder 41 serving as the heat transfer section of the refrigerator 40, a copper-based material having good thermal conductivity is selected in consideration of heat transfer efficiency, and a thin material 0.1-2 of SUS316L is selected. By joining 0.0mm to the outer surface of the copper material, the copper material is exposed to the surface without greatly degrading the efficiency of heat transfer without using a stainless material with low thermal conductivity at low temperature in the low temperature expansion chamber 42 part. It can be used in freeze-drying furnaces that handle pharmaceutical products.

従来の極低温機械式冷凍機では、121℃の蒸気滅菌雰囲気のような環境では高温領域での温度限界値を70℃としていたため使用できなかったのに対し、本実施形態では、ディスプレーサ60の材質を耐熱温度が高い材質として、ディスプレーサ60内部に充填する蓄冷材、例えば金網等を抑える蓋部63を、接着材を使用することなく、スプリングピン68を用いてまわり止めを備えた構造にすることで、121℃雰囲気においても機械的な損失もなく運転可能とすることができる。   The conventional cryogenic mechanical refrigerator cannot be used in an environment such as a steam sterilization atmosphere at 121 ° C. because the temperature limit value in the high temperature region is 70 ° C. In the present embodiment, the displacer 60 is not used. The cover 63 that suppresses the regenerator material, for example, the wire mesh, etc., filled in the displacer 60 is made of a material having a high heat-resistant temperature, and has a structure using a spring pin 68 to prevent rotation, without using an adhesive. As a result, even in an atmosphere of 121 ° C., it can be operated without mechanical loss.

上記のような121℃程度の蒸気滅菌雰囲気にさらされた場合、ディスプレーサ60に樹脂を使用していると、熱膨張率がシリンダ41のSUS316Lよりも2〜10倍大きいため、シリンダ41内部のクリアランスがなくなり、往復運動を実施することが困難となる。一方で121℃での熱膨張を考慮して、室温でのクリアランスを大きくした場合、低温に冷却した時にディスプレーサ60の熱収縮によりクリアランスが大きくなりすぎて、冷却不良となる。これに対し、本実施形態では、ディスプレーサ60に溝62a,62bを設けて円周上の1箇所にステップカット67を設けたウェアリング65,66を巻回した構成とすることで、熱膨張と熱収縮によるクリアランスの変化を吸収して、変化量の寸法を低減し、熱膨張した時にシリンダ41と干渉せず、低温に冷却した時に適切なクリアランスを確保することが可能なディスプレーサ60とすることができる。   When exposed to a steam sterilization atmosphere of about 121 ° C. as described above, if resin is used for the displacer 60, the coefficient of thermal expansion is 2 to 10 times greater than that of SUS316L of the cylinder 41. It becomes difficult to perform reciprocating motion. On the other hand, when the clearance at room temperature is increased in consideration of thermal expansion at 121 ° C., the clearance becomes too large due to thermal contraction of the displacer 60 when cooled to a low temperature, resulting in poor cooling. On the other hand, in the present embodiment, by providing the displacer 60 with grooves 62a and 62b and winding the wear rings 65 and 66 provided with step cuts 67 at one place on the circumference, thermal expansion and Displacer 60 that absorbs changes in clearance due to thermal contraction, reduces the amount of change, does not interfere with cylinder 41 when thermally expanded, and can ensure an appropriate clearance when cooled to a low temperature. Can do.

以下、本発明に係るクライオトラップの第2実施形態を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a second embodiment of the cryotrap according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図10は、本実施形態におけるディスプレーサを示す側面図、図11は、本実施形態におけるディスプレーサを示す開口側から見た底面図、図12は、本実施形態におけるディスプレーサを示す側断面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、ディスプレーサ60の外周側部72、蓋部73、被覆部75,76に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 10 is a side view showing the displacer in the present embodiment, FIG. 11 is a bottom view seen from the opening side showing the displacer in the present embodiment, and FIG. 12 is a side sectional view showing the displacer in the present embodiment. In the present embodiment, the difference from the first embodiment described above is the point related to the outer peripheral side portion 72, the lid portion 73, and the covering portions 75 and 76 of the displacer 60, and corresponds to the other first embodiment described above. The components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

本実施形態におけるディスプレーサ60は、外周側部72および蓋部73がSUS316Lからなるものとされる。ディスプレーサ60は、シリンダ41内で往復動をおこなうため、軽量化を図ることが好ましい。このため、本実施形態における外周側部72には、図10〜図12に示すように、ウェアリング65,66の設けられていない部分に、減肉部72c,72dが設けられる。   In the displacer 60 in the present embodiment, the outer peripheral side portion 72 and the lid portion 73 are made of SUS316L. Since the displacer 60 reciprocates in the cylinder 41, it is preferable to reduce the weight. For this reason, as shown in FIGS. 10-12, the outer peripheral side part 72 in this embodiment is provided with the thinning parts 72c and 72d in the part where the wear rings 65 and 66 are not provided.

具体的には、ヘリウムガス噴出口69よりも低温端部側の減肉部72cと、ウェアリング65およびウェアリング66の間の減肉部72dである。
これらの減肉部72c,72dは、図10〜図12に示すように、外周側部72の厚さ寸法を薄くするとともに、その外側にそれぞれ樹脂からなる被覆部75および被覆部76が周設されている。減肉部72c,72dは、溝部62a,62bと同様に外周側部72外周を縮径して形成されているが、軽量化のため溝部62a,62bよりも外径寸法の減少度合いは大きく設定されている。
Specifically, a thinned portion 72 c on the low temperature end side of the helium gas ejection port 69 and a thinned portion 72 d between the wear ring 65 and the wear ring 66.
As shown in FIGS. 10 to 12, these thinned portions 72 c and 72 d make the thickness of the outer peripheral side portion 72 thinner, and a covering portion 75 and a covering portion 76 made of resin are provided on the outer sides thereof, respectively. Has been. The thinned portions 72c and 72d are formed by reducing the outer diameter of the outer peripheral side portion 72 in the same manner as the groove portions 62a and 62b. However, the degree of reduction of the outer diameter dimension is set larger than that of the groove portions 62a and 62b for weight reduction. Has been.

被覆部75,76の外周寸法は、外周側部72の外径寸法と同様にウェアリング65,66よりも小さく設定され、ディスプレーサ60の往復動作時にシリンダ41内表面と接触しないようになっている。
被覆部75,76の厚さ寸法は、ウェアリング65,66の厚さ寸法に対して、減肉部72c,72dの外径寸法減少を補って外周側部72の外径寸法と同様の形状となるように設定されている。
The outer peripheral dimensions of the covering portions 75 and 76 are set to be smaller than the wear rings 65 and 66 in the same manner as the outer diameter size of the outer peripheral side portion 72 so that they do not come into contact with the inner surface of the cylinder 41 during the reciprocating operation of the displacer 60. .
The thickness dimensions of the covering portions 75 and 76 are the same as the outer diameter size of the outer peripheral side portion 72 to compensate for the decrease in the outer diameter size of the thinned portions 72c and 72d with respect to the thickness dimension of the wear rings 65 and 66. It is set to become.

被覆部75,76は、ウェアリング65,66と同等の材質とすることもできるが、異なる材質として、摺動に対する耐性を考慮しなくていいため、さらに軽量化を図ることもできる。
被覆部75,76には、ステップカット67と同様に、図10に示すように、ステップカット77を設けて、被覆部75,76が熱膨張した際に、その体積増加分をディスプレーサの周方向において吸収するようになっている。
The covering portions 75 and 76 can be made of the same material as that of the wear rings 65 and 66. However, as the different materials, it is not necessary to consider the resistance to sliding, so that the weight can be further reduced.
Similarly to the step cut 67, the covering portions 75 and 76 are provided with a step cut 77 as shown in FIG. 10, and when the covering portions 75 and 76 are thermally expanded, the increase in volume is distributed in the circumferential direction of the displacer. To absorb.

ステップカット77としては、被覆部75,76を周方向に分離して互いに離間する溝を形成するとともに、その溝がディスプレーサ60の軸方向位置において、ディスプレーサ60周方向に異なる配置となっているものである。   As the step cut 77, grooves that are separated from each other by separating the covering portions 75 and 76 in the circumferential direction are formed, and the grooves are arranged differently in the circumferential direction of the displacer 60 at the axial position of the displacer 60. It is.

具体的には、ステップカット77として、被覆部75,76の端部が周方向に離間するように、ディスプレーサ60の軸方向に延在するように形成された溝77aおよび溝77bが、それらの近接端部どうしを接続する摺動部となる切れ目77cで連続された切断部分として形成される。このように、溝77aおよび溝77bの周方向位置が、ディスプレーサ60の往復動方向位置によってずれた配置とされている。   Specifically, as the step cut 77, grooves 77a and grooves 77b formed so as to extend in the axial direction of the displacer 60 so that the end portions of the covering portions 75 and 76 are spaced apart in the circumferential direction, It is formed as a cut portion that is continuous at a cut 77c that becomes a sliding portion that connects adjacent end portions. In this way, the circumferential positions of the grooves 77a and 77b are shifted depending on the position of the displacer 60 in the reciprocating direction.

溝77aおよび溝77bのディスプレーサ60周方向寸法は、ディスプレーサ60の径寸法および被覆部75,76の材質によるが、3〜4mmとすることができる。   The circumferential direction dimension of the displacer 60 of the groove 77a and the groove 77b may be 3 to 4 mm depending on the diameter dimension of the displacer 60 and the material of the covering portions 75 and 76.

ステップカット77における切れ目77cは、ディスプレーサ60周方向において、被覆部75,76の端部が接する長さが、溝77aおよび溝77bのディスプレーサ60周方向寸法の2〜5倍、例えば、3〜4mmとすることができる。
できる。
The cut 77c in the step cut 77 has a length in which the ends of the covering portions 75 and 76 are in contact with each other in the circumferential direction of the displacer 60, 2 to 5 times the circumferential dimension of the groove 77a and the groove 77b, for example, 3 to 4 mm. It can be.
it can.

被覆部75は、図11〜図12に示すように、蓋部73を係止するスプリングピン68,68の外側を覆うように配置されている。スプリングピン68は、被覆部75で覆われるように配置されて、ディスプレーサ60が往復動した際に、摺動するシリンダ41内表面側に露出しないように設けられている。   As shown in FIGS. 11 to 12, the covering portion 75 is disposed so as to cover the outer sides of the spring pins 68 and 68 that lock the lid portion 73. The spring pin 68 is disposed so as to be covered with the covering portion 75 and is provided so as not to be exposed to the inner surface side of the sliding cylinder 41 when the displacer 60 reciprocates.

本実施形態においても、上述した第1実施形態と同等の効果を奏することができるとともに、剛性の増したSUS316Lによってディスプレーサ60を形成し、かつこのディスプレーサ60を軽量化して、稼働部品の機械的な信頼性が低下することを防止することができる。   Also in the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained, and the displacer 60 is formed by the SUS316L having increased rigidity, and the displacer 60 is reduced in weight, so that the mechanical parts of the moving parts can be mechanically operated. It can prevent that reliability falls.

シリンダ41とディスプレーサ60との熱膨張率が同じとなるようにディスプレーサ60の材質をステンレスとした場合、ステンレスの密度は樹脂よりも大きいため、質量が大きくなる。その結果、機械的な駆動 部が過負荷となり、長期的な機械の信頼性に影響するが、本実施形態においては、ディスプレーサ60の肉厚部を減肉して質量を低減し、減肉部72c,72dに被覆部75,76を巻回して、冷媒ガスが低温部と室温部をいききする量を低減し、熱損失を低減することができる。   When the material of the displacer 60 is made of stainless steel so that the thermal expansion coefficients of the cylinder 41 and the displacer 60 are the same, the density of the stainless steel is larger than that of the resin, so that the mass becomes large. As a result, the mechanical drive unit is overloaded, which affects long-term machine reliability. However, in this embodiment, the thickness of the displacer 60 is reduced to reduce the mass, and the reduced thickness part. The covering portions 75 and 76 are wound around the 72c and 72d, so that the amount of refrigerant gas passing through the low temperature portion and the room temperature portion can be reduced, and heat loss can be reduced.

上記の実施形態においては、ステップカット67,77を溝が2箇所からなる構成としたが、図13に示すように、ステップカット87として、溝87a,87b,87cが3箇所互い違いに配置されて、2箇所の摺動部となる切れ目87d,87eを有する構成とすることもできる。   In the above embodiment, the step cuts 67 and 77 are configured to have two grooves. However, as shown in FIG. 13, as the step cut 87, the grooves 87a, 87b, and 87c are alternately arranged at three positions. It can also be set as the structure which has the cut | interruptions 87d and 87e used as two sliding parts.

本発明の活用例として、超高真空装置に使用するベーカブル型スーパートラップを挙げることができる。   As an application example of the present invention, a bakable super trap used in an ultra-high vacuum apparatus can be cited.

10…真空乾燥装置
11…乾燥室(チャンバ)
11a…棚
11b…ヒータ(調温手段)
11c…温度センサ
12…第1の脱水部
14…制御部(コントロールユニット)
15…真空ポンプ(第1排気手段)
16…排気ポンプ(第2排気手段)
17…第1の捕集手段(第1のコールドトラップ)
17a…導入部
17b…導出部
17c…冷却ユニット
19…洗浄・滅菌手段
21…第1仕切部
21a…仕切体
22…第1の切替弁(第1排気手段)
23…第2仕切部
23a…仕切体
24…第2の切替弁(第2排気手段)
26…圧力計
27…圧力計
F1…被乾燥物(脱気源)
30…第2の脱水部(クライオトラップ)
31…ケース
31a…ピン
38…クライオトラップ
38a…低温パネル
40…機械式冷凍機(冷凍機)
40a…駆動源
41…シリンダ
42…低温膨脹室
42a…膨脹室内側面
42b…内底面
43a…側外層
43b…底外層
43c…内側面
44…吸入バルブ
45…排出バルブ
50…コンプレッサ
50a〜50c…循環路
51…吸着器
60…ディスプレーサ
61…蓄冷器
62…外周側部
62a,62b…溝部
63…蓋部
64…室温端部
64a…ヘリウムガス流入口
65,66…ウェアリング
67…ステップカット
67a,67b…溝
67c…切れ目
68…スプリングピン
69…ヘリウムガス噴出口
72…外周側部
72c,72d…減肉部
73…蓋部
75,76…被覆部
77…ステップカット
77a,77b…溝
77c…切れ目
87…ステップカット
87a,87b,87c…溝
87d,87e…切れ目
10 ... Vacuum drying device 11 ... Drying chamber (chamber)
11a ... shelf 11b ... heater (temperature control means)
11c ... temperature sensor 12 ... first dehydrating unit 14 ... control unit (control unit)
15 ... Vacuum pump (first exhaust means)
16 ... Exhaust pump (second exhaust means)
17 ... 1st collection means (1st cold trap)
17a ... introducing part 17b ... leading part 17c ... cooling unit 19 ... cleaning / sterilizing means 21 ... first partition part 21a ... partitioning body 22 ... first switching valve (first exhaust means)
23 ... 2nd partition part 23a ... Partition body 24 ... 2nd switching valve (2nd exhaust means)
26 ... Pressure gauge 27 ... Pressure gauge F1 ... To-be-dried object (deaeration source)
30 ... Second dewatering section (cryo trap)
31 ... Case 31a ... Pin 38 ... Cryo trap 38a ... Low temperature panel 40 ... Mechanical refrigerator (refrigerator)
40a ... Drive source 41 ... Cylinder 42 ... Low temperature expansion chamber 42a ... Expansion chamber side surface 42b ... Inner bottom surface 43a ... Side outer layer 43b ... Bottom outer layer 43c ... Inner side surface 44 ... Suction valve 45 ... Discharge valve 50 ... Compressors 50a-50c ... Circulation path 51 ... Adsorber 60 ... Displacer 61 ... Regenerator 62 ... Outer peripheral side 62a, 62b ... Groove 63 ... Lid 64 ... Room temperature end 64a ... Helium gas inlet 65, 66 ... Wear ring 67 ... Step cuts 67a, 67b ... Groove 67c ... cut 68 ... spring pin 69 ... helium gas outlet 72 ... outer peripheral side portion 72c, 72d ... thinning portion 73 ... lid portion 75, 76 ... covering portion 77 ... step cut 77a, 77b ... groove 77c ... cut 87 ... Step cuts 87a, 87b, 87c ... grooves 87d, 87e ... cuts

Claims (19)

往復動するディスプレーサが収納されたシリンダを有する冷凍機と、ヘリウム循環用のコンプレッサとを有し、蒸気滅菌処理をおこなう被脱気空間であるチャンバに接続されるケース内を冷却するクライオトラップであって、
前記ディスプレーサが前記蒸気滅菌処理における温度条件以上の耐熱温度を有することを特徴とするクライオトラップ。
A cryotrap that cools the inside of a case connected to a chamber that is a degassed space for steam sterilization, having a refrigerator having a cylinder in which a reciprocating displacer is stored and a compressor for circulating helium. And
The cryotrap, wherein the displacer has a heat resistant temperature equal to or higher than a temperature condition in the steam sterilization process.
前記シリンダの前記被脱気空間側に露出する外表面が、SUS316Lからなることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 1, wherein an outer surface of the cylinder exposed to the deaerated space is made of SUS316L. 前記シリンダ低温側の内表面が銅からなることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 1, wherein the inner surface of the cylinder on the low temperature side is made of copper. 前記ディスプレーサには、前記シリンダ低温側となる低温端側およびその反対端側の外側表面に、前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングが周設されることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   2. The cryo of claim 1, wherein the displacer is provided with a wear ring that slides on the inner surface of the cylinder on an outer surface on a low temperature end side that is the low temperature side of the cylinder and an opposite end side thereof. trap. 前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、銅からなる前記シリンダ低温側の内表面と摺動する位置に周設されることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   2. The cryotrap according to claim 1, wherein a wear ring provided around an outer surface on the displacer low temperature end side is provided at a position sliding with an inner surface on the cylinder low temperature side made of copper. 前記ディスプレーサ低温端側の外側表面に周設されたウェアリングが、前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングよりも幅狭とされることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The wear ring provided on the outer surface on the displacer cold end side is narrower than the wear ring provided on the outer surface on the opposite side to the displacer low temperature end side. The cryotrap according to 1. 前記ディスプレーサ低温端側と反対側となる外側表面に周設されたウェアリングが、SUS316Lからなる前記シリンダ低温側と反対側となる内表面と摺動する位置に周設されることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   A wear ring provided around an outer surface opposite to the displacer low temperature end side is provided at a position where the wear ring slides with an inner surface opposite to the cylinder low temperature side made of SUS316L. The cryotrap according to claim 1. 前記ディスプレーサの外側表面に周設され前記シリンダ内表面と摺動するウェアリングには、前記ディスプレーサの周方向に離間する熱膨張吸収溝(ステップカット)が設けられることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The thermal expansion absorption groove | channel (step cut) spaced apart in the circumferential direction of the said displacer is provided in the wear ring circumferentially provided in the outer surface of the said displacer, and sliding with the said cylinder inner surface. Cryo trap. 前記熱膨張吸収溝の前記周方向位置が、前記ディスプレーサの往復動方向位置によってずれた配置とされることを特徴とする請求項8記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 8, wherein the circumferential position of the thermal expansion absorption groove is shifted depending on a position of the displacer in a reciprocating direction. 前記熱膨張吸収溝には、前記ウェアリングが熱膨張した際に、周方向に摺動して前記ディスプレーサの往復動方向への密閉状態を維持する摺動部が設けられることを特徴とする請求項9記載のクライオトラップ。   The thermal expansion absorption groove is provided with a sliding portion that slides in a circumferential direction and maintains a sealed state in a reciprocating direction of the displacer when the wear ring is thermally expanded. Item 15. The cryotrap according to Item 9. 前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部が前記ディスプレーサの外周側部に嵌合されるとともに、前記ディスプレーサの外周側部から前記蓋部に貫通するスプリングピンにより係止されることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   A lid for closing the end on the displacer low-temperature end side is provided, and the lid is fitted to the outer peripheral side of the displacer, and by a spring pin penetrating from the outer peripheral side of the displacer to the lid. The cryotrap according to claim 1, wherein the cryotrap is locked. 前記ディスプレーサの内部が蓄冷器とされ、前記ディスプレーサ低温端側の端部を閉塞する蓋部が設けられ、該蓋部よりも前記蓄冷器側となる位置に、前記ディスプレーサの外周側部に開口するヘリウムガス噴出口が複数設けられることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The inside of the displacer is a regenerator, and a lid that closes the end of the displacer at the low temperature end is provided, and the outer side of the displacer opens at a position closer to the regenerator than the lid. The cryotrap according to claim 1, wherein a plurality of helium gas ejection ports are provided. 前記ディスプレーサが、ベークライト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドから選択される材料からなることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   2. The cryotrap according to claim 1, wherein the displacer is made of a material selected from bakelite, polyether ether ketone, and polyphenylene sulfide. 前記ディスプレーサが、SUS316Lからなり、前記シリンダ内表面と摺動しない外側面に、前記シリンダ内表面と摺動する部分よりも厚さ寸法が薄くなる減肉部が設けられることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The displacer is made of SUS316L, and a thinned portion having a thickness dimension thinner than a portion sliding with the cylinder inner surface is provided on an outer surface that does not slide with the cylinder inner surface. The cryotrap according to 1. SUS316Lからなる前記ディスプレーサには、前記減肉部に、樹脂からなる被覆部が設けられることを特徴とする請求項14記載のクライオトラップ。   15. The cryotrap according to claim 14, wherein the displacer made of SUS316L is provided with a coating portion made of resin at the thinned portion. 前記シリンダがSUS316Lからなる有底筒状とされ、該シリンダの低温側内側面と低温側内底部とが銅からなることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 1, wherein the cylinder has a bottomed cylindrical shape made of SUS316L, and the low temperature side inner surface and the low temperature side inner bottom portion of the cylinder are made of copper. 銅からなる前記シリンダ低温側の外表面位置にあるSUS316Lの厚さが0.1〜2mmとされることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 1, wherein a thickness of SUS316L made of copper at an outer surface position on the low temperature side of the cylinder is 0.1 to 2 mm. 前記冷凍機から前記コンプレッサへの循環路には、ヘリウムの汚染除去する吸着器が設けられることを特徴とする請求項1記載のクライオトラップ。   The cryotrap according to claim 1, wherein an adsorber for removing contamination of helium is provided in a circulation path from the refrigerator to the compressor. 請求項1から18のいずれか記載のクライオトラップと、
被脱気空間であるチャンバと、を有することを特徴とする真空乾燥装置。
The cryotrap according to any one of claims 1 to 18,
A vacuum drying apparatus comprising: a chamber which is a space to be deaerated.
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