JP2021113649A - 外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置とこの装置を用いた真空乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物質に含まれる液体成分を、省エネルギーかつ短時間に気化させることにより効果的に乾燥させることができる、構造が簡単で保守・整備が容易という特性を持つ真空乾燥装置と真空乾燥方法を提供する。【解決手段】乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）、循環装置（５）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成されることを特徴とする、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置とこの装置を用いた真空乾燥方法。【選択図】図２

Description

本発明は、食品、衣類などの生活必需品及び工業製品などに含まれる液体成分（水や溶剤など）を常温に近い温度で短時間に乾燥（液体成分を除去）させるための装置と方法に係わり、（１）基本原理は、被乾燥物が入っている真空状態でも変形しない容器内の圧力を低く設定することにより容器内の被乾燥物に含まれる液体成分の沸点を低下させ、加熱に要する熱エネルギーを低減するとともに、被乾燥物を高温下に置くことによる性状の変化（劣化）などを防止できるという効果を得るというもので、（２）乾燥容器内において気化した成分を凝縮装置において連続して液化させることにより、気化した成分の体積が増加（約1000倍）して乾燥容器内の圧力が上昇することを防止するととともに、真空発生・保持装置を併用することにより継続して乾燥容器内の圧力を低く保持できるという特徴を持っている。（３）また、乾燥容器内の被乾燥物を効果的に加熱するために、乾燥容器の底部から被乾燥物に含まれる液体成分の沸点よりも高温の流体を容器内に流入させて乾燥容器内部を均一に加熱することにより、短時間に乾燥を行うことが可能になる。（４）さらに、凝縮装置における冷却用熱源として外気に用いることにより、冷却水を用いる場合と比較して、設備の設置費用並びに維持管理に要する費用を大幅に削減することが可能な装置の提供に関する。

液体成分（水や溶剤など）を短時間で乾燥させるために、乾燥容器内の圧力を低く設定することにより容器内の被乾燥物に含まれる液体成分の沸点を下げて、効果的に乾燥させる装置と方法が広く用いられている。一般に、液体が気体に相変化するとその体積が約1000倍（水の場合は約1500倍）に増加するため、この装置と方法を用いる場合、気化した成分を連続的に乾燥容器外に排出することにより容器内の圧力を設定された値に保持する必要がある。これを行うための装置として真空ポンプが用いられており、油回転真空ポンプ、水封式真空ポンプ、ルーツ型及びスクリュー式ドライ真空ポンプなどがある。

これらの方法のうち、代表的な真空ポンプである油回転式真空ポンプを用いる場合、例えば、特許文献１、２に記載されているように、気化した水蒸気などがオイルに混合され、真空ポンプ内にキャビテーションを発生して故障の原因になるため、気化した成分がポンプに至る前にこれを分離する必要がある。

特開２０１２−１４３７０２ 特開２０１９−２１１０８９

これに加えて、特許文献３に示されているように、油回転式真空ポンプは、作動油の取扱いが複雑であるため、その管理に注意を要する。

特開２００３−０６５２６９

また、水封式真空ポンプを用いる場合、特許文献４，５に記載されているように真空ポンプの作動に必要なシール水とこれを貯蔵するための水槽を設ける必要があるとともに、冷却水の温度により到達圧力が制限される（水温15℃の場合、約3kPa）。

特開平８−２８１２５３ 特開２００４−４３５２０

これに対し、技術文献６に記載された真空ポンプは、「大気圧よりも低い圧力を発生させる（真空状態を作り出す）ことにより、流体を吸引する」という真空ポンプの基本原理を、液体が入っている容器の上部に接続された配管の先端を吸引しようとする気体、液体、気液混合物などの流体に接続（挿入）し、液体が入っている容器の下部に接続された配管をポンプの吸入側に接続してポンプを運転し、液体が入っている容器の液面を低下させることにより発生する負圧により流体が容器内に吸引されるという構造と機能を持つ装置で、吸引ポンプ以外の摺動部が無いため構造が簡単で保守点検が容易かつ長寿命という特徴を持っている。また、吸引しようとする流体の温度、粘度、形態（気体、液体、気液混合体など）、混合物の有無など様々な状態に影響を受けることなく安定した吸引ができるような構造と機能を有する装置である。

特願２０１９−０００７５３

本発明においては、気化した成分を連続的に乾燥容器外に排出することにより容器内の圧力を設定された値に保持する必要がある。これを行うための装置として油回転真空ポンプ、水封式真空ポンプ、ルーツ型及びスクリュー式ドライ真空ポンプなどが用いられている。しかし、油回転真空ポンプは気化した水（水蒸気）などと油が混入するとポンプに不具合が生じるためこれを直接吸引することが出来ない。水封式真空ポンプは水分を乾燥させる際には使用可能であるが溶剤などを乾燥させる場合は封水と混合する可能性があるため後処理装置（封水に混入した溶剤などの分離・除去作業）を設ける必要があるとともに、気化した物質の種類によらず真空ポンプのシール水とこれを貯蔵するための水槽を設ける必要があり冷却水の温度により到達圧力が制限される。ルーツ型及びスクリュー式ドライ真空ポンプはその吐出部において圧力が上昇するため気化した物質が凝縮してポンプの運転に不具合が生じる可能性があるため、背景技術において記載した一般的な真空ポンプや先行技術文献１〜５で示した技術では、本発明に対応することは困難である。

そこで本発明は、特許文献６に記載された構造と機能を有する真空ポンプを使用することにより乾燥容器内において気化した水や溶剤を直接吸引して容器内の真空度を目的に応じた値に保持出来るとともに、省エネルギー効果対応として“外気を冷却用熱源とする凝縮装置”を設置することにより、気化した水や溶剤を連続的に凝縮させることにより乾燥容器内の圧力が上昇するのを防止できるという機能を有する装置と方法により、短時間に大量の乾燥処理を行うことが出来る、構造が簡単で耐久性があり保守・整備が容易な装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、乾燥容器（１）、凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）と、これらの機器及び装置を接続する配管から構成されることを特徴とする。
一般に、物質が液体から気体に相変化するとその体積が大幅に増加する。例えば水の場合、大気圧下においては約1500倍になり、液体が気体に相変化する時の体積増加の平均は約1000倍になるものと考えられる。これに加え、真空乾燥においては圧力を低くすることにより体積が更に増加（ボイル・シャルルの法則による）するため何らかの方法でこれに対応する必要がある。
先行技術文献によれば、乾燥容器内の被乾燥物の液体成分を気化させることにより乾燥（真空乾燥）させるために、真空ポンプによって容器内の圧力を下げて沸点を低下させるとともに、気化して体積が増加した流体を吸引することによりその圧力を保持する方法が多く用いられている。
しかし、大気圧下において体積が約1000倍に増加した流体の圧力を減圧することによりその体積は更に増大するため、容積型の真空ポンプにおいてこれを吸引し続けることは困難（大きな装置と動力を要する）と考えられる。
そこで本発明においては、相変化によって増大し、雰囲気圧力を下げることによってさらに増大（膨張）した流体を、凝縮という物理的作用を用いて気体から液体に再び相変化させることにより元の体積に戻すために、凝縮装置を用いた凝縮方法という装置と方法を採用した。この装置と方法を用いることにより、乾燥容器内において相変化により増大した物質の体積は、凝縮装置において凝縮という相変化により元の体積に戻る。液体の体積は圧力の影響を受けないため、これを繰り返すことにより圧力は保持されることになる。すなわち、凝縮装置においては体積が減少することにより圧力が低下するため、乾燥容器において液体から気体への相変化により体積（圧力）が増加した流体は、相対的に圧力が低い凝縮装置へ向かって移動することになる。このように、乾燥容器から凝縮装置へ向かって気化した流体の流れが自然発生するとともに、乾燥容器において増加した体積は、凝縮装置において元に戻るため、理論的に圧力は維持されることになる。このように、凝縮装置を設置することにより真空ポンプの役割は低圧を保持するだけということになる（気化した気体を吸引するという役割は必要なくなる）。
本発明は、凝縮という物理的な作用を用いて気化により増大した体積を元の状態（体積）に戻すという装置であることが最大の特徴といえる。

請求項２に記載の発明は、乾燥容器（１）、凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）と、これらの機器及び装置を接続する配管から構成される真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。
請求項１の説明で述べたように、本発明は、凝縮という物理的な作用を用いて気化により増大した体積を元の状態（体積）に戻すという方法を用いていることが最大の特徴といえる。

請求項３に記載の発明は、凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を計測することにより、乾燥容器（１）内にある被乾燥物から気化した物質の量を知る（求める）ことができるとともに、予め求めておいた被乾燥物に含まれる液体の量と比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出することができるシステムを装備することを特徴とする。
この乾燥割合は、まず、乾燥容器（１）に入っている被乾燥物に含まれる液体成分の量（全体の質量に対する割合）を何らかの方法（資料や実測など）により求めておき、次に、真空乾燥において凝縮装置（２）で凝縮した液体の量を計測して両者を比較することにより求めることができる。

請求項４に記載の発明は、凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を計測し、予め求めておいた被乾燥物に含まれる液体の量と比較することにより、被乾燥物の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出することができるというシステムを備えることを特徴とする。
このシステムを用いることにより、食品や衣類などの生活必需品においては、被乾燥物に含まれる水分を完全に取り除くと性状が変化したり、商品価値がなくなったりする場合が考えられるため、被乾燥物に含まれる液体の除去割合（乾燥割合）をコントロールすることにより最適な乾燥割合を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、乾燥容器（１）内にある被乾燥物において、予め計測しておいた被乾燥物に含まれる液体の量と凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出して、この値が目的とする値に達した後、真空発生・保持装置（３）の運転を停止するとともに乾燥容器（１）と凝縮装置（２）の圧力を大気圧にして加熱装置（４）における加熱温度を上昇させることにより、被乾燥物を目的とする乾燥割合まで乾燥させた後、加熱及び加熱殺菌を行うことができるシステムを備えることを特徴とする。
食品や医療機器などは、乾燥により液体成分の一部又は全部を除去した後、調理上又は衛生上、加熱による調理又は殺菌を必要とする場合が考えられる。本発明においては、このような場合を想定して、まず、真空乾燥により被加熱物に含まれる液体成分の一部又は全部を除去した後（目的とする乾燥割合まで乾燥させた後）、乾燥容器（１）と凝縮装置（２）の圧力を大気圧に戻した状態で、加熱装置（４）により、乾燥容器（１）に流入する流体の温度を目的とする温度まで上昇させることができる。例えば、被乾燥物に含まれる液体を水とした場合、この温度を90℃としても大気圧下においては気化（沸騰）は発生せず、加熱による調理や加熱による殺菌を行うことが可能となる。

請求項６に記載の発明は、乾燥容器（１）内にある被乾燥物において、予め計測しておいた被乾燥物に含まれる液体の量と凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分の残存割合）を算出して、この値が目的とする値に達した後、真空発生・保持装置（３）の運転を停止するとともに乾燥容器（１）と凝縮装置（２）の圧力を大気圧にして加熱装置（４）における加熱温度を上昇させることができるシステムを用いて、被乾燥物を目的とする乾燥割合まで乾燥させた後、加熱及び加熱殺菌を行うことができる。

請求項７に記載の発明は、乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための循環装置（５）、加熱装置（４）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成されることを特徴とする。
本発明においては、気化と凝縮という相変化において、乾燥容器における熱量の供給と凝縮装置における熱量の放出についての具体的な装置と方法を示している。
まず、乾燥容器において熱量を供給するための、循環装置（５）、加熱装置（４）、バイパス・圧力調整弁（６）から構成される循環経路について説明する。この循環経路の特徴は、乾燥容器から循環装置を経て加熱装置に至り再び乾燥容器に戻るという循環経路を形成する加熱媒体としての作動流体の一部が、乾燥容器をバイパスして再び加熱装置に至るラインを持つことである。これにより、加熱媒体としての作動流体は加熱装置により繰り返し加熱され、その一部（十分加熱されて温度が上昇した流体が）が乾燥容器内に流入して被乾燥物を加熱する。このバイパスラインが無いと、乾燥容器内で気化熱によって温度が低下した作動流体は、一度だけ加熱装置により熱を供給されるだけで十分な加熱をされることなく再び乾燥容器に戻るため、その温度は徐々に低下する可能性もある。
また、このバイパス弁は圧力調整弁の役割も果たしている。加熱装置によって温度が上昇した作動流体が乾燥容器に入る際にその配管の先端部を絞ることにより管内の圧力を上昇させて容器内に噴出させ、この運動エネルギーにより被乾燥物に対する攪拌効果を生じさせることが可能となる。これを効果的に行うために、循環装置（５）において作動流体に流速という運動エネルギーを与え、バイパス・圧力調整弁（６）の作用により配管（９ｃ）に圧力を持たせることにより、加熱流体を乾燥容器内に噴出させることができる。これにより、被加熱物質が衣類などの場合は乾燥容器の形状と加熱流体が噴出する位置などを最適化することにより、効果的な乾燥を行うことが可能となる。
次に、凝縮装置において熱量を放出するための装置と方法について説明する。
気化した流体を凝縮させるためには、多量の熱量を放出させる必要があるため、凝縮装置の主要部分は熱交換器である。この熱交換を効果的に行うための冷却媒体として水などの液体が多く用いられている。しかし液体を用いる場合、これを供給するためのポンプを必要とするとともに、これを再利用（クローズドサイクル）する場合は冷却塔などの設備を必要とする。これに対し、冷却媒体として外気を用いることにより、ポンプよりも駆動動力の少ない送風機を用いることができるとともに、自由に吸入・排出ができる（オープンサイクル）世界中どこにでもある無限の熱源であるため、設備・設置場所ともに自由な設計が可能となる。このため、外気を利用した熱交換器は自動車のラジエターやエアコンの室外機などに用いられており、広く普及している。
以上のような理由から、本発明においては凝縮装置における放熱に外気を利用した熱交換器を用いることとしている。

請求項８に記載の発明は、乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための循環装置（５）、加熱装置（４）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成される真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。
請求項３の説明で述べたように、本発明は、乾燥容器内の被乾燥物を加熱する方法として循環経路を設けて加熱流体に圧力を持たせ、これを乾燥容器に噴出させることにより伝熱効果を高めるという方法を用いるとともに、凝縮装置における冷却媒体に外気をいう汎用性のある物質を用いたことを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）、循環装置（５）から加熱装置（４）に至る配管（９ｂ）、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）及び、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）の途中から分岐して、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）の途中に接続される配管（１０）と、この配管（１０）の途中に設置されたバイパス・圧力調整弁（６）から構成され、加熱装置（４）を通過する間に温度が上昇した流体を、乾燥容器（１）の下部から容器内に流出又は噴出させることにより乾燥容器（１）の内部にある被乾燥物の温度を上昇させることができる加熱装置を備えることを特徴とする。
本発明の加熱装置を用いることにより、乾燥容器（１）内の被乾燥物の温度を任意の値に設定・保持することが可能となる。

請求項１０に記載の発明は、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）、循環装置（５）から加熱装置（４）に至る配管（９ｂ）、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）及び、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）の途中から分岐して、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）の途中に接続される配管（１０）と、この配管（１０）の途中に設置された循環及び圧力調整弁（６）から構成され、加熱装置（４）を通過する間に温度が上昇した流体を、乾燥容器（１）の下部から容器内に流出又は噴出させることにより乾燥容器（１）の内部にある被乾燥物の温度を上昇させることができる加熱装置を備える真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。
本発明の加熱方法を用いることにより、乾燥容器（１）内の被乾燥物の温度を任意の値に設定・保持することが可能となる。

請求項１１に記載の発明は、乾燥容器（１）と凝縮装置（２）を接続する配管（７）の途中から分岐する配管（８）の末端に接続され、乾燥容器内の被乾燥物質から気化した物質を直接吸引することにより、乾燥容器及び凝縮装置の圧力を任意の値に設定できる真空発生・保持装置を備えることを特徴とする。
ほとんどの真空乾燥装置においては、乾燥容器（１）において気化した物質を直接真空ポンプ（真空発生・保持装置）に吸引しない機器構成となっている。これは、油回転式真空ポンプにおいては気化した物質がポンプ内の油に混入すると故障の原因となり、水封式真空ポンプにおいては気化した物質が水に混入するとこれを除去するための装置が必要になるため、予め真空ポンプに有害となるせ成分を除去しておく必要があるためである。
本発明の構成には、先行技術文献６に示した技術を用いた（先行技術文献６に示した“流体吸引装置”の真空状態でも変形しない容器内にある液体として被乾燥物に含まれる液体を用いた）真空発生・保持装置を備えている。

請求項１２に記載の発明は、乾燥容器（１）と凝縮装置（２）を接続する配管（７）の途中から分岐する配管（８）の末端に接続され、乾燥容器内の被乾燥物質から気化した物質を直接吸引することにより、乾燥容器及び凝縮装置の圧力を任意の値に設定できる真空発生・保持装置を備えた真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。
本発明では、先行技術文献６に示した技術を用いた（先行技術文献６に示した“流体吸引装置”の真空状態でも変形しない容器内にある液体として被乾燥物に含まれる液体や沸点が高く気化しにくい物質を用いた）真空発生・保持装置を用いることにより、乾燥容器（１）で気化した成分を直接吸引して真空度を維持することができる。

請求項１３に記載の発明は、凝縮装置（２）において、これを冷却するための外気温度を計測し、乾燥容器（１）内にある被乾燥物に含まれる液体成分の沸点が外気温度と等しくなるような圧力を算出し、真空発生・保持装置（３）を用いて乾燥容器及び凝縮装置の圧力をこの圧力よりも僅かに高い値に設定・保持して、被乾燥物から気化した流体の凝縮温度を外気温度よりも高くすることにより、真空発生・保持装置（３）を用いて設定する圧力を必要以上に高く設定することなく（乾燥容器内の温度を必要以上に高くすることなく）、乾燥容器において気化された流体を効果的に液化することができるという機能を有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置であることを特徴とする。
例えば、被乾燥物に含まれる液体が水で外気温度が20℃の場合、圧力約0.0024MPaが飽和蒸気圧力になるので、乾燥容器と凝縮装置内の圧力を約0.0043MPaに設定することにより20℃の外気でこれを冷却することにより凝縮させることが可能になる。もちろん、それ以上の圧力に設定することにより水の凝縮温度は高くなり、20℃の外気による冷却が容易になるが、この圧力を高く設定するほど圧力に対する沸点が高くなるため、乾燥容器において水分を気化させるための加熱温度が高くなる（雰囲気圧力が高いほど沸点が上昇する）ことになる。
このように、外気温度によって乾燥容器と凝縮装置の圧力をできるだけ低い値に設定することにより、乾燥容器（１）における加熱温度が低くても被乾燥物に含まれる液体成分が気化することができることになる。

請求項１４に記載の発明は、凝縮装置（２）において、これを冷却するための外気温度を計測し、乾燥容器（１）内にある被乾燥物に含まれる液体成分の沸点が外気温度と等しくなるような圧力を算出し、真空発生・保持装置（３）を用いて乾燥容器及び凝縮装置の圧力をこの圧力よりも僅かに高い値に設定・保持して、被乾燥物から気化した流体の凝縮温度を外気温度よりも高くすることにより、真空発生・保持装置（３）を用いて設定する圧力を必要以上に高く設定することなく（乾燥容器内の温度を必要以上に高くすることなく）、乾燥容器において気化された流体を効果的に液化することができるという機能を有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、乾燥容器（１）において、被乾燥物に含まれる液体成分をその成分の沸点以上に加熱して気化させるための温度を、真空発生・保持装置において設定・保持された圧力に対する被乾燥物に含まれる液体成分の沸点より僅かに高い値に設定することにより、乾燥容器内の温度を必要以上に高く設定することなく（省エネルギー効果）、乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を効果的に気化されることができるとともに、それ以上の高い温度に設定することにより伝熱効果を促進して短時間に気化できるという機能を有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備える真空乾燥装置であることを特徴とする。
例えば、前述のように、被乾燥物に含まれる液体が水で外気温度が20℃の場合、圧力約0.0024MPaが飽和蒸気圧力になるので、乾燥容器と凝縮装置内の圧力を約0.0043MPaに設定することにより凝縮温度は約30℃になり、20℃の外気でこれを冷却することにより凝縮させることが可能になる。この場合、乾燥容器においては圧力を約0.0043MPa二対する沸点は30℃となるので、彼乾燥物の温度を30℃以上にすることにより被乾燥物に含省比差まれる水分が気化する（乾燥する）。この温度が低いほど、加熱装置において消費されるエネルギーを低減できる（省エネルギー効果）とともに、被乾燥物質に熱による性状の変化や劣化が起こることを防止できることになる。

請求項１６に記載の発明は、乾燥容器（１）において、被乾燥物に含まれる液体成分をその成分の沸点以上に加熱して気化させるための温度を、真空発生・保持装置において設定・保持された圧力に対する被乾燥物に含まれる液体成分の沸点より僅かに高い値に設定することにより、乾燥容器内の温度を必要以上に高く設定することなく（省エネルギー効果）、乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を効果的に気化されることができるとともに、それ以上の高い温度に設定することにより伝熱効果を促進して短時間に気化できるという機能を有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備える真空乾燥装置を用いたことを特徴とする。

本発明は、食品、衣類などの生活必需品及び工業製品などに含まれる液体成分（水や溶剤など）を常温に近い温度で短時間に乾燥（液体成分を除去）させるための装置と方法に係わり、真空発生・保持装置を用いて乾燥容器内の圧力を下げて被乾燥物に含まれる液体成分の沸点を低くすることにより、乾燥容器において被乾燥物を加熱するためのエネルギーを低減できる（省エネルギー効果）とともに、被乾燥物の熱による性状の劣化などを防止するために、乾燥容器に接続された凝縮装置を用いて気化した流体を連続的に凝縮させることにより、短時間に効果的な乾燥を可能にすることができる装置を提供する。

本発明の実施の形態に係る乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を連続して気化させるための装置の基本構成を示したブロック線図である。 乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を効果的に気化させるための装置の工程の一例を示したブロック線図である。 本発明の実施の形態に係る制御系統の工程の一例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御系統の工程の一例をしめしたブロック線図である。

以下に、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明は乾燥容器（１）、凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）と、これらの機器及び装置を接続する配管から構成されることを基本とすることを示している。

図２は、本発明は、乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）、循環装置（５）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成されることを特徴とすることを示している。

図３の
Ｓ１において、凝縮器を冷却する外気の入り口に設置された温度センサーにより外気温度を計測する。
Ｓ２において、圧力制御器により被乾燥物から気化した流体の凝縮温度が外気温度よりも高くなるような圧力を算出する。
Ｓ３において、真空発生・保持装置を用いて、乾燥容器及び凝縮装置の圧力をＳ２で算出した圧力に設定・保持する。
Ｓ４において、加熱装置により加熱されて乾燥容器に流入する流体の温度を、Ｓ３で設定・保持した圧力下における被乾燥物に含まれる液体の沸点よりも高くなるように設定・保持する。

図4は、本発明の制御系に係わるセンサーと制御装置の配置と役割を示している。

本発明は、乾燥容器内を減圧するとともに加熱することにより、容器内の被乾燥物質を短時間かつ効果的に乾燥させる場合に適用可能である。

（１）乾燥容器
（２）凝縮装置
（３）真空発生・保持装置
（４）加熱装置
（５）循環装置
（６）バイパス及び圧力調整弁
（７）乾燥容器から凝縮装置に至る配管
（８）乾燥容器から凝縮装置に至る配管から分岐して真空発生・保持装置に至る配管
（９）乾燥容器の内部を加熱するための流体を循環させるための配管
（１０）乾燥容器をバイパスする配管
（１１）凝縮装置冷却用外気

Claims (16)

1. 乾燥容器（１）、凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）と、これらの機器及び装置を接続する配管から構成されることを特徴とする真空乾燥装置。
2. 乾燥容器（１）、凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）と、これらの機器及び装置を接続する配管から構成される真空乾燥装置を用いた真空乾燥方法。
3. 凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を計測することにより、乾燥容器（１）内にある被乾燥物から気化した物質の量を知る（求める）ことができるとともに、予め求めておいた被乾燥物に含まれる液体の量と比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出することができるシステムを装備することを特徴とする、真空乾燥装置。
4. 凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を計測して、予め求めておいた被乾燥物に含まれる液体の量と比較することにより、被乾燥物の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出することができるというシステムを用いた真空乾燥方法。
5. 乾燥容器（１）内にある被乾燥物において、予め計測しておいた被乾燥物に含まれる液体の量と凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出して、この値が目的とする値に達したら、真空発生・保持装置（３）の運転を停止するとともに乾燥容器（１）と凝縮装置（２）の圧力を大気圧にして加熱装置（４）における加熱温度を上昇させることにより、被乾燥物を目的とする乾燥割合まで乾燥させるとともに、加熱及び加熱殺菌を行うことができるシステムを備えることを特徴とする、請求項１又は請求項３に記載された真空乾燥装置。
6. 乾燥容器（１）内にある被乾燥物において、予め計測しておいた被乾燥物に含まれる液体の量と凝縮装置（２）において凝縮した液体の量を比較することにより、被乾燥物に含まれる液体の乾燥割合（液体成分が気化した割合）を算出して、この値が目的とする値に達したら、真空発生・保持装置（３）の運転を停止するとともに乾燥容器（１）と凝縮装置（２）の圧力を大気圧にして加熱装置（４）における加熱温度を上昇させることができるシステムを用いて、被乾燥物を目的とする乾燥割合まで乾燥させるとともに、加熱及び加熱殺菌を行うことができるシステムを用いた、請求項２又は請求項４に記載された真空乾燥方法。
7. 乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）、循環装置（５）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成されることを特徴とする、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置。
8. 乾燥容器（１）、外気を冷却用熱源とする凝縮装置（２）、真空発生・保持装置（３）、及び乾燥容器内の温度を上昇させるための加熱装置（４）、循環装置（５）、バイパス・圧力調整弁（６）と、これらの機器及び装置を接続する配管（７）〜（１１）から構成される、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備えた真空乾燥装置を用いた真空乾燥方法。
9. 乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）、循環装置（５）から加熱装置（４）に至る配管（９ｂ）、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）及び、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）の途中から分岐して、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）の途中に接続される配管（１０）と、この配管（１０）の途中に設置されたバイパス・圧力調整弁（６）から構成され、加熱装置（４）を通過する間に温度が上昇した流体を、乾燥容器（１）の下部から容器内に流入させることにより乾燥容器（１）の内部にある被乾燥物の温度を上昇させる循環経路を持つことを特徴とする、請求項７に記載された、真空乾燥装置。
10. 乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）、循環装置（５）から加熱装置（４）に至る配管（９ｂ）、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）及び、加熱装置（４）から乾燥容器（１）の底部に至る配管（９ｃ）の途中から分岐して、乾燥容器（１）の上部に接続されて循環装置（５）に至る配管（９ａ）の途中に接続される配管（１０）と、この配管（１０）の途中に設置されたバイパス・圧力調整弁（６）から構成され、加熱装置（４）を通過する間に温度が上昇した流体を、乾燥容器（１）の下部から容器内に流入させることにより乾燥容器（１）の内部にある被乾燥物の温度を上昇させる循環経路を持つ真空乾燥装置を用いた、請求項８に記載された真空乾燥方法。
11. 乾燥容器（１）と凝縮装置（２）を接続する配管（７）の途中から分岐する配管（８）の末端に接続され、乾燥容器内の被乾燥物質から気化した物質を直接吸引することにより、乾燥容器及び凝縮装置の圧力を任意の値に低減・設定できる真空発生・保持装置を備えることを特徴とする、請求項１又は７に記載された真空乾燥装置。
12. 乾燥容器（１）と凝縮装置（２）を接続する配管（７）の途中から分岐する配管（８）の末端に接続され、乾燥容器内の被乾燥物質から気化した物質を直接吸引することにより、乾燥容器及び凝縮装置の圧力を任意の値に低減・設定できる真空発生・保持装置を備えた真空乾燥装置を用いた、請求項２又は８に記載された真空乾燥方法。
13. 凝縮装置（２）において、これを冷却するための外気温度を計測し、乾燥容器（１）内にある被乾燥物に含まれる液体成分の沸点が外気温度と等しくなるような圧力を算出し、真空発生・保持装置（３）を用いて乾燥容器及び凝縮装置の圧力をこの圧力よりも僅かに高い値に設定・保持して、被乾燥物から気化した流体の凝縮温度を外気温度よりも高くすることにより、乾燥容器において気化された流体を外気により冷却して液化することができるというシステムを有する、請求項７に記載された真空乾燥装置。
14. 凝縮装置（２）において、これを冷却するための外気温度を計測し、乾燥容器（１）内にある被乾燥物に含まれる液体成分の沸点が外気温度と等しくなるような圧力を算出し、真空発生・保持装置（３）を用いて乾燥容器及び凝縮装置の圧力をこの圧力よりも僅かに高い値に設定・保持して、被乾燥物から気化した流体の凝縮温度を外気温度よりも高くすることにより、乾燥容器において気化された流体を外気により冷却して液化することができるというシステムを有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備える真空乾燥装置を用いた、請求項８に記載された真空乾燥方法。
15. 乾燥容器（１）において、被乾燥物に含まれる液体成分をその成分の沸点以上に加熱して気化させるための温度を、真空発生・保持装置において設定・保持された圧力に対する被乾燥物に含まれる液体成分の沸点より僅かに高い値に設定することにより、乾燥容器内の温度を必要以上に高く設定することなく（省エネルギー効果と被乾燥物の温度による性状の劣化防止効果）、乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を効果的に気化されることができるとともに、それ以上の高い温度に設定することにより伝熱効果を促進して短時間に気化できるというシステムを有する、請求項７又は請求項９に記載された、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備える真空乾燥装置。
16. 乾燥容器（１）において、被乾燥物に含まれる液体成分をその成分の沸点以上に加熱して気化させるための熱源の温度を、真空発生・保持装置において設定・保持された圧力に対する被乾燥物に含まれる液体成分の沸点よりも僅かに高い値に設定することにより、
    乾燥容器内の温度を必要以上に高く設定することなく（省エネルギー効果と被乾燥物の温度による性状の劣化防止効果）、乾燥容器内の被乾燥物に含まれる液体成分を効果的に気化されることができるともにそれ以上の高い温度に設定することにより伝熱効果を促進して短時間に気化できるというシステムを有する、外気を冷却用熱源とする凝縮装置を備える真空乾燥装置を用いた請求項８又は請求項１０に記載された真空乾燥方法。
    
    
    

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