JP3189428U - 真空乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向を水平にして配置される円筒型の真空容器と、攪拌羽根とを備える真空乾燥機であって、真空容器の内部に収容された被処理材の温度を正確に測定できる真空乾燥機を提供する。
【解決手段】円筒型の真空容器２０と、その真空容器２０の内部に配置され、真空容器に対して相対回転可能な攪拌羽根と、真空容器２０の内部に収容される被処理材の温度を測定する温度センサ４０とを備える真空乾燥機であって、真空容器２０が、その長手方向を水平にして配置され、温度センサ４０が、真空容器の周壁部２０ｅに取付けられ、温度センサの先端面４０ｃが、真空容器の内周面２０ｆと面一で配置されていることを特徴とする真空乾燥機である。真空乾燥機は、さらに、真空容器の周壁部２０ｅと温度センサ４０との間に配置される断熱材１２を備えるのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本考案は、長手方向を水平にして配置される円筒型の真空容器と、攪拌羽根とを備える真空乾燥機に関する。詳しくは、真空容器の内部に収容された被処理材の温度を正確に測定できる真空乾燥機に関する。

医薬品や化学工業薬品、樹脂、食品等の製造過程で泥状や塊状、粉粒状、液状の被処理材を乾燥させる際に真空乾燥機が用いられる。この場合、円筒型の真空容器がその長手方向を水平にして配置され、その内部に攪拌羽根が設けられた真空乾燥機を用いることができる。

ここで、「泥状の被処理材」とは、液と塊との中間の状態で流動性がある被処理材を意味する。また、「塊状の被処理材」とは、流動性がなく、不定形の被処理材を意味し、例えば、脱水ケーキが該当する。「粉粒状の被処理材」とは、１つの塊のサイズが１０ｍｍ以下程度である被処理材を意味する。「液状の被処理材」とは、溶液や混濁液といった粘度が低く、流動性が大きい液状の被処理材を意味する。

図１は、円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置される真空乾燥機を示す断面図である。同図に示す真空乾燥機１０は、真空容器２０と、攪拌羽根３０とを備える。

真空容器２０は、円筒型の密閉容器であり、その長手方向を水平にした状態でフレーム１１に固定されている。この真空容器２０の上部には、被処理材を投入するための投入口２０ａが設けられ、その投入口２０ａは投入口用蓋（図示なし）で閉塞可能である。また、真空容器２０の下部には、処理済みの被処理材を排出するための排出口２０ｂが設けられ、その排出口２０ｂは排出口用蓋（図示なし）で閉塞可能である。

また、真空容器２０の上部には、真空吸引口２０ｃが設けられる。これは、真空容器２０の中空内部の空気を排出することによって真空容器２０の内部を真空とするためである。真空吸引口２０ｃは、バグフィルタ（図示なし）やコンデンサ（復水器・図示なし）を介して真空ポンプ（図示なし）に配管接続される。

攪拌羽根３０は、真空容器２０の内部に回転可能に配置されている。同図に示す攪拌羽根３０は、回転中心となる軸部３１と、被処理材を攪拌する羽根部３２と、その羽根部３２を軸部３１に固定するための支持部３３とを有する。軸部３１は、その長手方向を水平にした状態で配置される。その軸部３１の一端には、モーターといった駆動装置（図示なし）の動力が歯車やローラーチェーン等を介して伝達される。これによって軸部３１が回転し、それに伴って支持部３３および羽根部３２も回転する。

同図に示す真空乾燥機１０は、片持ち構造であり、軸部３１の一端のみを支持する。一方、真空乾燥機は両持ち構造とする場合があり、この場合は軸部３１がその両端で支持される。

同図に示す羽根部３２は、イカリ状であり、軸部材の長手方向に複数設けられるとともに、周方向にも複数設けられる。この羽根部３２は、イカリ状の他に、パドル状やリボン状に形成される場合がある。また、羽根部３２は、真空容器の内周面２０ｆ近傍に位置する被処理材を攪拌するために、真空容器の内周面２０ｆに近接した状態で配置される。

真空容器２０の内部に収容された被処理材を加熱するため、真空容器の周壁部２０ｅは、加熱用熱媒体（例えば温水）が流通する構造（図示なし）を有する。このため、真空容器２０には流入口（図示なし）および流出口（図示なし）が設けられる。流入口には、加熱用熱媒体が加熱用熱媒体供給ラインから供給され、流出口から、真空容器の周壁部を流通した加熱用熱媒体が加熱用熱媒体排出ラインに排出される。この被処理材の加熱を補助するため、攪拌羽根の軸部３１を加熱用熱媒体が流通する構造とする場合がある。

このような真空乾燥機１０は、乾燥処理の際に攪拌羽根３０の回転に伴って被処理材が攪拌や混合、粉砕されることから、被処理材を均一に乾燥できる。なお、被処理材の造粒性や付着性に応じ、粉砕や剥離を促進するため、真空容器２０の内部に被処理材とともに破砕棒を投入する場合がある。

真空乾燥機に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献１および２がある。特許文献１は、円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置される真空乾燥機を対象とする。この特許文献１では、攪拌羽根の羽根部を弾性材からなる平板体で構成し、その平板体の前縁と後縁とを真空容器の内周面に圧接させることが提案されている。これにより、真空容器の内周面に被処理材が層状に付着するのを防止できるとしている。

特許文献２は、コーン型の真空容器が底部に近づくに伴って内径が小さくなるように配置される真空乾燥機を対象とする。この真空容器の内部には、攪拌用スクリューが真空容器の内面の一部に沿うように傾斜させた状態で配置される。その反対側の内面には、内部に収容された被処理材の温度を測定するために温度センサが突き出されている。

このような真空乾燥機を対象とする特許文献２では、乾燥機内の金属粉末（被処理材）の温度と、乾燥機内より排気する雰囲気ガスの温度とを検出し、その検出結果に応じて乾燥完了点を決定することが提案されている。

特開２００７−３１７２号公報 特開平５−３４０６７２号公報

真空乾燥機では、例えば、被処理材の変質を防止したり、乾燥状態を管理したりするため、乾燥処理中に被処理材の温度を測定したいという要望がある。被処理材の温度測定では、例えば、熱電対や測温抵抗体を利用した直径が８ｍｍ程度以下の棒状の温度センサを使用でき、その温度センサを先端から直径の３倍以上の長さで被処理材に接触させる方法がある。このように温度センサを先端から所定の長さに亘って被処理材に接触させるのは、温度センサと被処理材との接触面積を確保することにより、測定精度を確保するためである。

前述の特許文献２が対象とする真空乾燥機は、コーン型の真空容器が底部に近づくに伴って内径が小さくなるように配置される。また、攪拌用スクリューが真空容器の内面の一部に沿うように傾斜させた状態で配置される。このため、真空容器の内面の一部は、攪拌用スクリューと十分な距離を有することから、温度センサを真空容器の内面から突き出るように配置でき、被処理材の温度を測定することができる。

一方、前記図１に示すとともに特許文献１が対象とする真空乾燥機は、円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置され、真空容器の内部に攪拌羽根が設けられる。この攪拌羽根は、その羽根部が真空容器の内周面に近接した状態で配置されるので、温度センサを真空容器の内周面から突き出るように配置することができない。このため、円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置される真空乾燥機では、被処理材の温度を正確に測定することが困難であった。

本考案は、このような状況に鑑みてなされたものであり、円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置される真空乾燥機であって、真空容器の内部に収容された被処理材の温度を正確に測定できる真空乾燥機を提供することを目的としている。

本考案の要旨は、以下の通りである。

（１）円筒型の真空容器と、その真空容器の内部に配置され、前記真空容器に対して相対回転可能な攪拌羽根と、前記真空容器の内部に収容される被処理材の温度を測定する温度センサとを備える真空乾燥機であって、前記真空容器が、その長手方向を水平にして配置され、前記温度センサが、前記真空容器の周壁部に取付けられ、前記温度センサの先端面が、前記真空容器の内周面と面一で配置されている、真空乾燥機。

（２）上記（１）に記載の真空乾燥機であって、さらに、前記真空容器の周壁部と前記温度センサとの間に断熱材を備え、前記温度センサが、前記真空容器の周壁部の下部に取付けられる、真空乾燥機。

（３）上記（２）に記載の真空乾燥機であって、前記断熱材が、フッ素樹脂からなる、真空乾燥機。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の真空乾燥機であって、前記温度センサが、円柱状であり、その直径が１５ｍｍ以上である、真空乾燥機。

（５）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の真空乾燥機であって、前記温度センサが、前記真空容器の周壁部の下部に千鳥状に配置されている、真空乾燥機。

本考案の真空乾燥機は、温度センサの先端面が真空容器の内周面と面一で配置されている。このため、真空容器の内部に配置される攪拌羽根と干渉することなく、真空容器の内部に収容される被処理材の温度を測定できる。換言すると、攪拌羽根によって被処理材を攪拌や混合、粉砕し、被処理材を均一に乾燥できる効果を維持しつつ、被処理材の温度を正確に測定できる。

円筒型の真空容器が長手方向を水平にして配置される真空乾燥機を示す断面図である。 本考案の真空乾燥機の構成例を模式的に示す詳細断面図である。 本考案の真空乾燥機における温度センサの配置例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は温度センサを１個配置する場合、同図（ｂ）は温度センサを複数個配置する場合をそれぞれ示す。

以下に、本考案の真空乾燥機について、下記図２に示す構成例を参照しながら説明する。

図２は、本考案の真空乾燥機の構成例を模式的に示す詳細断面図である。同図に示す真空乾燥機は、前記図１に示す真空乾燥機と基本構成を同じとし、温度センサ４０を追加したものである。同図には、真空乾燥機が備える真空容器の周壁部２０ｅの一部と、温度センサ４０と、断熱材１２とを示し、攪拌羽根を省略した。

同図に示す温度センサ４０は、センサ部４０ａと、端子部４０ｂと、フランジ部４０ｄとを有する。センサ部４０ａは、円柱状である。その内部に先端面４０ｃの近傍まで抵抗素子が配置されており、先端面４０ｃが測温面となる。この温度センサ４０は、真空容器の周壁部２０ｅに設けられた取付け座２０ｇに固定される。より具体的には、フランジ部４０ｄに設けられた貫通孔（図示なし）を用い、真空容器の取付け座２０ｇのねじ穴（図示なし）にネジ留めされる。このように固定される温度センサ４０は、センサ部４０ａの先端面４０ｃと真空容器の内周面２０ｆとに段差がない状態で配置される。

このような構成例を採用できる本考案の真空乾燥機１０は、温度センサ４０が真空容器の周壁部２０ｅに取付けられ、温度センサの先端面４０ｃが真空容器の内周面２０ｆと面一で配置されている。このため、真空容器２０の内部に配置される攪拌羽根（図示なし）と干渉することなく、真空容器２０の内部に収容される被処理材の温度を測定できる。換言すると、攪拌羽根によって被処理材を攪拌や混合、粉砕し、被処理材を均一に乾燥できる効果を維持しつつ、被処理材の温度を正確に測定できる。

ここで、温度センサ４０が真空容器２０の内周面と段差を有したり、温度センサ４０と周壁部２０ｅとの間に温度センサの先端面４０ｃを凸状の半球面とすることによって隙間が生じたりすると、その段差や隙間に被処理材が入り込んで付着し易い。この場合、被処理材の乾燥状態が不均一になったり、クリーニング処理に要する時間が増大したりする。ここで、クリーニング処理は、付着した被処理材を除去することにより、キャリーオーバーを防止することを主たる目的とする。これに対し、本考案の真空乾燥機は、前述の通り、温度センサの先端面４０ｃが真空容器の内周面２０ｆと面一で配置されていることから、被処理材の乾燥状態が不均一になる問題やクリーニング処理に要する時間が増大する問題が発生しない。

本考案の真空乾燥機は、真空容器の周壁部２０ｅと温度センサ４０との間に配置される断熱材１２を備え、温度センサ４０が、真空容器の周壁部２０ｅの下部に取付けられるのが好ましい。これにより、真空容器の周壁部２０ｅからの熱伝達によって温度センサ４０の測定結果が影響されるのを防止できるとともに、安定的に被処理材と温度センサ４０とを接触させることができる。その結果、被処理材の温度をより正確に測定できる。

断熱材１２は、フッ素樹脂からなるのが好ましい。これにより、断熱性がより向上し、被処理材の温度をより正確に測定できる。また、フッ素樹脂は耐摩耗性が良好なので、被処理材との接触によって断熱材が消耗するのを抑制でき、その消耗に伴って発生する粉塵が被処理材を汚染（コンタミネーション）するのを防止できる。併せて、被処理材が断熱材に付着した際に剥離し易いので、被処理材が断熱材に付着して残留することによる汚染（コンタミネーション）も防止できる。さらに、酸や溶剤、腐食性の被処理材に対する耐性を向上できる。フッ素樹脂は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が該当する。

温度センサ４０（センサ部４０ａ）は、円柱状であり、その直径が８ｍｍ以上であるものを採用できる。温度センサ４０を１個のみ配置する場合、被処理材と温度センサの接触面積を増加させてより正確に被処理材の温度を測定する観点から、直径が１５ｍｍ以上であるものを用いるのが好ましい。一方、直径が４０ｍｍを超えると、入手が困難となることから、温度センサ４０の直径を４０ｍｍ以下とするのが好ましい。温度センサとして、例えば、日本電測株式会社製の平面測温抵抗体型の温度センサを用いることがでる。温度センサの先端面４０ｃの形状は、例えば、平面状や、後述する図（３）に示すように、真空容器の内周面に沿うような凹状とすることができる。

本考案の真空乾燥機は、温度センサ４０の配置位置や個数について制限はなく、真空容器の容量に対する被処理材の充填率や被処理材の温度を測定する目的、要求される測定精度等に応じて適宜設定することができる。このような温度センサの配置例について、図面を参照しつつ説明する。

図３は、本考案の真空乾燥機における温度センサの配置例を模式的に示す断面図であり、同図（ａ）は温度センサを１個配置する場合、同図（ｂ）は温度センサを複数個配置する場合をそれぞれ示す。同図に示す真空乾燥機は、前記図１に示す真空乾燥機と基本構成を同じとし、温度センサ４０を追加したものである。また、同図は、前記図１のＡ−Ａ位置の断面図である。同図には、真空乾燥機が備える真空容器２０の周壁部２０ｅと、温度センサ４０とを示し、攪拌羽根を省略した。

温度センサを１個配置する場合、同図（ａ）に示すように、真空容器２０の下部に配置することができる。また、前記図２に示すように、真空容器の下部のうちで底位置に配置することもできる。同図（ａ）に想像線で示すように、真空容器の側部に配置することもできる。

温度センサを複数個配置する場合、周方向に所定の角度間隔で並べて配置する構成や、長手方向に所定の間隔で並べて配置する構成を採用することができる。また、真空容器の周方向に所定の角度間隔で並べて配置するとともに、真空容器の長手方向の全体に所定の間隔で並べて配置する構成を採用することもできる。さらに、同図（ｂ）に示すように、真空容器の下部に、千鳥状に並べて配置する構成を採用することもできる。設備コストを抑えつつ被処理材全体の温度をより正確に把握する観点から、真空容器の下部に、千鳥状に並べて配置する構成を採用するのが好ましい。

本考案の真空乾燥機は、攪拌羽根の羽根部の形状に特に制限はなく、例えば、前述のイカリ状やパドル状、リボン状の羽根部を有する攪拌羽根を用いることができる。また、本考案の真空乾燥機は、被処理材の粉砕や剥離を促進するため、前述の破砕棒を備えてもよい。さらに、攪拌羽根の軸部について、片持ち構造および両持ち構造のいずれであってもよい。

本考案の真空乾燥機によれば、上述の通り、長手方向を水平にして配置される円筒型の真空容器と、攪拌羽根とを備える真空乾燥機において、真空容器の内部に収容された被処理材の温度を正確に測定できる。この真空乾燥機を、医薬品や化学工業薬品、樹脂、食品等の製造過程で泥状や塊状、粉粒状、液状の被処理材を乾燥させる際に利用すれば、例えば、温度管理が実現でき、製品の品質向上に大きく寄与することができる。

１０：真空乾燥機、 １１：フレーム、 １２：断熱材、 ２０：円筒型の真空容器、
２０ａ：投入口、 ２０ｂ：排出口、 ２０ｃ：吸引口、 ２０ｄ：軸、
２０ｅ：周壁部、 ２０ｆ：内周面、 ２０ｇ：取付け座、 ３０：攪拌羽根、
３１：軸部、 ３２：羽根部、 ３３：支持部、 ４０：温度センサ、
４０ａ：センサ部、 ４０ｂ：端子部、 ４０ｃ：先端面、 ４０ｄ：フランジ部

Claims (5)

1. 円筒型の真空容器と、その真空容器の内部に配置され、前記真空容器に対して相対回転可能な攪拌羽根と、前記真空容器の内部に収容される被処理材の温度を測定する温度センサとを備える真空乾燥機であって、
   前記真空容器が、その長手方向を水平にして配置され、
   前記温度センサが、前記真空容器の周壁部に取付けられ、前記温度センサの先端面が、前記真空容器の内周面と面一で配置されている、真空乾燥機。
2. 請求項１に記載の真空乾燥機であって、さらに、前記真空容器の周壁部と前記温度センサとの間に断熱材を備え、
   前記温度センサが、前記真空容器の周壁部の下部に取付けられる、真空乾燥機。
3. 請求項２に記載の真空乾燥機であって、前記断熱材が、フッ素樹脂からなる、真空乾燥機。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の真空乾燥機であって、前記温度センサが、円柱状であり、その直径が１５ｍｍ以上である、真空乾燥機。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の真空乾燥機であって、前記温度センサが、前記真空容器の周壁部の下部に千鳥状に配置されている、真空乾燥機。

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