JP3198291U - マルチチャンバ凍結乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の種類の材料をより効果的に処理できるマルチチャンバ凍結乾燥機を提供する。【解決手段】マルチチャンバ凍結乾燥機１０は、操作空間を備えた正圧キャビネット１００と、正圧キャビネットの操作空間内に配置された複数の凍結乾燥チャンバ１０２と、複数の凍結乾燥チャンバに対応し、複数の凍結乾燥チャンバの１つの内部にそれぞれ配置された複数の熱交換器を含む冷媒流路モジュール１０４と、真空ポンプ１３６と、複数の凍結乾燥チャンバに対応して接続された複数の管を含む真空制御モジュール１０６と、を含む。【選択図】図１

Description

本考案は凍結乾燥機に関し、特に、正圧のダストフリーマルチチャンバ凍結乾燥機に関する。

凍結乾燥はフリーズドライとも呼ばれ、通常、痛みやすい材料を輸送するための保存に用いられる脱水プロセスを指す。凍結乾燥プロセスには、材料を凍結する工程や、凍結した材料から凍結した水分を除去する工程が含まれる。凍結した水分は、減圧により材料内の凍結した水分を固相から直接気相に昇華させることで除去される。凍結乾燥プロセスは、物質の生化学的性質及び活性を変えることがなく、このため医薬品や食品や生化学材料の調製に適用される。

台湾特許第Ｍ４４４５００号には、ダストフリー及び無菌式の凍結乾燥機が開示されており、この凍結乾燥機は操作空間内に凍結乾燥チャンバが配置され、操作者が前記操作空間内で凍結される材料を事前処理した後、前記材料を凍結乾燥チャンバ内に配置して凍結乾燥を行うことができる。先行技術において、材料は凍結乾燥後に密封されるため、異なる材料を同時に凍結乾燥すると、相互に汚染を生じやすい。つまり、従来の凍結乾燥機は同一資源からの材料の凍結乾燥専用に設計されていると言える。複数の種類の材料を凍結乾燥する場合、複数の凍結乾燥操作をそれぞれ実施する必要があるので、処理時間が大幅に増加し、処理効率が低下する。

さらに、従来の凍結乾燥機は、各材料を手動で密封する必要があり、処理時間及びコストの増加や汚染問題の発生につながっている。

このため、複数の種類の材料をより効果的に処理できる改善された凍結乾燥機が必要とされている。

台湾特許第Ｍ４４４５００号明細書

本考案の目的は、複数の種類の材料をより効果的に処理できるマルチチャンバ凍結乾燥機を提供することにある。

本考案のマルチチャンバ凍結乾燥機は、正圧キャビネット、複数の凍結乾燥チャンバ、冷媒流路モジュール、真空制御モジュールを備え、前記正圧キャビネットは操作空間を備え、前記複数の凍結乾燥チャンバが前記正圧キャビネット内に配置される。前記冷媒流路モジュールは、前記複数の凍結乾燥チャンバに対応する複数の熱交換器を含み、前記各熱交換器が前記複数の凍結乾燥チャンバの１つの内部にそれぞれ配置される。前記真空制御モジュールは、真空ポンプと、前記複数の凍結乾燥チャンバに対応して連結された複数の管を含む。

本考案の一部実施形態において、前記各凍結乾燥チャンバは、積載板と昇降モジュールを含み、前記積載板は前記凍結乾燥チャンバ内に可動的に配置され、前記昇降モジュールは前記積載板と前記凍結乾燥チャンバの底面との間に配置される。前記積載板は前記昇降モジュールにより駆動されて前記凍結乾燥チャンバ内で垂直に移動することができ、それにより自動密封プロセスを補助する。

従って、本考案のマルチチャンバ凍結乾燥機は、複数の種類の材料を同時に凍結乾燥するための複数のチャンバを提供し、さらに、積載板と昇降モジュールの配置により、前記マルチチャンバ凍結乾燥機は、自動的な材料の密封を達成できるだけでなく、凍結乾燥プロセスの時間とコストを節約することもできる。

本考案の前述の概要及び以下の詳細な説明は、図面を組み合わせることでより理解しやすくなる。

本考案の一実施態様に係るマルチチャンバ凍結乾燥機の立体斜視図である。 本考案の一実施態様に係るマルチチャンバ凍結乾燥機の内部の管を示す概略図である。 本考案の一実施態様に係る操作空間を示す正面図である。 本考案の一実施態様に係る凍結乾燥チャンバを示す断面図である。 本考案の一実施態様に係る凍結乾燥チャンバの自動真空ボトル密封操作を示す断面図である。

例外が特筆されない限り、ここで使われる全ての技術的及び科学的用語は、本考案が属する技術分野の通常の知識を有する者に一般的に理解されているものと同じ意味を持つ。

ここで使われている単数形は、文脈上例外が明記されていない限り、複数形の意味を含む。したがって、例えば、「（１つの）材料」には複数のそのような材料及び当業者が知る等価物が含まれる。

図１と図２に示すように、本考案のマルチチャンバ凍結乾燥機１０は、正圧キャビネット１００、複数の凍結乾燥チャンバ１０２、冷媒流路モジュール１０４、真空制御モジュール１０６を含む。本実施態様において、冷媒流路モジュール１０４と真空制御モジュール１０６は、正圧キャビネット１００の内部に配置されるが、本考案はそれに限定されない。

正圧キャビネット１００（例：ラミナーフローキャビネット）は、操作空間１０８を備えており、正圧キャビネット１００の操作空間１０８内には、複数の凍結乾燥チャンバ１０２が配置されている。正圧キャビネット１００は、さらに凝縮チャンバ１１０を備えている。操作空間１０８は、正圧キャビネット１００上に設けられた陥凹した空間であり、操作者は、その中で凍結乾燥する材料を事前処理する。凍結乾燥チャンバ１０２と凝縮チャンバ１１０は、操作空間１０８の内部または後方に配置される。各凍結乾燥チャンバ１０２と凝縮チャンバ１１０は独立した空間であり、それぞれ個別に真空度、温度、圧力が制御される。操作空間１０８とその外側とを区切るために、正圧キャビネット１００は、防塵透明ドロップダウンドアなどの分離ドア１１２をさらに含んでいてもよい。

凝縮チャンバ１１０は、各凍結乾燥チャンバに連結されており、凍結乾燥プロセスで生成される水分を収集する。凍結乾燥プロセス中、凝縮チャンバ１１０の動作温度（約−４０〜−６０℃）は凍結乾燥チャンバ１０２の動作温度（約−２５〜−３０℃）より低い。異なる温度の水分は異なる飽和蒸気圧を有するため、各凍結乾燥チャンバ１０２で生成された水分は、自動的に凝縮チャンバ１１０に流入する。

正圧キャビネット１００はさらに、冷媒流路モジュール１０４と真空制御モジュール１０６に電気的または機械的に接続されて、それらの設定及び制御に用いる制御インターフェイス１１４を含む。操作者は、制御インターフェイス１１４を使用して、冷媒流路モジュール１０４と真空制御モジュール１０６のオン／オフを制御したり、温度や圧力などの動作パラメータを調整することができる。制御インターフェイス１１４での設定を通じて、凍結乾燥プロセスを単一または複数の凍結乾燥チャンバ１０２で実施することができる。

本考案の一実施態様において、制御インターフェイス１１４は、操作空間１０８の外部に配置された外部制御インターフェイス１１６（例：正圧キャビネット１００の設定用制御パネル）、及び／または、操作空間１０８内部に配置された内部制御インターフェイス１１８（例：凍結乾燥チャンバ１０２の真空度、及び／または、空気圧式自動ボトル密封プロセスのパフォーマンスを制御するための制御パネル）を含む。当然ながら、外部制御インターフェイス１１６と内部制御インターフェイス１１８を単一の制御インターフェイスに統合してもよい。

冷媒流路モジュール１０４は、熱交換を行うために、冷媒などの熱交換流体を内部に含む循環ループである。冷媒流路モジュール１０４は複数の熱交換器１２０を含み、各熱交換器１２０は熱交換管により構成されてもよい。各熱交換器１２０は、凍結乾燥チャンバ１０２の１つに対応して配置され、図２に示すように、相互に並列に連結される。従って、冷凍サイクルにおいて、コンプレッサ１２２から出力され、復水器１２４により冷却される前記冷媒は、凍結乾燥チャンバ１０２に対応する各熱交換器１２０に等しく割り当てられる。熱交換器１２０を通過する前記冷媒は、膨張弁１２６と蒸発器１２８による減圧と蒸発を経た後、コンプレッサ１２２に戻り、冷凍サイクルを完了することができる。

各凍結乾燥チャンバ１０２からの水分を凝縮させるために、冷媒流路モジュール１０４は、凝縮チャンバ１１０内に配置されて、凝縮チャンバ１１０内の温度を低下させる凝縮管１３０をさらに含むことができる。

加えて、冷媒流路モジュール１０４はさらに加熱器１３２と放熱モジュール１３４を含むことができる。加熱器１３２は熱交換器１２０と復水器１２４の間に配置され、凍結乾燥プロセス中に冷媒の温度を上げて材料のさらなる乾燥と安定化を図るための熱エネルギーを提供するために使用できる。放熱モジュール１３４は、コンプレッサ１２２に連結され、コンプレッサ１２２内の高圧冷媒の温度を下げることができる。

真空制御モジュール１０６は、真空ポンプ１３６と複数の管１３８を含む。真空ポンプ１３６は、凝縮チャンバ１１０と各凍結乾燥チャンバ１０２に管１３８を介して連結され、内部の真空度を制御するために用いられる。各凍結乾燥チャンバ１０２内で凍結乾燥プロセス中に生成される水分も、管１３８のいずれかを介して凝縮チャンバ１１０に流入させることができる。本考案の一実施態様において、真空制御モジュール１０６は、減圧真空制御モジュールである。別の一実施態様において、真空制御モジュール１０６は、各チャンバ内の真空状態を解放するために、管１３８に設置された真空弁を備える。

図３に、本考案の一実施態様に係る正圧キャビネット１００の操作空間１０８の正面図を示す。図示の便宜のため、凍結乾燥チャンバ１０２と凝縮チャンバ１１０の蓋は、前記チャンバの内部構成を示すために省略されている。

図３に示すように、１つの凝縮チャンバ１１０と４つの凍結乾燥チャンバ１０２が操作空間１０８内における正圧キャビネット１００の表面に配置される。但し、チャンバの数はこれに限定されない。各凍結乾燥チャンバ１０２内に配置された管１３８への接続用に開口１４０が設けられ、凝縮チャンバ１１０内に配置された管１３８の１つへの接続用に開口１４２も設けられる。

本考案の実施形態において、各凍結乾燥チャンバ１０２は、積載板１４４を含む。凍結乾燥プロセスで、ボトル詰め材料を積載板１４４上に配置することができる。積載板１４４は、各凍結乾燥チャンバ１０２内に可動的に配置され、凍結乾燥チャンバ１０２内で垂直に移動することができる。さらに、積載板１４４は、対応する熱交換器１２０と組み合わせてもよい。

前述の熱交換器１２０は相互に並列に接続されているため、各凍結乾燥チャンバ１０２は、実質的に同じ冷媒の熱交換率を有し、実質的に同じ真空凍結乾燥環境を有する。需要の違いに応じて、操作者は凍結乾燥プロセスを単一の凍結乾燥チャンバ１０２で、または複数の凍結乾燥チャンバ１０２で同時に実施することができ、単一チャンバしか備えていない従来の凍結乾燥機と比較して、時間とコストを節約することができる。

図４に本考案の一実施態様において、第１状態にある凍結乾燥チャンバ１０２の断面図を示す。図５に前記実施態様において、第２状態にある凍結乾燥チャンバ１０２の断面図を示す。図４と図５に示すように、第１状態とは凍結乾燥状態を指し、第２状態とはボトル詰め材料１４６の自動真空ボトル密封状態を指す。

積載板１４４は、複数の方向案内手段１４８（例：積載板１４４の両側に配置された柱またはプーリー）を含むことができる。凍結乾燥チャンバ１０２は、さらに、複数のレール１５２を備え、複数の方向案内手段１４８に対応するフレーム１５０を含むことができ、方向案内手段１４８とレール１５２とは、連携して積載板１４４をレール１５２に沿って垂直に移動させることができる。

凍結乾燥チャンバ１０２は、さらに昇降モジュール１５４を含むことができ、空気式のものが好ましい。昇降モジュール１５４は、積載板１４４と凍結乾燥チャンバ１０２の底面１５６との間に配置される。昇降モジュール１５４は、凍結乾燥チャンバ１０２内で上下に移動するよう積載板１４４を駆動させることができる。本考案の一実施態様において、昇降モジュール１５４は、フレキシブルフィルム１５８と、フレキシブルフィルム１５８を固定する固定フレーム１６０とを含む。凍結乾燥チャンバ１０２は、フレキシブルフィルム１５８により第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２に分割される。さらに、第２空間Ｓ２は、選択的に制御弁１６４を設けた制御管１６２を介して真空ポンプ１３６に接続され得る。

図４に示すように、凍結乾燥チャンバ１０２が第１状態にあるときには、真空ポンプ１３６は管１３８と制御管１６２を介して第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ２を同時に真空化することができる。

図５に示すように、操作者がボトル密封プロセスを開始したいときは、内部制御インターフェイス１１８を介して制御弁１６４を開き、空気を第２空間Ｓ２に進入させる。このとき、第２空間Ｓ２内の真空状態が解除され、その内部の空気圧が第１空間Ｓ１よりも高くなる。空気圧がフレキシブルフィルム１５８を積載板１４４と第１空間Ｓ１に向けて膨出させ、積載板１４４とその上に配置されたボトル詰め材料１４６が上昇される。最終的にボトル詰め材料１４６がフレーム１５０の上面１６６と積載板１４４との間に挟まれ、各ボトル詰め材料１４６がキャップ１６８で密封される。

本考案が属する技術分野の通常の知識を有する者が本明細書の説明に基づいてさらなる例示の必要なくその最も広範な範囲で本考案を利用することができると考えられる。従って、本明細書及び請求の範囲は本考案の範囲を限定するのではなく、例示を目的とすると理解されるべきである。

１０ マルチチャンバ凍結乾燥機
１００ 正圧キャビネット
１０２ 凍結乾燥チャンバ
１０４ 冷媒流路モジュール
１０６ 真空制御モジュール
１０８ 操作空間
１１０ 凝縮チャンバ
１１２ 分離ドア
１１４ 制御インターフェイス
１１６ 外部制御インターフェイス
１１８ 内部制御インターフェイス
１２０ 熱交換器
１２２ コンプレッサ
１２４ 復水器
１２６ 膨張弁
１２８ 蒸発器
１３０ 凝縮管
１３２ 加熱器
１３４ 放熱モジュール
１３６ 真空ポンプ
１３８ 複数の管
１４０ 開口
１４２ 開口
１４４ 積載板
１４６ ボトル詰め材料
１４８ 方向案内手段
１５０ フレーム
１５２ レール
１５４ 昇降モジュール
１５６ 底面
１５８ フレキシブルフィルム
１６０ 固定フレーム
１６２ 制御管
１６４ 制御弁
１６６ 上面
１６８ キャップ
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間

Claims (8)

1. マルチチャンバ凍結乾燥機であって、
   操作空間を備えた正圧キャビネットと、
   前記正圧キャビネットの前記操作空間内に配置された複数の凍結乾燥チャンバと、
   前記複数の凍結乾燥チャンバに対応し、前記複数の凍結乾燥チャンバの１つの内部にそれぞれ配置された複数の熱交換器を含む冷媒流路モジュールと、
   真空ポンプと、前記複数の凍結乾燥チャンバに対応して接続された複数の管を含む真空制御モジュールと、
   を含むことを特徴とする、マルチチャンバ凍結乾燥機。
2. 前記正圧キャビネットが、前記各凍結乾燥チャンバに接続されて水分を収集する凝縮チャンバをさらに含み、
   前記冷媒流路モジュールが、前記凝縮チャンバ内に配置され、前記水分を凝縮させる凝縮管をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
3. 前記正圧キャビネットが、制御インターフェイスをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
4. 前記各凍結乾燥チャンバが、その内部に可動的に配置された積載板を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
5. 前記各凍結乾燥チャンバが複数のレールをさらに含み、前記各積載板が前記レールに沿って移動可能な複数の方向案内手段を含むことを特徴とする、請求項４に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
6. 前記各凍結乾燥チャンバが、前記積載板と前記凍結乾燥チャンバの底面との間に配置され、前記積載板と前記底面との間の移動を駆動する昇降モジュールをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
7. 前記昇降モジュールがフレキシブルフィルムを含み、前記凍結乾燥チャンバの底面が制御弁を備えた制御管を介して真空ポンプに接続されたことを特徴とする、請求項６に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。
8. 前記冷媒流路モジュールが加熱器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバ凍結乾燥機。