JP3552942B2 - Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer - Google Patents
Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer Download PDFInfo
- Publication number
- JP3552942B2 JP3552942B2 JP06805499A JP6805499A JP3552942B2 JP 3552942 B2 JP3552942 B2 JP 3552942B2 JP 06805499 A JP06805499 A JP 06805499A JP 6805499 A JP6805499 A JP 6805499A JP 3552942 B2 JP3552942 B2 JP 3552942B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trap
- steam
- block
- chamber
- vacuum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主として大容量の食品、医薬品、生物材料等を凍結乾燥させる真空凍結装置のうちで、被乾燥物および加熱棚段を収容する真空室と、蒸気を凝結捕集するコールドトラップを配設するトラップ室内部の空間とが遮断できる真空凍結乾燥装置、つまり分離トラップ型または背面設置トラップ型の真空凍結乾燥装置において、被乾燥物から昇華させた水蒸気を凝結捕集させるようトラップ室内に配設するコールドトラップについての改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空凍結乾燥装置において、それのトラップ室内に配設するコールドトラップは、真空凍結乾燥装置の中で最も重要な設備であり、そのトラップ性能の優劣は、被乾燥物の製品品質、製品価格、生産率およびエネルギー消費に大きく影響を与える。
【０００３】
大容量の真空凍結乾燥装置において、それのトラップ室内に配設するコールドトラップは、直接あるいは間接に冷凍装置によって冷却されるトラップ管（蒸気凝結管）の群により構成される。
【０００４】
ここで、トラップ管内の冷媒蒸発温度をｔｒ、トラップ管の氷面温度をｔｉとすると、真空室内の加熱棚段上に装填した被乾燥物を凍結乾燥するとき、被乾燥物から昇華した水蒸気は、空気に妨げられない真空下において、昇華面温度ｔｆの平衡水蒸気圧ｐｆとトラップ室の表面に凝結する氷面の温度ｔｉの平衡水蒸気圧ｐｉの圧力差ｐｆ−ｐｉを推力としてトラップ管の表面の冷却面に吸引され、この推力ｐｆ−ｐｉは、昇華速度Ｑｍと昇華面から氷面までの水蒸気流動抵抗Ｒｍに関係している。等しい昇華速度Ｑｍに対して、水蒸気流動抵抗Ｒｍが小さい場合、同様な平衡水蒸気圧ｐｆに対する氷面温度の平衡水蒸気圧ｐｉは高く（温度ｔｉは高く）て良い。また、凝結氷面で発生する熱流Ｑｈを冷媒蒸発温度ｔｒまで運び去り、凝結氷面の昇温を防ぐ熱移動の推力ｔｉ−ｔｒは、凝結氷面から冷媒までの熱抵抗が小さいほど、冷媒蒸発温度ｔｒが高くて良い。
【０００５】
省エネルギーと経済性の見地から見れば、等しい凝結冷媒負荷のための冷凍設備と運転時の電力消費は、冷媒蒸発温度ｔｒが高いほど低減でき、すなわち、より高い冷媒蒸発温度で被乾燥物の空間の圧力Ｐｏを保持するのは、被乾燥物の空間からトラップ室内の空間への水蒸気流動抵抗、トラップ管群に進入する水蒸気流動抵抗Ｒｍと凝結氷面から管内冷媒までの熱抵抗Ｒｈが共に小さいことが合理的である。
【０００６】
一般に、水蒸気流動抵抗は、流路面積（間口）が広いほど、流路の長さが短いほど小さくなる。それで、トラップ管群に進入する水蒸気流動抵抗Ｒｍを減少させるため、充分な水蒸気進入路を形成するようにトラップ管群のブロックを配置し、トラップ管の表面に対する蒸気凝結に伴う凝結氷面の氷厚増加により流動抵抗の増大を考慮して適切なトラップ管の間隔のピッチを設計することが必要になってくる。また、凝結氷面から冷媒への伝熱抵抗は、トラップ管の実効凝結面積が大きいほど、氷層の厚さが薄いほど小さい。従って、水蒸気を均等に凝結させ、トラップ管の実効面積の増大とトラップ管に凝結する氷の厚さを減少させるために、トラップ管群への前方着氷の防止と適切な非凝縮気体を排気する真空配管の吸込口位置が重要となってくる。
【０００７】
従前手段にあっては、専門書にもあるように、トラップ室に配設するコールドトラップはシエル・チューブ式、シエル・コイル式等で構成され、蒸気の進入口の対抗する反対側に非凝縮気体を排気する真空排気配管を設置して、進入してくる蒸気を凝結せしめ、それにより進入口と反対側に押し込められてくる非凝縮性気体を、真空ポンプで排気する方法がとられている。
【０００８】
実用されている真空凍結乾燥装置では、被乾燥物と加熱面（通常加熱棚段）が存在するブロックＭとコールドトラップのトラップ管群のブロックＣとの配列には図１の（イ）乃至（ニ）に示す形式がある。
【０００９】
その一つは、図１の（イ）に示すよう乾燥庫となる加熱棚段を配設する真空室は円筒横型で直径は約２〜３ｍ程度、前方部に被乾燥物と加熱棚段を収容するブロックＭが配置され、後部にコールドトラップのトラップ管群のブロックＣが配設され、仕切り壁と遮断弁に仕切られる背面設置型トラップである。
【００１０】
また、図１の（ロ）に示すようブロックＭを配置する乾燥庫とトラップ冷却管群ブロックＣを設置するトラップ室は真空配管と真空弁で接続設置する分離型トラップも一般的である。
【００１１】
また、特許ＮＯ１３６０６０２のように、図１の（ハ）および（ニ）に示している如く、乾燥庫円筒筒内の中央空間に被乾燥物と加熱棚段のブロックＭを設置し、左右空間にトラップ管群のブロックＣを設置する場合や、底部空間に設置する内設型トラップである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従前手段において、内設型トラップの場合には、ブロックＭからブロックＣ正面に至る流路が広く短く、トラップ管群のブロックＣの間口面積が広く奥行きが短い利点があり、水蒸気流動抵抗の減少により冷凍装置動力の低減と無駄な真空空間容積の低下による真空排気ポンプの動力を低減している。
【００１３】
しかし、この方式の場合、加熱棚段を配設する真空室が、トラップ室を共用する乾燥庫となって、トラップ管に凝結した氷を融かす融氷時に水分で濡れ、製品の入る乾燥庫内のドライ化が困難であり、かび、細菌の発生の基となる為に、食品の乾燥機としては衛生水準から好ましくなく、ＨＡＣＣＰ（製造設備の製造許可基準と衛生水準）に基づく設備基準にも合致しないものとなる問題がある。
【００１４】
図１の（ロ）に示すような分離型トラップの場合には、非凝縮気体を排気する真空排気配管と真空弁とで、乾燥庫となる加熱棚段を配設する真空室とコールドトラップを配設するトラップ室とを接続し、乾燥終了時に、遮断弁によってトラップ室がブロックＭを配設した乾燥庫と分離できるため、融氷に、散水、満水、スチーム（高常圧又は真空）などのどの方法も採用でき、融氷時に乾燥庫への水分浸入はなく、食品乾燥装置として衛生水準も高まる。
【００１５】
しかし、この方式では、大口径弁の不経済性を避けるために、加熱棚段のブロックＭを設けた乾燥庫とトラップ管群のブロックＣを設けたトラップ室との間の流路を絞らざるを得ないことにより、真空排気配管と真空弁の水蒸気流動の圧力損失があり、また、一度絞った水蒸気流を再び広い間口のブロックＣを設けたトラップ室に均等に拡げるために、トラップ管群のブロックＣの手前に過度に広い助走空間を備えることになって、これによる真空空間の増大が設備費と真空ポンプの消費電力を共に増大させる問題がある。分離型トラップのもう一つの問題は、トラップ管の表面の凝結面への均等着氷が困難であって、現状のトラップ管群のブロックＣの配設は、大量蒸気量に対する進入間口面積が狭く、ブロックＣを奥に長くして水蒸気流動抵抗が大きくなり、水蒸気流の奥への進入が流動抵抗の増大によって妨げられ、前方着氷の傾向を生じ、着氷により水蒸気の流路を閉塞する危険性が増大し、不均等着氷により実効冷却面積を小さくし、熱抵抗も増大し、トラップの凝結能力を低下させる問題がある。
【００１６】
図１の（イ）に示しているような背面設置型トラップでは、乾燥庫となるブロックＭを設ける真空室とトラップ室とは、仕切り壁と遮断弁により仕切られ、大口径の真空排気配管や真空弁を外部に取り付ける必要がなく、ブロックＭからブロックＣへの流路が短かくなり、融氷時に乾燥庫側の真空も極め手良く保持できる。
【００１７】
ところで、現状の背面設置型トラップには、トラップ管群のブロックＣの配設と真空排気配管の吸込口の配置は次の二つ方式があった。一つは、トラップ管群のブロックＣを蒸気進入口に対抗して設置し、反対側（後部）に真空排気配管を配置する。この方式では、トラップ管群のブロックＣの前面と蒸気進入口との助走空間が狭いと、水蒸気流は主にトラップ管群のブロックＣの前面となる一つ面へ進入し、奥に向けて水平にのびるトラップ管群に沿って凝結しながら奥へ流れる。その結果水蒸気流のトラップ管群のブロックＣの前面だけとなって間口面積が狭く、奥行きの流路が長くなり、水蒸気流動抵抗が大きくなり、不均着氷が発生する。また、氷層増加によりトラップ管群内の流路面積が減少し、凝結能力は低下して乾燥庫内の真空が悪化する問題がある。蒸気進入の間口面積を増大するために、もう一つの方式は、トラップ管群のブロックＣを二分割してトラップ室内の左右両側に配設して、中央に通路を備え、真空排気配管の吸込口を、トラップ室の左右両側の内壁付近に設置する。この方式では、水蒸気流は進入口から中央の通路へ流れ、中央の通路から両側のトラップ管群のブロックＣの正面へ進入し、トラップ管群を横切って左右両側の奥部へ流れる。蒸気進入の間口面積が約倍に増大、奥行の流路が短くなるが、水蒸気流はトラップ管群に対して直角に流れるため、水蒸気流動抵抗は前者とほぼ同等で大きい改善はなく、しかも中央の通路による真空空間の増大と圧力損失の不利もでてくる問題がある。
【００１８】
また、この背面設置型トラップまたは前述の分離型トラップでは、非凝縮性気体を排気する真空排気配管の吸込口の位置が重要であり、氷着の増加に伴いこの吸込口からの非凝縮性気体の排気が適切に行われなくなる場合が多く、これによりトラップ管群の全体が非凝縮性気体で覆われ、トラップ実効冷却面積の低減と氷厚増加により熱抵抗が増大し、凝結能力の低下と真空悪化がおこる問題がある。
【００１９】
本発明は、従前手段に生じている上述の問題を解消せしめるためになされたものであって、背面設置トラップ型または分離トラップ型の真空凍結乾燥装置におけるコールドトラップを、それのトラップ管群の各トラップ管に対し均等に着氷していくようにするとともに、真空排気配管による非凝縮気体の排気が適切に行われて、トラップ管群の周囲が非凝縮気体に覆われることによるトラップの凝結能力の低下が生じてこないようにする新たな手段を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
そして本発明においては、上述の目的を達成するための手段として、被乾燥物および加熱棚段を収容する真空室と蒸気を凝結捕集するコールドトラップを配設するトラップ室内の空間とが遮断できる真空凍結乾燥装置において、トラップ室内における空間内に配設するトラップ管群を、トラップ室内に、蒸気の進入口との間に蒸気助走距離をおいてその蒸気の進入口に対抗するブロック状に設け、かつ、そのトラップ管群の前後上下左右の全方面の外周とトラップ室の内壁面との間に、前記蒸気の進入口から室内に進入して、トラップ管群の全方面の外周からそのトラップ管群に対し流れ込む蒸気進入路を形成するように配設し、蒸気内に含まれる空気を排気する真空排気配管の吸込口を、トラップ管群の全周面の前後上下左右の各面からその蒸気凝結管群の内部の凝結管の間隔内に進入する蒸気の各面ごとの蒸気量により規制されて集合してくる空気の集合部位を基準とし、その集合部位の近傍位置に配設することを特徴とする真空凍結乾燥装置におけるコールドトラップの空気吸引排出装置を提起するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明手段においては、真空凍結乾燥装置の基本的な構成となる加熱棚段等のブロックＭを配設するための真空室およびトラップ管群のブロックＣを配設するトラップ室は、図１の（イ）に示している構成の背面設置型トラップの真空凍結乾燥装置または図１の（ロ）に示している構成の分離型トラップの真空凍結乾燥装置のように構成してよい。
【００２２】
しかし、トラップ室内に配設するトラップ管群のブロックＣは、それの全体の外面の形状を略直方体にし、水蒸気のトラップ管群に進入できる面を増やす。直方体は外周に６つの面があり、水蒸気の進入路を適切に形成すれば、被乾燥物から昇華した水蒸気はその直方体をなすトラップ管群のブロックＣの６つ面のそれぞれに進入してトラップ管群に流入でき、水蒸気の流路面積はブロックＣの前面の１つの面より大幅に増加する。通常、トラップ管群に集合するトラップ管を横ピッチと縦ピッチを置き、横方向の管本数はｎ１、縦方向の管本数はｎ２、直方体状をなすトラップ管群のブロックＣのＷ×Ｗ×Ｌに対して、氷着なしの時には、前後面の流路面積はＷ×Ｗ−ｎ１×ｎ２×π×ｄ２／４、上下面は（Ｗ−ｎ１×ｄ）×Ｌ、左右面は（Ｗ−ｎ２×ｄ）×Ｌになり、凝結時に氷厚増加により各面の流路面積は狭くなる。大容量のトラップでは、着氷初期に直方体状のブロックＣの各面の間口面積はほぼ同等であり、全周面の間口面積は前面の１面の約６倍である。従って、トラップ管群のブロックＣを直方体状にすると、氷厚増加でも、大きい流路面積を確保でき、水蒸気の流動抵抗に有効である。
【００２３】
また、蒸気の進入口とトラップ管群のブロックＣの前面との間に、蒸気助走距離を設け、かつ前面に追加して上下および左右の側面と後面の全周面よりトラップ管群に水蒸気が進入できるように設計する。この蒸気助走空間は、進入口を設けた隔壁からブロックＣの前面までの空間の周面方視における断面積が、少なくとも進入口の開口面積に対応するように設定する。蒸気助走空間が狭いと、水蒸気流は主にトラップ管群のブロックＣの前面となる一つ面へ進入し、水平に奥に向けてのびるトラップ管群のトラップ管に沿って凝結しながら奥へ流れ、トラップ管群のブロックの他の面へ流入していくようにならない。その結果、前面だけの間口面積が狭く（約全周面の流路面積の１／６）、奥行の流路が長く（全長Ｌ）なって、水蒸気流動抵抗が大きくなり、前方着氷が発生する。本発明では、トラップ管群の周囲の真空空間を考慮して、適切な蒸気助走距離を置き、同時にトラップ管群のブロックの前後上下左右の全六面の外周とトラップ室の内面との間に、蒸気進入路を形成するようにする。
【００２４】
このようにトラップ管群のブロックの形態および配設状態を設計すると、水蒸気は全周面からトラップ管群に進入し、凝結しながら中心部へ流れる。このときトラップ管群のブロックの前後面に進入する水蒸気はそのトラップ管群の水平なトラップ管に沿って流れ、上下左右の各面に進入する水蒸気流はトラップ管群のブロックに対し直角に流れる。蒸気進入口の水蒸気流Ｑｍに対して、各面に進入する水蒸気流量は、各面への水蒸気流動抵抗に関するが、単純に考えれば、上下左右面は各１５％、後面１０％、前面３０％としても、前面だけの進入路に比べ、流量は３／１０Ｑｍ、奥への流路は２／３Ｌ、トラップ管群内の水蒸気の圧力損失は１／５になる。トラップ管群内の流動抵抗の低減、前方着氷の防止、凝結能力の向上にとって、良い対策である。
【００２５】
次いで、蒸気の凝結に伴う凝結面氷厚の増加によるトラップ管群のトラップ管同志の間の蒸気流動抵抗の増大を考慮してトラップ管群のトラップ管を適切な間隔ピッチに配列し、同時に、生産時の乾燥条件、仕込負荷、最大凝結量、凍結乾燥時の被乾燥物の昇華速度に合わせて、凝結時の水蒸気流動と凝結氷層の伝熱を解析して、乾燥庫内の真空圧力Ｐｏを保持できるトラップ管の冷却面積を設計する。
【００２６】
本発明では、より高い冷媒蒸発温度で乾燥庫内の真空圧Ｐｏを保持できるために、トラップ管群内の水蒸気流動抵抗と氷層熱抵抗を共に低減させるように、過大な冷却面積、過疎なトラップ管群のトラップ管の間隔ピッチにより真空空間と設備費の増大を避けて、バッチ負荷に対して、最適なトラップ冷却面積とトラップ管のピッチを設置し、大負荷時の氷厚増加による氷層熱抵抗が増大し、氷面温度と冷媒温度との全温度損失が増加しても、乾燥後期のトラップ大量着氷によるトラップ管群の間隙が狭くても、乾燥庫内は良い真空圧を保持できる。
【００２７】
さらに、蒸気内に含まれる非凝縮気体である空気を排気するための真空排気配管の吸込口を、トラップ管群の全周の六面の各面から、所定の割合でトラップ管群内に進入する蒸気量により規定される空気の集合部付近に配設する。
【００２８】
水蒸気がトラップ管群のブロックに対して進入してきて、それがトラップ管の凝結面に凝結して捕集されていくとき、水蒸気に含まれる非凝縮気体である空気もトラップ管群に対して流れ込んでくる。
【００２９】
この空気は、水蒸気と共に流れ込んでくるのだから、水蒸気が進入口からトラップ室の奥に向けて一方向に進入してくる場合にあっては、トラップ室の奥に真空排気配管の吸込口を配設することで排気できることになるが、トラップ管群のブロックを、直方体状にして、それの全周の六面の各面から水蒸気の進入が行われるようにした場合には、その全周の六面のそれぞれの面に接触する水蒸気がそれぞれ、さらにトラップ管群のなかに進入していくようになることで、空気は、トラップ管群のブロックの内部に押し込められていくようになる。
【００３０】
このため、水蒸気がトラップ管群のブロックの全周面からトラップ管群に進入する場合に、真空排気配管の吸込口の位置をトラップ管群のブロックの背面となる後面側に設置すると、効果的に非凝縮背気体を排気できずトラップ管群のブロックの内部に空気溜まりを発生させてしまうようになり、トラップ管群の中心部のトラップ管が空気で覆われ、実効冷却面積の減少と氷厚増加により熱抵抗は大きく増大し、乾燥時の真空悪化が不可避となってくる。
【００３１】
このことから、トラップ管群のブロックを直方体状にして、それの全周の六面から水蒸気が進入するようにしたときには、真空排気配管の吸込口を、ブロックの中心部位に配位すればよいようになるが、ブロックの全周の各面からそのブロックの内部に向けて進入する水蒸気は、それぞれ均等にブロックの内部に向け進入し、ブロックの中心に集中するようにはならない。各面からブロックの内部に進入していく蒸気の進入距離は、その面に流れ込む水蒸気の量に比例するようになり、多量の水蒸気が流入してくる面からはブロックの内部の深い位置にまで進入し、水蒸気量の少ない面からは、蒸気量の多い面から進入してくる水蒸気の圧力に押されて浅い位置までしか進入できず、結局各面から進入する水蒸気の蒸気が平衡する点に集中するようにブロックの内部に進入していくようになり、水蒸気と共に流入する空気は、各面から進入する水蒸気がそれの蒸気量に応じて平衡する点に集合するようになって、この集合部位に押し込まれて、そこを空気溜まりとしてそこに停留するようになる。
【００３２】
このため、本発明では、真空排気配管の吸込口を、トラップ管群のブロックの全周面の各面より進入するそれぞれの面における蒸気量により規制されて集合してくる空気の集合部付近に設置し、そこに水蒸気と一緒に押し込められてくる被凝縮性気体を適切な排気ポンプで排気することとしている。
【００３３】
ここで、空気の集合部位を決定するには、直方体状としたトラップ管群のブロックの全周面の各面にそれぞれ進入してくる水蒸気の量を検出することが必要となり、面倒な操作・作業を要するが、そのための測定・検出を行わないでも、真空排気管の吸込口を動かして、それにより効果的に排気が行われる位置を探り出すようにして決定してよい。
【００３４】
このようにして探り出した結果では、直方体状としたトラップ管群のブロックにおいて、左右および上下においては中心部位で、前後においては、略中間位置から後方に幾分偏る前方から３分の２程度の範囲内の位置が、良い結果を示した。
【００３５】
【実施例】
次に実施例を図面に従い説明する。
図２は、本発明手段の実施例の第１の例であり、同図において、１はトラップ室で円筒状に形成してある。Ｃは図では外側の輪郭線だけを示しているが、トラップ管６０を集合させたトラップ管群６のブロックであり、前後方向（図において左右方向）に長い略直方体状に形成してある。そして、このトラップ管群６のブロックＣは、図３にあるように、左右の肩部および左右の底部が円筒状をなすトラップ室１の筒壁の内面に対し略内接する形態として適宜の支持手段により支架してあり、これにより、このブロックＣの上下左右の各面に対するトラップ室１内の真空空間が略均一になるようにしている。
【００３６】
２は、図面においては大半を省略しているが、加熱棚段（図示省略）等を内部に収容するように装設する真空室で、前述のトラップ室１を形成する円筒状体と一体に連続する形態に形成されていて、トラップ室１とは隔壁３により遮断されている。そして、この真空室２内に装入された被乾燥物から昇華する蒸気は、前述の隔壁３に設けた進入口４からトラップ室１内に進入するようにしてある。
【００３７】
Ｈは、この進入口４からトラップ室１内に進入する蒸気が、トラップ管群６のブロックＣの前面（図において右面）に対し均等に進入していくように、この進入口４とブロックＣの前面との間に形成した真空空間の距離（助走距離）である。
【００３８】
５は、水蒸気に含まれてトラップ管群６のブロックＣに対して進入してくる空気を排気する真空排気配管、ａはそれの内端側に開口する吸込口である。
【００３９】
真空排気配管５は、外端側がトラップ室１の外部において真空排気ポンプに接続する通常のもので、トラップ室１の内部においてはトラップ管群のブロックＣの前面に沿い垂下して、そのブロックＣの前面の略中心位置において後方に屈曲し、そのブロックＣの軸芯線に沿い水平に後方に延出し、その延出する水平管部５０の後端に吸込口ａが開放している。
【００４０】
この吸込口ａの開口位置は、トラップ管群６のブロックＣの上下および左右においてはそれの略中心位置であり、そのブロックＣの前後方向においては、前方から前後の全長の略３分の２程度にまで後方に差し込まれた部位に設定してある。
【００４１】
この吸込口ａの開口位置は、前述の水平管部５０を交換するか長さを伸縮調節としておいて、それの調節を行うことで、前後に変更調整が行えするようにしている。
【００４２】
次に図４および図５はもう一つの実施例を示している。この例は、真空排気配管５のトラップ室１内における配管形態および吸込口ａの開口方向を変更した例である。真空排気配管５はトラップ室１の天井部の後端寄りで左右の中心部位からトラップ室１内に突入して、トラップ管群６のトラップ管６０同志の間隔内を経てブロックＣの内部に垂下し、そのブロックＣの上下・左右の略中心位置において、前方に向けて屈曲し、その先に接続して前方に向かう水平管部５０の先端に前方に向けて開放する吸込口ａを設けている。
【００４３】
この吸込口ａの位置は、前述の実施例と同様に、トラップ管群６のブロックＣの前後の全長に対し前方から略３分の２程度となるよう後方に寄る部位に設定してある。そして、その余の構成については、前述の実施例と変わりがない。
【００４４】
次に図６および図７は、さらにもう一つの実施例を示している。この例は、真空排気配管５のトラップ室１内における配管形態およびそれの内端側に開放させた吸込口ａの開放方向をさらに変えている例である。この例においては、真空排気配管５は、トラップ室１の天井部で、トラップ室１内に配設したトラップ管群６のブロックＣの左右および前後の略中心と対応する部位を貫通してトラップ室１内に突入し、さらに、そこから、トラップ管群６のトラップ管６０同志の間隔内を経て、ブロックＣの内部に垂下し、そのブロックＣの上下の略中心位置に達したところで、そのまま下方に向けて吸込口ａが開放するようにしてある。この例における吸込口ａの位置は、ブロックＣの左右および上下ならびに前後の略中心とする位置になっている。この余の構成については、この例においても前述の各実施例と変わりがない。
【００４５】
次に、図８は、本発明手段との対比のために製作した凍結真空乾燥装置の要部の縦断側面図で、トラップ室１・トラップ管群のブロックＣ・真空室２・隔壁３・蒸気の進入口４等については、上述の本発明手段の実施例と同様に構成されている。そして、非凝縮気体を排気する真空排気配管５は、トラップ室１内に配設せるトラップ管群のブロックＣの前面側に配設され、それの吸込口ａは、トラップ管群のブロックＣの前面側の中心部位からそのブロックＣの内部に浅く入り込んだ前面に寄る部位に配設されている。
【００４６】
図９は、前述の図８の凍結真空乾燥装置を実際に運転稼働したときの測定データを表示する図である。この図８の装置は、真空排気配管の吸込口ａの位置を、非凝縮性気体が集合する集合部分から、はずれた位置に設置してあることで、棚板温度＋８０度Ｃの幅射加熱で、昇華速度約１Ｋｇ／ｍ２ｈでもトラップ管群のブロックＣ内に空気が蓄積し、トラップ実効冷却面積が減少し、蒸気進入部に多く着氷し、乾燥開始から５．５時間目では乾燥庫真空度は１００Ｐａ（０．７５ＴＯＲＲ）となり１３時間目には最悪３４０Ｐａ（２．６ＴＯＲＲ）まで劣化している。このときトラップコイル温度は−４０度Ｃであり、２．６Ｔｏｒｒの平衡水蒸気温度は−７度Ｃで、前方着氷のため、氷面温度と冷媒温度との全温度損失は３３度Ｃになった。伝熱解析によると、そのときの実効凝結面積は約半分である。
【００４７】
次に図１０は、前述の図２および図３に示した本発明手段の実施例装置を、実際に運転稼働したときの測定データを表す図である。
【００４８】
この実施例装置の場合には図１０に示すように劇的に変化し、棚温度１２０度Ｃに上げて、昇華速度約２Ｋｇ／ｍ２ｈと倍に増えても最大５０Ｐａ（０．３８ＴＯＲＲ）であり、着氷が増大しても劣化せず水蒸気は全凝結面で均等に凝結し、逆に負荷の低下に伴い真空速度は良くなっている。本発明のトラップ管群の配設と真空排気配管の吸込口の位置の設定が水蒸気凝結に性能差があることを示した。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明手段によれば、背面設置トラップ型または分離トラップ型の真空凍結乾燥装置におけるコールドトラップが、それのトラップ管群の各トラップ管に対する着氷が均等に行われるようになるとともに、真空排気配管の吸込口からの非凝縮気体の排気が適切に行われて、トラップ管群の周囲が非凝縮気体に覆われることによるトラップの凝結能力の低下が生じてこないようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従前手段を示し、（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）は、各従前手段の説明図である。
【図２】本発明手段の第１の実施例の要部の縦断側面図である。
【図３】同上実施例の縦断後面図である。
【図４】本発明手段の第２の実施例の要部の縦断側面図である。
【図５】同上実施例の要部の縦断後面図である。
【図６】本発明手段の第３の実施例の要部の縦断側面図である。
【図７】同上実施例の要部の縦断後面図である。
【図８】本発明手段の説明のための試験装置の要部の縦断側面図である。
【図９】同上装置の運転稼働時の測定データを表示する図である。
【図１０】本発明手段の第１の実施例装置を運転稼働したときの測定データを表示する図である。
【符号の説明】
ａ…吸込口、ｂ…蒸気進入路、Ｃ・Ｍ…ブロック、Ｈ…真空空間の距離、１…トラップ室、２…真空室、３…隔壁、４…進入口、５…真空排気配管、５０…水平管部、６…トラップ管群、６０…トラップ管。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention mainly comprises a vacuum freezing apparatus for freeze-drying large-capacity foods, medicines, biological materials, and the like, which includes a vacuum chamber for accommodating an object to be dried and a heating shelf, and a cold trap for condensing and collecting steam. In a vacuum freeze-drying device that can shut off the space inside the trap chamber to be installed, that is, a vacuum freeze-drying device of a separation trap type or a trap type installed on the back, a vapor freeze-drying device arranged in the trap chamber to condense and collect water vapor sublimated from the material to be dried. It relates to improvement of cold traps to be installed.
[0002]
[Prior art]
In vacuum freeze-drying equipment, the cold trap installed in its trap chamber is the most important equipment in the vacuum freeze-drying equipment, and the superiority of the trap performance depends on the product quality, product price and production of the material to be dried. It has a significant effect on rate and energy consumption.
[0003]
In a large-capacity vacuum freeze-drying apparatus, the cold trap disposed in the trap chamber is constituted by a group of trap tubes (steam condensation tubes) that are cooled directly or indirectly by the refrigerator.
[0004]
Here, assuming that the refrigerant evaporation temperature in the trap tube is tr and the ice surface temperature of the trap tube is ti, when freeze-drying the material to be dried loaded on the heating shelf in the vacuum chamber, the water vapor sublimated from the material to be dried is Under a vacuum unhindered by air, the pressure difference pf-pi between the equilibrium water vapor pressure pf at the sublimation surface temperature tf and the equilibrium water vapor pressure pi at the ice surface temperature ti condensing on the surface of the trap chamber is used as a thrust to produce the surface of the trap tube. The thrust pf-pi is related to the sublimation speed Qm and the steam flow resistance Rm from the sublimation surface to the ice surface. When the steam flow resistance Rm is small for the same sublimation speed Qm, the equilibrium steam pressure pi of the ice surface temperature with respect to the similar equilibrium steam pressure pf may be high (the temperature ti is high). Further, the thrust for heat transfer ti-tr that carries the heat flow Qh generated on the condensed ice surface to the refrigerant evaporation temperature tr and prevents the temperature of the condensed ice surface from rising, the smaller the heat resistance from the condensed ice surface to the refrigerant, the smaller the refrigerant. The evaporation temperature tr may be high.
[0005]
From the viewpoint of energy saving and economy, the refrigeration equipment for the same condensed refrigerant load and the power consumption during operation can be reduced as the refrigerant evaporation temperature tr is higher, that is, the space of the material to be dried at a higher refrigerant evaporation temperature is higher. Is maintained because the steam flow resistance from the space to be dried to the space in the trap chamber, the steam flow resistance Rm entering the trap tube group, and the thermal resistance Rh from the frozen ice surface to the refrigerant in the tube are both small. That is reasonable.
[0006]
Generally, the steam flow resistance decreases as the flow path area (frontage) increases and as the flow path length decreases. Therefore, in order to reduce the steam flow resistance Rm entering the trap tube group, the blocks of the trap tube group are arranged so as to form a sufficient steam entry path, and the ice on the condensed ice surface accompanying the vapor condensation on the surface of the trap tube is set. It is necessary to design an appropriate pitch of the interval between the trap tubes in consideration of an increase in flow resistance due to an increase in thickness. Further, the heat transfer resistance from the frozen ice surface to the refrigerant is smaller as the effective condensation area of the trap tube is larger and the thickness of the ice layer is smaller. Therefore, in order to uniformly condense the water vapor, increase the effective area of the trap tube, and reduce the thickness of ice condensing on the trap tube, it is necessary to prevent icing on the trap tube group and exhaust appropriate non-condensable gas. The position of the suction port of the vacuum pipe becomes important.
[0007]
According to the conventional means, as described in the technical book, the cold trap installed in the trap chamber is composed of a shell tube type, shell coil type, etc., and is not condensed on the opposite side of the steam entrance. A method of installing a vacuum exhaust pipe for exhausting gas to condense incoming steam and thereby exhausting non-condensable gas pushed into the side opposite to the entrance by a vacuum pump is used. .
[0008]
In a practical vacuum freeze-drying apparatus, the arrangement of a block M having an object to be dried and a heating surface (usually a heating shelf) and a block C of a trap tube group of a cold trap are shown in FIGS. There is a format shown in d).
[0009]
One of them is a vacuum chamber in which a heating shelf serving as a drying cabinet is arranged as shown in FIG. 1 (a). The vacuum chamber is a cylindrical horizontal type and has a diameter of about 2 to 3 m. This is a rear-mounted trap in which a block M to be accommodated is arranged, a block C of a trap tube group of a cold trap is arranged at a rear portion, and a partition wall and a shutoff valve are separated.
[0010]
Further, as shown in FIG. 1 (b), a separation trap in which a drying chamber in which the block M is arranged and a trap chamber in which the trap cooling pipe group block C is installed is connected and installed with a vacuum pipe and a vacuum valve is also common.
[0011]
Also, as shown in FIGS. 1 (c) and (d), as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d), an object to be dried and a block M of a heating shelf are installed in a central space in a cylindrical cylinder of a drying cabinet, and the left and right spaces are provided in the left and right spaces. It is an internal trap installed when installing the block C of the trap tube group or in the bottom space.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional means, in the case of the internal trap, there is an advantage that the flow path from the block M to the front of the block C is wide and short, the frontage area of the block C of the trap tube group is large, and the depth is short. As a result, the power of the vacuum exhaust pump is reduced due to a reduction in the power of the refrigeration system and a reduction in the useless vacuum space volume.
[0013]
However, in this method, the vacuum chamber in which the heating shelf is disposed serves as a drying chamber that shares the trap chamber, and becomes wet with water when melting ice that condenses on the trap tube and enters the product. Because it is difficult to dry the inside of the food and it becomes the basis for the generation of mold and bacteria, it is not desirable for the food dryer to be hygienic, and the equipment is based on HACCP (manufacturing standards for manufacturing equipment and hygiene standards). There is a problem that does not match.
[0014]
In the case of a separation type trap as shown in FIG. 1 (b), a vacuum chamber and a cold trap in which a heating shelf serving as a drying cabinet is disposed by a vacuum exhaust pipe for exhausting non-condensed gas and a vacuum valve. When the drying is completed, the trap chamber can be separated from the drying chamber in which the block M is disposed by connecting the trap chamber to be disposed and the drying chamber in which the block M is disposed by the shutoff valve. Any of the above methods can be adopted, and there is no water infiltration into the drying cabinet at the time of melting ice.
[0015]
However, in this method, in order to avoid the uneconomical effect of the large-diameter valve, the flow path between the drying chamber provided with the block M of the heating shelf and the trap chamber provided with the block C of the trap tube group is not restricted. Is not obtained, there is a pressure loss of the steam flow of the vacuum exhaust pipe and the vacuum valve. Also, in order to spread the steam flow once squeezed again to the trap chamber provided with the block C having the wide frontage, the trap tube group is used. Is provided with an excessively large approach space in front of the block C, and thus an increase in the vacuum space causes a problem of increasing both the equipment cost and the power consumption of the vacuum pump. Another problem of the separable trap is that it is difficult to accumulate ice uniformly on the condensed surface of the trap tube surface, and the current arrangement of the block C of the trap tube group has a narrow entrance frontage area for a large amount of steam. The block C is lengthened in the back to increase the steam flow resistance, and the penetration of the steam flow into the back is hindered by the increase in the flow resistance, causing a tendency of icing forward and blocking the flow path of the steam by the icing. There is a problem that the danger increases, the effective cooling area decreases due to uneven icing, the thermal resistance also increases, and the trapping ability of the trap decreases.
[0016]
In a rear-mounted trap as shown in FIG. 1A, a vacuum chamber in which a block M serving as a drying cabinet is provided is separated from a trap chamber by a partition wall and a shutoff valve. There is no need to attach a vacuum valve to the outside, the flow path from the block M to the block C is shortened, and the vacuum on the drying cabinet side can be held extremely easily during melting ice.
[0017]
By the way, in the current rear-mounted trap, there are two types of arrangement of the block C of the trap tube group and arrangement of the suction port of the vacuum exhaust pipe. One is to install the block C of the trap tube group so as to face the steam inlet and the vacuum exhaust pipe on the opposite side (rear part). In this method, when the approach space between the front surface of the block C of the trap tube group and the steam entrance is narrow, the steam flow mainly enters one surface serving as the front surface of the block C of the trap tube group, and moves toward the back. It flows to the back while condensing along the horizontally extending trap tube group. As a result, only the front face of the block C of the trap tube group for the steam flow is narrow, the frontage area is small, the flow path in the depth is long, the steam flow resistance is increased, and uneven ice deposition occurs. Further, there is a problem in that the flow path area in the trap tube group is reduced due to the increase in the ice layer, the coagulating ability is reduced, and the vacuum in the drying chamber is deteriorated. In order to increase the opening area of the steam, another method is to divide the block C of the trap tube group into two and arrange them on the left and right sides in the trap chamber, provide a passage at the center, and suction the vacuum exhaust pipe. The mouth is installed near the inner wall on both the left and right sides of the trap room. In this system, the steam flows from the entrance to the central passage, enters the front of the trap tube group block C on both sides from the central passage, and flows across the trap tube group to the left and right inner parts. Although the opening area of steam has increased about twice and the depth of the flow path has been shortened, the steam flow flows at right angles to the trap tube group, so the steam flow resistance is almost the same as the former, and there is no significant improvement. However, there is a problem in that a vacuum space is increased due to the passage and a pressure loss is disadvantageously caused.
[0018]
In addition, in this rear-mounted trap or the above-mentioned separated trap, the position of the suction port of the vacuum exhaust pipe for exhausting the non-condensable gas is important. In many cases, the exhaust of the trap will not be performed properly, so that the entire trap tube group will be covered with non-condensable gas, the effective cooling area of the trap will be reduced and the ice thickness will increase, the thermal resistance will increase, and the condensation capacity will decrease. There is a problem that vacuum deterioration occurs.
[0019]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the conventional means, and a cold trap in a vacuum freeze-drying apparatus of a rear-mounted trap type or a separation trap type is provided with a trap tube group of the same. In addition to uniformly accumulating ice on the trap tubes, the evacuation of non-condensable gas by the vacuum exhaust pipe is performed properly, and the condensing capacity of the trap by surrounding the trap tube group with non-condensable gas It is an object of the present invention to provide a new means for preventing a decrease in the risk of a problem.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, as a means for achieving the above-mentioned object, a vacuum chamber accommodating the object to be dried and the heating shelf and a space in a trap chamber provided with a cold trap for condensing and collecting steam can be shut off. In the vacuum freeze-drying apparatus, a trap tube group provided in a space in the trap chamber is provided in the trap chamber in a block shape opposed to the steam entrance with a steam running distance between the steam entrance and the entrance. And between the outer periphery of all the front, rear, up, down, left, and right sides of the trap tube group and the inner wall surface of the trap chamber, enters the room from the entrance of the steam, and traps the trap from the outer periphery of all the surfaces of the trap tube group. Arranged so as to form a steam inflow path into the tube group, and the suction ports of the vacuum exhaust pipes for exhausting the air contained in the steam from the front, rear, upper, lower, left and right surfaces of the entire peripheral surface of the trap tube group. With reference to the collecting area of the air that is confined by the amount of steam on each surface of the steam that enters the space between the condensing pipes inside the steam condensing pipe group, and installed at a position near the collecting part The present invention provides an air suction / discharge device for a cold trap in a vacuum freeze-drying device characterized by the following.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the means of the present invention, a vacuum chamber for disposing a block M such as a heating shelf, which is a basic configuration of a vacuum freeze-drying apparatus, and a trap chamber for disposing a block C of trap tube groups are shown in FIG. It may be configured as a vacuum freeze-drying device for a back-mounted trap having the configuration shown in (a) or a vacuum freeze-drying device for a separation-type trap having a configuration shown in (b) of FIG.
[0022]
However, the trap tube group block C disposed in the trap chamber has a substantially rectangular parallelepiped outer surface to increase the number of surfaces on which steam can enter the trap tube group. The rectangular parallelepiped has six surfaces on the outer periphery, and if the entrance path of water vapor is appropriately formed, the water vapor sublimated from the material to be dried enters each of the six surfaces of the block C of the trap tube group forming the rectangular parallelepiped and is trapped. It can flow into the tube group, and the flow passage area of the water vapor is greatly increased from one surface on the front surface of the block C. Normally, the trap tubes assembled in the trap tube group are placed at a horizontal pitch and a vertical pitch, the number of tubes in the horizontal direction is n1, the number of tubes in the vertical direction is n2, and W × W × of the rectangular parallelepiped trap tube group block C. In contrast to L, when there is no icing, the flow path area on the front and rear surfaces is W × W−n1 × n2 × π × d 2 / 4, the upper and lower surfaces are (W-n1 × d) × L, and the left and right surfaces are (W−n2 × d) × L, and the flow path area of each surface is reduced due to an increase in ice thickness during condensation. In a large-capacity trap, the frontage area of each surface of the rectangular parallelepiped block C is almost the same at the initial stage of icing, and the frontage area of the entire peripheral surface is about six times that of the front surface. Therefore, when the block C of the trap tube group is formed in a rectangular parallelepiped shape, a large flow path area can be secured even if the ice thickness increases, which is effective for the flow resistance of steam.
[0023]
In addition, a steam approach distance is provided between the entrance of steam and the front surface of the block C of the trap tube group, and steam is added to the trap tube group from the upper, lower, left and right side surfaces and the entire peripheral surface of the rear surface in addition to the front surface. Designed for access. This steam run-in space is set so that the cross-sectional area of the space from the partition wall provided with the entrance to the front surface of the block C when viewed from the circumferential surface at least corresponds to the opening area of the entrance. When the steam run-in space is narrow, the steam flow mainly enters one surface which is the front surface of the block C of the trap tube group, and condenses along the trap tube of the trap tube group extending horizontally toward the back. The flow does not flow into the other side of the block of trap tubes. As a result, the frontage area of only the front surface is small (about 1/6 of the flow path area of the entire peripheral surface), the flow path of the depth is long (total length L), the steam flow resistance is increased, and front icing occurs. I do. In the present invention, considering the vacuum space around the trap tube group, an appropriate steam approach distance is set, and at the same time, between the outer periphery of all six front, rear, upper, lower, left and right sides of the block of the trap tube group and the inner surface of the trap chamber. , So as to form a steam entrance path.
[0024]
When the shape and arrangement of the blocks of the trap tube group are designed in this manner, the steam enters the trap tube group from all the peripheral surfaces and flows to the center while condensing. At this time, the steam entering the front and rear surfaces of the trap tube group block flows along the horizontal trap tubes of the trap tube group, and the steam flows entering the upper, lower, left and right surfaces flow at right angles to the trap tube group block. . With respect to the steam flow Qm at the steam inlet, the flow rate of steam entering each surface relates to the resistance of steam flow to each surface. However, if simply considered, the upper, lower, left and right surfaces are 15% each, the
[0025]
Next, the trap tube group due to the increase of the condensed surface ice thickness due to the condensation of steam Trap tubes of comrades In consideration of the increase in steam flow resistance during installation, the trap tubes of the trap tube group are arranged at an appropriate interval pitch, and at the same time, drying conditions during production, charging load, maximum coagulation amount, sublimation of the material to be dried during freeze drying The cooling area of the trap tube that can hold the vacuum pressure Po in the drying chamber is designed by analyzing the steam flow during condensation and the heat transfer of the frozen ice layer according to the speed.
[0026]
In the present invention, since the vacuum pressure Po in the drying chamber can be maintained at a higher refrigerant evaporation temperature, an excessive cooling area and a depopulated area are set so as to reduce both the steam flow resistance and the ice layer thermal resistance in the trap tube group. Avoid the increase in vacuum space and equipment costs by the pitch of the trap tubes in the trap tube group, and install an optimal trap cooling area and trap tube pitch for batch load. Even if the layer thermal resistance increases and the total temperature loss between the ice surface temperature and the refrigerant temperature increases, or even if the gap between the trap tube groups due to the large amount of ice trapping in the later stage of drying is narrow, a good vacuum pressure is maintained in the drying chamber. Can hold.
[0027]
Furthermore, the suction port of the vacuum exhaust pipe for exhausting the air that is non-condensable gas contained in the steam enters the trap tube group at a predetermined ratio from each of the six surfaces on the entire circumference of the trap tube group. It is arranged near the gathering part of air specified by the amount of steam to be generated.
[0028]
As water vapor enters the trap tube block and condenses on the condensing surface of the trap tube and is collected, air, which is a non-condensed gas contained in the steam, also flows into the trap tube group. Come out.
[0029]
Since this air flows in with the steam, if the steam enters the trap chamber in one direction from the entrance, the suction port of the vacuum exhaust pipe is arranged in the back of the trap chamber. Although it is possible to exhaust air by installing, the trap tube group block is made into a rectangular parallelepiped shape, and if steam enters from each of the six surfaces on the entire circumference, it will be exhausted on the entire circumference. As the water vapor contacting each of the six surfaces further enters the trap tube group, the air is forced into the trap tube group block.
[0030]
Therefore, when water vapor enters the trap tube group from the entire peripheral surface of the trap tube group block, it is effective to locate the suction port of the vacuum exhaust pipe on the rear surface side which is the back surface of the trap tube group block. Non-condensable back gas cannot be exhausted, and air traps are generated inside the trap tube group block.The trap tube in the center of the trap tube group is covered with air, reducing the effective cooling area and ice. As the thickness increases, the thermal resistance greatly increases, and vacuum deterioration during drying becomes inevitable.
[0031]
For this reason, when the block of the trap tube group is formed in a rectangular parallelepiped shape, and when steam enters from all six surfaces of the block, the suction port of the vacuum exhaust pipe may be arranged at the center of the block. However, the water vapor that enters the block from the entire surface of the block toward the inside of the block equally enters the block, and does not concentrate at the center of the block. The distance that steam enters the block from each surface is proportional to the amount of water vapor flowing into that surface.From the surface where a large amount of water vapor flows, it reaches deep inside the block. From the surface with a small amount of water vapor, it can be pushed only to a shallow position by the pressure of the water vapor entering from the surface with a large amount of steam, and eventually the point where the vapor of the water vapor entering from each surface equilibrates. The water enters the block so as to concentrate, and the air flowing in with the water vapor gathers at a point where the water vapor entering from each surface is balanced according to the amount of the vapor. It is pushed into the part and stops there as an air pocket.
[0032]
For this reason, in the present invention, the suction port of the vacuum exhaust pipe is located near the gathering portion of the air that is regulated by the amount of steam on each surface entering from each surface of the entire peripheral surface of the block of the trap tube group and gathers. It is to be installed, and the condensable gas pushed into it together with the water vapor is exhausted by an appropriate exhaust pump.
[0033]
Here, in order to determine the air collection site, it is necessary to detect the amount of water vapor entering each surface of the entire peripheral surface of the trapezoidal block having a rectangular parallelepiped shape. Although an operation is required, the measurement may be performed by moving the suction port of the vacuum exhaust pipe so as to find a position where the exhaust is effectively performed without performing the measurement / detection therefor.
[0034]
As a result of the search, a trapezoidal block having a rectangular parallelepiped shape has a central portion in the left and right and up and down directions, and a front and rear portion which is slightly deviated rearward from a substantially middle position in the front and rear directions. Positions within the range showed good results.
[0035]
【Example】
Next, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a first embodiment of the means of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a trap chamber which is formed in a cylindrical shape. C shows only the outer contour in the figure, but the
[0036]
[0037]
H indicates that the steam entering the trap chamber 1 from the
[0038]
5 is a trap tube group contained in water vapor 6 A vacuum exhaust pipe for exhausting the air entering the block C, and a is a suction port opened on the inner end side thereof.
[0039]
The
[0040]
The opening position of this suction port a is 6 It is located approximately at the center of the block C in the vertical and horizontal directions, and in the front-rear direction of the block C, it is set at a portion inserted backward from the front to about two-thirds of the total length of the block C from the front. is there.
[0041]
The opening position of the suction port a can be changed and adjusted forward or backward by exchanging the above-described
[0042]
Next, FIGS. 4 and 5 show another embodiment. This example is an example in which the piping configuration of the
[0043]
The position of the suction port a is the same as that of the above-described embodiment. 6 The block C is set at a position closer to the rear so as to be approximately two thirds from the front with respect to the entire length before and after the block C. The remaining configuration is the same as that of the above-described embodiment.
[0044]
Next, FIGS. 6 and 7 show still another embodiment. In this example, the piping configuration of the
[0045]
Next, FIG. 8 is a vertical sectional side view of a main part of a freeze-vacuum drying apparatus manufactured for comparison with the means of the present invention, and shows a trap chamber 1, a block C of a trap tube group, a
[0046]
FIG. 9 is a view showing measurement data when the freeze-vacuum drying apparatus of FIG. 8 is actually operated. In the apparatus shown in FIG. 8, the position of the suction port a of the vacuum exhaust pipe is set at a position deviated from the gathering portion where the non-condensable gas gathers, so that the radiant heating of the shelf plate temperature + 80 ° C. At a sublimation rate of about 1 kg / m 2 h, air accumulates in the block C of the trap tube group, the effective cooling area of the trap decreases, a lot of ice accumulates on the steam entrance, and 5.5 hours after the start of drying, the vacuum degree of the drying chamber is 100 Pa (0. 75 Torr) and deteriorated to the worst 340 Pa (2.6 TORR) at 13 hours. At this time, the trap coil temperature is -40 ° C, the equilibrium water vapor temperature at 2.6 Torr is -7 ° C, and the total temperature loss between the ice surface temperature and the refrigerant temperature is 33 ° C due to the front icing. Was. According to the heat transfer analysis, the effective setting area at that time is about half.
[0047]
Next, FIG. 10 is a diagram showing measurement data when the apparatus according to the present invention shown in FIGS. 2 and 3 was actually operated.
[0048]
In the case of this embodiment, the temperature changes dramatically as shown in FIG. 10, and the shelf temperature is increased to 120 ° C., and the sublimation speed is about 2 kg / m. 2 Even if it increases twice as much as h, the maximum is 50 Pa (0.38 TORR). Even if the icing increases, it does not deteriorate and the water vapor condenses uniformly on all condensed surfaces. Conversely, the vacuum speed improves with the decrease in load. ing. It has been shown that the arrangement of the trap tube group of the present invention and the setting of the position of the suction port of the vacuum exhaust pipe have a performance difference in water vapor condensation.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the means of the present invention, the cold trap in the vacuum freeze-drying apparatus of the back-mounted trap type or the separation trap type is set so that the icing of each of the trap tubes of the trap tube group is uniformly performed. At the same time, the non-condensable gas is properly exhausted from the suction port of the vacuum exhaust pipe, so that the trapping capacity of the trap is not reduced due to the surrounding of the trap tube group being covered with the non-condensable gas. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a conventional means, and (a), (b), (c), and (d) are explanatory diagrams of each conventional means.
FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of a main part of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal rear view of the embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional side view of a main part of a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a longitudinal sectional rear view of a main part of the embodiment.
FIG. 6 is a vertical sectional side view of a main part of a third embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a vertical sectional rear view of a main part of the embodiment.
FIG. 8 is a vertical sectional side view of a main part of a test apparatus for explaining the means of the present invention.
FIG. 9 is a view showing measurement data during operation of the same device.
FIG. 10 is a view showing measured data when the apparatus according to the first embodiment of the present invention is operated.
[Explanation of symbols]
a ... Suction port, b ... Steam approach , C / M block, H: vacuum space distance, 1 ... trap chamber, 2 ... vacuum chamber, 3 ... partition, 4 ... entrance, 5 ... vacuum exhaust pipe, 50 ... horizontal pipe section, 6 ... trap tube group, 60 ... trap tube .
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06805499A JP3552942B2 (en) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06805499A JP3552942B2 (en) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266460A JP2000266460A (en) | 2000-09-29 |
| JP3552942B2 true JP3552942B2 (en) | 2004-08-11 |
Family
ID=13362694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06805499A Expired - Lifetime JP3552942B2 (en) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552942B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014146598A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 楚天科技股份有限公司 | Freeze dryer |
| CN104930819A (en) * | 2015-06-28 | 2015-09-23 | 浙江大学 | Vacuum freeze-drying equipment based on closed moisture absorption solution regeneration and method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101917118B1 (en) | 2017-04-21 | 2018-11-09 | 김범구 | Vacuum drying device for formed articles with improved drying efficiency |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP06805499A patent/JP3552942B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014146598A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 楚天科技股份有限公司 | Freeze dryer |
| CN104930819A (en) * | 2015-06-28 | 2015-09-23 | 浙江大学 | Vacuum freeze-drying equipment based on closed moisture absorption solution regeneration and method |
| CN104930819B (en) * | 2015-06-28 | 2017-07-28 | 浙江大学 | The vacuum freeze and method regenerated based on enclosed hygroscopic solution |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000266460A (en) | 2000-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN211120739U (en) | Structure of heat exchange dewatering of compressed gas freezing dryer | |
| CN101688731A (en) | The micro-channel evaporator of band frosting Detection ﹠ Controling | |
| KR910021565A (en) | Cold Storage Air Conditioners | |
| KR20040086890A (en) | Refrigerator | |
| WO2024012442A1 (en) | Micro-channel refrigerating evaporator and freeze-drying system using evaporator | |
| JP3552942B2 (en) | Air suction / discharge device for cold trap in vacuum freeze dryer | |
| WO2024002087A1 (en) | Refrigerator | |
| US5715689A (en) | Evaporator for combination refrigerator/freezer | |
| JP3644845B2 (en) | High-efficiency steam condenser in vacuum equipment. | |
| BR0212045B1 (en) | method for removing condensable vapor from a gas stream, and cryogen condenser. | |
| JP3696064B2 (en) | refrigerator | |
| CN2932261Y (en) | Water catching system of vacuum freeze drying machine | |
| CN110160284A (en) | Refrigeration equipment | |
| CN210951982U (en) | All-weather defrosting evaporator and air conditioning system using same | |
| CN208475741U (en) | Novel air source heat pump | |
| CN215429107U (en) | Constant temperature and humidity test box capable of preventing steam from condensing | |
| CN211261490U (en) | Cold trap of household freeze dryer | |
| CN105737436A (en) | Water chilling unit integrating air cooling and compression refrigeration and control method | |
| JP4717794B2 (en) | Steam condensate in vacuum equipment | |
| CN213245450U (en) | Flue gas condensation dewatering preprocessor | |
| RU2286423C1 (en) | Cold accumulation device | |
| CN209343432U (en) | A kind of temperature control system of automatic vending machine | |
| CN2779074Y (en) | Modified contranatant steam condensation device of direct air cooling units | |
| KR100840930B1 (en) | Plate with spiral-shaped passage for freeze dryer and manufacturing method thereof | |
| CN210638376U (en) | Baffle plate freezing bin of in-situ freeze dryer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040406 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040427 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |