JP7390176B2 - Vacuum drying equipment, how to adjust the temperature of shelves in vacuum drying equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空乾燥装置、真空乾燥装置における棚の温度調節方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vacuum drying device and a method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying device.
従来から、例えば下記特許文献1に記載されているような、凍結乾燥状態監視装置が知られている。
2. Description of the Related Art Freeze-drying state monitoring devices have been known, for example, as described in
ところで、上記したような凍結乾燥状態監視装置では、被乾燥物(被乾燥材料)を載せた棚板に熱媒体を循環させることで、被乾燥物を乾燥させる。被乾燥物の乾燥状態は、例えば以下の(1)、(2)の手法により把握することができる。
(1)棚板の入口側の熱媒体温度を検出する第1温度センサの検出温度と、棚板の出口側の熱媒体温度を検出する第2温度センサの検出温度とが略同一温度となるよう媒体を循環させ、棚温が媒体温度と同一かつ被乾燥物らの品温も同一とすることを前提として、被乾燥物の乾燥状態を把握する。
(2)熱媒体の入口側と出口側の熱媒体温度の微小温度差を検出し、この温度差に基づく熱量が全て昇華に供せられたとすることを前提として、被乾燥物の乾燥状態を把握する。
このように被乾燥物の乾燥状態を把握するにあたって、品温はその物理量を直接に測定されず間接的に測定されている。間接測定は複数の構成要素(物理量)や前提を利用して変換される事で算出されており、当然構成要素数やその構成種、各構成の相関関係によって誤差は増加する傾向にある。
By the way, in the freeze-drying state monitoring device as described above, the material to be dried (material to be dried) is dried by circulating a heat medium through a shelf board on which the material to be dried is placed. The dry state of the material to be dried can be determined, for example, by the following methods (1) and (2).
(1) The temperature detected by the first temperature sensor that detects the temperature of the heat medium on the inlet side of the shelf board and the temperature detected by the second temperature sensor that detects the temperature of the heat medium on the outlet side of the shelf board are approximately the same temperature. The drying state of the material to be dried is ascertained on the assumption that the shelf temperature is the same as the medium temperature and the temperature of the material to be dried is also the same.
(2) Detect the minute temperature difference between the heat medium temperature on the inlet side and the outlet side of the heat medium, and check the drying state of the material to be dried on the premise that the amount of heat based on this temperature difference is all used for sublimation. grasp.
In this way, in understanding the drying state of the material to be dried, the product temperature is not measured directly as a physical quantity, but indirectly. Indirect measurements are calculated by converting using multiple components (physical quantities) and assumptions, and naturally the error tends to increase depending on the number of components, the types of components, and the correlation between each component.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、被乾燥物の乾燥状態、特に昇華面温度をより高精度に把握することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to more accurately grasp the drying state of a material to be dried, particularly the sublimation surface temperature.
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る真空乾燥装置は、乾燥室と、前記乾燥室内に配置され、被乾燥物が載置される棚と、前記棚を昇降させる流体シリンダと、前記流体シリンダに対して流体を給排する流体給排系と、前記流体給排系に設けられ、前記流体の流体圧を測定する測定部と、前記被乾燥物から昇華した水分を捕集する捕集部と、前記棚の温度を調節する調節部と、前記測定部の測定結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The vacuum drying apparatus according to the present invention includes a drying chamber, a shelf arranged in the drying chamber on which objects to be dried are placed, a fluid cylinder that raises and lowers the shelf, and a fluid cylinder that supplies and discharges fluid to and from the fluid cylinder. a fluid supply/drainage system that measures the temperature of the shelf; a measurement unit that is provided in the fluid supply/drainage system and measures the fluid pressure of the fluid; a collection unit that collects moisture sublimed from the dried material ; The measuring device includes an adjustment section that performs adjustment, and a control section that controls the adjustment section based on the measurement result of the measurement section .
この発明では、乾燥室内で棚に載置された被乾燥物が乾燥すると、その重量が減少する。被乾燥物の重量が減少すると、被乾燥物と被乾燥物を載置した棚との合計重量も減少する。被乾燥物と棚との合計重量が減少すると、棚を昇降させるために棚を支持する流体シリンダに対し、棚から作用する重力方向の下向きの力も減少する。これにより、流体シリンダ内の流体圧が変化する。測定部は、流体シリンダに対して給排される流体圧を測定するので、測定部における測定結果の変化に基づいて、被乾燥物の乾燥に伴う重量の減少を検出することができる。被乾燥物の乾燥に伴う重量の変化と、流体シリンダの流体圧との変化とは、直接的に相関している。したがって、被乾燥物の乾燥状態をダイレクトに検出し、被乾燥物の乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。 In this invention, when the dried material placed on the shelf in the drying chamber dries, its weight decreases. When the weight of the items to be dried decreases, the total weight of the items to be dried and the shelf on which the items are placed also decreases. As the combined weight of the items to be dried and the shelf decreases, the downward gravitational force exerted by the shelf on the fluid cylinder supporting the shelf to raise and lower the shelf also decreases. This changes the fluid pressure within the fluid cylinder. Since the measuring section measures the fluid pressure supplied to and discharged from the fluid cylinder, it is possible to detect a decrease in weight of the object to be dried due to drying based on a change in the measurement result in the measuring section. There is a direct correlation between the change in weight of the material to be dried as it dries and the change in fluid pressure in the fluid cylinder. Therefore, it is possible to directly detect the drying state of the object to be dried and to grasp the drying state of the object to be dried with higher precision.
この場合、測定部の測定結果、つまり流体シリンダの流体圧の変化に基づいて、被乾燥物の乾燥に伴う重量の変化を把握することができる。これにより、制御部で、流体シリンダの流体圧の変化に基づいて調節部における棚の温度を調節することで、被乾燥物の乾燥状態に応じて、被乾燥物を乾燥させるための棚の温度を適切に調節することができる。 In this case, based on the measurement results of the measurement unit, that is, the changes in the fluid pressure of the fluid cylinder, it is possible to understand the change in weight of the object to be dried as it dries. As a result, the control unit adjusts the temperature of the shelf in the adjustment unit based on the change in the fluid pressure of the fluid cylinder, so that the temperature of the shelf for drying the item to be dried is adjusted according to the drying state of the item to be dried. can be adjusted appropriately.
また、前記制御部は、異なる2つの時刻それぞれにおいて、前記測定部の測定結果を、前記被乾燥物を支持する前記棚の重量に換算し、これらの2つの時刻および重量の各差分から前記被乾燥物の昇華速度を算出し、前記昇華速度に基づいて前記被乾燥物の推定温度を算出し、前記推定温度が、予め設定された閾値以下になるように前記調節部を制御するようにしてもよい。 Further, the control unit converts the measurement results of the measuring unit into the weight of the shelf supporting the drying material at two different times, and calculates the weight of the drying material from the difference between these two times and the weight. Calculate the sublimation rate of the dried material, calculate the estimated temperature of the dried material based on the sublimation rate, and control the adjustment unit so that the estimated temperature is equal to or less than a preset threshold. Good too.
この場合、棚の自重は既知である。このため、測定部の測定結果である流体シリンダの流体圧の測定結果から、被乾燥物を支持する棚の重量、つまり被乾燥物の重量と棚の自重との合計重量を換算して求めることで、被乾燥物の乾燥状態の変化を昇華速度として把握することができる。そしてこの昇華速度から、被乾燥物の温度を推定することができる。したがって、被乾燥物の乾燥状態に応じて、棚の温度を適切に調節することができる。 In this case, the dead weight of the shelf is known. For this reason, the weight of the shelf that supports the items to be dried, that is, the total weight of the weight of the items to be dried and the shelf's own weight, must be calculated from the measurement result of the fluid pressure of the fluid cylinder, which is the measurement result of the measurement unit. Therefore, changes in the drying state of the material to be dried can be understood as the sublimation rate. From this sublimation rate, the temperature of the material to be dried can be estimated. Therefore, the temperature of the shelf can be appropriately adjusted depending on the drying state of the material to be dried.
また、前記被乾燥物は、容器内に収容された状態で前記棚に載置され、前記制御部は、前記被乾燥物の昇華潜熱、前記昇華速度、前記容器の断面積および前記容器の伝熱係数に基づいて、前記推定温度を算出するようにしてもよい。
なお容器としては、例えば、バイアル、トレイ、シリンジ、アンプル等があげられる。
Further, the material to be dried is placed on the shelf while being housed in a container, and the control unit controls the latent heat of sublimation of the material to be dried, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the conduction of the container. The estimated temperature may be calculated based on a thermal coefficient.
Note that examples of containers include vials, trays, syringes, ampoules, and the like.
この場合、被乾燥物の昇華潜熱、昇華速度、容器の断面積および容器の伝熱係数に基づいて、被乾燥物の推定温度を算出することで、被乾燥物の温度を高精度に推定することができる。これにより、被乾燥物の温度状態に応じて棚の温度を精度よく調節することが可能になり、被乾燥物の乾燥を適切な条件下で実行することができる。 In this case, the temperature of the material to be dried is estimated with high accuracy by calculating the estimated temperature of the material to be dried based on the latent heat of sublimation of the material to be dried, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the heat transfer coefficient of the container. be able to. This makes it possible to accurately adjust the temperature of the shelf according to the temperature state of the items to be dried, and to dry the items to be dried under appropriate conditions.
また、前記被乾燥物は、容器内に収容された状態で前記棚に載置され、前記制御部は、前記乾燥室の内圧、前記被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、前記容器内の製品断面積、前記昇華速度に基づいて、前記推定温度を算出するようにしてもよい。 Further, the item to be dried is placed on the shelf while being housed in a container, and the control unit controls the internal pressure of the drying chamber, the water vapor movement resistance of the item to be dried, and the product breakage in the container. The estimated temperature may be calculated based on the area and the sublimation rate.
この場合、乾燥室の内圧、被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、容器内の製品断面積、昇華速度に基づいて、被乾燥物の推定温度を算出することで、被乾燥物の温度を高精度に推定することができる。このため、被乾燥物の温度状態に応じて棚の温度を精度よく調節することが可能になり、被乾燥物の乾燥を適切な条件下で実行することができる。 In this case, the temperature of the material to be dried can be determined with high accuracy by calculating the estimated temperature of the material to be dried based on the internal pressure of the drying chamber, the water vapor transfer resistance of the material to be dried, the cross-sectional area of the product in the container, and the sublimation rate. It can be estimated that Therefore, it is possible to accurately adjust the temperature of the shelf according to the temperature state of the material to be dried, and the material to be dried can be dried under appropriate conditions.
また、前記閾値がコラプス温度であるようにしてもよい。 Further, the threshold value may be a collapse temperature.
この場合、被乾燥物の温度がコラプス温度を超えると、被乾燥物の水分が凍結している部分が収縮するコラプス現象が生じ、被乾燥物の乾燥が良好に行われなくなる。流体シリンダの流体圧の変化に基づいて、棚の温度を適切に調節し、被乾燥物の温度がコラプス温度以下となるように維持することで、被乾燥物の乾燥を良好に行うことができる。 In this case, when the temperature of the material to be dried exceeds the collapse temperature, a collapse phenomenon occurs in which the portion of the material to be dried where the water is frozen contracts, and the material to be dried cannot be dried properly. By appropriately adjusting the temperature of the shelf based on changes in the fluid pressure of the fluid cylinder and maintaining the temperature of the dried material below the collapse temperature, the material to be dried can be dried well. .
本発明に係る真空乾燥装置における棚の温度調節方法は、乾燥室と、前記乾燥室内に配置され、被乾燥物が載置される棚と、前記棚を昇降させる流体シリンダと、前記被乾燥物から昇華した水分を捕集する捕集部と、を備える真空乾燥装置において、前記棚の温度を調節する方法であって、前記流体シリンダに対して流体を給排する流体給排系における前記流体の流体圧に基づいて前記棚の温度を調節する。 A method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying apparatus according to the present invention includes a drying chamber, a shelf disposed in the drying chamber on which an object to be dried is placed, a fluid cylinder that raises and lowers the shelf, and the object to be dried. A method for adjusting the temperature of the shelf in a vacuum drying apparatus comprising: a collection unit that collects moisture sublimed from the fluid cylinder; and adjusting the temperature of the shelf based on the fluid pressure of the shelf.
この発明では、乾燥室内で棚に載置された被乾燥物が乾燥すると、その重量が減少する。被乾燥物の重量が減少すると、被乾燥物と被乾燥物を載置した棚との合計重量も減少する。被乾燥物と棚との合計重量が減少すると、棚を昇降させるために棚を支持する流体シリンダに対し、棚から作用する重力方向の下向きの力も減少する。これにより、流体シリンダ内の流体圧が変化する。したがって、流体シリンダに流体を供給する流体給排系における流体の流体圧に基づいて、被乾燥物の乾燥に伴う重量の減少を把握することができる。被乾燥物の乾燥に伴う重量の変化と、流体シリンダの流体圧との変化とは、直接的に相関している。したがって、被乾燥物の乾燥状態を、よりダイレクトに検出し、被乾燥物の乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。 In this invention, when the dried material placed on the shelf in the drying chamber dries, its weight decreases. When the weight of the items to be dried decreases, the total weight of the items to be dried and the shelf on which the items are placed also decreases. As the combined weight of the items to be dried and the shelf decreases, the downward gravitational force exerted by the shelf on the fluid cylinder supporting the shelf to raise and lower the shelf also decreases. This changes the fluid pressure within the fluid cylinder. Therefore, based on the fluid pressure of the fluid in the fluid supply/drainage system that supplies fluid to the fluid cylinder, it is possible to grasp the weight reduction due to drying of the object to be dried. There is a direct correlation between the change in weight of the material to be dried as it dries and the change in fluid pressure in the fluid cylinder. Therefore, it is possible to more directly detect the drying state of the material to be dried, and to grasp the drying state of the material to be dried with higher precision.
また、異なる2つの時刻それぞれにおいて、前記流体圧を、前記被乾燥物を支持する前記棚の重量に換算し、これらの2つの時刻および重量の各差分から前記被乾燥物の昇華速度を算出し、前記昇華速度に基づいて前記被乾燥物の推定温度を算出し、前記推定温度が、予め設定された閾値以下になるように前記棚の温度を制御するようにしてもよい。 Further, at each of two different times, the fluid pressure is converted into the weight of the shelf supporting the object to be dried, and the sublimation rate of the object to be dried is calculated from the difference between these two times and weights. The estimated temperature of the material to be dried may be calculated based on the sublimation rate, and the temperature of the shelf may be controlled so that the estimated temperature is equal to or less than a preset threshold.
この場合、棚の自重は既知であるため、流体シリンダに流体を供給する流体給排系における流体の流体圧から、被乾燥物を支持する棚の重量、つまり被乾燥物と棚との合計重量を換算して求めることで、被乾燥物の乾燥状態の変化を昇華速度として把握することができる。そしてこの昇華速度から、被乾燥物の温度を推定することができる。したがって、被乾燥物の乾燥状態に応じて、棚の温度を適切に調節することができる。 In this case, since the weight of the shelf is known, from the fluid pressure of the fluid in the fluid supply/discharge system that supplies fluid to the fluid cylinder, the weight of the shelf supporting the drying object, that is, the total weight of the drying object and the shelf. By converting and determining the change in the drying state of the material to be dried, it is possible to understand the change in the drying state of the material to be dried as the sublimation rate. From this sublimation rate, the temperature of the material to be dried can be estimated. Therefore, the temperature of the shelf can be appropriately adjusted depending on the drying state of the material to be dried.
本発明に係る真空乾燥装置における棚の温度調節方法は、乾燥室と、前記乾燥室内に配置され、被乾燥物が載置される棚と、前記被乾燥物から昇華した水分を捕集する捕集部と、を備える真空乾燥装置において、前記棚の温度を調節する方法であって、異なる2つの時刻それぞれにおいて、前記被乾燥物を支持する前記棚の重量を測定し、これらの2つの時刻および重量の各差分から前記被乾燥物の昇華速度を算出し、前記昇華速度に基づいて前記被乾燥物の推定温度を算出し、前記推定温度が、予め設定された閾値以下になるように前記棚の温度を調節する。 A method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying apparatus according to the present invention includes a drying chamber, a shelf arranged in the drying chamber on which an object to be dried is placed, and a trap for collecting moisture sublimed from the object to be dried. A method for adjusting the temperature of the shelf in a vacuum drying apparatus comprising a collecting section, the method comprising: measuring the weight of the shelf supporting the dried material at two different times; The sublimation rate of the object to be dried is calculated from each difference in weight, and the estimated temperature of the object to be dried is calculated based on the sublimation rate. Adjust shelf temperature.
この発明では、乾燥室内で棚に載置された被乾燥物が乾燥すると、その重量が減少する。被乾燥物の重量が減少すると、被乾燥物と被乾燥物を載置した棚との合計重量も減少する。これにより、被乾燥物を支持する棚の重量から、被乾燥物の乾燥状態を昇華速度として把握することができる。そしてこの昇華速度から、被乾燥物の温度を推定することができる。したがって、被乾燥物の乾燥状態を、よりダイレクトに検出し、被乾燥物の乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。 In this invention, when the dried material placed on the shelf in the drying chamber dries, its weight decreases. When the weight of the items to be dried decreases, the total weight of the items to be dried and the shelf on which the items are placed also decreases. Thereby, the drying state of the object to be dried can be determined as the sublimation rate from the weight of the shelf supporting the object to be dried. From this sublimation rate, the temperature of the material to be dried can be estimated. Therefore, it is possible to more directly detect the drying state of the material to be dried, and to grasp the drying state of the material to be dried with higher precision.
また、前記被乾燥物は、容器内に収容された状態で前記棚に載置され、前記被乾燥物の昇華潜熱、前記昇華速度、前記容器の断面積および前記容器の伝熱係数に基づいて、前記推定温度を算出するようにしてもよい。 Further, the material to be dried is placed on the shelf while being housed in a container, and the temperature is determined based on the latent heat of sublimation of the material to be dried, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the heat transfer coefficient of the container. , the estimated temperature may be calculated.
この場合、被乾燥物の昇華潜熱、昇華速度、容器の断面積および容器の伝熱係数に基づいて、被乾燥物の推定温度を算出することで、乾燥物の温度を高精度に推定することができる。これにより、被乾燥物の温度状態に応じて、棚の温度を精度よく調節することが可能になり、被乾燥物の乾燥を適切な条件下で実行することができる。 In this case, the temperature of the dried material can be estimated with high accuracy by calculating the estimated temperature of the dried material based on the sublimation latent heat of the dried material, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the heat transfer coefficient of the container. Can be done. This makes it possible to accurately adjust the temperature of the shelf according to the temperature state of the material to be dried, and to dry the material to be dried under appropriate conditions.
また、前記被乾燥物は、容器内に収容された状態で前記棚に載置され、前記乾燥室の内圧、前記被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、前記容器内の製品断面積、前記昇華速度に基づいて、前記推定温度を算出するようにしてもよい。 Further, the material to be dried is placed on the shelf while being housed in a container, the internal pressure of the drying chamber, the water vapor movement resistance of the material to be dried, the cross-sectional area of the product in the container, the sublimation rate, and the like. The estimated temperature may be calculated based on.
この場合、乾燥室の内圧、被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、容器内の製品断面積、昇華速度に基づいて、被乾燥物の推定温度を算出することで、被乾燥物の温度を高精度に推定することができる。このため、被乾燥物の温度状態に応じて棚の温度を精度よく調節することが可能になり、被乾燥物の乾燥を適切な条件下で実行することができる。 In this case, the temperature of the material to be dried can be determined with high accuracy by calculating the estimated temperature of the material to be dried based on the internal pressure of the drying chamber, the water vapor transfer resistance of the material to be dried, the cross-sectional area of the product in the container, and the sublimation rate. It can be estimated that Therefore, it is possible to accurately adjust the temperature of the shelf according to the temperature state of the material to be dried, and the material to be dried can be dried under appropriate conditions.
また、前記閾値がコラプス温度であるようにしてもよい。 Further, the threshold value may be a collapse temperature.
この場合、被乾燥物の温度がコラプス温度を超えると、被乾燥物の水分が凍結している部分が収縮するコラプス現象が生じ、被乾燥物の乾燥が良好に行われなくなる。流体シリンダの流体圧の変化に基づいて、棚の温度を適切に調節し、被乾燥物の温度がコラプス温度以下となるように維持することで、被乾燥物の乾燥を良好に行うことができる。 In this case, when the temperature of the material to be dried exceeds the collapse temperature, a collapse phenomenon occurs in which the portion of the material to be dried where the water is frozen contracts, and the material to be dried cannot be dried properly. By appropriately adjusting the temperature of the shelf based on changes in the fluid pressure of the fluid cylinder and maintaining the temperature of the dried material below the collapse temperature, the material to be dried can be dried well. .
本発明によれば、被乾燥物の乾燥状態を、よりダイレクトに検出することが出来、特に被乾燥物の乾燥状態を示す昇華面温度について、より高精度に把握することができる。 According to the present invention, the drying state of the object to be dried can be detected more directly, and in particular, the sublimation surface temperature, which indicates the drying state of the object to be dried, can be grasped with higher precision.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る真空乾燥装置、真空乾燥装置における棚の温度調節方法を説明する。
図1に示す真空乾燥装置1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。上記原料液は、被乾燥物Fとして容器100に収容され、前工程で凍結させた固体状態(通常は塊状、その他形態としては海綿状、粉末状がある)である。真空乾燥装置1は、乾燥室10と、捕集部20と、制御部40と、を主に備えている。なお、本例では容器100はバイアル形状として例示し、かつ後述にて説明を行うが、生産の目的に応じてトレイ、シリンジ、アンプルなど、容器形態は変更可能である。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the vacuum drying apparatus and the temperature adjustment method of the shelf in a vacuum drying apparatus which concern on one Embodiment of this invention are demonstrated.
A
乾燥室10は、被乾燥物Fを真空乾燥させるための空間である。乾燥室10は、その室温および内圧(真空度)が調節される。乾燥室10内の真空度は、例えば5~300[Pa]の範囲で調整可能とされている。乾燥室10内の温度及び真空度(内圧)はそれぞれ、図示しないセンサにより測定される。前記センサが測定結果を制御部40に送り、乾燥室10の排気速度等を変更するなどのフィードバックを行う事で、乾燥室10の内圧が、目的とする内圧に調整される。
乾燥室10内には、被乾燥物Fが載置される棚11が設けられている。棚11は、上下方向に間隔をあけた複数の棚板11aを備えている。各棚板11a上には、被乾燥物Fを収容した複数の容器100が載置される。
The drying
In the drying
棚11には、その温度を調節する調節部12が設けられている。調節部12は、例えば、棚板11aの内部に設けられた媒体流路11bに、媒体を循環させることで、棚板11aに載置された被乾燥物Fの加熱温度を調節する。熱媒体は通常、シリコーンを主成分とした油が用いられる。熱媒体には、一般的に温度範囲が-80℃~+150℃に在る物が利用される。また、媒体を前工程の凍結目的に用いる必要が無い場合等、氷点下での性能が不問であれば、熱媒体として水を主成分とした媒体が利用される。当然では在るが、インヒビターを添加すれば水を主成分とした媒体でも不凍液の条件で利用可能である。
The
調節部12は、熱媒体供給源13、供給ポンプ(図示無し)、熱媒体供給管14、供給側ヘッダ15、回収側ヘッダ16、熱媒体回収管17,熱媒体回収部18を主に備えている。熱媒体供給源13は、所謂チラー(熱媒体循環装置)である。熱媒体供給源13は、(1)熱媒体を加熱するヒータ(図示無し)等の熱源、あるいは、(2)熱源と抜熱源を内部に有している。供給ポンプ(図示無し)は、熱媒体供給源13から熱媒体を熱媒体供給管14に送り出す。
The
熱媒体供給管14に送り出された熱媒体は、供給側ヘッダ15、供給側分岐管15sを介して各棚板11aの媒体流路11bに供給される。媒体流路11bに供給された熱媒体により、棚板11a上に載置された容器100に収容された被乾燥物Fが加熱される。媒体流路11bを経た熱媒体は、回収側分岐管16s、回収側ヘッダ16、熱媒体回収管17を介して、熱媒体回収部18で回収される。
The heat medium sent out to the heat
熱媒体供給管14には、媒体流路11bに供給される熱媒体の温度を検出する供給側温度センサ19Aが設けられている。熱媒体回収管17には、媒体流路11bから回収される熱媒体の温度を検出する回収側温度センサ19Bが設けられている。なお、供給側温度センサ19Aおよび回収側温度センサ19Bは、熱媒体供給源13に内蔵された同一用途のセンサを代用しても良い。
The heat
調節部12における熱媒体の供給動作は、制御部40によって制御される。具体的には、制御部40は、熱媒体供給源13で熱媒体を加熱ヒータ(図示無し)の作動、熱媒体を送り出す供給ポンプの作動を制御する。制御部40は、例えば、供給側温度センサ19Aの測定値と、回収側温度センサ19Bの測定値との平均値に基づいて、媒体流路11bに供給する熱媒体の温度や流量を制御する。また、制御部40は、後に詳述するように、被乾燥物Fの温度に基づいて、調節部12における熱媒体の供給動作を制御する。なお、上記一連の熱媒体の温度や流量制御は熱媒体供給源13に内蔵された図示しない制御部が行い、制御部40は目標温度値のみを熱媒体供給源13に与える構成としても良い。
The heating medium supply operation in the
ここで、図2に示すように、被乾燥物Fを収容する容器100は、上方に向けて開口した開口部101を有する有底状である。被乾燥物Fは、真空乾燥装置1の前工程で、容器100の内部に、所定量が収容されている。容器100の開口部101には、予め、栓(図示無し)がセットされている。栓(図示無し)が開口部101にセットされている開栓状態で、容器100内は外部に連通していて、被乾燥物Fから昇華した水分(水蒸気)が容器100の外部に流出する。なお、後述する様に棚板移動機構によって栓は開口部101を境に雰囲気分離(閉栓)する。よって、栓の容器100に対する相対位置は、閉栓によって前記雰囲気分離を可能であり、かつ、開栓時に水分の流出が可能な位置となっている。
Here, as shown in FIG. 2, the
図1に示すように、棚11は、容器100内の被乾燥物Fの真空乾燥後に、栓(図示無し)で容器100の開口部101を閉栓するため、以下のような機構を備えている。
棚11の複数の棚板11aは、図示しない棚板移動機構によって、上下方向に昇降可能とされており、互いに上下に位置する棚板11aどうしの間隔が増減可能となっている。棚11の上部には、複数の棚板11aを昇降させて、その間隔を増減させるための流体シリンダ30が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
The plurality of
流体シリンダ30は、作動油、作動エア等の流体圧によって、上下方向に伸縮動作される。なお後述する理由により、流体は非圧縮性である事が、望ましい結果を生む。よって流体としては、非圧縮性が高い流体(例えば油や水)を選択する事が望ましい。本実施形態では、流体シリンダ30として、例えば、作動油の流体圧によって作動する油圧シリンダが用いられている。流体シリンダ30は、乾燥室10に固定されたシリンダ本体31と、シリンダ本体31に対して下方に向けて伸縮するロッド32と、を備えている。シリンダ本体31内には、ロッド32の基端部に設けられたピストン32pによって区画されることで、伸側油室31aと縮側油室31bとが形成されている。
The
流体シリンダ30には、流体供給源33から流体シリンダ30のシリンダ本体31に対して流体(作動油)を給排する流体給排系35が接続されている。流体給排系35は、伸側配管36と、縮側配管37と、を備えている。
A fluid supply/
流体供給源33から伸側配管36を通してシリンダ本体31内の伸側油室31aに流体が供給されると、シリンダ本体31内でピストン32pが下方に押圧される。これにより、ロッド32がシリンダ本体31から下方に向かって突出し、流体シリンダ30が下方に向かって伸長する。このロッド32の下方への突出動作にともなって、シリンダ本体31内の縮側油室31b内の流体は、縮側配管37を通して流体供給源33に戻る。
When fluid is supplied from the
流体供給源33から縮側配管37を通してシリンダ本体31内の縮側油室31bに流体が供給されると、シリンダ本体31内でピストン32pが上方に押圧される。これにより、ロッド32が上方に移動してシリンダ本体31からの下方への突出寸法が小さくなる。このようにして、流体シリンダ30が上方に向かって短縮される。このとき、ロッド32の上方への移動動作にともなって、シリンダ本体31内の伸側油室31a内の流体は、伸側配管36を通して流体供給源33に戻る。
When fluid is supplied from the
上記流体シリンダ30の流体供給源33の動作は、制御部40により制御される。このため、伸側配管36には、伸側配管36内の流体の流体圧P1を測定する伸側圧力センサ38が設けられている。縮側配管37には、縮側配管37内の流体の流体圧P2を測定する縮側圧力センサ39(測定部)が設けられている。ところで、流体シリンダ30の伸縮動作時に於ける流体圧の時系列的な推移を説明すると、本願の構成では、伸長時および短縮時共に流体圧P2は理想的には変動しない。この理由は、流体シリンダ30が懸吊する構成物の重力以外は流体圧P2に作用しない構成である為である(この理想時における流体圧P1はゼロとする)。実際には流体圧P2は、媒体の移動抵抗や供給側分岐管15sおよび回収側分岐管16sの屈曲抵抗、対抗するシリンダに存在する流体圧P1等の影響を受ける。そのため、これらに見合う力を流体圧P2に追加する必要がある。しかしながら、停止時や微小移動時には流体圧P1以外の構成要素は無視出来る。そのため流体圧P2は、流体シリンダ30が懸吊する構成物の重力と等しいとして扱う事が出来る。
The operation of the
制御部40の制御により、流体シリンダ30を伸長させると、複数の棚板11aのうち、最下段の棚板11aを除いた他の全ての棚板11aが更に下方に移動され、互いに上下に位置する棚板11a同士の間隔が減少する状況となる。これにより、互いに上下に位置する棚板11a同士のうち、下方に位置する棚板11a上に載置された容器100の開口部101にセットされた栓(図示無し)は、上方に位置する棚板11aの下面によって接触後、下方に押圧される。以降、本工程を伸縮動作と区別し押圧動作と呼ぶ。これにより、栓(図示無し)が容器100の開口部101に押し込まれ、開口部101が閉栓される。この押圧動作に於ける流体圧の時系列的な推移を説明すると、本願の構成では、流体圧P1は理想的には押圧動作時のみ圧力が発生し、その他の伸縮動作時は流体圧P1がゼロとなる。すなわち、流体シリンダ30は懸吊する構成物の重力に対して同等の反力を生じれば静止でき、かつ流体シリンダ30の伸び時(重力方向で下方への移動時)に於ける動作でも構成物の重力が利用でき、流体圧P1が不要である。しかしながら、押圧動作時には複数の栓を複数の容器100の開口部101へ閉栓する押込力を発生させる必要がある。この際、流体圧P1は必要な押込力となるよう圧力調整される。本実施例に於いては、懸吊する構成物の重力と比較して10倍程度の流体圧P1となった時点において、全ての閉栓が行われる。
閉栓後、流体シリンダ30を短縮させることで、最下段の棚板11aを除いた他の全ての棚板11aを上方に移動させて元の位置に戻し、互いに上下に位置する棚板11a同士の間隔を広げる。
When the
After closing, by shortening the
捕集部20は、乾燥室10内で被乾燥物Fから昇華した水分を捕集する。捕集部20は、乾燥室10内に連通する連通口21を有している。これにより、捕集部20は、乾燥室10に接続されている。捕集部20には、捕集部20内を真空引きする真空ポンプ22が設けられている。
The collecting
捕集部20内には、コールドトラップ23が設けられている。コールドトラップ23は、図示しない冷却媒体供給源から供給される冷却媒体が流通するチューブ状とされている。コールドトラップ23への冷却媒体の流通は、制御部40により制御される。なお、冷却媒体としては、例えばフロンガスR404Aや、シリコーンオイル等を用いることができる。
A
コールドトラップ23は、制御部40の制御により冷却媒体が流通されることで冷却される。コールドトラップ23の表面は、乾燥室10内の被乾燥物F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に冷却される。なお、コールドトラップ23の温度は、被乾燥物Fの種類、乾燥室10の到達圧力等に応じて適宜設定される。このように、コールドトラップ23は、捕集部20内を冷却し、被乾燥物Fから昇華した水分を凝結させて捕集する。
The
捕集部20の連通口21には、仕切弁24が設けられている。仕切弁24は、連通口21を閉塞可能な仕切体24aと、この仕切体24aを連通口21に対して進退させる駆動シリンダ24bと、駆動シリンダ24bを駆動する駆動源24cとを有する。駆動源24cが制御部40により駆動制御されることで、駆動シリンダ24bが仕切体24aを連通口21に対して進退される。仕切体24aを連通口21から退避させると、連通口21を通して乾燥室10と捕集部20とが互いに連通する。仕切体24aを前進させて連通口21を閉塞すると、乾燥室10と捕集部20とが遮断される。
A
上記真空乾燥装置1では、以下のようにして被乾燥物Fの真空乾燥処理を行う。
In the
まず、乾燥室10に図示しない搬入搬出室より被乾燥物Fを搬入する。
次いで、制御部40の制御により乾燥室10と搬入搬出室とを雰囲気分離した後、熱媒体供給源13を利用し、被乾燥物Fが凍結に至る様に抜熱を行う。抜熱経路は、被乾燥物Fから棚板11a(乾燥室10内部の気体による対流が支配的な熱流路となる)、熱媒体(熱伝導が支配的な熱流路となる)となる。最終的に熱媒体供給源13内部の抜熱源にて熱が排出される。抜熱量が固相への相転移温度を超過するに至る段階で、被乾燥物Fは凍結に至る。
First, the material to be dried F is carried into the drying
Next, after the drying
次いで、制御部40の制御により、乾燥室10の内部雰囲気(内圧)を被乾燥物Fがコラプス現象を発現させない圧力範囲とした上で、抜熱から転じる。このとき、調節部12は棚板11a内の媒体流路11bの媒体に熱供給し、乾燥室10内の棚11の各棚板11aを加熱する。これにより、棚板11aに載置された被乾燥物Fが加熱され、被乾燥物Fの乾燥が促進される。加熱された被乾燥物Fに含まれる氷は、この被乾燥物Fから潜熱を取り込み、昇華して水蒸気になる。水蒸気の発生は内圧の上昇要素となる。しかしながら、本構成では、仕切弁24を開放し、捕集部20内部のコールドトラップ23および真空ポンプ22を利用する事で、乾燥室10の内圧が上記圧力範囲内となるような排気可能な構成となっている。なお内圧の目標値としては、昇華面に於いてコラプス現象を発現させない値が求められる。ここで、低すぎる圧力(内圧)は容器100と棚11との接触面間に介在する気体分子量の減少を引き起こし、結果として熱流束の比例的減少を招く事(つまり乾燥が遅延する)。そのため、理想的な内圧の目標値として、後述する被乾燥物Fの昇華面温度の範囲に於いてコラプス現象を生じさせない最大の圧力を設定するのが良い。なおコラプス現象とは、凍結乾燥後に確認される溶質の立体構造が一様とならない現象を示す。つまりはコラプス現象とは、昇華面に於いて時系列的に一様な乾燥と出来ていない現象である。コラプス現象は、製品の品質面から回避すべき事象となる。
Next, under the control of the
真空ポンプ22は、水蒸気を含む乾燥室10内の気体を捕集部20経由で排気する。真空ポンプ22は通常、気体輸送式真空ポンプで構成される為、水蒸気に対する排気速度が十分では無い。しかしながら、捕集部20内に存するコールドトラップ23は、気体ため込み式真空ポンプとして機能する。よって、乾燥室10は、真空ポンプ22およびコールドトラップ23の双方で排気される。結果として、乾燥室10は、所定の排気速度が確保されると同時に目標とする内圧を保つ事ができる。なお、上記したような真空乾燥装置1における被乾燥物Fの真空乾燥処理は、その一例を示したに過ぎず、その処理内容を適宜変更可能である。
The
本実施形態の真空乾燥装置1の制御部40は、真空乾燥処理を行う際に、縮側圧力センサ39で測定される縮側配管37内の流体の流体圧P2に基づいて、調節部12を利用し被乾燥物Fへの熱流束、ひいては昇華面に於ける温度を制御する。制御部40は、縮側圧力センサ39の測定結果に基づいて調節部12を制御し、棚11の温度Tsを制御する。制御部40は、縮側圧力センサ39の測定結果を、被乾燥物Fを支持する棚11の重量に換算し、棚11の重量に基づいて調節部12を制御する。
The
乾燥室10内で棚11に載置された被乾燥物Fが乾燥すると、その昇華量(質量)に応じて重量が減少する。被乾燥物Fの重量が減少すると、被乾燥物Fの重量と被乾燥物Fを載置した棚11の自重との合計重量が減少する。被乾燥物Fと棚11との合計重量が減少すると、棚11を昇降させるために棚11を支持する流体シリンダ30に対して棚11から作用する、重力方向の下向きの力が減少する。流体シリンダ30に作用する重力方向の下向きの力が減少すると、縮側配管37内の流体圧P2が変化(増加)する。縮側配管37内の流体圧P2は、縮側圧力センサ39により測定され、その測定結果が制御部40に出力される。制御部40は、流体圧P2の測定値に基づいて、被乾燥物Fの重量(の変化)を演算により求め、調節部12による被乾燥物Fの乾燥条件を制御する。
When the dried material F placed on the
図3に示すように、制御部40は、入力受付部41と、記憶部42と、重量換算部43と、温度算出部44と、加熱温度制御部45と、を機能的に備えている。
入力受付部41は、縮側圧力センサ39の測定結果、つまり縮側配管37内の流体の流体圧P2を示す信号を縮側圧力センサ39から受け付ける。記憶部42は、制御部40において、調節部12における被乾燥物Fの加熱を制御するのに必要な各種の設定値等を記憶している。
As shown in FIG. 3, the
The
重量換算部43は、入力受付部41で受け付けた流体圧P2に基づき、棚11の重量を換算する。棚11の重量は、流体シリンダ30で支持している荷重である。すなわち、棚11の重量は、被乾燥物Fの重量と、被乾燥物Fを載置した棚11の自重と、の合計重量である。
The
ここで、縮側圧力センサ39で測定される流体圧P2と、流体シリンダ30に作用する荷重(棚11の重量)との相関を示す換算式は、流体シリンダ30の仕様や、予め行う実験に基づいて得られる。重量換算部43では、予め得た換算式に基づいて、流体圧P2の測定結果に対応する、流体シリンダ30で支持している棚11の重量を、換算して取得する。前記予め行う実験は、被乾燥物Fの重量変動分を検出することを目的とする。そのため、前記実験の一例では、棚11に被乾燥物F全て搬入し、棚11および全ての被乾燥物F(初期状態で懸吊する質量の全て)を流体シリンダ30で懸吊させた状態を保ち、この時点の流体圧P2の値を初期値として記録する。その後、求める分解能に応じた単位で重量(質量)を除き、終点(被乾燥物Fの最終乾燥状態の重量)に至るまで各重量に対応する流体圧P2を測定および記録する。これにより、換算テーブル(またはこれを近似した換算式)を予め作成し、これを記憶部に42に保存すれば良い。
Here, the conversion formula showing the correlation between the fluid pressure P2 measured by the contraction
温度算出部44は、重量換算部43で換算された棚11の重量に基づいて、被乾燥物Fの温度、特に昇華面に於ける温度を算出する。被乾燥物Fの温度の算出方法については、後に詳述する。
加熱温度制御部45は、温度算出部44で算出された被乾燥物Fの温度に基づいて、調節部12における、棚11の加熱動作を制御する。
The
The heating
次に、本実施形態における真空乾燥装置1における温度調節方法について説明する。本実施形態における真空乾燥装置1における温度調節方法では、予め、被乾燥物Fを収容する容器100の伝熱係数Kvを求めておく。この伝熱係数Kvは容器の形状や材質、表面状況毎に異なる値を取る為、容器100が仮にバイアルと称されていても形状等が異なれば都度求めておく必要がある。
伝熱係数Kvは、下式(1)により表される。
Next, a temperature control method in the
The heat transfer coefficient Kv is expressed by the following formula (1).
ここで、△H:被乾燥物Fの昇華潜熱、dm/dt:単位時間当たりの(被乾燥物F全体の)昇華水蒸気量(mass flow rate)[kg/h]、N:棚11に載置された容器100の本数、Av:容器100一本あたりの断面積(バイアル断面積)[m2]、Ts:棚温度[K]、Tb:容器100の底部中心温度である。なおAv(容器100一本あたりの断面積)は、各容器100の内部の断面積ではなく、外形の断面積を意味する。また、容器100は略円柱形状(バイアル形状)を前提としている。しかしながら、容器100がバイアル形状以外の形状の場合は、容器100が棚11に接触する接触箇所(スタンプ領域)最外周に囲まれた面積、あるいは容器100の底面部の投影面積を外形断面積として取り扱えば良い。つまり、容器100一本あたりの断面積Avとは、乾燥室10の内圧に基づく平均自由行程による熱の授受が支配的な領域の面積である(以降、この領域を接触面積と呼ぶ)。
Here, ΔH: latent heat of sublimation of the material to be dried F, dm/dt: sublimation water vapor mass (mass flow rate) per unit time (of the entire material to be dried) [kg/h], N: amount of water vapor placed on the
上式(1)は、以下の凍結乾燥のHeat mass Transferの基本式である下式(2)、(3)に基づいて得られる(なお、後述する式(6)もこの基本式の1つである)。式(2)は、棚温度Tsと、被乾燥物Fの温度としての容器100の底部中心温度Tbとの温度差と接触面積によって、容器100に熱が伝導されることに基づく(なお、接触面積内外の雰囲気は圧力を含め一定範囲である事を前提とする)。式(3)は、昇華に使われる熱量と昇華水分量は、水の昇華熱で関係付けられることに基づく。
The above formula (1) is obtained based on the following formulas (2) and (3), which are basic formulas for heat mass transfer in freeze-drying (note that formula (6), which will be described later, is also one of these basic formulas). ). Equation (2) is based on the fact that heat is conducted to the
ここで、dQ/dt:単位時間当たり熱量(heat flow rate)[J/s]である。 Here, dQ/dt: heat flow rate [J/s].
容器100の伝熱係数Kvを求めるには、昇華潜熱△Hが既知である純水(氷:△H=2800[J/g])を入れた容器100を、真空乾燥装置1の棚11に所定数搭載する。棚11に載置した複数の容器100のうち、例えば棚11の中央や端部などに位置する容器100に、被乾燥物Fの温度(品温、容器100の底部中心温度Tb)を測定する品温センサを取り付ける。以上で述べた被乾燥物Fの温度とは、より詳しくは容器100の中心部に於ける被乾燥物Fの底面の界面部側の温度となる。しかしながら、実際の測定に於いては、容器100の底面中心に品温センサを取り付け、前記品温センサにより測定された温度(容器100の底面中心の温度)を上記被乾燥物Fの温度と見做して実施される。
To determine the heat transfer coefficient Kv of the
この後、乾燥室10内で、実際に被乾燥物Fを凍結乾燥処理する際と同条件(容器100の本数、乾燥室10の内圧(真空度)及び温度)で乾燥させ、乾燥前後の棚11の重量を測定し、単位時間当たり昇華水蒸気量dm/dt、すなわち容器100内の純水の昇華による重量変化率を算出する。このとき、被乾燥物F(この場合は純水)が、例えば30~80%程度昇華された段階で凍結乾燥処理を終了し、複数の容器100の重量を個別に測定するようにしてもよい。この場合、複数の容器100の平均重量ではなく、棚11上における容器100の位置依存性を調べることができる。
また、棚温度Tsの測定には、調節部12に設けられた供給側温度センサ19A、回収側温度センサ19Bを用いる。棚温度Tsとして、供給側温度センサ19Aの測定値と、回収側温度センサ19Bの測定値との平均値を用いることができる。ただし、供給側温度センサ19Aの測定値と回収側温度センサ19Bの測定値との差分が在る事は温度分布が生じている事を示すため、凍結乾燥装置として不都合である。つまり、媒体について十分流量を確保出来る設計とし、凍結乾燥時(初期等を除く安定運転時)に於ける前記差分の絶対値が1.5℃未満とする能力を持つ事が望まれる。この場合は、いずれかの温度センサを代表値として利用しても不都合はない。
After that, the material to be dried F is dried in the drying
Further, the supply
次いで、上式(1)に、算出された昇華水蒸気量dm/dtの値、棚温度Tsの測定値、容器100の底部中心温度Tbの測定値、棚11に載置された容器100の本数N、容器100一本あたりの断面積Av(既知)を代入する。これにより、容器100の伝熱係数Kvが求められる。求められた容器100の伝熱係数Kvは、後述する生産運転である被乾燥物Fの凍結乾燥処理に於いて利用する為、記憶部42に保存される。
Next, in the above equation (1), the calculated value of the sublimated water vapor amount dm/dt, the measured value of the shelf temperature Ts, the measured value of the bottom center temperature Tb of the
このようにして容器100の伝熱係数Kvを求めた後、実際に、真空乾燥装置1で被乾燥物Fの凍結乾燥処理をするときには、制御部40は、以下のようにして、真空乾燥装置1における温度調節を制御する。
After determining the heat transfer coefficient Kv of the
まず、図4に示すように、制御部40は、予め定められた時間間隔ごとに、入力受付部41で、縮側圧力センサ39から、流体圧P2の測定結果を示す信号の入力を受け付ける(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 4, the
制御部40は、流体圧P2の測定結果を受け取ると、重量換算部43で、流体圧P2に基づいて棚11の重量を換算する(ステップS2)。これには、前記したように、予め得た換算式に基づいて、流体圧P2の測定結果から、流体シリンダ30で支持している棚板11aの重量を換算して取得する。
When the
次いで、制御部40は、温度算出部44において、取得された棚11の重量に基づいて、被乾燥物Fの温度を算出する(ステップS3)。本実施形態では、温度算出部44は、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11の重量(縮側圧力センサ39の測定結果)、容器100の断面積Avおよび予め求めた伝熱係数Kvに基づいて、被乾燥物Fの温度として、容器100の底部中心温度Tb[K]を算出する。なお昇華潜熱△Hの値は、被乾燥物Fの溶媒の値を利用すれば良い。しかしながら、溶質によって昇華潜熱△Hの値の変動が顕著な場合は、予め実験を行い求めた補正係数を前記溶媒の値に乗じた値を利用しても良い。
Next, the
容器100の底部中心温度Tbの算出には、上式(2)、(3)に基づいて得られる下式(4)を用いる。
To calculate the bottom center temperature Tb of the
ここで、棚温度Tsには、供給側温度センサ19Aの測定値と、回収側温度センサ19Bの測定値との平均値を用いることができる。また、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11に載置された容器100の本数N、容器100一本あたりの断面積Avは、既知である。容器100の伝熱係数Kvには、前記の予め求めた値を用いる。これらの値を上式(4)に代入する。
また、単位時間当たり昇華水蒸気量dm/dtは、流体圧P2に基づいて換算された棚11の重量により得られる。すなわち、異なる2つの時刻それぞれにおける棚11の重量の差分から、昇華水蒸気量dm/dtを算出することができる。昇華水蒸気量dm/dtは、すなわち、被乾燥物Fの昇華速度である。
Here, the average value of the measured value of the supply
Further, the sublimated water vapor amount dm/dt per unit time is obtained from the weight of the
さらに、凍結層L2の厚さLice(図2参照)は、容器100に収容した被乾燥物Fの重量(既知)から、昇華した被乾燥物Fの重量m(昇華量)に基づいて算出される。これにより、式(4)で算出された容器100の底部中心温度Tbを、下式(5)により、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeに換算することができる。なお条件としては、当初の被乾燥物Fの重量mを成す溶液の凍結時の体積が既知、容器100の内部形状(通常は円柱形)が既知である事が前提となる。つまり、溶媒を昇華する前の時点に於いてLiceは容器100の内に於いて既知の厚さであり、被乾燥物Fの重量mの内、溶媒の重量に相当する質量が全て昇華した時点に於いてLiceの厚さはゼロとなる。例えば、容器100の内部形状が円柱形である場合は、その断面積は既知の厚さ位置からゼロに至るまで同一である。そのため、溶媒の昇華量、つまり昇華した被乾燥物Fの重量mとLiceの厚さは線形な比例関係(1次関数で表される関係)となる。よって、この比例関係を利用し、取得された棚11の重量から容易に凍結層L2の厚さLiceを算出する事が出来る。
Furthermore, the thickness L ice (see FIG. 2) of the frozen layer L2 is calculated from the weight (known) of the material to be dried F stored in the
ここで、Kice:凍結層L2の伝熱係数[J/s・m・K]である。この値は、既知の値として当初から記憶部42に保存される。この値は、文献あるいは実験により得られた値を利用する。
Here, K ice is the heat transfer coefficient [J/s·m·K] of the frozen layer L2. This value is stored in the
このようにして、ステップS3では、温度算出部44により、被乾燥物Fの温度として、容器100の底部中心温度Tb、及び被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeを、換算により取得することができる。
In this manner, in step S3, the
制御部40は、加熱温度制御部45で、ステップS3において温度算出部44で算出された被乾燥物Fの温度に基づいて、調節部12における、棚11の加熱動作を制御する(ステップS4)。ここで用いる被乾燥物Fの温度は、容器100の底部中心温度Tb、及び被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeのいずれであってもよい。
The
ステップS4における、被乾燥物Fの温度に基づく、調節部12における棚11の加熱動作の具体的手法については、何ら限定するものではない。例えば、加熱温度制御部45では、被乾燥物Fの温度(容器100の底部中心温度Tb、または被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Tice)が、コラプス温度以下を維持するように、加熱温度制御部45で調節部12の動作を制御するのが好ましい。また、真空乾燥処理の効率を高めるため、加熱温度制御部45では、被乾燥物Fの温度が、コラプス温度以下であり、かつ、なるべく高い温度となるように、加熱温度制御部45で調節部12の動作を制御するのが好ましい。なお、温度の基準として、被乾燥物Fのコラプス温度に代えて、被乾燥物Fのガラス転移点や融点や共晶点、製品として使われる際の温度などを基準としてもよい。言い換えると、例えば、原薬及び製薬の重要材料特性を前記温度の基準としてもよい。
The specific method of heating the
以上説明したように、本実施形態に係る真空乾燥装置1によれば、被乾燥物Fが載置される棚11を昇降させる流体シリンダ30に対して流体を給排する流体給排系35に設けられ、流体の流体圧P2を測定する縮側圧力センサ39を備える。
このような構成では、乾燥室10内で棚11に載置された被乾燥物Fが乾燥してその重量が減少すると、懸吊している被乾燥物Fと棚11との合計重量が減少する。すると、棚11を昇降させるために棚11を支持する流体シリンダ30に対し、棚11から作用する重力方向の下向きの力も減少する。これにより、流体シリンダ30内の流体圧P2が変化する。縮側圧力センサ39は、流体シリンダ30に対して給排される流体圧P2を測定するので、縮側圧力センサ39における測定結果の変化に基づいて、被乾燥物Fの乾燥に伴う重量の減少を検出することができる。被乾燥物Fの乾燥に伴う重量の変化と、流体シリンダ30の流体圧P2との変化とは、直接的に相関している。したがって、被乾燥物Fの乾燥状態を、よりダイレクトに検出し、被乾燥物Fの乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。
As explained above, according to the
In such a configuration, when the object to be dried F placed on the
また、真空乾燥装置1は、棚11の温度Tsを調節する調節部12と、縮側圧力センサ39の測定結果に基づいて調節部12を制御する制御部40と、を更に備える。
このような構成では、縮側圧力センサ39の測定結果、つまり流体シリンダ30の流体圧P2の変化に基づいて、被乾燥物Fの乾燥に伴う重量の変化を把握することができる。これにより、制御部40で、流体シリンダ30の流体圧P2の変化に基づいて調節部12における棚11の温度Tsを調節することで、被乾燥物Fの乾燥状態に応じて、被乾燥物Fを乾燥させるための棚11の温度Tsを適切に調節することができる。
The
With such a configuration, it is possible to grasp the change in weight of the object to be dried F due to drying based on the measurement result of the contraction
また、制御部40は、縮側圧力センサ39の測定結果を、被乾燥物Fを支持する棚11の重量に換算し、棚11の重量に基づいて調節部12を制御する。
このような構成では、棚11の自重は既知である。このため、縮側圧力センサ39の測定結果である流体シリンダ30の流体圧P2の測定結果から、被乾燥物Fの重量と棚11の自重との合計重量を換算して求めることで、被乾燥物Fの乾燥状態の変化を把握することができる。したがって、被乾燥物Fの乾燥状態に応じて、棚11の温度Tsを適切に調節することができる。
Further, the
In such a configuration, the weight of the
また、制御部40は、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11の重量(縮側圧力センサ39の測定結果)、容器100の断面積Avおよび伝熱係数Kvに基づいて、棚11の温度Tsを調節する。
このような構成では、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11の重量、容器100の断面積Avおよび伝熱係数Kvに基づいて、被乾燥物Fの温度(容器100の底部中心温度Tb、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Tice)を演算して求めることができる。これにより、被乾燥物Fの温度状態に応じて、棚11の温度Tsを調節することで、被乾燥物Fの乾燥を適切な条件下で実行することができる。
Further, the
In such a configuration, the temperature of the material to be dried F (bottom center temperature Tb of the
また、制御部40は、被乾燥物Fの温度がコラプス温度以下になるように、縮側圧力センサ39の測定結果に基づいて調節部12を制御する。
仮に被乾燥物Fの温度が一部の領域のみでもコラプス温度を超えると、被乾燥物Fの水分が凍結している部分が収縮するコラプス現象が生じ、被乾燥物Fの乾燥が良好に行われず、品質が劣化する。本実施形態における構成では、流体シリンダ30の流体圧P2の変化に基づいて、棚11の温度Tsを適切に調節し、被乾燥物Fの温度、特に昇華面温度がコラプス温度以下となるように維持することで、被乾燥物Fの乾燥を良好に行うことができる。
Further, the
If the temperature of the material to be dried exceeds the collapse temperature even in only a part of the region, a collapse phenomenon occurs in which the portion of the material to be dried where the moisture is frozen shrinks, and the material to be dried will not be properly dried. and the quality deteriorates. In the configuration of this embodiment, the temperature Ts of the
本実施形態に係る真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、棚11を昇降させる流体シリンダ30に対して流体を給排する流体給排系35における流体の流体圧P2に基づいて、棚11の温度Tsを調節する。
このような構成では、乾燥室10内で棚11に載置された被乾燥物Fが乾燥してその重量が減少すると、被乾燥物Fと棚11との合計重量が減少する。すると、棚11を昇降させるために棚11を支持する流体シリンダ30に対し、棚11から作用する重力方向の下向きの力が減少する。これにより、流体シリンダ30内の流体圧が変化する。縮側圧力センサ39は、流体シリンダ30に対して給排される流体圧P2を測定するので、縮側圧力センサ39における測定結果の変化に基づいて、被乾燥物Fの乾燥に伴う重量の減少を検出することができる。被乾燥物Fの乾燥に伴う重量の変化と、流体シリンダ30の流体圧P2との変化とは、直接的に相関している。したがって、被乾燥物Fの乾燥状態を、よりダイレクトに検出し、被乾燥物Fの乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。
According to the method for adjusting the temperature of the
In such a configuration, when the object to be dried F placed on the
また、真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、流体圧P2を、被乾燥物Fを支持する棚11の重量に換算し、棚11の重量に基づいて棚11の温度Tsを制御する。
このような構成では、棚11の自重は既知であるため、また被乾燥物Fに付帯する自重も既知と出来るため、流体シリンダ30の流体圧P2から、被乾燥物Fを支持する棚11の重量、つまり被乾燥物Fと棚11との合計重量を換算して求めることで、被乾燥物Fの乾燥状態の変化を把握することができる。したがって、被乾燥物Fの乾燥状態に応じて、棚11の温度Tsを適切に調節することができる。
Furthermore, according to the method of adjusting the temperature of the
In such a configuration, since the dead weight of the
本実施形態に係る真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、被乾燥物Fを支持する棚11の重量に基づいて棚11の温度Tsを調節する。
このような構成では、乾燥室10内で棚11に載置された被乾燥物Fが乾燥すると、被乾燥物Fと被乾燥物Fを載置した棚11との合計重量が減少する。これにより、被乾燥物Fを支持する棚11の重量から、被乾燥物Fの乾燥状態を把握することができる。したがって、被乾燥物Fの乾燥状態を、例えば昇華する水蒸気量を測定する手法と比べ、よりダイレクトな検出が行われる事から、被乾燥物Fの乾燥状態をより高精度に把握することが可能となる。
According to the method for adjusting the temperature of the
In such a configuration, when the object to be dried F placed on the
また、本実施形態に係る真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、被乾燥物Fは、容器100内に収容された状態で棚11に載置され、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11の重量(縮側圧力センサ39の測定結果)、容器100の断面積Avおよび伝熱係数Kvに基づいて、棚11の温度Tsを調節する。
このような構成では、棚11の重量、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、縮側圧力センサ39の測定結果、容器100の断面積Avおよび伝熱係数Kvに基づいて、被乾燥物Fの温度を演算して求めることができる。これにより、被乾燥物Fの温度状態に応じて棚11の温度Tsを調節することで、被乾燥物Fの乾燥を適切な条件下で実行することができる。
Further, according to the method of adjusting the temperature of the
In such a configuration, the weight of the material to be dried F is calculated based on the weight of the
また、本実施形態に係る真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、被乾燥物Fの温度がコラプス温度以下になるように、棚11の重量に基づいて棚11の温度Tsを制御する。
このような構成では、被乾燥物Fの温度がコラプス温度を超えると、被乾燥物Fの水分が凍結している部分が収縮するコラプス現象が生じ、被乾燥物Fの乾燥が良好に行われなくなる。流体シリンダ30の流体圧P2の変化に基づいて、棚11の温度Tsを適切に調節し、被乾燥物Fの温度がコラプス温度以下となるように維持することで、被乾燥物Fの乾燥を良好に行うことができる。
Furthermore, according to the method of adjusting the temperature of the
In such a configuration, when the temperature of the material to be dried F exceeds the collapse temperature, a collapse phenomenon occurs in which the portion of the material to be dried F where the water is frozen contracts, and the material to be dried is not properly dried. It disappears. The temperature Ts of the
(実施形態の変形例)
上記実施形態では、ステップS3において、棚11の重量に基づいて被乾燥物Fの温度を算出するに際し、温度算出部44は、被乾燥物Fの昇華潜熱△H、棚11の重量(縮側圧力センサ39の測定結果)、容器100の断面積Avおよび伝熱係数Kvに基づいて、被乾燥物Fの温度を算出するようにしたが、これに限らない。
(Modified example of embodiment)
In the above embodiment, in step S3, when calculating the temperature of the material to be dried F based on the weight of the
例えば、ステップS3において、棚11の重量に基づいて被乾燥物Fの温度を算出するには、乾燥室10の内圧、被乾燥物Fについての水蒸気移動抵抗Rp、容器100における1本あたりの製品断面積Ap、棚11の重量に基づいて、棚11の温度Tsを調節するようにしてもよい。なおAp(容器100における1本あたりの製品断面積)は、Avと異なり、各容器100における内部の断面積を意味する。
For example, in step S3, in order to calculate the temperature of the material to be dried F based on the weight of the
本変形例における真空乾燥装置1における温度調節方法では、予め、被乾燥物Fの既乾燥層L1(図2参照)の水蒸気移動抵抗Rpを求めておく。
水蒸気移動抵抗Rpを求めるには、実際に真空乾燥処理の対象物である被乾燥物Fを容器100に入れ、真空乾燥装置1の棚11に所定数搭載する。容器100には、被乾燥物Fの温度(容器100の底部中心温度Tb)を測定する品温センサを取り付ける。
In the temperature adjustment method in the
In order to obtain the water vapor transfer resistance Rp, a predetermined number of objects to be dried F, which are actually objects to be vacuum-dried, are placed in a
この後、乾燥室10内で、実際に被乾燥物Fを凍結乾燥処理する際と同条件(乾燥室10の内圧(真空度)、及び温度)で乾燥させ、乾燥前後の棚11の重量を測定し、単位時間当たり昇華水蒸気量dm/dtを算出する。このとき、被乾燥物Fが、例えば30~50%程度昇華された段階で、凍結乾燥処理を終了し、複数の容器100の重量を個別に測定するようにしてもよい。この場合、容器100の平均重量ではなく、棚11上における容器100の位置依存性を調べることができる。
Thereafter, the material to be dried F is dried in the drying
次いで、下式(6)を変形することで得られる式(7)により、水蒸気移動抵抗Rpを算出する。 Next, the water vapor movement resistance Rp is calculated using equation (7) obtained by modifying equation (6) below.
ここで、Ap:容器100における1本あたりの製品断面積[m2]、Pice:昇華面圧力[Pa]、PDC:乾燥室の内圧[Pa]、Rp:水蒸気移動抵抗[Pa・m2・s/g]である。昇華面圧力Piceとは、図2において、水分が昇華することで容器100内の被乾燥物Fの上層部に生成される既乾燥層L1と、既乾燥層L1の下側で未だ凍結している凍結層L2と、の境界に形成される昇華面Lfに作用する圧力である。上式(6)は、昇華面圧力Piceと乾燥室の内圧PDCの差圧によって水分が昇華することに基づく(式(6)は、凍結乾燥のHeat mass Transferの基本式の1つである)。
Here, Ap: product cross-sectional area per container 100 [ m2 ], Pice : sublimation surface pressure [Pa], PDC : internal pressure of drying chamber [Pa], Rp: water vapor transfer resistance [Pa・m 2.s /g]. In FIG. 2, the sublimation surface pressure P ice refers to the dried layer L1 that is generated in the upper layer of the dried material F in the
式(7)に、算出された昇華水蒸気量dm/dtの値、容器100における1本あたりの製品断面積Ap,被乾燥物Fの昇華面圧力Pice、乾燥室の内圧PDCを代入する。これにより、水蒸気移動抵抗Rpが求められる。なお実際には、式(7)に示しているように、昇華面圧力Piceは、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeによって表すことができる。前記温度Ticeは、例えば、上記(5)式に基づいて、容器100の底部中心温度Tbから求めることができる。
Substitute the calculated value of the sublimated water vapor amount dm/dt, the product cross-sectional area Ap per bottle in the
水蒸気移動抵抗Rpは、被乾燥物Fの材料ごとに異なるため、材料ごとに、上記と同様にして、水蒸気移動抵抗Rpを算出するのが好ましい。また、水蒸気移動抵抗Rpは、既乾燥層L1の厚みに対する依存性があるため、既乾燥層L1の厚みを複数段階に異ならせて上記と同様の水蒸気移動抵抗Rpの算出を行うのが好ましい。さらには、既乾燥層L1の厚みと、水蒸気移動抵抗Rpとの相関を示す関数を設定し、この関数に基づいて、既乾燥層L1の厚みに応じた水蒸気移動抵抗Rpを求めるようにしてもよい。このような関数としては、例えば、
Rp=Rp’x(Lmax-Lice)
のようなものがある。ここで、Lmaxは、凍結層L2の最大(初期)厚み、Liceは凍結層L2の厚みである。
また本実施形態のように、容器100を栓(例えばゴム栓)で閉塞する場合、水蒸気移動抵抗Rpは、既乾燥層についての水蒸気移動抵抗と栓の水蒸気移動抵抗と、の和となる。
Since the water vapor movement resistance Rp differs depending on the material of the material to be dried F, it is preferable to calculate the water vapor movement resistance Rp for each material in the same manner as described above. Furthermore, since the water vapor transfer resistance Rp is dependent on the thickness of the dried layer L1, it is preferable to calculate the water vapor transfer resistance Rp in the same manner as described above by varying the thickness of the dried layer L1 in a plurality of steps. Furthermore, a function showing the correlation between the thickness of the dried layer L1 and the water vapor transfer resistance Rp may be set, and based on this function, the water vapor transfer resistance Rp depending on the thickness of the dried layer L1 may be determined. good. For example, such a function is
Rp=Rp'x(L max - L ice )
There is something like. Here, L max is the maximum (initial) thickness of the frozen layer L2, and L ice is the thickness of the frozen layer L2.
Further, when the
このようにして水蒸気移動抵抗Rpを求めた後、実際に、真空乾燥装置1で被乾燥物Fの凍結乾燥処理を実行する。
図4に示すように、上記実施形態と同様にして、制御部40は、予め定められた時間間隔ごとに、入力受付部41で、縮側圧力センサ39における流体圧P2の測定結果を示す信号の入力を受け付ける(ステップS1)。
制御部40は、流体圧P2の測定結果を受け取ると、重量換算部43で、流体圧P2に基づいて棚11の重量を換算する(ステップS2)。
After determining the water vapor transfer resistance Rp in this way, the freeze-drying process of the material to be dried F is actually performed in the
As shown in FIG. 4, similarly to the above embodiment, the
When the
次いで、制御部40は、温度算出部44において、取得された棚11の重量に基づいて、被乾燥物Fの温度を算出する(ステップS3)。本変形例では、制御部40の温度算出部44は、乾燥室10の内圧PDC、上記で求めた被乾燥物Fの水蒸気移動抵抗Rp、容器100の本数N、容器100における1本あたりの製品断面積Ap、ステップS2で換算した棚11の重量から算出される単位時間当たり昇華水蒸気量dm/dtに基づいて、下式(8)により、被乾燥物Fの温度として、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeを算出する。
Next, the
さらに、上式(5)に基づいて、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Ticeを、容器100の底部中心温度Tbに換算し、これを被乾燥物Fの温度とすることもできる。
このようにして、被乾燥物Fの温度として、被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Tice、または容器100の底部中心温度Tbを取得する。
Furthermore, based on the above equation (5), the temperature Tice of the sublimation surface Lf of the material to be dried F can be converted into the bottom center temperature Tb of the
In this way, as the temperature of the material to be dried F, the temperature T ice of the sublimation surface Lf of the material to be dried F or the bottom center temperature Tb of the
この後、ステップS4では、上記実施形態と同様、加熱温度制御部45で、ステップS3において温度算出部44で算出された被乾燥物Fの温度に基づいて、調節部12における、棚11の加熱動作を制御する。
After that, in step S4, the heating
本変形例の真空乾燥装置1、真空乾燥装置1における棚11の温度調節方法によれば、また、被乾燥物Fは、容器100内に収容された状態で棚11に載置され、制御部40は、乾燥室10の内圧、被乾燥物Fについての水蒸気移動抵抗Rp、容器100における1本あたりの製品断面積Ap、棚11の重量に基づいて、棚11の温度Tsを調節する。
このような構成では、乾燥室10の内圧、被乾燥物Fについての水蒸気移動抵抗Rp、容器100における1本あたりの製品断面積Ap、棚11の重量に基づいて、被乾燥物Fの温度を演算して求めることができる。このため、被乾燥物Fの温度状態に応じて棚11の温度Tsを調節することで、被乾燥物Fの乾燥を適切な条件下で実行することができる。
According to the
In such a configuration, the temperature of the material to be dried F is determined based on the internal pressure of the drying
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 Note that the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態において、棚11の重量を換算して取得するために、縮側圧力センサ39で縮側配管37内の流体圧P2を測定するようにしたが、これに限らない。伸側圧力センサ38で、縮側配管37の流体圧を測定するようにしてもよいし、縮側圧力センサ39で測定される縮側配管37内の流体圧P2と、伸側圧力センサ38で測定される伸側配管36内の流体圧との差圧に基づいて、棚11の重量を換算して取得するようにしてもよい。
For example, in the above embodiment, the fluid pressure P2 in the
また、上記実施形態において、縮側圧力センサ39で測定された縮側配管37内の流体圧P2に基づいて、被乾燥物Fの温度(容器100の底部中心温度Tb、または被乾燥物Fの昇華面Lfの温度Tice)を得て、調節部12の制御を行うようにしたが、これに限らない。縮側圧力センサ39で測定された縮側配管37内の流体圧P2に基づいて、被乾燥物Fの昇華面圧力Piceをキーとして、調節部12の制御を行うようにしてもよい。
In the embodiment described above, the temperature of the material to be dried F (the bottom center temperature Tb of the
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, without departing from the spirit of the present invention, the components in the embodiments described above may be replaced with well-known components as appropriate, and the above-described modifications may be combined as appropriate.
1 真空乾燥装置
10 乾燥室
11 棚
12 調節部
20 捕集部
30 流体シリンダ
35 流体給排系
39 縮側圧力センサ(測定部)
40 制御部
100 バイアル
F 被乾燥物
△H 昇華潜熱
Kv 伝熱係数
L1 既乾燥層
P2 流体圧
Rp 水蒸気移動抵抗
Tice 温度
Ts 温度
1 Vacuum drying
40
Claims (10)
前記乾燥室内に配置され、被乾燥物が載置される棚と、
前記棚を昇降させる流体シリンダと、
前記流体シリンダに対して流体を給排する流体給排系と、
前記流体給排系に設けられ、前記流体の流体圧を測定する測定部と、
前記被乾燥物から昇華した水分を捕集する捕集部と、
前記棚の温度を調節する調節部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える真空乾燥装置。 a drying room,
a shelf arranged in the drying chamber and on which items to be dried are placed;
a fluid cylinder that raises and lowers the shelf;
a fluid supply and discharge system that supplies and discharges fluid to and from the fluid cylinder;
a measurement unit that is provided in the fluid supply and drainage system and measures the fluid pressure of the fluid;
a collection unit that collects moisture sublimed from the material to be dried;
an adjustment unit that adjusts the temperature of the shelf;
A vacuum drying apparatus comprising : a control section that controls the adjustment section based on the measurement result of the measurement section .
異なる2つの時刻それぞれにおいて、前記測定部の測定結果を、前記被乾燥物を支持する前記棚の重量に換算し、
これらの2つの時刻および重量の各差分から前記被乾燥物の昇華速度を算出し、
前記昇華速度に基づいて前記被乾燥物の推定温度を算出し、
前記推定温度が、予め設定された閾値以下になるように前記調節部を制御する請求項1に記載の真空乾燥装置。 The control unit includes:
At each of two different times, converting the measurement results of the measurement unit into the weight of the shelf supporting the drying material,
Calculating the sublimation rate of the dried material from the differences between these two times and weights,
Calculating the estimated temperature of the material to be dried based on the sublimation rate,
The vacuum drying apparatus according to claim 1 , wherein the adjustment section is controlled so that the estimated temperature is equal to or lower than a preset threshold.
前記制御部は、前記被乾燥物の昇華潜熱、前記昇華速度、前記容器の断面積および前記容器の伝熱係数に基づいて、前記推定温度を算出する請求項2に記載の真空乾燥装置。 The item to be dried is placed on the shelf while being housed in a container,
The vacuum drying apparatus according to claim 2 , wherein the control unit calculates the estimated temperature based on the latent heat of sublimation of the material to be dried, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the heat transfer coefficient of the container.
前記制御部は、前記乾燥室の内圧、前記被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、前記容器内の製品断面積、前記昇華速度に基づいて、前記推定温度を算出する請求項2に記載の真空乾燥装置。 The item to be dried is placed on the shelf while being housed in a container,
The vacuum drying according to claim 2 , wherein the control unit calculates the estimated temperature based on the internal pressure of the drying chamber, the water vapor transfer resistance of the object to be dried, the cross-sectional area of the product in the container, and the sublimation rate. Device.
前記乾燥室内に配置され、被乾燥物が載置される棚と、
前記棚を昇降させる流体シリンダと、
前記被乾燥物から昇華した水分を捕集する捕集部と、を備える真空乾燥装置において、前記棚の温度を調節する方法であって、
前記流体シリンダに対して流体を給排する流体給排系における前記流体の流体圧に基づいて前記棚の温度を調節する真空乾燥装置における棚の温度調節方法。 a drying room,
a shelf arranged in the drying chamber and on which items to be dried are placed;
a fluid cylinder that raises and lowers the shelf;
A method for adjusting the temperature of the shelf in a vacuum drying apparatus including a collection unit that collects moisture sublimed from the object to be dried, the method comprising:
A method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying apparatus, wherein the temperature of the shelf is adjusted based on the fluid pressure of the fluid in a fluid supply and discharge system that supplies and discharges fluid to and from the fluid cylinder.
これらの2つの時刻および重量の各差分から前記被乾燥物の昇華速度を算出し、
前記昇華速度に基づいて前記被乾燥物の推定温度を算出し、
前記推定温度が、予め設定された閾値以下になるように前記棚の温度を制御する請求項6に記載の真空乾燥装置における棚の温度調節方法。 At each of two different times, converting the fluid pressure into the weight of the shelf supporting the object to be dried,
Calculating the sublimation rate of the dried material from the differences between these two times and weights,
Calculating the estimated temperature of the material to be dried based on the sublimation rate,
The method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying apparatus according to claim 6 , wherein the temperature of the shelf is controlled so that the estimated temperature is equal to or lower than a preset threshold.
前記被乾燥物の昇華潜熱、前記昇華速度、前記容器の断面積および前記容器の伝熱係数に基づいて、前記推定温度を算出する請求項7に記載の真空乾燥装置における棚の温度調節方法。 The item to be dried is placed on the shelf while being housed in a container,
8. The method for adjusting the temperature of a shelf in a vacuum drying apparatus according to claim 7 , wherein the estimated temperature is calculated based on the latent heat of sublimation of the material to be dried, the sublimation rate, the cross-sectional area of the container, and the heat transfer coefficient of the container.
前記乾燥室の内圧、前記被乾燥物についての水蒸気移動抵抗、前記容器内の製品断面積、前記昇華速度に基づいて、前記推定温度を算出する請求項7に記載の真空乾燥装置における棚の温度調節方法。 The item to be dried is placed on the shelf while being housed in a container,
The temperature of the shelf in the vacuum drying apparatus according to claim 7 , wherein the estimated temperature is calculated based on the internal pressure of the drying chamber, the water vapor transfer resistance of the material to be dried, the cross-sectional area of the product in the container, and the sublimation rate. Adjustment method.
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