KR20170008161A - Cryo trap - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크라이오 트랩에 관한 것으로, 특히 동결 건조에 이용하기 적합한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a cryotrap, and more particularly to a technique suitable for use in freeze drying.
의약품, 식품, 화장품 또는 화학품 등의 원료액을 동결하여 진공 건조시키기 위한 콜드 트랩을 구비하고 있는 진공 건조 장치가 제안되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).There has been proposed a vacuum drying apparatus having a cold trap for freezing and vacuum drying a raw material liquid such as medicine, food, cosmetic, or chemical (for example, Patent Document 1).
종래의 진공 건조 장치에 의하면, 피건조물을 수용하는 건조실에 배기 경로를 개재시켜 진공 펌프가 연결되고, 이 배기 경로의 도중에 콜드 트랩이 설치된다. 건조실 내의 피건조물로부터 승화된 수증기를 콜드 트랩에서 응결시켜 포집하는 것에 의해 피건조물을 건조시킬 수 있다.According to the conventional vacuum drying apparatus, a vacuum pump is connected to a drying chamber containing an object to be dried through an exhaust path, and a cold trap is provided in the middle of the exhaust path. It is possible to dry the object to be dried by condensing and collecting the water vapor sublimated from the object to be dried in the drying chamber in the cold trap.
또한 의약품용의 동결 건조 장치에 있어서의 최근 경향으로서, 「항체 의약」 내지 「바이오 의약」에 대한 요구가 높아지고 있다.As a recent trend in freeze-drying apparatuses for medicines, there is a growing demand for " antibody medicine " or " bio medicine ".
이들 약제는, 종래의 화학 물질보다 수분 활성이 높기 때문에 보다 함수율을 낮게 제조해야 한다. 따라서 비특허 문헌 1에서는 액체질소를 이용한 열교환기를 진공 동결 건조기에 추가하여 저온 상태를 만들고, 동결 건조 탱크 내의 압력을 낮추어 약제의 제조를 실현하고 있다. 또한, 이들 약제의 경우 시험약의 제조법을 변화시키지 않고, 약제를 제조하는 것이 요구된다.These drugs should have a lower water content because they have higher water activity than conventional chemicals. Therefore, in the non-patent reference 1, a heat exchanger using liquid nitrogen is added to a vacuum freeze dryer to make a low-temperature state, and the pressure in the freeze-drying tank is lowered to realize the manufacture of a medicine. Further, in the case of these medicaments, it is required to prepare medicines without changing the preparation method of the test medicaments.
그러나, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 기술은, 액체질소를 사용하는 것에 의해 장치가 매우 방대해지므로, 이로 인해, 소형화, 공간 절약화에 대한 요구가 있었다. 게다가, 액체질소를 이용하는 것에 의해 유지 보수의 번거로움이나 가동 비용이 증가하기 때문에, 이러한 비용이 소요되지 않고 작업성이 좋은 장치 및 방법이 요구되고 있다.However, the technique described in the non-patent document 1 has a demand for miniaturization and space-saving because the apparatus becomes very large by using liquid nitrogen. In addition, the use of liquid nitrogen increases maintenance inconvenience and operation cost, and therefore, there is a demand for an apparatus and a method which do not require such a cost and are excellent in workability.
이를 위해, 종래부터 반도체 또는 FPD(Flat Panel Display)의 제조 장치에 사용되는 크라이오 트랩을 약제의 제조에 사용하는 것이 검토되고 있다(특허문헌2).To this end, it has been investigated to use a cryotrap conventionally used in a semiconductor or FPD (Flat Panel Display) production apparatus for manufacturing a medicine (Patent Document 2).
<선행 기술 문헌><Prior Art Literature>
<특허 문헌><Patent Literature>
<특허 문헌1> 일본 특허 제 5574318 호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 5574318
<특허 문헌2> 일본 국 특개평 05-044642 호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-044642
<비특허 문헌1> 대양일산기보 No.33(2014)p1-p2 모리 코스케 요네쿠라 마사히로 "바이오 의약품용 액화 질소 진공 동결 건조기" 인터넷 (URL; https://www.tn-sanso-giho.com/pdf/33/tnscgiho33_06.pdf)<Non-Patent Document 1> Daiyan Ilsan Gibo No.33 (2014) p1-p2 Morikosuke Masahiro Yonekura "Liquefied Nitrogen Vacuum Freeze Dryer for Biopharmaceuticals" Internet (URL: https://www.tn-sanso-giho.com/ pdf / 33 / tnscgiho33_06.pdf)
그러나 크라이오 트랩은 원래 반도체 내지 FPD의 제조에 사용되는 장치이고, 반도체 내지 FPD의 제조에서의 압력 범위에 비해, 의약품의 제조에서 상정된 압력 범위는 두 자릿수 정도가 다르다. 따라서, 이러한 크라이오 트랩을 그대로 의약품용 장치에 적용하는 것은 불가능하였다. However, the cryotrap is a device originally used in the manufacture of semiconductors or FPDs, and the pressure range assumed in the manufacture of pharmaceuticals differs by about two orders of magnitude compared to the pressure range in the manufacture of semiconductors or FPDs. Therefore, it was impossible to apply such a cryotrap to a device for medicine.
또한 의약품의 제조에 있어서의 압력 범위는 반도체 내지 FPD의 제조에서 상정된 압력보다 높은 압력 범위이다. 따라서 크라이오 트랩을 의약품용 장치에 적용하는 경우, 포집 대상인 수분의 양이 많으므로, 종래의 크라이오 트랩을 그대로 의약품용 장치에 적용하면, 충분한 크라이오 트랩의 응집 능력을 발휘할 수 없는 문제가 있었다.Also, the pressure range in the manufacture of pharmaceuticals is higher than the presumed pressure in the manufacture of semiconductors or FPDs. Therefore, when the cryo-trap is applied to a device for medicines, there is a problem that sufficient cryo-trap cohesion ability can not be exhibited when the conventional cryo-trap is applied to a device for medicines as it has a large amount of moisture to be collected .
또한 반도체 내지 FPD의 제조에서 상정된 온도 범위와 의약품의 제조에 있어서의 온도 범위도 상이하다. 따라서 이러한 크라이오 트랩을 그대로 의약품용 장치에 적용하는 것은 불가능하였다.Also, the temperature range assumed in the manufacture of semiconductors or FPD differs from the temperature range in the manufacture of medicines. Therefore, it was impossible to apply such cryotrap to a device for a medicine.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 크라이오 트랩을 동결 건조(진공 건조) 장치에 적응이 가능하게 하는 목적을 달성하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to enable adaptation of a cryotrap to a lyophilization (vacuum drying) apparatus.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩은, 피탈기 공간인 챔버에 연결되는 케이스 내에, 기계식 냉동기에 의해 냉각된 저온 패널을 케이스 벽으로부터 이격시켜 설치되어 있는 크라이오 트랩이고, 상기 저온 패널의 판면이 상기 챔버 내의 탈기 대상을 향하도록 설치되며, 상기 판면의 전방에 설치되어 있는 오리피스 판을 구비하고 있다.The cryotrap according to an embodiment of the present invention is a cryotrap installed in a case connected to a chamber that is a ventilation space and spaced apart from a case wall by a low temperature panel cooled by a mechanical freezer, The orifice plate is provided so as to face the object to be degassed in the chamber and provided in front of the plate surface.
이것에 의해, 오리피스 판에 대해 챔버 측의 공간과 저온 패널 측의 공간의 압력을 소정의 범위가 되도록 설정할 수 있다. -40~-100℃ 정도의 온도 범위에서도 저온 패널에서의 물분자 또는 이산화탄소 분자 등의 응집을 일정하게 할 수 있으며, 이러한 응집을 안정적으로 할 수 있게 된다.Thus, the space on the chamber side and the space on the low-temperature panel side can be set to a predetermined range with respect to the orifice plate. The coagulation of water molecules or carbon dioxide molecules in a low temperature panel can be made constant even in a temperature range of about -40 to -100 DEG C, and such coagulation can be stably performed.
구체적으로는 오리피스 판보다 챔버 측의 공간에서의 압력을 P1으로 하고, 오리피스 판보다 저온 패널 측의 공간에서의 압력을 P2로 할 때, P2/P1≤0.1의 조건을 만족하는 임계 압력비를 설정하는 것으로서, 일정한 배기 속도를 실현할 수 있다. 또한, 여기에서의 압력 P2와 압력 P1과의 관계는 P1> P2의 조건을 만족한다. Specifically, when the pressure in the space on the chamber side is set to be P1 and the pressure in the space on the low-temperature panel side is set to be P2 as compared with that of the orifice plate, a critical pressure ratio satisfying the condition P2 / P1? 0.1 is set As a result, a constant exhaust speed can be realized. Here, the relationship between the pressure P2 and the pressure P1 here satisfies the condition of P1 > P2.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 오리피스 판과 상기 판면 사이에는, 상기 판면에서의 응집량을 저하시키지 않는 간격(間隔)을 설치할 수 있다. In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, an interval (interval) which does not lower the aggregation amount on the plate surface can be provided between the orifice plate and the plate surface.
이것에 의해, 초기 조건으로 설정된 응집량을 응집할 수 있다.This makes it possible to agglomerate the aggregation amount set in the initial condition.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩은, 상기 오리피스 판에 설치되어 있는 복수의 개구를 가질 수 있다. 이와 같이 오리피스 판에 복수의 개구가 설치되어 있기 때문에, 저온 패널면에 대한 응집물의 입사량은, 오로지 오리피스 판에 설치되어 있는 개구의 오리피스 컨덕턴스만이 고려된다. 이로 인해 상기의 임계 압력비를 실현할 수 있고, 저온 패널의 전면에 피응집물을 면내 균일하게 응집하는 것이 가능해진다.The cryotrap according to an embodiment of the present invention may have a plurality of openings provided in the orifice plate. Since the plurality of openings are provided in the orifice plate in this way, only the orifice conductance of the openings provided in the orifice plate is considered as the incident amount of the aggregate to the low-temperature panel surface. As a result, the critical pressure ratio can be realized, and the agglomerate can uniformly flocculate on the entire surface of the low-temperature panel.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 오리피스 판에 있어서의 상기 개구의 개구율은 0.8 ~ 0.85의 범위 일 수 있다. In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, the opening ratio of the opening in the orifice plate may be in the range of 0.8 to 0.85.
이것에 의해, 초기 조건으로 설정된 응집량을 안정시킬 수 있고, 저온 패널의 면 내에서 피응집물을 균일하게 응집시킬 수 있다.This makes it possible to stabilize the flocculation amount set in the initial condition and uniformly flocculate the agglomerate in the plane of the low temperature panel.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 오리피스 판의 중심부에서의 상기 개구의 개구율에 대해, 상기 오리피스 판의 주연부에서의 상기 개구의 개구율은 동일하거나 클 수 있다.In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, the opening ratio of the opening at the periphery of the orifice plate may be the same or larger than the opening ratio of the opening at the center of the orifice plate.
이것에 의해, 저온 패널의 전면에서 피응집물을 면내 균일하게 응집시킬 수 있다.As a result, the agglomerate can uniformly flocculate in the plane on the entire surface of the low-temperature panel.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 오리피스 판에서의 상기 개구의 형상은 원형, 다각형, 슬릿 형상으로부터 선택되는 형상일 수 있다. In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, the shape of the opening in the orifice plate may be a shape selected from circular, polygonal, and slit shapes.
이것에 의해, 상기 임계 암력비를 실현할 수 있다. This makes it possible to realize the above critical cancer force ratio.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 오리피스 판의 중심부에서의 상기 개구의 형상에 대해, 상기 오리피스 판의 주연부에서의 상기 개구의 형상은 동일하거나 클 수 있다.In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, the shape of the opening at the periphery of the orifice plate may be the same or larger than the shape of the opening at the center of the orifice plate.
이것에 의해, 저온 패널의 전면에서 피응집물을 면내 균일하게 응집시킬 수 있다.As a result, the agglomerate can uniformly flocculate in the plane on the entire surface of the low-temperature panel.
본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서, 상기 피탈기 공간은 피건조물을 수용하는 건조실인 진공 건조 장치에 연결될 수 있다. In the cryotrap according to an embodiment of the present invention, the perforator space may be connected to a vacuum drying apparatus which is a drying chamber for accommodating the laundry.
이것에 의해, 진공 건조 장치에 있어서의 피건조물의 수분 함유량을 충분히 저감시킬 수 있다.This makes it possible to sufficiently reduce the moisture content of the drying object in the vacuum drying apparatus.
본 발명에 의하면, 크라이오 트랩을 진공 건조에 사용할 수 있고, 진공 건조에 있어서의 피건조물의 수분 함유량을 충분히 저감하는 효과를 발휘할 수 있다.According to the present invention, the cryotrap can be used for vacuum drying, and the effect of sufficiently reducing the water content of the dried product in vacuum drying can be exhibited.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩이 설치되어 있는 진공 건조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서의 오리피스 판을 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서의 오리피스 판을 나타내는 모식 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩을 이용한 진공 건조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩에 있어서의 응축율의 분포를 나타내는 그래프이다.1 is a schematic view showing a vacuum drying apparatus equipped with a cryotrap according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a cryotrap according to one embodiment of the present invention.
3 is a front view of an orifice plate in a cryotrap according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic front view showing an orifice plate in a cryotrap according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a vacuum drying process using a cryotrap according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the distribution of the condensation rate in the cryotrap according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 크라이오 트랩을, 도면에 기초하여 설명한다.Hereinafter, a cryotrap according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩이 설치되어 있는 진공 건조 장치를 나타내는 모식도이고, 도 1에서 부호 10은 진공 건조 장치이다.Fig. 1 is a schematic diagram showing a vacuum drying apparatus provided with a cryo trap according to the present embodiment. In Fig. 1,
본 실시 형태에 따른 진공 건조 장치(10)는, 예를 들어, 의약품, 의약 제제 및 의약품 또는 의약 제제 원료 등을 제조하기 위해 그 원료액을 동결하고 진공 건조시키기 위해 사용된다. 피건조물(F1)은 의약 제제 또는 의약 제제의 재료이다. 피건조물(F1)은 상기 원료액을 용기에 수용한 액체 상태일 수 있고, 진공 건조 장치(10)를 사용하는 처리의 앞 공정에서 진공 동결시킨 고체 상태(예를 들어, 덩어리, 분말)일 수 있다. 본 실시 형태에서는, 피건조물(F1)이 의약 제제 또는 의약 제제의 재료인 경우를 설명한다.The
본 실시 형태에 따른 진공 건조 장치(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 피건조물을 수용하는 건조실(11), 건조실(11)에 연결되어 있는 제 1 탈수부(12), 제 1 탈수부(12)와 독립적으로 건조실(11)에 연결되어 있는 제 2 탈수부(30), 제 1 칸막이부(21), 제 2 칸막이부(23) 및 컨트롤 유닛(14)(제어부)을 가진다.1, the
제 1 탈수부(12)는 피건조물(F1)로부터 승화된 수분을 응결시켜 포집하는 것이 가능하고 제 1 온도로 냉각시킬 수 있는 제 1 포집 장치(17)(제 1 포집 수단)를 가진다.The
제 2 탈수부(30)는 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 냉각시킬 수 있는 포집 장치(38) (포집 수단)를 가진다. The second dewatering
제 1 칸막이부(21)는 전환 수단으로서 기능하고, 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 선택적으로 연통시키거나, 서로 탈리 시킬 수 있다.The
제 2 칸막이부(23)는 제 1 칸막이부(21)와 같이, 전환 수단으로서 기능하고, 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 선택적으로 연통시키거나 서로 탈리 시킬 수 있다.The second partitioning
건조실(11)은 피건조물인 원료(F1)를 진공 건조 시키기 위한 공간이다. 건조실(11) 내의 진공도는, 예를 들어, 5~300Pa의 범위에서 조정할 수 있다. 건조실(11)은 시료(F1)가 적재되어 있는 트레이(도시 생략)를 지지하는 복수의 선반(11a)을 다단식으로 가진다.The drying chamber (11) is a space for vacuum drying the raw material (F1) as an object to be dried. The degree of vacuum in the
건조실(11)에서의 복수의 선반(11a) 각각에는, 히터(11b)(조온 수단)가 설치되어 있다. 히터(11b)는 컨트롤 유닛(14)(제어부)에 의해 제어되며, 선반(11a)에 적재되어 있는 시료(F1)를 가열 및 냉각시킬 수 있다. 히터(11b)는, 예를 들어, 선반(11a) 내부에 온매를 순환시키는 기구로 구성될 수 있으며, 또한 시즈 히터 등의 저항 가열식 히터 등으로 구성될 수 있다. 가열 시의 히터(11b)의 설정 온도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 20℃로 할 수 있다.Each of the plurality of
적어도 어느 하나의 선반(11a)에는 온도 센서(11c)가 설치되어 있다. 온도 센서(11c)는 히터(11b)에 의해 가열되는 선반 위에 적재되어 있는 시료(F1)의 온도를 감지하여, 감지된 온도를 감지 신호로서 컨트롤 유닛(14)으로 출력한다. 온도 센서(11c)는 선반(11a)의 위쪽에서의 온도를 측정할 수 있으며, 복수의 선반(11a) 각각에 설치하는 것이 바람직하다.At least one
건조실(11)에는 각각 독립적인 제 1 탈수부(12)와 제 2 탈수부(30)가 연결되어 있고, 건조실(11)은 상기 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 통해 진공 펌프(15)(제 1 배기 수단) 및 펌프(16)(제 2 배기 수단)에 연통되어 있다. 진공 펌프(15)는 건조실(11) 내의 기체를 배기하고 건조실(11) 내를 소정의 진공도로 하기 위한 펌프이다. 진공 펌프(15)로서 로터리 펌프 또는 드라이 펌프 등의 각종 진공 펌프를 채용할 수 있다. The
건조실(11)에는 후술하는 바와 같이, 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30) 내부를 세정, 멸균하기 위한 세정 멸균 수단(19)(세정 멸균 수단 )이 설치되어 있다. 세정 멸균 장치(19)는, 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어된다. 세정 멸균 장치(19)는 멸균 공정용으로 122℃ 정도의 증기, 또는 세정 공정용으로서 소정의 기준을 충족하는 정제수를 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30) 내부에 공급할 수 있다.The drying
건조실(11)에는, 건조실(11) 내부의 압력을 측정하기 위한 압력계(26, 27)가 설치되어 있다. 압력계(26)는 측정 가스의 종류에 따라 측정 지시값의 영향을 받지 않는 전체 압력의 측정이 가능한 제 1 진공계로서, 예를 들어, 바라트론 진공계, 격막 압력계인 축전 용량식 압력계일 수 있다. 압력계(27)는 열전도를 이용하는 전체 압력의 측정이 가능한 진공계이며, 또한 측정 가스의 종류에 따라 측정 지시값에 차이가 발생하는 제 2 진공계로서, 예를 들어, 피라니(Pirani) 진공계일 수 있다.In the drying
제 1 탈수부(12)에 의한 제 1 건조 공정 또는 가열 건조 공정 중에 상기 제 1 진공계(26)에 의한 건조실(11)에서의 측정값과, 제 2 진공계(27)에 의한 건조실(11)에서의 측정 값을 비교하여 측정 지시값의 차이가 매우 작아지는 수렴 시점을 제 1 건조 공정 또는 가열 건조 공정의 종점으로 판단한다. 이것이 후술하는 판별 공정이다.The measured value in the drying
즉, 압력계(26, 27)의 측정값이 멀어진 상태에서 압력계(26, 27)의 측정값이 일치하는 상태로 변화할 때, 건조실(11) 내부의 수분이 제 1 탈수부(12)의 능력 한계까지 제거되었다고 판단하고, 제 2 탈수부(30)에 의한 제 2 건조 공정으로 전환될 수 있다. 압력계(26, 27)의 측정값은 컨트롤 유닛(14)으로 출력된다.That is, when the measured values of the pressure gauges 26 and 27 are in a state in which the measured values of the pressure gauges 26 and 27 are changed to coincide with the measured values of the pressure gauges 26 and 27, It can be determined that the water has been removed to the limit and can be switched to the second drying step by the
제 1 탈수부(12)는 건조실(11)과 진공 펌프(15)(제 1 배기 수단)를 연통시키는 일측의 배기 경로 (제 1 배기 경로)로서 기능한다. 제 1 탈수부(12)에는 제 1 콜드 트랩(17)이 설치되어 있다. 제 1 콜드 트랩(17)은 수증기를 응결시켜 포집할 수 있는 포집면(제 1 포집면)이 구성되어 있다. 제 1 콜드 트랩(17)은 후에 설명하는 제 2 콜드 트랩(38)보다, 예를 들어, 대형이고, 보다 많은 수증기를 포집할 수 있는 주(主)건조용 콜드 트랩으로 사용된다.The
제 1 탈수부(12)에서의 제 1 콜드 트랩(17)은, 냉각 매체가 유통되는 튜브가 코일 형상으로 권회되어 구성되어 있다. 이것 이외의 구성으로서, 제 1 콜드 트랩(17)은 평판(플레이트) 형태로 구성될 수 있다. 제 1 콜드 트랩(17)은 튜브의 양단에 냉매의 도입부(17a) 및 도출부(17b)를 가진다. 이러한 냉매의 도입부(17a) 및 도출부(17b)는 제 1 콜드 트랩(17) 내에 냉매를 공급하고 유통시키는 제 1 냉각 장치(17c)와 연결되어 있다. The first cold trap (17) in the first dehydration section (12) is constituted by winding a tube through which the cooling medium flows in a coil shape. As another configuration, the first cold trap 17 may be configured in the form of a plate (plate). The first cold trap 17 has a
제 1 냉각 장치(17c)는 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어되며 제 1 콜드 트랩(17) 내에 냉매를 유통시킨다. 제 1 냉각 장치(17c)는 냉매를 압축하는 압축기, 압축된 고온 고압의 냉매를 액화하는 응축기, 액체 냉매를 단열 팽창시키는 팽창 밸브, 및 액체 냉매를 기화시키는 증발기를 가진다. 제 1 콜드 트랩(17)은 상기의 증발기에 해당된다. 냉매는 도입부(17a)로부터 제 1 콜드 트랩(17) 내에 도입되어, 제 1 콜드 트랩(17)에 유통되고, 도출부(17b)에서 도출되는 것에 의해 순환된다. 또한, 냉매로는 예를 들어, 프레온 가스 R404A 또는 실리콘 오일 등을 사용할 수 있다. The
제 1 냉각 장치(17c)는 제 1 콜드 트랩(17)의 표면(제 1 포집면)을 제 1 온도로 냉각한다. 제 1 온도는 제 1 콜드 트랩(17)이 건조실(11) 내의 시료(F1)로부터 승화한 수증기의 대부분을 응축시켜 포집할 수 있는 온도이다. 제 1 온도값은 건조 대상물인 시료(F1)의 종류, 건조실의 도달 압력 등에 따라 설정되며, 본 실시예에서는 -40℃정도, -20℃~-60℃ 정도의 범위이다.The
제 1 탈수부(12)에 있어서, 건조실(11)과 제 1 콜드 트랩(17) 사이에는 전환 밸브로서 기능하는 제 1 칸막이부(21)가 설치되고, 제 1 콜드 트랩(17)과 진공 펌프(제 1 배기 수단)(15) 사이에는 전환 수단으로서의 제 1 전환 밸브(22)가 설치되어 있다. 제 1 칸막이부(21) 및 제 1 전환 밸브(22)의 개폐는 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어된다.A
제 1 칸막이부(21)는 건조실(11)의 벽면에 개구된 부분을 폐색할 수 있는 칸막이체(21a), 칸막이체(21a)를 이동시키는 도시하지 않은 구동부 및 그 구동부를 구동하는 도시하지 않은 구동원을 가진다. 구동부는 칸막이체(21a)가 벽면에 접촉하는 폐색 상태와, 칸막이체(21a)가 벽면에서 이탈하는 개방 상태를 전환한다. 구동원이 컨트롤 유닛(14)에 의해 구동 제어되는 것에 의해, 제 1 칸막이부(21)의 개폐 제어가 이루어진다. 칸막이체(21a) 및 구동부는 후술하는 바와 같이, 제 1 탈수부(12) 및 건조실(11)을 세정 멸균하는 때에 세정이 가능한 구성으로 되어 있다.The
제 1 칸막이부(21)를 개방하는 것에 의해, 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 서로 연통시킬 수 있다. 제 1 칸막이부(21) 및 제 1 전환 밸브(22)를 모두 개방하는 것에 의해, 건조실(11)과 진공 펌프(15)를 서로 연통할 수 있다. 제 1 칸막이부(21)를 폐색하고, 제 1 전환 밸브(22)를 개방하는 것에 의해, 제 1 탈수부(12) 내의 기체를 배기시킬 수 있다. 제 1 칸막이부(21) 및 제 1 전환 밸브(22)를 모두 차단하는 것에 의해, 제 1 탈수부(12)를 개재시켜 건조실(11) 내의 기체의 배기를 제한 할 수 있다. 진공 펌프(15)와 제 1 전환 밸브(22)는 제 1 배기 수단을 구성한다.By opening the
본 실시 형태에 있어서, 건조실(11)에 연통되는 타방의 배기 경로(제 2 배기 경로)로서 기능하는 제 2 탈수부 (30)에는, 제 2 콜드 트랩(38)이 설치되어 있다. 제 2 콜드 트랩(38)은 수증기를 응축시켜 포집할 수 있는 포집면(제 2 포집면)이 구성되어 있다. 제 2 콜드 트랩(38)은 제 1 콜드 트랩(17)에서의 제 1 포집면보다 낮은 제 2 온도로 냉각될 수 있도록 구성되어 있다.The second
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩의 오리피스 판을 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩의 오리피스 판을 나타내는 모식 정면도이다. 3 is a front view showing an orifice plate of the cryo-trap according to the present embodiment, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the cryo- trap according to this embodiment. Fig. Is a schematic front view showing an orifice plate.
본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩은 마무리 건조용의 제 2 탈수부(30)로서, 진공 건조 장치(10)에 설치되고 피탈기 공간에 해당되는 건조실(11)(챔버)과 연결되어 있다. The cryotrap in the present embodiment is a
본 실시 형태에 있어서, 제 1 콜드 트랩(17)의 냉동기(17c)에 요구되는 능력은, -50 ~ -60℃ 부근에서의 온도의 조절을 실현하고 큰 열용량을 가지는 것이다. 이에 대해, 제 2 콜드 트랩(38)은, 이차 건조에 사용되며, 일차 건조로 수분을 흡착한 후의 처리가 이루어지는 장치이다. 이를 위해, 제 2 콜드 트랩(38)에는 보다 낮은 온도(예를 들어, -80℃~-100℃)의 온도의 조정을 실현하는 능력이 요구되지만, 열용량은 작을 수 있다. 이를 위해, 제 2 콜드 트랩(38)은 제 1 콜드 트랩(17)보다 소형이다. 제 2 콜드 트랩(38)에 의해 포집할 수 있는 수증기량은 제 1 콜드 트랩(17)보다 소량이다. 제 2 콜드 트랩(38)은 마무리 건조용 콜드 트랩으로 사용된다. 예를 들어, 피건조물에 500kg 정도의 수분이 포함되어 있는 경우, 제 1 콜드 트랩(17)이 피건조물의 대부분의 수분을 건조시키며, 피건조물에 있어서의 나머지 1%의 수분을 건조시키기 위해 제 2 콜드 트랩(38)이 사용된다.In the present embodiment, the capacity required of the
제 2 콜드 트랩(38)은 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어되고, 기계식 냉동기(38b)에 의해 냉각되어 있는 저온 패널(38a)을 구비하고 있다. 저온 패널(38a)은 크라이오 트랩으로서 기능한다. The second
도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 2 탈수부(30)를 구성하는 케이스(31) 내에, 기계식 냉동기(38b)에 의해 냉동되어 있는 저온 패널(38a)이 설치되어 있다. 제 2 탈수부(30) 내에 있어서, 저온 패널(38a)에 물분자 또는 이산화탄소 분자 등을 응축시키는 것에 의해 이러한 분자 등이 제 2 탈수부(30) 내에 유지된다. 즉, 제 2 콜드 트랩(38)은 건조실(11) 내부의 물분자와 이산화탄소 분자 등을 감소 시키도록 구성되어 있다. 2 and 3, a low-
저온 패널(38a)은 제 2 탈수부(30)의 벽면이 되는 케이스(31)로부터 이격 되도록 제 2 탈수 부(30) 내에 배치되어 있다. 저온 패널(38a)의 판면은 건조실(11)(챔버) 내의 탈기 대상(F1)(피건조물)을 향하도록 설치되어 있다. 저온 패널(38a)의 판면의 전방(피건조물(F1)측)에는 오리피스 판(33)이 설치되어 있다. 환언하면, 오리피스 판(33)은, 건조실(11)과 저온 패널(38a) 사이에 위치하도록 제 2 탈수부(30) 내에 배치되어 있다. The low-
피건조물(F1)로부터 오리피스 판(33)을 향한 방향으로 바라볼 때 오리피스 판(33)은 저온 패널(38a)의 전면이 덮이도록 배치되어 있다. 구체적으로는 원통형 케이스(31)의 건조실(11) 측에 위치하는 개구 전체가 대부분 덮이도록 오리피스 판 (33)을 설치할 수 있다. 이 때, 오리피스 판(33)은 케이스(31)에는 접촉되지 않도록 배치되어, 케이스(31)로부터 내측으로 돌출되어 설치되어 있는 핀(31a)에 의해, 예를 들어, 4 곳이 고정되어 있다.The
오리피스 판(33)과 저온 패널(38a)과의 거리(d)(면간 거리, 간격)는, 저온 패널(38a)에 의해 응집되는 물분자나 이산화탄소 분자 등의 응집량을 저하시키지 않는 간격으로 설정되어 있다.The distance d between the
구체적으로, 거리(d)는 오리피스 판(33)보다 저온 패널(38a) 측의 공간에서의 압력(P2)에 대한 물분자의 평균 자유 행로 이내가 되도록 설정되어 있다. 예를 들어, 상술한 응집양, 즉, 필요한 포착 수분량에 대응하여 저온 패널(38a)이 그러한 필요한 포착 수분량을 포집할 수 있는 능력을 가질 수 있도록 거리(d)는 설정되어 있다.Specifically, the distance d is set so as to be within an average free path of water molecules with respect to the pressure P2 in the space on the side of the
구체적으로, 저온 패널(38a) 부근의 온도가 -100℃ 정도이고 압력이 1~10-3Pa인 장치 가동 조건의 경우, 거리(d)를 1~100mm 정도로 설정할 수 있다. Specifically, in the case of a device operating condition in which the temperature in the vicinity of the low-
오리피스 판 (33)에는 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 개구(34)가 설치되어 있다.The
이 개구(34)는 오리피스 판(33) 전면에 있어서의 평균 개구율이 0.8~0.85의 범위가 되도록 설정될 수 있다. This
또한, 개구(34)의 배치 및 개구율에 관해서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 오리피스 판(33)에 있어서의 반경(r1)을 갖는 영역인 중심부(33c)와, 오리피스 판(33)에 있어서의 반경(r1)으로부터 반경(r2)까지의 영역인 주연부(33r)의 개구(34)의 개구율은 상이하다. 구체적으로, 중심부(33c)에서의 개구율에 대해, 주연부(33r)의 개구율이 동일하거나 또는 크도록 오리피스 판(33)의 개구(34)의 개구율을 설정할 수 있다. 이것에 의해, 저온 패널(38a)의 판면에서 물분자 또는 이산화탄소 분자 등의 응집양이 저온 패널(38a)면에서 균등하게 되도록 설정할 수 있다. 따라서, 저온 패널(38a)의 측면 또는 뒷면 측에서 물분자 또는 이산화탄소 분자 등을 효율적으로 응집할 수 있으며, 이러한 응집을 효과적으로 할 수 있다.4, the
오리피스 판(33)의 개구(34)의 윤곽 형상은 도 3에 나타낸 바와 같이, 원형 형상을 가질 수 있고, 다각형, 슬릿 형상, 메쉬 형상에서 선택되는 형상을 가질 수도 있다.The outline shape of the
또한 개구(34)의 배치로는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 중심부(33c)에 있어서의 개구(34)의 형상에 대해, 주연부(33r)의 개구(34)의 형상이 동일하거나 크도록 설정할 수 있다. 이 때, 중심부(33c)의 개구(34)의 형상과 주연부(33r)의 개구(34)의 형상은 닮은 형상일 수 있다. 4, the shape of the
즉, 예를 들어, 개구(34)의 윤곽 형상이 원형인 경우 중심부(33c)에서의 개구(34)의 직경 치수에 대해 주연부(33r)의 개구(34)의 직경 치수가 동일하거나 크도록 설정할 수 있다. That is, for example, when the outline shape of the
이것에 의해, 저온 패널(38a)의 판면에서의 물분자 또는 이산화탄소 분자 등의 응집이 저온 패널(38a)의 면내 방향으로 균일해지도록 설정할 수 있다. 따라서, 저온 패널(38a)의 측면이나 뒷면 측에 있어서 물분자 또는 이산화탄소 분자 등을 효율적으로 응집시킬 수 있으며, 이러한 응집을 효과적으로 할 수 있다.This makes it possible to set the coagulation of water molecules or carbon dioxide molecules on the plate surface of the low-
오리피스 판(33)의 개구(34)의 형상이나 배치 등은, 오리피스 판(33)보다 건조실(11)(챔버) 측의 공간에서의 압력을 P1으로 하고, 오리피스 판(33)보다 저온 패널(38a) 측의 공간에서의 압력을 P2로 할 때, P2/P1≤0.1의 조건을 만족하는 임계 압력비가 설정된다. 이것에 의해, 일정한 배기 속도를 실현시킬 수 있다. 또한, 여기에서의 압력 P2과 압력 P1과의 관계는 P1>P2의 조건을 만족한다. The shape and arrangement of the
저온 패널(38a)은 기계식 냉동기(38b)가 헬륨 가스를 사이먼 팽창시키는 것에 의해, 예를 들어, 80K의 초저온까지 냉각될 수 있다. 저온 패널(38a)에 기체 분자를 응축하는 것에 의해, 배기 펌프(16) 등으로는 도달할 수 없는 고진공까지 건조실(11) 내의 진공도를 높일 수 있다. The
배기 펌프(16)는 제 2 탈수부(30) 내부를 진공으로 배기하는 기능을 가지며, 배기 펌프(16)로서 터보 분자 펌프를 사용할 수 있다. The
제 2 콜드 트랩(38)은 저온 패널(38a)의 표면(제 2 포집면)을 제 1 콜드 트랩(17)의 표면 온도보다 낮은, 예를 들어, 약 -70℃ ~ -100℃, -85℃ 정도의 온도로 냉각한다. 저온 패널(38a)의 표면 온도를 너무 낮게 설정하면 필요한 기계식 냉동기(38b)의 능력이 너무 커지게 되어 바람직하지 않다. 또한 저온 패널(38a)의 표면 온도를 너무 높게 설정하면 피건조물(F1)의 함수율을 필요한 수준까지 감소할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.The second
또한, 제 2 콜드 트랩(38)은 본래 상기와 같이 반도체 또는 FPD의 제조에 적용될 수 있는 고성능의 크라이오 트랩을 사용하지만, 통상적으로 사용되는 조건보다 매우 상이한 조건으로 제 2 콜드 트랩(38)을 사용할 수도 있다.Further, although the second
제 2 탈수부(30)에 있어서, 건조실(11)과 제 2 콜드 트랩(38) 사이에는 전환 밸브 역할로서 기능하는 제 2 칸막이부(23)가 설치되어 있다. 제 2 콜드 트랩(38)과 배기 펌프(16)(제 2 배기 수단) 사이에는 전환 수단으로서의 제 2 전환 밸브(24)가 설치되어 있다. 제 2 칸막이부(23) 및 제 2 전환 밸브(24)의 개폐는 컨트롤 유닛(14)에 의해 제어된다.In the
제 2 칸막이부(23)는 건조실(11)의 벽면에 개구된 부분을 폐색 가능한 칸막이체(23a), 칸막이체(23a)를 이동시키는 도시하지 않은 구동부 및 상기 구동부를 구동시키는 도시하지 않은 구동원을 가진다. 구동부는 칸막이체(23a)가 벽면에 접촉하는 폐색 상태와 칸막이체(23a)가 벽면에서 이탈하는 개방 상태를 전환한다. 구동원이 컨트롤 유닛(14)에 의해 구동 제어되는 것에 의해, 제 2 칸막이부(23)의 개폐 제어가 이루어진다. 칸막이체(23a) 및 구동부는 후술하는 바와 같이, 제 2 탈수부(30) 및 건조실(11)을 세정 멸균하는 때에 세정이 가능한 구성으로 되어 있다. The
칸막이체(23a)는 오리피스 판(33)보다 건조실(11)의 피건조물(F1)에 가까운 위치에 배치되어 있다.The
제 2 칸막이부(23)를 개방하는 것에 의해, 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 서로 연통시킬 수 있다. 제 2 칸막이부(23) 및 제 2 전환 밸브(24)를 모두 개방하는 것에 의해, 건조실(11)과 배기 펌프(16)(제 2 배기 수단)을 서로 연통시킬 수 있다. 제 2 칸막이부(23)를 폐색하고 제 2 전환 밸브 (24)를 개방하는 것에 의해, 제 2 탈수부(30) 내의 기체를 배기할 수 있다. 제 2 칸막이부(23) 및 제 2 전환 밸브 (24)를 모두 폐색하는 것에 의해, 제 2 탈수부(30) 및 건조실(11) 내를 독립적으로 폐색할 수 있다. 배기 펌프(16) 및 제 2 전환 밸브 (24)는 제 2 배기 수단을 구성하고 있다. By opening the
본 실시 형태에 따른 진공 건조 장치(10)는 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 세정한 후, 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 연통시키는 것과 동시에 제 2 탈수부(30)를 폐색하고 제 1 동결 건조 공정을 실시한다. 그 후, 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 연통시키는 것과 동시에 제 1 탈수부(12)를 폐색하고 제 2 동결 건조 공정을 실시한다.The
이를 위해, 본 실시 형태에 따른 진공 건조 장치(10)는 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)는 각각 세정 및 밀폐가 가능하도록 되어 있다.To this end, in the
구체적으로는 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)에 있어서 멸균시의 열 대책 또는 의약 제제 제조용으로서 칸막이체(21a), 칸막이체(21a)의 구동부, 칸막이체(23a), 칸막이체(23a)의 구동부, 저온 패널(38a)(크라이오 트랩)의 표면이 SUS, SUS316, Au, Pt 등의 금속으로 덮이도록 구성될 수 있다. 또한 세정되지 않는 면, 즉, 탈수부(12, 30)의 내측 표면과 접하지 않는 부분은 전열이 양호한 구리가 사용될 수 있다. Specifically, in the
제 1 전환 밸브(22) 및 제 1 전환 밸브(22)보다 진공 펌프(15) 측의 경우, 기체가 제 1 탈수부(12)로부터 건조실(11)로 역류하지 않는 구성으로 되어 있다. 마찬가지로, 제 2 전환 밸브(24) 및 제 2 전환 밸브(24)보다 배기 펌프(16) 측의 경우, 기체가 제 2 탈수부(30)로부터 건조실(11)로 역류하지 않는 구성으로 되어 있다.The gas does not flow back from the
크라이오 트랩은 통상적으로 냉동기와 트랩 패널의 연결부에, 열전도를 향상시키기 위해 이 부분에 인듐박을 사이에 두고 있으나, 이를 인듐박으로부터 금도금, 금박 등으로 변경하고 있다.The cryotrap is usually made of indium foil, gold-plated, gold-plated, etc., in the connection between the refrigerator and the trap panel, with indium foil interposed therebetween to improve thermal conductivity.
또한 제 2 탈수부(30)에 있어서, 후술하는 본 실시 형태의 진공 건조 방법에서는 멸균 공정, 세정 공정, 수용 공정 및 제 1 건조 공정의 경우, 제 2 배기 수단의 제 2 전환 밸브(24)보다 배기 펌프(16) 측이 폐색된 상태로 되어있다.In the case of the sterilization step, the cleaning step, the receiving step and the first drying step in the vacuum drying method of this embodiment, which will be described later, in the
이하, 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩을 이용한 진공 건조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a vacuum drying method using the cryotrap in the present embodiment will be described.
도 5는 본 실시 형태에 있어서의 크라이오 트랩을 이용한 진공 건조 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart showing a vacuum drying method using the cryotrap in the present embodiment.
본 실시 형태의 크라이오 트랩을 이용한 진공 건조 방법은 도 5에 나타낸 바와 같이, 준비 공정(S01), 개폐 공정(S02), 멸균 공정(S03), 세정 공정(S04), 예비 건조 공정(S05), 개폐 공정(S06), 수용 공정(S07), 개폐 공정(S08), 제 1 건조 공정(S09), 가열 건조 공정(S10), 제 2 배기 공정(S11), 판별 공정(S12), 개폐 공정(S13), 제 2 건조 공정(S14), 제 1 배기 공정(S15), 밀폐 공정(S16), 개폐 공정(S17) 및 취출 공정(S18)을 가진다.The vacuum drying method using the cryo-trap according to the present embodiment includes a preparation step (S01), an opening and closing step (S02), a sterilization step (S03), a cleaning step (S04), a preliminary drying step (S05) (S06), an accommodating process (S07), an opening and closing process (S08), a first drying process (S09), a heating and drying process (S10), a second evacuation process (S11), a discriminating process (S13), a second drying step (S14), a first evacuation step (S15), a sealing step (S16), an opening and closing step (S17) and a taking-out step (S18).
본 실시 형태의 진공 건조 방법은 도 5에 나타낸 바와 같이, 준비 공정(S01)으로서 필요한 피건조물(F1)을 선반(11a)에 반입 가능하도록 준비한다. 또한 컨트롤 유닛(14)에 있어서의 필요한 제조 조건 정보를 준비한다.As shown in Fig. 5, the vacuum drying method of the present embodiment is prepared so that the dried object F1 necessary for the preparation step (S01) can be loaded into the
이어서, 도5에 나타낸 개폐 공정(S02)으로서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 칸막이 및 밸브는 다음과 같이 개폐된다.Next, in the opening and closing step (S02) shown in Fig. 5, each partition and valve is opened and closed as controlled by the
건조실(11): 열림Drying room (11): open
제 1 칸막이(21) : 열림First partition 21: Open
제 2 칸막이(23) : 열림Second partition (23): open
제 1 전환 밸브(22) : 닫힘First switching valve 22: Closed
제 2 전환 밸브(24) : 닫힘Second switching valve 24: Closed
이어서, 도 5에 나타내는 멸균 공정(S03)으로서, 개폐 공정(S02)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21) 및 제 2 칸막이부(23)를 개방하여 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 연통시키고, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 세정 멸균 수단(19)으로부터 증기를 공급한다. 이에 의해, 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)의 내부를 멸균한다.5 (S03), the
피건조물(F1)인 의약 제제가 노출되는 부분은, 완전한 무균상태가 담보되어야 한다. 이를 위해, 약제 생산 공정을 개시할 때마다, 약제 생산 공정의 앞 공정으로서, 증기 멸균 공정(S03)을 실시한다. 의약품용 동결 건조 장치에 있어서의 필요한 멸균이란 122℃ 이상의 증기에 20분 이상 노출되는 것에 의해 균을 사멸시키는 것이다.The exposed part of the drug product (F1) must be completely sterile. For this purpose, the steam sterilization step (S03) is carried out as a step before the pharmaceutical production process every time the pharmaceutical production process is started. The necessary sterilization in the freeze-drying device for medicines is to expose the microorganism to the microorganisms by exposing the microorganisms to a vapor of 122 占 폚 or more for 20 minutes or more.
상기 증기 멸균 공정에 있어서의 압력은 210kPa 정도, 220kpa~240kpa 정도이다. 실제로는, 증기 멸균 공정(S03)으로서, 3시간 정도 장비의 내부를 고온으로 유지한다. The pressure in the steam sterilization step is about 210 kPa and about 220 kPa to 240 kPa. Actually, as the steam sterilization step (S03), the inside of the equipment is maintained at a high temperature for about 3 hours.
이 때, 제 1 콜드 트랩(17)의 냉각 매체가 유통되는 튜브는, 상기 온도에 견딜 수 있도록 냉각 장치(17c)를 구동 운전시키는 것에 의해 70℃ 이하를 유지하도록 구성되어 있다.At this time, the tube through which the cooling medium of the first cold trap 17 flows is configured to maintain 70 ° C or lower by driving the
또한, 제 2 콜드 트랩(38)의 저온 패널(38a)은 상기 온도에 견딜 수 있도록, 가열 시 기계식 냉동기(38b)를 구동 운전시키는 것에 의해 기계식 냉동기(38b)가 70℃ 이하를 유지하도록 구성되어 있다. 종래 사용되는 크라이오 트랩은 저온 패널(38a)로부터의 열이 전달될 때, 기계식 냉동기(38b)의 내열 온도가 70℃이지만, 이것에 의해 기계식 냉동기(38b)의 내열 온도 이하로 유지할 수 있다. 또한, 기계식 냉동기(38b)의 내열성도 향상시킬 수 있다.The
이어서, 도 5에 나타낸 세정 공정(S04)으로서, 개폐 공정(S02)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21) 및 제 2 칸막이부(23)를 개방하고 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 연통시켜 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 세정 멸균 수단(19)으로부터 세정용으로 소정의 기준을 만족하는 정제수를 공급한다. 이것에 의해, 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)의 내부를 세정한다. 반도체 등 다른 제조 분야에 있어서의 진공 장치와는 달리 장치 내부에 물을 뿌려 세정한다. 이를 위해, 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)의 내부는 되도록 물이 고이지 않는 구조가 바람직하다.Next, as the cleaning step (S04) shown in Fig. 5, the
이어서, 도 5에 나타낸 예비 건조 공정(S05)으로서, 개폐 공정(S02)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21) 및 제 2 칸막이부(23)를 개방하고 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 연통시켜 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 제 1 콜드 트랩(17)을 구동하여 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)를 예비 건조하고 세정수를 제거한다. 이 때, 선반(11a)의 조온 장치(조온 수단)에 의해 건조실(11) 내를 가열할 수 있다.Next, as the preliminary drying step (S05) shown in Fig. 5, the state set in the opening and closing step (S02), i.e., the state in which the
예비 건조 공정(S05)에 있어서, 컨트롤 유닛(14)이 제 1 냉각 장치(17c)를 구동하여 제 1 콜드 트랩(17) 속으로 냉매를 유통시키고, 제 1 칸막이부(21), 제 2 칸막이부(23) 및 제 1 전환 밸브(22)를 열고, 한편으로는, 제 2 전환 밸브(24)를 닫고 진공 펌프(15)를 구동하여 건조실(11) 내의 기체를 제 1 배기 경로가 되는 제 1 탈수부(12)를 통해 배출한다. 이것에 의해, 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)의 압력이 저하하여 내부의 수분이 증발한다. 진공 펌프(15)는 수증기를 포함하는 건조실(11), 제 1 탈수부(12) 및 제 2 탈수부(30)의 내부의 기체를 제 1 배기 경로를 통해 배출시킨다. 수증기는 제 1 콜드 트랩(17)에서 포집된다.In the preliminary drying step (S05), the
또한, 예비 건조 공정(S05)에 있어서, 제 2 콜드 트랩(38)은 구동시키지 않는 것이 바람직하지만, 후술하는 제 2 배기 공정(S11)에 의해 제 2 탈수부(30) 내부의 수분을 후 공정으로 배기하는 경우 등에는 그러하지 아니하다.It is preferable that the second
이어서, 도 5에 나타낸 개폐 공정(S06)으로서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 칸막이 및 밸브는 다음과 같이 개폐된다.Next, in the opening and closing step (S06) shown in Fig. 5, each partition and the valve are opened and closed as follows by the control of the
건조실(11): 열림Drying room (11): open
제 1 칸막이부(21) : 열림First partition part (21): open
제 2 칸막이부(23) : 닫힘Second partition part 23: Closed
제 1 전환 밸브(22) : 닫힘First switching valve 22: Closed
제 2 전환 밸브(24) : 닫힘Second switching valve 24: Closed
이어서, 도 5에 나타낸 수용 공정(S07)으로서, 개폐 공정(S06)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21)를 개방하여 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 연통시키는 것과 동시에, 제 2 칸막이부(23)를 폐색하여 제 2 탈수부(30)를 독립시킨 상태에서 건조실(11)에 피건조물(F1)을 반입한다.Next, as the receiving step (S07) shown in Fig. 5, the state set in the opening and closing step (S06), i.e., the state in which the first partitioning part (21) is opened to make the drying chamber (11) and the first dewatering part And the laundry F1 is carried into the drying
이어서, 도 5에 나타낸 개폐 공정(S08)으로서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 칸막이 및 밸브는 다음과 같이 개폐된다.Next, in the opening and closing step (S08) shown in Fig. 5, each partition and the valve are opened and closed by the control of the
건조실(11): 닫힘Drying room (11): Closed
제 1 칸막이부(21): 열림First partition part (21): open
제 2 칸막이부(23): 닫힘Second partition part 23: Closed
제 1 전환 밸브(22): 열림First switching valve 22: opened
제 2 전환 밸브(24): 닫힘Second switching valve 24: Closed
이어서, 도 5에 나타낸 제 1 건조 공정(S09)으로서, 개폐 공정(S08)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21)를 개방하여 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 연통시키는 것과 동시에, 제 2 칸막이부(23)를 폐색하여 제 2 탈수부(30)를 독립시킨 상태에서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 제 1 콜드 트랩(17)을 구동하여 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)의 내부, 특히 건조실(11)을 동결 건조한다. 이것에 의해 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)의 압력이 저하되어 내부의 수분이 증발한다. 진공 펌프(15)는 수증기를 포함하는 건조실(11) 내의 기체를 제 1 배기 경로를 통해 배출시킨다. 수증기는 제 1 콜드 트랩(17)에서 포집된다.5, the
건조실(11)로부터 배출된 기체 중 질소등의 비응결 기체는 제 1 콜드 트랩(17)에서 응결되지 않고, 진공 펌프(15)에 의해 배출된다. 선반(11a)에 적재된 시료(F1)는 수분으로부터 증발 잠열을 빼앗기는 것에 의해 동결된다.The non-condensed gas such as nitrogen in the gas discharged from the drying
제 1 건조 공정(S09)에 있어서의 제 1 콜드 트랩(17)의 온도는 약 -40℃ 정도로 설정된다.The temperature of the first cold trap 17 in the first drying step (S09) is set to about -40 deg.
이어서, 도 5에 나타낸 가열 건조 공정(S10)으로서, 개폐 공정(S08)에서 설정한 상태, 즉, 제 1 칸막이부(21)를 개방하여 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 연통시키는 것과 동시에, 제 2 칸막이부(23)를 폐색하여 제 2 탈수부(30)를 독립시킨 상태에서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 선반(11a)에 설치되어 있는 조온 장치(11b)(조온 수단)을 구동한다.5, the
히터(조온 수단)(11b)는 건조실(11) 내의 선반(11a)을 20℃로 가열하는 것에 의해 선반(11a)에 적재된 시료(F1)를 가열하여 시료(F1)의 건조를 촉진한다. 가열된 시료(F1)에 포함되어 있는 얼음은 시료(F1)로부터의 잠열을 흡수하고, 승화하여 수증기가 된다.The heater (heating means) 11b heats the sample F1 mounted on the
진공 펌프(15)는, 상기 수증기를 포함하는 건조실(11) 내의 기체를 제 1 배기 경로를 통해 배출시킨다. 진공 펌프(15)에 의해 배출된 기체 중 수증기는 제 1 콜드 트랩(17)의 표면에서 잠열을 방출하고 응결하여 얼음이 되는 것에 의해 제 1 콜드 트랩(17)에 의해 포집된다. 건조실(11)로부터 방출된 기체 중 질소 등의 비응결 기체는 제 1 콜드 트랩(17)에서 응결되지 않고 진공 펌프(15)에 의해 방출된다.The vacuum pump 15 discharges the gas in the drying
진공 펌프(15)에 의한 건조실(11)에서의 배기 동작이 계속되는 것에 의해, 건조실(11)은 진공 펌프(15)가 가지는 도달 압력에 이른다. 또한, 건조실(11) 내의 수증기의 응결점이 낮아지는 것에 의해 제 1 콜드 트랩(17)의 포집 능력이 나빠지고, 건조실(11) 내의 진공도의 상승이 정지한다. 건조실(11) 내의 진공도의 상승이 정지되면, 시료(F1)에 포함되어 있는 얼음은 승화를 할 수 없게 된다. 그 결과, 승화가 되지 않는 이상, 시료(F1)에 포함되어 있는 얼음은 고체 원료로부터의 잠열을 흡수할 수 없게 되어, 히터(11b)의 가열 작용에 의해 시료(F1)의 온도가 상승한다. 선반(11a)에 설치되어 있는 온도 센서(11c)는 히터(11b)에 의해 가열된 시료(F1)의 표면 온도를 감지하고, 감지된 온도를 감지 신호로서 컨트롤 유닛(14)으로 출력한다.By continuing the evacuation operation in the drying
이와 동시에, 진공 펌프(15)에 의한 건조실(11)의 배기 동작이 계속되는 것에 의해, 건조실(11) 내의 진공도의 상승이 정지한다. 이 때, 측정 가스의 종류에 따른 측정 지시값의 영향을 받지 않는 전체 압력의 측정이 가능한 제 1 진공계인 압력계(26)의 측정 지시값과, 열전도를 이용하는 전체 압력의 측정이 가능한 진공계로서, 또한 측정 가스의 종류에 따라 측정 지시값에 차이가 발생하는 제 2 진공계인 압력계(27)의 측정 지시값을 컨트롤 유닛(14)으로 출력한다.At the same time, the evacuation operation of the drying
컨트롤 유닛(14)은 상기 제 1 진공계인 압력계(26)에 의한 건조실(11)에서의 측정 지시값과, 제 2 진공계(27)에 의한 건조실(11)에서의 측정 지시값을 비교하여, 측정 지시값의 차이가 매우 작아지는 수렴 시점을 감지한다. 이러한 제 1 및 제 2 진공계(26, 27)의 측정 지시값의 차이를 비교하여, 당해 측정 지시값의 차이가 매우 작아지는 수렴 시점을 건조 종점 확인시로 판단하는 것에 의해, 또는 제 2 진공계의 측정 지시 곡선에서의 하강 곡선의 변곡점을 건조 종점 확인시로 감지한다.The
이와 동시에, 컨트롤 유닛(14)은 온도 센서(11c)부터의 감지 신호에 기초하여, 시료(F1)의 표면 온도가 히터(11b)의 가열 온도와 동등하게 되어 한계에 도달한 것을 감지한다.At the same time, the
이어서, 도 5에 나타낸 판별 공정(S12)으로서, 컨트롤 유닛(14)은 압력계(26, 27)부터의 측정 지시값의 비교에 의해 분리 감지한 건조 종점 확인 시 및/또는 온도 센서(11c)부터의 감지 신호에 기초하여 감지한 시료(F1)의 표면 온도와 히터(11b)의 온도가 동등하게 되어 한계 시점이 되었다고 판단되면, 이를 가열 건조 공정(S10)의 종점 시로 판단한다. 이 경우, 먼저 제 1 칸막이부(21)를 폐색하고, 그 후, 제 1 콜드 트랩(17)의 구동을 정지한다. 또한, 제 1 칸막이부(21)의 폐색 이후라면, 제 1 전환 밸브(22)의 개폐 상태는 어떠하더라도 상관이 없다.5, the
이어서, 도 5에 나타낸 개폐 공정(S13)으로서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 칸막이 및 밸브는 다음과 같이 개폐된다.Next, in the opening and closing step (S13) shown in Fig. 5, each partition and valve is opened and closed as follows by the control of the
건조실(11): 닫힘Drying room (11): Closed
제 1 칸막이부(21): 닫힘First partition part (21): Closed
제 2 칸막이부(23): 열림Second partition part 23: Open
제 1 전환 밸브(22): 닫힘First switching valve 22: Closed
제 2 전환 밸브(24): 열림Second switching valve 24: Open
이어서, 도 5에 나타낸 제 2 건조 공정(S14)으로서, 개폐 공정(S13)에서 설정한 상태, 즉 제 2 칸막이(23)를 개방하여 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 연통시키는 것과 동시에, 제 1 칸막이부(21)를 폐색하여 제 1 탈수부(12)를 독립시킨 상태에서 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 제 2 콜드 트랩(38)를 구동하여 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)의 내부, 특히 건조실(11)을 동결 건조한다.Next, in the second drying step (S14) shown in Fig. 5, the state set in the opening and closing step (S13), i.e., the state in which the
이것에 의해, 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)의 압력이 저하하여 내부의 수분이 증발한다. 터보 분자 펌프(16)는 수증기를 포함하는 건조실(11) 내의 기체를 제 2 배기 경로를 통해 방출시킨다. 수증기는 제 2 콜드 트랩인 크라이오 트랩(38)에 의해 포집된다.As a result, the pressures of the drying
이와 동시에, 오리피스 판(33)에 의해 건조실(11) 측의 공간에서의 압력(P1)과 저온 패널(38a) 측 공간에서의 압력(P2)의 압력 비율이, P2(저온 패널(38a) 측의 압력)/P1(건조실(11) 측의 압력) ≤ 0.1이고, P1>P2의 조건을 만족하는 임계 압력비가 실현되어, 크라이오 트랩(38)에 의해 안정된 일정한 배기 속도가 실현될 수 있다.At the same time, the pressure P1 in the space on the side of the drying
이 때, 저온 패널(38a)의 건조실(11) 측에 위치하는 표면에서는 저온 패널(38a) 면내에 균일하게 물(물분자)가 응집되어 오리피스 판(33)과 저온 패널(38a)의 거리(d)의 공간이 채워지도록, 저온 패널(38a)의 표면에 얼음을 응집시킬 수 있다. 또한, 저온 패널(38a)의 뒷면에도 얼음을 응집시킬 수 있다. 게다가, 오리피스 판(33)은 저온 패널(38a)과 같이 냉각될 필요는 없으나, 냉각 상태로 할 수도 있다.At this time, water (water molecules) uniformly flocculate in the surface of the low-
또한, 히터(11b) 및 터보 분자 펌프(16)는 가열 건조 공정(S10)부터 계속 구동하는 상태로 되어 있다. 또한, 제 2 칸막이부(23)가 개방되기 전에 크라이오 트랩(38)의 구동이 개시될 수 있다.In addition, the
크라이오 트랩(38)은 제 1 콜드 트랩(17)보다 낮은 온도, 예를 들어, -100℃ 정도로 설정되어 있다.The
-100℃로 냉각된 제 2 콜드 트랩(38)은 제 1 콜드 트랩(17)에서 포집할 수 없었던 수증기를 포집한다. 이에 따라 건조실(11)의 압력이 저하된다. 이것에 의해, 시료(F1)에 잔존하는 얼음의 승화가 재개된다. 시료(F1)에 잔존하는 얼음은 시료(F1)로부터 잠열을 흡수하고 승화하여, 발생된 수증기는 제 2 콜드 트랩(38)의 저온 패널(38a)의 표면에 잠열을 방출하고 응결하여 얼음이 되어 제 2 콜드 트랩(38)에 의해 포집된다. 이와 같은 마무리 건조에 의해, 가열 건조 공정(S10)이 이루어진 시료(F1)를 더욱 건조시킬 수 있으며, 시료(F1)의 최종 건조도를 높여 함수율을 2 자릿수 저하시킬 수 있다. 더구나, 제 1 탈수부(12)를 이용한 제 1 건조 공정(S09) 및 가열 건조 공정(S10)에서 제거되는 수분에 대해, 제 2 탈수부(30)를 이용한 제 2 건조 공정(S14)에서 제거되는 수분은 1 % 정도, 즉 5kg 정도가 되도록 할 수 있다.The second
이어서, 도 5에 나타낸 밀폐 공정(S16)으로서, 개폐 공정(S13)에서 설정한 상태, 즉, 제 2 칸막이부(23)를 개방하여 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 연통시키는 것과 동시에, 제 1 칸막이부(21)를 폐색하여 제 1 탈수부(12)를 독립시킨 상태에서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 도시하지 않은 밀폐 장치(밀폐 수단)를 이용하여 피건조물(F1)에 알루미늄 도장 등을 가공하여 밀폐한다.Next, as a sealing step (S16) shown in Fig. 5, a state set in the opening and closing step (S13), that is, a state in which the
이어서, 도5에 나타낸 개폐 공정(S17)으로서, 컨트롤 유닛(14)의 제어에 의해 각각의 칸막이 및 밸브는 다음과 같이 개폐된다.Next, in the opening and closing step (S17) shown in Fig. 5, each partition and the valve are opened and closed by the control of the
건조실(11): 열림Drying room (11): open
제 1 칸막이부(21): 닫힘First partition part (21): Closed
제 2 칸막이부(23): 닫힘Second partition part 23: Closed
제 1 전환 밸브(22): 닫힘First switching valve 22: Closed
제 2 전환 밸브(24): 닫힘Second switching valve 24: Closed
이어서, 도 5에 나타낸 취출 공정(S18)으로서, 건조실(11)로부터, 원하는 상태까지 함수율이 감소되어 건조 처리가 종료된 피건조물(F1)을 꺼내고, 이 배치(batch)에 있어서의 건조 처리를 종료한다.Next, as a take-out step (S18) shown in Fig. 5, the dry matter (F1) whose moisture content has decreased to a desired state and has undergone the drying treatment is taken out from the drying chamber (11) And terminates.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 건조 공정(S09) 및 가열 건조 공정(S10)의 일부 또는 전부에 있어서, 제 2 배기 공정(S11)으로서 개폐 공정(S08)에서 설정한 상태, 즉 제 1 칸막이부(21)를 개방하여 건조실(11)과 제 1 탈수부(12)를 연통시키는 것과 동시에, 제 2 칸막이부(23)를 폐색하여 제 2 탈수부(30)를 독립시킨 상태에서 제 2 전환 밸브(24)를 개방하고, 독립 상태로 되어 있는 제 2 탈수부(30) 의 기체를 배기하여 제 2 콜드 트랩(38)에서 포집된 수분을 외부로 배출할 수 있다. 이것에 의해, 다음 배치(batch)의 동결 건조 공정에 지체 없이 착수할 수 있다.5, in a part or all of the first drying step (S09) and the heating and drying step (S10), the state set in the opening and closing step (S08) as the second evacuation step (S11) The
또한, 도 5에 나타낸 제 2 건조 공정(S14)의 일부 또는 전부에 있어서, 제 1 배기 공정(S15)으로서 개폐 공정(S13)에서 설정한 상태, 즉, 제 2 칸막이부(23)를 개방하여 건조실(11)과 제 2 탈수부(30)를 연통시키는 것과 동시에, 제 1 칸막이부(21)를 폐색하여 제 1 탈수부(12)를 독립시킨 상태에서 제 1 전환 밸브(22)를 개방하고, 독립 상태로 되어 있는 제 1 탈수부(12) 내의 가스를 배기하여 제 1 콜드 트랩(17)에서 포집된 수분을 외부로 배출할 수 있다. 이것에 의해, 다음 배치의 동결 건조 공정에 지체 없이 착수할 수 있다.In the part or all of the second drying step (S14) shown in Fig. 5, the state set in the opening and closing step (S13) as the first exhausting step (S15), that is, the second partitioning part The
본 실시형태에 있어서, 2개의 전환 가능한 콜드 트랩(17, 38) 중 하나를 독립된 크라이오 트랩(38)으로 하는 것과 동시에, 오리피스 판(33)을 설치하는 것에 의해 종래에는 도달할 수 없었던 두 자릿수 낮은 함수율까지 피건조물을 동결 건조하는 것이 가능하게 되었다. In this embodiment, one of the two switchable cold traps 17 and 38 is used as an
또한, 종래 제안되었던 액체질소에 의한 극저온을 얻는 방법보다 유지비용이 저렴하고, 또한, 온도 조건도 가변적이기 때문에 다양한 건조 조건에 대응할 수 있다.Further, since the maintenance cost is lower than the conventionally proposed method of obtaining cryogenic temperature by liquid nitrogen and the temperature condition is also variable, it is possible to cope with various drying conditions.
크라이오 트랩(38)을 시작할 때, 제 1 칸막이부(21) 또는 제 2 칸막이부(23)를 폐색 상태로 하는 것에 의해, 제 1 콜드 트랩(17)보다 처리 온도가 낮은 크라이오 트랩(38)에 제 1 콜드 트랩(17)에 부착된 얼음이 흡착할 가능성을 방지할 수 있다.When the
또한, 크라이오 트랩(38)과 건조실(11) 사이에 제 2 칸막이부(23) 이외에도 오리피스 판(33)의 기능이 손상되지 않도록 다른 칸막이 밸브를 설치할 수 있다.Another partitioning valve may be provided between the
또는, 피건조물(F1)의 종류 또는 피건조물(F1)에 의한 제약에 따라서는, 상술한 임계압력비를 유지 가능한 소정의 위치 관계를 유지하면서, 크라이오 트랩(38)에서의 저온 패널(38a)과 오리피스 판(33)을 건조실(11) 속에 직접 설치할 수 있다. 상기 구성은, 예를 들어, 피건조물(F1)이 밀폐되어 꺼내지는 것과 같은 제품인 경우 등의 크라이오 트랩(38)에 부착된 얼음이 제품 출고시에 문제가 되지 않는 케이스에 적용이 가능하다.
또한, 이미 설치되어 있는 동결 건조 장치에 제 1 콜드 트랩(17)과 같이 구멍을 뚫어 밸브를 추가하고, 크라이오 트랩(38)을 추가할 수 있다. 이 경우 세정 멸균 공정에 적용할 수 있도록, 상술한 사양으로 하거나 이에 준하는 구성으로 하는 것이 필요하다. Further, it is possible to add a valve and to add a
피건조물(F1)이 노출되는 건조실(11)의 내부, 제 1 탈수부(12)의 내부, 및 제 2 탈수부(30)의 내부는, 건조 처리에 있어서 완전한 무균 상태가 담보되어야 한다. 이를 위해, 약제 생산 공정을 개시할 때마다 약제 생산 공정의 앞 공정으로서 증기 멸균 공정, 세정 공정을 실시하는 것이 필수적이다. 의약품용, 특히 주사용수(WFI: water for injection)의 제조 등에 적용되는 동결 건조 장치에 있어서의 필요한 멸균 처리란 122℃ 이상의 증기에 20분 이상 노출하는 것에 의해 균을 사멸시키는 것이다.The inside of the drying
상기 증기 멸균 공정에 있어서의 건조실(11) 내부의 압력은 210kPa 정도, 220kpa ~ 240kpa 정도이다. 실제로는 3시간 정도 소요되는 증기 멸균 공정으로서, 장치 내부를 고온으로 유지하게 된다. 이 때, 제 1 콜드 트랩(17)은 고온에 견딜 수 있도록 냉각 장치(17c)를 작동하여 70℃ 이하의 온도를 유지한다. 또한, 크라이오 트랩(38)의 트랩이 고온에 견딜 수 있도록, 증기 가열이 되는 때에 기계식 냉동기(38b)의 압축기를 구동하여 70℃ 이하의 온도를 유지한다.The pressure inside the drying
크라이오 트랩(38)에 있어서, 기계식 냉동기(38b)는 70℃를 초과하는 환경에서 장시간 유지될 수 없기 때문에, 멸균 공정(S03) 중에는 기계식 냉동기(38b)를, 운전 상태로 냉각하면서 살균 처리를 하는 것이 바람직하다. 이 경우 기계식 냉동기(38b)의 냉각 능력이 높도록, 그리고 트랩 패널(38a)의 온도가 살균에 충분한 온도까지 도달하도록 기계식 냉동기(38b)의 출력을 설정할 필요가 있다.The
또한, 본 실시 형태와 같은 의약 제제의 제조용 장치에 있어서, 기계식 냉동기(38b)와 저온 패널(38a)의 연결부에 열전도를 향상시키기 위한 박체를 금도금, 금박 등으로 할 수 있다.In addition, in the apparatus for producing a medicinal preparation as in the present embodiment, the object to improve the thermal conductivity at the connection portion between the
-50℃~-70℃에서의 제 1 콜드 트랩(17)에 의한 물의 트랩을 실시하는 제 1 건조 공정(S09) 및 가열 건조 공정(S10)이 끝난 후, 총 마무리로서 -90℃~-100℃에서의 크라이오 트랩(38)에 의한 잔존 수분을 짜내는 제 2 건조 공정(S14)을 실시한다. 이를 위해, 제 1 콜드 트랩(17)과 크라이오 트랩(38)은 분리된 방(공간)에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 저온 패널(38a)에서의 융빙에 대해 히터(11b)는 이용하지 않는 것이 바람직하다.After completion of the first drying step (S09) and the heat drying step (S10) in which water is trapped by the first cold trap (17) at -50 DEG C to -70 DEG C, The second drying step (S14) for squeezing out the remaining water by the
크라이오 트랩(38)에서의 기계식 냉동기(38b)의 실린더부의 재질은 SUS316로 이루어진다. 또한, 저온 패널(38a)(트랩 패널)부분의 재질은 SUS316로 이루어지고, 열전도부는 금박 등의 내식성이 높은 금속으로 구성되어 있다.The material of the cylinder portion of the
극저온에서 수분을 트랩하여 피건조물(F1)의 함수율을 낮추는 제 2 건조 공정(S14)은 통상의 작동으로 동결 건조를 실시한 제 1 건조 공정(S09) 후의 마무리 공정이고, 잔존하는 미량의 수분을 흡착한다. 따라서, 본 실시 형태의 진공 건조 장치에 있어서는, 처리 속도를 상승하여 처리 시간을 단축시킬 필요가 없고, 함수율의 도달도를 두 자릿수 정도 개선하는 것을 목적으로 한다. 종래, 반도체 또는 FPD (flat panel display)의 제조 장치에 이용되는 크라이오 트랩(38)을 선택하여, 크라이오 트랩(38)이 본 실시 형태의 진공 건조 장치에 이용되고 있다.The second drying step (S14) for trapping moisture at a cryogenic temperature and lowering the water content of the object to be dried (F1) is a finishing step after the first drying step (S09) in which freeze drying is performed by a normal operation, do. Therefore, in the vacuum drying apparatus of the present embodiment, it is not necessary to increase the processing speed and shorten the processing time, and to improve the degree of water content by about two orders of magnitude. Conventionally, the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 오리피스 판(33) 및 저온 패널(38a)의 표면이 피건조물(F1)을 향하도록 배치하였으나, 본 발명은, 이러한 배치에 한정되지 않는다. 오리피스 판(33) 및 저온 패널(38a)이 피건조물(F1)을 향하도록 배치되고, 또한 상술한 임계 압력비 P1/P2의 조건이 만족되도록 오리피스 판(33)을 배치할 수 있는 상태라면, 제 2 탈수부(30)는 건조실(11)의 아래쪽에 연결될 수도 있고, 도 1에 나타낸 제 1 탈수부(12)의 위치와 제 2 탈수부(30)의 위치가 바뀔 수도 있다.In the present embodiment, the surfaces of the
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described.
도 6은 본 실시 형태에 따른 크라이오 트랩에 있어서의 응축율의 분포를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the distribution of the condensation rate in the cryotrap according to the present embodiment.
본 실시 형태에 있어서 오리피스 판(33)을 가지는 크라이오 트랩(30)의 제원은 다음과 같다.The specification of the
직경 r0 : φ400mmDiameter r0: φ400mm
두께 : 2mmThickness: 2mm
재질 : SUS316LMaterial: SUS316L
압력 P1 : 1Pa (-100 ℃)Pressure P1: 1 Pa (-100 DEG C)
압력 P2 : 10-3Pa (-100 ℃)Pressure P2: 10-3 Pa (-100 DEG C)
기계식 냉동기(18c)의 방식 : He을 사용한 G-M (Gifford-McMahon) 냉동기Mechanism of mechanical refrigerator 18c: G-M (Gifford-McMahon) refrigerator using He
케이스(31) 내의 압력 변화 : 대기압으로부터 13Pa까지 30 분 이내 (-100 ℃)Change in pressure in the case 31: Within 30 minutes (-100 DEG C) from atmospheric pressure to 13 Pa
크라이오 트랩 38으로 전환 할 때의 건조실(11) 내에서의 압력 : 약 1PaThe pressure in the drying
오리피스 판(33)과 저온 패널(38a)의 거리(d)(면간 거리)의 값 : 100mmThe value of the distance d (inter-surface distance) between the
반경(r1)인 중심부(33c)에 있어서의 개구(34)의 직경 : φ20mmThe diameter of the
반경(r1)으로부터 반경(r2)까지의 주연부(33r)에 있어서의 개구(34)의 직경 : φ20 ~ 40mmDiameter of the
개구(34)의 윤곽 형상 : 원형The contour shape of the opening 34:
이러한 크라이오 트랩(38)에 있어서, 개구(34)의 직경 치수를 오리피스 판(33)의 직경 방향(반지름 방향 위치)에 따라 변화시켜 오리피스 판(33)의 컨덕턴스에 대한 저온 패널(38a)의 각 장소에서의 응축율을 도 4에 나타낸 영역 Ra, 영역 rB, 영역 rC, 영역 rD에서 측정하였다.In this
여기서 응축율이란 흡착률이 1인 경우에 각 장소에 입사되는 기체 분자수를 각 장소의 면적으로 나눈 값을 의미한다.Here, the condensation rate means a value obtained by dividing the number of gas molecules entering each site by the area of each site when the adsorption rate is 1.
<실험 예 1><Experimental Example 1>
중심부(33c)의 개구(34)의 지름은 φ20mm, 주연부(33r)의 개구(34)의 지름은 φ40mm, 중심부(33c)의 개구율은 0.8, 주연부(33r)의 개구율은 0.813로 설정된 오리피스 판을 실험예 1로 하였다.An orifice plate having a diameter of 20 mm in the center of the
<실험 예 2><Experimental Example 2>
중심부(33c) 및 주연부(33r)의 개구(34)의 지름은 φ20mm, 중심부(33c)의 개구율은 0.8, 주연부(33r)의 개구율은 0.765로 설정된 오리피스 판을 실험 예 2로 하였다.Experimental Example 2 was an orifice plate in which the diameter of the
실험예 1 및 실험예 2의 결과를 도 6에 나타내었다.The results of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 are shown in Fig.
여기서, 도 4에 나타낸 영역 rA, 영역 rB, 영역 rC, 영역 rD의 지름은 각각 φ100mm, φ200mm, φ300mm, φ400mm이다.Here, the diameters of the region rA, the region rB, the region rC, and the region rD shown in Fig. 4 are φ100 mm, φ200 mm, φ300 mm, and φ400 mm, respectively.
또한, 도 6에 있어서 각 영역 rA~rD에서의 응축율은 영역 rA의 응축율을 1로 하여 규격화 되어 있다.In Fig. 6, the condensation ratios in the regions rA to rD are normalized by setting the condensation ratio of the region rA to 1.
이 결과로부터, 실험예 1에 있어서의 저온 패널(38a)의 응축율의 분포는 대체로 균일하고, 면내 모든 영역에서 중심의 응축율이 0.8 이상을 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 실험예 1에 비해 실험예 2에서는 영역 D에서의 응축율이 0.57로서 균일성이 손상된 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 1의 주연부(33r)의 개구율을 0.8으로 한 실험예에 있어서도 저온 패널(38a)의 응축율의 분포를 개선할 수 있었다.From this result, it can be seen that the distribution of the condensation rate of the low-
<산업상 이용가능성>≪ Industrial applicability >
본 발명의 활용예로서, 바이오 의약 또는 항체 의약 등에 있어서의 함수율을 낮추는 것이 요구되는 동결 건조에 대한 적용, 미생물(세균, 바이러스), 원시 세포 (원생 동물, 포유류 세포의 혈액, 정자)의 보존, 식품 관계에 대한 적용 등을 들 수 있다.Examples of applications of the present invention include application to freeze drying, reduction of moisture content in biopharmaceuticals or antibody drugs, preservation of microorganisms (bacteria, viruses), primitive cells (protozoa, blood of mammalian cells, And application to food relations.
10 ... 진공 건조 장치
11 ... 건조실(챔버)
11a ... 선반
11b ... 히터(조온 수단)
11c ... 온도 센서
12 ... 제 1 탈수부
14 ... 컨트롤 유닛(제어부)
15 ... 진공 펌프 (제 1 배기 수단)
16 ... 배기 펌프 (제 2 배기 수단)
17a ... 도입부
17b ... 도출부
17c ... 냉각 장치
19 ... 세정 멸균 장비 (세정 멸균 수단)
21 ... 제 1 칸막이부
21a ... 칸막이체
22 ... 제 1 전환 밸브 (제 1 배기 수단)
23 ... 제 2 칸막이부
23a ... 칸막이체
24 ... 제 2 전환 밸브 (제 2 배기 수단)
26 ... 압력계
27 ... 압력계
F1 ... 피건조물 (탈기 대상)
30 ... 제 2 탈수부 (크라이오 트랩)
31 ... 케이스
31a ... 핀
33 ... 오리피스 판
34 ... 개구
38 ... 제 2 포집 수단 (콜드 트랩)
38a ... 저온 패널
38b ... 기계식 냉동기10 ... Vacuum drying device
11 ... drying chamber (chamber)
11a ... shelf
11b ... heater (heating means)
11c ... temperature sensor
12 ... First dehydrating part
14 ... control unit (control unit)
15 ... Vacuum pump (first exhaust means)
16 ... exhaust pump (second exhaust means)
17a ... Introduction
17b ... lead-
17c ... cooling device
19 ... washing sterilization equipment (washing sterilization unit)
21 ... first partition part
21a ... cubicle
22 ... First switching valve (first exhausting means)
23 ... second partition part
23a ... partition
24 ... second switching valve (second exhausting means)
26 ... Manometer
27 ... Manometer
F1 ... Buildings (to be degassed)
30 ... Second dehydration section (cryotrap)
31 ... case
31a ... pin
33 ... orifice plate
34 ... opening
38 ... second collecting means (cold trap)
38a ... low temperature panel
38b ... mechanical freezer
Claims (8)
상기 저온 패널의 판면이 상기 챔버 내의 탈기 대상을 향하도록 배치되어 있고, 상기 판면의 전방에 설치되어 있는 오리피스 판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 크라이오 트랩. A cryotrap provided with a low-temperature panel cooled by a mechanical freezer in a case connected to a chamber which is a putter space,
Wherein the plate of the low-temperature panel is disposed so as to face the object to be degassed in the chamber, and the orifice plate is disposed in front of the plate surface.
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