(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に着脱可能に設けた試料載置棚に載置した試料を真空下で加熱して乾燥させる真空乾燥器において、
前記試料載置棚に温度調節用流体が流れる流体流路を設けるとともに、該流体流路の流体入口及び流体出口にそれぞれ連通するプラグを試料載置棚の基端部に設け、
前記真空チャンバの側壁に、前記流体流路に温度調節用流体を供給する流体加熱流路と、該流体加熱流路内を流れる温度調節用流体及び前記真空チャンバ内を加熱する電気ヒータとを設け、
前記流体加熱流路の流入口に、温度調節用流体を前記流体加熱流路に供給する流体供給路を設け、
前記真空チャンバの後壁の流体入口及び流体出口のプラグに対応する位置に、前記流体入口のプラグを着脱可能に接続して前記流体流路へ温度調節用流体を供給する流体供給側ソケットを前記流体加熱流路の流出口に連通して設けるとともに、前記流体出口に連通するプラグを着脱可能に接続して前記流体流路を流れる温度調節用流体を排出する流体排出側ソケットを設けた
ことを特徴とする真空乾燥器。
【請求項２】
前記流体供給路を流れる温度調節用流体と、前記流体排出路を流れる温度調節用流体とを熱交換させる熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１記載の真空乾燥器。
【請求項３】
前記流体供給路は、第１切換弁及び熱交換器を有する加熱経路と、第２切換弁を有する冷却経路とを備え、前記熱交換器は、前記加熱経路を通って前記流体流路に供給される温度調節用流体と、前記流体流路から前記流体排出路に排出される温度調節用流体とを熱交換可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空乾燥器。
【請求項４】
前記温度調節用流体が圧縮空気であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の真空乾燥器。
【請求項５】
前記流体供給路は、該流体供給路から分岐して、先端にエアノズルを設けた洗浄経路を備えていることを特徴とする請求項４記載の真空乾燥器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空乾燥器に関し、詳しくは、真空チャンバ内に設けた棚板上に試料を入れた容器を載置して試料の真空乾燥を行うための真空乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空乾燥器として、真空チャンバ内の試料載置棚に載置したシャーレやバットなどの容器に入れた試料をあらかじめ設定した温度に保持するため、試料載置棚に電気ヒータを設け、該電気ヒータに外部から通電することにより、試料載置棚を介して試料を所定温度に制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−６３６９２号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各特許文献に記載されているように、試料載置棚に電気ヒータを設けることにより、試料載置棚上に載置した容器を介して試料を所定温度に保持することはできるが、試料載置棚への通電に真空コネクタを使用した場合は、差し込みの不具合で通電部分が剥き出しになっていると、真空放電が起ったり、試料から発生した腐食性ガスによる劣化などの不具合が生ずることがあった。また、通電にコイルを使用した場合は、コイルから発生する電磁波を完全に遮蔽しないと制御器などが誤作動するおそれがあり、電磁波対策に要するコストが問題となる。
【０００５】
さらに、試料を加熱真空乾燥した後は、試料の吸湿を防止するため、真空状態で試料の温度が常温に下がるまで、試料を真空チャンバに入れたまま長時間待たなければならなかった。また、高温の試料をシリカゲル入りのデシケータに移し替えて常温まで冷すこともできるが、この場合は、高温の真空チャンバ内に手を入れなければならず、作業に注意を要しており、デシケータに移し替えても試料温度が下がるまで長時間を要していた。このため、１日で処理できる試料数が限られるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、試料載置棚を効率よく加熱、冷却することができ、試料の温度制御を良好に行うことができるとともに、高温の真空チャンバ内を短時間で冷却することもできる真空乾燥機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の真空乾燥器は、真空チャンバ内に着脱可能に設けた試料載置棚に載置した試料を真空下で加熱して乾燥させる真空乾燥器において、前記試料載置棚に温度調節用流体が流れる流体流路を設けるとともに、該流体流路の流体入口及び流体出口にそれぞれ連通するプラグを試料載置棚の基端部に設け、前記真空チャンバの側壁に、前記流体流路に温度調節用流体を供給する流体加熱流路と、該流体加熱流路内を流れる温度調節用流体及び前記真空チャンバ内を加熱する電気ヒータとを設け、前記流体加熱流路の流入口に、温度調節用流体を前記流体加熱流路に供給する流体供給路を設け、前記真空チャンバの後壁の流体入口及び流体出口のプラグに対応する位置に、前記流体入口のプラグを着脱可能に接続して前記流体流路へ温度調節用流体を供給する流体供給側ソケットを前記流体加熱流路の流出口に連通して設けるとともに、前記流体出口に連通するプラグを着脱可能に接続して前記流体流路を流れる温度調節用流体を排出する流体排出側ソケットを設けたことを特徴としている。
【０００８】
また、前記流体供給路を流れる温度調節用流体と、前記流体排出路を流れる温度調節用流体とを熱交換させる熱交換器を設けることもできる。さらに、前記流体供給路は、第１切換弁及び熱交換器を有する加熱経路と、第２切換弁を有する冷却経路とを備え、前記熱交換器は、前記加熱経路を通って前記流体流路に供給される温度調節用流体と、前記流体流路から前記流体排出路に排出される温度調節用流体とを熱交換可能に形成されていることが好ましく、前記温度調節用流体が圧縮空気であっても良く、前記流体供給路は、該流体供給路から分岐して、先端にエアノズルを設けた洗浄経路を備えることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の真空乾燥器によれば、試料載置棚の流体流路に、所定温度に加熱した温度調節用流体を流通させることにより、試料載置棚全体の表面を迅速かつ均一に加熱することができるとともに、常温又は冷却した温度調節用流体を流体流路に流通させることにより、試料載置棚を含めた真空チャンバ内を迅速に冷却することができる。
【００１０】
また、前記流体供給路から試料載置棚の流体流路へ供給する温度調節用流体を、チャンバ加熱用ヒータによって加熱する流体加熱流路を設けることにより、温度調節用流体を加熱するための専用のヒータを設ける必要がなくなる。
【００１１】
さらに、試料載置棚の流体流路を接続手段によって着脱可能に形成することにより、真空チャンバから試料載置棚を簡単に取り外したり、取り付けたりすることができ、真空チャンバや試料載置棚の清掃を容易に行うことができる。
【００１２】
また、供給側の温度調節用流体と排出側の温度調節用流体とを熱交換させる熱交換器を設けることにより、熱エネルギーを回収して再利用することができ、試料載置棚の流体流路に供給する温度調節用流体を加熱するためのコストを低減できるとともに、高温の温度調節用流体が排出されることもなくなり、安全性の向上も図れる。
【００１３】
特に、温度調節用流体を圧縮空気とすることにより、温度調節用流体のコストを低減できるとともに、温度調節用流体が漏れても真空チャンバの内部や周囲を汚染することはほとんどなく、温度調節用流体を回収する設備も不要となる。さらに、先端にエアノズルを設けた洗浄経路を設けておくことにより、エアノズルから噴出させた圧縮空気によって真空チャンバ内を容易に清掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一形態例を示す真空乾燥器の説明図である。
【図２】同じく真空チャンバの断面正面図である。
【図３】同じく真空チャンバの断面側面図である。
【図４】同じく試料載置棚の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
真空乾燥器１１は、真空ポンプに接続されるステンレス製の真空チャンバ１２と、該真空チャンバ１２内に着脱可能に設けられる複数の試料載置棚１３とを備えるもので、真空チャンバ１２の側壁１２ａには流体加熱流路１４が設けられ、各試料載置棚１３には流体流路１５が設けられている。さらに、真空チャンバ１２の前面には扉１２ｂが設けられ、側壁１２ａには真空チャンバ１２内を加熱するとともに、前記流体加熱流路１４内を流れる流体を加熱するための電気ヒータ１６が設けられている。また、側壁１２ａの内面には試料載置棚１３を着脱可能に支持するガイドレール１７が上下３段に設けられている。
【００１６】
前記流体流路１５は、各試料載置棚１３の内部に折り返された状態で試料載置棚１３の全面にわたって配置されるとともに、試料載置棚１３の基端部には、流体流路１５の入口側と出口側とに連通する一対のプラグ１８ａ，１８ｂが設けられている。また、真空チャンバ１２の後壁内面には、各試料載置棚１３のプラグ１８ａ，１８ｂにそれぞれ対応する位置に一対のソケット１９ａ，１９ｂが設けられている。
【００１７】
流体加熱流路１４を介して流体流路１５に温度調節用流体を供給するための流体供給路２１は、第１切換弁２２及び熱交換器２３を有する加熱経路２４と、第２切換弁２５を有する冷却経路２６と、第３切換弁２７及びエアノズル２８を有する清浄経路２９とを備えており、前記熱交換器２３は、加熱経路２４を通って流体流路１５に供給される温度調節用流体と、流体流路１５から流体排出路３０に排出される温度調節用流体とを熱交換可能に形成されている。
【００１８】
試料載置棚１３を上段と下段とに装着して試料の真空乾燥を行う場合、上段及び下段のガイドレール１７，１７に試料載置棚１３，１３をそれぞれ挿入し、各試料載置棚１３の入口側のプラグ１８ａをソケット１９ａに、出口側のプラグ１８ｂをソケット１９ｂにそれぞれ挿入して流体流路１５を流体供給路２１と流体排出路３０とに接続する。また、試料載置棚１３を装着しない中段のソケット１９ａ，１９ｂには栓を嵌め込んで塞いでおく。
【００１９】
試料を入れた試料容器を試料載置棚１３，１３にそれぞれ載置し、扉１２ｂを閉じてから真空ポンプを作動させて真空チャンバ１２内を真空状態に保持した後、電気ヒータ１６を作動させるとともに、第２切換弁２５及び第３切換弁２７を閉じた状態のままで第１切換弁２２を開き、温度調節用流体、例えば圧縮空気の供給を開始する。
【００２０】
圧縮空気供給源ＣＡから供給される圧縮空気は、開状態の第１切換弁２２を通って熱交換器２３を経て加熱経路２４を流れ、前記流体加熱流路１４に流入する。この流体加熱流路１４を流れる圧縮空気は、前記電気ヒータ１６によって所定温度に加熱された後、入口側のソケット１９ａ及びプラグ１８ａを介して流体流路１５に流入し、試料載置棚１３を所定温度に加熱した後、出口側のプラグ１８ｂ及びソケット１９ｂを介して流体排出路３０に排出され、前記熱交換器２３を通って外部に排出される。
【００２１】
このとき、流体流路１５が試料載置棚１３の全面にわたって設けられていることから、試料載置棚１３の全面を確実に加熱することができ、上下の各試料載置棚１３の表面温度を均一にすることができる。これにより、各試料載置棚１３上にそれぞれ載置した各試料容器を、試料載置棚１３上の位置に関係なく、試料載置棚１３からの熱伝導で均一な温度に保持することができるので、電気ヒータ１６のみで試料容器を加熱する場合に比べて、試料の温度制御を確実に行うことが可能になる。したがって、各試料載置棚１３上に載置した各試料容器の温度を均一にすることができるので、一度に大量の試料を同じ条件で真空乾燥することが可能となる。
【００２２】
また、試料載置棚１３を加熱した後に流体流路１５から流体排出路３０に排出された高温の圧縮空気を前記熱交換器２３に導入し、圧縮空気供給源ＣＡから供給される圧縮空気と熱交換させることにより、供給する圧縮空気の温度を上昇させるとともに、排出される圧縮空気の温度を低下させるようにしているので、高温の圧縮空気が外部に流出することがなくなり、安全性を向上させることができ、さらに、流体流路１５に供給する圧縮空気を加温することができるので、電気ヒータ１６の負荷を低減することができ、消費電力の削減も図れる。
【００２３】
所定時間の真空乾燥処理を終了したら、真空チャンバ１２内を真空に保ちながら、電気ヒータ１６を停止するとともに、第１切換弁２２を閉じて第２切換弁２５を開き、圧縮空気供給源ＣＡから供給される圧縮空気を加熱することなく、常温のまま流体加熱流路１４及び各流体流路１５に導入し、真空チャンバ１２及び試料載置棚１３を冷却することによって試料容器を冷却する。試料容器の温度が常温に低下したら、真空チャンバ１２内を大気圧に戻して試料容器を取り出す。
【００２４】
このようにして流体流路１５に常温の圧縮空気を導入することにより、試料載置棚１３上の試料容器を熱伝導によって冷却することができるので、試料容器や試料容器中の試料を短時間で冷却することができる。したがって、１回の真空乾燥処理に要する時間を大幅に短縮することができ、試料の真空乾燥処理の効率が大幅に向上するだけでなく、真空乾燥処理後の試料を次工程に迅速に供給することができる。
【００２５】
また、流体供給路２１及び流体排出路３０と試料載置棚１３の流体流路１５とを着脱可能に接続しているので、試料載置棚１３を簡単に真空チャンバ１２から取り外すことができ、試料載置棚１３の清掃や装着位置の変更が簡単に行えるとともに、真空チャンバ１２内の清掃も簡単に行うことができる。特に、エアノズル２８を備えた清浄経路２９を設けていることにより、第１切換弁２２及び第２切換弁２５を閉じた状態で第３切換弁２７を開き、圧縮空気供給源ＣＡから供給される圧縮空気をエアノズル２８から洗浄用ガスとして噴出させることで、真空チャンバ１２の内部を隅々まで容易に清掃することができ、真空チャンバ１２や試料載置棚１３を清浄に保つことができる。
【００２６】
このように、本形態例に示す真空乾燥器１１によれば、各切換弁２２，２５，２７を切り替えることにより、圧縮空気を用いた試料の加熱乾燥、乾燥後の試料の冷却、真空チャンバ１２内の清掃を良好に行うことができ、真空乾燥器１１の利用効率を向上させることができるとともに、１日で処理可能な試料数を大幅に増加させることができる。
【００２７】
また、冷却経路２６に冷水などを用いた熱交換器を設けて圧縮空気を常温以下に冷却できるように形成しておき、試料冷却時に常温以下に冷却した圧縮空気を流体加熱流路１４及び各流体流路１５に供給することにより、試料の冷却時間をさらに短縮することができる。さらに、真空乾燥処理時に電気ヒータ１６を使用せずに、常温あるいは常温以下に冷却した圧縮空気を供給することにより、試料を常温以下に保った状態で真空乾燥することもできる。
【００２８】
なお、温度調節用流体としては、水や油などの液体も使用可能であり、窒素ガスなどの不活性ガスを使用することも可能であるが、温度調節用流体に空気を使用することにより、温度調節用流体に要するコストを不要とすることができ、簡単な構造のポンプやファンを使用して流体流路１５に温度調節用流体を供給することが可能となり、さらに、温度調節用流体である空気が漏れても真空チャンバの内部や周囲を汚染することはほとんどなく、温度調節用流体を回収する設備も不要となることから、他の流体を温度調節用流体に用いた場合に比べて装置コストの低減を図れ、洗浄用ガスとして手軽に利用できる。
【００２９】
また、流体供給路２１及び流体排出路３０と試料載置棚１３の流体流路１５とを着脱可能に接続する手段は、温度調節用流体が漏れ出さない構造のものなら任意に選択することができる。例えば、市販の各種継手、ワンタッチカプラを用いることができ、ホースを介して接続することもできる。
【００３０】
さらに、真空チャンバ１２に設けられている電気ヒータ１６によって流体加熱流路１４を流れる温度調節用流体を加熱することによって温度調節用流体の加熱を効率よく行うことができるが、流体加熱流路１４を設けずに、例えば、加熱経路２４の熱交換器２３の下流側に専用のヒータを設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１１…真空乾燥器、１２…真空チャンバ、１２ａ…側壁、１２ｂ…扉、１３…試料載置棚、１４…流体加熱流路、１５…流体流路、１６…電気ヒータ、１７…ガイドレール、１８ａ，１８ｂ…プラグ、１９ａ，１９ｂ…ソケット、２１…流体供給路、２２…第１切換弁、２３…熱交換器、２４…加熱経路、２５…第２切換弁、２６…冷却経路、２７…第３切換弁、２８…エアノズル、２９…清浄経路、３０…流体排出路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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