(57)【要約】【課題】  互いに、減圧または加圧の気圧調節を必要とする複数の室内の気圧をバランスよく制御することを実現する。【解決手段】  複数の室を気圧調節する際に各室内の圧力を均一に制御するための圧力制御システムであって、    各室は、室内の圧力を測定するための圧力センサと、気圧調節手段に連結するための気圧調節ラインとを具備し、    基準室以外の室の気圧調節ラインは、基準室以外の室内の圧力を基準室内の圧力と均一にするための調節用バルブを具備し、当該調節用バルブは、基準室の圧力センサと基準室以外の室の圧力センサから得た圧力情報に基づいて制御されることを特徴とする圧力制御システム。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の室を減圧する際に各室内の圧力を均一に制御するための圧力制御システムであって、
各室は、室内の圧力を測定するための圧力センサと、減圧手段に連結するための減圧ラインとを具備し、
基準室以外の室の減圧ラインは、基準室以外の室内の圧力を基準室内の圧力と均一にするための調節用バルブを具備し、
当該調節用バルブは、基準室の圧力センサと基準室以外の室の圧力センサから得た圧力情報に基づいて制御されることを特徴とする圧力制御システム。
【請求項２】
上記基準室が上記複数の室中で最も容積の大きい室であることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御システム。
【請求項３】
容積の異なる２室を減圧する際に適用されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力制御システム。
【請求項４】
上記基準室以外の室の減圧ラインが外気流入ラインと連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力制御システム。
【請求項５】
上記圧力情報が、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力制御システム。
【請求項６】
上記基準室が加圧ラインを介して加圧手段と連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧力制御システム。
【請求項７】
室内の圧力を測定するための圧力センサと減圧手段に連結するための減圧ラインとを具備する複数の室を減圧する際に、各室内の圧力を均一に制御するための圧力制御方法であって、
圧力センサによって各室の内圧を検出する工程、および
基準室以外の室の減圧ラインが具備する調節用バルブを、基準室の内圧と基準室以外の室内圧から得た圧力情報に基づいて制御する工程
を包含することを特徴とする圧力制御方法。
【請求項８】
上記制御する工程が、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報に基づくことを特徴とする請求項７に記載の圧力制御方法。
【請求項９】
上記制御する工程が、上記圧力情報に基づいて自動的に行なわれることを特徴とする請求項７または８に記載の圧力制御方法。
【請求項１０】
複数の室を加圧する際に各室内の圧力を均一に制御するための圧力制御システムであって、
各室は、室内の圧力を測定するための圧力センサと、加圧手段に連結するための加圧ラインとを具備し、
基準室以外の室の加圧ラインは、基準室以外の室内の圧力を基準室内の圧力と均一にするための調節用バルブを具備し、
当該調節用バルブは、基準室の圧力センサと基準室以外の室の圧力センサから得た圧力情報に基づいて制御されることを特徴とする圧力制御システム。
【請求項１１】
上記基準室が上記複数の室中で最も容積の大きい室であることを特徴とする請求項１０に記載の圧力制御システム。
【請求項１２】
容積の異なる２室を加圧する際に適用されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の圧力制御システム。
【請求項１３】
上記圧力情報が、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の圧力制御システム。
【請求項１４】
室内の圧力を測定するための圧力センサと加圧手段に連結するための加圧ラインとを具備する複数の室を加圧する際に、各室内の圧力を均一に制御するための圧力制御方法であって、
圧力センサによって各室の内圧を検出する工程、および
基準室以外の室の加圧ラインが具備する調節用バルブを、基準室の内圧と基準室以外の室内圧から得た圧力情報に基づいて制御する工程
を包含することを特徴とする圧力制御方法。
【請求項１５】
上記制御する工程が、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報に基づくことを特徴とする請求項１４に記載の圧力制御方法。
【請求項１６】
上記制御する工程が、上記圧力情報に基づいて自動的に行なわれることを特徴とする請求項１４または１５に記載の圧力制御方法。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧力制御システムによって制御されることを特徴とする真空機器。
【請求項１８】
請求項１０〜１３のいずれかに記載の圧力制御システムによって制御されることを特徴とする加圧機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに気圧調節を必要とする複数の室内の気圧をバランスよく制御するための圧力制御システム、および当該圧力制御システムによって制御される真空装置または加圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体乾燥には、加熱系または非加熱系がある。加熱系としては、対流、輻射または伝導による伝熱乾燥、あるいはマイクロ波などによる内部発熱乾燥が挙げられる。非加熱系としては、真空乾燥（減圧乾燥を含む）、遠心乾燥、吸収材を用いる乾燥、吸引乾燥、加圧乾燥、超音波乾燥などが挙げられる。効率的な乾燥を行なうために、余熱、脱水、または造粒などの予備処理を行なったり、加熱系と非加熱系とを組合わせて行なうこともある。現在汎用されている固体乾燥方法は、対流伝熱乾燥であるが、近年、真空乾燥（減圧乾燥を含む）の利用が増加している。
【０００３】
真空乾燥は、主に、医薬品、農薬品、化成品、電子工業薬品などの化学工業薬品の乾燥、食品の乾燥、電子部品（例えば、半導体、プリント基板など）の乾燥、木材乾燥、汚泥乾燥、衣類乾燥（浴室乾燥を含む）などの分野に利用されている。
【０００４】
真空乾燥は、省力化もしくは省エネルギーなどの効率化、または低温保持もしくは均一乾燥などの乾燥雰囲気の調整、あるいは乾燥する固体の品質の向上に好都合であり、他の乾燥手段と組合わせるとさらに好都合である。特に、真空（減圧）下で撹拌する固体乾燥技術が多く用いられている（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【０００５】
撹拌式の真空乾燥機は、固体を乾燥させるための乾燥室と乾燥室内の撹拌手段を駆動するための駆動手段（例えば、モータ）を備えた駆動室との２室を有している。通常、乾燥室に比べて駆動室の容積は小さい。図５のような撹拌式の真空乾燥機において、真空（または減圧）雰囲気下である乾燥室内で撹拌手段を首尾よく作動させるために、駆動室を乾燥室とほぼ同一気圧下におくことが好ましい。
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｂｅｌｃｏ−ｅｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｅｉｈｉｎ／ｐｒｏｃｅｓｓ／ｇ００＿０１０＿ｓｖｍ．ｈｔｍ（遊星運動型混合乾燥機「ＳＶミキサー」（（株）神鋼環境ソリューション））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１台の真空ポンプを用いて容積の異なる２室を減圧する場合、容積の小さい室が優先的に減圧され、その結果、これら２室の間で圧力差が生じ、この圧力差が低減または消滅するためには長時間を要するという問題があった。また、大気圧に復圧する際に、容積の小さい室が優先的に復圧され、その結果、これら２室間で圧力差が生じるという問題があった。さらに、加圧条件などのように必要に応じて２室を異なる特定の気圧下に制御する場合も、２室を首尾よく制御することができず、各々の室内の圧力が目的の気圧に達するまでの時間に差異が生じ、その結果、これら２室の圧力をバランスよく制御することは困難であるという問題があった。
【０００７】
具体的に上述の撹拌式の真空乾燥機について説明すると、上記従来の構成では、乾燥室の上部に備えられた駆動室の容積が乾燥室の容積よりも著しく小さいことから、復圧時には駆動室の圧力が相対的に高くなり、駆動室内の駆動手段において使用されるオイルが上記圧力差に従って乾燥室内に流入するという不都合が生じ、乾燥室内で、化学工業薬品や食品などの製品を汚染してしまうという問題があった。乾燥室へのオイルの混入を避けるために乾燥室側を常に加圧状態にすることは、その制御が困難であり、制御し損なって乾燥室側が大きく加圧されると乾燥室内の製品が駆動室内に混入し、駆動手段に著しい不都合を惹起することは、非特許文献１で既に指摘されている。
【０００８】
このような２室間での圧力差を防止するためには、複数の真空ポンプを用いてそれぞれ独立して減圧および復圧してもよい。しかし、この場合、２室の圧力を制御するために複雑な設備および多大な労力（例えば、頻繁な手動調節）を必要とする。
【０００９】
また、真空（または減圧）の際だけではなく、加圧する場合などのように、必要に応じて２室を異なる気圧下にバランスよく制御する場合も、複雑な設備および多大な労力を必要とする。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、減圧または加圧を問わず、互いに気圧調節を必要とする複数の室の気圧をバランスよく制御するための圧力制御システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る圧力制御システムは、複数の室を減圧する際に各室内の圧力を均一に制御するために、各室が、室内の圧力を測定するための圧力センサと、減圧手段に連結するための減圧ラインとを具備し、基準室以外の室の減圧ラインが、基準室以外の室内の圧力を基準室内の圧力と均一にするための調節用バルブを具備し、当該調節用バルブが、基準室の圧力センサと基準室以外の室の圧力センサから得た圧力情報に基づいて調節されることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る圧力制御システムは、上記基準室が上記複数の室中で最も容積の大きい室であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る圧力制御システムは、容積の異なる２室を減圧する際に適用されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る圧力制御システムは、上記基準室以外の室の減圧ラインが外気流入ラインと連結されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る圧力制御システムにおいて、上記圧力情報は、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る圧力制御システムは、上記基準室が加圧ラインを介して加圧手段と連結されていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る圧力制御方法は、室内の圧力を測定するための圧力センサと減圧手段に連結するための減圧ラインとを具備する複数の室を減圧する際に、各室内の圧力を均一に制御するために、圧力センサによって各室の内圧を検出する工程、および基準室以外の室の減圧ラインが具備する調節用バルブを、基準室の内圧と基準室以外の室内圧から得た圧力情報に基づいて調節する工程を包含することを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る圧力制御方法において、上記調節する工程は、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報に基づいて行われることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る圧力制御方法において、上記調節する工程は、上記圧力情報に基づいて自動的に行なわれることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る圧力制御システムは、複数の室を加圧する際に各室内の圧力を均一に制御するために、各室が、室内の圧力を測定するための圧力センサと、加圧手段に連結するための加圧ラインとを具備し、基準室以外の室の加圧ラインが、基準室以外の室内の圧力を基準室内の圧力と均一にするための調節用バルブを具備し、当該調節用バルブが、基準室の圧力センサと基準室以外の室の圧力センサから得た圧力情報に基づいて調節されることを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る圧力制御システムは、上記基準室が上記複数の室中で最も容積の大きい室であることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る圧力制御システムは、容積の異なる２室を加圧する際に適用されることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る圧力制御システムにおいて、上記圧力情報は、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報であることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る圧力制御方法は、室内の圧力を測定するための圧力センサと加圧手段に連結するための加圧ラインとを具備する複数の室を加圧する際に、各室内の圧力を均一に制御するために、圧力センサによって各室の内圧を検出する工程、および基準室以外の室の加圧ラインが具備する調節用バルブを、基準室の内圧と基準室以外の室内圧から得た圧力情報に基づいて調節する工程を包含することを特徴としている。
【００２５】
本発明に係る圧力制御方法において、上記調節する工程は、基準室内の圧力と基準室以外の室内の圧力との差を０〜３０ｋＰａの範囲に制御する情報に基づいて行われることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る圧力制御方法において、上記調節する工程は、上記圧力情報に基づいて自動的に行なわれることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る真空機器は、上記の圧力制御システムによって制御されることを特徴としている。
【００２８】
本発明に係る加圧機器は、上記の圧力制御システムによって制御されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明を用いれば、互いに気圧調節を必要とする複数の室が著しく異なる空間容積を有していたとしても、それぞれの気圧をバランスよく、しかも簡便に制御することができる。このことにより、撹拌式の真空乾燥機において、駆動手段に使用されるオイルによる乾燥室の汚染や、製品による駆動室の汚染を防止することができる。
【００３０】
また、第１室内と第２室内との空間容積はほぼ同等であっても、減圧（または加圧）ラインの断面積が著しく異なる場合、１個の減圧（または加圧）手段を用いると、第１室内と第２室内と間の圧力差が著しく異なるが、本発明に係る圧力制御システムを用いることにより、ほぼ同等の気圧で最初から最後までバランス良く減圧（または加圧）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の一実施形態として、２つの室内を減圧する際に、互いの室内の圧力を均一に制御するシステムについて図１に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３２】
本発明に係る圧力制御システムによって制御される真空機器１００は、第１真空室１および第２真空室２の異なる２室を有する。第１真空室１および第２真空室２には、それぞれ第１真空室１の内部圧力を測定するための圧力センサ３、および第２真空室２の内部圧力を測定するための圧力センサ４が備えられている。圧力センサ３および４は、第１真空室１内と第２真空室２内の圧力差を監視し各々の圧力情報を出力するための計器である。
【００３３】
図１に示すように、第１真空室１は、第１真空室１内を減圧するための真空ポンプ５と第１減圧ライン６を介して接続されている。第２真空室２は、第１減圧ライン６から分岐した第２減圧ライン７を介して真空ポンプ５と接続されている。ここで、本実施形態に係る圧力制御システムにおいて、真空ポンプなどの減圧手段は複数具備されていてもよいが、設備の簡便さおよび制御の容易さの観点から減圧手段としては真空ポンプが好ましく、とりわけ、本実施形態に係る圧力制御システムにおいては１つの真空ポンプを具備することが好ましい。また、第２真空室が急激に減圧されるのを抑制するため、外気（大気）が、外気流入ライン８を介して第２減圧ライン７中に流入することが好ましい。外気流入ライン８は、開閉用バルブ１３および手動調節弁１５をさらに備える。
【００３４】
第１減圧ライン６および第２減圧ライン７が接続した部位と真空ポンプ５との間には開閉用バルブ１１が具備され、第１減圧ライン６および第２減圧ライン７が接続した部位と外気流入ライン８との間には、圧力情報によって自動制御可能な調節用バルブ１２が備えられている。
【００３５】
本明細書中で使用される場合、「開閉用バルブ」とは、バルブ開度に関して微調整を必要としないバルブをいい、「調節用バルブ」とは、バルブ開度に関して微調整し得るバルブをいう。本明細書中で使用される場合、「調節用バルブ」は、圧力センサが出力した圧力情報に基づいて制御されるが、当該圧力情報によって自動制御されることが好ましい。
【００３６】
真空機器１００の第１真空室１および第２真空室２を減圧する場合、真空ポンプ５によって第１真空室１側および第２真空室２側が減圧状態に移行していく。第２真空室２が第１真空室１よりも容積が小さい場合、各室の減圧レベルを制御しない限り第２真空室２が優先的に減圧される。第１真空室１内部を真空にする場合、第１真空室１側を制御することなく真空ポンプ５の能力に従う。第２真空室２側を第１真空室１側と同圧にする必要がある場合、第２減圧ライン７上の調節用バルブ１２を用いて制御する。第２真空室２内部の圧力を調節用バルブ１２だけでは制御できない場合、すなわち、第２真空室２内部の圧力が第１真空室１内部の圧力より低くなる場合には、外気流入ライン８に存在する開閉用バルブ１３を介して補助ガスとしての外気を供給すればよい。補助ガスの供給量は、例えば、一定真空圧乾燥時の圧力に対する真空ポンプの排気量の１／１００〜１／３程度である。例えば、補助ガスの供給量を真空ポンプの排気量の１／１０とし、一定真空乾燥圧力が８ｋＰａＡであり、真空ポンプ排気量：０．７３５Ｎｍ３／ｈである場合、開閉用バルブ１３を調節して補助ガスの流量は０．０７３５Ｎｍ３／ｈとすればよい。尚、復圧時には、開閉用バルブ１３の流量設定値は変更しても変更しなくてもよいが、操作の簡便さから通常、変更しない。
【００３７】
真空機器１００の第１真空室１を大気圧から真空に減圧する場合の具体的な手順を以下に示す。
【００３８】
手動調節弁１５を予め調整した後に外気（大気）の流入が所望の流量になるように開閉用バルブ１３の圧力調節弁を開く。開閉用バルブ１３は、大気圧から減圧する際に流入させるガス（大気）の流量を調節することによって減圧中の第１真空室１と第２真空室２（駆動手段の油圧系統均圧管を含む）の圧力差を補うために大気を流入させるための計器である。従って、第１真空室１と第２真空室２との間に圧力差がない場合は、開閉用バルブ１３を開く必要はない。尚、開閉用バルブ１３および手動調節弁１５に代えて、１個の調節用バルブを用いてもよい。
【００３９】
次いで、開閉用バルブ１１を開き、調節用バルブ１２を自動モードに設定する。圧力差がある第１真空室１と第２真空室２との間で第１真空室１内圧を第２真空室２内圧より微加圧にする場合は設定値を＋１ｋＰａとすることが好ましい。調節用バルブ１２は、減圧時には第１真空室１内および第２真空室２内で徐々に上昇する真空度の減圧速度を調節するためのバルブである。第１真空室１と第２真空室２との間の圧力差をほぼ同等、具体的には０≦（第１真空室１内圧力−第２真空室２内圧力）≦３０ｋＰａに制御する。この場合、調節用バルブ１２の設定値は０〜＋５ｋＰａの範囲であることが好ましいが、必要とされる圧力差に応じて適宜決定すればよい。
【００４０】
引き続いて、真空ポンプ５を駆動し、第１真空室１および第２真空室２の内圧が所望の圧力に達した後、開閉用バルブ１１および１３ならびに調節用バルブ１２を閉じて真空ポンプ５を停止する。
【００４１】
本実施形態に係る圧力制御システムは、圧力センサ３における測定値Ｘと圧力センサ４における測定値Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）を入力信号として調節用バルブ１２を制御し、その結果、第１真空室１と第２真空室２との間で生じる圧力差をほぼ同等、具体的には０〜３０ｋＰａの範囲に制御してこれらの２室をバランスよく減圧する。
【００４２】
図１において、真空機器１００の第１真空室１および第２真空室２を真空状態（または減圧状態）から大気圧に復圧する場合、真空ポンプ５を停止すると、開閉用バルブ１３を介して系内に大気が流入する。第１真空室１および第２真空室２は自然に復圧するが、この流入だけでは第２真空室２側が優先的に大気圧に復圧してしまい、第１真空室１と第２真空室２との間で圧力差が生じ、これらの２室をバランスよく復圧することができない。このような圧力差を首尾よく防止するためには、図２に示すように、第１真空室１側にも復圧源となる加圧源９、および圧力調節弁機能を併せ持つ調節用バルブ１４を設置することが好ましい。
【００４３】
本発明の他の実施形態として、減圧された２つの室内を復圧する際に、互いの室内の圧力を均一に制御するシステムについて図２に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４４】
図２に示す本発明に係る圧力制御システムによって制御される真空機器１００は、図１と同様に第１真空室１および第２真空室２の異なる２室を有する。第１真空室１および第２真空室２には、それぞれ第１真空室１の内部圧力を測定するための圧力センサ３、および第１真空室１の内部圧力を測定するための圧力センサ４が備えられている。圧力センサ３および４は、第１真空室１内と第２真空室２内の圧力差を監視し各々の圧力情報を出力するための計器である。
【００４５】
図２に示すように、第１真空室１は、第１真空室１内を加圧するための加圧源９および減圧するための真空ポンプ５が、それぞれ第１加圧ライン１０および第１減圧ライン６を介して接続されている。第２真空室２は、第１減圧ライン６から分岐した第２減圧ライン７を介して真空ポンプ５と接続されている。また、外気（大気）が、外気流入ライン８を介して第２減圧ライン７中に流入することができる。第１減圧ライン６および外気流入ライン８には、それぞれ開閉用バルブ１１および１３が具備されており、第２減圧ライン７および第１加圧ライン１０には、圧力情報によって自動制御可能な調節用バルブ１２および１４が備えられている。外気流入ライン８は、手動調節弁１５をさらに備える。
【００４６】
真空機器１００の第１真空室１および第２真空室２を真空状態（または減圧状態）から大気圧に復圧する場合、真空ポンプ５を停止することによって、開閉用バルブ１３を介して系内に外気が流入する。第２真空室２の復圧は、第２真空室２側を制御することなく外気の流入に従う。第２真空室２が第１真空室１よりも容積が小さい場合、各室の減圧レベルを制御しない限り第２真空室２が優先的に復圧される。第２真空室２側を第１真空室１側と同圧にする必要がする場合、第２真空室２側の復圧時間と同一になるように、調節用バルブ１４は、加圧源９から第１真空室１の空間容積に応じた量のガス（例えば、Ｎ２ガス）を第１真空室１に流入させればよい。
【００４７】
流入させるＮ２ガス量は、
・第２真空室２側の復圧時間＝第２真空室２側の空間容積÷開閉用バルブ１３での流量
・第１真空室１空間部のＮ２ガス流量＝第１真空室１側空間容積÷第２真空室２側の復圧時間
に基いて算出すればよい。
【００４８】
真空機器１００の第１真空室１を真空から大気圧へ復圧する場合の具体的な手順を以下に示す。
【００４９】
開閉用バルブ１１の圧力調節弁を閉じた後に真空ポンプ５を停止する。次いで、調節用バルブ１２を手動モードに設定して第１真空室１と第２真空室２とを縁切りするために全閉し、次いで、調節用バルブ１４を自動モードに設定する。復圧時、第２真空室２側は開閉用バルブ１３を介して流入する大気によって受動的に復圧を開始する。調節用バルブ１４は、真空から大気圧へ復圧させるために流入させるガス（Ｎ２）の流量を調整するための計器であり、開閉用バルブ１３を介する復圧スピードに対応させる為のバルブである。第１真空室１内が大気圧になったときに、調節用バルブ１４を手動モードに設定して全閉する。
【００５０】
本実施形態に係る圧力制御システムは、圧力センサ３における測定値Ｘと圧力センサ４における測定値Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）を入力信号として調節用バルブ１４を制御し、その結果、第１真空室１と第２真空室２との間で生じる圧力差を制御してこれらの２室を真空から大気圧へバランスよく復圧する。
【００５１】
本発明の別の実施形態として、２つの室内を加圧する際に、互いの室内の圧力を均一に制御するシステムについて、図３に基づいて説明すると以下の通りである。図３に示した本発明に係る圧力制御システムを用いれば、第１真空室１および第２真空室２をバランスよく加圧することができる。
【００５２】
図３に示す本発明に係る圧力制御システムによって制御される加圧機器１０１は、第１加圧室１’および第２加圧室２’の異なる２室を有する。第１加圧室１’および第２加圧室２’には、それぞれ第１加圧室１’の内部圧力を測定するための圧力センサ３、および第１真空室１の内部圧力を測定するための圧力センサ４が備えられている。圧力センサ３および４は、第１加圧室１’内と第２加圧室２’内の圧力差を監視し各々の圧力情報を出力するための計器である。
【００５３】
図３に示すように、第１加圧室１’は、第１加圧室１’内を加圧するための加圧源９と第１加圧ライン１０を介して接続されている。第２加圧室２’は、第１加圧ライン１０から分岐した第２加圧ライン１６を介して加圧源９と接続されている。加圧源９から第１加圧室１’および第２加圧室２’へガス（例えば、Ｎ２ガス）が供給されることによって、第１加圧室１’および第２加圧室２’が加圧される。さらに、第１加圧室１’および第２加圧室２’は、それぞれ第１加圧室１’内を大気圧に復圧するために流出する加圧ガスの通路である第１減圧ライン６、および第２加圧室２’内を大気圧に復圧するために流出する加圧ガスの通路である第２減圧ライン７が接続されている。第１減圧ライン６および第２加圧ライン１６には、それぞれ圧力情報によって自動制御可能な調節用バルブ１２および１７が備えられている。第１加圧ライン１０および第２減圧ライン７には、開閉用バルブ１１および１３が備えられ、第２減圧ライン７には手動調節弁１５がさらに備えられている。尚、開閉用バルブ１３および手動調節弁１５に代えて、１個の調節用バルブを用いてもよい。
【００５４】
加圧機器１０１の第１加圧室１’および第２加圧室２’を加圧する場合、加圧源９によって第１加圧室１’側および第２加圧室２’側が加圧状態に移行していく。第２加圧室２’が第１加圧室１’よりも容積が小さい場合、各室の加圧レベルを制御しない限り第２加圧室２’が優先的に加圧される。第１加圧室１’内部を加圧する場合、第１加圧室１’側を制御することなく加圧源９の能力に従う。第２加圧室２’側を第１加圧室１’側と同圧にする必要がする場合、第２加圧ライン１６上の調節用バルブ１７を用いて制御する。第２加圧室２’内部の圧力を調節用バルブ１７だけでは制御できない場合、すなわち、第２加圧室２’内部の圧力が第１加圧室１’内部の圧力より高くなる場合には、開閉用バルブ１３を介して余分な加圧ガスを大気中に流出すればよい。手動調節弁１５から流出されるガスの量としては、通常、調節用バルブ１７における流量の１／１００〜１／３程度の任意の流量とする。この流量設定値は復圧時も変更する必要がない。
【００５５】
加圧機器１０１の第１加圧室１’を大気圧から加圧する場合の具体的な手順を以下に示す。
【００５６】
手動調節弁１５を予め調整した後に所望の流量になるように開閉用バルブ１３を開く。開閉用バルブ１３は、加圧中の第１加圧室１’と第２加圧室２’（駆動手段の油圧系統均圧管を含む）の圧力差を補うために加圧ガスを流出させるための計器である。開閉用バルブ１１を開いた後、調節用バルブ１７を自動モードに設定する。第１加圧室１’と第２加圧室２’との間の圧力差をほぼ同等に、具体的には０≦（第１加圧室１’内圧力−第２加圧室２’内圧力）≦３０ｋＰａに制御する。この場合、調節用バルブ１７の設定値は０〜＋５ｋＰａの範囲であることが好ましいが、必要とされる圧力差に応じて適宜決定すればよい。
【００５７】
本実施形態に係る圧力制御システムは、圧力センサ３における測定値Ｘと圧力センサ４における測定値Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）を入力信号として調節用バルブ１７を制御し、その結果、第１加圧室１’と第２加圧室２’との間で生じる圧力差を制御してこれらの２室を大気圧からバランスよく加圧する。
【００５８】
また、本実施形態において、加圧機器１０１の第１加圧室１’および第２加圧室２’を高圧下から大気圧へバランスよく復圧する場合の具体的な手順を以下に示す。
【００５９】
開閉用バルブ１１の圧力調節弁を閉じた後に加圧源９を停止する。次いで、調節用バルブ１７を手動モードに設定して第１加圧室１’と第２加圧室２’とを縁切りするために全閉し、手動調節弁１５を第１減圧ラインの流量、すなわち、調節用バルブ１２の流量の約１／１００〜１／３に予め調整した後、開閉用バルブ１３を開く。中でも、手動調節弁１５の流量としては、通常、（調節用バルブ１２の流量）×（第２加圧室２’の容積）／（第１加圧室１’の容積）程度に調整することが好ましい。次いで、調節用バルブ１２を自動モードに設定する。圧力差がある第１加圧室１’と第２加圧室２’との間で第１加圧室１’内圧を第２加圧室２’内圧より微加圧にする場合は設定値を＋１ｋＰａとすることが好ましい。調節用バルブ１２は、減圧時には第１加圧室１’内および第２加圧室２’内で徐々に上昇する減圧速度を調節するためのバルブである。第１加圧室１’と第２加圧室２’との間の圧力差を、０≦（第１加圧室１’内圧力−第２加圧室２’内圧力）≦３０ｋＰａにする場合、調節用バルブ１２の設定値は０〜＋５ｋＰａの範囲であることが好ましいが、必要とされる圧力差に応じて適宜決定すればよい。そして、第１減圧ライン６および第２減圧ライン７を介して、第１加圧室１’および第２加圧室２’内の加圧ガスが大気中に流出する。
【００６０】
本実施形態に係る圧力制御システムは、圧力センサ３における測定値Ｘと圧力センサ４における測定値Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）を入力信号として調節用バルブ１２を制御し、その結果、第１加圧室１’と第２加圧室２’との間で生じる圧力差を制御してこれらの２室を高圧下から大気圧へバランスよく復圧する。
【００６１】
図３において、加圧機器１０１の第１加圧室１’および第２加圧室２’を加圧状態から大気圧に復圧する場合、加圧源９を停止すると、開閉用バルブ１３を介して系内から加圧ガスが大気中に流出する。第１加圧室１’および第２加圧室２’は自然に復圧するが、この流出を調節用バルブ１２だけではバランスよく制御できない場合は、第１加圧室１’と第２加圧室２’との間で圧力差が生じ、これらの２室をバランスよく復圧することができない。このような圧力差をよりよく防止するためには、減圧ライン６に真空ポンプ５を連結して第１加圧室１’の加圧ガスの流出を促進してやればよい。
【００６２】
本発明に係る圧力制御システムによって制御される２室を有する真空機器が、食品の乾燥に適用される撹拌式の真空乾燥機である場合は、撹拌に必要とされる駆動手段のオイルが食品に汚染することがないので、特に効果が大きい。
【００６３】
なお、本発明に係る圧力制御システムが首尾よく稼動するためには、調節用バルブの容量が適切であることが重要である。調節用バルブの容量は一般にＣｖ値で表される。本発明に係る圧力制御システムにおいて使用するライン（配管）中に設置する調節用バルブのサイズ（弁サイズ、Ｃｖ）は、以下のように選定され得る。
【００６４】
弁サイズ（Ｃｖ）を決める計算式は、ＦＣＩ（Ｆｕｌｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｉｎｃ）が定める式：
Ｃｖ＝Ｑ×ＳＱＲＴ（Ｇ（２７３＋Ｔｆ）／ΔＰ（Ｐ１＋Ｐ２））／２．９３
に従う。ここで、
Ｇ：比重（空気＝１）
Ｔｆ：流体温度（℃）
Ｑ：流量（ｍ３／ｈ）
Ｐ１：１次側絶対圧力（ｋＰａＡ）
Ｐ２：２次側絶対圧力（ｋＰａＡ）
ΔＰ：Ｐ１−Ｐ２
Ｑ＝Ｑ１×（２７３＋Ｔｆ）／２７３
である。そして、２つの条件についてＣｖを算出し、両条件を満たすバルブを選定する。弁差圧（ΔＰ）は、第１加圧室１’内圧Ａと第２加圧室２’内圧Ｂとの許容差圧内（例えば、Ａ−Ｂ≦３０ｋＰａ）であり、かつ微差圧（例えば、１ｋＰａ）であることが運転条件としては望ましい。
【００６５】
本発明は、以下の実施例によってさらに詳細に説明されるが、これに限定されるべきではない。
【実施例】
【００６６】
図４は、従来の撹拌式の真空乾燥機（遊星運動型混合乾燥機「ＳＶミキサー」（（株）神鋼環境ソリューション）の構成を示す。この撹拌式の真空乾燥機は、ドライヤー（乾燥室）２１とドライブユニット（駆動室）２２とを備え、これらの２室にはそれぞれ真空計２３および２４が設けられている。真空ポンプ２５が減圧ライン２６および２７を介してドライヤー２１およびドライブユニット２２に接続されており、外気流入ライン２８および２９によって、ドライヤー２１およびドライブユニット２２は外気と連絡している。外気流入ライン２８および２９ならびに減圧ライン２６上に、それぞれフィルター３０、３１および３２が設けられ、減圧ライン２６にはさらにコンデンサ３３が設けられている。ドライヤー２１内には乾燥させる食品を撹拌するためのスクリュー３４、およびスクリュー３４を旋回させるための公転軸３５が設けられている。また、減圧ライン２７および外気流入ライン２９上には、それぞれ調節用バルブ３６および３７が、また外気流入ライン２９上にはさらに開閉用バルブ３８および３９が設けられている。
【００６７】
上記従来の撹拌式の真空乾燥機において、真空吸引および真空ブレイク時を含めた運転中のドライヤー２１内の圧力Ｐ１およびドライブユニット２２内の圧力Ｐ２（それぞれ真空計２３および２４の示す値）を、０≦Ｐ１−Ｐ２≦３０ｋＰａになるように、調節用バルブ３６または３７で調節し、調節用バルブ３６または３７による調節が終わった後に、開閉用バルブ３８および３８による調節を行う必要がある。
【００６８】
このような従来の撹拌式の真空乾燥機における２室（ドライヤーおよびドライブユニット）において、２室の内圧をバランスよく制御するためには、煩雑な手動調節を必要とする。
【００６９】
本発明の圧力制御システムを上記撹拌式の真空乾燥機に適用した構成を図５に示す。
【００７０】
図５に示すように、本発明に係る圧力制御システムによって制御される撹拌式の真空乾燥機は、上記の従来の撹拌式の真空乾燥機と同様にドライヤー２１（基準室に該当する）とドライブユニット２２（基準室以外の室に該当する）とを備え、これらの２室にはそれぞれ真空計２３および２４が設けられている。真空ポンプ２５が減圧ライン２６および２７を介してドライヤー２１およびドライブユニット２２に接続されており、外気流入ライン２９が減圧ライン２７に接続している。減圧ライン２６にはさらにコンデンサ３３が設けられている。ドライヤー２１内には乾燥させる食品を撹拌するためのスクリュー３４、およびスクリュー３４を旋回させるための公転軸３５が設けられている。ドライヤー２１は加圧ライン４１を介して加圧源４０と接続しており、加圧ライン４１上には圧力調節弁機能を併せ持つ調節用バルブ４２が備えられている。また減圧ライン２７上には圧力調節弁機能を併せ持つ調節用バルブ４３が備えられている。
【００７１】
本発明の圧力制御システムは、自動モード（設定値は０〜＋５ｋＰａ）に設定された調節用バルブ４２および４３を、運転中のドライヤー２１内の圧力Ｐ１およびドライブユニット２２内の圧力Ｐ２（それぞれ真空計２３および２４の示す値）の差Ｐ１−Ｐ２に基づいて、制御する。
【００７２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明を用いれば、気圧調節（加圧または減圧）を必要とする２室の気圧をバランスよく制御することができるので、真空（減圧）乾燥装置、真空（減圧）化学反応装置、真空（減圧）食品製造装置、真空（減圧）蒸留装置などの真空機器や、加圧化学反応装置、加圧食品製造装置などの加圧機器における制御に利用することができる。また、遺伝子組換え反応、ＧＭＰなどの規制を受ける医薬品製造、放射性物質の取扱いなどは、密閉空間で実施されるが、これらに用いられる装置であって、２室を有し、この２室が同時に減圧または加圧される場合、２室の一方から内容物が密閉空間内に拡散しないように２室の圧力差を生じることが好ましくない装置などにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、２室をバランスよく制御するための圧力制御システムの要部構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであり、２室をバランスよく制御するための圧力制御システムの要部構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであり、２室をバランスよく制御するための圧力制御システムの要部構成を示す概略図である。
【図４】従来技術を示すものであり、従来の撹拌式の真空乾燥機の要部構成を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであり、本発明に係る圧力制御システムによって制御される撹拌式の真空乾燥機の要部構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      第１真空室（基準室）
１’    第１加圧室（基準室）
２      第２真空室（基準室以外の室）
２’    第２加圧室（基準室以外の室）
３      圧力センサ（基準室の圧力センサ）
４      圧力センサ（基準室以外の室の圧力センサ）
５      真空ポンプ
６      第１減圧ライン
７      第２減圧ライン
８      外気流入ライン
９      加圧源
１０      第１加圧ライン
１１      開閉用バルブ
１２      調節用バルブ
１３      開閉用バルブ
１４      調節用バルブ
１５      手動調節弁
１６      第２加圧ライン
１７      調節用バルブ
２１      ドライヤー（基準室）
２２      ドライブユニット（基準室以外の室）
２３      真空計（基準室の圧力センサ）
２４      真空計（基準室以外の室の圧力センサ）
２５      真空ポンプ
２６      減圧ライン
２７      減圧ライン
２８      外気流入ライン
２９      外気流入ライン
３０      フィルター
３１      フィルター
３２      フィルター
３３      コンデンサ
３４      スクリュー
３５      公転軸
３６      調節用バルブ
３７      調節用バルブ
３８      開閉用バルブ
３９      開閉用バルブ
４０      加圧源
４１      加圧ライン
４２      調節用バルブ
４３      調節用バルブ
１００      真空機器
１０１      加圧機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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