(57)【要約】  処理中の部品の制御可能な加熱または冷却を提供するための複合空気流を備えるオートクレーブが開示される。オートクレーブに沿った気体の流れが、１つまたは複数のダクト領域（４８、５２）内に供給され、ダクト（４８、５２）に沿った複数のダクト・バルブ（５０）が、気体をオートクレーブの作業領域内へ制御可能に偏向させる。完全に構成されたオートクレーブでは、ダクト・バルブ（５０）が、オートクレーブの作業領域内に制御可能な、３次元の空気流を供給するために、ファンまたはブロア（３８）から流れる気体をオートクレーブの天井、側面および床から偏向させる。ダクト・バルブ（５０）の制御は、個別のまたは連結されたダクト・バルブ制御によって、手動であっても自動的であってもよい。オートクレーブの作業領域内の部品上の温度センサに基づくコンピュータ制御が、一様な加熱または冷却、または意図的に一様でない加熱または冷却速度を提供するために使用されてもよい。様々な実施形態が開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の閉端部と第２の開放可能な端部を有する細長いオートクレーブ・シェルと、
前記閉端部に結合され、ファンが取り付けられた少なくとも１つのファン・モータと、
前記オートクレーブ・シェルの壁内に壁から離して設けられた第１のパネルと
を備え、
前記第１のパネルと前記オートクレーブ・シェルの壁との間を流れる気体を前記パネルの反対側へ制御可能に向けるために、前記第１のパネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを前記第１のパネルが有する、オートクレーブ。
【請求項２】
前記調節可能なダクト・バルブが、独立して制御可能である請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項３】
前記調節可能なダクト・バルブが互いにグループとして結合され、各グループのバルブが一斉に制御可能である請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項４】
前記第１のパネルと平行であり、また前記オートクレーブ・シェルの壁から離して設けられた第２のパネルをさらに備える請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項５】
前記第２のパネルもまた、前記第２のパネルと前記オートクレーブ・シェルの壁の間を流れる気体を前記パネルの反対側へ制御可能に向けるために、前記第２のパネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを有する請求項４に記載のオートクレーブ。
【請求項６】
前記細長いオートクレーブ・シェルが、水平方向に配置された管状のシェルであり、前記第１のパネルが前記オートクレーブ内のルーフを形成し、前記第２のパネルが前記オートクレーブの床を形成する請求項５に記載のオートクレーブ。
【請求項７】
前記第２のパネルが、その２つの側面の間で下向きに段差が付けられている請求項６に記載のオートクレーブ。
【請求項８】
第１および第２の対向して配置された側部パネルをさらに備え、それぞれが、前記各側部パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁の間を流れる気体を前記側部パネルの反対側へ制御可能に向けるために、各側部パネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを有する請求項６に記載のオートクレーブ。
【請求項９】
前記第２のパネルが、その２つの側面の間で下向きに段差が付けられている請求項８に記載のオートクレーブ。
【請求項１０】
前記ファンが、前記パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁との間の空間に沿い、パネルの間の前記オートクレーブ・シェルに沿って戻るように前記オートクレーブ内の気体を循環させるように構成され、気体もまた、各ダクト・バルブの開放の程度に応じた量で、前記パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁との間の空間から、パネルの間のオートクレーブ・シェル内へ向けられる請求項８に記載のオートクレーブ。
【請求項１１】
前記ダクト・バルブ・アクチュエータと結合され、前記オートクレーブ内に分散された温度センサと結合可能であるコンピュータ制御部をさらに備え、前記コンピュータが、前記温度センサに応答して前記オートクレーブ内で所望の温度分布を得るために前記ダクト・バルブ・アクチュエータを制御するように構成されている請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項１２】
前記温度センサが、前記オートクレーブ内の少なくとも加工品の上に配置された熱電対である請求項１１に記載のオートクレーブ。
【請求項１３】
水平方向軸、第１の閉端部、第２の開放可能な端部を有する円筒形のオートクレーブ・シェルと、
前記閉端部に結合され、ファンが取り付けられた少なくとも１つのファン・モータと、
前記オートクレーブ・シェルの上部表面の内側に、そこから離して設けたルーフ・パネルと
を備え、
前記ルーフ・パネルが、前記ルーフ・パネルと前記オートクレーブ・シェルの上部の間を流れる気体を前記ルーフ・パネルの下方の領域へ制御可能に向けるために、前記ルーフ・パネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを有する、オートクレーブ。
【請求項１４】
前記調節可能なダクト・バルブが、独立して制御可能である請求項１３に記載のオートクレーブ。
【請求項１５】
前記調節可能なダクト・バルブが、互いにグループで結合され、各グループのバルブが一斉に制御可能である請求項１３に記載のオートクレーブ。
【請求項１６】
前記第ルーフ・パネルと平行であり、また前記オートクレーブ・シェルの底部壁から離して設けられたフロア・パネルをさらに備える請求項１３に記載のオートクレーブ。
【請求項１７】
前記フロア・パネルもまた、前記フロア・パネルと前記オートクレーブ・シェルの底部壁の間を流れる気体を前記フロアとルーフ・パネルの間の空間へ制御可能に向けるために、前記フロア・パネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを有する請求項１６に記載のオートクレーブ。
【請求項１８】
前記第２のパネルが、その２つの側面の間で下向きに段差が付けられている請求項１７に記載のオートクレーブ。
【請求項１９】
第１および第２の対向して配置された側部パネルをさらに備え、それぞれが、前記各側部パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁の間を流れる気体を前記フロアとルーフ・パネルの間の空間へ制御可能に向けるために各側部パネルに沿って配置された複数の調節可能なダクト・バルブを有する請求項１７に記載のオートクレーブ。
【請求項２０】
前記フロア・パネルが、その２つの側面の間で下向きに段差が付けられている請求項１９に記載のオートクレーブ。
【請求項２１】
前記ファンが、前記パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁との間の空間に沿い、パネルの間の前記オートクレーブ・シェルに沿って戻るように前記オートクレーブ内の気体を循環させるように構成され、気体もまた、各ダクト・バルブの開放の程度に応じた量で、前記パネルと前記オートクレーブ・シェルの隣接する壁との間の空間から、パネルの間のオートクレーブ・シェル内へ向けられる請求項１９に記載のオートクレーブ。
【請求項２２】
前記ダクト・バルブ・アクチュエータと結合され、前記オートクレーブ内に分散されたセンサと結合可能であるコンピュータ制御部をさらに備え、前記コンピュータが、前記センサに応答して前記オートクレーブ内で所望の環境分布を得るために前記ダクト・バルブ・アクチュエータを制御するように構成されている請求項１３に記載のオートクレーブ。
【請求項２３】
前記センサが、温度センサを備える請求項２２に記載のオートクレーブ。
【請求項２４】
前記温度センサが、前記オートクレーブ内の少なくとも加工品上に配置された熱電対である請求項２３に記載のオートクレーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートクレーブの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
オートクレーブは従来技術で公知である。このような装置は、通常、処理中の物品が、高温または低温、高圧または低圧、特殊な気体または湿潤環境、またはこのような状態のいずれかの組合せを受けなければならない、実験的処理から日常的処理や生産的処理までの範囲にわたる様々な目的のために使用される。典型的な従来型のオートクレーブの軸方向と長手方向断面図が、図１、２に示されている。このようなオートクレーブは一般に、円筒形のシェル２０と、閉端部２２と、ロック／シールの係合によって円筒形のシェル２０に対して係止されかつ密封されていることがある開放可能な開端部２４とを有する圧力容器の構成であり、そのロックとシールの設計が公知である。円筒形の部分２０は通常、作業空間３２およびダクト３４、３６をそれぞれ区画するルーフまたは天井２８と床３０とを有する。円筒形の部分２０の閉端部には通常、ダクト３６を通り、その後オートクレーブの作業領域３２を通って戻る空気循環を生じさせるための、モータ３８とファンまたはブロア４０とがある。図示した例では、モータ３８は、オートクレーブに対して密封されても密封されなくてもよいそれ自体の封入容器４２の中にあるが、他の形態では、モータは、実際にオートクレーブの中にあってもよい、またはさらなる代替形態として、オートクレーブの端部２２に対して回転シールを有するファンまたはブロアを支持しているシャフトとともに、オートクレーブの全く外部にあってもよい。これらの特徴は、オートクレーブを加熱および／または冷却する、加圧するまたはそれに真空を供給する方式などと同様に、実質上様々であってよく、すべて従来技術で公知である。
【０００３】
オートクレーブ内の気体流路が、よく形成されており、事前に決められ、その端部を除いて軸方向に長いものであることが、図１、２からわかるであろう。このようなオートクレーブでは一般に、ヒーターまたはクーラーはオートクレーブの作業領域内にはなく、一例として、ファンまたはブロアの領域内、またはルーフ・パネルの上方やフロア・パネルの下方にある。オートクレーブの作業領域を通る軸方向の流れのため、図２のオートクレーブ内の加熱または冷却は、オートクレーブ内で処理中の物体へのまたは物体からのその流路に沿った熱の伝達のため、オートクレーブの左端部で最大となり、オートクレーブに沿って減少し、オートクレーブの右端部で最小値となる。したがって、作業領域内にある部品が、最初に所望の温度に到達し、すべての部品が確実に、十分長い時間にわたって所望の温度を受けるようにするするために、他の部品よりも長く処理されることになる。このことは、処理時間、加熱または冷却エネルギーの無駄であり、オートクレーブ内での部品の一様でない処理を提供し、このことは、部品に悪影響を有することがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図３および４は、本発明を組み込んでいる例示的なオートクレーブの、それぞれ長手方向軸に対して垂直な断面図と横軸に沿った断面図である。図３に示すように、本発明を組み込んでいる典型的なオートクレーブは、天井またはルーフ４４を有すると共に、圧力／温度バッチ処理サイクルを行うためにユーザーがオートクレーブ内に入れる部品または加工品を受けるための、ある形態の床またはそれと等価な構造４６を有する。本発明によると、天井４４と、床構造またはそれと等価なもの４６は、好ましくは制御可能な方式で通気される。このことは、図４に示すファンが、オートクレーブ内の加熱または冷却された空気を、天井４２の上に、または床またはそれに対応する構造４４の下に向け、制御された量の加熱された空気が、オートクレーブ圧力容器の長手方向軸に沿った様々なゾーン内に向けられ、空気の残りの部分が、オートクレーブのドア領域からファンに向かって長手方向に戻るように向けられる。
【０００５】
このようにして、必要に応じて、様々なゾーン内の加熱（または冷却）速度が均等化される。別法として、ツールまたは加工品が、オートクレーブの軸に沿って熱量量が変化する場合、加工品内にその軸に沿って等しい温度と等しい温度変化速度を生じさせるために、様々なゾーン内の加熱または冷却速度が意図的に不均等にされてもよい。いずれにしても、一例として、本発明は、最低の温度領域のために最小の時間／温度要求を達成するために、必要以上に高いまたは低い温度に部品を加熱または冷却するためにエネルギーを使用しないことによって、より高い効率という利点を有する。本発明はまた、オートクレーブ軸に沿った加熱速度と温度プロファイルの制御を可能にすることによって、改良された、より一様な結果をもたらす。
【０００６】
好ましい実施形態では、通気が自動的に制御されるが、必要に応じて手動で制御されてもよい。このような制御は、モータ、ソレノイド、圧縮空気または当業者に公知のその他の手段によって達成されてもよい。自動、手動にかかわらず温度自体が、熱電対によって、または、使用されていれば、コンピュータまたはその他の形態の制御、好ましくは、プログラム制御下で動作するプロセッサ・ベースの制御システムによって提供される自動制御を有するその他の手段によって、監視されてもよい。
【０００７】
したがって、「複合空気流」は、３次元からオートクレーブの作業空間内に空気流を供給する（３Ｄ流）。
１．上部から下向きにツールへ
２．底部から上向きにツールの下へ、および
３．前方からツールの後方へ。
【０００８】
また、複合空気流は、空気流としたがって熱伝導が制御され、このようにして、熱電対またはその他の手段によって測定されるような部品温度を使用して部品への熱の流れを調節する制御された長手方向ゾーンを有する能力を提供する。要約すると、旧システムは、主として軸方向または鉛直方向の２次元の流れしか供給していなかったが、本発明の複合空気流は、３次元の空気流を供給し、空気流はより良い熱伝導のために完全に乱流である。ゾーン制御は、バッチ処理中、動的に部分的な要求に対する流れの調節可能性を提供する。
【０００９】
ここで図５、６を参照すると、オートクレーブの軸方向断面と長手方向断面を示す概略図が示されている。これらの図は、所望の複合空気流を得る一方法を示している。特に、この実施形態では、天井４８が複数のダクト・バルブ５０を備え、床５２も同様である。実際には、バルブは、処理すべき部品をその上に配置するための平坦な表面に影響を与えないように床のいくらか下方に設置されてもよい。また、この実施形態では、図５に示すように、上方から、下方から、だけでなく各側面からの流れが、軸方向流と同様に、完全に調節可能であるように、側壁５４が、ダクト・バルブを同様に備える。その点において、軸方向流の比率が、図６のダクト・バルブ５６によって部分的に制御されてもよい。
【００１０】
図５、６のダクト・バルブは、これから説明される方式などで、手動または自動のいずれかで、個別に制御可能であってもよい。ダクト・バルブの個別の制御の代替形態として、図５、６の実施形態で提案されたように、図７、８は、天井４８内のダクト・バルブ５０が、２つのグループに連結され、別々のバルブ・アクチュエータ５８、６０が各グループを独立に駆動し、同様にバルブ・アクチュエータ６２が、天井内の軸方向流ダクト・バルブを操作する、同様の実施形態を示している。明らかに、複数のダクト・バルブの一斉のグループ分けと動作が、オートクレーブの床や側面に同様に適用されてもよい。
【００１１】
ここで図９を参照すると、処理中の部品の均一な温度分布のためにダクト・バルブへのコンピュータ制御を組み込んでいるオートクレーブの一部分の断面が示されている。この図に示すように、通常、オートクレーブに沿った様々な位置で部品に結合されている熱電対による処理中の部品の温度の測定値を基にして、制御コンピュータ６４が、ヒーターおよび／またはクーラー、さらにはダクト・バルブ・アクチュエータ６６を制御するために結合されている。その点において、オートクレーブは、１つの大きな部品を処理することができ、その場合、熱電対は部品の長さに沿って様々な位置に配置される。他の場合では、オートクレーブは、多数の比較的小さい部品を処理し、その場合、熱電対はオートクレーブに沿って選択された部品上に配置される。したがって、図９に示すように、追加の接続部６８が、オートクレーブに沿った他の位置の追加の熱電対との結合のため、および、オートクレーブのこれらの領域内での温度を制御するためのアクチュエータ６６と同様の他のバルブ・アクチュエータを制御するために設けられている。もちろん、制御コンピュータ６４が、オートクレーブ内の部品または部品群を一様に加熱（または冷却）するために、および、処理に対して設定された時間の間所望の温度を維持し、所望の温度が達成されたとき加熱または冷却を減少させるために、適切なプログラムの制御の下で動作する。図９に示す実施形態では、４つのダクト・バルブが互いに連結されているが、もちろんいかなる数のダクト・バルブが連結されてもよく、または前に示したように、必要に応じて、個別の制御が行われてもよい。また、ここに示した実施形態は、端部ドアを備える水平方向の配置で示されているが、鉛直方向配置や他のドア構成などの他の方向が、必要に応じて使用されてもよい。
【００１２】
コンピュータ制御についての前述の説明では、温度センサが、処理中の部品または部品群上に配置されるとして記載されていた。センサは実際には、内部温度を監視するために部品内に、または部品の近傍のオートクレーブ内にあってもよいことに留意されたい。他の適用例では、センサが、２つの例を挙げると、湿度または気体組成などの他のいくつかのパラメータを感知してもよい。この場合でも、センサが、部品または部品群上またはその近傍にあってもよい。２つ以上の環境パラメータが制御される場合では、異なるタイプのセンサが使用されることになり、これらは、必要に応じて、実質上同一のまたは異なる位置を有してもよい。
【００１３】
本発明のある好ましい実施形態が、限定する目的ではなく、例示の目的で、本明細書で開示され、説明されてきたが、形態および詳細の様々な変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われることができることを当業者なら理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】典型的な従来技術のオートクレーブの軸方向断面図である。
【図２】典型的な従来技術のオートクレーブの長手方向断面図である。
【図３】本発明のオートクレーブの一実施形態の軸方向断面図である。
【図４】本発明のオートクレーブの一実施形態の長手方向断面図である。
【図５】本発明のオートクレーブの別の実施形態の軸方向断面図である。
【図６】本発明のオートクレーブの別の実施形態の長手方向断面図である。
【図７】本発明のオートクレーブのさらに別の実施形態の軸方向断面図である。
【図８】本発明のオートクレーブのさらに別の実施形態の長手方向断面図である
【図９】本発明の実施形態によるオートクレーブの一部分の断面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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