(57)【要約】【課題】従来よりも乾燥対象が収容される室内各部の温度のばらつきを抑制することが可能な真空乾燥機を提供する。【解決手段】密閉可能な恒温室２１を形成するステンレス製内槽２０と、恒温室２１を減圧する真空ポンプ１０２と、ステンレス製内槽２０の底部２０ｂを加熱する電気ヒータ１２と、を備えた真空乾燥機１において、内部に乾燥対象を収容し、かつステンレス製内槽２０との間に空間４０が設けられるように恒温室２１内に配置されるアルミ製内槽３０を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な恒温室を形成する第１内槽と、前記恒温室を減圧する減圧手段と、前記第１内槽の底部を加熱する加熱手段と、を備えた真空乾燥機において、
内部に乾燥対象を収容し、かつ前記第１内槽との間に空間が設けられるように前記恒温室内に配置される第２内槽を備えていることを特徴とする真空乾燥機。
【請求項２】
前記恒温室を形成する前記第１内槽の内面と前記第２内槽の外面とにそれぞれ接触するように前記空間に金属製のブロック部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空乾燥機。
【請求項３】
前記ブロック部材は、前記第２内槽の外面のうち前記第１内槽の内面と対向している各面にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の真空乾燥機。
【請求項４】
前記ブロック部材の材質は、前記第１内槽の材質よりも熱伝導率の大きい材質であることを特徴とする請求項２又は３に記載の真空乾燥機。
【請求項５】
前記ブロック部材は、内部を貫通する通路を備えていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の真空乾燥機。
【請求項６】
前記第２内槽の外面の各角部がそれぞれ丸められていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空乾燥機。
【請求項７】
前記加熱手段として電気ヒータが設けられ、
前記空間の温度を取得する第１温度取得手段と、前記第２内槽の内部の温度を取得する第２温度取得手段と、前記第１温度取得手段により取得される温度が所定の上限温度を超えない範囲において前記上限温度よりも低い温度が設定される目標温度と前記第２温度取得手段により取得された温度との温度差が予め設定した所定の第１許容範囲内に調整されるまで前記電気ヒータを最大出力で動作させ、前記温度差が前記所定の第１許容範囲内に調整された後は前記温度差が前記第１許容範囲よりも狭い所定の第２許容範囲内に調整されるように前記第１温度取得手段により取得された温度及び前記温度差に基づいて前記電気ヒータの出力を制御するヒータ制御手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の真空乾燥機。
【請求項８】
前記第１内槽の一面が開閉可能な扉であるとともに、前記第１内槽には前記扉を閉じた場合に前記恒温室が密閉されるように前記扉と接触するシール部材が設けられ、
前記第２内槽は、前記扉と対向する面に開口部を備えており、
前記扉の内側に、前記開口部を閉塞するとともに前記第１内槽の内面と接触するように設けられる閉塞部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の真空乾燥機。
【請求項９】
前記第２内槽の外面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温室内を減圧しつつその恒温室内の温度を上昇させて恒温室内に収容した乾燥対象を乾燥させる真空乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉した真空槽内の被乾燥物（乾燥対象）を複数の遠赤外線プレートヒータにより加熱するとともに真空ポンプにより真空槽内を排気する真空乾燥機が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−３２９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒータなどによって乾燥対象を加熱すると乾燥対象が収容されている室内のガスも加熱され、温度が高く密度の小さいガスが室内の上層に移動する。このガスの移動により乾燥対象が収容された室内の上層の温度が下層の温度よりも高くなり、室内各部の温度にばらつきが生じる。そのため、一回に乾燥処理を行うことが可能な個数が制限されたり、乾燥処理を行うことが可能な乾燥対象の大きさが制限されるおそれがある。特許文献１の真空乾燥機では、このガスの移動による室内各部の温度のばらつきを抑制することは考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも乾燥対象が収容される室内各部の温度のばらつきを抑制することが可能な真空乾燥機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の真空乾燥機は、密閉可能な恒温室を形成する第１内槽と、前記恒温室を減圧する減圧手段と、前記第１内槽の底部を加熱する加熱手段と、を備えた真空乾燥機において、内部に乾燥対象を収容し、かつ前記第１内槽との間に空間が設けられるように前記恒温室内に配置される第２内槽を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の真空乾燥機によれば、恒温室の底部にて加熱されたガスを第１内槽と第２内槽との間に設けた空間を介して恒温室の上層に移動させて空間内に自然対流を生じさせることができる。上層に移動したガスは熱を放出した温度が低下するため、空間を通って再度恒温室の底部に移動する。このように、空間内にて高温のガスを循環させることができるので、第２内槽の全ての外面に熱を伝達させることができる。そのため、乾燥対象が収容される第２内槽の内部の各部の温度のばらつきを抑制することができる。
【０００８】
本発明の真空乾燥機の一形態においては、前記恒温室を形成する前記第１内槽の内面と前記第２内槽の外面とにそれぞれ接触するように前記空間に金属製のブロック部材が設けられていてもよい（請求項２）。この場合、ブロック部材を介して第１内槽から第２内槽に速やかに熱を伝達することができる。
【０００９】
この形態において、前記ブロック部材は、前記第２内槽の外面のうち前記第１内槽の内面と対向している各面にそれぞれ設けられていてもよいし（請求項３）、前記ブロック部材の材質は、前記第１内槽の材質よりも熱伝導率の大きい材質であってもよい（請求項４）。このようにブロック部材を複数設けたり、ブロック部材の熱伝導率を第１内槽の熱伝達率よりも大きく設定することにより、さらに速やかに第１内槽から第２内槽に熱を伝達することができる。
【００１０】
また、前記ブロック部材は、内部を貫通する通路を備えていてもよい（請求項５）。この場合、ブロック部材の内部をガスを通過させることできる。そのため、空間内にブロック部材を設けても、そのブロック部材によってガスの循環が阻害されない。
【００１１】
本発明の真空乾燥機の一形態においては、前記第２内槽の外面の各角部がそれぞれ丸められていてもよい（請求項６）。このように第２内槽の各角部を丸めることにより空間内
にてガスをスムーズに循環させることができる
【００１２】
本発明の真空乾燥機の一形態においては、前記加熱手段として電気ヒータが設けられ、前記空間の温度を取得する第１温度取得手段と、前記第２内槽の内部の温度を取得する第２温度取得手段と、前記第１温度取得手段により取得される温度が所定の上限温度を超えない範囲において前記上限温度よりも低い温度が設定される目標温度と前記第２温度取得手段により取得された温度との温度差が予め設定した所定の第１許容範囲内に調整されるまで前記電気ヒータを最大出力で動作させ、前記温度差が前記所定の第１許容範囲内に調整された後は前記温度差が前記第１許容範囲よりも狭い所定の第２許容範囲内に調整されるように前記温度差に基づいて前記電気ヒータの出力を制御するヒータ制御手段と、をさらに備えていてもよい（請求項７）。このように温度差が第１許容範囲内に調整されるまでは電気ヒータを最大出力で動作させることにより、恒温室内の温度を速やかに目標温度に昇温することができる。
【００１３】
本発明の真空乾燥機の一形態においては、前記第１内槽の一面が開閉可能な扉であるとともに、前記第１内槽には前記扉を閉じた場合に前記恒温室が密閉されるように前記扉と接触するシール部材が設けられ、前記第２内槽は、前記扉と対向する面に開口部を備えており、前記扉の内側に、前記開口部を閉塞するとともに前記第１内槽の内面と接触するように設けられる閉塞部材をさらに備えていてもよい（請求項８）。シール部材が設けられている面はこのシール部材によって熱伝導が阻害される。そこで、この面に第１内槽の内面と接触し、かつ第２内槽の開口部を閉塞する閉塞部材を設けることにより、この閉塞部材によって第１内槽から第２内槽に熱を伝達することができる。そのため、第２内槽の内部の各部の温度のばらつきを抑制することができる。
【００１４】
本発明の真空乾燥機の一形態においては、前記第２内槽の外面に凹凸が設けられていてもよい（請求項９）。このように凹凸を設けることによって第２内槽の外面の表面積を増加させることができるので、ガスから第２内槽に速やかに熱を伝達させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明の真空乾燥機によれば、第１内槽と第２内槽との間に設けた空間内にて高温のガスを循環させることができるので、第２内槽の外面にほぼ均等に熱を伝達させることができる。そのため、第２内槽の内部の各部の温度のばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図３は、本発明の真空乾燥機の一形態を示している。なお、図１は、真空乾燥機１の斜視図を示している。また、図２は図３のII−II線における真空乾燥機１の断面図を、図３は図２のIII−III線における真空乾燥機１の断面図をそれぞれ示している。真空乾燥機１は、本体１００と、本体１００の下部に設けられる制御装置１０１と、減圧手段としての真空ポンプ１０２とを備えている。なお、制御装置１０１及び真空ポンプ１０２は、周知の真空乾燥機に設けられるものと同一のものでよいため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
図２及び図３に示したように本体１００は、ステンレス製の外槽１０と、外槽１０の内部に設けられるステンレス製の第１内槽（以下、ステンレス製内槽と呼ぶこともある。）２０と、ステンレス製内槽２０の内部に設けられ、乾燥対象が内部に収容されるアルミ製の第２内槽（以下、アルミ製内槽と呼ぶこともある。）３０とを備えている。すなわち、真空乾燥機１は２重の内槽を備えたダブルチャンバ構造を有する。
【００１８】
図１に示したように外槽１０は開閉可能な扉１１を備えており、扉１１には内部の様子を観測するためのガラス製の観測窓１１ａが設けられている。ステンレス製内槽２０は扉１１に面する一面が開口しており、扉１１は閉状態時にそのステンレス製内槽２０の開口部２０ａを閉塞するように設けられる。このように扉１１によって開口部２０ａが閉塞されることによってステンレス製内槽２０内に恒温室２１が形成される。ステンレス製内槽２０には、扉１１と接触する箇所にシール部材としてのゴムパッキン２２が設けられている。扉１１が閉じられた場合は、扉１１がこのゴムパッキン２２を押し潰すことにより恒温室２１が密閉される。ステンレス製内槽２０は、開口部２０ａ及び底部２０ｂ以外が断熱材２３で覆われるようにして外槽１０の内部に設けられている。外槽１０内にはステンレス製内槽２０の底部２０ｂを加熱するための加熱手段としての電気ヒータ１２が設けられている。
【００１９】
図１及び図２に示したように真空ポンプ１０２と恒温室２１とはガス排出通路１０３によって連通されており、ガス排出通路１０３にはオイルキャッチャータンク１０４及び第１バルブ１０５が設けられている。なお、オイルキャッチャータンク１０４は、ガスからオイルを分離するために設けられている。また、本体１００には恒温室２１内に外部から空気を導入するための空気導入通路１０６が設けられており、空気導入通路１０６には第２バルブ１０７が設けられている。
【００２０】
アルミ製内槽３０は、ブロック部材としてのアルミ製のブロック（以下、アルミブロックと呼ぶ）３１に支持されてステンレス製内槽２０の内部に設けられる。このようにアルミ製内槽３０をアルミブロック３１にて支持することにより、ステンレス製内槽２０とアルミ製内槽３０との間に空間４０を設けることができる。図４は、アルミ製内槽３０の斜視図である。図４に示したようにアルミ製内槽３０もステンレス製内槽２０と同様に扉１１に面する一面が開口している。また、アルミ製内槽３０の外面の各角部３０ｂがそれぞれ丸められている。アルミ製内槽３０の開口部３０ａ以外の各外面にはアルミブロック３１がそれぞれ３個ずつ設けられている。図３に断面を示したようにアルミブロック３１は、その内部を通路３１ａが貫通する中空状に形成されている。言い換えると、アルミブロック３１は断面が長方形のパイプとして形成されている。図２に示したようにアルミブロック３１は、アルミ製内槽３０の外面のうち天井部及び底部では通路３１ａが真空乾燥機１の左右方向（図２の左右方向）に向くように、それ以外の面では通路３１ａが真空乾燥機１の上下方向（図２の上下方向）を向くようにそれぞれアルミ製内槽３０に取り付けられる。
【００２１】
また、図４に示したようにアルミ製内槽３０は、ステンレス製内槽２０との接触面積を増加させるためにアルミブロック３１の外側にアルミ製の板（以下、アルミ板と呼ぶこともある。）３２を備えている。なお、図４においては、アルミ製内槽３０の外面のうちの２面のアルミ板３２のみを示し、それ以外の外面に取り付けてあるアルミ板３２の図示を省略した。アルミブロック３１及びアルミ板３２は、例えばリベットによってアルミ製内槽３０に取り付けられる。各アルミブロック３１の厚さは、アルミ製内槽３０がステンレス製内槽２０の内部に配置された場合に、アルミ製内槽３０の各面のアルミ板３２がステンレス製内槽２０とそれぞれ確実に接触するように設定される。このように厚さを設定することにより、各アルミブロック３１をステンレス製内槽２０とアルミ製内槽３０とにそれぞれ接触させることができる。
【００２２】
アルミ製内槽３０の開口部３０ａは、扉１１の内側に配置される閉塞部材としてのアルミ製の遮蔽板３３によって閉塞される。この遮蔽板３３は、取り外し可能に設けられており、乾燥対象をアルミ製内槽３０の内部に入れた後に取り付けられる。この際、遮蔽板３３は、端部がステンレス製内槽２０の内面と接触し、かつアルミ製内槽３０の開口部３０ａを閉塞するように取り付けられる。このようにアルミ製内槽３０の開口部３０ａが閉塞されることによってアルミ製内槽３０内に乾燥室３４が形成される。
【００２３】
次に制御装置１０１について説明する。図１に示したように制御装置１０１は、電気ヒータ１２の出力を制御して乾燥室３４内の温度を調節するヒータ制御手段としての温度調節器１１０と、恒温室内の圧力を表示する真空計１１１と、電源スイッチ１１２とを備えている。また、制御装置１０１は、図２に示したように空間４０の温度に対応した信号を出力する第１温度取得手段としての第１温度センサ１１３と、乾燥室３４内の温度に対応した信号を出力する第２温度取得手段としての第２温度センサ１１４とを備えている。第１温度センサ１１３及び第２温度センサ１１４は温度調節器１１０に接続されており、温度調節器１１０はこれら温度センサ１１３、１１４の出力信号を参照して電気ヒータ１２の出力を制御する。なお、温度調節器１１０としては、例えばＰＩＤコントローラが設けられる。
【００２４】
図５は、温度調節器１１０が乾燥室３４の温度を目標温度まで昇温するために実行するヒータ暖機制御ルーチンを示している。なお、目標温度は、乾燥室３４に収容される乾燥対象に応じて適宜設定される。
【００２５】
図５の制御ルーチンにおいて温度調節器１１０はまずステップＳ１１で電気ヒータ１２を最大出力で動作（ＯＮ）させる。次のステップＳ１２で温度調節器１１０は、目標温度から乾燥室３４内の温度Ｔ２を引いた値の絶対値、すなわち目標温度と乾燥室３４内の温度Ｔ２との差（以下、温度差と呼ぶこともある。）が第１許容範囲である１０°Ｃ以下か否か判断する。なお、第１許容範囲は、目標温度に応じて適宜変更してよい。温度差が１０°Ｃより大きいと判断した場合はステップＳ１３に進み、温度調節器１１０は空間４０の温度Ｔ１が所定の上限温度である２６０°Ｃ未満か否か判断する。この上限温度には、外槽１０及び各内槽２０、３０の材質などに基づいて真空乾燥機１を安全に動作させることが可能な温度範囲の上限値が設定される。空間４０の温度Ｔ１が２６０°Ｃ未満と判断した場合はステップＳ１４に進み、温度調節器１１０は電気ヒータ１２を最大出力で動作（ＯＮ）させる。なお、既に電気ヒータ１２が最大出力で動作中の場合はその動作を継続させる。一方、空間４０の温度Ｔ１が２６０°Ｃ以上と判断した場合はステップＳ１５に進み、温度調節器１１０は電気ヒータ１２を停止（ＯＦＦ）させる。
【００２６】
ステップＳ１２において温度差が１０°Ｃ以下と判断した場合はステップＳ１６に進み、温度調節器１１０は温度差に基づいて電気ヒータ１２の出力制御を実施する。なお、この出力制御は、例えば温度差に基づいて電気ヒータ１２に供給する電流をＰＩＤ制御することによって行う。次のステップＳ１７において温度調節器１１０は温度差が第２許容範囲である５°Ｃ以下か否か判断する。温度差が５°Ｃより大きいと判断した場合はステップＳ１６に戻り、温度差が５°Ｃ以下になるまでステップＳ１６及びＳ１７の処理を実行する。一方、温度差が５°Ｃ以下と判断した場合は制御ルーチンを終了する。
【００２７】
なお、図５のヒータ暖機制御ルーチンの終了後、温度調節器１１０は乾燥室３４内の温度が目標温度に維持されるように電気ヒータ１２の出力を調整する他の制御ルーチンを実行して乾燥対象を乾燥させる。
【００２８】
図６を参照して本発明の真空乾燥機１における熱の伝達経路を説明する。電気ヒータ１２から発せられた熱Ｑ１は、まずステンレス製内槽２０の底部２０ｂに伝達される。ステンレス製内槽２０の底部２０ｂに伝達された熱のうちの一部の熱Ｑ２〜Ｑ４は、ステンレス製内槽２０からアルミ板３２及びアルミブロック３１を介してアルミ製内槽３０に伝達される。また、ステンレス製内槽２０の底部２０ｂに伝達された熱のうちの他の一部の熱Ｑ５は、空間４０内の空気を加熱して自然対流を発生させ、図２及び図３に矢印Ｆで示したように空間４０内に加熱された空気の循環を発生させる。この加熱空気は、アルミ製内槽３０の各面と接触してアルミ製内槽３０の熱を伝達する。その他、ステンレス製内槽２０からの輻射熱Ｑ６によってもアルミ製内槽３０に熱が伝達される。これらの経路によってアルミ製内槽３０に伝達された熱は、さらにアルミ製内槽３０に収容された乾燥対象に伝達され、乾燥対象の乾燥に使用される。
【００２９】
本発明の真空乾燥機１によれば、ステンレス製内槽２０との間に空間４０が設けられるようにステンレス製内槽２０内にアルミ製内槽３０を設けたので、空間４０内にて加熱空気を循環させてアルミ製内槽３０の外面にほぼ均等に熱を伝達することができる。また、アルミ製内槽３０の外面のうちステンレス製内槽２０の内面と対向する各面にそれぞれアルミブロック３１を設けたので、このアルミブロック３１を介してもアルミ製内槽３０の各外面に熱を伝達することができる。さらに、ブロック３１は第１内槽２０よりも熱伝導率が大きいアルミ製であるため、速やかにステンレス製内槽２０からアルミ製内槽３０に熱を伝達することができる。恒温室２１のうち扉１１によって形成される面はゴムパッキン２２があるため、熱が伝達され難いが、本発明の真空乾燥機１では、その部分にアルミ製の遮蔽板３３を設けたので、この遮蔽板３３によってステンレス製内槽２０からアルミ製内槽３０に熱を速やかに移動させることができる。このように加熱空気、アルミブロック３１及び遮蔽板３３によってアルミ製内槽３０のほぼ全外周面に熱を伝達することができるので、乾燥室３４内の各部の温度のばらつきを抑えることができる。
【００３０】
各アルミブロック３１は通路３１ａが空間４０内の加熱空気の流れに沿うようにアルミ製内槽３０の外面にそれぞれ設けられ、またアルミ製内槽３０の各角部が丸められているので、空間４０内にて加熱空気をスムーズに循環させることができる。そのため、加熱空気によって恒温室２１の底部から恒温室２１の上層に速やかに熱を移動させることができる。
【００３１】
図７は、図５の制御ルーチンを実行して乾燥室３４内の温度を目標温度まで上昇させたときの温度変化の一例を示している。なお、図７の線Ｌ１が本発明の真空乾燥機１の温度変化である。比較例としてアルミ製内槽３０が無い真空乾燥機、すなわち内槽が１重の真空乾燥機における恒温室内の温度変化の一例を線Ｌ２として図７に示した。図７から明らかなように、本発明の真空乾燥機１によれば、加熱空気、アルミブロック３１及び遮蔽板３３によってアルミ製内槽３０のほぼ全外周面に熱を伝達することができ、また電気ヒータ１２を最大出力で動作させるので、比較例よりも速やかに乾燥室３４内の温度を目標温度まで上昇させることができる。
【００３２】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、アルミ製内槽の外面に凹凸を設けてもよい。この凹凸は、例えばアルミ製内槽の各外面を表面粗さを粗くすることによって設けてる。このように凹凸を設けることにより、アルミ製内槽の外面の表面積を増加させることができるので、加熱空気からアルミ製内槽にさらに速やかに熱を伝達させることができる。また、凹凸を設けることにより加熱空気とアルミ製内槽との間で発生する摩擦熱を増加させることができるので、この摩擦熱によって速やかにアルミ製内槽に熱を伝達させることができる。
【００３３】
アルミ内槽の各外面に取り付けられるアルミブロックの数は３つに限定されない。外面の大きさなどに応じて適宜変更して良い。
【００３４】
図８示したように扉１１の内側に設けられる遮蔽板３３には、ステンレス製内槽２０と接触する面積を増加させるための接触用ブロック５０が設けられていてもよい。この場合、遮蔽板３３によってステンレス製内槽２０からアルミ製内槽３０にさらに速やかに熱を伝達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の真空乾燥機の一形態を示す斜視図。
【図２】図３のII−II線における真空乾燥機の断面図。
【図３】図２のIII−III線における真空乾燥機の断面図。
【図４】アルミ製内槽を示す斜視図。
【図５】温度調節器が実行するヒータ暖機制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】本発明の真空乾燥機における熱の伝達経路の一例を示す図。
【図７】本発明の真空乾燥機における乾燥室内の温度の温度変化の一例を示す図。
【図８】本発明の真空乾燥機の他の形態を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  真空乾燥機
１１  扉
１２  電気ヒータ（加熱手段）
２０  ステンレス製内槽（第１内槽）
２０ｂ  底部
２１  恒温室
２２  ゴムパッキン（シール部材）
３０  アルミ製内槽（第２内槽）
３０ａ  開口部
３０ｂ  角部
３１  アルミブロック（ブロック部材）
３１ａ  通路
３３  遮蔽板（閉塞部材）
４０  空間
１０２  真空ポンプ（減圧手段）
１１０  温度調節器（ヒータ制御手段）
１１３  第１温度センサ（第１温度取得手段）
１１４  第２温度センサ（第２温度取得手段）
【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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