(57)【要約】【課題】乾燥時間を短縮することができる新しいタイプの真空乾燥装置を提供する。【解決手段】ワークを収容する乾燥室１と、該乾燥室１を加熱する熱媒体槽２と、上記乾燥室１と管路４で連通／遮断自在に設けられた真空室３と、該真空室３を減圧可能な真空ポンプ７と、乾燥室１に加熱された窒素ガスを供給可能な不活性ガス供給器１１と、上記管路４に設けられた電磁弁５と、を有する。乾燥室１内に窒素ガスを充填し、真空室３を真空ポンプ７で減圧する。所定の圧に減圧されたら、電磁弁５を開く。すると、乾燥室１内は急激に減圧され、乾燥室１内には突風が起こる。この突風によりワークに付着している水分がワークから吹き飛ばされて室内空間に飛散し、管路４を通って真空室３内に吸い込まれる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを収容する乾燥室（１）と、該乾燥室を加熱する熱源（２）と、上記乾燥室と連通／遮断自在に設けられた真空室（３）と、該真空室を減圧可能な真空ポンプ（７）と、上記乾燥室と真空室との間を連通／遮断する弁装置（５）と、を有することを特徴とする真空乾燥装置。
【請求項２】
上記乾燥室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給器（１１）を設けたことを特徴とする請求項１記載の真空乾燥装置。
【請求項３】
上記熱源が上記乾燥室（１）の外側に設けられた熱媒体槽（２）であり、上記真空室（３）が上記熱媒体槽（２）の外側に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空乾燥装置。
【請求項４】
上記真空ポンプ（７）が切換装置（６）を有し、上記乾燥室と真空室とのいずれかを択一的に減圧可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は真空乾燥装置に関し、ワークに付着している水分を真空又は減圧下で短時間で乾燥することができる真空乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水による洗浄後の乾燥方法として真空乾燥法が知られている。真空乾燥法では、洗浄後のワークを真空槽内に設置し、真空ポンプ等により真空槽内を減圧して、水の沸点を下げることにより、ワークに付着した水分を蒸発させるものである。この方法では、水の蒸発によりワークの表面から気化熱が奪われ、ワークの表面温度が低下し、蒸発が遅くなる。
【０００３】
そこで、特開平６−２７３０３７号（特許文献１）に記載の真空乾燥装置が提案された。これは、真空槽内にヒーターランプを設置し、この輻射熱でワークを加熱するようになっている。また、真空槽には真空解放口を設けている。真空槽内が減圧されると、水の沸点が下がり、ワークに付いた水が突沸し、蒸発する。このとき、水が蒸発することによりワークの表面から気化熱が奪われて、ワークの表面温度を低下させる。そこで、ヒーターランプを点灯して、ワークに熱を与えながら乾燥を行う。
【０００４】
しかしながら、ワークとワークの間等のヒーターランプの光が直接当たらない影の部分は、他の高温部分からの熱伝導によってしか加熱されないため、温度が上がりにくくなっている。
【０００５】
そこで、所定の真空乾燥時間が経過すると、真空ポンプによる吸引を中止し、真空解放バルブを開けて、真空槽内の真空状態を解放し、真空槽外の空気を真空槽内へ送り込む。
【０００６】
真空槽内に保持された空気は、ヒーターにより直接加熱されると共に高温になっている真空槽によって加熱され、真空槽内は高温の空気で満たされる。真空槽内に満たされた高温の空気は、ワークを加熱する。このとき、ワークとワークの間のように、ヒーターの光が直接当たらない影の部分でも、高温になった空気によって加熱される。この後、再度真空ポンプで真空槽内を減圧し、真空乾燥が再開される。
【０００７】
しかしながら、上記の真空乾燥方式では、ワークに付着している水分が乾燥する際に、ウォーターマーク（イオンデポジット）と言われるシミが発生し易いという問題があった。ウォーターマークとは、水滴が乾いたように見えるシミで、ごく薄く盛り上がり、全体的に白く見えるという特徴がある。これは水分に含まれる成分と空気中の酸素とが結合してできた物質が、水分の蒸発後に取り残されてできるものであり、水は面積を減らしながら蒸発する特性があるので、王冠状の縁として残る。
【０００８】
また、大気圧に戻すとき、真空槽内に吸引される空気に含まれる水分が、冷たいワークに触れて結露し、乾燥が遅れたり、ウォーターマークが発生するという問題もあった。
【０００９】
これらの問題に対し、特開平７−４３０６６号（特許文献２）では、真空槽内を減圧状態から大気圧状態に戻すとき、予め加熱しておいた不活性ガス（窒素ガス）を供給する方法を提案している。この方法によれば、酸素が殆ど無い状態で乾燥するので、ウォーターマークの発生を防止できる。また、窒素ガスを予め加熱しておくので、窒素ガスに微量に含まれている水分がワークに触れて結露することもなくなる。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２７３０３７号
【特許文献２】特開平７−４３０６６号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の真空乾燥装置は、乾燥に長時間掛かる。この原因として以下の理由が考えられる。
▲１▼　真空槽内の減圧を開始すると、すぐに沸点降下は起こるが、最初のうちの沸点降下は少なく、蒸発速度は遅い。大幅に減圧されて大きく沸点が降下すれば早く突沸が起こり易くなって、蒸発が促進できるのであるが、このような圧に減圧するのに時間が掛かる。
▲２▼　乾燥を開始したワークには水滴が付着しているが、従来の真空乾燥では、これらの水滴も蒸発させることで乾燥させているので蒸発させるのに時間が掛かる。
▲３▼　真空槽内が所定の圧に減圧されてしばらくは蒸発が促進されるが、その後は、蒸発によるワークの表面温度の低下、減圧によるヒータの加熱の非効率化などにより、概して減圧時間を長くしても乾燥はあまり進まない。
上記のうち、特に▲３▼の影響が大きく、その対応策として、減圧を停止し、加熱した窒素ガスを供給してワークを暖め、再度減圧して乾燥することを繰り返している。このため繰り返し行う減圧に時間が掛かる。
【００１２】
本発明は、このような事実から考えられたもので、急速に減圧でき、乾燥時間を短縮することができる新しいタイプの真空乾燥装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、ワークを収容する乾燥室と、該乾燥室を加熱する熱源と、上記乾燥室と連通／遮断自在に設けられた真空室と、該真空室を減圧可能な真空ポンプと、上記乾燥室と真空室との間を連通／遮断する弁装置と、を有することを特徴としている。
【００１４】
上記乾燥室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給器を設けた構成としたり、上記熱源が上記乾燥室の外側に設けられた熱媒体槽であり、上記真空室が上記熱媒体槽の外側に設けられた構成としたり、上記真空ポンプが切換装置を有し、上記乾燥室と真空室とのいずれかを択一的に減圧可能である構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の真空乾燥装置の構成を模式的に示す図である。同図に示す符号１は乾燥室を示す。図示しないが、乾燥室１は上部に蓋を有し、この蓋を開けて中に乾燥すべきワークを設置することができるようになっている。乾燥室１の周囲と底面とは、熱源としての熱媒体槽２で囲まれている。熱媒体槽２は、ヒーターランプの代わりに用いられるもので、主として伝導熱により乾燥室１全体を加熱し、乾燥を促進させるものである。そのため、乾燥室１の上部を除く周囲と下面を覆って熱の伝導する面積を大きくしている。熱媒体としては、種々の加熱された液体、電熱ヒータ等々を使用することができるが、この実施例では、温水を使用している。水は図示しない加熱器で加熱されて温水となり、熱媒体槽２の図示しない一方から入り、乾燥室１を暖めて低温になった水が図示しない他方から出て加熱器に戻って加熱され、循環する。
【００１６】
熱媒体槽２の外側と下部には、真空室３が設けられており、以上によって、真空乾燥装置の本体は、３層構造となっている。勿論、このような３層構造に限定されるものではなく、乾燥室１、熱媒体槽２及び真空室３をそれぞれ独立して設けてもよい。ただし、このような３層構造にすることよって、熱媒体槽２による加熱効果を向上させ、容積の大きい真空室３を設けても装置全体をコンパクトにすることが可能となる。
【００１７】
乾燥室１と真空室３とは管路４で接続され、管路４の中間には電磁弁５が設けられている。真空室３には、三方弁６を介して真空ポンプ７が接続されている。乾燥室１には管路８，９，１０があり、このうちの管路８は、加熱された不活性ガス（窒素ガス）供給器１１に接続され、管路９は、排気用として大気中に開口している。管路８，９にも図示しないがそれぞれ電磁弁が設けられている。管路１０は、三方弁６を経由して真空ポンプ７に接続されている。三方弁６は、切換装置となっており、真空ポンプ７は、乾燥室１と真空室３のいずれか一方に接続されるようになっている。
【００１８】
装置には、このほか温度調節器、圧力センサ等が使用されるが、これらを含む装置全体は、シーケンサーで制御される。シーケンサーは予めインストールされたプログラムにしたがって各処理を行い、これらの操作は、図示しない操作盤で、オペレータが操作する。
【００１９】
次に、図２のフローチャートを用いて上記真空乾燥装置の作用を説明する。
予め熱媒体槽２に加熱した水を循環させて乾燥室１内を高温にしておき（＃１０１）、乾燥室１内に乾燥しようとする水滴のついたワークをセットする（＃１０３）。管路８，９を開き、加熱された窒素ガスを乾燥室１に送り込み、乾燥室１内の空気（酸素）を排出し、不活性の窒素ガスで充填してワークを暖める。この作業と並行し、或いは、先行して、真空ポンプ６を運転して三方弁６を真空室３側に切り換え、真空室３内を減圧する（＃１０５）。このとき電磁弁５は閉じておく。
【００２０】
真空室３内が予め設定された圧力まで減圧されると、電磁弁５を開き真空室３と乾燥室１とを連通する（＃１０７）。すると、乾燥室１内は急激に減圧され、乾燥室１内には突風が起こる。この突風によりワークに付着している水分がワークから吹き飛ばされて室内空間に飛散し、管路４を通って真空室３内に吸い込まれる。
【００２１】
従来は、減圧によって沸点が低下し、水分が突沸などによって蒸発して気化し、真空ポンプ７に吸引されることで乾燥が行われていた。これに対し、本発明では、急速に減圧されることによって、水分を直接吹き飛ばすようにして取り除くことでも乾燥が行われることになる。水分が気化するのを待って吸引するのに比べて大幅に乾燥時間を短縮できることになる。
【００２２】
また、吹き飛ばされた水分は気化しないまま放出されるので、蒸発潜熱による温度低下も少なくなり、乾燥室１の温度低下を少なくすることができ、加熱負荷も低減できることになる。
さらに、本発明の真空乾燥装置では、乾燥室１が所定の減圧状態に達するまでの時間が短縮されるので、これによっても乾燥時間が短縮される。
【００２３】
乾燥室１と真空室３とを連通することによる急激な減圧が終了した後も、真空ポンプ７は吸引を続けているので、減圧がさらに進み、通常の突沸による蒸発が引き続いて起こり、乾燥が継続して行われる（＃１０９）。このとき、熱媒体槽２からの熱を受けているので、ワークの温度が上昇し、乾燥を促進することになる。また、乾燥室１内は減圧されているが、窒素ガスだけであり、酸素が全く無いか、非常に希薄な状態となっているので、ワークの水と酸素とが反応することがなくなり、ウォーターマークの発生も防止できる。
【００２４】
ワークを乾燥させるには、真空ポンプ７は、乾燥室１だけを減圧すればよく、真空室３を減圧する必要はない。しかし、上記では真空室３も一緒に減圧することになる。真空室３は、乾燥室１と連通したとき、急激に乾燥室１の圧力を降下させることができることが必要で、真空室３の体積を大きくするほど連通したときの水分を吹き飛ばす効果は大きくなり、かつ、乾燥室を減圧状態にする時間を短縮できる。しかし、真空室３の容積を大きくすると、乾燥室１の減圧速度が遅くなり、真空ポンプ７の負荷が増加することになる。また、装置としても大型化してしまう。そこで、本発明の実施例では、両者のバランスから、乾燥室１の体積の１〜３倍程度の体積としている。
【００２５】
それでも、乾燥室１だけを減圧すればよいのに真空室３まで減圧するのは非効率である。そこで、この問題を解消するために、この実施例では、管路１０を設けて、乾燥室１と真空室３との圧力が均衡したら、電磁弁５を閉じ、切換装置としての三方弁６を乾燥室１側に切り換え、乾燥室１だけを真空ポンプ７で吸引する構成にしている。この構成によって、乾燥室１の減圧速度が早くなり、乾燥時間を短縮することができる。
【００２６】
減圧状態が有る程度長時間続くと、乾燥室１内の温度が低下するなどの影響を受けて乾燥速度が低下する。そこで、減圧状態がある程度継続したら、乾燥が終了したが否かを判断し（＃１１１）、終了していない場合は、つぎのようにする。
【００２７】
まず、電磁弁５を閉じ、三方弁６を真空室３側に切り換え真空室３の減圧を続ける。次に、管路８を開き、高温の窒素ガスを乾燥室１内に供給し、乾燥室１の圧力を大気圧まで上げる（＃１１３）。管路９については、必ずしも開ける必要はないが、開ければ乾燥室１内に高温の窒素ガスを大量に通過させることができ、乾燥室１の温度上昇を早くすることができる。ただし、管路９を開ける場合は、乾燥室１内が大気圧以上に達してからにしないと、乾燥室１内に空気が入ってしまうので具合が悪い。
【００２８】
一方、この作業中、真空室３は真空ポンプ７によって減圧され続けている（＃１０５）。真空室３が所望の圧力に達するのを待って、＃１０７に戻り、以後、＃１１０までを、乾燥が終了するまで繰り返す。
【００２９】
以上の実施例において、管路１０は必須ではない。管路１０を設けない場合は、三方弁６も不要となり、代わりに管路４に設けられている電磁弁５と同じ電磁弁を取り付ければよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の真空乾燥装置は、ワークを収容する乾燥室と、該乾燥室を加熱する熱源と、上記乾燥室と連通／遮断自在に設けられた真空室と、該真空室を減圧可能な真空ポンプと、上記乾燥室と真空室との間を連通／遮断する弁装置と、を有するので、乾燥室を瞬間的に低圧にすることができ、そのときの突風により水分を吹き飛ばして乾燥時間を短縮することができる。
【００３１】
上記乾燥室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給器を設ければ、ウォーターマークの発生を防止することができる。
上記熱源が上記乾燥室の外側に設けられた熱媒体槽であり、上記真空室が上記熱媒体槽の外側に設けられた構成とすれば、３層構造となり、装置全体を小型化することができる。
【００３２】
上記真空ポンプが切換装置を有し、上記乾燥室と真空室とのいずれかを択一的に減圧可能である構成とすれば、乾燥室と真空室とを連通した後、乾燥室だけをさらに減圧することができ、乾燥時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空乾燥装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】
本発明の作用を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１　　乾燥室
２　　熱媒体槽（熱源）
３　　真空室
５　　電磁弁（弁装置）
６　　三方弁（切換装置）
７　　真空ポンプ
【図１】
2004101130.tif 000003
【図２】
2004101130.tif 000004