特開 2025-41059 凍結乾燥装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025041059

(43)【公開日】2025-03-26

(54)【発明の名称】凍結乾燥装置

(51)【国際特許分類】

   F26B 11/04 20060101AFI20250318BHJP

   F26B 5/06 20060101ALI20250318BHJP

【ＦＩ】

F26B11/04

F26B5/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023148116

(22)【出願日】2023-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】390008431

【氏名又は名称】高砂工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115646

【弁理士】

【氏名又は名称】東口 倫昭

(74)【代理人】

【識別番号】100115657

【弁理士】

【氏名又は名称】進藤 素子

(74)【代理人】

【識別番号】100196759

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 雪

(72)【発明者】

【氏名】中村 寿樹

(72)【発明者】

【氏名】福島 柚佳

【テーマコード（参考）】

3L113

【Ｆターム（参考）】

3L113AA06

3L113AA07

3L113AB10

3L113AC24

3L113AC45

3L113AC63

3L113AC68

3L113BA02

3L113BA16

3L113BA36

3L113DA10

(57)【要約】

【課題】被処理物を迅速に乾燥させることができる凍結乾燥装置を提供することを課題とする。
【解決手段】凍結乾燥装置１は、自身の軸周りに回転可能であって、被処理物Ｗを凍結乾燥するための乾燥室２０３を有する筒状部２と、乾燥室２０３を減圧する真空ポンプ３と、乾燥室２０３と真空ポンプ３との間に配置され、減圧により被処理物Ｗから昇華した水蒸気を冷却、固化し、捕集するコールドトラップ４と、乾燥室２０３とコールドトラップ４との間に配置される摺動部５と、を備える。乾燥室２０３とコールドトラップ４とは、摺動部５を介して、隣接して配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自身の軸周りに回転可能であって、被処理物を凍結乾燥するための乾燥室を有する筒状部と、
前記乾燥室を減圧する真空ポンプと、
前記乾燥室と前記真空ポンプとの間に配置され、減圧により前記被処理物から昇華した水蒸気を冷却、固化し、捕集するコールドトラップと、
前記乾燥室と前記コールドトラップとの間に配置される摺動部と、
を備え、
前記乾燥室と前記コールドトラップとは、前記摺動部を介して、隣接して配置される凍結乾燥装置。

【請求項2】

前記被処理物は、前記乾燥室において、バッチ処理される請求項１に記載の凍結乾燥装置。

【請求項3】

さらに、前記筒状部を、軸が傾く方向に、傾動可能に支持する架台を備える請求項１に記載の凍結乾燥装置。

【請求項4】

前記筒状部の筒壁の内部には、熱媒体流路が区画され、
前記熱媒体流路は、前記被処理物を加熱する温媒と、前記被処理物を冷却する冷媒と、に共用化される請求項１に記載の凍結乾燥装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば、医薬品や食品などの乾燥に用いられる凍結乾燥装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、タンブラー型回転乾燥機（凍結乾燥装置）が開示されている。同文献のタンブラー型回転乾燥機は、回転可能な乾燥機本体を備えている。凍結乾燥処理時において、乾燥機本体内は、回転継手、外部排気管、排気用フレキシブルチューブ、コンデンサー、真空ポンプを経由して、減圧される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－４２８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

乾燥機本体とコンデンサーとの間には、回転継手、外部排気管、排気用フレキシブルチューブが介装されている。凍結乾燥処理時においては、乾燥機本体内の被処理物から、水蒸気が発生する。当該水蒸気は、外部排気管、排気用フレキシブルチューブを経由して、コンデンサーに流入し、コンデンサーにおいて冷却、固化される。ここで、水蒸気は、外部排気管、排気用フレキシブルチューブ内を、体積の大きい気体のまま搬送される。このため、乾燥機本体内から迅速に水蒸気を排出することは困難である。すなわち、被処理物を迅速に乾燥させることは困難である。そこで、本開示の凍結乾燥装置は、被処理物を迅速に乾燥させることができる凍結乾燥装置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】

【0005】

（１）上記課題を解決するため、本開示の凍結乾燥装置は、自身の軸周りに回転可能であって、被処理物を凍結乾燥するための乾燥室を有する筒状部と、前記乾燥室を減圧する真空ポンプと、前記乾燥室と前記真空ポンプとの間に配置され、減圧により前記被処理物から昇華した水蒸気を冷却、固化し、捕集するコールドトラップと、前記乾燥室と前記コールドトラップとの間に配置される摺動部と、を備え、前記乾燥室と前記コールドトラップとは、前記摺動部を介して、隣接して配置されることを特徴とする。

【0006】

乾燥室とコールドトラップとの間には、摺動部が配置されている。乾燥室とコールドトラップとは、当該摺動部を介して、隣り合わせに配置されている。言い換えると、コールドトラップは、乾燥室の直近に配置されている。このため、被処理物から昇華した水蒸気を、迅速に固化させることができる。したがって、乾燥室とコールドトラップとが離間して配置されている場合と比較して、被処理物を迅速に乾燥させることができる。

【0007】

（１－１）上記（１）の構成において、前記乾燥室を減圧する際の前記コールドトラップの冷却温度は、－３０℃以下に設定される構成とする方がよい。本構成によると、冷却温度が－３０℃を上回る場合と比較して、到達真空度を高く（圧力を低く）することができる。

【0008】

（１－２）上記いずれかの構成において、前記乾燥室を減圧する際の前記乾燥室の圧力は、６００Ｐａ以下に設定される構成とする方がよい。本構成によると、圧力が６００Ｐａを上回る場合と比較して、凍結乾燥中に被処理物を液化させることなく昇華させることができる。

【0009】

（１－３）上記いずれかの構成において、前記乾燥室に配置され、前記被処理物を撹拌する撹拌部材を備える構成とする方がよい。本構成によると、筒状部の回転に加えて、撹拌部材の撹拌により、被処理物を動かすことができる。このため、被処理物を迅速に乾燥させることができる。

【0010】

（２）上記いずれかの構成において、前記乾燥室において、前記被処理物は、バッチ処理される構成とする方がよい。仮に、被処理物が連続処理される場合、乾燥室（筒状部）の上流端（被処理物を連続して供給するための供給口）、下流端（被処理物を連続して排出するための排出口）は、常時開口している。したがって、乾燥室を減圧するのは困難である。これに対して、本構成によると、被処理物は、バッチ処理（定量ずつ被処理物を凍結乾燥させる処理）される。このため、乾燥室を簡単に減圧することができる。

【0011】

また、仮に、被処理物が連続処理される場合、次から次に、連続的に未乾燥の被処理物が乾燥室に搬入される。このため、乾燥室において、一定量の蒸発が、不可避的かつ連続的に発生する。凍結乾燥の最終段階では、被処理物をほぼ絶乾状態（絶対乾燥状態。被処理物内部の自由水が除去された状態。被処理物から水分が蒸発しなくなる状態）まで乾燥するために、所定の真空度（例えば１００Ｐａ以下）まで乾燥室を減圧する。この際、上述の「一定量の蒸発」が、乾燥室の減圧を阻害してしまう。これに対して、本構成によると、被処理物は、バッチ処理される。このため、乾燥室を、簡単に、所定の真空度まで減圧することができる。

【0012】

（３）上記いずれかの構成において、さらに、前記筒状部を、軸が傾く方向に、傾動可能に支持する架台を備える構成とする方がよい。本構成によると、筒状部の傾動に伴い、乾燥室において、被処理物を、容易に軸方向に移動させることができる。

【0013】

（４）上記いずれかの構成において、前記筒状部の筒壁の内部には、熱媒体流路が区画され、前記熱媒体流路は、前記被処理物を加熱する温媒と、前記被処理物を冷却する冷媒と、に共用化される構成とする方がよい。本構成によると、温媒用の熱媒体流路と冷媒用の熱媒体流路とが各々独立して配置されている場合と比較して、凍結乾燥装置の構造を簡単化することができる。

【0014】

（４－１）上記（４）の構成において、前記温媒、前記冷媒として用いられる温度調整可能な熱媒体を備える構成とする方がよい。本構成によると、同一の熱媒体を、温媒、冷媒として使い分けることができる。

【0015】

（４－２）上記（４－１）の構成において、前記熱媒体の温度調整範囲は、－４０℃以上６０℃以下である構成とする方がよい。本構成によると、凍結乾燥時に、工程に応じて、熱媒体の温度を－４０℃から６０℃の範囲で調整することができる。

【0016】

（４－３）上記（４）ないし（４－２）のいずれかの構成において、さらに、前記熱媒体流路に前記熱媒体（前記温媒、前記冷媒）を供給する熱媒体供給部を備え、前記摺動部は、第一回転継手と、第二回転継手と、を有し、前記第一回転継手は、前記乾燥室と前記コールドトラップとを気密的に連結し、前記第二回転継手は、前記熱媒体流路と前記熱媒体供給部とを気密的に連結し、前記第一回転継手と前記第二回転継手とは分離可能である構成とする方がよい。

【0017】

仮に、二つの継手（第一回転継手、第二回転継手）が一体不可分の場合を想定する。この場合、片方の継手だけに不具合が生じた場合であっても双方の継手を同時に交換する必要がある。このため、メンテナンス費用が高騰化してしまう。この点、本構成によると、第一回転継手と第二回転継手とは分離可能である。このため、二つの継手（第一回転継手、第二回転継手）のうち、不具合が生じた継手だけを、交換することができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示の凍結乾燥装置によると、被処理物を迅速に乾燥させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、第一実施形態の凍結乾燥装置の右側面図である。

【図2】図２は、同凍結乾燥装置の揺動状態の模式図である。

【図3】図３は、同凍結乾燥装置の部分断面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶ方向断面図である。

【図5】図５は、図３の枠Ｖ内の拡大図である。

【図6】図６は、同凍結乾燥装置の摺動部の分解斜視図である。

【図7】図７は、同摺動部の第一回転継手の分解斜視図である。

【図8】図８は、同摺動部の第二回転継手（継手側フランジを除く）の分解斜視図である。

【図9】図９は、第二実施形態の凍結乾燥装置の径方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本開示の凍結乾燥装置の実施の形態について説明する。

【0021】

＜第一実施形態＞
図１に、本実施形態の凍結乾燥装置の右側面図を示す。図２に、同凍結乾燥装置の揺動状態の模式図を示す。図３に、同凍結乾燥装置の部分断面図（傾動床の上側部分の前後方向断面図）を示す。図４に、図３のＩＶ－ＩＶ方向断面図を示す。図５に、図３の枠Ｖ内の拡大図を示す。図６に、同凍結乾燥装置の摺動部の分解斜視図を示す。図７に、同摺動部の第一回転継手の分解斜視図を示す。図８に、同摺動部の第二回転継手（継手側フランジを除く）の分解斜視図を示す。

【0022】

［凍結乾燥装置の構成］
まず、本実施形態の凍結乾燥装置の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の凍結乾燥装置１は、筒状部２と、真空ポンプ３と、コールドトラップ４と、摺動部５と、被処理物供給部６０と、被処理物搬入部６１と、熱媒体供給部６２と、冷媒供給部６３と、架台９と、を備えている。

【0023】

（架台９）
図１、図２に示すように、架台９は、後述する筒状部２を、筒状部２の軸（筒軸）Ｄが傾く方向に、傾動可能に支持している。架台９は、固定台９０と、傾動床９１と、傾動床駆動部（油圧シリンダ）９２と、搬入部支持部９３と、筒状部支持部９４と、を備えている。

【0024】

図１に示すように、固定台９０は、天板９００と、脚部９０１と、を備えている。脚部９０１は、天板９００を下側から支持している。傾動床９１は、平板状であって、天板９００の上側に配置されている。傾動床９１は、第一揺動軸Ａを介して、天板９００に揺動可能に連結されている。傾動床駆動部９２は、脚部９０１と、傾動床９１と、の間に介装されている。傾動床駆動部９２は、第二揺動軸Ｂを介して、脚部９０１に揺動可能に連結されている。傾動床駆動部９２は、第三揺動軸Ｃを介して、傾動床９１に揺動可能に連結されている。図２に示すように、傾動床駆動部９２が伸縮し第三揺動軸Ｃの位置が変化することにより、傾動床９１は、第一揺動軸Ａを中心に、揺動可能である。すなわち、傾動床９１は、前傾状態（前端が後端より低い状態）Ｈから後傾状態（後端が前端より低い状態）Ｋまでの範囲で傾動（第一揺動軸Ａを中心とする揺動）可能である。

【0025】

図１、図３に示すように、搬入部支持部９３は、傾動床９１の上面に配置されている。搬入部支持部９３は、前後二つの軸受９３０を備えている。筒状部支持部９４は、傾動床９１の上面に配置されている。筒状部支持部９４は、前後二つのローラー装置９４０を備えている。

【0026】

図１、図３、図４に示すように、後側のローラー装置９４０は、左右二つのローラー部９４０ａを備えている。右側のローラー部９４０ａは、前後二つの軸受９４０ｂと、ローラー９４０ｃと、を備えている。ローラー９４０ｃは、前後二つの軸受９４０ｂの間に配置されている。ローラー９４０ｃは、前後二つの軸受９４０ｂにより、自身の軸周りに回転可能である。

【0027】

図４に示すように、後側のローラー装置９４０において、左側のローラー部９４０ａの構成は、上述の右側のローラー部９４０ａの構成と、同じである。図３に示すように、前側のローラー装置９４０の構成は、後側のローラー装置９４０の構成と、同じである。

【0028】

（筒状部２）
図１、図３、図４に示すように、筒状部２は、筒壁２０と、蓋壁２１と、筒状部側フランジ２２と、前後二つのタイヤ２３と、を備えている。筒壁２０は、筒状であって、前後方向（軸方向。傾動床９１と平行な方向）に延在している。筒壁２０は、外周壁２００と内周壁２０１とを備えている。内周壁２０１は、外周壁２００の径方向（筒状部２の軸Ｄを中心とする径方向）内側に配置されている。

【0029】

図４に示すように、内周壁２０１の径方向内側には、被処理物（被乾燥物）Ｗを凍結乾燥するための、乾燥室２０３が区画されている。被処理物Ｗは、乾燥室２０３においてバッチ処理される。外周壁２００と内周壁２０１との間（筒壁２０の内部）には、乾燥室２０３の温度を調整するための、熱媒体流路２０２が区画されている。

【0030】

図３に示すように、蓋壁２１は、円板状であって、筒壁２０の前端（軸方向一端）に着脱可能に配置されている。蓋壁２１は、筒壁２０の前端開口を覆っている。蓋壁２１は、筒壁２０の前端開口を、開閉可能である。

【0031】

図３に示すように、筒状部側フランジ２２は、円板状であって、筒壁２０の後端（軸方向他端）に配置されている。筒状部側フランジ２２は、筒壁２０の後端開口に固定されている。図５に示すように、筒状部側フランジ２２の径方向中心には、筒状部側連通孔２２０が開設されている。

【0032】

図３に示すように、前後二つのタイヤ２３は、外周壁２００の外周面から径方向外側に突設されている。図４に示すように、後側のタイヤ２３は、後側のローラー装置９４０の左右二つのローラー部９４０ａ（具体的にはローラー９４０ｃ）に、回転可能に載置されている。同様に、前側のタイヤ２３は、前側のローラー装置９４０の左右二つのローラー部９４０ａ（具体的にはローラー９４０ｃ）に、回転可能に載置されている。前後二つのタイヤ２３つまり筒状部２は、自身の軸Ｄ周りに回転可能である。

【0033】

（真空ポンプ３）
図３に示すように、真空ポンプ３は、傾動床９１の上面に配置されている。真空ポンプ３は、乾燥室２０３を減圧可能である。乾燥室２０３と真空ポンプ３との間には、「乾燥室２０３→後述の冷却室４１→真空ポンプ３」という経路を辿る排気経路Ｅが形成されている。

【0034】

（コールドトラップ４）
図３に示すように、コールドトラップ４は、乾燥室２０３と真空ポンプ３との間に配置されている。コールドトラップ４は、減圧により被処理物Ｗから昇華した水蒸気を冷却、固化（凝華）する。コールドトラップ４は、ハウジング４０と、冷却室４１と、冷却配管４２と、脚部４４と、を備えている。

【0035】

図１、図３に示すように、脚部４４は、傾動床９１の上面に配置されている。ハウジング４０は、脚部４４の上側に配置されている。ハウジング４０は、箱状を呈している。図５に示すように、ハウジング４０の前壁４００には、トラップ側連通孔４００ａが開設されている。冷却室４１は、ハウジング４０の内部に配置されている。図３に示すように、冷却配管４２は、冷却室４１に配置されている。冷却配管４２は、前後方向に延在する螺旋状（コイル状）を呈している。冷却配管４２の内部には、冷媒流路４２０が配置されている。

【0036】

（摺動部５）
図３、図５に示すように、摺動部５は、筒状部２（乾燥室２０３）と、コールドトラップ４（冷却室４１）と、の間に配置されている。乾燥室２０３と冷却室４１とは、摺動部５を介して、隣接して配置されている。図５、図６に示すように、摺動部５は、第一回転継手５０と、第二回転継手５１と、を備えている。

【0037】

（第一回転継手５０）
図３、図５、図７に示すように、第一回転継手５０は、回転側（筒状部２の回転に伴い回転する側）の乾燥室２０３と、固定側（筒状部２が回転しても回転しない側）の冷却室４１と、を気密的に連結している。第一回転継手５０は、第一回転側インナー部材５００と、第一固定側アウター部材５０１と、前後二つの軸受５０２と、前後二つのシールリング５０３と、を備えている。

【0038】

第一回転側インナー部材５００は、筒状部２の筒状部側フランジ２２の後面（筒状部側連通孔２２０の孔縁部分）に固定されている。第一回転側インナー部材５００は、筒状であって、前後方向に延在している。第一回転側インナー部材５００の後端は、コールドトラップ４のハウジング４０の前壁４００のトラップ側連通孔４００ａに挿入されている。

【0039】

第一固定側アウター部材５０１は、第一回転側インナー部材５００の径方向外側に配置されている。第一固定側アウター部材５０１は、トラップ側連通孔４００ａの孔縁部分に、気密的に固定されている。第一固定側アウター部材５０１は、筒状であって、前後方向に延在している。

【0040】

第一固定側アウター部材５０１の内周面には、前後二つの環状の軸受収容溝５０１ａと、前後二つの環状のシールリング収容溝５０１ｂと、が凹設されている。前後二つの軸受収容溝５０１ａは、第一固定側アウター部材５０１の前後方向両端に配置されている。軸受収容溝５０１ａには、環状の軸受５０２が収容されている。軸受５０２は、第一固定側アウター部材５０１に対して、第一回転側インナー部材５００を、回転可能に支持している。

【0041】

前後二つのシールリング収容溝５０１ｂは、前後二つの軸受収容溝５０１ａの前後方向中間に配置されている。シールリング収容溝５０１ｂには、環状のシールリング５０３が収容されている。シールリング５０３は、第一固定側アウター部材５０１に固定され、第一回転側インナー部材５００に摺接している。シールリング５０３は、第一固定側アウター部材５０１と第一回転側インナー部材５００との隙間を、封止している。

【0042】

（第二回転継手５１）
図３、図５、図８に示すように、第二回転継手５１は、回転側の熱媒体流路２０２と、固定側の熱媒体供給部６２と、を気密的に連結している。第二回転継手５１は、第二固定側インナー部材５１０と、第二回転側アウター部材５１１と、前後二つの軸受５１２と、前後三つのシールリング５１３と、継手側フランジ５１４と、を備えている。

【0043】

第二固定側インナー部材５１０は、第一固定側アウター部材５０１の外周面に環装されている。第二固定側インナー部材５１０は、筒状であって、前後方向に延在している。第一固定側アウター部材５０１つまり第一回転継手５０は、第二固定側インナー部材５１０つまり第二回転継手５１の径方向内側に、配置されている。第二回転継手５１の径方向内側から第一回転継手５０を抜き出すことにより、第一回転継手５０と第二回転継手５１とは、簡単に分離可能である。すなわち、第一回転継手５０と第二回転継手５１とは、各々独立してメンテナンス（修理、交換など）可能である。

【0044】

第二固定側インナー部材５１０の外周面には、環状の熱媒体供給溝５１０ａと、環状の熱媒体排出溝５１０ｂと、前後三つの環状のシールリング収容溝５１０ｃと、が凹設されている。これらの溝は、前後方向に交互に並んでいる。具体的には、これらの溝は、前側から後側に向かって、「シールリング収容溝５１０ｃ→熱媒体供給溝５１０ａ→シールリング収容溝５１０ｃ→熱媒体排出溝５１０ｂ→シールリング収容溝５１０ｃ」の順に並んでいる。このように、熱媒体供給溝５１０ａの前後方向両側には、二つのシールリング収容溝５１０ｃが配置されている。同様に、熱媒体排出溝５１０ｂの前後方向両側には、二つのシールリング収容溝５１０ｃが配置されている。

【0045】

シールリング収容溝５１０ｃには、環状のシールリング５１３が収容されている。シールリング５１３は、第二固定側インナー部材５１０に固定され、第二回転側アウター部材５１１に摺接している。シールリング５１３は、第二固定側インナー部材５１０と第二回転側アウター部材５１１との隙間を、封止している。

【0046】

第二固定側インナー部材５１０の筒壁内部には、インナー側熱媒体供給孔５１０ｄと、インナー側熱媒体排出孔５１０ｅと、が形成されている。インナー側熱媒体供給孔５１０ｄは、第二固定側インナー部材５１０の後端面と、熱媒体供給溝５１０ａの溝底面と、を連結している。インナー側熱媒体排出孔５１０ｅは、第二固定側インナー部材５１０の後端面と、熱媒体排出溝５１０ｂの溝底面と、を連結している。インナー側熱媒体供給孔５１０ｄとインナー側熱媒体排出孔５１０ｅとは、中心角１８０°（中心は図１に示す軸Ｄ。以下同様）だけずれて（径方向に対向して）配置されている。

【0047】

第二回転側アウター部材５１１は、第二固定側インナー部材５１０の径方向外側に配置されている。第二回転側アウター部材５１１は、筒状であって、前後方向に延在している。第二回転側アウター部材５１１の内周面には、前後二つの環状の軸受収容溝５１１ａが凹設されている。前後二つの軸受収容溝５１１ａは、第二回転側アウター部材５１１の前後方向両端（三つのシールリング収容溝５１０ｃの前後方向外側）に配置されている。軸受収容溝５１１ａには、環状の軸受５１２が収容されている。軸受５１２は、第二固定側インナー部材５１０に対して、第二回転側アウター部材５１１を、回転可能に支持している。

【0048】

第二回転側アウター部材５１１の筒壁内部には、アウター側熱媒体供給孔５１１ｄと、アウター側熱媒体排出孔５１１ｅと、が形成されている。アウター側熱媒体供給孔５１１ｄは、筒壁を径方向に貫通している。アウター側熱媒体供給孔５１１ｄの径方向内端は、熱媒体供給溝５１０ａに連通している。アウター側熱媒体排出孔５１１ｅは、筒壁を径方向に貫通している。アウター側熱媒体排出孔５１１ｅの径方向内端は、熱媒体排出溝５１０ｂに連通している。アウター側熱媒体供給孔５１１ｄとアウター側熱媒体排出孔５１１ｅとは、中心角１８０°だけずれて（径方向に対向して）配置されている。

【0049】

図５に示すように、継手側フランジ５１４は、円環板状を呈している。継手側フランジ５１４は、第二回転側アウター部材５１１の前端面に固定されている。継手側フランジ５１４と筒状部側フランジ２２とは、複数の連結部材（スペーサー付きのボルト）９９により、連結されている。

【0050】

（被処理物供給部６０）
図３に示すように、被処理物供給部（ホッパー）６０は、脚部６００を介して、傾動床９１の上面に配置されている。被処理物供給部６０は、筒状部２の前側に配置されている。被処理物供給部６０には、処理前の被処理物Ｗが貯留されている。

【0051】

（被処理物搬入部６１）
図３に示すように、被処理物搬入部（スクリューフィーダー）６１は、筒状部２の前側に配置されている。被処理物搬入部６１は、供給配管９８を介して、被処理物供給部６０の下側に連なっている。被処理物搬入部６１の回転軸（軸Ｄと同軸）は、搬入部支持部９３の二つの軸受９３０により、回転可能に支持されている。被処理物搬入部６１の後側部分は、蓋壁２１を貫通して、乾燥室２０３に挿入されている。被処理物搬入部６１は、被処理物供給部６０から流下した被処理物Ｗを、乾燥室２０３に搬送している。

【0052】

（熱媒体供給部６２）
図３に示すように、熱媒体供給部６２は、傾動床９１の上面に配置されている。熱媒体供給部６２は、第二回転継手５１を介して、熱媒体流路２０２に熱媒体（温媒、冷媒）を供給する。熱媒体供給部６２は、温度調整部（図略、熱交換器など）、液送部（図略、ポンプなど）を備えている。温度調整部は、熱媒体の温度を、所定の温度に調整可能である。液送部は、熱媒体を圧送可能である。

【0053】

図３、図５に示すように、熱媒体供給部６２と熱媒体流路２０２との間には、「熱媒体供給部６２→第二回転継手５１（詳しくは、インナー側熱媒体供給孔５１０ｄ→熱媒体供給溝５１０ａ→アウター側熱媒体供給孔５１１ｄ）→熱媒体流路２０２→第二回転継手（詳しくは、アウター側熱媒体排出孔５１１ｅ→熱媒体排出溝５１０ｂ→インナー側熱媒体排出孔５１０ｅ）→再び熱媒体供給部６２」という経路（循環路）を辿る熱媒体経路Ｆが形成されている。

【0054】

（冷媒供給部６３）
図３に示すように、冷媒供給部６３は、傾動床９１の上面に配置されている。冷媒供給部６３は、冷媒流路４２０に冷媒を供給する。冷媒供給部６３は、温度調整部（図略、熱交換器など）、液送部（図略、ポンプなど）を備えている。温度調整部は、冷媒の温度を所定の温度に調整可能である。液送部は、冷媒を圧送可能である。冷媒供給部６３と冷媒流路４２０との間には、「冷媒供給部６３→冷媒流路４２０→再び冷媒供給部６３」という経路（循環路）を辿る冷媒経路Ｇが形成されている。

【0055】

［凍結乾燥方法］
次に、本実施形態の凍結乾燥装置を用いた凍結乾燥方法について説明する。凍結乾燥方法は、供給工程と、凍結工程と、減圧工程と、復圧工程と、排出工程と、を有している。供給工程においては、図３に示す被処理物搬入部６１を駆動し、被処理物供給部６０から乾燥室２０３に、処理前（乾燥前）の被処理物Ｗを搬送する。被処理物Ｗは、定量だけ乾燥室２０３に供給される。次に、供給配管９８に配置された供給バルブ（図略）を閉め、被処理物供給部６０と乾燥室２０３との連通を遮断する。

【0056】

凍結工程においては、まず、図１、図３に示すローラー装置９４０を駆動し、筒状部２を自身の軸Ｄ周りに回転させる。並びに、図２に示すように、傾動床９１つまり筒状部２を、前傾状態Ｈから後傾状態Ｋまでの範囲で、揺動させる。次に、筒状部２を回転、揺動させたまま、熱媒体経路Ｆを介して、低温の熱媒体（冷媒）を熱媒体流路２０２に供給し、乾燥室２０３を所定温度まで冷却する。被処理物Ｗは、筒状部２の複雑な動きに応じて、乾燥室２０３を移動しながら、速やかに凍結する。

【0057】

減圧工程においては、まず、冷媒経路Ｇを介して、冷媒を冷媒流路４２０に供給し、冷却室４１を所定温度まで冷却する。次に、排気経路Ｅに配置された減圧バルブ（図略）を開き、真空ポンプ３を駆動し、排気経路Ｅを介して、所定圧力まで乾燥室２０３を減圧する。

【0058】

低温下での減圧により、凍結状態の被処理物Ｗからは水蒸気が発生する（昇華）。すなわち、被処理物Ｗは乾燥する。被処理物Ｗから発生した水蒸気は、コールドトラップ４において、冷却配管４２に付着し、冷却され、固化（凝華）する。すなわち、水蒸気は氷になる。なお、水蒸気以外の非凝縮性ガス（空気など）は、コールドトラップ４を通過し、真空ポンプ３から排気される。

【0059】

続いて、熱媒体供給部６２の温度調整部が熱媒体を加熱し（温媒化し）、乾燥室２０３の温度を、氷点を上回る温度まで、上昇させる。並びに、所定圧力まで乾燥室２０３をさらに減圧する。すなわち、被処理物Ｗの残留水分をさらに蒸発させる。

【0060】

復圧工程においては、筒状部２の動き（回転、揺動）を停止し、図示しないガス供給配管を介して、乾燥室２０３に乾燥空気（あるいは不活性ガス）を導入する。すなわち、乾燥室２０３の圧力を大気圧に戻す。排出工程においては、筒状部２を図２に示す前傾状態Ｈに変化させ、蓋壁２１を筒状部２から取り外す。そして、乾燥室２０３から処理後（乾燥後）の被処理物Ｗを取り出す。

【0061】

［作用効果］
次に、本実施形態の凍結乾燥装置の作用効果について説明する。図５に示すように、乾燥室２０３と摺動部５とコールドトラップ４とは、前後方向に一列に並んでいる。乾燥室２０３とコールドトラップ４との間には、摺動部５が配置されている。摺動部５は、コールドトラップ４に対する筒状部２の回転を確保するために、必須である。乾燥室２０３とコールドトラップ４とは、当該摺動部５を介して、隣り合わせに配置されている。言い換えると、コールドトラップ４は、乾燥室２０３の直近に配置されている。このため、被処理物Ｗから昇華した水蒸気を、迅速に固化させることができる。したがって、乾燥室２０３とコールドトラップ４とが離間して配置されている場合と比較して、被処理物Ｗを迅速に乾燥させることができる。また、乾燥室２０３とコールドトラップ４との間には、摺動部５のみが配置されている。このため、乾燥室２０３とコールドトラップ４との間の距離を最短化することができる。

【0062】

図５、図６に示す第一回転継手５０は、減圧対象である乾燥室２０３と、冷却室４１と、を連結している。このため、第一回転継手５０には、高い気密性が要求される。他方、第二回転継手５１は、熱媒体流路２０２と、熱媒体供給部６２と、を連結している。このため、第二回転継手５１には、第一回転継手５０ほどの高い気密性は、要求されない。

【0063】

仮に、二つの継手（第一回転継手５０、第二回転継手５１）が一体不可分の場合を想定する。この場合、片方の継手だけに不具合が生じた場合であっても双方の継手を同時に交換する必要がある。このため、メンテナンス費用が高騰化してしまう。とりわけ、低気密性の第二回転継手５１のみ不具合が生じた場合は、第二回転継手５１のみならず、高気密性の第一回転継手５０までも交換する必要があり、メンテナンス費用が高騰化してしまう。

【0064】

この点、図５、図６に示すように、本実施形態の凍結乾燥装置１によると、第二回転継手５１の径方向内側から第一回転継手５０を抜き出すことにより、第一回転継手５０と第二回転継手５１とを、簡単に分離することができる。すなわち、第一回転継手５０と第二回転継手５１とは、各々独立してメンテナンス（修理、交換など）可能である。このため、二つの継手（第一回転継手５０、第二回転継手５１）のうち、不具合が生じた継手だけを、交換することができる。

【0065】

図５に示すように、二つの継手は、径方向に積層されている。すなわち、二つの継手は、前後方向（軸方向）同位置に配置されている。このため、二つの継手が前後方向にずれて配置されている形態（勿論、この形態も本開示の技術的範囲に含まれる）と比較して、摺動部５の前後方向長さを短縮化することができる。

【0066】

減圧工程において、コールドトラップ４の冷却温度（冷却室４１の温度）は、－３０℃以下に設定されている。このため、冷却温度が－３０℃を上回る場合と比較して、到達真空度を高く（圧力を低く）することができる。

【0067】

減圧工程において、乾燥室２０３の圧力は、６００Ｐａ以下に設定されている。このため、圧力が６００Ｐａを上回る場合と比較して、凍結乾燥中に被処理物Ｗを液化させることなく昇華させることができる。

【0068】

仮に、被処理物Ｗが連続処理される場合、図３に示す筒状部２の上流端（被処理物Ｗを連続して供給するための供給口）、下流端（被処理物Ｗを連続して排出するための排出口）は、常時開口している。したがって、減圧工程において、乾燥室２０３を減圧するのは困難である。これに対して、本実施形態の凍結乾燥装置１によると、供給工程において、被処理物Ｗは、定量ずつ乾燥室２０３に搬入される。その後の工程（凍結工程、減圧工程、復圧工程、排出工程）においても、被処理物Ｗは定量ずつ処理される。すなわち、被処理物Ｗは、バッチ処理される。このため、減圧工程において、乾燥室２０３を簡単に減圧することができる。

【0069】

図２に示すように、架台９は、筒状部２を、軸Ｄが傾く方向に、傾動可能に支持している。このため、筒状部２の傾動に伴い、乾燥室２０３において、被処理物Ｗを、容易に軸方向（軸Ｄの延在方向）に移動させることができる。

【0070】

図３、図４に示すように、内周壁２０１の内周面は、平滑面である。すなわち、内周面には、凹凸が形成されていない。この点においても、筒状部２の傾動に伴い、被処理物Ｗを、容易に軸方向に移動させることができる。また、図３、図４に示すように、架台９は、筒状部２を、軸Ｄ周りに回転可能に支持している。このため、筒状部２の回転に伴い、被処理物Ｗを、容易に周方向に移動させることができる。このように、乾燥室２０３において、被処理物Ｗは、軸方向や周方向に移動する。このため、被処理物Ｗが静置乾燥される場合と比較して、減圧工程において、被処理物Ｗの上面が水蒸気層（膜）により覆われにくい。したがって、減圧時間つまり乾燥時間を短縮化することができる。

【0071】

図３、図４に示すように、筒状部２の筒壁２０の内部には、熱媒体流路２０２が区画されている。熱媒体流路２０２は、被処理物Ｗを加熱する温媒と、被処理物Ｗを冷却する冷媒と、に共用化されている。このため、温媒用の熱媒体流路と冷媒用の熱媒体流路とが各々独立して配置されている場合（勿論、この場合も本開示の技術的範囲に含まれる）と比較して、凍結乾燥装置１の構造を簡単化することができる。また、熱媒体流路２０２に供給される熱媒体は、温媒、冷媒兼用である。すなわち、熱媒体は、熱媒体供給部６２の温度調整部における温度調整（加熱、冷却）により、温媒または冷媒として使い分けられる。このため、温媒、冷媒が各々専用である場合（勿論、この場合も本開示の技術的範囲に含まれる）と比較して、凍結乾燥装置１の構造を簡単化することができる。また、熱媒体流路２０２の熱媒体の温度は、－４０℃以上６０℃以下の温度調整範囲で、調整可能である。このため、当該温度調整範囲内において、熱媒体の温度を、温媒用の温度と、冷媒用の温度と、に切り替えて設定することができる。

【0072】

凍結乾燥装置１はバッチ式である。また、減圧工程において、乾燥室２０３を回転、傾動可能である。このため、被処理物Ｗの全体をまんべんなく乾燥させることができる。したがって、被処理物Ｗを均質化することができる。

【0073】

＜第二実施形態＞
本実施形態の凍結乾燥装置と、第一実施形態の凍結乾燥装置との相違点は、乾燥室に撹拌部材が配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。図９に、第二実施形態の凍結乾燥装置の径方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。図９の断面は、図３、図４に示すＩＶ－ＩＶ方向断面に対応している。

【0074】

図９に示すように、乾燥室２０３には、中心角４５°ずつ離間して、複数の撹拌部材（撹拌フィン）２０１ａが配置されている。撹拌部材２０１ａは、内周壁２０１の内周面から径方向内側に立設されている。撹拌部材２０１ａは、前後方向に延在している。

【0075】

本実施形態の凍結乾燥装置１と、第一実施形態の凍結乾燥装置とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の凍結乾燥装置１は、撹拌部材２０１ａを備えている。このため、筒状部２の回転に伴い、被処理物Ｗを掻き上げることができる。また、掻き上げた被処理物Ｗを、被処理物Ｗの自重を利用して、落下させることができる。このため、被処理物Ｗを迅速に乾燥させることができる。また、被処理物Ｗを簡単に均質化することができる。

【0076】

＜その他＞
以上、本開示の凍結乾燥装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

【0077】

図１に示す真空ポンプ３、被処理物供給部６０、熱媒体供給部６２、冷媒供給部６３の配置場所は特に限定しない。これらの部材は、傾動床９１に配置しても、配置しなくてもよい。例えば、これらの部材のうち少なくとも一つの部材を、工場の床面（固定台９０が配置されている床面）などに配置してもよい。ハウジング４０の形状は特に限定しない。方形状、円筒状、多角形筒状などであってもよい。ハウジング４０は、内部に冷却室４１を確保可能な容器であればよい。

【0078】

図５に示す摺動部５の構成は特に限定しない。第一回転継手５０と第二回転継手５１とが別々の場所に配置されていてもよい。例えば、第一回転継手５０だけが、乾燥室２０３とコールドトラップ４との間に配置されていてもよい。

【0079】

図５に示す乾燥室２０３と摺動部５とコールドトラップ４との並置方向は特に限定しない。前後方向（図５参照）であっても、あるいは径方向であってもよい。乾燥室２０３と摺動部５とコールドトラップ４とを径方向に並置する場合、一例として、図５に示す前壁４００のトラップ側連通孔４００ａを大径化し、当該トラップ側連通孔４００ａに筒状部２の後端部を挿入してもよい。そして、トラップ側連通孔４００ａの内周面と筒状部２の外周面との環状の隙間（径方向隙間）に、摺動部５を配置してもよい。この場合であっても、乾燥室２０３とコールドトラップ４とは、摺動部５を介して、隣接して配置されている。

【0080】

第一回転継手５０に対する第二回転継手５１の環装状態は特に限定しない。第一回転継手５０と第二回転継手５１とが連結されていなくてもよい。あるいは、連結部材（ボルト、スクリュー、クランプなど）により、第一回転継手５０と第二回転継手５１とが連結されていてもよい。この場合であっても、連結部材を取り外すことにより、第一回転継手５０と第二回転継手５１とを簡単に分離することができる。

【0081】

図２に示す筒状部２は傾動しなくてもよい。すなわち、架台９が、筒状部２を傾動不可能に支持していてもよい。傾動不可能な場合、筒状部２の軸Ｄの延在方向は特に限定しない。水平方向であっても、水平方向および垂直方向に対して交差する方向であってもよい。図４に示す筒状部２の筒壁２０の形状は特に限定しない。円筒状、多角形（四角形、五角形、六角形、八角形など）筒状などであってもよい。乾燥室２０３に、図９に示す撹拌部材（撹拌フィン）２０１ａ以外の部材を配置してもよい。例えば、筒状部２の回転に応じて転動する転動部材を、乾燥室２０３に配置してもよい。

【0082】

図３に示す熱媒体経路Ｆを流れる温媒、冷媒兼用の熱媒体、冷媒経路Ｇを流れる冷媒の種類は特に限定しない。熱媒体としては、気体では空気、窒素など、液体ではシリコンオイル、不凍液(エチレングリコール)、エタノールなどを用いることができる。冷媒としては、シリコンオイル、液体窒素、エタノール、メタノール、ノンフロン冷媒(イソブタン、エチレン、メタン)などを用いることができる。

【0083】

凍結工程は、凍結乾燥装置１の外部で行ってよい。すなわち、予め凍結済みの被処理物Ｗを乾燥室２０３に搬入し、乾燥させてもよい。この場合、凍結乾燥方法は、凍結工程、供給工程、減圧工程、復圧工程、排出工程の順に実行される。

【0084】

熱媒体供給部６２の温度調整部の使用方法は特に限定しない。減圧工程においては、低温下での減圧により、凍結状態の被処理物Ｗからは水蒸気が発生する（昇華）。すなわち、被処理物Ｗは乾燥する。ここで、昇華（氷→水蒸気）は吸熱反応である。昇華熱により、乾燥室２０３の温度は低下してしまう。この際、熱媒体供給部６２の温度調整部が、乾燥室２０３の温度低下に応じて、熱媒体を加熱してもよい。すなわち、昇華熱による温度低下を相殺可能な熱エネルギーを、熱媒体を介して、乾燥室２０３に供給してもよい。

【0085】

被処理物Ｗの種類は特に限定しない。薬品（人間用医薬品、動物用医薬品、試薬、農薬、肥料、害虫駆除薬など）、食品（果物、穀物、人間用食品、動物用食品など）、工業原料、廃棄物などであってもよい。被処理物Ｗの性状は特に限定しない。粉状、粒状、塊状、あるいはこれらの混合状態などであってもよい。乾燥室２０３、冷却室４１の圧力、温度、雰囲気は特に限定しない。被処理物Ｗを所望のレベルまで乾燥できればよい。

【符号の説明】

【0086】

１：凍結乾燥装置、２：筒状部、２０：筒壁、２００：外周壁、２０１：内周壁、２０１ａ：撹拌部材、２０２：熱媒体流路、２０３：乾燥室、２１：蓋壁、２２：筒状部側フランジ、２２０：筒状部側連通孔、２３：タイヤ、３：真空ポンプ、４：コールドトラップ、４００：前壁、４００ａ：トラップ側連通孔、５：摺動部、９：架台、４０：ハウジング、４１：冷却室、４２：冷却配管、４２０：冷媒流路、４４：脚部、５０：第一回転継手、５００：第一回転側インナー部材、５０１：第一固定側アウター部材、５０１ａ：軸受収容溝、５０１ｂ：シールリング収容溝、５０２：軸受、５０３：シールリング、５１：第二回転継手、５１０：第二固定側インナー部材、５１０ａ：熱媒体供給溝、５１０ｂ：熱媒体排出溝、５１０ｃ：シールリング収容溝、５１０ｄ：インナー側熱媒体供給孔、５１０ｅ：インナー側熱媒体排出孔、５１１：第二回転側アウター部材、５１１ａ：軸受収容溝、５１１ｄ：アウター側熱媒体供給孔、５１１ｅ：アウター側熱媒体排出孔、５１２：軸受、５１３：シールリング、５１４：継手側フランジ、６０：被処理物供給部、６００：脚部、６１：被処理物搬入部、６２：熱媒体供給部、６３：冷媒供給部、９０：固定台、９００：天板、９０１：脚部、９１：傾動床、９２：傾動床駆動部、９３：搬入部支持部、９３０：軸受、９４：筒状部支持部、９４０：ローラー装置、９４０ａ：ローラー部、９４０ｂ：軸受、９４０ｃ：ローラー、９８：供給配管、Ａ：第一揺動軸、Ｂ：第二揺動軸、Ｃ：第三揺動軸、Ｄ：軸、Ｅ：排気経路、Ｆ：熱媒体経路、Ｇ：冷媒経路、Ｈ：前傾状態、Ｋ：後傾状態、Ｗ：被処理物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】