(57)【要約】【課題】生成中の造粒粉の水分含有率をリアルタイムで測定でき、利便性および生成効率を向上できるスプレードライヤを提供する。【解決手段】噴霧された液状材料を熱風２０１により乾燥させて造粒粉を得るスプレードライヤＳＤ１であって、液状材料を霧化させて噴霧液滴２０を生成するアトマイザ１０と、アトマイザと接続されて噴霧液滴が連続的に供給される乾燥室１１と、乾燥室に設けられ、噴霧液滴に対して熱風を吹き付ける熱風供給装置１２と、排気ポンプ１６および生成された造粒粉の捕集器１５を備える真空チャンバ１４と、乾燥室と真空チャンバとを接続する連通部１５０とを備え、連通部には、流通する造粒粉の水分含有率を測定する水分含有率測定手段１３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧された液状材料を熱風により乾燥させて造粒粉を得るスプレードライヤであって、
前記液状材料を霧化させて噴霧液滴を生成するアトマイザと、
前記アトマイザと接続されて前記噴霧液滴が連続的に供給される乾燥室と、
前記乾燥室に設けられ、前記噴霧液滴に対して熱風を吹き付ける熱風供給装置と、
排気ポンプおよび生成された前記造粒粉の捕集器を備える真空チャンバと、
前記乾燥室と前記真空チャンバとを接続する連通部と
を備え、
前記連通部には、流通する前記造粒粉の水分含有率を測定する水分含有率測定手段が設けられていることを特徴とするスプレードライヤ。
【請求項２】
前記水分含有率測定手段は、
前記造粒粉の粒径を測定する粒径測定手段と、
測定された粒径と水分含有率との相関関係に基づいて、前記造粒粉の水分含有率を算出する水分含有率算出手段と
から構成されることを特徴とする請求項１に記載のスプレードライヤ。
【請求項３】
前記測定された粒径と水分含有率との相関関係を表す式は、
水分含有率＝３Δｒ／ρ／（ｒ＋Δｒ）
但し、ｒは、前記造粒粉を構成する微粒子半径、Δｒは、前記微粒子半径ｒの水分に起因する増分、ρは、前記造粒粉を構成する微粒子の比重
であることを特徴とする請求項２に記載のスプレードライヤ。
【請求項４】
前記粒径測定手段は、
コヒーレント光を出射する光源と、
前記造粒粉を導入する前の前記コヒーレント光および導入された造粒粉により前記コヒーレント光に生じた回折・散乱光を直接的に撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された前記コヒーレント光および回折・散乱光パターンの画像データを画像処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段による画像処理結果に基いて前記造粒粉の粒径を算出する粒径算出手段と
を備え、
前記画像処理手段は、
前記造粒粉が無い場合と、有る場合の２以上の前記画像データの相関状態を解析する画像相関解析手段と、
全回折光の強度を積算して全回折光強度の総量を計測する全回折光強度計測手段と、
を有し、
前記粒径算出手段は、
導入される前記造粒粉の供給量が一定の条件において、全回折光強度の総量をｉ、微粒子半径をｒ、比例定数をｋとした場合に、次式
ｒ＝√（ｋ／ｉ）
により前記造粒粉の半径を算出すると共に、この半径に基いて粒径を算出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスプレードライヤ。
【請求項５】
前記比例定数ｋは、前記造粒粉について、予め設定されることを特徴とする請求項４に記載のスプレードライヤ。
【請求項６】
前記水分含有率測定手段によって測定された前記造粒粉の水分含有率に基づいて、前記熱風供給装置から供給される熱風の温度および風量を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のスプレードライヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成中の微粒子の水分含有率を測定可能なスプレードライヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スプレードライヤ（噴霧乾燥装置）は、種々の液状材料を瞬間的に粒子にすることが可能な装置であり、食品、化学製品、医薬品、工業用材料等の幅広い分野で用いられている。
【０００３】
スプレードライヤは、液状材料を乾燥室内のノズル（ノズル方式）または回転ディスク（ロータリーアトマイザー方式）により微粒化し、単位体積あたりの表面積を増大させながら連続して熱風と接触させ、水分を蒸発させることにより固体成分を瞬間的に乾燥、造粒を行い、造粒粉（乾燥粉体）を生成している。
【０００４】
スプレードライヤを用いた造粒粉の生成方法によれば、液体濃縮工程→固化（乾燥）工程→粉砕工程といった粉体生成工程を省略することができる。
【０００５】
また、蒸発中の気化熱による冷却効果や高温に曝される時間が短いため、高温の熱風を使用するにも関わらず生産物の熱劣化は僅かである。そのため、例えば有機体の破壊なしでバクテリアの浮遊物等をスプレー乾燥可能であり、食品、医薬品製造などに適している。
【０００６】
このようなスプレードライヤに関する技術は種々提案されている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２３２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、求められる品質の造粒粉が生成されているか確認するために、生成中の微粒子の水分含有率を測定したいという要望がある。
【０００９】
しかしながら、従来のスプレードライヤでは、水分含有率については、生成後の造粒粉を採集し、その採集物を水分計（例えば、乾燥重量方式やハロゲン式の水分計）を設置した場所まで運んで測定するしかなかった。
【００１０】
そのため、従来のスプレードライヤでは、生成中の造粒粉の水分含有率をリアルタイムで測定することができず、利便性に欠け、造粒粉の生成効率も低いという難点があった。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑み、生成中の造粒粉の水分含有率をリアルタイムで測定でき、利便性および生成効率を向上できるスプレードライヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、請求項１の記載に係るスプレードライヤは、噴霧された液状材料を熱風により乾燥させて造粒粉を得るスプレードライヤであって、前記液状材料を霧化させて噴霧液滴を生成するアトマイザと、前記アトマイザと接続されて前記噴霧液滴が連続的に供給される乾燥室と、前記乾燥室に設けられ、前記噴霧液滴に対して熱風を吹き付ける熱風供給装置と、排気ポンプおよび生成された前記造粒粉の捕集器を備える真空チャンバと、前記乾燥室と前記真空チャンバとを接続する連通部とを備え、前記連通部には、流通する前記造粒粉の水分含有率を測定する水分含有率測定手段が設けられていることを要旨とする。
【００１３】
請求項２の記載に係るスプレードライヤは、請求項１に係る発明において、前記水分含有率測定手段は、前記造粒粉の粒径を測定する粒径測定手段と、測定された粒径と水分含有率との相関関係に基づいて、前記造粒粉の水分含有率を算出する水分含有率算出手段とから構成されることを要旨とする。
【００１４】
請求項３の記載に係るスプレードライヤは、請求項２に係る発明において、前記測定された粒径と水分含有率との相関関係を表す式は、
水分含有率＝３Δｒ／ρ／（ｒ＋Δｒ）
但し、ｒは、前記造粒粉を構成する微粒子半径、Δｒは、前記微粒子半径ｒの水分に起因する増分、ρは、前記造粒粉を構成する微粒子の比重であることを要旨とする。
なお、水分含有率測定を開始するにあたり熱風温度のみを上昇させ粒径と熱風温度の関係（後出の図１１参照）を測定することにより、ｒを求めることができる。
【００１５】
請求項４の記載に係るスプレードライヤは、請求項２または請求項３に係る発明において、前記粒径測定手段は、コヒーレント光を出射する光源と、前記造粒粉を導入する前の前記コヒーレント光および導入された造粒粉により前記コヒーレント光に生じた回折・散乱光を直接的に撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された前記コヒーレント光および回折・散乱光パターンの画像データを画像処理する画像処理手段と、前記画像処理手段による画像処理結果に基いて前記造粒粉の粒径を算出する粒径算出手段とを備え、前記画像処理手段は、前記造粒粉が無い場合と、有る場合の２以上の前記画像データの相関状態を解析する画像相関解析手段と、全回折光の強度を積算して全回折光強度の総量を計測する全回折光強度計測手段とを有し、前記粒径算出手段は、導入される前記造粒粉の供給量が一定の条件において、全回折光強度の総量をｉ、微粒子半径をｒ、比例定数をｋとした場合に、次式
ｒ＝√（ｋ／ｉ）
により前記造粒粉の半径を算出すると共に、この半径に基いて粒径を算出することを要旨とする。
【００１６】
請求項５の記載に係るスプレードライヤは、請求項４に係る発明において、前記比例定数ｋは、前記造粒粉について、予め設定されることを要旨とする。
【００１７】
請求項６の記載に係るスプレードライヤは、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の発明において、前記水分含有率測定手段によって測定された前記造粒粉の水分含有率に基づいて、前記熱風供給装置から供給される熱風の温度および風量を制御する制御手段を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、生成中の造粒粉の水分含有率をリアルタイムで測定でき、利便性および生成効率を向上できるスプレードライヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るスプレードライヤの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施形態に係るスプレードライヤに適用される粒径測定手段の概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るスプレードライヤの構成例を示す概略構成図である。
【図４】入射光と回折光の光強度分布（Ｓ（θ））２との関係を示す説明図である。
【図５】微粒子（造粒粉）により回折光が形成される状態を示す模式的説明図である。
【図６】回折光の角度分布のピークを示す表である。
【図７】全回折光強度を算出する式（３）である。
【図８】回折光の光強度と時間の関係を示すグラフである。
【図９】回折光の光強度と微粒子（造粒粉）の半径の関係を示すグラフである。
【図１０】微粒子（造粒粉）の半径と温度との関係を示すグラフである。
【図１１】微粒子（造粒粉）の粒径と熱風温度との関係を示すグラフである。
【図１２】微粒子（造粒粉）の水分含有率と熱風温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２１】
（スプレードライヤの構成）
図１から図３を参照して、実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１の構成について説明する。
【００２２】
ここで、図１は、実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１の機能構成を示す機能ブロック図、図２は、スプレードライヤＳＤ１に適用される粒径測定手段１３の概略構成を示すブロック図、図３は、スプレードライヤＳＤ１の構成例を示す概略構成図である。
【００２３】
本実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１は、噴霧された液状材料を熱風２０１により乾燥させて造粒粉２００を得るスプレードライヤである。
【００２４】
図１および図３に示すように、本実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１は、液状材料２０を霧化させて噴霧液滴２０を生成するアトマイザ１０と、アトマイザ１０と接続されて噴霧液滴２０が連続的に供給される耐熱ガラス等で形成される乾燥室１１と、乾燥室１１に設けられ、噴霧液滴２０に対して熱風２０１を吹き付ける熱風供給装置１２と、排気ポンプ１６および生成された造粒粉の捕集器１５を備える真空チャンバ１４とを備えている。なお、造粒粉の捕集器１５は、バッグフィルタ１５Ａと、そのバッグフィルタ１５Ａで捕集された造粒粉２００を外部に取り出す取出部１５Ｂ等で構成される。
【００２５】
アトマイザ１０は、ノズル（ノズル方式）、回転ディスク（ロータリーアトマイザー方式）等の何れであってもよい。
【００２６】
また、乾燥室１１と真空チャンバ１４とを接続する中空の連通部１５０を備え、その連通部１５０の途中には、流通する造粒粉２００の水分含有率を測定する水分含有率測定手段１３が設けられている。
【００２７】
水分含有率測定手段１３は、造粒粉（微粒子）の粒径を測定する粒径測定手段１３０と、測定された粒径と水分含有率との相関関係に基づいて、造粒粉２００の水分含有率を算出するマイクロコンピュータ等から成る水分含有率算出手段１３１とから構成されている。
【００２８】
また、水分含有率測定手段１３１によって測定された造粒粉２００の水分含有率に基づいて、熱風供給装置１２から供給される熱風２０１の温度および風量を制御する制御手段１３５を備えている。
【００２９】
ここで、粒径測定手段１３０で測定された粒径と水分含有率との相関関係を表す式は、  水分含有率＝３Δｒ／ρ／（ｒ＋Δｒ）
但し、ｒは、造粒粉を構成する微粒子の半径、Δｒは、微粒子半径ｒの水分に起因する増分、ρは、造粒粉を構成する微粒子の比重
で表される。
【００３０】
図２に示すように、上述の粒径測定手段１３０は、コヒーレント光Ｌ１を出射する光源（半導体レーザ等）と、造粒粉２００を導入する前のコヒーレント光Ｌ１および導入された造粒粉２００によりコヒーレント光Ｌ２に生じた回折・散乱光を直接的に撮影するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等で構成される撮影手段３０２と、撮影手段３０２で撮影されたコヒーレント光および回折・散乱光パターンの画像データを画像処理する画像処理手段３０３と、画像処理手段３０３による画像処理結果に基いて造粒粉２００の粒径を算出する粒径算出手段３０４とを備えている。
【００３１】
また、画像処理手段３０３は、造粒粉２００が無い場合と、有る場合の２以上の画像データの相関状態を解析する画像相関解析手段３１０と、全回折光の強度を積算して全回折光強度の総量を計測する全回折光強度計測手段３１１とを有する。
【００３２】
そして、粒径算出手段３０４は、導入される造粒粉２００の供給量が一定の条件において、全回折光強度の総量をｉ、微粒子半径をｒ、比例定数をｋとした場合に、次式
ｒ＝√（ｋ／ｉ）
により造粒粉２００の半径（ｒ）を算出すると共に、この半径に基いて粒径（２ｒ）を算出する。
【００３３】
（粒径測定について）
ここで、本実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１が備える粒径測定手段１３０で行われる粒径測定について説明する。
【００３４】
まず、光の回折とは、光が大気中を伝搬する途中に障害物がある場合に、光が障害物の背後に回り込む現象のことを言う。障害物の寸法に対して光の波長が大きいほど、障害物の背後に回り込む角度が大きくなる。光の回折の効果により光が障害物である微粒子の背後に回り込む様子を観測することで、微粒子の粒径を求めることができる。
【００３５】
一般に、光と微粒子の関係する現象は、光の波長（λ）と微粒子粒径（２ｒ）の大小関係に応じて３通りに分かれる。
【００３６】
πｒ≫λの場合は、粒径が光の波長に比べ大きく光の回折が観測される。
【００３７】
２πｒ≒λの場合は、粒径と光の波長が同程度でミー散乱（Mie-Streuung）が観測される。
【００３８】
２πｒ≪λの場合は、粒径が光の波長に比べ小さくレイリー散乱（Rayleigh scattering）が観測される。
【００３９】
ここで、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光を用いて微粒子粒径計測の実験を行った。
【００４０】
微粒子粒径の測定原理が光の回折であるため、測定対象となる微粒子粒径（２ｒ）が光の波長（λ）に比べ著しく大きいときに測定可能となる。即ち、原理的に測定可能な最少微粒子粒径は、使用する光の波長により影響されるが、凡そサブミクロン程度となる。
【００４１】
図４を参照して、入射光と回折光の光強度分布（Ｓ（θ））２との関係について説明する。
【００４２】
図４の略中央に水滴（半径ｒ）があり、図上、左側から波長（λ）のレーザ光の平面波が入射している。縦の点線はレーザ光の波面を表しており、波の進行方向に対して垂直となっている。
【００４３】
進行してきたレーザ光の波の伝播は、水滴によって阻害されるため、水滴の背後には波面は生じないはずであるが、実際には、水滴の直近を通ったレーザ光の波が、光の回折現象により水滴の周囲から水滴の背後に回り込むという現象を生じる。そのため、水滴の外周から水滴の背後に回り込んだ波同士の重ね合わせが引き起こされて、光強度の強弱が発生する。その結果として、レーザ光の進行方向以外の角度（θ）の方向にも光が進む。
【００４４】
図５に示すように、造粒粉２００の１つの微粒子２００ａの回折光は光同士の干渉現象により、レーザ光Ｌ１を対称軸として微粒子を中心に放射状に広がり、同心円の回折パターンを映し出され、このような同心円を回折光リングＲ１、Ｒ２…と呼称する。
【００４５】
光の回折角度（θ）は光の波長と粒径（２ｒ）によって決まり、粒径（２ｒ）が光の波長に対して大きいときに回折角度（θ）が小さくなり、一方、粒径（２ｒ）が小さい場合には回折角度（θ）が大きくなる。
【００４６】
ここで、レーザ光微粒子回折法による粒径測定法について簡単に説明する。
【００４７】
図４に示すように、図中左側から入射した波長（λ）のレーザ光が、図の略中央の水滴によって角度θ方向に回折されるときの回折光強度（Ｓ（θ））２  は、式（１）のように表される
（Ｓ（θ））２  ＝｛（２πｒ／λ）×（１＋Ｃｏｓθ／２）×（Ｊ１（２πｒ／λ）Ｓｉｎθ）／Ｓｉｎθ｝  …  式（１）
なお、Ｊ１は１次のベッセル関数である。
【００４８】
また、回折光強度は粒径（２ｒ）の４乗に比例することが分かっている。
【００４９】
微粒子が作る回折光リングの観測を行い、図５に示すように２個の回折光リングＲ１，Ｒ２が得られた場合を考える。回折光強度の二つのピークは、図５に示す２つの回折リングＲ１，Ｒ２に相当する。
【００５０】
この場合、微粒子の半径（ｒ）は、図６の表に示される各ピーク位置の座標と、各回折光リングの回折角に基いて、式（２）で求めることができる。
【００５１】
ｒ＝５．１３６λ／（２πＳｉｎθ１）＝８．４１７λ／（２πＳｉｎθ２）  …式（２）
２個の回折光リングＲ１、Ｒ２は同一微粒子から生じているので、上記式によって得られた微粒子半径は、両者で一致していなければならないが、もし両者が一致していない場合には、微粒子粒径の正しい測定が行われていないことを意味する。
【００５２】
ここで、微粒子１個がレーザ光の進行方向へ発する回折光の総量ｉは、図７に示す式（３）で表される。
【００５３】
式（３）は、前出の式（１）において、レーザ光ビームを基準軸そしてビーム進行方向を角度０として、軸の周りの２πの積分と角度範囲δからπ／２までの領域にわたった積分の二重積分として求められ、ｘ＝２πｒ／λと置いて得られる。
【００５４】
式（３）において積分領域から角度範囲０からδまでの領域を除外した理由は、除外した領域ではレーザ光ビームと回折光が重畳することにより回折光強度のみを測定できないからである。
【００５５】
実際の実験では、式（２）を使って回折光の同定が正確にできるので、入射レーザ光が混入しないよう最少角度範囲δを推定することができる。
【００５６】
角度δの値は、条件および装置によって異なるが、本発明者等が行った水微粒子の成長の観測実験では、角度δの値を約７度とした。
【００５７】
そして、式（３）の定積分値のｘ依存性は定積分の下限δに依存するので注意が必要だが、水微粒子の成長の観測実験で使用したδの値を用いて光の回折が適用できる領域（ｘ＞１５）では、式（３）の定積分はｘの−２乗に比例し、回折光総量ｉは粒径に依存せず一定であり、実験の結果、図８および図９に示すようなグラフを得た。
【００５８】
ここで、図８は、回折光の光強度と時間の関係を示すグラフ、図９は、回折光の光強度と微粒子の半径の関係を示すグラフである。
【００５９】
図８に示すグラフを参照すると分かるように、測定強度（Measured intensity）と理論値（Fitted intensity）の曲線は、少なくとも一部の領域で比較的一致している。特に、光強度が約４５〜約６５近辺（時間軸において、約１００秒〜１７５秒近辺）においてよく一致している。
【００６０】
また、図９に示すグラフを参照すると分かるように、測定強度（Measured intensity）と理論値（Fitted intensity）の曲線は、少なくとも一部の領域で比較的一致している。特に、光熙強度が約４５〜約６５近辺（半径について、約４．７５μｍ〜約５．７５μｍ近辺）においてよく一致している。
【００６１】
このような関係に基いて、導入される造粒粉（微粒子）２００の供給量が一定の条件において、全回折光強度の総量をｉ、微粒子半径をｒ、比例定数をｋとした場合に、次式（式（４））
ｒ＝√（ｋ／ｉ）  …式（４）
が導き出される。
【００６２】
このようにして、造粒粉（微粒子）２００の粒径（２ｒ）を算出することができる。
【００６３】
なお、比例定数ｋは、被検体の微粒子について、予め設定される。比例定数ｋの求め方等の詳細については、本発明者の出願に係る特開２０１７−２２３４６６号公報「粒径測定システムおよび粒径測定方法」を参照されたい。
【００６４】
（水分含有率測定について）
図１０から図１２を参照して、本実施形態に係るスプレードライヤＳＤ１が備える水分含有率測定手段１３で行われる水分含有率測定について説明する。
【００６５】
ここで、図１０は、微粒子（造粒粉）２００の半径（ｒ）と温度との関係を示すグラフ、図１１は、微粒子（造粒粉）２００の粒径（２ｒ）と熱風温度との関係を示すグラフ、図１２は、微粒子（造粒粉）２００の水分含有率と熱風温度との関係を示すグラフである。
【００６６】
なお、図１０から図１２は、液状材料の一例として３％の食塩水を用いて、スプレードライヤＳＤ１によって食塩（ＮａＣｌ）の造粒粉を生成する実験を行った結果得られたグラフである。
【００６７】
まず、水分含有率測定手段１３による微粒子（造粒粉）２００の水分含有率の測定は、本発明者による水分含有率と微粒子粒径の依存性（相関関係）の発見に基づいている。これにより、上述のようにして、微粒子（造粒粉）２００の粒径を精密測定することにより水分含有率を推定することが可能となった。
【００６８】
なお、図１０の微粒子（造粒粉）２００の半径（ｒ）と温度との関係を示すグラフにおいて、縦軸の微粒子半径（ｒ）は、粒径（２ｒ）の半分である。 
【００６９】
図１０において、△で示す噴霧直後の液体微粒子としての粒径は約６．２μｍである。
【００７０】
そして、粒径が約６．２μｍの微粒子が乾燥室１１内を上方から下方に移動する途中で、熱風２０１と接触することにより、水分が失われる。
【００７１】
熱風供給装置１２によって供給される熱風２０１の温度が２５℃の場合に、生成される造粒粉２００の粒径は約４．４μｍ〜約５．０μｍである。
【００７２】
そして、図１０に示すように、熱風温度が２５℃〜８０℃の範囲では熱風温度が上昇するに従って、液体微粒子中の水分が減るため、粒径が小さくなっていることが分かる。
次いで、熱風温度８０℃では水分がほぼ蒸発し尽くし、食塩水の微粒子は食塩微粒子の造粒粉２００となる。
【００７３】
このようにして、水分がほぼ蒸発し尽くすため、熱風温度８０℃以上では熱風温度上昇に伴う粒径の減少は緩やかになっている。そして、熱風温度１４０℃付近における微粒子の半径は約１．６μｍであり、生成直後の半径３．１μｍの約半分に減少していることが分かる。
【００７４】
なお、粒径測定は実時間の「その場測定」であり、粒径測定中は熱風温度以外の物理量は不変である。このため、緩やかな粒径減少は、熱風温度上昇にのみ起因し、食塩微粒子中の水分含有率の減少を意味している。
【００７５】
また、水微粒子の場合、熱風温度８０℃以上では微粒子が存在せず粒径は測定できないが、８０℃以下では水・食塩水によらず液体微粒子の粒径の熱風温度依存性は同じである。
【００７６】
次に、図１１に基づいて、図１０に示す微粒子粒径の熱風温度依存性の実験結果から求められる水分含有率の測定に関する原理について説明する。
【００７７】
ここでは、微粒子の表面温度が熱風温度の約５０％である実験結果に基づいて、熱風温度２００℃で水分量のほぼ０％が達成されるものと推測して、図１１の粒径曲線を作成した。なお、本実験における測定温度域は、約２０℃〜約１４０℃である。また、水分含有率がほぼ０％では粒径の熱風温度依存性による変化は、ほぼ無くなるものと推測される。
【００７８】
そこで、粒径の熱風温度依存性がないときの微粒子半径を、水分含有率０％の微粒子半径ｒとする。そして、水分含有率が０でないとき、微粒子半径の水分に起因する増分をΔｒとすると、水分含有率とΔｒには以下の関係が成立する。 
【００７９】
即ち、
微粒子重量は、４πρ／３（ｒ＋Δｒ）３  ∵ρは食塩の比重  で表される。
【００８０】
また、水分重量は、４π（ｒ＋Δｒ）２Δｒ  ∵水の比重は１  で表される。 
【００８１】
そして、水分含有率は、（水分重量／微粒子重量）で求められ、
水分含有率＝３Δｒ／ρ／（ｒ＋Δｒ）
∵ｒは、造粒粉を構成する微粒子半径、Δｒは、微粒子半径ｒの水分に起因する増分、ρは、造粒粉を構成する微粒子の比重
で表される。
【００８２】
なお、微粒子の体積を求めるとき、本来は球の公式でなく、外側の球から内側の球を取り除いた中空の殻の体積を用いるべきである。しかし、球や中空の殻であっても、体積の微粒子半径依存性は同じであるため、水分含有率の関係式が変わることはない。
【００８３】
上述の関係式を用いると、熱風温度８０℃で生成される微粒子の水分含有量は約９％であり、熱風温度１２０℃で生成される微粒子の水分含有量は約３％と推測される。
【００８４】
実験結果によれば、熱風温度１２０℃で生成される微粒子の水分含有率は、約３％であることから、水分含有率を求める上記関係式が正しいことが分かる。
【００８５】
以上のように、本発明者によって発見された上述の水分含有率を求める関係式を用いることにより、微粒子の粒径に基づいて分含有率が求めることができる。
【００８６】
したがって、図１等に示すスプレードライヤＳＤ１の水分含有率算出手段１３１において、水分含有率を求める関係式を適用することにより、生成した造粒粉（微粒子）２００の水分含有率を算出して求めることができる。 
【００８７】
そして、図１２のグラフに示すように、生成された食塩の水分含有率は、スプレードライヤＳＤ１の熱風供給装置１２から供給される熱風２０１の熱風温度に依存している。
【００８８】
なお、図１２において、線分Ｌ１０は測定値のプロット線、線分Ｌ１１は計算値（最小半径は１．６０μｍ）のプロット線を示す。
【００８９】
このような構成のスプレードライヤＳＤ１によれば、リアルタイムで生成した造粒粉（微粒子）２００の水分含有率を測定できるので、利便性および生成効率を向上することができる。
【００９０】
特に、測定した水分含有率に基づいて、制御手段１３５により、熱風供給装置１２から供給される熱風２０１の温度および風量を制御することにより、所望の水分含有率を有する造粒粉を生成することができる。
【００９１】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９２】
例えば、本発明に係るスプレードライヤは、水以外を溶媒とする造粒粉（微粒子）の生成にも適用でき、その場合には、水分含有率に代えて溶媒含有率を測定することができる。
【符号の説明】
【００９３】
ＳＤ１…スプレードライヤ
１０…アトマイザ
１１…乾燥室
１２…熱風供給装置
１３…水分含有率測定手段
１４…真空チャンバ
１５…造粒粉の捕集器
１６…排気ポンプ
１３０…粒径測定手段
１３１…水分含有率算出手段
１３５…制御手段
１５０…連通部
２００…造粒粉（微粒子）
３０１…光源（半導体レーザ）
３０２…撮影手段
３０３…画像処理手段
３０４…粒径算出手段
３１０…画像相関解析手段
３１１…全回折光強度計測手段
Ｌ１、Ｌ２…コヒーレント光（レーザ光）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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