(57)【要約】      （修正有）【課題】溶質における成分の変性、分解や劣化等を避けると共に、製作コストやランニングコストを低減できることができるスプレードライヤを提供する。【解決手段】真空チャンバ１と、被乾燥液を霧化させて噴霧液滴Ｆを生成するアトマイザ２と、真空チャンバ１に取付けられた加熱手段３と、を備え、真空雰囲気下で噴霧液滴Ｆを乾燥処理する真空スプレードライヤであって、前記アトマイザ２は、被乾燥液を霧化する超音波霧化装置と、外部より導入するエアから微粒子を分離する集塵装置と、を備えると共に、このアトマイザ２は前記真空チャンバ１外に設けられ、霧化された噴霧液滴Ｆは、供給管５を介して真空チャンバ１内に吸引される構成とする。【選択図】図１
2006297243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、被乾燥液を霧化させて噴霧液滴を生成するアトマイザと、真空チャンバに取付けられた加熱手段と、を備え、真空雰囲気下で噴霧液滴を乾燥処理する真空スプレードライヤであって、
前記アトマイザは、被乾燥液を霧化する超音波霧化装置と、外部より導入するエアから微粒子を分離する集塵装置と、を備えると共に、このアトマイザは前記真空チャンバ外に設けられ、
霧化された噴霧液滴は、供給管を介して真空チャンバ内に吸引される構成とされた、
ことを特徴とする真空スプレードライヤ。
【請求項２】
前記集塵装置は、フィルタ集塵部と、このフィルタ集塵部を通過したエアを液体中に導入し、さらなる微粒子の分離を図る洗浄集塵部と、を備えた構成とされた、請求項１記載の真空スプレードライヤ。
【請求項３】
前記集塵装置は、少なくともＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタを備えた構成とされた、請求項１又は２記載の真空スプレードライヤ。  
【請求項４】
前記真空チャンバの下部にロータリーフィーダが設けられ、該ロータリーフィーダから乾燥物が排出される構成とされた、請求項１乃至３のいずれか１項記載の真空スプレードライヤ。
【請求項５】
真空ポンプに連結された真空排気管が、前記真空チャンバの上部に設けられた、請求項１乃至４のいずれか１項記載の真空スプレードライヤ。
【請求項６】
前記真空チャンバの内周に、乾燥物の付着を防止するためのライニングが取付けられた、請求項１乃至５のいずれか１項記載の真空スプレードライヤ。
【請求項７】
前記真空チャンバ内は、運転時には、−２．７×１０-3〜−５．４×１０-3（ＭＰａ  ａｂｓ）、２０〜８０℃に保たれる構成とされた、請求項１乃至６のいずれか１項記載の真空スプレードライヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレードライヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より溶液やスラリー液から乾燥物を製造する装置として、高温・加圧の条件下で、乾燥物を製造するスプレードライヤ（噴霧乾燥機）がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１５５２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来例のスプレードライヤは１５０〜２５０℃の高温雰囲気内で乾燥を行なうため、溶液中に溶解した溶質自体が温度上昇し、例えば、医薬品や食品等における熱に弱い成分（熱分解性成分あるいは熱劣化成分）が変性、分解や劣化等してしまう。
また、熱分解性成分あるいは熱劣化成分の変性、分解や劣化等を避けるため、−１８０〜−１０℃の低温で乾燥させる（凍結乾燥）装置があるが、この装置では、十分に乾燥した乾燥物が得られ難い等の収量と安定性の問題があり、またこの凍結乾燥法では、予備凍結に要する凍結処理設備の設置コストがかかること、及び乾燥時間が長いためランニングコストが膨大であるという問題もある。
さらに、約３５℃以下で約５０〜４００ｈＰａの高真空下にて乾燥させる真空凍結乾燥法では、凍結に要する液体窒素やそれに代わる冷媒を多く使用するため、ランニングコストがかかるという問題点がある。
そこで、本発明の主たる課題は、溶質における成分の変性、分解や劣化等を避けると共に、製作コストやランニングコストを低減できることができるスプレードライヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、真空チャンバと、被乾燥液を霧化させて噴霧液滴を生成するアトマイザと、真空チャンバに取付けられた加熱手段と、を備え、真空雰囲気下で噴霧液滴を乾燥処理する真空スプレードライヤであって、前記アトマイザは、被乾燥液を霧化する超音波霧化装置と、外部より導入するエアから微粒子を分離する集塵装置と、を備えると共に、このアトマイザは前記真空チャンバ外に設けられ、霧化された噴霧液滴は、供給管を介して真空チャンバ内に吸引される構成とされた、ことを特徴とする真空スプレードライヤである。
【０００５】
（作用効果）
本発明に係る真空スプレードライヤでは、加熱手段により真空雰囲気下でチャンバ内を加熱させて噴霧液滴を乾燥させるものであるため、真空凍結乾燥に比べて、乾燥に要するエネルギー量を抑えることができる。
アトマイザは、被乾燥液を霧化する超音波霧化装置と、外部より導入するエアから微粒子を分離する集塵装置と、を備えると共に、このアトマイザは真空チャンバ外に設けられ、霧化された噴霧液滴は、供給管を介して真空チャンバ内に吸引される構成とすることにより、真空チャンバ内に噴霧液滴以外の余計な飛沫等の侵入を防止することができる。そのため、噴霧された液滴の凝集防止が適切になされると共に、粒度分布を均一化でき、大粒径の発生を防止することができる。また、乾燥物の乾燥を十分に行うことができ、後工程での不具合や乾燥物の回収率低下を防止することができる。
【０００６】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記集塵装置は、フィルタ集塵部と、このフィルタ集塵部を通過したエアを液体中に導入し、さらなる微粒子の分離を図る洗浄集塵部と、を備えた構成とされた、請求項１記載の真空スプレードライヤである。
【０００７】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記集塵装置は、少なくともＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタを備えた構成とされた、請求項１又は２記載の真空スプレードライヤである。
【０００８】
（作用効果）
集塵装置がフィルタ集塵部と、このフィルタ集塵部を通過したエアを液体中に導入し、さらなる微粒子の分離を図る洗浄集塵部と、を備えた構成であることにより、導入するエア中の異物やアレルゲンの除去をすることができ、コンタミネーションを防止することができる。
また、集塵装置を少なくともＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタを備えた構成とすることもできる。
【０００９】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記真空チャンバの下部にロータリーフィーダが設けられ、該ロータリーフィーダから乾燥物が排出される構成とされた、請求項１乃至３のいずれか１項記載の真空スプレードライヤである。
【００１０】
（作用効果）
真空チャンバの下部にロータリーフィーダが設けられ、該ロータリーフィーダから乾燥物が排出される構成とすることにより、スライドゲート等に比べて乾燥物の排出の際に真空度の変動を抑制しながら乾燥物を連続的に排出できるので、効率よく乾燥物を生成することができ、また、乾燥物を次の工程に効率よく搬送することができる。
【００１１】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、真空ポンプに連結された真空排気管が、前記真空チャンバの上部に設けられた、請求項１乃至４のいずれか１項記載の真空スプレードライヤである。
【００１２】
（作用効果）
真空ポンプに連結された真空排気管を前記真空チャンバの上部に設けることにより、真空チャンバ内の下方に落下して堆積する乾燥物を吸込んでしまう虞をなくしている。なお、乾燥物の吸込み防止効果を高めるために、真空排気管の入口にラビリンス構造のスリットや焼結金属のフィルタ等を取付けてもよい。
【００１３】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、前記真空チャンバの内周に、乾燥物の付着を防止するためのライニングが取付けられた、請求項１乃至５のいずれか１項記載の真空スプレードライヤである。
【００１４】
（作用効果）
真空チャンバの内周に、乾燥物の付着を防止するためのライニングを取付けることにより、乾燥物を真空チャンバ内の内周面に付着させることなく乾燥物を下方に落下させ、乾燥物の回収効率を向上させることができる。また、製造する乾燥物の切替などの際の真空チャンバ内の清掃等が容易となり、一層のコンタミネーションの防止を図ることができる。
【００１５】
＜請求項７記載の発明＞
請求項７記載の発明は、前記真空チャンバ内は、運転時には、−２．７×１０-3〜−５．４×１０-3（ＭＰａ  ａｂｓ）、２０〜８０℃に保たれる構成とされた、請求項１乃至６のいずれか１項記載の真空スプレードライヤである。
【００１６】
（作用効果）
従来例のスプレードライヤは１５０〜２５０℃の高温雰囲気内で乾燥を行なうため、溶液中に溶解した溶質自体が温度上昇し、例えば、医薬品や食品等における熱に弱い成分が変性、分解や劣化等が生じてしまうが、チャンバ内の温度が２０〜８０℃であるため、変性、分解や劣化等が生ずることなく、医薬品等でも生理活性が失われることはない。
また、チャンバ内の圧力は−２．７×１０-3〜−５．４×１０-3（ＭＰａ  ａｂｓ）であることにより、低温下での乾燥を迅速かつ効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、溶質における成分の変性、分解や劣化等を避けると共に、製作コストやランニングコストを低減できることができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１乃至図３に基づき本発明の実施の形態を説明する。なお、図１は本発明に係る真空スプレードライヤの概要図であり、図２はアトマイザの一実施例であり、図３はアトマイザの他の実施例である。
本発明に係る真空スプレードライヤは、真空チャンバ１と、被乾燥液を霧化させて噴霧液滴を生成するアトマイザ２と、真空チャンバ１の側面（外周面）に取付けられた加熱手段３と、真空チャンバ１の下部に取付けられたロータリーフィーダ４と、を備えている。
【００１９】
真空チャンバ１は、略円筒状であり、後述するように、上端部にはアトマイザ２によって霧化された噴霧液滴Ｆを供給する噴霧液滴供給管５が取付けられ、また、下端部には下方に落下した乾燥物を排出するロータリーフィーダ４が取付けられている。噴霧液滴供給管５には、供給バルブ５Ａが取付けられている。そして、上端部には真空排気管６が取付けられ、排気バルブ６Ａを介して、真空ポンプ６Ｂに連結されており、この真空ポンプ６Ｂを作動させることによってチャンバ内部を真空状態に保つことができるようになっている。また、真空排気管６が真空チャンバ１の上端部に取付けられていることにより、真空チャンバ１内の下部に堆積した乾燥物を吸込んでしまう虞をなくしている。なお、真空排気管６の設置位置は、真空チャンバ１の上端部に限られず、乾燥物を吸込んでしまう位置でなければよく、例えば、真空チャンバ１の上部でもよい。また、乾燥物の吸込み防止効果を高めるために、真空排気管６の入口にラビリンス構造のスリット（図示せず）や焼結金属のフィルタ（図示せず）等を取付けてもよい。
【００２０】
アトマイザ２により微粒化された噴霧液滴Ｆは、乾燥することによって粉粒末状の乾燥物となるが、この乾燥物は真空チャンバ１内の内周面に付着してしまい、下方に落下しない虞がある。これを防ぐために、真空チャンバ１の内周に乾燥物の付着を防止するためのライニング（図示せず）を取付けることが好ましい。ライニングを取付けることにより、乾燥物を真空チャンバ内の内周面に付着させることなく乾燥物を下方に落下させ、乾燥物の回収効率を向上させることができる。ライニングの材質としては、帯電の防止を図るカーボン繊維等が考えられる。また、このライニングの取付けに代えて、図示はしないが、マイナスイオン発生器によって発生させたマイナスイオンを含むエアを、真空チャンバ１の上部から下方に向って内周に沿うように送風することによって帯電防止を図り、乾燥物の付着を防止してもよい。
【００２１】
真空チャンバ１内は、運転時には、従来の高真空の真空凍結乾燥に比べて、大気圧に近い中真空である−２．７×１０-3〜−５．４×１０-3（ＭＰａ  ａｂｓ）であり、そして温度は、従来の高温（１８０〜２５０℃程度）のスプレードライヤよりも低い２０〜８０℃に保たれるようになっている。すなわち、従来例のスプレードライヤは１５０〜２５０℃の高温雰囲気内で乾燥を行なうため、溶液中に溶解した溶質自体が温度上昇し、例えば、医薬品や食品等における熱に弱い成分（熱分解性成分あるいは熱劣化成分）が変性、分解や劣化等が生じてしまうが、チャンバ内の温度が２０〜８０℃であるため、変性、分解や劣化等が生ずることなく、医薬品等でも生理活性が失われることはない。また、凍結乾燥に比べて、乾燥時間が短く（凍結乾燥：１６〜２２時間、本発明：１０秒程度）、凍結乾燥では凍結物の昇華に膨大なエネルギーを要するが、本発明に係る真空スプレードライヤでの乾燥法によれば大きなエネルギーを必要としない（同一物質から１ｋｇ乾燥物を回収するのに、例えば、凍結乾燥では２．５×１０9Ｊのエネルギーを必要とするものでも、本発明では３．６×１０8Ｊ程度のエネルギーで済む）。さらに、本発明によれば、凍結乾燥に必要な前処理の凍結が不要であり、さらに凍結装置の設置が不要である。
【００２２】
なお、圧力と温度を管理するため、真空チャンバ１の上端部にはチャンバ内部の温度を計測する温度計７が取付けられ、また側面にはチャンバ内部の圧力を計測する圧力計８，８が取付けられており、ケーブル７Ａ，８Ａに接続された表示モニター（図示せず）に温度、圧力が表示されるようになっている。なお、温度計７及び圧力計８の設置箇所や設置個数については任意に変更できる。
【００２３】
図２には、アトマイザの一実施例が示されている。図２に示されたアトマイザは、被乾燥液を霧化する超音波霧化装置２Ａと、この超音波霧化装置２Ａによって霧化された噴霧液滴を真空チャンバ１内に搬送するためのエアから異物である微粒子を分離する集塵装置２Ｂと、を備えており、霧化された噴霧液滴は噴霧液滴供給管５を介して真空チャンバ１内に搬送される。
超音波霧化装置２Ａは、被乾燥液を収容するタンク２１と、このタンク２１の下部に取付けられ、タンク２１内の被乾燥液に超音波を照射する超音波振動子２２と、この超音波振動子２２に発振出力を供給する発振器２３と、を備えている。発振器２３には、制御装置（図示せず）が取付けられており、電源スイッチ（図示せず）で電力が遮断されると発振器２３の出力が停止され、また電源スイッチが入れられると制御装置から発振器２３を駆動する出力が与えられるようになっている。そして、発振器２３の出力で超音波振動子２２が駆動され、被乾燥液に超音波を照射され、被乾燥液が霧化されるようになっている。この超音波霧化装置２Ａとして、例えば、本多電子社製の超音波霧化ユニット（ＨＭ−２４１２）を使用することができる。なお、この超音波霧化装置に代えて、流量が被乾燥液の搬送速度によって制御可能な超音波スプレーノズルを使った装置（例えば、Ｓｏｎｏ−Ｔｅｋ社製８７００−４８）も使用することができる。
【００２４】
タンク２１の上部には被処理液供給管２７が取付けられており、この被処理液供給管２７からタンク２１内に被乾燥液が供給されるようになっている。また、タンク２１の上部には、噴霧液滴供給管５が取付けられており、この噴霧液滴供給管５からタンク２１内に噴霧液滴Ｆが供給されるようになっている。
【００２５】
被乾燥液を収容するタンク２１には、洗浄を容易にする機構（例えば、洗浄ボールや洗浄リングなど）や液の排出を容易にする機構（例えば、バルブやポンプなど）を設けることができる。
【００２６】
また、被乾燥液を収容するタンク２１には、図示はしないが、無人運転を可能にする機構（例えば、液面高さ計からの信号で被処理液供給管２７から被処理液を供給するポンプを制御して液面高さを一定に保つ機構など）を設けることができる。
【００２７】
集塵装置２Ｂは、外気から導入するエアから異物である微粒子を分離するフィルタ集塵部２４と、このフィルタ集塵部２４を通過したエアを液体中に導入し、さらなる微粒子の分離を図る洗浄集塵部２５と、を備えている。
【００２８】
フィルタ集塵部２４は、公知のバグフィルタやエアフィルタを使用することができる。バグフィルタの材質としては、木綿や紙など天然繊維、ナイロンやテトロンなどの化学繊維、ガラス繊維、黒鉛繊維等を用いることができ、エアフィルタの材質としてはガラス繊維、セルロース、ナイロン繊維等を用いることができる。洗浄集塵部２５は、洗浄タンク内に捕集媒体として液体が収容され、フィルタ集塵部２４を通過したエアからさらなる微粒子（例えば、ミスト）の分離を図っている。さらに洗浄集塵部２５には微粒子と捕集媒体の接触効率を高くするための散気機構（例えば、多孔性金属フィルタや多孔性セラミックなど）を備えてもよい。
【００２９】
この洗浄タンクの底部と上部にエア供給管２６，２６が連結されており、洗浄タンクの底部からフィルタ集塵部２４を通過したエアが搬送され、その上部から洗浄タンク内の液体によって洗浄されたエアが排出されるようになっており、このエアは超音波霧化装置２Ａのタンク２１内に供給されるようになっている。なお、洗浄タンク内に収容される液体は、蒸留水等の水を使用することができるが、突沸してエア供給管２６を介して超音波霧化装置２Ａのタンク２１内に流入してしまう可能性を考慮し、被乾燥液と同一の液体を使用することが好ましい。集塵装置２Ｂが、フィルタ集塵部２４と洗浄集塵部２５とで、二重に微粒子を捕集することにより、導入するエア中の異物やアレルゲンの除去をより確実なものとしている。また、洗浄集塵部２５を設けることにより、フィルタ集塵部２４でもトラブル発生の際の、コンタミネーションの防止というリスクヘッジ機能も持たせている。
【００３０】
このアトマイザ２は、真空チャンバ１内が大気圧に比べて負圧になっていることを利用し、大気から集塵装置２Ｂを介してエアを導入し、霧化された被乾燥液の噴霧液滴Ｆをこのエアによって噴霧液滴供給管５を介して真空チャンバ１内に供給するものである。本発明では、真空チャンバ１内に超音波霧化装置２Ａを設けて被乾燥液をチャンバ内で霧化させる構成ではなく、チャンバ外で被乾燥液を霧化させ、噴霧液滴供給管５を介して真空チャンバ１内に噴霧液滴Ｆを供給する構成とすることにより、チャンバ内に噴霧液滴Ｆ以外の余計な飛沫等が入ることを防止している。そのため、噴霧された液滴の凝集防止が適切になされると共に、粒度分布を均一化でき、大粒径の発生を防止することができる。また、乾燥物の乾燥を十分に行うことができ、後工程での不具合や乾燥物の回収率低下を防止することができる。
【００３１】
また、チャンバ内の噴霧液滴供給管５の出口と前述した真空排気管６の入口とが近接して、噴霧液滴Ｆが真空排気管内に吸込まれてしまう場合には、両者の間に邪魔板（図示せず）を設けて噴霧液滴Ｆが吸い込まれないように調整すればよい。
【００３２】
本発明における集塵装置２Ｂはフィルタ集塵部２４と、洗浄集塵部２５とを備えている構成に限定されるものではなく、導入するエアの性状に応じてフィルタ集塵部２４または洗浄集塵部２５のみを備えているものでもよい。他の一実施例として、図３に示されたアトマイザは、集塵装置２Ｂがフィルタ集塵部２８だけであり、例えばクリーンルーム内等からエアを導入する場合に、適用するとよい。このフィルタ集塵部２８は、ＪＩＳＢ９９０８やＢ９９２７記載の性能能試験方法にのっとり、１．５μｍの粒子を試験粉塵としてフィルタを１回通過させたときの集塵率９９．９９９５％以上を示すフィルタであればよく、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタが好適である。その他の構成については、上記構成と同じなので説明を省略する。なお、図２に示されたアトマイザにおけるフィルタ集塵部２４としてＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタ等を使用してもよい。
【００３３】
図１に示すように、略円筒状の真空チャンバ１の外周面には、加熱手段３と、この加熱手段３と被覆する保温材９と、が取付けられている。加熱手段３としては、限られたスペースで高効率かつ経時変化が少なく長期間安定して使用できるラバーヒータ（シリコンラバーヒータ）を用いている。図１に示す実施例では、真空チャンバ１の上下の２箇所に巻いてあるが、これに限らず、外周略全面に巻いてよい。また、加熱手段３としては、ラバーヒータに限られず、加熱コイルあるいはチューブ内で温水を循環させる温水配管によるものでもよい。保温材９は、真空チャンバ１の外周面の略全面を覆うようにしてり、材質としては、グラスウール等を使用することができる。
【００３４】
真空チャンバ１の下部には、図１に示すように、ロータリーフィーダ４が設けられており、このロータリーフィーダ４によってチャンバ内を真空状態に保ちつつ、外部に乾燥物を排出することができるようになっている。ロータリーフィーダ４を用いることにより、スライドゲート等に比べて乾燥物の排出の際に真空度の変動を抑制しながら乾燥物を連続的に排出でき、また、乾燥物を次の工程に効率よく搬送することができる。そして、ロータリーフィーダ４から排出された乾燥物は、ベルトコンベア等の搬送手段によって、次なる工程に搬送されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る真空スプレードライヤの概要図である。
【図２】アトマイザの一実施例である。
【図３】アトマイザの他の実施例である。
【符号の説明】
【００３６】
１…真空チャンバ、２…アトマイザ、２Ａ…超音波霧化装置、２Ｂ…集塵装置、３…加熱手段、４…ロータリーフィーダ、５…噴霧液滴供給管、５Ａ…供給バルブ、６…真空排気管、６Ａ…排気バルブ、６Ｂ…真空ポンプ、７…温度計、７Ａ…ケーブル、８…圧力計、８Ａ…ケーブル、９…保温材、２１…タンク、２２…超音波振動子、２３…発振器、２４…フィルタ集塵部、２５…洗浄集塵部、２６…エア供給管、２７…被処理液供給管、２８…フィルタ集塵部、Ｆ…噴霧液滴。
【図１】
2006297243.tif 000003
【図２】
2006297243.tif 000004
【図３】
2006297243.tif 000005