(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円上に配置された複数の臼を備えた回転盤と、前記回転盤に設けられ且つ前記臼の各々の上方に配置された複数の上杵と、前記回転盤に設けられ且つ前記臼の各々の下方に配置された複数の下杵とを具備し、前記回転盤の回転に応じて前記上杵及び前記下杵が上下動することによって前記臼内で粉体材料を圧縮して成型する粉体圧縮成型装置であって、
前記複数の上杵又は前記複数の下杵に対する気流であって、前記回転盤の回転における径方向の気流を生成する気流生成器をさらに具備し、
前記気流生成器が、少なくとも前記上杵に対する前記気流を生成し、
前記気流生成器が、前記下杵に対する前記気流を生成し、
前記上杵に対する径方向の前記気流が外方向であり、前記下杵に対する径方向の前記気流が内方向であり、
前記上杵に対する径方向の前記気流の風速が、前記下杵に対する径方向の前記気流の風速よりも小さいことを特徴とする粉体圧縮成型装置。
【請求項２】
前記気流が、前記回転盤にも向けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉体圧縮成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体圧縮成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
臼を備えた回転盤と上杵及び下杵とを有し、回転盤の回転に応じて上杵及び下杵が上下動し、臼内で粉体材料を圧縮して錠剤等を成型する粉体圧縮成型装置が公知である。粉体圧縮成型装置を連続運転させると、駆動モータや、駆動モータの回転を回転盤の回転へと変換するウォーム減速機の動作等に起因して、粉体圧縮成型装置を構成する各部材の温度が上昇する。
【０００３】
特に、臼、上杵及び下杵の温度が、投入された粉体材料の融点近傍まで上昇すると、臼、上杵及び下杵の表面に粉体材料が付着する、いわゆるスティッキングが発生する。また、温度上昇によって、主として金属材料で製造された臼、上杵及び下杵が熱膨張し、成型された製品の形状や重量等に影響を及ぼす。スティッキング及び各部材の熱膨張は、成型された製品の品質を損なう大きな問題である。
【０００４】
そのため、特許文献１に記載の粉体圧縮成型装置では、各部材を冷却するために熱交換器を配設し、装置の内部全体を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−２３６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の粉体圧縮成型装置では、回転盤や上杵及び下杵が配置された上部筐体とは隔絶された下部筐体に熱交換器が配設されていることから、回転盤等を冷却するには効率が悪い。
【０００７】
ところで、粉体圧縮成型装置において、スティッキング及び各部材の熱膨張以外の問題として、装置内部を浮遊する粉体材料に起因する問題がある。すなわち、圧縮されるべき粉体材料が装置内部を浮遊し、例えば臼の内周面と下杵の外周面のような、各部材間の必要な隙間に入り込み、滞留する。隙間に滞留した不要な粉体材料は、放置すると凝集し、上杵又は下杵の上下動を妨げる摩擦力、すなわち抵抗力となり、成型された製品の品質の安定性を妨げる原因となる。
【０００８】
本発明は、回転盤等を効率的に冷却し且つ浮遊する粉体材料による悪影響を防止する粉体圧縮成型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】
【０００９】
本発明の一態様によれば、同心円上に配置された複数の臼を備えた回転盤と、前記回転盤に設けられ且つ前記臼の各々の上方に配置された複数の上杵と、前記回転盤に設けられ且つ前記臼の各々の下方に配置された複数の下杵とを具備し、前記回転盤の回転に応じて前記上杵及び前記下杵が上下動することによって前記臼内で粉体材料を圧縮して成型する粉体圧縮成型装置であって、前記複数の上杵又は前記複数の下杵に対する気流であって、前記回転盤の回転における径方向の気流を生成する気流生成器をさらに具備することを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１０】
本発明の別態様によれば、前記気流生成器が、少なくとも前記上杵に対する前記気流を生成することを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１１】
本発明の別態様によれば、前記気流生成器が、前記下杵に対する前記気流を生成することを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１２】
本発明の別態様によれば、前記上杵に対する径方向の前記気流が外方向であり、前記下杵に対する径方向の前記気流が内方向であることを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１３】
本発明の別態様によれば、前記上杵に対する径方向の前記気流の風速が、前記下杵に対する径方向の前記気流の風速よりも小さいことを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１４】
本発明の別態様によれば、前記気流が、前記回転盤にも向けられていることを特徴とする粉体圧縮成型装置が提供される。
【００１５】
本発明の態様によれば、回転盤等を効率的に冷却し且つ浮遊する粉体材料による悪影響を防止する粉体圧縮成型装置を提供するという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による粉体圧縮成型装置の全体を示す略断面図である。
【図２】図１の粉体圧縮成型装置の要部を示す拡大略断面図である。
【図３】図２の粉体圧縮成型装置の要部を示す拡大略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に亘り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。図１は、本発明の実施形態による粉体圧縮成型装置１の全体を示す略断面図であり、図２は、図１の粉体圧縮成型装置１の要部を示す拡大略断面図である。
【００１８】
粉体圧縮成型装置１は、ハウジング２によって装置全体が周囲の環境から保護されている。ハウジング２は、下部ハウジング３と上部ハウジング４とを有しており、下部ハウジング３の内部空間と上部ハウジング４の内部空間とは、互いに隔離されている。
【００１９】
下部ハウジング３の内部には、下部ハウジング３内の熱を外部へ放出するファン５と、駆動モータ６と、駆動モータ６と協働するウォーム減速機７と、ウォーム減速機７に連結された回転軸８とを有している。回転軸８は、軸受９によって支持されながら、上部ハウジング４の内部に向かって上方へ延在している。すなわち、回転軸８は、鉛直軸線と平行な回転軸線回りに回転可能である。ウォーム減速機７は、駆動モータ６の回転を回転軸８の回転へと変換する。
【００２０】
上部ハウジング４の内部には、回転軸８に連結されて一体的に回転する回転盤１０と、回転盤１０に設けられた臼１１と、臼１１の上方に配置された上杵１２と、臼１１の下方に配置された下杵１３とを有している。詳細には、回転盤１０は、ダイテーブル１４と、上ロータ１５と、下ロータ１６とを有している。ダイテーブル１４と、上ロータ１５と、下ロータ１６とは、螺合等の締結手段によって一体的に結合している。
【００２１】
ダイテーブル１４は、環状の円板であり、上ロータ１５及び下ロータ１６間に配置されている。ダイテーブル１４には、同心円上に等間隔に配置された複数の貫通孔が設けられ、各貫通孔内には、円筒の内面形状を有する臼１１が配置されている。すなわち、ダイテーブル１４は、同心円上に配置された複数の臼１１を備えている。
【００２２】
上ロータ１５は、回転軸線方向にダイテーブル１４と離間した上フランジ部１７を有し、下ロータ１６は、回転軸線方向にダイテーブル１４と離間した下フランジ部１８を有している。上フランジ部１７及び下フランジ部１８には、ダイテーブル１４に配置された複数の臼１１の各々に対応する位置に、貫通孔が設けられている。上ロータ１５の上フランジ部１７の貫通孔の各々には、上杵１２が上下に移動可能に配置され、下ロータ１６の下フランジ部１８の貫通孔の各々には、下杵１３が上下に移動可能に配置されている。それによって、対応する臼１１、上杵１２及び下杵１３の組の各々は、同一直線状に整列して配置されている。
【００２３】
上杵１２は上フランジ部１７の厚みより長く、下杵１３は下フランジ部１８の厚みより長く形成されている。臼１１内に挿入される上杵１２の前端面には、成型される製品の形状に応じた凹面が形成されており、臼１１内に挿入される下杵１３の前端面には、成型される製品の形状に応じた凹面が形成されている。上フランジ部１７の上方に突出した上杵１２の後端には、フランジ状の上杵ヘッド部１２ａが形成され、下フランジ部１８の下方に突出した下杵１３の後端には、フランジ状の下杵ヘッド部１３ａが形成されている。
【００２４】
上杵１２の上杵ヘッド部１２ａは、回転盤１０の上方に配置された上杵ガイド１９によって上下動が案内される。下杵１３の下杵ヘッド部１３ａは、回転盤の下方に配置された下杵ガイド２０によって上下動が案内される。上杵ガイド１９及び下杵ガイド２０は、図示しない支持部材によって支持されており、回転盤１０の回転運動からは遮断されている。
【００２５】
粉体材料を圧縮成型する位置において、回転盤１０の上方には、上杵１２の上杵ヘッド部１２ａと当接し、上杵１２を下方へ押圧する上加圧ロール２１が配置され、回転盤１０の下方には、下杵１３の下杵ヘッド部１３ａと当接し、下杵１３を上方へ押圧する下加圧ローラ２２が配置されている。
【００２６】
上杵１２及び下杵１３は、回転盤１０の回転によって、上杵ガイド１９及び下杵ガイド２０に沿ってそれぞれ相対的に移動し、上下方向に移動するように案内される。回転する上杵１２及び下杵１３が、粉体材料を圧縮成型する位置近傍に来ると、下杵１３の前端部が下方から臼１１内に挿入されて底を形成し、供給された粉体材料を保持する。次いで、上杵１２の前端部が上方から臼１１内に挿入され、上杵１２及び下杵１３が、上加圧ロール２１及び下加圧ローラ２２によってそれぞれ押圧されて、粉体材料の圧縮成型が行われる。
【００２７】
環状の上杵ガイド１９の径方向内側には、回転盤１０の上方を覆う環状のカバー部材２３が取り付けられており、カバー部材２３は、軸受２４によって回転軸８の回転運動からは遮断されている。回転盤１０の上ロータ１５の上面には凹部が形成されていることから、上ロータ１５の上面とカバー部材２３の下面とによって、空間２５が画成されている。カバー部材２３には、空間２５に連通する通気孔２６が形成されている。
【００２８】
カバー部材２３の通気孔２６には、第１通気管２７が接続され、空間２５内への空気の供給又は空間２５内からの空気の吸引が可能となっている。また、回転盤１０の下フランジ部１８の外側近傍には、第２通気管２８が配置され、空気の供給が可能となっている。図１に示されるように、第１通気管２７及び第２通気管２８は、１本の第３通気管２９に接続され、第３通気管２９は、気流生成器３０へと接続されている。粉体材料は、ハウジング２の上部に設けられたホッパー３１より供給される。
【００２９】
本実施形態では、気流生成器３０は、粉体圧縮成型装置１のハウジング２内の温度より低温の冷気流を生成し、第３通気管２９を介して第１通気管２７及び第２通気管２８から冷気流（例えば、約１８度）を放出する。なお、第１通気管２７及び第２通気管２８は、独立して気流及び温度が制御できるように、２つの気流生成器にそれぞれ接続されるように構成してもよい。
【００３０】
第１通気管２７から放出された冷気流は、空間２５内に供給され、回転盤１０に吹き付けられる。回転盤１０に吹き付けられた冷気流は、回転盤１０、特に上ロータ１５を冷却しながら方向を転じ、径方向外方へと吹き抜ける（矢印Ａ）。それによって、冷気流は、上杵１２を、特に上ロータ１５の上フランジ部１７から上方に突出した上杵１２の部分を、回転盤１０の回転に応じて順次冷却する。上フランジ部１７から上方に突出した上杵１２の部分が冷却されると、熱伝導によって上杵１２全体も冷却される。また、回転盤１０が冷却されると、熱伝導によって臼１１も冷却される。
【００３１】
上フランジ部１７から上方に突出した上杵１２の部分に当接した冷気流の一部は、上杵１２の外周面と上フランジ部１７の貫通孔の内周面との間の隙間を下方へ向かって吹き抜け、それによって、隙間に滞留する不要な粉体材料が一掃される。
【００３２】
第２通気管２８から放出された冷気流は、回転盤１０の回転に対して径方向内方へと吹き抜ける（矢印Ｂ）。それによって、冷気流は、下杵１３を、特に下ロータ１６の下フランジ部１８から下方に突出した下杵１３の部分を、回転盤１０の回転に応じて順次冷却し、さらに回転盤１０、特に下ロータ１６を冷却する。下フランジ部１８の下方に突出した下杵１３の部分が冷却されると、熱伝導によって下杵１３全体も冷却される。また、回転盤１０が冷却されると、熱伝導によって臼１１も冷却される。
【００３３】
下フランジ部１８から下方に突出した下杵１３の部分に当接した冷気流の一部は、下杵１３の外周面と下フランジ部１８の貫通孔の内周面との間の隙間を上方へ向かって吹き抜け、それによって、隙間に滞留する不要な粉体材料が一掃される。
【００３４】
さらに、第２通気管２８は、下杵１３の前端部が下方から臼１１内に挿入されて底を形成しているタイミングで、冷気流が上方へ吹き抜けるような位置に配置してもよい。すなわち、このタイミングに合うように配置された第２通気管２８から放出された冷気流は、上述したように、下杵１３の外周面と下フランジ部１８の貫通孔の内周面との間の隙間を上方へ向かって吹き抜けた後、さらに上昇し、下杵１３の外周面と臼１１の内周面との間の隙間を上方へ向かって吹き抜ける。それによって、下杵１３の外周面と臼１１の内周面との間の隙間に滞留する不要な粉体材料を一掃することができる。
【００３５】
さらに、上述したように隙間を吹き抜ける冷気流がシールの役割を果たし、隙間への進入を防止する効果も奏する。なお、隙間に滞留していて一掃された粉体材料は、図示しない集塵機によって収集される。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、回転盤１０、臼１１、上杵１２及び下杵１３等を効率的に冷却し且つ浮遊する粉体材料による悪影響を防止することが可能となる。すなわち、回転盤１０や上杵１２及び下杵１３に対して、上方及び下方から冷気流が直接的に吹き付けられることから、各部材が効率的に冷却され、スティッキング及び各部材の熱膨張が防止される。また、上方及び下方からの冷気流によって、隙間に入り込む不要な粉体材料の滞留が一掃されることから、上杵１２又は下杵１３の上下動を妨げる抵抗力の発生を防止することができる。
【００３７】
上述した実施形態によれば、気流生成器３０は、冷気流を生成したが、粉体材料の融点が高い場合等、室温の気流又は室温より高温の暖気流を生成するようにしてもよい。すなわち、気流生成器３０は、所定温度の気流の生成が可能なように構成してもよい。室温の気流又は室温より高温の暖気流であっても、隙間の粉体材料を一掃することができ、抵抗力の発生を防止するという効果を奏する。
【００３８】
上述した実施形態によれば、上杵１２に対する径方向外方の気流を生成し且つ下杵１３に対する径方向内方の気流を生成したが、気流生成器３０を吸引するように構成し、上杵１２に対する径方向内方の気流を生成し且つ下杵１３に対する径方向外方の気流を生成するようにしてもよい。他方、気流生成器３０の構成は変えず、第１通気管２７を回転盤１０の上フランジ部１７の外側近傍に配置し、第２通気管２８を下ロータ１６の直下に配置することで、上杵１２に対する径方向内方の気流を生成し且つ下杵１３に対する径方向外方の気流を生成するようにしてもよい。
【００３９】
第１通気管２７及び第２通気管２８が配置される向きを揃えて、上杵１２及び下杵１３に径方向において同一方向の気流、すなわち外方向又は内方向の気流を生成するようにしてもよい。さらに、上述した実施形態又はここで述べた変形例に対し、第１通気管２７及び第２通気管２８にそれぞれ独立した気流生成器３０を用いて、気流の方向及び気流の温度等を任意に組み合わせてもよい。これら変形例はいずれも、回転盤１０に気流が向けられるように構成することが好ましい。
【００４０】
上杵１２に対する径方向の気流の風速が、下杵１３に対する径方向の気流の風速よりも小さい方が好ましい。これは、下杵１３の方が上杵１２よりも臼１１内に先に挿入された位置にあることから、第１通気管２７の気流は、上杵１２と上フランジ部１７との間の隙間を一掃すればいいのに対し、第２通気管２８の気流は、下杵１３と下フランジ部１８との隙間及び下杵１３と臼１１との隙間を一掃しなければいけないことが理由である。また、上杵１２と上フランジ部１７との隙間から一掃された粉体材料が、下杵１３と臼１１との隙間に入り込む可能性があることから、これを一掃することも可能となるからである。
【００４１】
なお、粉体材料の性質に応じて、第１通気管２７又は第２通気管２８のいずれか一方のみを配置し、上杵１２に対する気流のみを生成するか又は下杵１３に対する気流のみを生成するようにしてもよい。
【００４２】
本発明の実施形態による冷却効果を検証するために行った実験結果を表１に示す。実験に使用した装置は、モリマシナリー株式会社製の粉体圧縮成型装置（タレット交換式ロータリープレス「ＭＺ４００」）（以下、「ＭＺ４００」と称す。）であり、当該粉体圧縮成型装置を８時間に亘り連続的に粉体材料の圧縮成型を行った。表１は、各測定部位について、冷気流を供給した場合としなかった場合毎に、すなわち冷気流の有無毎に、装置稼働前と比較して８時間後に上昇した温度を示している。特に、上杵ヘッド部、ダイテーブル及び下杵ヘッド部の温度上昇の差が顕著であり、冷却効果が認められた。
【００４３】
【表１】
0006602153.tif 000002
【００４４】
表１に示されるような冷却効果を奏するＭＺ４００を用いてスティッキングの抑制効果について実験を行った。使用した粉体材料は、イブプロフェンを含有する解熱鎮痛剤用の打錠用粉末（融点：約６０〜６５度）である。圧縮成型開始から１時間毎に上杵及び下杵の表面を目視で観察し、スティッキングの有無を確認した。実験の結果、冷気流が有る場合には、１０時間の連続稼働でも、スティッキングは確認されなかった。他方、冷気流がない場合には、５時間後に、４５本のうち５本の上杵にスティッキングの初期症状が確認された。よって、冷気流のスティッキング抑制効果が認められた。
【００４５】
次に、ＭＺ４００を用いて８時間の連続稼働を１０回行い、その間に装置が異常停止した回数をカウントし、異常停止した割合を停止率として算出して比較する実験を行った。ＭＺ４００は、上杵及び下杵の上下動を阻害する所定以上の抵抗力が加わると、異常として稼働を停止する。抵抗力は、上杵及び下杵にそれぞれ設けられた圧力センサによって測定される。使用した粉体材料は、イブプロフェンを含有する感冒剤用打錠用粉末（融点：約６０〜６５度）である。実験の結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
0006602153.tif 000003
【００４７】
表２によれば、冷気流無しの場合の停止率が８０％であるのに対し、冷気流有りの場合の停止率は２０％と、大きく改善された。冷気流無しの場合の停止率８０％の内訳は、上杵の異常が４５％であり、下杵の異常が４５％であり、その他が１０％であった。冷気流有りの場合の停止率２０％の内訳は、上杵の異常が０％であり、下杵の異常が７０％であり、その他が３０％であった。上杵の異常が０％となったことから、特に第１通気管からの冷気流による改善効果が大きく、すなわち、径方向外方の冷気流が粉体材料を一掃した効果が大きいことが分かった。
【００４８】
次いで、別の粉体材料を用いて同様の実験を行った。使用した粉体材料は、複合ビタミン剤用打錠用粉末（融点：約６５〜７０度）である。実験の結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
0006602153.tif 000004
【００５０】
表３によれば、冷気流無しの場合の停止率が１００％であるのに対し、冷気流有りの場合の停止率は０％と、格段に改善された。冷気流無しの場合の停止率１００％の内訳は、上杵の異常が３０％であり、下杵の異常が６０％であり、その他が１０％であった。
【００５１】
上述したＭＺ４００によれば、融点が６０度以上である粉体材料の圧縮成型において、特に有利な効果を奏する。
【符号の説明】
【００５２】
１    粉体圧縮成型装置
８    回転軸
１０    回転盤
１１    臼
１２    上杵
１３    下杵
１４    ダイテーブル
１５    上ロータ
１６    下ロータ
１７    上フランジ部
１８    下フランジ部
１９    上杵ガイド
２０    下杵ガイド
２３    カバー部材
２４    軸受
２５    空間
２６    通気孔
２７    第１通気管
２８    第２通気管
３０    気流生成器
【図１】
0006602153.tif 000005
【図２】
0006602153.tif 000006
【図３】
0006602153.tif 000007