(57)【要約】  細長い本体と、細長い本体内に乾燥室を形成するための、細長い本体の両端部である上端部および下端部にある閉鎖機構とを備える、液体を粉体に乾燥させるための噴霧乾燥システム。閉鎖機構のうちの一方が乾燥室内に乾燥ガスを導入するための乾燥ガス入口を備える。スプレーノズルアセンブリは閉鎖機構のうちの一方で支持される。下端部の閉鎖機構は、乾燥室で乾燥された粉体を収集するための粉体収集容器を備える。粉体収集容器は、ブランケットガスが粉体収集容器の内部に導かれて粉体収集室内の粉体を覆い、それにより粉体を乾燥室からの乾燥ガスへの曝露から保護するように構成される。【選択図】  図１
2021501300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直立姿勢で支持された細長い本体と、
前記細長い本体内に乾燥室を形成するための、前記細長い本体の両端部である上端部および下端部にある閉鎖機構であって、
前記閉鎖機構のうちの一方が、乾燥ガス源に結合するため、かつ乾燥ガスを前記乾燥室に導くための乾燥ガス入口を備える、閉鎖機構と、
前記閉鎖機構のうちの一方で支持された静電スプレーノズルアセンブリであって、
液体の供給部に結合するための液体入口を有するノズル本体と、乾燥される液体を前記乾燥室内に導くための、下流端部にある吐出スプレーチップアセンブリと、前記スプレーノズルアセンブリを通って前記乾燥機構に入る液体を帯電させるための電源に接続するための電極とを備える、静電スプレーノズルアセンブリと、
を備える、液体を粉体に乾燥させるための噴霧乾燥システムであって、
前記下端部の閉鎖機構が、前記乾燥室で乾燥された粉体を収集するための粉体収集容器を備え、前記粉体収集容器の上端部が前記乾燥室と連通しており、前記粉体収集容器がブランケットガス入口を前記粉体収集容器の前記上端部付近に備え、前記ブランケットガス入口がブランケットガス供給部と連通しており、前記ブランケットガス入口は、前記ブランケットガス供給部からのブランケットガスが、前記粉体収集室内の前記粉体を覆い、それにより前記粉体を前記乾燥室からの前記乾燥ガスへの曝露から保護するべく、前記粉体収集容器の内部に導かれ得るように構成されている、噴霧乾燥システム。
【請求項２】
前記ブランケットガス入口と前記ブランケットガス供給部との間に挿置されたブランケットガス供給システムをさらに備える、請求項１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項３】
前記ブランケットガス供給システムが、前記ブランケットガス供給部から前記ブランケットガス入口への前記ブランケットガスの流量を調節するように構成された調節可能な流量制御装置を備える、請求項２に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項４】
前記ブランケットガス供給システムが、前記流量制御装置と前記ブランケットガス入口との間に挿置された安全弁をさらに備える、請求項３に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項５】
前記ブランケットガスが、感知できる量の水分または酸素を含まない、請求項１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項６】
前記ブランケットガスが窒素である、請求項１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項７】
前記粉体収集容器が、前記粉体収集容器の前記上端部に配置されたアダプタであって、前記アダプタの側壁に前記ブランケットガス入口が配置され、前記粉体収集容器を前記細長い本体に取り外し可能に取り付けるように構成されたアダプタを備える、請求項１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項８】
帯電した液体を、細長い構造体によって画定された乾燥室内に導くステップと、
前記乾燥室内で乾燥ガスを使用して前記帯電した液体を粉体に乾燥させるステップと、
前記乾燥室で乾燥させた前記粉体を、前記乾燥室と上端部で連通する粉体収集容器に収集するステップと、
前記粉体収集容器の前記上端部付近で前記収集容器内に導入されるブランケットガスで前記粉体収集容器内の前記粉体を覆い、それにより前記粉体を前記乾燥室からの前記乾燥ガスへの曝露から保護するステップと
を含む、液体を噴霧乾燥させる方法。
【請求項９】
前記ブランケットガスが、感知できる量の水分または酸素を含まない、請求項８に記載の液体を噴霧乾燥させる方法。
【請求項１０】
前記ブランケットガスが窒素である、請求項８に記載の液体を噴霧乾燥させる方法。
【請求項１１】
直立姿勢で支持された細長い本体と、
前記細長い本体内に乾燥室を形成するための、前記細長い本体の両端部である上端部および下端部にある閉鎖機構であって、
前記閉鎖機構のうちの一方が、冷却された乾燥ガスを前記乾燥室内に導入するための乾燥ガス入口を備える、閉鎖機構と、
前記閉鎖機構のうちの一方で支持されたスプレーノズルアセンブリであって、
溶融供給材料の供給部に結合するための液体入口を有する加熱されたノズル本体と、前記溶融供給材料を前記乾燥室内に導くための、下流端部にある吐出スプレーチップアセンブリとを備え、オンフロー状態とオフフロー状態とを交互に繰り返す前記溶融供給材料のパルス流を生成するように構成されたスプレーノズルアセンブリと、
を備える、液体を粉体に乾燥させるための噴霧乾燥システムであって、
前記下端部の閉鎖機構が、前記乾燥室で乾燥された粉体を収集するための粉体収集容器を備える、噴霧乾燥システム。
【請求項１２】
前記乾燥ガス入口に供給される前記乾燥ガスを冷却するためのチラーをさらに備える、請求項１１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１３】
前記スプレーノズル本体が、開放位置と閉鎖位置との間で電気的に作動されて、前記溶融供給材料のパルス流を生成するように構成されている、請求項１１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１４】
前記吐出スプレーチップアセンブリが扇形の吐出パターンを生成するように構成されている、請求項１１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１５】
前記溶融供給材料を貯蔵するための、前記スプレーノズルアセンブリの前記液体入口と連通する加熱液体保持タンクをさらに備える、請求項１１に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１６】
前記加熱液体保持タンクが、供給ラインによって溶融材料を前記スプレーノズルアセンブリの前記液体入口に向ける、請求項１５に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１７】
前記加熱液体保持タンクが、溶融供給材料を前記スプレーノズルアセンブリから前記加熱液体保持タンクに再循環させるための再循環ラインによって前記スプレーノズルアセンブリの再循環ポートと連通している、請求項１６に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１８】
前記加熱液体保持タンク内のヒータと通信してこれを制御する温度センサが、前記供給ラインに配置されている、請求項１７に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項１９】
前記溶融材料を前記加熱液体保持タンクから前記スプレーノズルアセンブリの前記液体入口に移動させるために前記供給ラインに設けられたポンプをさらに備える、請求項１８に記載の噴霧乾燥システム。
【請求項２０】
前記ポンプの可変駆動装置と通信する圧力センサを前記供給ラインにさらに備える、請求項１９に記載の噴霧乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]本特許出願は、２０１７年１０月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／５７８，００９号および２０１８年４月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／６５８，２９５号の利益を主張する。上記のすべての仮特許出願が参照により援用される。
【０００２】
[0002]本発明は、一般に、噴霧乾燥器に関し、より詳細には、液体を噴霧乾燥させて乾燥粉体形態にするための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]噴霧乾燥は、周知の広く使用されているプロセスであり、液体スラリーを乾燥室内に噴霧し、そこに加熱空気を導入して液体を粉体に乾燥させるためのプロセスである。スラリーは、通常、水などの液体、食品、香料、または医薬品などの成分、およびキャリアを含む。乾燥プロセス中に、液体が追い出されて、キャリア内にカプセル封入された粉体形態の成分が残る。噴霧乾燥はまた、様々な食品、添加物、化学物質など、カプセル封入を必要としない粉体の製造にも使用される。
【０００４】
[0004]噴霧乾燥システムは、一般的に、構造が比較的大規模であり、高さが数階建てにも達し得る乾燥塔を有する。機器自体がかなりの設備投資となるだけでなく、機器が使用される施設は、そのような機器を収容するのに十分なサイズおよび設計のものでなければならない。乾燥媒体の加熱要件も高額になり得る。
【０００５】
[0005]より迅速な乾燥を促進する、帯電粒子を生成するための静電スプレーノズルを使用することが望ましい一方で、そのような噴霧乾燥システムの大部分が鋼鉄製の構造であることに起因して、帯電した液体は、意図せずに接地された場合には特に、システムの構成要素を帯電させて、電気制御部の動作を妨げ、動作を中断させ、仕様に従って乾燥されていない未帯電の液体を吐出する可能性がある。
【０００６】
[0006]帯電した液体からシステムをよりよく絶縁するために非金属材料の静電噴霧乾燥器の乾燥室を形成することが知られているが、粒子が乾燥室の壁に付着して蓄積する可能性があり、システムの使用の妨げとなる、時間のかかる清掃が必要である。さらに、乾燥室内の加熱空気の雰囲気中の非常に細かい乾燥粉体は、静電スプレーノズルまたはシステムの他の構成要素の不注意による火花または誤動作によって危険な爆発しやすい状態を生じ得る。
【０００７】
[0007]このような噴霧乾燥システムはまた、異なる形態の液体スラリーを噴霧乾燥させるように動作可能でなければならない。例えば、香料業界では、ある運転では柑橘類の香料成分を使用し、次の運転ではコーヒーの香料成分を使用するというようにシステムを動作させる必要がある場合がある。乾燥室の壁に付着した残留香料物質は、その後に処理される製品の味を汚染する可能性がある。当然のことながら、医薬品の分野では、後続の医薬品の運転が二次汚染されないことが不可欠である。
【０００８】
[0008]さらに、既存の噴霧乾燥システムは、容易な汎用性に欠けていた。大きな乾燥システム全体の利用を必要としない、より小さなロットの製品を乾燥させることが望ましい場合がある。さらに、特定の用途において材料がシステム内で噴霧および乾燥される方式を変更することが望ましい場合がある。さらに他の処理においては、併用される液体へのより迅速な溶解などの最終的な使用をより容易にするために、乾燥中に微粒子が凝集することが望ましい場合がある。しかしながら、既存の噴霧器は、処理要件のそのような変化に対応するための容易な変更に適していない。
【０００９】
[0009]さらに、噴霧乾燥器は、非常に細かい粒子を生成する傾向があり、非常に細かい微粒子は、乾燥システムを出る乾燥ガス中に浮遊し続ける可能性があり、システムを出るガスから濾過する必要がある。このような細かい粒子状物質はフィルタをすぐに詰まらせ、乾燥器の効率的な動作を妨げ、フィルタの頻繁な洗浄を必要とする。既存の噴霧乾燥器はまた、浮遊する粒子状物質を除去するために、複雑なサイクロン分離およびフィルタ機構を一般的に利用している。このような機器は高価であり、費用のかかる保守点検および洗浄を必要とする。
【００１０】
[0010]噴霧乾燥システムのもう１つの問題は、乾燥プロセスの完了後に完成品が損なわれる可能性があることである。特に、水分を多く含んだプロセスガス、過度の熱、または酸素に曝されると、完成品が損なわれる可能性がある。例えば、一部の噴霧乾燥製品は非常に吸湿性が高く、製品が水分を多く含んだ乾燥器排出ストリームに長時間曝されると、噴霧乾燥プロセスの完了後に水分を再吸収する可能性がある。蒸発冷却は、噴霧乾燥製品をこれが噴霧乾燥プロセス中に熱に曝されることによって損なわれないように保護するが、一部の噴霧乾燥製品は、変質または他の劣化が始まるまで短期間しか高温に耐えることができない。このように、加熱された排出ストリームに長時間曝されると、製品が損なわれる可能性がある。加えて、一部の製品は、乾燥プロセスの完了後に酸素に曝されると酸化する可能性もある。
【００１１】
[0011]噴霧乾燥システムのもう１つの問題は、乾燥プロセスの完了後に完成品が損なわれる可能性があることである。特に、水分を多く含んだプロセスガス、過度の熱、または酸素に曝されると、完成品が損なわれる可能性がある。例えば、一部の噴霧乾燥製品は非常に吸湿性が高く、製品が水分を多く含んだ乾燥器排出ストリームに長時間曝されると、噴霧乾燥プロセスの完了後に水分を再吸収する可能性がある。蒸発冷却は、噴霧乾燥製品をこれが噴霧乾燥プロセス中に熱に曝されることによって損なわれないように保護するが、一部の噴霧乾燥製品は、変質または他の劣化が始まるまで短期間しか高温に耐えることができない。このように、加熱された排出ストリームに長時間曝されると、製品が損なわれる可能性がある。加えて、一部の製品は、乾燥プロセスの完了後に酸素に曝されると酸化する可能性もある。
【発明の概要】
【００１２】
[0012]本発明の目的は、より効率的で用途の広い動作に適合された噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１３】
[0013]別の目的は、サイズが比較的小さく、動作の信頼性が高い、上で特徴付けられているような静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１４】
[0014]さらに別の目的は、高さが比較的低く、特別な建物または天井を必要としない場所に設置して動作させ得る静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１５】
[0015]さらなる目的は、二次汚染なしに異なる製品ロットを噴霧乾燥させるのに有効な上述のタイプの静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１６】
[0016]さらに別の目的は、特定の乾燥用途のために、サイズおよび処理技法の両方で容易に修正可能である、上術の種類の静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１７】
[0017]さらなる目的は、その後の使用をより容易にする形態に微粒子を凝集できるように粉体を乾燥させるように動作可能な静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１８】
[0018]さらに別の目的は、より少ない加熱要件で効果的に、したがって、より経済的に動作させ得る静電噴霧乾燥システムを提供することである。関連する目的は、温度に敏感な化合物を効果的に乾燥させるように動作可能なタイプの噴霧乾燥システムを提供することである。
【００１９】
[0019]別の目的は、モジュールを異なる容量の乾燥要件に選択的に利用でき、噴霧乾燥システムの動作を停止せずに修理、保守点検、およびモジュール交換することに役立つモジュール式静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００２０】
[0020]さらに別の目的は、システムの乾燥室内の細かい粉体および加熱雰囲気からの電気的誤動作および危険な爆発の影響を受けにくい上術のタイプの静電噴霧乾燥システムを提供することである。関連する目的は、システムの起こり得る電気的誤動作を監視および制御するのに有効な噴霧乾燥システムの制御を提供することである。
【００２１】
[0021]別の目的は、乾燥器を出る乾燥ガスから浮遊する粒子状物質をより効果的かつ効率的に除去するためのフィルタシステムを有し、保守点検の要件がより少ないタイプの噴霧乾燥システムを提供することである。
【００２２】
[0022]さらなる目的は、乾燥ガスフィルタシステムがフィルタ上の粒子状物質の蓄積を自動的かつより効果的に除去するための手段を備える、上で特徴付けられているような噴霧乾燥システムを提供することである。
【００２３】
[0023]さらに別の目的は、構造が比較的単純であり、経済的な製造に役立つような静電噴霧乾燥システムを提供することである。
【００２４】
[0024]別の目的は、完成品が損なわれないように保護する噴霧乾燥システムを提供することである。
【００２５】
[0025]本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照すれば明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】例示される噴霧乾燥システムの粉体処理塔の側面図である。
【図２】図１に示される粉体処理塔の垂直断面図である。
【図３】例示される粉体処理塔の分解斜視図である。
【図３Ａ】例示される粉体処理塔で使用可能な、組み立てられていない可撓性の不透過性ライナの平面図である。
【図３Ｂ】図Ａ１に示されるものと同様であるが、透過性フィルタ材料で作られているライナの代替的な実施形態の平面図である。
【図３Ｃ】ライナの別の代替的な実施形態の平面図であり、この場合、一部は不透過性材料で、一部は透過性フィルタ材料で作られ、例示される粉体処理塔で使用可能である。
【図３Ｄ】ライナの別の代替的な実施形態の平面図であり、この場合、不透過性かつ非導電性の硬質な材料で作られており、例示される粉体処理塔で使用可能である。
【図４】静電スプレーノズルが中央に支持された、例示される粉体処理塔の上部キャップまたは上蓋の拡大上面図である。
【図５】図４に示される上部キャップおよびスプレーノズルアセンブリの側面図である。
【図６】例示される静電スプレーノズルアセンブリの拡大垂直断面図である。
【図７】例示される静電スプレーノズルアセンブリのノズル支持ヘッドの拡大部分断面図である。
【図８】例示される静電スプレーノズルアセンブリの吐出端部の拡大部分断面図である。
【図８Ａ】より粘性の高い液体の噴霧を容易にするために変更された吐出スプレーチップを有するスプレーノズルアセンブリを示す、図８と同様の部分断面図である。
【図９】図８の線９−９でとられた、例示される静電スプレーノズルアセンブリの横断面図である。
【図１０】例示される粉体処理塔の粉体収集コーンおよびフィルタ要素ハウジングの拡大部分断面図である。
【図１０Ａ】図１０に示される粉体収集コーンおよびフィルタ要素ハウジングの分解斜視図である。
【図１１】例示される粉体処理塔で使用するためのフィルタ要素ハウジングの代替的な実施形態の部分断面側面図である。
【図１１Ａ】非動作状態の逆流ガスパルスフィルタ洗浄装置を示す、図１１に示されるフィルタハウジングのフィルタのうちの１つの拡大部分断面図である。
【図１１Ｂ】動作状態の逆流ガスパルスエアフィルタ洗浄装置を示す、図１１Ａと同様の拡大部分断面図である。
【図１２】フィルタ要素ハウジングおよび粉体収集室の代替的な実施形態の側面図である。
【図１２Ａ】図１２に示されるフィルタ要素ハウジングおよび粉体収集室の平面図である。
【図１２Ｂ】図１２に示されるフィルタ要素ハウジングおよび粉体収集室の拡大部分破断図である。
【図１２Ｃ】図１２に示されるフィルタ要素ハウジングおよび関連する上流空気導流プレナムの分解斜視図である。
【図１３】関連する上部ライナ隔離リングアセンブリを用いて上部カバーを乾燥室に固定するための締結機構を示す部分断面図である。
【図１３Ａ】図１２と同様であるが、関連する底部ライナ隔離リングアセンブリを用いて乾燥室を粉体収集コーンに固定するための締結機構を示す部分断面図である。
【図１４】例示される締結具のうちの１つの拡大部分図である。
【図１５】例示される噴霧乾燥システムの概略図である。
【図１５Ａ】溶融流ストリームを固化粒子に噴霧冷却するように動作可能な噴霧乾燥器の代替的な実施形態の概略図である。
【図１６】例示される噴霧乾燥システムのための流体供給ポンプおよびそれに関連する駆動モータを示す部分断面図である。
【図１６Ａ】外側の非導電性ハウジング内に支持された、例示される流体供給ポンプの垂直断面図である。
【図１７】例示される絶縁ライナおよびその隔離リング支持アセンブリの拡大上面図である。
【図１８】図１７と同様であるが、より小さな直径の絶縁ライナを支持する隔離リングアセンブリを示す拡大上面図である。
【図１９】複数の静電スプレーノズルアセンブリを支持する、例示される粉体処理塔の上部キャップの拡大側面図である。
【図２０】図１９に示される上部キャップの上面図である。
【図２１】乾燥のために噴霧される液体の上向きに、粉体処理塔の乾燥室の底部に中央に隣接して静電スプレーノズルを支持するように修正されている、例示される粉体処理塔の垂直断面図である。
【図２２】図２１に示される静電スプレーノズルアセンブリの底部取り付け支持体の概略側面図である。
【図２３】図２２に示される静電スプレーノズルアセンブリおよび底部取り付け支持体の上面図である。
【図２４】図２２および図２３に示されるスプレーノズル底部取り付け支持体のための支持ロッドのうちの１本の拡大断面図である。
【図２５】例示的な粉体乾燥システムの代替的な構成を示す表である。
【図２５Ａ】未使用の窒素ガスがシステムのガス再循環ラインに導入される噴霧乾燥システムの代替的な実施形態の概略図である。
【図２５Ｂ】再循環乾燥ガス流ストリームから粒子状物質を濾過するためにサイクロン分離器／フィルタバッグアセンブリを利用する噴霧乾燥システムの別の代替的な実施形態の概略図である。
【図２５Ｃ】図２５Ｂと同様であり、サイクロン分離器で分離された乾燥した微粒子が乾燥室に再導入される代替的な実施形態である。
【図２５Ｄ】再循環する乾燥ガスから粒子状物質を濾過するための複数の流動床フィルタを有する噴霧乾燥システムの別の代替的な実施形態である。
【図２６】本開示による、静電噴霧乾燥システムで使用するための電圧発生器故障回復方法を動作させる方法の流れ図である。
【図２７】本開示による、静電噴霧乾燥システムで使用するための静電スプレーノズルのパルス幅を変調する方法の流れ図である。
【図２８】複数の粉体処理塔を有するモジュール式噴霧乾燥システムの概略上面図である。
【図２９】図２８に示されるモジュール式噴霧乾燥システムの正面図である。
【図３０】図２８と同様であるが、追加の粉体処理塔を有するモジュール式噴霧乾燥システムの上面図である。
【図３１】粉体収集システムの代替的な実施形態の側面図である。
【図３２】図３１の粉体収集システムの収集容器の拡大断面図である。
【図３３】図３１および図３２の粉体収集システムのためのブランケットガス供給システムの概略図である。
【図３４】溶融流ストリームを固体粒子に噴霧冷却するように動作可能な噴霧乾燥器の代替的な実施形態の概略図である。
【図３５】図３４の噴霧乾燥システムのパルススプレーノズルアセンブリの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0079]本発明は様々な修正および代替的な構成が可能であるが、その特定の例示的な実施形態が図面に示されており、以下で詳細に説明される。ただし、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、むしろ反対に、本発明は、本発明の趣旨および範囲内に含まれるすべての修正、代替的な構成、および均等物を包含することが意図されていることを理解されたい。
【００２８】
[0080]ここでより詳細に図面を参照すると、本発明による例示的な噴霧乾燥システム１０が示されており、本噴霧乾燥システム１０は、直立した円筒構造の形態の乾燥室１２と、加熱空気入口１５および液体スプレーノズルアセンブリ１６を有する、乾燥室１２のカバーまたは蓋１４の形態の上部閉鎖機構と、乾燥室１２の底部で支持された粉体収集コーン１８の形態の底部閉鎖機構とを備える処理塔１１と、粉体収集コーン１８が通って延び、加熱空気排出口２０を有するフィルタ要素ハウジング１９と、底部粉体収集室２１とを備える。乾燥室１２、収集コーン１８、フィルタ要素ハウジング１９、および粉体収集室２１はすべて、好ましくは、ステンレス鋼で作られる。上部カバー１４は、好ましくは、プラスチックまたは他の非導電性材料で作られ、この場合、スプレーノズルアセンブリ１６を中央で支持する。例示される加熱空気入口１５は、加熱された空気を接線方向に旋回する方向で乾燥室１２内に導くように向けられる。フレーム２４は、処理塔１１を直立状態で支持する。
【００２９】
[0081]本実施形態の重要な態様によれば、図６〜図９に最もよく示されているように、スプレーノズルアセンブリ１６は、液体スラリーを所望の粉体形態に迅速かつ効率的に乾燥させるために、帯電した粒子の噴霧を乾燥室１２内に導くための加圧空気支援静電スプレーノズルアセンブリである。例示されるスプレーノズルアセンブリ１６は、国際出願ＵＳ２０１４／０５６７２８号明細書に開示されたタイプであり得、ノズル支持ヘッド３１と、ヘッド３１から下流に延びる細長いノズルバレルまたは本体３２と、細長いノズル本体３２の下流端部にある吐出スプレーチップアセンブリ３４とを備える。この場合のヘッド３１は、プラスチックまたは他の非導電性材料で作られ、液体供給部と連通する供給ライン１３１に結合するための液体入口取付具３８を受け入れてこれと連通する半径方向の液体入口通路３６が形成される。供給される液体は、水などの溶媒、香料、食品、医薬品などの所望の成分、およびキャリアを含む液体スラリーを含む、当技術分野で知られているように粉体形態に乾燥させると所望の成分がキャリア内にカプセル封入されるような、粉体形態に乾燥され得る様々なスラリーまたは同様の液体のいずれであってもよいことが理解されよう。キャリアを含まない、または乾燥した製品のカプセル封入を必要としない液体を含む、他の形態のスラリーも使用することができる。
【００３０】
[0082]この場合のノズル支持ヘッド３１には、前記液体入口通路３６の下流に、適切な加圧ガス供給部に結合された空気入口取付具４０を受け入れてこれと連通する半径方向の加圧空気霧化入口通路３９がさらに形成される。ヘッド３１はまた、ヘッド３１内で軸方向に支持されて液体入口通路３６の下流に延びる電極４８に対して電気的に接触するように通路４１内に延びる端部４４ａを有する、高電圧源に接続された高電圧ケーブル４４を固定するための取付具４２を受け入れる半径方向通路４１を液体入口通路３６の上流に有する。
【００３１】
[0083]液体がヘッド３１を通過できるようにするために、電極４８には、液体入口通路３６と連通し、電極４８を通って下流に延びる内部軸方向通路４９が形成される。電極４８には、液体入口通路３６と内部軸方向通路４９との間で連通する複数の半径方向通路５０が形成される。例示される電極４８は、ヘッド３１のカウンタボア内に嵌合する下流に外向きに延びる半径方向ハブ５１を有し、その間に封止Ｏリング５２が挿置される。
【００３２】
[0084]細長い本体３２は、プラスチックまたは他の適切な非導電性材料で作られた外側円筒体部材５５の形態であり、上流端部５５ａが、ヘッド３１のねじ山を付けられたボア内に螺合可能に係合し、封止Ｏリング５６が円筒体部材５５とヘッド３１との間に挿置される。ステンレス鋼または他の導電性金属で作られた液体供給管５８は、軸方向電極液体通路４９と吐出スプレーチップアセンブリ３４との間で液体を連通させるための液体流路５９を画定するため、また液体供給管５８と外側円筒体部材５５との間に環状霧化空気通路６０を画定するために、外側円筒体部材５５を通って軸方向に延びる。外側円筒ノズル本体５５のねじ山を付けられた入口端部５５ａの上方に突出する液体供給管５８の上流端部が、電極ハブ５１の下方に開口する円筒ボア６５内に導電性を有するように嵌合する。高電圧ケーブル４４によって電極４８が帯電されると、細長いノズル本体３２の全長に沿って電極通路４９および液体供給管５８を通過する間に、入口通路３６への液体供給が帯電されることが分かる。この場合の加圧ガスは、液体供給管５８の上流端部の周りの半径方向の空気入口通路３９を通って、次いで液体供給管５８と外側円筒体部材５５との間の環状空気通路６０に連通する。
【００３３】
[0085]液体供給管５８は、ヘッド３１から細長いノズル本体部材３２を通って吐出スプレーチップアセンブリ３４までの通路全体で液体を効率的に帯電させるために、電極４８と電気的に接触するように配置される。そのために、吐出スプレーチップアセンブリ３４は、液体供給管５８の下流端部に対して取り囲むように上流円筒セクション７１を有するスプレーチップ７０を備え、その間に封止用Ｏリング７２が挿置される。スプレーチップ７０は、内向きに先細になる、すなわち円錐形の中間セクション７４と、スプレーチップ７０の円筒流路７５および液体吐出オリフィス７８を画定する下流円筒ノーズセクション７６とを備える。この場合のスプレーチップ７０は、明らかになるように、複数の空気通路７７を画定する上流円筒セクション７１の外側に延びるセグメント化された半径方向保持フランジ７８を有する。
【００３４】
[0086]供給管５８からスプレーチップ７０に液体を導きながら、スプレーチップ７０を通って導かれるときに液体を帯電させ続けるために、導電性ピンユニット８０が、供給管５８の下流端部に対して電気的に接触するようにスプレーチップ７０内に支持される。この場合のピンユニット８０は、スプレーチップ７０の中間円錐セクション７４内に支持された下流円錐壁セクション８２が形成された上流円筒ハブセクション８１を備える。円筒ハブセクション８１には、液体供給管５８と円筒スプレーチップ通路セクション７５との間を連通する複数の円周方向に離間した半径方向液体流路８３（図８）が形成される。導電性ピンユニット８０は、スプレーチップ７０内に着座すると、液体供給管５８の下流端部に対して当接するように物理的に支持することが分かる。
【００３５】
[0087]スプレーチップから吐出される液体に電荷を集中させるために、ピンユニット８０は、液体吐出オリフィス７８が電極ピン８４の周りに環状に配置されるようにスプレーチップ通路７５に対して同心状に支持される、下向きに延びる中央電極ピン８４を有する。電極ピン８４は、環状スプレーチップ吐出オリフィス７８を越えて、約１／４〜１／２インチなどの距離だけ延びる、次第に先細になる尖った端部を有する。液体がスプレーチップ７０を出るにつれて、突出した電極ピン８４の周りで液体の接触が増加することにより、液体粒子のブレイクダウンおよび分布を強化するための吐出液体上の電荷の濃度がさらに高まる。
【００３６】
[0088]あるいは、図８Ａに示されるように、より粘性の高い液体を噴霧する場合、吐出スプレーチップアセンブリ３４は、上記と同様であるが、下向きに延びる中央電極ピン８４を持たないハブセクション８１を有し得る。この構成により、より粘性の高い液体がスプレーチップをより自由に通過できるようになり、液体を吐出する電荷が液体のブレイクダウンをさらに促進して、このような粘性液体をより効率的に乾燥させる。
【００３７】
[0089]吐出スプレーチップアセンブリ３４は、スプレーチップ７０の周りに配置された空気またはガスキャップ９０をさらに備え、空気またはガスキャップ９０は、スプレーチップ７０の周りに環状霧化空気通路９１を画定し、スプレーチップ７０、ピンユニット８０、および液体供給管５８を互いに組み付けられ導電性を有するように保持する。この例の空気キャップ９０は、スプレーチップ７０の下流端部の周りに円錐形の加圧空気流路セクション９１ａを画定し、この円錐形加圧空気流路セクション９１ａは、スプレーチップ保持フランジ７８の円周方向に離間した空気通路７７を介して、液体供給管５８と外側円筒体部材５５との間の環状空気通路６０と連通して、スプレーチップノーズ７６の周りの環状吐出オリフィス９３を通る加圧空気またはガス吐出ストリームと、スプレーチップ液体吐出オリフィス７８から吐出する液体とを導く。スプレーノズルの内部構成要素を組み立てられた状態で保持するために、空気キャップ９０は、外側円筒形部材５５の下流雄ねじ状端部の周りに螺合する上流円筒形端部９５を有する。空気キャップ９０は、スプレーチップ７０を支持するため、ひいてはピンユニット８０および液体供給管５８を上流の電極４８に対して導電性を有するように支持するように、スプレーチップ７０のセグメント化された半径方向フランジ７８を受けてこれを支持するカウンタボア９６を有する。
【００３８】
[0090]スプレーノズルアセンブリ１６は、帯電した液体粒子の噴霧を乾燥室１２内に吐出するように動作可能である。実際に、例示される静電スプレーノズルアセンブリ１６は、直径が７０ミクロンのオーダーなどの、極めて微細な液体粒子の液滴を生成するように動作され得ることが分かっている。明らかになるように、乾燥室内に導入されるこのような微細な液体噴霧粒子および加熱乾燥ガスのブレイクダウンおよび反発性質のために、加熱空気入口１５および空気アシストスプレーノズルアセンブリ１６の両方から、液体粒子は迅速かつ効率的な乾燥を受けて微細粒子の形態にされる。例示される静電スプレーノズルアセンブリ１６は、本発明に関連して特定の有用性を有することが分かっているが、周知のタイプの油圧式静電回転スプレーノズルおよび高容量低圧静電スプレーノズルを含む、他の静電スプレーノズルおよびシステムも使用できることが理解されよう。
【００３９】
[0091]本実施形態のさらに重要な特徴によれば、乾燥室１２は、スプレーノズルアセンブリ１６からの帯電した液体噴霧粒子が吐出される乾燥室１２の内壁表面１２ａに同心状に離間して配置された内部の非金属絶縁ライナ１００を有する。図２に示されるように、ライナは、乾燥室１２の外壁表面１２ａに対して、好ましくは少なくとも２インチ（約５ｃｍ）の絶縁空気間隔１０１を与えるように、乾燥室１２の内径ｄ１より小さい直径ｄを有するが、他の寸法を用いることもできる。本実施形態では、ライナ１００は、好ましくは不透過性の可撓性プラスチック材料１００ａ（図３および図３Ａ）で作成された非構造性のものである。あるいは、明らかになるように、ライナ１００は、硬質不透過性非導電性材料１００ｃ（図３Ｄ）、透過性フィルタ材料１００ｂ（図３Ｂ）、または部分的に不透過性材料１００ａかつ部分的に透過性フィルタ材料１００ｂ（図３Ｃ）で作られてもよい。
【００４０】
[0092]本実施形態の別の態様によれば、処理塔１１は、乾燥室１２の外壁に対して電気的に絶縁するように環状ライナ１００の組み立ておよび取り付けを容易にするクイックディスコネクト組み立て構成を有する。このため、環状絶縁ライナ１００は、それぞれの上部および下部隔離リングアセンブリ１０４（図１、図３、図１３、図１３Ａ、図１４、および図１７）により両端部で支持される。この場合の各リングアセンブリ１０４は、ライナ１００の端部が取り付けられる内部円筒形隔離リング１０５と、隔離リング１０５に対して外側に延びた半径方向に固定された複数の周方向に離間した非導電性、ポリプロピレン、または他のプラスチックの隔離スタッド１０６とを備える。例示される実施形態ではて、ライナ１００の上端部は、上部リングアセンブリ１０４の隔離リング１０５の上部に折り重ねられ、ライナ１００および隔離リング１０５（図１３）の折り重ね端部の上に配置された環状のＵ字形態ゴム製ガスケット１０８によりそこに取り付けられる。ライナ１００の下端部は、下部リングアセンブリ１０４の隔離リング１０５の底部の周りに同じように向けられ、類似のゴム製ガスケット１０８（図１３）によりそこに固定される。同様のゴム製ガスケット１０８はまた、ライナ１００を隔離リング１０５の露出した縁部による損傷から保護するために、リングアセンブリ１０４の円筒形隔離リング１０５の両端部内に支持される。
【００４１】
[0093]各隔離リングアセンブリ１０４を乾燥室１２内に固定するために、それぞれの取り付けリング１１０が、例えば溶接によって、乾燥室１２の外側に取り付けられる。ステンレス鋼の取り付けねじ１１１は、絶縁隔離スタッド１０６に螺合係合するように、取り付けリング１１０および乾燥室１２の外壁内の位置合わせされた穴を通って延びる。この例のゴム製Ｏリング１１２は、乾燥室１２の内壁を封止するように、各隔離スタッド１０６の端部の周りに設けられ、ネオプレン接続封止座金１１４が、各保持ねじ１１１のヘッドの周りに配置される。
【００４２】
[0094]乾燥室の上部カバー１４を、上部隔離リングアセンブリ１０４に対して封止するように乾燥室１２上の所定の位置に固定するために、隔離スタッド１０６の中間の周方向に離間した位置において、離間した解放可能なラッチアセンブリ１２１の環状アレイ１２０（図１および図２）が、取り付けリング１１０（図１３〜図１４）に固定される。ラッチアセンブリ１２１は、カバー１４の上部周縁部の上に配置可能であり、上部カバー１４を、隔離リング１０５の上縁部の周りのＵ形状ガスケット１０８および円筒形乾燥室１２の上縁部の周りの同様の大きい直径の環状Ｕ形状ガスケット１２６に対して保持するために、ラッチ位置へのラッチアーム１２４の下向きの旋回運動が生じたときにロック位置に引き込まれる、上向きに延びるドローフック１２２を有する周知のタイプのものとすることができる。ラッチアセンブリ１２１は、必要に応じて上部カバー１４の取り外しを可能にするように、ラッチフック１２４を逆旋回運動して、ドローフック１２２を上向きおよび外側に動かすことにより容易にラッチ解除することができる。ラッチアセンブリ１２１の同様の環状アレイ１２０ａが、乾燥室１２の底部に隣接して取り付けリング１１０の周りに設けられ、この場合、ドローフック１２４は、収集コーン１８の外側に延びるフランジ１２９に対して上に重なるように下方に配置され、ゴム製ガスケット１０８、１２６に対して封止するように収集コーン１８のフランジ１２９を、隔離リング１０５の底縁部および乾燥室１２の円筒形底縁部（図１３Ａ）の周りに保持する。特定の用途において、ライナ１００、Ｏリングおよび他の封止ガスケット１０８、１２６は、ＦＤＡ準拠材料で作成されてもまたはされなくてもよいことが理解されよう。
【００４３】
[0095]静電スプレーノズルアセンブリ１６の動作中、この場合は図１５に示されるような液体保持タンク１３０である液体供給部から静電スプレーノズルアセンブリ１６に供給される液体は、静電スプレーノズルアセンブリ１６によって、環状ライナ１００によって画定される有効乾燥ゾーン１２７内に導かれる。液体は、液体供給保持タンク１３０から、好ましくは従来の方式で動作可能な液体導流ローラシステムを有する蠕動ドージングポンプであるポンプ１３２を介して、スプレーノズルアセンブリ１６の液体入口取付具３８に接続された液体供給部または送達ライン１３１を通して供給される。図１６Ａに示されるように、この場合の蠕動ドージングポンプ１３２は、プラスチックポンプハウジング３７内にプラスチックの電気的に絶縁された３つのポンプローラ３３を備える。この場合の液体供給部または送達ライン１３１は、電気的に遮蔽された管類であり、ステンレス鋼製乾燥室１２は、好ましくは、金属対金属の接触によりこれを固定する支持フレーム２４を通じて、承認された接地ラインにより接地される。
【００４４】
[0096]電子コントローラ１３３が、様々なアクチュエータ、および電気モータ１３４、ポンプ１３２、液体スプレーノズルアセンブリ１６、電圧を高電圧ケーブル４４に提供する高電圧発生器などのような静電噴霧乾燥システムの電気または電子装置に動作可能に接続され、それらの動作を制御するように動作する。単一のコントローラが示されるが、複数のコントローラを含む分散型コントローラ構成を用いることもできることを理解されたい。示されるように、コントローラ１３３は、プログラマブルロジックコントローラなどのプログラムに応じて動作することができる。明確にするために、コントローラ１３３とシステムの様々な他の構成要素との間の様々な動作可能な接続は、図１５から省略されている。
【００４５】
[0097]本実施形態のさらなる態様によれば、ポンプ１３２は、スプレーノズルアセンブリ１６により帯電した液体からモータ１３４への帯電を防ぐために、ポンプ１３２、およびポンプ１３２をスプレーノズルアセンブリ１６に接続する液体供給ライン１３１に対して電気的に絶縁するように配置された電気モータ１３４（図１６）により動作される。そのため、駆動モータ１３４は、ポンプ１３２を電気駆動モータ１３４から絶縁する硬質ナイロンなどで作成された非導電性駆動セグメント１３８によってポンプヘッド駆動シャフト１３６に接続された出力シャフト１３５を有する。例示される実施形態における非導電性駆動セグメント１３８は、約１．５インチ（約３．８ｃｍ）の直径および約５インチ（約１２．７ｃｍ）の軸方向長さを有する。電気モータ駆動シャフト１３５は、この場合、ねじ１４１により非導電性駆動セグメント１３８に固定された取り付けプレート１３９を支持する。ポンプヘッド駆動シャフト１３６は、同様に、非導電性駆動セグメント１３８の反対の端部にねじ１４１により固定された取り付けプレート１４０を支持する。
【００４６】
[0098]静電圧発生器２２２は、噴霧した液体液滴を帯電させる電圧をもたらすために、電気ライン２２４を介してノズルアセンブリ１６に電気的に接続される。例示される実施形態では、電気ライン２２４は、オプションであり、スプレーノズルアセンブリ１６に与えられる電圧および電流を制御するように手動でまたは自動的に調節することができる可変抵抗器要素２２６を含む。任意の接地ワイヤ２２８も液体供給ライン１３１と接地２３２との間に電気的に接続される。接地線２２８は、流体内に存在する電圧を制御するように手動でまたは自動的に調節することができる可変抵抗器２３０を含む。例示される実施形態では、接地線は、システムに与えられる流体の帯電状態を制御するために、ポンプ１３２の前に配置される。システムは、流体の帯電状態をコントローラ１３３に通信するセンサをさらに備えることができるため、システムは、可変接地抵抗器２３０の抵抗を制御し、システム内の液体ラインから電荷をブリードオフすることにより、液体の荷電状態を自動的に監視して選択的に制御することができる。
【００４７】
[0099]この例の駆動モータ１３４は、同じく適切に接地され、非導電性プラスチックモータ取り付けハウジング１４４内に支持される。例示される液体保持タンク１３０は、タンク１３０内の液体量の監視を可能にする液量計１４５上に支持され、電気絶縁バリア１４６が、液体保持タンク１３０の下面と液量計１４５との間に提供される。蠕動ポンプ１３２の代わりに、プラスチック圧力ポット、ならびにその電気オペレーティングシステムから電気的に絶縁することができる他のタイプのポンプおよび液体送達システムを用いることができる。
【００４８】
[0100]スプレーノズルアセンブリ１６の霧化空気入口取付具１８に導かれる加圧ガスは、この場合、ガス供給ライン１５１（図１５）を介してスプレーノズルアセンブリ１６の霧化空気入口取付具１８と連通するバルク窒素供給部１５０から生じる。制御された温度および圧力で乾燥不活性窒素ガスがスプレーノズルアセンブリ１６に供給されるのを可能にするために、ガスヒータ１５２が、供給ライン１５１内に設けられる。本実施形態と関連して窒素が霧化ガスとして説明されるが、乾燥室内の酸素レベルが、スパーク、または静電スプレーノズルアセンブリもしくは乾燥システムの他の電子的に制御される要素の他の電気的故障により発火し得る乾燥室内の乾燥粉体粒子を有する燃焼雰囲気を生成するレベルより下に維持される限り他の不活性ガスを用いることができる、または空気と共に他のガスを用い得ることが理解されよう。
【００４９】
[0101]本実施形態のさらなる重要な態様によれば、スプレーノズルアセンブリ１６に供給され、乾燥室１２内に噴霧される液体の霧化が生じたときに乾燥室１２に導かれる加熱した窒素霧化ガスは、乾燥室１２を通って乾燥媒体として連続的に再循環される。図１５をさらに参照して理解されるように、乾燥ガス入口１５およびスプレーノズルアセンブリ１６の両方から乾燥室１２に導入される乾燥ガスは、乾燥室１２の全長を循環し、乾燥室１２内に噴霧される帯電した液体粒子を効率的に乾燥させて粉体形態にする。乾燥粉体は、粉体収集コーン１８を通って粉体収集室２１内に移動し、そこで適切な手段によって、手動でまたは他の自動化された手段によって除去することができる。
【００５０】
[0102]図１０および図１０Ａに最もよく示されるように、例示される粉体収集コーン１８は、上部円筒形セクション１５５と、内方にテーパする円錐形中間セクション１５６と、乾燥粉体を粉体収集室２１に導くようにフィルタ要素ハウジング１９を通って中央に延びる下部円筒形粉体送達セクション１５８とを有する。フィルタ要素ハウジング１９は、この場合、粉体収集コーン１８の下部セクションに対して離間して外側に取り囲むように取り付けられた垂直方向に積み重ねた一対の環状ＨＥＰＡフィルタ１６０を有する。例示される粉体収集コーン１８は、フィルタ要素ハウジング１９内の上部フィルタ１６０の上に配置された、その端部の中間の外側に延びる半径方向フランジ１６１を有し、環状シール１６２が、半径方向フランジ１６１とフィルタ要素ハウジング１９との間に挿置される。乾燥粉体の大部分は粉体収集コーン１８を通って粉体収集室１９内へ下方に落下するが、微細粒子が粉体収集コーン１８の底部セクションの周りに上向きに、次にフィルタハウジング１９の排出ガス出口２０を通って出ていく前に、微細粉体を抑制し、フィルタリングして除去するＨＥＰＡフィルタ１６０を通って外側に移動するにつれて、最も微細な粒子のみが乾燥ガス内に運ばれるままである。
【００５１】
[0103]あるいは、図１１、図１１Ａ、および図１１Ｂに示されるように、ハウジング１９ａの中間横断支持パネル１６３から垂直方向に垂下するように取り付けられた周方向に離間した複数の円筒形フィルタ１６０ａを含むフィルタ要素ハウジング１９ａを用いることができる。収集コーン１８から下部収集室内に導かれる粉体粒子が潜在するガスは、フィルタ１６０ａを通り、横断方向支持パネル１６３の上のフィルタ要素ハウジング１９ａ内の共通の排出プレナム１６４内にフィルタ１６０ａを通って横断方向に流れ、出口ポート２０ａを通して、フィルタ１６０ａにより空気流から制限される粒子と連通する。フィルタ１６０ａを定期的に洗浄するため、フィルタ１６０ａはそれぞれ、その開示が引用により本明細書に援用される、本出願と同じ出願人に譲渡された米国特許第８，８７６，９２８号明細書に開示されたタイプの、それぞれの逆流パルス空気フィルタ洗浄装置１６７を有する。逆流パルス空気フィルタ洗浄装置１６７のそれぞれは、パルス状空気供給部に接続するための、それぞれのガス供給ライン１６７ａを有する。
【００５２】
[0104]図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるような、例示される逆流パルス空気フィルタ洗浄装置２１はそれぞれ、窒素などの加圧ガス源に接続された圧縮ガス供給ライン１６７ａに接続するための、環状リテーナ２４２により固定された排出プレナム１６４の上壁内にガス入口２４１を有する逆流パルスノズル２４０を含む。ノズル２４０は、排出プレナム１６４、および実質的にフィルタ１６０ａの長さを通って、入口２４１から延びる中空の内部空気通路２４４を形成する円筒形閉鎖底部構成を有する。ノズル２４０は、排出プレナム１６４内のセクションにおける直径が比較的大きい複数の吐出孔２４６と、フィルタ１６０ａ内のノズル２４０の長さにおけるより小さいサイズの複数の空気吐出孔２４８とを有するように形成される。
【００５３】
[0105]逆流パルスノズル２４０の動作中、フィルタ要素ハウジング１９ａから排出プレナム１６４へのプロセスガスの流れを遮断するために、排出ポート開口位置と閉鎖位置との間の排出プレナム１６４内の軸方向移動のために、環状排出ポート遮断プランジャ２４９が、逆流パルスノズル１６０ａの上方に配置される。プランジャ２４９の移動を制御するために、底部開口プランジャシリンダ２５０が、排出プレナム１６４の上壁から垂下して封止するように取り付けられる。例示されるプランジャ２４９は、シリンダ２５０の内部と摺動封止係合するように構成された外周を有する上部の比較的直径が小さい環状封止および導流フランジ２５２と、パネル１６３内の排出ポート２５３と封止係合するようにシリンダ２５０の下部末端部の下方に配置された下部の直径がより大きいバルブヘッド２５４とを含む。プランジャ２４９は、好ましくは弾性材料で作成され、上部封止および導流フランジ２５２および下部バルブヘッド２５４は、下方にテーパするまたはカップ形状の構成を有する。
【００５４】
[0106]プランジャ２４９は、逆流パルスノズル２４０に沿った軸方向運動が制限されるように配置され、逆流パルスノズル２４０の外周の周りに固定されたコイルばね２５６により、図３に示されるような、通常の開放または後退位置に付勢される。バルブプランジャ２４９がこうした位置に付勢された状態で、プロセスガスは、フィルタ要素ハウジング１９ａから、フィルタ１６０ａ、排出ポート２５３を通って、排出プレナム１６４内に流れる。
【００５５】
[0107]逆流パルスガス洗浄サイクルの際、圧縮ガスのパルスは、入口ライン１６７ａから逆流パルスノズル２４０を通って導かれる。圧縮ガスは、ノズル１６０ａを通って進むため、最初に大きい直径のまたはプランジャ作動孔２４６を通って、プランジャ封止および導流フランジ２５２の上方のプランジャシリンダ２５０内に導かれ、次に、より小さい逆流パルスノズル孔２４８を通って導かれる。より大きい孔２４９は、抵抗の少ない経路をもたらすため、ガスは、最初にプランジャシリンダ２５０に流入し、プランジャシリンダ２５０内の圧力が増大するにつれて、プランジャ２４９を、ばね２５６の付勢力に抗して下方に押し込む。最終的に、圧力は、ばね２５６の力を克服する点まで増大し、プランジャ２４９を排出ポート２５３に向けて下方に押し込み、排出ポート２５３を一時的に封止する。プランジャ２４９が排出ポート２５３を封止した後、外側プランジャシリンダ２５０内の圧縮ガスは、もはやプランジャ２４９を移動させることはできず、プランジャシリンダ２５０内のガス圧はある点まで増大し、次に、圧縮ガスは、より小さいノズル孔２４８を通って、フィルタ１６０ａに対して押し込まれ、その外周の周りの粒子状物質の蓄積を取り除く。
【００５６】
[0108]逆流圧縮空気パルスおよびフィルタ１６０ａ上に蓄積した粒子の除去に続いて、圧力は、プランジャシリンダ２５０内で、もはやばね２５６に対抗しない程度まで低減される。次に、プランジャ２４９は、ばね２５６の力の下でその後退または静止位置に上向きに移動し、乾燥器の連続的作動のために排出ポート２５３を封止解除する。
【００５７】
[0109]排出ガスフィルタ要素ハウジング２７０および乾燥室１２の下端部上に取り付け可能な粉体収集室２７１のさらに別の代替的な実施形態が、図１２〜図１２Ｂに示される。この場合、上部粉体導流プレナム２７２は、細長い乾燥室１２の下面に取り付け可能であり、フィルタ要素ハウジング２７０は、垂直に向けられた複数の円筒形フィルタ２７４を含み、かつ、粉体導流プレナム２７２の下方に配置され、粉体導流コーン２７５は、フィルタ要素ハウジング２７０の下面に接続され、粉体収集室２７１は、粉体導流コーン２７５の下面上に支持される。
【００５８】
[0110]例示される粉体導流プレナム２７２は、乾燥室１２の下面に対して封止するように取り付け可能であり、乾燥室１２および乾燥ゾーン１２７から乾燥ガスおよび粉体を受け取るための開放上端部を有する、外側円筒形ハウジング壁２８９を含む。粉体導流プレナム２７２内に収容されるのは、その下面上に排出室２８２（図１２Ｂ）を形成し、その上側で、乾燥ガスおよび粉体を乾燥室１２から円錐形排出プレナム２８１の外周の周りに下向きおよび外側に導く、下向きに開放する円錐形に構成された排出プレナム２８１である。
【００５９】
[0111]フィルタ要素ハウジング２７０は、環状シール２８５によって粉体導流プレナム２７２の底周縁部に対して封止するように取り付けられた外側円筒形ハウジング壁２８４と、環状シール２８８によって、円錐形排出プレナム２８１の底周縁部に対して封止するように取り付けられた内側円筒形フィルタシュラウド２８６とを含む。円錐形排出プレナム２８１および内側円筒形フィルタシュラウド２８６は、複数の半径方向支持部２９０（図１２Ａ）によってガス導流プレナム２７２の外側円筒形ハウジング壁２８９およびフィルタ要素ハウジング２７０内に支持され、円錐形排出プレナム２８１の底部周囲の周りに連通する空気通路２９１と、内側円筒形フィルタシュラウド２８６と外側円筒形ハウジング壁２８４との間の環状ガス通路２９２とを形成するため、粉体導流プレナム２７２を通るガスおよび粉体は、円錐形排出プレナム２８１により、フィルタ要素シュラウド２８１の周りに外側に、下にある粉体導流コーン２７５および収集室２７１内へ導かれる。
【００６０】
[0112]円筒形フィルタ２７４は、この場合、下方に開放する円錐形排出プレナム２８１の下面の下方に固定して配置された円形支持プレート２９５に対して垂下するように支持される。円形フィルタ支持プレート２９５は、この場合、円筒形シュラウド２８６の上部周囲に対してわずかに陥凹するように取り付けられ、排出室２８２の底壁を形成する。例示される円筒形フィルタ２７４はそれぞれ、円筒形フィルタ要素２９６、上部円筒形カートリッジ保持プレート２９８、挿置された環状封止要素３００、３０１、３０２を有する底部端部キャップおよび封止プレート２９９を含むカートリッジの形態である。フィルタカートリッジを組み立てられた関係に固定するために、上部カートリッジ保持プレート２９８は、Ｏリング封止リング３０８が間に挿置されたナット３０６により固定される底部端部キャップ２９９内の中央穴を通って配置可能なねじ山を付けられた下部端部スタッド３０５を備えた垂下するＵ形状支持部材３０４を有する。それぞれのフィルタカートリッジの上部保持プレート２９８は、中央支持プレート２９５内のそれぞれの円形開口部３１０の周りに封止するように取り付けられ、フィルタ要素２９６は支持プレート２９５の下面に対して垂下するように配置され、ホルダプレート２９８内の中央開口部３１１は、排出室２８２と円筒形フィルタ要素２９６の内部との間を連通する。フィルタ要素カートリッジは、この場合、内部シュラウド２７４の中央の周りに周方向に離間して配置される。
【００６１】
[0113]この例におけるフィルタ要素ハウジング２７０は、フィルタカートリッジへの容易なアクセスを可能にするように、解放可能なクランプ３１５または同様の締結具により粉体導流プレナム２７２に固定される。内部フィルタシュラウド２８６もまた、交換のためにフィルタへのアクセスを可能にするように、ピンおよびスロット接続などにより、円筒形フィルタ２７４に対して取り囲むように解放可能に取り付けられる。
【００６２】
[0114]乾燥システムの動作中、粉体導流プレナム２７２内に導かれる乾燥ガスおよび粉体は、円錐形排出プレナム２８１の周りを環状通路２９１、２９２内へ、内側フィルタ要素シュラウド２７４の周りを下方に粉体方向コーン２７５および収集室２７１内へ流され、室２７１内に収集されることが分かるであろう。前に示したように、ガス流内に残る乾燥粉体の大部分は、粉体収集室２７１内に移動するが、明らかになるように、乾燥ガスが、フィルタを通って乾燥ガス排出プレナム２８２内に進み、乾燥ガス排出ポート３２０を通って出ていき、乾燥室１２へ再循環するとき、微細ガスが運ぶ粒子状物質は、環状フィルタ２７４により分離および保持される。
【００６３】
[0115]乾燥システムの使用の過程において円筒形フィルタ２７４から粉体の堆積を洗浄するために、円筒形フィルタ２７４のそれぞれは、それぞれの逆流ガスパルス洗浄装置３２２を有する。このため、ガス導流プレナム２７２は、この場合、適切な加圧空気供給部に接続された外側環状加圧ガスマニホルドチャネル３２１を有する。それぞれの逆流空気パルス洗浄装置３２２は、この場合は空気導流プレナム２７２の外面に取り付けられた、環状加圧ガスマニホルドチャネル３２１とそれぞれの制御弁３２６との間に接続されたそれぞれの加圧ガス供給ライン３２５を有する。ガスパルス導流ラインまたは管３２８は、制御弁３２６から空気導流プレナム２７２および排出プレナム３２９の円錐壁を通って半径方向に延び、次に上方に配置されたガスパルス導流ライン３２８の終端吐出端部３２９において下方に直角に方向転換し、フィルタカートリッジ保持プレート２９８の中央開口部３１１および下にある円筒形フィルタ要素２９６に対して位置合わせされる。
【００６４】
[0116]制御弁３２６の適切な選択的なまたは自動化した制御により、制御弁２６は、ライン３２８からの圧縮ガスのパルスを循環フィルタ２７４内に軸方向に吐出し、円筒形フィルタ要素２９６の外壁上の蓄積した粉体を取り除くように周期的に動作することができる。好ましくは、パルスガス導流ライン３２８の吐出端部３２９は、循環フィルタ２７４の上端部に対して離間して配置され、フィルタ要素２９６への圧縮ガスインパルスの導流を容易にする一方で、同時に排出室２８２からガスを吸い込み、それにより、フィルタ要素２９６から蓄積した粉体を取り除く逆流インパルスを容易にする。好ましくは、空気管３２８の吐出端部３２９は、円筒形フィルタ要素の上端部からある距離だけ離間されるため、フィルタカートリッジに達すると、図１２Ｂに３３０として示される拡大する空気流は、カートリッジ保持プレート２９８内の中央開口部３１１の直径に実質的に対応する外周を有する。例示的な実施形態において、空気導流管２８は、約１インチの直径を有し、吐出端部３２９は、保持プレート２９８から約２．５インチの距離に離間される。
【００６５】
[0117]粉体収集室２７１は、この場合、乾燥粉体を収集室２７１に導くことを可能にする垂直方向または開放位置と、粉体が除去されるときに乾燥粉体の収集室２７１への通過を阻止する水平方向閉鎖位置との間で回転可能に移動するように、適正な作動装置３４１によって動作可能な収集室２７１の上端部に取り付けられた円形バタフライバルブ３４０（粉体収集室２７１内に分離した方法で図１２Ｂに示される）を有する。あるいは、粉体収集室２７１は、粉体を、開放底端部から可動コンベヤに直接付着させ得ることが理解されよう。
【００６６】
[0118]フィルタ要素ハウジング１９ａから出ていく乾燥ガスの再循環および再利用を可能にするために、フィルタハウジング１９の排出出口２０が再循環ライン１６５に接続され、再循環ライン１６５は次に、凝縮器１６６、ブロワ１６８、および乾燥ガスヒータ１６９（図１５）を通って、加熱室１２の上部カバー１４の加熱ガス入口ポート１５に接続される。凝縮器１７０は、それぞれの冷水供給部および戻りライン１７１、１７２を有する冷水冷却凝縮コイル１７０ａによって排出ガス流ストリームから、あらゆる水蒸気を取り除く。凝縮器１７０からの凝縮液は、収集容器１７４またはドレーンに導かれる。次に、乾燥窒素ガスは、ガスヒータ１６９を通ってブロワ１６８により導かれ、ガスヒータ１６９は、凝縮器１７０内で冷却した後、乾燥ガスを、特定の粉体乾燥操作のための所定の加熱温度に再加熱し、元の加熱ガス入口ポート１５へ、そして加熱室１２内に向け直す。ブロワ１６８とヒータ１６９との間の再循環ライン１６５に接続された排出制御弁１７５は、静電スプレーノズルアセンブリ１６からシステム内に導入される過剰な窒素ガスを適切な排出配管１７６に排出するのを可能にする。制御弁１７５からの排出流は、静電スプレーノズルアセンブリ１６により乾燥室１２内に導入される過剰な窒素ガスに合致させるように設定することができる。特定の乾燥作業のためまたは揮発性物質の蒸発および排出を制御するため、排出流制御弁１７５およびブロワ１６８の選択的制御により、乾燥室１２内の真空または圧力レベルを選択的に制御できることが理解されよう。例示される実施形態においては、冷水凝縮器１７０が示されるが、他のタイプの凝縮器、または再循環ガス流ストリームから水分を除去するための手段を使用できることが理解されよう。
【００６７】
[0119]静電スプレーノズルアセンブリ１６および乾燥ガス入口ポート１５の両方からの、可撓性ライナ１００により形成される有効乾燥ゾーン１２７内に導入される乾燥ガスは、静電スプレーノズルアセンブリ１６により乾燥室１２内に噴霧される液体粒子の乾燥を容易にする、乾燥不活性ガス、すなわち例示される実施形態においては窒素であることが理解されよう。上述のような不活性乾燥ガスの再循環はまた、乾燥ガスから酸素をパージし、静電スプレーノズルアセンブリ１６またはシステムの他の構成要素からの意図しないスパークの場合、乾燥室内での粉体の危険な爆発の可能性を防止する。
【００６８】
[0120]噴霧乾燥システム１０を通る不活性乾燥ガスの再循環は、さらに、著しく低い作動温度で、そしてそれに対応して著しくコスト削減で、噴霧乾燥システム１０の非常にエネルギー効率の良い動作を可能にすることが分かっている。上述のように、噴霧されるエマルジョンは、一般的に、例えば、水（溶媒）、デンプン（キャリア）および風味油（コア）のような３つの成分からできている。その場合、噴霧乾燥の目的は、油の周りにデンプンを形成し、乾燥ガスですべての水を取り去ることである。デンプンは、油の周りの保護層として残り、油が酸化するのを防ぐ。この望ましい結果は、霧化の前および霧化の間、エマルジョンが負に帯電されるとき、より容易に達成されることが分かっている。
【００６９】
[0121]動作理論は十分に理解されていないが、噴霧されたエマルジョンの３つの成分のそれぞれは、異なる電気特性を有する。水は、導電性が最も大きいグループであり、最も多くの電子を引き付けやすく、次はデンプンであり、最後に油は、最も抵抗性が大きく電子をほとんど引き付けない。反対電荷は引き付け合い、同じ電荷は反発するということが分かっており、すべて最も多くの同じ電荷を有する水分子は、互いに対して反発力が最も大きい。この力は、水分子を液滴の外面に導き、そこで水分子は乾燥ガスに対して最大の表面積を有し、それにより乾燥プロセスが増強される。より小さい電荷をもつ油分子は、液滴の中心に残る。このプロセスは、より迅速な乾燥、またはより低温の熱源を用いた乾燥、ならびにより均一なコーティングに役立つと考えられる。摂氏９０度の温度の入口乾燥ガス温度で動作される本噴霧乾燥システムにより生成される噴霧乾燥粉体の試験では、この粉体が、摂氏１９０度で動作可能な従来の噴霧乾燥プロセスで乾燥されたものに匹敵することが分かった。さらに、いくつかの例において、本噴霧乾燥システムは、乾燥ガスを加熱せずに有効に動作することができる。
【００７０】
[0122]カプセル封入効率、すなわち乾燥粉体のコーティングの均一性もまた、より高温の噴霧乾燥において達成されたものと等しかった。さらに、より低温の乾燥は、従来の噴霧乾燥に比べて、環境内に吐出される香気、臭気、および揮発性成分が著しく低減し、乾燥粒子の外面がデンプンでより均一かつ完全に形成されたことをさらに示すことが分かった。香気および臭気の放出の低減は、作業環境をさらに向上させ、操作要員をイライラさせるおよび／または操作要員に有害であることがあるこうした臭気をパージする必要性を排除する。低温の処理はまた、化合物への損傷または悪影響なしに、温度感受性成分の噴霧乾燥を可能にする。
【００７１】
[0123]乾燥プロセスの間、あらゆる粒子がライナ１００の表面にくっつくことまたは他の方法で蓄積することがある場合、あらゆる蓄積粉体を除去するのに十分な振動運動をライナ１００に定期的に与えるために、ライナ振動装置が提供される。例示される実施形態において、乾燥室１２は、空気タンク１８１に接続された側部空気圧式ライナ振動バルブポート１８０を有し、この空気タンク１８１は、加圧空気を、空気圧式ライナ振動バルブポート１８０を通ってライナ１００と乾燥室１２の外壁との間の環状空隙に導くように定期的に作動させることができ、可撓性ライナ１００を十分な力で前後に振動させ、あらゆる蓄積した粉体を取り除く。加圧空気は、好ましくは、こうした振動動作を強めるためにパルス方式で空気圧式ライナ振動バルブポート１８０に向けられる。あるいは、ライナ１００を振動させるために、機械的手段も使用できることが理解されよう。
【００７２】
[0124]乾燥室１２における異なる粉体の工程間のような、噴霧乾燥システムの連続する異なる選択的使用の間の交差汚染に対抗することを保証するために、クイックディスコネクト締結具１２１の環状アレイ１２０、１２０ａが、ライナ１００の容易な交換のために乾燥室１２からカバー１４および収集コーン１８を分解することを可能にする。ライナ１００が比較的安価な材料で作成されるため、ライナ１００は、異なる粉体の工程間で使い捨て可能であり、必要以上の費用なしに、新しい新規の交換用ライナの交換がなされる。
【００７３】
[0125]本実施形態の別の重要な特徴によれば、乾燥室１２は、異なる噴霧乾燥要件に関して容易に変更可能である。例えば、より小さい乾燥要件の場合、より小さい直径のライナ１００ａを用いて、有効乾燥ゾーンのサイズを低減させることができる。このため、上述したものに類似するが、より小さい直径の内部隔離リング１０５ａを有する隔離リングアセンブリ１０４ａ（図１８）を、より大きい直径の隔離リングアセンブリ１０４に容易に交換することができる。リングアセンブリの交換は、上部カバー１４および収集コーン１８に関してラッチ１２１の周方向に離間されたアレイ１２０、１２０ａをラッチ解除し、乾燥室１２からより大きい直径のリングアセンブリ１０４を除去し、それらをより小さい直径のリングアセンブリ１０４ａおよびライナ１００ａと交換し、上部カバー１４および収集コーン１８を乾燥室１２の上に再組み立ておよび再ラッチ止めすることによって、達成することができる。より小さい直径のライナ１００ａは、加熱した乾燥ガスおよび霧化ガスが導入される乾燥ゾーンを有効に低減させ、より迅速かつよりエネルギー効率の良いより小さいロットの乾燥を可能にする。
【００７４】
[0126]より小さいロット工程のより効率的な乾燥をさらに可能にする際、乾燥室１２は、乾燥室１２の長さの低減を可能にするモジュール式構成を有する。例示される実施形態において、乾燥室１２は、複数の、この場合は２つの垂直方向に積み重ねられた円筒形乾燥室モジュールまたはセクション１８５、１８６を含む。下部室セクション１８６の長さは、上部室セクション１８５よりも短い。２つの円筒形乾燥室セクション１８５、１８６は、この場合も、上述したものに類似した周方向に離間したクイックディスコネクト締結具１２１のアレイ１０２ｂによって互いに解放可能に固定される。締結具１２１のこのアレイ１０２ｂ用の取り付けリング１１０は、その下端部に隣接する上部円筒形乾燥室セクション１８５に溶接され、そのアレイ１０２ｂの締結具１２１は、下部円筒形乾燥室セクション１８６の上部外側半径方向フランジ１８８（図１および図２）の下面に係合しこれを保持するように下向きに配置されたドローフック１２２と共に向けられる。下部円筒形セクション１８６を上部円筒形セクション１８５および収集コーン１８に取り付ける締結具１２１の２つのアレイ１０２ａ、１０２ｂの解放中、下部円筒形セクション１８６を除去し、下部隔離リングアセンブリ１０４を上部室セクション１８５の底部に隣接して再配置し、ライナ１００をより短い長さのライナに交換することができる。次に、アレイ１０２ｂの締結具１２１によりその間に下部隔離リングアセンブリ１０４を有し、次にアレイ１０２ｂが収集コーン１８の外側環状フランジ１２９に係合するように、上部円筒形乾燥室セクション１８５を粉体収集コーン１８の上に直接固定する。この変更により、実質的により短い長さの有効乾燥ゾーンの使用が可能になり、より小さいロットの乾燥のための加熱要件がさらに低減する。
【００７５】
[0127]付加的な円筒形乾燥室モジュールまたはセクション１８６を付加して、乾燥室１２の有効長さをさらに増大させ得ることが理解されよう。図１９および図２０に示されるように、サイズの増大の有無に関係なく、乾燥室１２内に噴霧される液体の量を増大させるために、上部カバー１４内に複数の静電スプレーノズルアセンブリ１６を設けることができる。共通の液体および窒素供給部から供給することができる複数のスプレーノズルアセンブリ１６は、好ましくは、上部カバー１４（図４）内の以前には覆われていたそれぞれの取り付け穴１９０内に互いに周方向に離間して支持される。次に、未使用の中央取り付け穴１９２（図２０）を適切に覆うことまたは他の方法で閉鎖することができる。
【００７６】
[0128]本実施形態のさらに別の特徴によれば、乾燥塔１１のモジュール式クイックディスコネクト構成要素は、さらに、下向き噴霧のための乾燥室１２の上部の位置から、乾燥室１２内への帯電した液体の上向き方向の噴霧のための乾燥室１２の底部に隣接した位置に、静電スプレーノズルアセンブリ１６を再配置することを可能にする。このため、スプレーノズルアセンブリ１６を上部カバー１４から除去し、この場合乾燥室１２の底部にすぐ隣接して粉体収集コーン１８の上部円筒形壁セクション１５５内に取り付けられた底部スプレーノズル取り付け支持部１９５（図２１〜図２４）内に固定することができ、図２１に示されるように、帯電した噴霧パターンを乾燥室１２内に上向きに噴霧するように静電スプレーノズルアセンブリ１６を向けることができる。図２２〜図２４に示されるように、例示される底部ノズル取り付け支持部１９５は、上流端部に隣接してスプレーノズルアセンブリ１６を支持するための中央環状取り付けハブ１９６を含み、この中央環状取り付けハブ１９６は、非導電性材料で作成された複数の半径方向取り付けロッド１９８により粉体収集コーン１８の上部円筒形セクション１５５内に支持される。半径方向取り付けロッド１９８はそれぞれ、ゴム製接続封止座金２００がねじ１９９のヘッドと粉体収集コーン１８の外壁表面との間にある状態で、それぞれのステンレス鋼製ねじ１９９（図２４）により円筒形壁セクション１５５に固定され、封止Ｏリング２０１が、それぞれの取り付けロッド１９８の外端部と粉体収集コーンセクション１８の内壁表面との間に挿置される。非導電性テフロン（登録商標）または他のプラスチックの液体および霧化ガス供給ライン２０５、２０６はそれぞれ、粉体収集コーン１８により、絶縁取付具２０８、２０９に半径方向外側に接続し、粉体収集コーン１８は、霧化空気および液体供給ライン１５１、１３１に接続される。高圧電源ケーブル２１０はまた、絶縁取付具２１１を通してノズルアセンブリと半径方向に接続される。
【００７７】
[0129]静電スプレーノズルアセンブリ１６が乾燥室１２の下面に隣接して取り付けられた状態で、カバー１４内の中央スプレーノズル取り付け穴１９２、ならびにガス入口ポート１５を適切に覆うことができる。粉体収集コーン１８はさらに、垂線方向に向けられた乾燥ガス入口２１５を有し、その覆いを外し、乾燥ガス再循環ライン１６５に接続することができ、カバー１４は、この場合、一対の排出ポート２１６を有し、この排出ポート２１６も加熱ガス戻りラインへの接続のために覆いを外すことができる。
【００７８】
[0130]スプレーノズルアセンブリ１６が乾燥室１２の下面上に取り付けられた状態で、乾燥室１２内に上向きに導かれた帯電した液体噴霧粒子が、乾燥ガスにより乾燥され、乾燥ガスは、この場合、同じくどちらも乾燥不活性ガスすなわち窒素である霧化ガスをスプレーノズルアセンブリ１６から加熱することにより、底部加熱ガス入口２１５を通して接線方向に導かれる。
【００７９】
[0131]本実施形態によれば、上述のように、乾燥室１２内の環状ライナ１００は、好ましくは、乾燥ガスが、フィルタ媒体を通り、カバー１４内の上部排出ポート２１６から、再循環、再加熱、底部ガス入口ポート２１５への向け直しのために再循環ライン１６５に移動することを可能にするためにフィルタ媒体１００ｂ（図３Ｂ）で作成される。上方に向けられた乾燥ガスおよび霧化ガスにより乾燥された粉体は、上述のように、最終的に粉体収集コーン１８を通って収集室１９内に下方に流れ、最も微細な粒子のみが、フィルタ媒体ライナ１００によりフィルタリングされる。さらに、空気圧式ライナ振動装置を定期的に動作させて、ライナ１００上への粉体の蓄積を防止することができる。
【００８０】
[0132]上記から、図２５の表２２０内に示されるように、特定の噴霧用途用の様々な処理モードで処理塔を容易に構成し、作動させることができる。乾燥室の長さは、円筒形乾燥室セクション１８６を付加または除去することによって選択的に変えることができ、不透過性または透過性といったライナの材料を選択的に決定することができ、静電スプレーノズルの向きは、下向きの上部噴霧または上向きの底部噴霧の間で変えることができ、処理ガス流の方向は、所望の構成に基づいて下向きと上向きとの間で変えることができる。
【００８１】
[0133]上記の実施形態において、窒素または他の不活性乾燥ガスは、静電スプレーノズルアセンブリ１６へ霧化ガスとしてシステム内に導入されるが、あるいは、窒素ガスを再循環ガス内に導入することもできる。上述のものに類似した部品に、上述のものと同様の参照番号が与えられる図２５Ａに示されるような噴霧乾燥システムにおいては、既述のように、窒素または他の不活性ガスは、窒素注入ライン１６９ａからガスヒータ１６９内に導入され、ガス送達および供給ライン１６９ａを介して乾燥室１００に導かれ、凝縮器１７０およびブロワ１６８を通って乾燥室１００から再循環する。その実施形態において、窒素ガスは、上述のような霧化ガス、または空気、または不活性ガスと空気の組み合わせとして静電スプレーノズルアセンブリ１６に供給することもでき、それが乾燥室内で燃焼雰囲気を生成しない限り、霧化ガスとして静電スプレーノズルアセンブリ１６に供給され得る。図２５Ａに示される乾燥システムの動作は、他の点では既述のものと同じである。
【００８２】
[0134]図２５Ｂを参照すると、粉体収集コーン１８ａが粉体を従来のサイクロン分離器／フィルタバッグハウジング１９ａに導く点を除いて、乾燥製品が下部出口１９ｂから吐出され、排出空気が上部排出ポートライン１６５から導かれ、凝縮器１７０、ブロワ１６８、乾燥ガスヒータ１６９および乾燥室１１を通って再循環する、上述したものと類似した別の代替的な実施形態の乾燥システムが示される。図２５Ｃにおいて、図２５Ｂに示されるものに類似するが、サイクロン分離器およびフィルタバッグハウジング１９ａと乾燥室１１の上端部との間の微細粉体再循環ライン１９ｃを有する、乾燥システムの代替的な実施形態が示される。サイクロン分離器１９ａ内で分離された乾燥微細粒子は、微細粉体再循環ライン１９ｃを通って乾燥室１１へ再循環され、微細粒子の凝集を有する粉体を生成する。この場合も、システムは、他の点では、既述したものと同じに動作する。
【００８３】
[0135]ここで図２５Ｄを参照すると、流動床粉体乾燥システムの形態の別の代替的な実施形態が示される。粉体乾燥システムは、この場合も、内部に同心状に配置された不透過性ライナ１００を有する円筒形乾燥室１２と、帯電した液体粒子を、上述のようなライナ１００により形成される有効加熱ゾーン１２７に導くための静電スプレーノズルアセンブリ１６とを有する。この場合、円錐形に形成された収集容器セクション１８ｂは、乾燥室１２からの粉体を、従来のタイプの流動床スクリーン分離器１９ｃを通って収集室１９ｂ内に伝える。本実施形態において、図１１Ａの実施形態と関連して説明されたものに類似した複数の流動床円筒形フィルタ要素１６０ｂは、乾燥室１２の上部に隣接した排出プレナム１６４ｂを形成する上部横断プレート１６３ｂによって支持される。ブロワ１６８は、この場合、排出プレナム１６４ｂから空気を吸い込み、そこから、粉体および粒子状物質をフィルタリングして除去し、凝縮器１７０およびヒータ１６９を通ってライン１６５を介して導き、底部収集室１９ｂ内に再導入し、乾燥室１２を通じて上向きに再循環させる。フィルタ１６ｂもまた、フィルタ１６ｂから蓄積した粉体を洗浄するために、加圧空気をフィルタ１６ｂへこれを通って定期的に導くためのそれぞれの空気制御弁１６７ｃを有する、参照される米国特許第８，８７６，９２８号明細書に開示されるようなタイプの逆流パルス空気フィルタ洗浄装置１６７ｂを有する。
【００８４】
[0136]上記の実施形態の不透過性ライナ１００は、好ましくは、プラスチックなどの可撓性の非導電性材料で作成されるが、代替的に図３Ｄに示されるような硬質プラスチック材料で作成することもできる。その場合、ライナを乾燥室１２内に同心状に固定するために、適切な非導電性取り付け隔離部材１００ｄを設けることができる。あるいは、図３Ｃに示されるように、透過性ライナは、一方の直径側などの一部分が、空気が排出のためにライナを通って流れるのを可能にする透過性フィルタ材料１００ｂで作成され、反対側の直径側上などの一部分は、乾燥粒子がライナに引き込まれるのを防止する不透過性材料１００ａで作成することができる。
【００８５】
[0137]さらに別の代替的な実施形態として、蝋、硬蝋、およびグリセリドなどの溶融した流れストリームを冷却ガスストリームに噴霧冷却して固化した粒子を形成するのに使用するように、例示される噴霧乾燥システムを、図１５Ａに示されるように容易に変更することができる。上述したものに対する類似の項目には、類似の参照番号が与えられる。噴霧冷却中、周囲条件よりわずかに上の溶融点を有する供給原料を加熱し、この場合は絶縁部１３０ａ内に包まれている保持タンク１３０内に配置する。供給原料は、ポンプ１３２を用いて供給ライン１３１を通って霧化ノズル１６に圧送される。溶融した供給原料は、再び、窒素１５０などの圧縮ガスを用いて霧化される。噴霧冷却中、溶融した液体供給原料は、帯電されることもまたはされないこともある。後者の場合、静電スプレーノズルアセンブリの電極は非通電にされる。
【００８６】
[0138]噴霧冷却中、霧化ガスヒータ１５２はオフにされ、冷却霧化ガスは霧化ノズル１６に送達される。噴霧冷却中、乾燥ガスヒータ１６９もオフにされ、除湿コイル１７０ａにより冷却された乾燥ガスは、乾燥ガスライン１６５を通って乾燥室１２に送達される。霧化した液滴が乾燥ガスゾーン１２７に入ると、霧化した液滴は固化して、収集コーン１８に入る粒子を形成し、ガスストリームが再循環のために出ていくとき、収集室１９内に収集される。取り外し可能なライナ１００は、取り外して破棄することができるため、この場合も乾燥室の洗浄に役立つ。絶縁空隙１０１は、乾燥室１２が、冷たくなりすぎて外面上に凝縮を形成するのを防止する。
【００８７】
[0139]本実施形態のさらに別の特徴を実行する際、噴霧システム１０は、連続する絶縁破壊の場合に警告信号を提供しながら、乾燥室内の瞬時の荷電場破壊の場合にシステムの連続する動作を可能にする自動障害回復システムを用いて動作することができる。噴霧システム１０で用いられる電圧発生器障害回復方法を動作させる方法についての流れ図が、図２７に示される。例示される方法は、プログラム、またはコントローラ１３３（図１５）内で実行されるコンピュータ実行可能命令のセットの形態で動作することができる。例示される実施形態によれば、図２６に示される方法は、３００において、加圧した流体の供給を噴射器入口に提供するために、液体ポンプを作動させるか、または他の方法で開始する。３０２において、電圧供給がアクティブであるか否かの検証が行われる。３０２において電圧供給が非アクティブでないと判断された場合、３０４において、マシンインターフェースにおいてエラーメッセージが提供され、３０２で判断されたように、電圧供給を非アクティブにしたであろう、存在する障害が修正されるまで、３０６において電圧発生器および液体ポンプを作動停止する。
【００８８】
[0140]３０２において電圧供給がアクティブであると判断されたとき、３０８において、液体ポンプが始動される前に、例えば５秒などの所定の時間の遅延を使用し、遅延が満了した後、３１０において液体ポンプを稼働させる。ポンプが３１０で作動し続ける間、チェックは３１２でショートまたはアークの３１２で実行される。３１２において短絡またはアークが検出されると、例えば３０秒などの所定の期間内に、例えば５回などの所定数より多い短絡またはアークが検出されたか否かを判断するように、イベントカウンタおよび同じくタイマーを保持する。３１２において短絡またはアークが検出されるたびに、３１４においてこれらのチェックを判定する。所定の期間内に所定より少ない短絡またはアークが発生したとき、または単一の短絡またはアークが検出されたとしても、３１６において液体圧送は停止され、電圧を生成する電圧発生器は、例えば、３１８において停止することおよび再開することによってリセットされ、３０８における遅延の後、３１０において液体ポンプが再開されるため、システムは、スパークまたはアークを引き起こした障害を修正し、動作を続行することができる。しかしながら、３１４において所定の期間内に所定数より多いスパークまたはアークが生じた場合、３２０において、マシンインターフェースにおいてエラーメッセージが生成され、システムは、３０６において電圧発生器および液体ポンプを作動停止することによって待機モードに入る。
【００８９】
[0141]したがって、１つの態様において、静電噴霧乾燥システムにおいて障害を修正する方法は、ポンプ始動シーケンスを開始することを含み、このシーケンスは、最初に電圧発生器の状態を判断し、電圧発生器がまだ作動されていない間、液体ポンプをオンにすることを許容しないことを伴う。これを達成するために、１つの実施形態において、液体ポンプがオンにされる前に時間遅延を使用して、電圧発生器が作動するための十分な時間を許容する。次に、液体ポンプを開始し、システムは、例えば、ポンプが動作している間、電圧発生器から引き出される電流を監視することにより、スパークまたはアークの存在を連続的に監視する。障害が検出されると、電圧発生器がオフにされ、液体ポンプもオフにされ、障害の程度によって、システムは、自動的に再始動するか、またはシステムの再始動のために操作者の注意およびアクションを必要とする待機モードに入る。
【００９０】
[0142]最終的に、本実施形態のさらなる態様の実行において、噴霧乾燥システム１０は、特定の噴霧用途および乾燥製品の最終的な使用のために、噴霧粒子の制御された選択的な凝集を引き起こし得る方法で、静電スプレーノズルアセンブリにより噴霧される液体の帯電を定期的に変えることを可能にする制御を有する。１つの実施形態において、噴霧粒子の選択的なまたは制御された凝集は、例えば、様々な程度の凝集をもたらし得る異なるサイズの噴霧粒子を生成するように、高アクティブ化周波数と低いアクティブ化周波数との間のパルス幅変調（ＰＷＭ）噴射器コマンド信号を用いて、スプレーアクティブ化の時間および周波数を変えることによって達成される。別の実施形態においては、噴霧粒子の選択的かつ制御された凝集は、噴霧流体を帯電させるために印加される電圧のレベルを変調することによって達成することができる。例えば、電圧を、０〜３０ｋＶといった範囲で選択的に変えることができる。こうした電圧の変化において、流体を帯電させるのに印加される電圧がより高いと、一般に、液滴のサイズは低減し、したがって、乾燥時間を減らすように作用し、さらに、キャリアが液滴の外面に向けて移動させられ、したがって、カプセル封入を改善し得ると考えられる。同様に、印加される電圧の減少は、液滴のサイズを増大させる傾向があり、そのことは、特に小さい液滴または粒子の存在下で、凝集を助けることがある。
【００９１】
[0143]噴霧粒子の凝集に選択的に影響し得る考えられる他の実施形態は、時間と共に選択的に変えること、または高い所定値と低い所定値との間でパルス状にすること、システムの様々な他の動作パラメータを含む。１つの実施形態において、霧化ガス圧力、流体送達圧力、および霧化ガス温度を変えて、粒子サイズ、同じく液滴の乾燥時間を制御すること、または全体的に影響を与えることができる。付加的な実施形態は、それぞれの絶対含水率または相対含水率、水分活性、液滴または粒子サイズなどのような霧化ガスおよび／または乾燥空気の他のパラメータを変えることをさらに含むことができる。１つの特定の考えられる実施形態においては、霧化ガスおよび乾燥ガスの露点温度がアクティブに制御され、別の実施形態においては、霧化ガスおよび／または乾燥空気の体積または流入空気量もアクティブに制御される。
【００９２】
[0144]噴霧粒子の凝集を選択的に制御するために静電スプレーノズルにおけるパルス幅を変調する方法についての流れ図が、図２７に示される。１つの実施形態によれば、プロセスの開始時に、３２２において電圧発生器がオンにされる。３２４において、凝集を選択的に制御するＰＷＭ制御がアクティブであるか望ましいかの判断を行う。ＰＷＭが望ましくないまたはアクティブでない場合、プロセスは、３２６において、電圧発生器を電圧設定値に制御することにより、システムを制御し、流体噴射器が正常に作動される。ＰＷＭが望ましいまたはアクティブである場合、システムは、所定の期間およびサイクル時間の間、低ＰＷＭ設定値と高ＰＷＭ設定値との間で交互する。例示される実施形態において、このことは、３３０における低パルス期間、３２８における低いＰＷＭ設定点へ制御することによって達成される。低パルス期間が満了すると、システムは、３３４において高パルス期間が満了するまで、３３２における高いＰＷＭ設定点に切り換わり、３２４に戻って、さらに別のＰＷＭサイクルが望ましいか否かを判断する。図２７に示される流れ図に関連して本明細書ではＰＷＭ設定点の変化を説明するが、スプレーＰＷＭに加えてまたはその代わりに、他のパラメータを変調させることもできる。上述のように、使用できる他のパラメータとして、液体を変更するために印加される電圧のレベル、霧化ガス圧力、液体送達速度および／または圧力、霧化ガス温度、霧化ガスおよび／または乾燥ガスの含水率、および／または霧化ガスおよび／または乾燥空気の体積または流入空気量が挙げられる。
【００９３】
[0145]したがって、１つの態様において、スプレーの噴射時間を変えることにより、噴霧粒子の凝集を制御する。高周波数すなわち高ＰＷＭにおいて、スプレーはより迅速に開閉してより小さい粒子を生成する。低周波数すなわち低ＰＷＭにおいて、スプレーはよりゆっくりと開閉してより大きい粒子を生成する。より大きいおよびより小さい粒子は、交互する層において乾燥器を通り抜けるとき、それらの反発する電荷に関係なく、一部は物理的に相互作用し、互いに結合し、協働して凝集を生成する。より大きいおよびより小さい粒子の特定のサイズ、および同じく生成される単位時間あたりの各粒子サイズのそれぞれの数は、それぞれの特定の用途に適合させるように、それぞれの高および低ＰＷＭ設定点、同じくそれぞれについての期間を設定することによって、システムにより制御することができる。
【００９４】
[0146]さらに別の特徴によれば、図２８および図２９に示されるようなモジュール式設計において、粉体が共通のコンベヤシステム３４０などに吐出される、上述のような乾燥室１１および静電スプレーノズルアセンブリ１６を有する複数の粉体処理塔１０を提供することができる。この場合、複数の処理塔１０が、階段３４２により上部にアクセス可能であり、その端部に配置された制御パネルおよび操作者インターフェース３４４を有する共通の作業プラットフォーム３４１の周りに互いに対して隣接するように提供される。この場合の処理塔１０はそれぞれ、複数の静電スプレーノズルアセンブリ１６を含む。図２８に示されるように、８つの実質的に同一の処理塔１０が提供され、この場合、粉体を、スクリュー供給、空気圧式のような共通の粉体コンベヤ３４０、または他の粉体移送手段の上に収集容器に吐出する。
【００９５】
[0147]こうしたモジュール式処理システムには、多数の重要な利点があることが分かっている。最初に、これは、共通の構成要素、すなわち実質的に同一の処理粉体処理塔１０を用いて、ユーザ要件に合わせることができる拡大縮小可能な処理システムである。図３０に示されるように、システムは、付加的なモジュールを有するように容易に拡張することもできる。処理塔１０のモジュール式構成の使用により、高さが４０フィートおよびそれより高く、取り付けのために特別な建物レイアウトを必要とする標準的な大きい製造噴霧乾燥システムと比べて、より低い建物高さ要件（１５〜２０フィート）でより大量の粉体を処理することも可能になる。モジュール式設計はさらに、処理の際、保守のために他のモジュールの動作を中断することなく、システムの個々の処理塔の分離およびサービスを可能にする。モジュール式構成はまた、特定のユーザ製造要件におけるエネルギー使用に対してシステムを拡大縮小することもできる。例えば、１つの処理要件に対して５つのモジュールを使用することができ、また、別のバッチに対して３つだけを使用することもできる。
【００９６】
[0148]図３１〜図３３を参照すると、完成品が水分、熱、および／または酸素への曝露によって損なわれないように保護するように構成された粉体収集システム３５０の代替的な実施形態が示されている。より具体的には、粉体収集システム３５０は、乾燥プロセスに関連する水分を多く含んだガス、熱、および酸素への曝露から完成した粉体を保護する働きをするガスブランケットシステムを備える。図３１に示されるように、そして例えば図１２の実施形態と同様に、本実施形態の粉体収集システム３５０は、粉体収集コーン３５４の底部に配置される開放上端部を有する収集容器３５２を備え、粉体収集コーン３５４は分離プレナム３５６の下端部に依拠する。分離プレナム３５６は、乾燥室３５８と連通している。乾燥ガスおよび粉体（一般に図３１の矢印３５９によって示される）は、図３１に示されるように、乾燥室３５８から分離プレナム３５６に入る。分離プレナム３５６はまた排出ガス出口３６０と連通し、排出ガス出口３６０を通って水分を多く含んだ乾燥ガスが分離プレナム３５６を出ると同時に、粉体が収集コーン３５４に落下する。この場合、収集容器３５２は、クランプ３６２によって粉体収集コーン３５４の開いた下端部に取り外し可能に固定される取り外し可能な容器として構成される。
【００９７】
[0149]収集容器３５２へのブランケットガスの導入を容易にするために、収集容器３５２の上端部にアダプタ３６４が設けられる。例示される実施形態では、アダプタ３６４は、図３２に示されるように、収集容器３５２の上縁３６８と係合するゴム製シール３６６を備える。アダプタ３６４は、収集容器３５２の上端部を囲み、乾燥生成物が粉体収集コーン３５４から収集容器３５２に通過することができる中央通路３７０を画定する。この場合、アダプタ３６４はまた、収集容器３５２を粉体収集コーン３５４に固定するクランプ３６２に捕捉されるフランジ３７２を画定する。収集容器３５２の内部と連通するブランケットガス入口オリフィス３７４が、収集容器３５２の上端部付近、この場合はアダプタ３６４の側壁に設けられている。このオリフィス３７４は、ブランケットガスが収集容器３５２の内部に導かれ得るように、ブランケットガス供給部に接続され得る。ブランケットガスは、任意の適切なガスであってよく、好ましくは冷たく、感知できる量の水分または酸素を含まない。窒素は適切なブランケットガスの一例であるが、他のガスまたはガス混合物が使用されてもよい。
【００９８】
[0150]ブランケットガスを入口オリフィス３７４に、ひいては収集容器３５２に導くために使用することができる例示的なブランケットガス供給システム３７８が図３３に示されている。例示されるブランケットガス供給システム３７８は、ガス供給ライン３８２を介して入口オリフィス３７４と連通する、加圧貯蔵タンクであり得るブランケットガス供給部３８０を備える。ブランケットガスの流れを制御するために、流量計またはロタメータなどの調節可能な流量制御装置３８４をガス供給ライン３８２に設けることができる。流量制御装置３８４は、噴霧乾燥システムのオペレータによって手動で調節可能であるように構成されてもよいし、例えばコントローラから受信された信号に基づいて自動的に調節可能であってもよい。収集容器３５２および／またはガス供給ライン３８２の過剰な加圧を防止するために、圧力安全弁３８６が、流量制御装置３８４と収集容器３５２との間のガス供給ラインに配置され得る。
【００９９】
[0151]動作中、材料は、乾燥室３５８で噴霧乾燥され、重力およびガス流を介して、分離プレナム３５６内に、次いで収集コーン３５４内に下向きに落下する。次いで、落下した完成品は収集容器３５２に収集される。ブランケットガスは、入口オリフィス３７４を通って収集容器３５２に導入され、収集容器３５２内の落下生成物（図３２では３８８として参照される）および沈降生成物（図３２において３９０として参照される）を覆う。ブランケットガスは、収集容器３５２およびアダプタ３６４をわずかに加圧し、これにより、排出乾燥ガスが収集容器３５２に入り、完成品が水分、熱、および／または酸素の有害な影響に曝されるのを防ぐ。過剰なブランケットガスは、粉体収集コーン３５４を通って上方に移動し、分離プレナム３５６に入り、乾燥器排出ガスと混合し、排出ガス出口３６０を通って乾燥室を出る。流量制御装置３８４は、ブランケットガスの十分な流れが収集容器３５２に導かれて、乾燥室３５８および分離プレナム３５６に由来する熱、水分、および酸素から完成した粉体を保護するように設定され得る。ただし、ブランケットガス流は、完成した粉体が流動化して浮遊するレベルよりも低く保つ必要がある。ブランケットガス流はまた、乾燥生成物が収集容器３５２内に下方に落下することが防止される程度まで収集容器３５２を加圧しないように設定されるべきである。必要に応じて、収集容器３５２を収集コーン３５４から取り外して、完成品を取り除くことができる。そうする場合、従来のキャップまたは蓋などの閉鎖機構を、収集容器３５２の開いた上端部の上に配置して、製品が水分および酸素を含み得る周囲空気に曝されるのを防ぐことができる。
【０１００】
[0152]大気条件またはその付近で固体であるワックスおよびポリマーなどの溶融流ストリームの噴霧冷却を行うための噴霧冷却システム４００として構成された噴霧乾燥器のさらなる実施形態が図３４および図３５に示されている。図３４および図３５の噴霧冷却システム４００は、固体粒子を形成するために、溶融供給材料を噴霧乾燥器の乾燥室１２内の低温または冷却ガス流ストリームに吐出するように構成される。図３４および図３５の噴霧冷却システム４００は、図１５Ａの実施形態といくつかの類似点を有し、上記のものと同様のアイテムには同様の参照番号が与えられている。
【０１０１】
[0153]本実施形態の１つの重要な態様によれば、図３４および図３５の噴霧冷却システム４００は、パルススプレーノズルアセンブリ４０２を使用して、溶融材料を乾燥室１２に吐出する。より具体的には、パルススプレーノズルアセンブリ４０２は、オンフロー状態とオフフロー状態との間で交互になるパルス流を生成するように構成される。適切なパルススプレーノズルアセンブリ４０２の例示的な実施形態の断面図が図３５に示されている。図３５のスプレーノズルアセンブリ４０２は電気的に作動され、その下流端部に固定された吐出オリフィス４０７を画定するスプレーチップ４０６を有するノズル本体４０４と、ソレノイドコイル４１０内に配置された金属プランジャ４０８とを備える。ソレノイドコイル４１０は、この場合、導線によって外部電源に適切に結合され、ノズル本体４０４から延びる適切な導管４１２に含まれる。既知の方法で、ソレノイドコイル４１０の電気的作動は、閉鎖ばね４１４の付勢力に抗して弁プランジャ４０８をスプレーチップ開放位置に動かすのに有効である。開放位置にあるとき、ノズル本体４０４の入口ポート４１６を通って入る溶融材料は、ノズル本体４０４を通過して、ノズルからスプレーチップ４０６を通って吐出され得る。ソレノイドコイル４１０が停止されると、閉鎖ばね４１４がバルブプランジャ４０８をスプレーチップ閉鎖位置に動かし、スプレーチップ４０６からの溶融材料の流れを遮断する。このような電気的に作動するスプレーノズルアセンブリが、溶融流ストリームを断続的に吐出するために、開放位置と閉鎖位置との間を高速で繰り返され得る。
【０１０２】
[0154]例示されるスプレーノズルアセンブリ４０２は、材料がスプレーチップ４０６から吐出される点まで溶融供給材料の所望の高温を維持するのを助けるために加熱される。さらに、例示されるスプレーノズルアセンブリ４０２は、スプレーチップ４０６をノズル本体４０４から取り外し、別の同様または異なる構成のスプレーチップと交換できるように構成される。スプレーノズルアセンブリ４０２のスプレーチップ４０６は、好ましくは、扇形の吐出パターンを生成するように構成され、これにより、粒子が噴霧冷却されるときに粒子の衝突を防止するのに役立ち得る。ただし、用途、供給原料の物理的特性、および化学的性質または形態の要件に応じて、完全な円錐または中空の円錐の吐出パターンが使用されてもよい。扇形のパターンが使用される場合、扇形のパターンの直線部分が互いに平行になるように配置された複数のスプレーノズルが使用されてもよい。そのような構成では、液滴の衝突を防止するのを助けるために、各個々のスプレーノズルのオン／オフ機能を隣接するノズルと同期させてもよい。ノズル本体４０４上のスプレーチップ４０６を交換する能力は、例えば、用途および／または使用される原料材料に応じて、スプレーノズルアセンブリ４０２が異なる噴霧角度および液滴サイズを生成することを可能にし得る。例示される実施形態では、ノズル本体４０４およびスプレーチップ４０６は、溶融材料の液圧霧化（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）を生じるように構成される。他の実施形態では、パルススプレーノズルアセンブリ４０２は、溶融流ストリームのエア霧化（ａｉｒ  ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）を提供するように構成されてもよい。
【０１０３】
[0155]パルススプレーノズルアセンブリ４０２は、本出願の譲受人であるスプレーイングシステムズ社（Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．）によって商品名ＰｕｌｓａＪｅｔ（登録商標）で提供されているような商業的に知られているタイプのものであってよい。例示されるスプレーノズルアセンブリ４０２の様々な構成要素およびそれらの動作モードは、米国特許第７，０８６，６１３号明細書に記載されているものと同様であり、同明細書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。あるいは、パルス噴霧作用を生じることができ、ノズルからの流れを停止し、その後流れが再び始まるとすぐに全圧をノズルチップに送達するように構成された任意のスプレーノズルアセンブリを使用することができる。
【０１０４】
[0156]図１５Ａの実施形態のように、噴霧冷却動作中、乾燥室１２に送達される乾燥ガスは、例えば除湿コイルなどのチラーによって冷却される。パルススプレーノズルアセンブリ４０２から吐出された霧化液滴が乾燥ガスゾーン１２７に入ると、霧化した液滴は固化して、収集コーン１８に入る粒子を形成し、ガスストリームが再循環のために出ていくとき、収集室１９内に収集される。取り外し可能なライナ１００は、取り外して破棄することができるため、この場合も乾燥室の洗浄に役立つ。絶縁空隙１０１が、乾燥室１２が冷たくなりすぎて外面上に凝縮を形成するのを防止するために設けられてもよい。
【０１０５】
[0157]溶融供給材料が噴霧乾燥器に吐出される点まで所望の温度に留まることを確保するために、噴霧冷却システム４００は、例えば、スプレーノズルアセンブリ４０２に供給される溶融供給原料を所望の高温に維持し続けることができる加熱された再循環ループで構成され得る。そのような再循環ループの実施形態が図３４に示されている。例示される再循環ループは、溶融材料を貯蔵する加熱液体保持タンク４２０を含む。保持タンク４２０は、スプレーノズルアセンブリ４０２の入口ポート４１６と連通する供給ライン４２２と、スプレーノズルアセンブリの再循環ポート４２６（図３４に概略的に示される）と連通する再循環ライン４２４との両方によってノズルアセンブリ４０２に接続される。スプレーノズルアセンブリ４０２付近の供給ライン４２２に配置された温度センサ４２８は、溶融材料が所望の温度、例えば融点のすぐ上で維持されるように、保持タンク４２０内のヒータ４３０と通信してこれを制御する。溶融材料を溶融温度のすぐ上で維持することにより、乾燥室１２内で溶融材料の液滴を粒子に変換するのに必要な熱伝達の量を減少させて、液滴が可能な限り迅速に固化することを確保にするのを助ける。
【０１０６】
[0158]大流量は、乾燥ガスの熱容量を圧倒し、不適切な液滴形成につながり得る。スプレーノズルアセンブリ４０２によって生じるパルス作用は、大流量を排除し、溶融材料の全圧送達を可能にし、これは、適切な液滴形成を確保にするのに役立ち得る。加えて、スプレーノズルアセンブリ４０２のパルス吐出は、これもまた液滴形成の悪化をもたらし得る溶融材料の吐出の過剰や不足を防止する。
【０１０７】
[0159]溶融材料を保持タンク４２０からスプレーノズルアセンブリ４０２に移動させるために、ポンプ４３２が供給ライン４２２に設けられる。この場合、ポンプ４３２は、ポンプ４３２によって送達される圧力を調節することを可能にする可変速駆動装置４３４によって駆動される。ポンプ４３２のための他の調節可能な駆動機構も使用することができる。供給ライン４２２のスプレーノズルアセンブリ４０２付近に配置された圧力センサ４３６が溶融材料の圧力を監視し、この情報が、可変速駆動装置４３４に伝達され、ポンプ４３２が溶融材料を一定の圧力でスプレーノズルアセンブリに供給することを確保するために使用されてもよい。加熱された再循環ループにより、スプレーノズルアセンブリまでの溶融材料の温度を精密に制御でき、制御には噴霧動作が中断された場合でも溶融材料が確実に所望の温度に留まるようにすることが含まれる。このような場合、加熱された再循環ループにより、溶融材料が噴霧の再開直後に最適なシステム性能のための望ましい温度になることが確保される。
【０１０８】
[0160]上記から、動作においてより効率的かつ汎用性のある噴霧乾燥システムが提供されることが分かる。向上した乾燥効率のため、噴霧乾燥システムは、サイズがより小さくかつより経済的な使用が可能である。静電スプレーシステムはさらに、交差汚染なしに異なる製品ロットを乾燥させるのに有効であり、特定の噴霧用途のためにサイズおよび処理技術の両方を容易に修正可能である。噴霧乾燥システムはさらに、電気的故障、および乾燥室の雰囲気内の微細粉体からの危険な爆発を被りにくい。システムはさらに、後の使用をより容易にする形態に凝集する粒子を形成するように選択的に動作することができる。システムはさらに、乾燥器を出る乾燥ガスから空中の粒子状物質をより有効および効率的に除去するための排出ガス濾過システムを有し、このシステムは、動作を妨げ、費用のかかる保守を必要とし得る、フィルタ上の乾燥した粒子状物質の蓄積を除去するための自動手段を含む。加えて、システムは、収集された完成品を乾燥室からの水分を多く含んだガス、熱、および酸素への曝露から保護するためにガスブランケットシステムを装備することができる。さらに、システムは、構成が比較的簡単であり、経済的な製造に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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