(57)【要約】      （修正有）【課題】皮膜の形成が湿式凝固によるものであっても、冷却効果によるものであっても、安定してシームレスカプセルを製造できるカプセル製造装置を提供する。【解決手段】外側のノズル２ａからカプセルの皮膜となる皮膜液が噴出し、内側のノズル２ｂから内容物が噴出する多重ノズル２を有するカプセル製造装置１であって、上記多重ノズル２の噴出口と接続された硬化用ノズル３と、当該硬化用ノズル３の周囲に形成された硬化液供給部４とを備え、上記硬化用ノズル３は、上記硬化液供給部４とつながり、上記硬化用ノズル３内における上記硬化液のレイノルズ数と液流れ方向を調整する開口を有することを特徴とする。【選択図】図１
0003203091.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
外側のノズルからカプセルの皮膜となる皮膜液が噴出し、内側のノズルから内容物が噴出する多重ノズルを有するカプセル製造装置であって、
上記多重ノズルの噴出口と接続された硬化用ノズルと、
当該硬化用ノズルの周囲に形成された硬化液供給部と、
を備え、
上記硬化用ノズルは、上記硬化液供給部とつながり、上記硬化用ノズル内における上記硬化液のレイノルズ数と液流れ方向を調整する開口を有する
ことを特徴とするカプセル製造装置。
【請求項２】
上記カプセルの皮膜が、上記皮膜液の湿式凝固により形成される場合、
上記硬化用ノズルに設けられた開口は、上記硬化用ノズル内における上記硬化液の流れを乱流とする形状である
ことを特徴とする請求項1に記載のカプセル製造装置。
【請求項３】
上記カプセルの皮膜が、上記皮膜液の冷却硬化により形成される場合、
上記硬化用ノズルに設けられた開口は、上記硬化用ノズル内における上記硬化液の流れを層流とする形状である
ことを特徴とする請求項1に記載のカプセル製造装置。
【請求項４】
上記硬化液供給部の底部付近に開口を設けた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカプセル製造装置。
【請求項５】
上記硬化用ノズルは着脱可能である
ことを特徴とする請求項1から４のいずれかに記載のカプセル製造装置。
【請求項６】
上記硬化用ノズルに設けられた開口により、上記硬化液を上記多重ノズル方向に噴出させる
ことを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載のカプセル製造装置。
【請求項７】
上記硬化用ノズルに設けられた開口は、当該硬化用ノズルの中心軸対称の位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1から６のいずれかに記載のカプセル製造装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、薬品等の内容物を内包するカプセルを製造する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部に液体等を閉じ込めたカプセルは、薬品、食品、洗剤等、様々な用途で用いられている。カプセルには、ロータリーダイカプセルとシームレスカプセルという２種類がある。
ロータリーダイカプセルは、シー ト状にしたゼラチン等で内容物を挟み込み、回転する円筒形の金型で打ち抜くことで製造される。
【０００３】
一方、シームレスカプセルは、カプセル皮膜に継ぎ目の無いカプセルである。多重ノズルを用いて、内容物とカプセル皮膜となるゼラチン等の皮膜液をノズルから同時に噴出させると、表面張力により、皮膜液が内容物を包み込み球状の液滴となる。そして、冷却することで、硬化した球状のカプセルが得られる。ロータリーダイカプセルに比べて、小さな球状のカプセルが高いスループットで得られる。
しかし、内容物とカプセル皮膜とが確実に均一な液滴となるためには、多様な工夫が必要である。
【０００４】
例えば、最外ノズルからシームレスカプセル皮膜液が噴出し、同時にその内側の１以上のノズルからその他の液体が噴出する多重ノズルと、該多重ノズルのそれぞれに所定液体を送液するノズルと同数の送液管と、該多重ノズルから噴出したジェット液流を液滴状にすると同時に冷却する冷却液が流れる冷却管とからなるシームレスカプセルの製造装置であって、該多重ノズルの送液管の少なくとも１つ、またはいずれか１つのノズル内部に剛体振動付加装置を介在させる製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この装置を用いることにより、高い生産速度で均一な皮膜厚さを有する均一粒径のシームレスカプセルを液滴法で連続的に生産できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７６５号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１においては、カプセル皮膜としてゼラチンや寒天等が用いられる。これらの皮膜物質は、冷却管中で冷却することで硬化し、カプセルとなる。この冷却硬化は、比較的ゆっくりとした硬化現象であり、したがって、ノズルから噴出された皮膜液が表面張力により液滴となる時間的な余裕があるので、きれいな球状のカプセルが得られる。
【０００７】
以上のように、カプセルが冷却硬化により形成される場合には、上述の方法で効率良く製造が行える。
一方、カプセルが相分離等の凝固現象により形成される場合には、一般に硬化速度が速いため、液滴となるまでに硬化が開始し、球状に液滴化しないことがある。あるいは、液滴化しても、均一できれいな球状のカプセルが得られないことがある。
【０００８】
本考案は上記の問題を解決するためになされたものであり、カプセルが凝固現象により形成される場合でも、硬化が開始する前に皮膜液が液滴となり、効率良くカプセルが製造できる製造装置を提供するものである。
また、製造装置の一部を交換することで、冷却硬化にも、凝固現象による硬化にも対応できる製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案の請求項１に係るカプセル製造装置は、外側のノズルからカプセルの皮膜となる皮膜液が噴出し、内側のノズルから内容物が噴出する多重ノズルを有するカプセル製造装置であって、上記多重ノズルの噴出口と接続された硬化用ノズルと、当該硬化用ノズルの周囲に形成された硬化液供給部と、を備え、上記硬化用ノズルは、上記硬化液供給部とつながり、上記硬化用ノズル内における上記硬化液のレイノルズ数と液流れ方向を調整する開口を有することを特徴とする。
【００１０】
本考案の請求項２に係るカプセル製造装置は、上記カプセルの皮膜が、上記皮膜液の湿式凝固により形成される場合、上記硬化用ノズルに設けられた開口は、上記硬化用ノズル内における上記硬化液の流れを乱流とする形状であることを特徴とする。
【００１１】
本考案の請求項３に係るカプセル製造装置は、上記カプセルの皮膜が、上記皮膜液の冷却硬化により形成される場合、上記硬化用ノズルに設けられた開口は、上記硬化用ノズル内における上記硬化液の流れを層流とする形状であることを特徴とする。
【００１２】
本考案の請求項４に係るカプセル製造装置は、上記硬化液供給部の底部付近に開口を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本考案の請求項５に係るカプセル製造装置は、硬化用ノズルが着脱可能であることを特徴とする。
【００１４】
本考案の請求項６に係るカプセル製造装置は、上記硬化用ノズルに設けられた開口により、上記硬化液を上記多重ノズル方向に噴出させることを特徴とする。
【００１５】
本考案の請求項７に係るカプセル製造装置は、上記硬化用ノズルに設けられた開口が、当該硬化用ノズルの中心軸対称の位置に設けられていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１６】
近年において、カプセルの用途は拡大している。薬品の服用のためだけでは無く、一般的食品や嗜好品にもカプセルは用いられている。また、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）や接着剤、香料、農業病害虫の抑制といった多様な分野にも、その用途は拡大している。
【００１７】
シームレスカプセルは、小さなカプセルを高いスループットで製造できるという長所を有しているが、ゼラチンや寒天といった冷却硬化素材のカプセルの製造には適しているものの、凝固現象による硬化を必要とする素材には適していなかった。上述したように、カプセルの用途拡大に伴い、カプセルの素材も多様な素材が求められており、凝固現象による硬化を必要とする素材にも、シームレスカプセルの製造方法を適用できることが求められている。
【００１８】
例えば、カプセルの皮膜となる皮膜液としてポリマー溶液を用い、相分離等を原理とした湿式凝固を行うことで、様々な構造を持つカプセルが得られる。凝固過程の初期において、凝固液と接したポリマー溶液が凝固を開始し、スキン層が形成される。凝固速度が速い場合には、緻密なスキン層が形成され、一方、凝固速度が遅い場合には、多孔質のスキン層が形成される。したがって、所望の凝固速度が得られるようにポリマー溶液を調製することで、緻密なカプセルを製造することもできるし、あるいは、多孔質のカプセルも得ることができる。多孔質の孔密度を制御することも可能である。
【００１９】
ＤＤＳや香料といった用途においては、内容物の外部への拡散を早める必要性から、多孔質のカプセルが有効である。孔密度や孔径を制御することで、液体内容物をカプセル内部にしっかりと内包しつつ、外部への拡散を効率化できる。
【００２０】
本考案は、硬化液（凝固液）の流れを制御可能としたことで、凝固現象による硬化を必要とする素材にも適したカプセル製造装置を実現した。すなわち、硬化用ノズルの周囲に硬化液供給部を設け、硬化用ノズルの開口形状を変えることで、硬化用ノズル内での硬化液（凝固液）の流れを制御して乱流を生み出すことを特徴としている。これにより、表面張力により皮膜液が球状化するまで、連続したスキン層の形成を一時的に阻害し、安定してカプセルが形成されることを可能とした。
【００２１】
一方、硬化用ノズルを着脱可能とすれば、硬化用ノズルの開口形状を変えて、硬化用ノズル内での硬化液（冷却液）の流れを制御して層流を生み出すこともできる。冷却硬化はゆっくりとした硬化であるため、皮膜液が球状化し硬化するまでの間、層流により形状が乱れないようにすることで、一定した球状のカプセルを安定に製造することができる。
【００２２】
さらには、硬化用ノズルに液流れ方向を制御する開口を設けることで、凝固現象による硬化、冷却硬化のいずれにおいても、液物性に適した液の流れ方向を制御することができる。たとえば、凝固現象による硬化であり、被膜液の粘度が高く、被膜液が多重ノズル部から離れにくい場合には、凝固液をジェット流にして多重ノズル方向に噴出させることで、被膜液が多重ノズルから容易に脱離させることができる。あるいは、冷却液による硬化の場合は、硬化液が均一にノズル内に侵入するような多孔構造とすることで、硬化液用ノズル内の整流化を図ることが可能となる。
【００２３】
以上のように、本考案の製造装置は、冷却硬化にも、凝固現象による硬化にも対応可能な装置であり、いずれの場合においても、より安定したカプセルの製造を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案に係るカプセル製造装置の構成を説明する図である。
【図２】本考案に係るカプセル製造装置の様々な硬化用ノズルの斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００２５】
本考案のカプセル製造装置について、以下の実施に形態において、構成、原理および特長等を説明する。
なお、以下の説明は本考案に関する良好な一例を開示するものであり、本考案が実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態において開示する考案品の形状や構造等は、良好な一例を示すに過ぎず、その他の可能性を否定するものでは無い。
【００２６】
実施の形態１．
本考案に係るカプセル製造装置は、いわゆるシームレスカプセルを製造する装置であり、冷却硬化にも、凝固現象による硬化にも対応可能な装置である。本考案においてシームレスカプセルとは、継ぎ目の無い略球状等のカプセルであり、カプセルは孔の無い連続体であっても、多孔性のものでも良い。
＜装置要部構成＞
まず、カプセル製造装置の要部の構成について、図１を用いて説明する。
【００２７】
図１は、カプセル製造装置の構成を説明する図である。
カプセル製造装置１は、外側のノズル２ａからカプセルの皮膜となる皮膜液が噴出し、内側のノズル２ｂからカプセルの内容物が噴出する多重ノズル２を有する装置であって、多重ノズル２の噴出口と接続された硬化用ノズル３と、当該硬化用ノズル３の周囲に形成された硬化液供給部４とを備えている。硬化用ノズル３は側面に開口を有し、その開口は硬化液供給部４とつながり、硬化用ノズル３内における硬化液の流れ、特にレイノズル数と流れ方向を調整する働きを持つ。
なお、本実施の形態において、硬化液とは、カプセルの皮膜となる皮膜液をゲル状あるいは固体状に硬化させるための液である。皮膜液が冷却により硬化する場合には、硬化液は冷却液である。他方、皮膜液が湿式凝固により硬化する場合には、硬化液は凝固液である。
【００２８】
多重ノズル２は、外側ノズル２ａと内側ノズル２ｂとが、例えば、同心円状に形成されたノズルである。外側ノズル２ａには、カプセルの皮膜となる皮膜液を供給するための図示しない供給系が接続されている。同様に、内側ノズル２ｂには、カプセルの内容物を供給するための図示しない供給系が接続されている。
ノズルの素材はガラスや金属等であり、中を流れる皮膜液や内容物によって腐食や劣化を生じず、また、被膜液が剥がれやすい素材が望ましい。
【００２９】
なお、カプセルの内容物が複数種類である場合には、内側ノズルは１本では無く、複数本としても良い。
また、皮膜液を硬化させるための補助液等が必要な場合、補助液等を噴出するノズルを別途設けても良い。例えば、外側ノズル２ａのさらに外側に設けても良い。
【００３０】
硬化用ノズル３は、多重ノズル２の噴出口と接続され、噴出液が落下する経路となる。硬化用ノズル３の周囲には開口が設けられている。開口の形状等については後述する。
硬化用ノズル３は、多重ノズル２の周囲にねじ込んで固定するといった方法で、着脱可能であることが望ましい。
【００３１】
硬化用ノズル３の周囲には硬化液供給部４が形成される。硬化用ノズル３は、開口により、硬化液供給部４とつながり、硬化液供給部４から流入する硬化用ノズル３内における硬化液の流れ、特にレイノズル数と液の流れ方向が、開口形状を変えることで調整可能である。
【００３２】
硬化用ノズル３の開口形状の例を、図２を用いて説明する。
図２（ａ）、（ｃ）は、硬化用ノズル３内における硬化液の流れを層流とする開口形状の一例である。特に（ｃ）は整流効果に優れている。
一方、図２（ｂ）、（ｄ）は乱流を生み出すための開口形状、およびノズル形状の一例である。特に（ｂ）は、多重ノズル部のカプセル液の剥離を促進する効果を有する。ただし、層流か乱流かは、これら開口形状や、後述する硬化液供給部底部４ａに設けられた開口、ポンプ６の吐出流量などで、総合的に決定されるものであることは言うまでもない。
このように、図１のポンプ６の吐出流量に合わせて、硬化用ノズル３の開口形状やノズル自体の形状を変えることで、硬化用ノズル３内における硬化液の流れをレイノルズ数が大きな乱流、あるいはレイノルズ数が小さな層流とすることができる。なお、開口は流れの軸、すなわち、硬化用ノズル３の中心軸に回転対称な位置に複数個設けることが望ましい。これは、硬化用ノズル３内における硬化液の流れを偏らせないためである。
【００３３】
また、硬化用ノズル３内における硬化液の流れを変えるもうひとつの構造は、硬化液供給部４の底部付近の構造である。例えば、図１に示すように、硬化液供給部４の底部４ａを着脱可能とすることで、硬化液の流れを変えることができる。底部４ａに開口を設けることで、硬化用ノズル３内に単位時間当たりに流入する硬化液の量を減少させたり、流入方向を微調したりできる。異なった開口を有する複数の底部４ａを用意し、それを取り替えることで、硬化液の流れを変えることができる。なお、開口は必ずしも底部に開ける必要は無く、硬化液供給部４の底部近くの側面に開けても良い。また、開口は流れの軸に対称に複数個設けることが望ましい。
【００３４】
＜硬化液の流れ＞
次に、カプセル製造装置１における硬化液の流れ全体を示す構成について、さらに、図１を用いて説明する。
硬化液は、図１において、点線で示している。硬化液供給部４の硬化液は、硬化用ノズル３に設けられた開口から硬化用ノズル３に流入し、硬化用ノズル３から硬化液槽５に流れ込む。硬化液供給部４の硬化液は、底部付近に設けられた開口からも硬化液槽５に流れ込む。そして、硬化液槽５内の硬化液は、ポンプ６により汲み上げられ、硬化液供給部４内へと循環する。必要によっては、この液循環部に熱交換器を設置して、冷却液、凝固液の温度を制御することができる。
【００３５】
ポンプ６は、単位時間当たり定量を送り出すものが望ましく、レートを調整できるものがさらに望ましい。
なお、製造したカプセルを収集し取り出す機構については、特に図示していないが、例えば、硬化用ノズル３の直下に、カプセルの径よりも小さな網目の金網かご等を配置するといったことで容易に収集可能である。
【００３６】
＜カプセル形成原理＞
次に、本カプセル製造装置を用いて、カプセルが製造される原理を説明する。
多重ノズル２の内側ノズル２ｂから噴出される内容物は、外側ノズルから噴出される皮膜液に周囲を囲まれた層状となる。硬化用ノズル３内の硬化液中を層状で落下するうちに、表面張力により、皮膜液は滴状から球状の液滴となり、内容物を内包した球状体となり硬化液中を落下する。そして、硬化液の作用により、被膜は硬化し、ゲル状あるいは固体状のカプセルとなる。カプセルを製造装置から取り出した後、必要に応じて乾燥させ、水分等を除去することで、さらに硬化が進む。
【００３７】
以上は大まかな原理であり、凝固による硬化と、冷却による硬化では、状況がかなり異なる。
凝固による硬化の場合、ポリマー溶液等の硬化液は、硬化液（凝固液）に触れると直ちに硬化（相分離等による凝固）を開始し、表面層であるスキン層を形成する。したがって、硬化用ノズル３内の硬化液中を層状で落下し始めた際に、連続したスキン層が形成されてしまうと、表面張力による液滴化が生じない場合があったり、不均一な液滴化が生じたりすることがある。
【００３８】
そこで、硬化用ノズルの周囲に硬化液供給部を設け、硬化用ノズルの開口形状を変えることで、硬化用ノズル内での硬化液（凝固液）の流れを制御して乱流を生み出すことが必要となる。これにより、表面張力により皮膜液が液滴化するまで、連続したスキン層の形成を一時的に阻害し、安定したカプセルの形成が可能となる。
【００３９】
例えば、ポリメタフェニレンイソフタルアミド（ＰｍＩＡ）を溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させたポリマー溶液を皮膜液とし、水を硬化液（凝固液）とした場合、ポリマーであるＰｍＩＡは、水に触れると直ちにスキン層が形成される。しかし、硬化用ノズル内での硬化液（凝固液）の流れを乱流にしてやると、連続したスキン層の形成は阻害され、表面張力による皮膜液の液滴化が可能となる。
そして、液滴化により球状になった後に、凝固が進行し、緻密な構造のカプセルが得られる。
【００４０】
また、上記のポリマー溶液に水を適量加えた溶液を皮膜液とすると、凝固速度がやや遅くなり、多孔質の構造を持つカプセルが得られる。このように、水等の凝固速度を制御するものを共に加えることで、凝固速度を調整可能であり、多孔質構造の孔密度や孔径を制御できる。
【００４１】
一方、皮膜液としてゼラチンや寒天等を用い、冷却による硬化を行う場合、冷却速度は十分に遅く、表面張力により皮膜液が液滴化するまで、硬化はあまり進まない。したがって、硬化用ノズル内での硬化液（冷却液）の流れが乱流であると、カプセル形状が不均一になることがある。そこで、硬化用ノズルの開口形状を変えて、硬化用ノズル内での硬化液（冷却液）の流れを層流とすることで、安定して均一な球形形状のカプセルを製造することができる。
【００４２】
＜本考案の特長＞
最後に、本考案のカプセル製造装置の特長についてまとめる。
近年において、カプセルの用途は拡大している。薬品の服用のためだけでは無く、一般的食品や嗜好品にもカプセルは用いられている。また、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）や接着剤、香料、農業病害虫の抑制といった多様な分野にも、その用途は拡大している。
【００４３】
シームレスカプセルは、小さなカプセルを高いスループットで製造できるという長所を有しているが、ゼラチンや寒天といった冷却硬化素材のカプセルの製造には適しているものの、凝固現象による硬化を必要とする素材には適していなかった。上述したように、カプセルの用途拡大に伴い、カプセルの素材も多様な素材が求められており、凝固現象による硬化を必要とする素材にも、シームレスカプセルの製造方法を適用できることが求められている。
【００４４】
例えば、カプセルの皮膜となる皮膜液としてポリマー溶液を用い、相分離等を原理とした湿式凝固を行うことで、様々な構造を持つカプセルが得られる。凝固過程の初期において、凝固液と接したポリマー溶液が凝固を開始し、スキン層が形成される。凝固速度が速い場合には、緻密なスキン層が形成され、一方、凝固速度が遅い場合には、多孔質のスキン層が形成される。したがって、所望の凝固速度が得られるようにポリマー溶液を調製することで、緻密なカプセルを製造することもできるし、あるいは、多孔質のカプセルも得ることができる。多孔質の孔密度を制御することも可能である。
【００４５】
ＤＤＳや香料といった用途においては、内容物の外部への拡散を早める必要性から、多孔質のカプセルが有効である。孔密度や孔径を制御することで、液体内容物をカプセル内部にしっかりと内包しつつ、外部への拡散を効率化できる。
【００４６】
本考案は、硬化液（凝固液）の流れを制御可能としたことで、凝固現象による硬化を必要とする素材にも適したカプセル製造装置を実現した。すなわち、硬化用ノズルの周囲に硬化液供給部を設け、硬化用ノズルの開口形状を変えることで、硬化用ノズル内での硬化液（凝固液）の流れを制御して乱流を生み出すことを特徴としている。これにより、表面張力により皮膜液が球状化するまで、連続したスキン層の一時的に阻害し、安定してカプセルの形成を可能とした。
【００４７】
一方、硬化用ノズルを着脱可能とすれば、硬化用ノズルの開口形状を変えて、硬化用ノズル内での硬化液（冷却液）の流れを制御して層流を生み出すこともできる。冷却硬化はゆっくりとした効果であるため、皮膜液が球状化し硬化するまでの間、層流により形状が乱れないようにすることで、一定した球状のカプセルを安定に製造することができる。
【００４８】
さらには、硬化用ノズルに液流れ方向を制御する開口を設けることで、凝固現象による硬化、冷却硬化のいずれにおいても、液物性に適した液の流れ方向を制御することができる。たとえば、凝固現象による硬化であり、被膜液の粘度が高く、被膜液が多重ノズル部から離れにくい場合には、凝固液をジェット流にして多重ノズル方向に噴出させることで、被膜液が多重ノズルから容易に脱離させることができる。あるいは、冷却液による硬化の場合は、硬化液が均一にノズル内に侵入するような多孔構造とすることで、硬化液用ノズル内の整流化を図ることが可能となる。
【００４９】
以上のように、本考案の製造装置は、冷却硬化にも、凝固現象による硬化にも対応可能な装置であり、いずれの場合においても、より安定したカプセルの製造を実現するものである。
【符号の説明】
【００５０】
１  カプセル製造装置
２  多重ノズル
２ａ  外側ノズル
２ｂ  内側ノズル
３  硬化用ノズル
４  硬化液供給部
４ａ  硬化液供給部底部
５  硬化液槽
６  ポンプ
【図１】
0003203091.tif 000003
【図２】
0003203091.tif 000004