(57)【要約】【課題】微粒かつ均一径のスプレー液ミストを得る【解決手段】スプレーノズル４の液体通路４３の内部に超音波振動子４９が配設されている。超音波振動子４９の後端部４９ｂは、液体通路４３を貫通してノズル後端側に延び、振動室５０の内部の振動素子５１に圧接している。振動素子５１の振動を受けて、液体通路４３内の超音波振動子４９が所定の周波数・振幅で半径方向に微小振動（超音波振動）する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内で運動する粉粒体粒子にスプレーノズルからスプレー液のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行う粉粒体処理装置において、
前記スプレーノズルは、圧送手段から供給されるスプレー液が通過する液体通路と、該液体通路の先端部に設けられ、スプレー液が噴出する液体噴出口と、前記液体通路を通過するスプレー液に超音波エネルギーを加える超音波振動手段とを備えていることを特徴とする粉粒体処理装置。
【請求項２】
前記超音波振動手段は、前記流体通路に配された超音波振動子であることを特徴とする請求項１記載の粉粒体処理装置。
【請求項３】
前記スプレーノズルは、噴霧化空気が通過する気体通路を前記流体通路の外側に備えていることを特徴とする粉粒体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬品、農薬、食品等の錠剤、ソフトカプセル、ペレット、顆粒、細粒等を製造する際に用いられる粉粒体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、錠剤・顆粒等の粉粒体粒子にフィルムコーティングや糖衣コーティング等を施すために、回転ドラムを備えたコーティング装置が使用されている。このコーティング装置は、一般に、パンコーティング装置と呼ばれ、回転ドラムの回転により、回転ドラム内に粉粒体粒子の転動床を形成しつつ、その粉粒体粒子の転動床に向けてスプレーノズルから膜剤液等のスプレー液を噴霧してコーティング処理を行うものである。また、細粒や顆粒等の粉粒体粒子の造粒又はコーティング処理に流動層装置が使用されている。流動層装置は、一般に、流動層容器の底部から導入した流動化空気によって、流動層容器内に粉粒体粒子の流動層を形成しつつ、スプレーノズルからスプレー液（結合液、膜剤液等）のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行うものである。
【０００３】
この種の粉粒体処理装置では、原料粒子の運動状態、給排気条件、スプレー液の成分や噴霧条件等によって、製品粒子の性状、品質、粒度分布等に大きな違いが生じることが知られている。そのうち、スプレー液の噴霧条件は、スプレー液の性質（粘性、展延性、浸透性等）や原料粒子の性質（粒子径、吸湿性、表面濡れ性等）などに応じて最適かつ均一なミスト径のスプレー液ミストを噴霧することに主眼を置いて設定され、これは、スプレー液の選択と、スプレーノズルにおけるスプレー液の給液速度、噴霧化空気の噴出圧力、空気流量と大きく関係している。
【０００４】
一般に、この種の粉粒体処理装置に使用されているスプレーノズルは、液体通路の先端の液体噴出口から噴出したスプレー液の液柱に噴霧化空気の空気流を衝突させ、その際の衝突エネルギーによって液柱を分散してミスト化するものである（いわゆる２流体ノズル）。噴霧化空気の気体通路はノズル中心部にある液体通路の外側に設けられ、さらに必要に応じて、噴霧化空気の気体通路の外側に、スプレー液ミストの噴霧流を外周側から覆うための空気が通過する他の気体通路を設けたり（いわゆる３流体ノズル）、あるいは、スプレー液ミストの噴霧パターンを調整するための空気が通過する他の気体通路を設けたりする場合もある。
【０００５】
造粒又はコーティング処理時における、粉粒体粒子の過剰湿潤や局部濡れ等の弊害を防止するために、スプレーノズルから噴霧するスプレー液ミストは微粒かつ均一径であることが好ましい。しかしながら、上述した従来のスプレーノズルは、スプレー液のミスト化に比較的高圧かつ大流量の噴霧化空気を用いるため、粉粒体粒子に達した時の噴霧化空気の流速が大きく、例えば、パンコーティング装置では噴霧されたスプレー液ミストが被処理物に当たって跳ね返る現象（リバウンド）が生じたり、流動層装置では噴霧化空気流によって粉粒体粒子が粉砕されて微粉化したり、いわゆる吹き上げ現象が生じたりする場合がある。また、処理時の使用空気量が多く、処理コストの増大や設備の大型化につながるという問題点もある。
【０００６】
また、超音波振動を利用して液体をミスト化する技術は従来より知られているが（例えば、下記の特許文献１〜３参照）、自動車のエンジンや石油バーナ等に液体燃料を供給する液体噴霧装置、あるいは、殺虫剤、整髪料、芳香剤等のスプレー容器として使用される噴霧装置に関するものであり、粉粒体粒子の造粒又はコーティング処理に適用できるものではない。
【０００７】
【特許文献１】
特表平９−５０５７６６号公報
【特許文献２】
特開平７−６８２０４号公報
【特許文献３】
特開平８―４９６２３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、処理容器内で運動する粉粒体粒子にスプレーノズルからスプレー液のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行う粉粒体処理装置において、スプレーノズルから噴霧されるスプレー液ミストを微粒かつ均一径にし、造粒又はコーティング処理製品の均質化、製品粒度分布のシャープ化、製品収率の向上を図ることである。
【０００９】
本発明の他の課題は、上記のスプレーノズルにおいて、噴霧化空気を用いることなく、あるいは、比較的低圧及び／又は小流量の噴霧化空気により、微粒かつ均一径のスプレー液ミストを得ることを可能にし、造粒又はコーティングの処理コストを低減し、また、処理設備の小型化を図ることである。
【００１０】
本発明のさらなる課題は、造粒やコーティング処理時における上述したリバウンド現象を防止し、また、噴霧化空気流による粉粒体粒子の粉砕やいわゆる吹き上げ現象を防止することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、処理容器内で運動する粉粒体粒子にスプレーノズルからスプレー液のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行う粉粒体処理装置において、スプレーノズルは、圧送手段から供給されるスプレー液が通過する液体通路と、液体通路の先端部に設けられ、スプレー液が噴出する液体噴出口と、液体通路を通過するスプレー液に超音波エネルギーを加える超音波振動手段とを備えている構成を提供する。
【００１２】
スプレー液は圧送手段から所定の流量・圧力で液体通路に供給され、液体通路を通って液体噴出口から外部に噴出する。その際、スプレー液は、外部に噴出することによる急激な圧力低下に加え、超音波振動手段によって加えられる超音波エネルギーの剪断分散作用を受けて、均一な微細粒のミストになる。したがって、噴霧化空気を用いることなく、微粒かつ均一径のスプレー液ミストを得ることができる。
【００１３】
超音波振動手段の具体的態様は特に限定されないが、例えば、液体通路を構成する通路部材自身を超音波振動させても良いし、あるいは、流体通路に超音波振動子を配しても良い。後者の場合、超音波振動子として、例えば、ニードル状の形態のものを用いることができる。また、超音波振動手段の振動方向は、液体通路の長手方向（スプレーノズルの軸方向）、若しくは、液体通路の長手方向と直交する方向（スプレーノズルの半径方向）、または、これらの振動成分（軸方向振動と半径方向振動）を合成したものでも良い。
【００１４】
超音波振動手段によって超音波エネルギーを加えられたスプレー液は、液体噴出口から噴出する直前、噴出する際、噴出した直後の少なくとも一の位置で超音波エネルギーの剪断分散作用を受けて微粒化が促進される。
【００１５】
スプレー液ミストの微粒化をより一層促進し、また、予め定められたスプレー液添加量を全量噴霧するまでの時間を短縮し、さらに、スプレー液ミストの噴霧流に方向性をもたせるため、噴霧化空気（アトマイズエアー）を併用するのが好ましい。この噴霧化空気が通過する気体通路は流体通路の外側に設ける。上述のように、超音波エネルギーの剪断分散作用により、スプレー液ミストの微粒化が促進されているので、比較的低圧及び／又は小流量の噴霧化空気を用いた場合でも、より微粒かつ均一径のスプレー液ミストを得ることができる。
【００１６】
尚、上記構成において、噴霧化空気の気体噴出口は液体噴出口と位置を揃えて設けても良いし、液体噴出口よりもノズル先端側に突出させ、あるいは、ノズル後端側に後退させて設けても良い。また、噴霧化空気の気体通路の外側に、さらに、スプレー液ミストの噴霧流を外周側から覆うための空気が通過する他の気体通路や（いわゆる３流体ノズル）、スプレー液ミストの噴霧パターンを調整するための気体が通過する他の気体通路を設けても良い。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する
【００１７】
図１は、粉粒体処理装置としてのコーティング装置、特にパンコーティング装置の一構成例を概念的に示している。
【００１８】
回転ドラム１は多角筒状（円筒状でも良い）の胴体部１ａを有し、軸線回りに回転可能に配置される。胴体部１ａの全周（周囲複数箇所でも良い）には通気用多孔部１ａ１が設けられ、各通気用多孔部１ａ１の外側を通気ジャケット１ａ３がそれぞれ覆って通気チャンネル１ａ２が構成される。各通気チャンネル１ａ２は、回転ドラム１の回転に伴って所定位置に来た時に給気ダクト２または排気ダクト３と連通し、これにより所定温度に温度制御された気体、例えば乾燥空気が給気ダクト２から通気チャンネル１ａ２および通気用多孔部１ａ１を通って回転ドラム１内に給気され、また、回転ドラム１内の乾燥空気が通気用多孔部１ａ１および通気チャンネル１ａ２を通って排気ダクト３に排気される。
【００１９】
回転ドラム１の内部には一又は複数のスプレーノズル４が配置され、スプレー距離ｈ（スプレーノズル４の噴出口と粉粒体粒子の転動床Ｓとの間の距離）が所望値になるように、その向き及び高さが調整される。
【００２０】
回転ドラム１が所定方向に回転すると、回転ドラム１内に粉粒体粒子の転動床Ｓが形成される。そして、粉粒体粒子の転動床Ｓに向けてスプレーノズル４から膜剤液等のスプレー液が噴霧される。これにより、粉粒体粒子の表面にスプレー液中の基材成分が付着して被複層が形成される（スプレー液により粉粒体粒子の表面を適当な湿潤状態にし、粉末を散布添加して粒子表面の被覆を行う、いわゆる粉末添加方式が採られることもある。）。
【００２１】
図２は、スプレーノズル４の一構成例を概念的に示している。ノズルボディ４１の内部に中子状の通路部材４２が挿着され、通路部材４２の中心部に液体通路４３が形成され、通路部材４２の外周側とノズルボディ４１の内周側との間に気体通路４４が形成されている。ノズルボディ４１は、スプレー液を導入する液体導入口４５と、噴霧化空気（アトマイズエアー）を導入する気体導入口４６とを備えている。図示されていない液体圧送手段、例えば圧送ポンプからスプレー液が所定の圧力・流量で液体導入口４５に導入される。液体導入口４５に導入されたスプレー液は、液体通路４３を通過し、通路部材４２の先端部の液体噴出口４７から外部に噴出する。また、図示されていない気体圧送手段、例えばエアーコンプレッサーから噴霧化空気が所定の圧力・流量で気体導入口４６に導入される。気体導入口４６に導入された噴霧化空気は、気体通路４４を通過し、ノズルボディ４１の先端部の気体噴出口４８から外部に噴出する。この実施形態では、気体噴出口４８は、液体噴出口４７よりも僅かにノズル後端側に位置している。また、通路部材４２の先端部は、ノズル先端側に向かって漸次拡径する円錐テーパ形状になっている。
【００２２】
液体通路４３の内部には、超音波振動手段、例えば超音波振動子４９が配設されている。この実施形態において、超音波振動子４９は液体通路４３よりも小径のニードル状に形成され、液体通路４３の中心部に挿入されている。超音波振動子４９の前方部分は小径部４９ｃ、後方部分はそれよりも大径の大径部４９ｄになっている。超音波振動子４９の先端部４９ａは、液体噴出口４７を貫通してノズル先端側に突出し、その形状はノズル先端側に向かって漸次拡径する円錐テーパ形状になっている。超音波振動子４９の後端部４９ｂは、液体通路４３を貫通してノズル後端側に延び、振動室５０の内部の振動素子５１に圧接している。また、超音波振動子４９の後端部４９ｂは、液体導入口４５が設けられている蓋部材５２に弾性体、例えばＯリング５３によって支持されている。Ｏリング５３によって液体通路４３の後端部がシールされると共に、超音波振動子４９の半径方向（液体通路４３の長手方向と直交する方向）の微小変位が許容される。
【００２３】
振動素子５１は、図示されていない超音波発信器から所定周波数の交流電圧を受けて、所定の周波数・振幅で微小振動する。この実施形態において、振動素子５１は半径方向の微小振動を行う。そして、この振動素子５１の振動を受けて、液体通路４３内の超音波振動子４９が所定の周波数・振幅で半径方向に微小振動（超音波振動）する。尚、この実施形態において、超音波振動子４９は、長手方向の所定位置に設定された重心位置を振動の節（振幅ゼロの位置）として、重心位置から左右両側部分が振子状に微小振動する。
【００２４】
スプレー液は液体噴出口４７から外部に噴出する際、外部に噴出することによる急激な圧力低下に加え、超音波振動振動子４９の微小振動によって加えられる超音波エネルギーの剪断分散作用を受け、さらに、気体噴出口４８から噴出する噴霧化空気流の衝突エネルギーの剪断分散作用を受けて、均一な微細粒のミストになる。そして、噴霧化空気流によって方向性を与えられて、粉粒体粒子の転動床Ｓの噴霧対象エリアに正確に噴霧される。
【００２５】
この実施形態のコーティング装置によれば、スプレーノズル４から均一な微細粒のスプレー液ミストを噴霧してコーティング処理を行うので、製品の均質化、製品収率の向上を図ることができる。また、比較的低圧及び／又は小流量の噴霧化空気を用いて、均一な微細粒のスプレー液ミストを得ることできるので、コーティング処理コストを低減し、処理設備の小型化を図ることができる。しかも、粉粒体粒子に到達した時の噴霧化空気の流速が小さいので、スプレー液ミストが粉粒体粒子に当たって跳ね返る現象（リバウンド）が少なくなる。そのため、スプレー液の付着によるスプレーノズルの汚染を抑制し、安定した噴霧状態を維持することができる。また、粉粒体粒子の転動床表面が噴霧化空気流によって凹む現象がなくなるので、粉粒体粒子の転動が円滑になり、コーティングむら等の発生が生じにくくなる。また、比較的小流量の噴霧化空気を用いることにより、スプレー距離ｈを短縮して、スプレードライ現象の発生を防止するができると同時に、回転ドラム１内の温度低下、排気風量の増大を抑制することができる。
【００２６】
図３は、粉粒体処理装置としての流動層装置、特にワースター式流動層装置の一構成例を概念的に示している。
【００２７】
この流動層装置は、流動層容器１１の中央部にドラフトチューブ１２を設置し、ドラフトチューブ１２内を上昇する気流に乗せて粉粒体粒子に上向きの流れ（噴流）を起こさせると共に、流動層容器１１の底部中央に設置したスプレーノズル１４からドラフトチューブ１２内の粉粒体粒子に向けて上向きに膜剤液、薬剤液等のスプレー液を噴霧してコーティング処理を行うものである（ボトムスプレー方式）。
【００２８】
流動層容器１１の上部にはフィルター室１５が設けられており、給気ダクト１６から流動層容器１１内に導入された流動化空気は、粉粒体粒子の流動及び噴流に寄与した後、流動層容器１１内を上昇してフィルター室１５に入り、さらにフィルター室１５に設置されたフィルターシステム１７を通って排気ダクト１８に排気される。その際、排気中に混じった微粉粒子（原料粉末の摩損粉やスプレー液中の固形成分が乾燥固化して生成された微粉等）はフィルターシステム１７によって捕獲され、外部への排出が防止される。
【００２９】
粉粒体粒子にスプレー液を噴霧するスプレーノズル１４は、図２に示すスプレーノズル４と同様の構造及び機能を有するものである。
【００３０】
この実施形態の流動装置によれば、スプレーノズル１４から均一な微細粒のスプレー液ミストを噴霧してコーティング処理を行うので、製品の均質化、製品収率の向上を図ることができる。また、比較的低圧及び／又は小流量の噴霧化空気を用いて、均一な微細粒のスプレー液ミストを得ることできるので、コーティング処理コストを低減し、処理設備の小型化を図ることができる。しかも、粉粒体粒子に達した時の噴霧化空気の流速が小さいので、スプレーノズルからの噴霧化空気流による粉粒体粒子の粉砕や吹き上げ現象が生じにくくなると同時に、流動層容器１１内の温度低下、排気風量の増大を抑制することができる。
【００３１】
尚、流動層装置は、一般に、処理容器の底部から導入した流動化空気によって、処理容器内に粉粒体粒子の流動層を形成しつつ、スプレーノズルからスプレー液（結合液、膜剤液等）のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行うものであるが、その中で、粉粒体粒子の転動、噴流、及び攪拌の１種以上を伴うものは複合型流動層装置と呼ばれている。また、スプレー方式としては、流動層の上方から下方向にスプレー液を噴霧する方式（トップスプレー方式）、処理容器の底部から上方向にスプレー液を噴霧する方式（ボトムスプレー方式）、処理容器の側部（底部に近い側）から接線方向にスプレー液を噴霧する方式（タンジェンシャルスプレー方式）がある。本発明は、何れの種類の流動層装置にも適用可能である。また、本発明は、処理容器内で運動する粉粒体粒子にスプレーノズルからスプレー液のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行う粉粒体処理装置に広く適用することができ、上述した実施形態に限定されない。さらに、超音波振動子４９は図２に例示した形態のものに限定されない。例えば、超音波振動子４９の先端部４９ａは、円錐テーパ形状以外の形状としても良く、また、小径部４９と同径のストレート形状としても良い。さらに、超音波振動子４９を軸方向に微小振動させる構成としても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以下に示す効果を奏する。
【００３３】
（１）処理容器内で運動する粉粒体粒子にスプレーノズルからスプレー液のミストを噴霧して造粒又はコーティング処理を行う粉粒体処理装置において、スプレーノズルから噴霧されるスプレー液ミストを微粒かつ均一径にすることができるので、造粒又はコーティング処理製品の均質化、製品粒度分布のシャープ化、製品収率の向上を図ることができる。
【００３４】
（２）噴霧化空気を用いることなく、あるいは、比較的低圧及び／又は小流量の噴霧化空気により、微粒かつ均一径のスプレー液ミストを得ることができるので、造粒又はコーティングの処理コストを低減し、また、処理設備の小型化を図ることができる。
【００３５】
（３）造粒又はコーティング処理時において、スプレー液ミストが粉粒体粒子に当たって跳ね返る現象（リバウンド）や、噴霧化空気流による粉粒体粒子の粉砕やいわゆる吹き上げ現象が生じにくいので、安定した処理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るコーティング装置の一構成例を概念的に示す断面図である。
【図２】実施形態に係るスプレーノズルの一構成例を概念的に示す断面図である。
【図３】実施形態に係る流動層装置の一構成例を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
１    回転ドラム
１１    流動層容器
４    スプレーノズル
４３    液体通路
４４    気体通路
４７    液体噴出口
４９    超音波振動子
【図１】
2004305994.tif 000003
【図２】
2004305994.tif 000004
【図３】
2004305994.tif 000005