(57)【要約】【課題】気体脈動波を使用する流動層装置において、振動を抑制すると共にエネルギー効率と混合分散力を向上させること。【解決手段】流動層装置は、流動層容器１と、第１及び第２給気室２ａ，２ｂと、給気経路３と、脈動波発生手段としての脈動波発生装置４と、排気経路５と、気体吸引手段としてのブロアー６とを備えている。流動層容器１は、底部に第１通気部１ａを有すると共に側部に第２通気部１ｂを有する。第１給気室２ａは、流動層容器１の下方に設けられ、第２給気室２ｂは、流動層容器１の側方に設けられている。給気経路３は、第１及び第２給気室２ａ，２ｂに接続されている。脈動波発生装置４は、給気経路３に介装されている。排気経路５は、流動層容器１の上部に接続され、ブロアー６は、排気経路５に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に通気部を有する流動層容器と、該流動層容器の下方に設けられた給気室と、該給気室と前記流動層容器の側部とに接続された給気経路と、該給気経路に介装された脈動波発生手段と、前記流動層容器に接続された気体吸引手段とを備え、
前記給気経路は、前記脈動波発生手段より上流側の上流側給気経路と、前記脈動波発生手段と給気室とを接続する第１給気経路と、前記脈動波発生手段と流動層容器の側部とを接続する第２給気経路とで構成され、
前記脈動波発生手段は、前記上流側給気経路が、前記第１給気経路と前記第２給気経路のうちの一方にのみ連通する状態と、他方にのみ連通する状態とに、切り換わるように作動することによって、前記第１給気経路に第１気体脈動波を発生すると共に、前記第２給気経路に第２気体脈動波を発生し、
前記気体吸引手段と前記脈動波発生手段の作動により、前記第１及び第２気体脈動波が前記流動層容器に供給されることを特徴とする流動層装置。
【請求項２】
更に、内側に流動層が形成される前記流動層容器の側部に、第２通気部を介して前記流動層容器内に給気する第２給気室が設けられ、
該第２給気室に前記第２給気経路が接続された請求項１に記載の流動層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品、農薬、食品等の細粒、顆粒等を製造する際に用いられる流動層装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動層装置は、一般に、流動層容器の底部から導入した熱風等の流動化気体によって、流動層容器内で粉粒体粒子を浮遊流動させて流動層を形成しつつ、スプレーノズルからスプレー液（膜剤液、結合剤液等）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】
また、上記の流動層装置において、性状が均一で且つ比容積が小さい造粒物を容易且つ効率よく製造するために、流動層容器の底部から導入する流動化気体として空気脈動波を用いた造粒方法が提案されている（下記の特許文献１〜３）。例えば特許文献３では、流動層装置では、底部の通気部が中央領域と周辺領域の２つに区画され、各領域に対して流動化気体を給気する給気経路の一方または双方に、流動化気体を気体脈動波にする脈動波発生手段が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２９１３６号公報
【特許文献２】特開平７−１９７２８号公報
【特許文献３】特開２００８−２２９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、流動層装置に空気脈動波を使用した場合、脈動波に起因して流動層装置に振動が発生する。また、空気脈動波を発生する機構において、脈動波を発生する際に、上流の配管からの気流の一部を排出するため、流動層装置のエネルギー効率が良好でない。
【０００６】
また、従来の脈動波を利用した流動層装置では、流動層に対して脈動波の運動エネルギーは主に上下方向に付与され、流動層装置に求められる混合分散力の視点からは更なる工夫を施す余地があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、気体脈動波を使用する流動層装置において、振動を抑制すると共にエネルギー効率と混合分散力を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明の流動層装置は、底部に通気部を有する流動層容器と、該流動層容器の下方に設けられた給気室と、該給気室と前記流動層容器の側部とに接続された給気経路と、該給気経路に介装された脈動波発生手段と、前記流動層容器に接続された気体吸引手段とを備え、前記給気経路は、前記脈動波発生手段より上流側の上流側給気経路と、前記脈動波発生手段と給気室とを接続する第１給気経路と、前記脈動波発生手段と流動層容器の側部とを接続する第２給気経路とで構成され、前記脈動波発生手段は、前記上流側給気経路が、前記第１給気経路と前記第２給気経路のうちの一方にのみ連通する状態と、他方にのみ連通する状態とに、切り換わるように作動することによって、前記第１給気経路に第１気体脈動波を発生すると共に、前記第２給気経路に第２気体脈動波を発生し、前記気体吸引手段と前記脈動波発生手段の作動により、前記第１及び第２気体脈動波が前記流動層容器に供給されることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、第１気体脈動波と第２気体脈動波は、上流側給気経路からの気流を脈動波発生手段により分配することによって発生したものである。従って、これらの気体脈動波は、流動層容器内で合流すると、略一定の風速の気流となる。従って、流動層容器以降の下流配管での気体脈動波に起因する振動を抑制することができる。また、これによって、流動層容器以降の下流配管での気体脈動波による負荷が低減することになるので、耐久性向上につながる。
【００１０】
また、上流側給気経路から脈動波発生手段に入った気流の全てを第１及び第２気体脈動波として流動層容器に供給する。従って、上流側給気経路の内部を流れる気流の運動エネルギーと熱エネルギーの多くを、粉粒体原料を流動層容器内で浮遊流動、昇温及び乾燥させることに利用することができる。すなわち、流動層装置全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１１】
更に、この構成であれば、第１気体脈動波と第２気体脈動波は、流動層容器内に交互に供給される。また、流動層容器の底部から第１気体脈動波が流動層容器内に供給され、流動層容器の側部から第２気体脈動波が流動層容器内に供給される。これにより、流動層容器内における第１気体脈動波と第２気体脈動波の脈動の運動方向を、それぞれ縦方向と横方向にすることが可能である。これらの理由によって、流動層容器内の流動層に、縦方向及び横方向の運動を交互に行なわせることが可能である。その結果、気体脈動波を利用した流動層装置の混合分散力を高めることができる。
【００１２】
上記構成において、更に、内側に流動層が形成される前記流動層容器の側部に、第２通気部を介して前記流動層容器内に給気する第２給気室が設けられ、該第２給気室に前記第２給気経路が接続されてもよい。
【００１３】
流動層容器の側部から流動層容器内に導入される第２気体脈動波は、粉粒体の流動層の底部から供給される第１気体脈動波に比較すると、流動層容器内で粉粒体と接触し難い場合がある。これは、例えば、流動層容器の側部における第２気体脈動波の供給口が、ノズル等の小さいもので構成されている場合、あるいは流動層より上側に設けられている場合等である。
【００１４】
この問題に対して、流動層容器における内側に流動層が形成される側部に上述のような第２給気室を設ければ、粉粒体が流動する流動層の側部から第２気体脈動波を供給することができる。これにより、上流側給気経路の内部を流れる気流の運動エネルギーと熱エネルギーの多くを、粉粒体原料を流動層容器内で浮遊流動、昇温及び乾燥させることに利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気体脈動波を使用する流動層装置において、振動を抑制すると共にエネルギー効率と混合分散力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る流動層装置の一構成例を模式的に示す図である。
【図２】脈動波発生装置の周辺部を示す図である。
【図３】流動層容器内の流動層における第１気体脈動波の脈動の運動方向を模式的に示す縦断面図である。
【図４】流動層容器内の流動層における第２気体脈動波の脈動の運動方向を模式的に示す図で、（Ａ）が、縦断面図であり、（Ｂ）が平面図である。
【図５】流動層装置の構成の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る流動層装置の一構成例を模式的に示している。
【００１９】
この実施形態の流動層装置は、流動層容器１と、１個の第１給気室２ａと、１個の第２給気室２ｂ（第２給気室）と、給気経路３と、脈動波発生手段としての１個の脈動波発生装置４と、排気経路５と、気体吸引手段としてのブロアー６とを備えている。流動層容器１は、底部に第１通気部１ａを有すると共に側部に第２通気部１ｂ（第２通気部）を有する。第１給気室２ａは、流動層容器１の下方に設けられている。第２給気室２ｂは、流動層容器１の側方に設けられている。給気経路３は、第１及び第２給気室２ａ，２ｂに接続されている。脈動波発生装置４は、給気経路３に介装されている。排気経路５は、流動層容器１の上部に接続されている。ブロアー６は、排気経路５に接続されている。
【００２０】
流動層容器１は、本実施形態では、その側部が、円筒状の大径円筒部１ｃと、大径円筒部１ｃの下端から下方に向かって漸次縮径するテーパ状のテーパ部１ｄと、テーパ部１ｄの下端に上端が接続する円筒状の小径円筒部１ｅとから構成される。流動層装置の稼動時には、流動層容器１における小径円筒部１ｅ全域とテーパ部１ｄ下側領域の内側に、粉粒体の流動層Ｌが形成される。流動層容器１の第２通気部１ｂは、小径円筒部１ｅの全周に亘って連続的に設けられている（図４（Ｂ）参照）。
【００２１】
流動層容器１の第１及び第２通気部１ａ，１ｂは、例えばパンチングメタル等の多孔板とメッシュからなる気体分散板で構成されている。また、流動層容器１の上部空間にフィルターシステム８が設置されると共に、フィルターシステム８より下部の空間にスプレー液、例えば結合剤液を噴霧するスプレーノズル９が設置されている。
【００２２】
第１給気室２ａは、流動層容器１の第１通気部１ａの下方に設けられ、第１通気部１ａを介して粉粒体の流動層Ｌに給気するように構成されている。第２給気室２ｂは、流動層容器１の第２通気部１ｂの外周に設けられ、第２通気部１ｂを介して粉粒体の流動層Ｌに給気するように構成されている（図４（Ｂ）参照）。
【００２３】
給気経路３は、脈動波発生装置４より上流側の上流側給気経路３ａと、下流側の第１と第２給気経路３ｂ，３ｃとで構成される。上流側給気経路３ａには、気体、例えば空気の温度を調整する空調機７と、空気の速度を測定する風速計１０、給気ダンパ１１が介装されている。また、上流側給気経路３ａの一端は、脈動波発生装置４の流入口４ａ（図２参照）に接続され、他端は図示されていないフィルターを介して大気に通じている。
【００２４】
第１給気経路３ｂの一端は、脈動波発生装置４の第１吐出口４ｂ（図２参照）に接続され、他端は第１給気室２ａに接続されている。第２給気経路３ｃの一端は、脈動波発生装置４の第２吐出口４ｃ（図２参照）に接続され、他端は第２給気室２ｂに接続されている。
【００２５】
排気経路５は、流動層容器１のフィルターシステム８より上部の空間（排気室）に接続され、排気ダンパ１２と集塵機１３を介してブロアー６に接続されている。
【００２６】
図２に拡大して示すように、脈動波発生装置４は、周壁に流入口４ａ、第１吐出口４ｂ、及び第２吐出口４ｃを有する断面円形のケーシング４ｄと、ケーシング４ｄの周壁内面に摺接して回転するロータリー弁４ｅとを備えている。上述のように、流入口４ａに上流側給気経路３ａが接続され、第１吐出口４ｂに第１給気経路３ｂが接続され、第２吐出口４ｃに第２給気経路３ｃが接続される。ロータリー弁４ｅは、図示されていない駆動手段により回転駆動される。
【００２７】
ロータリー弁４ｅの回転により、上流側給気経路３ａが第１給気経路３ｂにのみ連通した状態｛図２（ａ）の状態｝と、上流側給気経路３ａが第２給気経路３ｃにのみ連通した状態｛図２（ｂ）の状態｝とに、上流側給気経路３ａが第１及び第２給気経路３ｂ，３ｃに連通した状態に連通する状態を経由して、漸次に連続的に切り換わる。図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に漸次に変化する間、上流側給気経路３ａからの気体の流れは、第１給気経路３ｂから第２給気経路３ｃに漸次に分配されてゆく。すなわち、図２（ａ）の状態では、上流側給気経路３ａからの気体の流れの全量が第１給気経路３ｂに流れるが、この状態から、ロータリー弁４ｅの回転により、上流側給気経路３ａからの気体の流れの一部が漸次に増量しながら第２給気経路３ｃに分配されてゆき、ロータリー弁４ｅが図２（ｂ）の位置に達した状態では、上流側給気経路３ａからの気体の流れの全量が第２給気経路３ｃに流れる。また、図２（ｂ）の状態から図２（ａ）の状態に漸次に変化する間、上流側給気経路３ａからの気体の流れは、第２給気経路３ｃから第１給気経路３ｂに漸次に分配されてゆく。すなわち、図２（ｂ）の状態では、上流側給気経路３ａからの気体の流れの全量が第２給気経路３ｃに流れるが、この状態から、ロータリー弁４ｅの回転により、上流側給気経路３ａからの気体の流れの一部が漸次に増量しながら第１給気経路３ｂに分配されてゆき、ロータリー弁４ｅが図２（ａ）の位置に達した状態では、上流側給気経路３ａからの気体の流れの全量が第１給気経路３ｂに流れる。
【００２８】
上記のような脈動波発生装置４の作動により、上流側給気経路３ａからの気体の流れは、周期的な風量変化を伴った第１気体脈動波となって第１給気経路３ｂに流れる。すなわち、脈動波発生装置４を介して第１給気経路３ｂに流れる気体の風速は、図２（ａ）の状態で最も大きく（最大通過風速）、図２（ｂ）の状態で最も小さくなり（最小通過風速）、この最大通過流風速と最小通過風速はロータリー弁４ｅの回転に応じて所定周期で連続的に現れる。
【００２９】
また、第１給気経路３ｂに流れる気体の流量は上記の最大通過風速と最小通過風速との間で漸次に変化し、この第１気体脈動波の風速変化に応じて、上流側給気経路３ａからの気体の流れの一部又は全部が脈動波発生装置４を介して第２給気経路３ｃに流れる。換言すれば、脈動波発生装置４の作動により、上流側給気経路３ａからの気体の流れは、周期的な風量変化を伴った第２気体脈動波となって第２給気経路３ｃに流れる。すなわち、脈動波発生装置４を介して第２給気経路３ｃに流れる気体の風速は、図２（ｂ）の状態で最も大きく（最大通過風速）、図２（ａ）の状態で最も小さくなり（最小通過風速）、この最大通過流風速と最小通過風速はロータリー弁４ｅの回転に応じて所定周期で連続的に現れる。
【００３０】
以上の構成において、ブロアー６及び脈動波発生装置４が作動すると、ブロアー６による気体吸引力が、排気経路５、流動層容器１の内部、第１給気室２ａ、第１給気経路３ｂ及び脈動波発生装置４という経路を介して、また、排気経路５、流動層容器１の内部、第２給気室２ｂ、第２給気経路３ｃ及び脈動波発生装置４という経路を介して、上流側給気経路３ａに作用する。そして、上記の脈動波発生装置４の機能により、上流側給気経路３ａ、脈動波発生装置４、及び第１給気経路３ｂと第２給気経路３ｃを介して、第１給気室２ａと第２給気室２ｂのそれぞれに、第１気体脈動波と第２気体脈動波が供給される。これらの第１及び第２給気室２ａ，２ｂに供給される第１及び第２気体脈動波のそれぞれは、空調機７によって例えば２５〜２００°Ｃの温度に調整され、給気ダンパ１１と排気ダンパ１２によって０．２５〜１．５ｍ／ｓｅｃの平均通過風速に調整され、脈動波発生装置４によって０．５〜５Ｈｚの周波数に調整される。
【００３１】
第１及び第２給気室２ａ，２ｂに供給された第１及び第２気体脈動波は、第１及び第２通気部１ａ，１ｂを介して流動層容器１の内部に噴出し、これらの気体脈動波の噴出によって粉粒体原料が流動層容器１内で浮遊流動して流動層Ｌが形成される。そして、この粉粒体原料の流動層Ｌに対してスプレーノズル９から結合剤液が噴霧される。結合剤液の噴霧を受けた粉粒体原料は粒子同士の結合によって粒子径が成長すると共に、第１及び第２気体脈動波による乾燥を受けて所定の粒子径をもった造粒製品になる。
【００３２】
第１給気経路３ｂと第２給気経路３ｃのそれぞれに導入される第１気体脈動波と第２気体脈動波は、上流側給気経路３ａからの気流を脈動波発生装置４で分配することによって発生したものである。従って、流動層容器１内に導入される第１気体脈動波と第２気体脈動波は、流動層容器１内で合流すると、略一定の風速の気流となる。従って、流動層容器１以降の下流配管での脈動波に起因する振動を抑制することができる。また、これによって、流動層容器１以降の下流配管での脈動波による負荷が低減することになるので、耐久性向上につながる。
【００３３】
また、第１給気経路３ｂと第２給気経路３ｃのうち、一方の内部を流れる気体脈動波の風速変化に応じて、上流側給気経路３ａからの気体の流れの一部又は全部が脈動波発生装置４を介して、他方の内部を脈動波として流れる。これによって、常に、流動層容器１内に気体脈動波が導入される。従って、ブロアー６の気体吸引力に起因して流動層容器１の内部に過大な負圧が作用する現象を防止することができる。これによっても、流動層容器１に生じる振動を抑制することができる。また、流動層容器１の負荷を低減することができ、耐久性を向上させることができる。
【００３４】
また、上流側給気経路３ａから脈動波発生装置４に入った気流の全てを脈動波として利用し、流動層容器１に導入している。従って、上流側給気経路３ａ内を流れる気流の運動エネルギーと熱エネルギーの多くを、粉粒体原料を流動層容器１内で浮遊流動、昇温及び乾燥させることに利用することができる。すなわち、流動層全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００３５】
更に、図３に矢印で示すように、流動層容器１の下方（第１通気部１ａ）から流動層容器１内に第１気体脈動波が供給されることによって、流動層容器１内の流動層Ｌにおける第１気体脈動波の脈動の運動方向が縦方向（上方向）となる。
【００３６】
一方、図４（Ａ）に矢印で示すように、流動層容器１の側方（第２通気部１ｂ）から流動層容器１内に第２気体脈動波が供給されることによって、流動層容器１内の第２通気部１ｂ周辺の流動層Ｌにおける第２気体脈動波の脈動の運動方向が横方向となる。また、図４（Ｂ）に矢印で示すように、平面視で、流動層容器１内の第２通気部１ｂ周辺の流動層Ｌにおける第２気体脈動波の脈動の運動方向は、流動層容器１の半径方向である。
【００３７】
このように、流動層容器１内の流動層Ｌで、第１気体脈動波の脈動の運動方向は縦方向で、流動層容器１内の第２通気部１ｂ周辺の流動層Ｌで、第２気体脈動波の脈動の運動方向は横方向である。また、第１気体脈動波と第２気体脈動波は、流動層容器１内の流動層Ｌに交互に供給される。これらの理由によって、流動層容器１内の流動層Ｌに縦方向の運動と横方向の運動を交互に行なわせることができ、これにより、流動層装置の流動層Ｌに対する混合分散力を高めることができる。
【００３８】
なお、図３に示す縦断面において、第１通気部１ａから流動層容器１内に供給された第１気体脈動波の脈動の運動方向が、横方向成分を有するように第１通気部１ａが構成されてもよい。また、図４（Ａ）に示す縦断面において、第２通気部１ｂから流動層容器１内に供給された第２気体脈動波の脈動の運動方向が、上方向成分を有するように第２通気部１ｂが構成されてもよい。更に、平面視で、第２通気部１ｂから流動層容器１内に供給された第２気体脈動波の脈動の運動方向が、流動層容器１の周方向に沿うように第２通気部１ｂが構成されてもよい。このようにすれば、流動層装置の流動層Ｌに対する混合分散力を更に高めることが可能となる。
【００３９】
平面視で、第２通気部１ｂから流動層容器１内に供給された第２気体脈動波の脈動の運動方向が、流動層容器１の周方向に沿うように第２通気部１ｂが構成される例としては、以下のような構成が挙げられる。
【００４０】
例えば、第２気体脈動波における脈動の運動方向の全てが、流動層容器１の周方向の何れか一方に沿うように第２通気部１ｂが構成され、流動層内に旋回流が発生するような構成である。このような構成であれば、流動層に対して回転運動による撹拌混合力を与えることができる。
【００４１】
更に、この構成において、第２気体脈動波における脈動の運動方向の全てが、同一の上方向成分を有するように第２通気部１ｂが構成され、流動層内に旋回流が発生してもよい。このような構成であれば、旋回運動を行いながら上方に粉粒体が分散することにより、粉粒体に混合分散力を与えると共に、粉粒体が流動層容器１のテーパ部１ｄの内壁面を摩擦することにより、流動層容器１のテーパ部１ｄの内壁面への粉粒体の付着の防止、及び流動層容器１のテーパ部１ｄの内壁面に付着した粉粒体の除去が可能となる。
【００４２】
これらの構成を実現する具体的な手段としては、第２通気部１ｂにおける第２気体脈動波の流動層への導入口をルーバー状に構成すること、指向性を有するパンチングプレートを第２通気部１ｂに使用し、このパンチングプレートを経由して第２気体脈動波を流動層に導入すること等が例示できる。
【００４３】
なお、本発明は以上の説明に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、第２給気経路３ｃは、第２給気室２ｂに接続されているが、図５に示す流動層装置のように、流動層容器１の側部に直接接続されてもよい。
【００４４】
詳述すれば、図５に示す流動層装置では、第２給気室２ｂや第２通気部１ｂが設けられておらず、第２給気経路３ｃが流動層容器１のテーパ部１ｄに接続されている。また、流動層容器１の小径円筒部１ｅも存在しない。流動層容器１のテーパ部１ｄにおける第２給気経路３ｃの第２気体脈動波の供給口３ｄは、例えばノズル等で構成される。この供給口３ｄは、流動層Ｌの表面より上方に設けられている。この供給口３ｄが流動層容器１の周方向に複数設けられ、各供給口３ｄに、分岐された第２給気経路３ｃが接続されてもよい。
【００４５】
また、供給口３ｄは、図５に示す縦断面において、流動層容器１内に供給された第２気体脈動波の脈動の運動方向が横方向になるように構成されてもよいし、下方向成分を有するように構成されてもよい。また、供給口３ｄは、平面視で、流動層容器１内に供給された第２気体脈動波の脈動の運動方向が流動層容器１の半径方向になるように構成されてもよいし、流動層容器１の周方向に沿うように構成されてもよいし、あるいは、第２気体脈動波が放射状に噴出するように構成されてもよい。その他の構成は、上記実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【符号の説明】
【００４６】
１    流動層容器
１ａ  第１通気部
１ｂ  第２通気部
２ａ  第１給気室
２ｂ  第２給気室
３    給気経路
３ａ  上流側給気経路
３ｂ  第１給気経路
３ｃ  第２給気経路
４    脈動波発生装置（脈動波発生手段）
６    ブロアー（気体吸引手段）
Ｌ    流動層
【図１】
2013188728.tif 000003
【図２】
2013188728.tif 000004
【図３】
2013188728.tif 000005
【図４】
2013188728.tif 000006
【図５】
2013188728.tif 000007