(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の又は投入後粉粒体となる被処理物が投入され、軸線が略水平となるように弾性体上に配される筒状の処理容器と、該処理容器に振動を付与する発振機とを備えた振動処理装置において、
前記処理容器は、前記軸線の略直下に少なくとも１個の処理済物排出口を備えているとともに、前記被処理物排出口を大径側端に有する錐台筒状であり、さらに、
該錐台筒状のテーパ角度（前記軸線に対する交差角度）が５°〜３０°であることを特徴とする粉粒体用振動処理装置。
【請求項２】
前記発振機が、前記処理容器に主として軸線回りの円振動ないし楕円振動を付与させるものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体用振動処理装置。
【請求項３】
前記処理容器が周壁に温調手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の粉粒体用振動処理装置。
【請求項４】
前記処理容器が中間膨出の二連円錐台形で、かつ、両端が鏡板で形成されていることを特徴とする請求項３記載の粉粒体用振動処理装置。
【請求項５】
前記処理容器が中間膨出の二連円錐台形で、かつ、両端が鏡板で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の粉粒体用振動処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記処理容器が排気口を備えていることを特徴とする粉粒体用振動乾燥装置。
【請求項７】
前記排気口に真空吸引手段が連結されていることを特徴とする請求項６記載の粉粒体用振動乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉粒体用振動処理装置に関する。特に、粉粒体用振動乾燥装置として好適な発明である。
【０００２】
ここでは、粉粒体用振動加熱乾燥装置を、主として、例に採り説明するが、これに限られるものではない。例えば、減圧乾燥装置、凍結乾燥装置、更には、造粒装置、反応装置、発酵装置、等にも本発明は適用可能である。
【０００３】
また、ここで「粉粒体」とは、狭義の粒径０．１μｍ以下の粉末ばかりでなく、０．１μｍを越える粒体、顆粒体も含む概念である（化学工学協会編「化学工学辞典」（昭和４９年５月３０日）丸善、ｐ４１５参照）。
【０００４】
【背景技術】
ファインケミカルの分野における粉状薬剤の最終工程に使用する乾燥装置として下記のようなものがあった。
【０００５】
粉状の被乾燥物を投入処理する筒状の処理容器が、軸線を略水平とするように配（横置き）され、該処理容器の内部に回転羽根を設けるとともに、筒体の外周に熱媒体を流すジャットを備え、被乾燥物である粉粒体を回転羽根により攪拌する過程でジャケット内を流れる熱媒体により、加熱乾燥させるものがある。
【０００６】
しかし、この乾燥装置では、下記のような問題点があった（特公昭５５−３７９４４号公報参照）。
【０００７】
回転羽根と筒状の処理容器との内周面との隙間がデッドスペースとなって、粉粒体の攪拌が十分に行われ難く、粉粒体が局部的に加熱されたり、また、該隙間に粉粒体が詰まって、つぶされてしまうおそれがあった。
【０００８】
特に、ファインケミカルの分野の如く、多品種・少量生産で、しかも高純度が要求されるような、即ち、薬剤の不純物混入（いわゆるコンタミ）を極端に嫌うような場合、内部に回転羽根等の機械部品があるのは望ましくない。即ち、回転軸シール部及び回転羽根等の隅部や交差部に付着した他の薬品を完全に洗浄除去する必要があり、洗浄工数がかかるためである。
【０００９】
そこで、本願出願人は、先に、筒形の処理容器を振動させて、粉粒体を浮遊状態とすることにより、粒子を破壊してしまうことなく粉粒体全体を万遍なく攪拌することができるとともに、全体を均一に加熱することのできる粉粒体乾燥装置（粉粒体処理装置）を提案し、製造販売している（同公報請求の範囲等参照）。
【００１０】
そして、これと同じ技術的思想をベースとする連続乾燥装置として特公昭６０−１３７４２・６３−６３２４１号公報等に記載されたものがある。
【００１１】
これらの同じ技術的思想をベースとするバッチ式の乾燥装置において、更なる、乾燥効率の向上の要請が強くなってきている。
【００１２】
乾燥効率の向上手段としては、内部に熱伝達フィンや前記熱媒体を流す単一の筒状部材を設けたりすることが考えれるが（前記特公昭６０−１３７４２号公報参照）、熱伝達フィン等で対処することは、前述の回転羽根を設ける場合程ではないが、前記バッチ替えの際の容器内部の洗浄等の見地から望ましくない。
【００１３】
本発明は、上記にかんがみて、内部に部材を配設する手段によらずに、粉粒体の混合流動性を向上させることのできる粉粒体用振動処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、内部に部材を配設する手段によらずに、粉粒体の混合流動性を向上させて、乾燥効率を向上させることができる粉粒体用振動乾燥装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をする過程で、水平配置した筒状の処理容器を錐台筒状にし、かつ、該処理容器に主として軸線周りの円振動ないし楕円振動を発生させれば、良好な流動混合性が得られること、ひいては、乾燥効率を向上させることができることを見出し、下記構成の粉粒体用振動処理装置に想到した。
【００１６】
粉粒体の又は投入後粉粒体となる被処理物が投入され、軸線が略水平となるように弾性体上に配される筒状の処理容器と、該処理容器に振動を付与する発振機とを備えた振動処理装置において、前記被処理物排出口を大径側端に有する錐台筒状であり、さらに、
該錐台筒状のテーパ角度（前記軸線に対する交差角度）が５°〜３０°であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、発振機が、前記処理容器に主として軸線回りの円振動ないし楕円振動を発生させるものであることが、粉粒体の混合流動性が向上して望ましい。
【００１８】
また、処理容器が周壁に温調手段を備えていることが、装置の汎用性が増大して望ましい。
【００１９】
更に、前記処理容器が中間膨出の二連円錐台形で、かつ、両端が鏡板で形成されていることが、更に粉粒体の混合流動性が向上して望ましい。
【００２０】
そして、上記粉粒体用振動処理装置において、前記処理容器に排気口を形成すれば粉粒体用振動乾燥装置となる。
【００２１】
更に、該排気口に真空吸引手段を連結すれば、乾燥効率を向上させることができる。
【００２２】
【発明の作用・効果】
本発明の粉粒体用振動処理装置は、処理容器１２の中に粉粒体Ｐを、又は投入後粉粒体となるものを、図１(a) ・(b) に示す如く、処理容器１２の見かけ嵩量で約６０vol%以上となるように投入する。そして、該処理容器１２に発振機により振動を付与する。このとき、処理容器に発生する振動は、通常、軸線Ｌ回りの楕円ないし円振動を含む（図１(a) 矢印参照）。すると、粉粒体の見かけ断面は、回転方向側に盛り上がりが発生した図１(a) の二点鎖線Ｗ１に示すような形となる。そして小径側では粉粒体が相対的に振動エネルギーを直接的に受け易く、小径側（端部側）の各粒子の有する運動エネルギーが大径側に比して増大する。このため図１(b) の二点鎖線Ｗ２に示す如く、小径側が盛り上がる。すると該盛り上がりを減衰する方向に力が作用して、粉粒体は大径側へ移動するとともに、底部側の粉粒体も重力により大径側へ移動して、図１(b) の二点鎖線Ｗ３に示す如く大径側が盛り上がる。すると、大径側の壁面からの反作用が発生して、今度は逆に小径側へ移動して、図１(b) の二点鎖線Ｗ２に示す如く、小径側が盛り上がる。このように、粉粒体には、処理容器の軸を中心とする回転運動とともに、軸方向を往復移動する潮の満ち引きに似たうねり運動が発生する。
【００２３】
従って、粉粒体の混合流動性が増大し、乾燥装置として使用した場合は、当然、乾燥効率も増大する。
【００２４】
特開平６−３０７７６４号の如く、処理済物排出口に向けて底面のみ傾斜させた構成では、処理済物排出口側と反対側が全体的に縮径していないため、上記ような作用・効果は、期待できない。
【００２５】
そして、当然のことながら、処理容器に主として軸線回りの円振動ないし楕円振動を発生させた場合に、効果が顕著である。
【００２６】
また、処理容器が中間膨出の二連円錐台形で、かつ、両端が鏡板で形成されている構成とすることにより、隅部がなく、前記軸方向を往復するうねり運動がより円滑に行える。また、副次的に、被処理物替えの際の清掃がさらに容易となるとともに、処理容器から処理済物の排出も迅速かつ円滑となる。
【００２７】
更に、処理容器に排気口を形成し、必要により、排気口に真空吸引手段を連結した場合は、粉粒体用振動乾燥装置として好適に使用可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図例に基づいて説明する。
【００２９】
(1) 図２〜４は、本発明の一実施形態を示す横形振動加熱乾燥装置の一例を示す。
【００３０】
本装置の基本構成は、粉粒体のまたは投入後粉体となる被処理物が投入され、軸線Ｌが略水平となるように弾性体１４上に配される筒状の処理容器１２と、該処理容器１２に振動を付与する発振機（駆動手段）１６とを備えたものである。
【００３１】
ここで、投入後粉粒体となるは、特公昭６３−６３２４１号の如く、溶質を含む液状体（泥状体を含む。）が、投入後乾燥（溶剤揮散）して粉粒体になる場合や、液状体が反応、更には凍結して粉粒体になる場合、更には、粉末体が造粒作用により顆粒体になる場合を含む。
【００３２】
ここで、投入口１８は、天井壁側に形成されている。投入口１８の位置は、これに限られず、粉粒体を投入可能な位置なら、両端壁面上側部等、任意である。投入口の大きさは、例えば、処理容器１２の容量が１０００Ｌのとき、開口径８〜１０cmとする。以下、処理容器１２等の設計仕様は、特に断らない限り、処理容器１２の容量が１０００Ｌの場合の仕様である。
【００３３】
弾性体１４は、コイルばねであり、架台３２の支持柱３２ａ上に配され、ブラケット３４を介して処理容器１２を支持している。処理容器１２に付与される振動を吸収できる弾性及び強度を有する弾性体なら、特に限定されない。
【００３４】
このような弾性体としては、板ばね、エアばね、ゴム状弾性体等を使用可能である。なお、コイルばねのとき、該コイルばねをエラストマー材料で包んだものが、ばね弾性に加えて、ゴム状弾性の減衰性能を利用できて望ましい。
【００３５】
発振機１６は、図例では、不平衡錘２２を両側に配した発振部２４をユニバーサルジョイント２６を介して原動機（モータ）２８で回転させる機械式である。処理量、必要振動数、振動のタイプに応じて、機械式に限らず、電磁石方式、振動モータ方式も、単独、又は、必要により機械式に組み合わせて使用できる。まあ、発振機１６と処理容器１２との連結は、発振機１６の発振部２４をブラケット３４の下方延設部３４ａに取付けて行っている。
【００３６】
このとき、処理容器１２に付与する振動は、主として軸線回りの円振動ないし楕円振動を付与させるものであることが、本発明の効果（粉粒体の混合流動性）を確実に向上させるために望ましい。振動のタイプを、上下や斜め直線振動、更には、水平方向の直線ないし円・楕円振動であっても良い。
【００３７】
更に、発振機１６の取付位置は、通常、処理容器１２の略直下とする。なお、図５に示す如く、軸線Ｌの高さで処理容器１２の一側に、やはり、ブラケット３４の側方延設部３４ｂに発振機１６を設けてもよい。この場合は、反対側にバランスウェイト１７を配する必要がある。処理容器１２の直下に発振機１６を配した場合に比して、円振動をよりエネルギー効率よく、処理容器１２に付与できる。
【００３８】
更には、発振機１６は、処理容器１２の両側に一対設けてもよく、清掃性等が阻害されるが、処理容器１２の軸芯位置に設けてもよい。
【００３９】
また、振動数・振動ピッチは、処理要領及び要求される混合流動性等により異なるが、例えば、粉体加熱乾燥に使用する場合、振動数：５００〜１８００cpm 、振動ピッチ：１０〜０．５mmとする。ここで通常、振動数の増大に比して振動ピッチは小さく設定する。
【００４０】
温調手段は、過熱蒸気又は冷媒等の熱媒体を通過可能に配管されたジャケット３０とされている。ジャケットへの蒸気流入口３１の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、後述の集塵筒部３８の周璧部位に設けてある。温調手段としては、これに限られず、抵抗加熱、誘導加熱用のコイルを処理容器１２に巻き付けたり、また、マイクロ波発振器を天井に取付てマイクロ波加熱と併用したり、更に、面状の化学反応発熱体を処理容器に巻付けても良い。
【００４１】
本処理容器は、乾燥装置であるため、排気口３６を備えている。具体的には、粉体（粉塵）の処理系外への漏出を防止するため、処理容器１２の天井側中央に形成された集塵筒部３８を介して排気口３６を形成してある。
【００４２】
該集塵筒部３８は、中間高さ位置の保持板４０から複数のバッグフィルタ４２を吊り下げた構成である。この集塵筒部３８の内径は、４０〜５０cmとする。  この排気口３６には、集塵筒部３８を介さない場合は、必然的ではないが、真空ポンプ、コンプレッサ等の真空吸引手段（図示せず）が連結可能となっている。このときの、真空吸引能力は、１〜１．５Ｎｍ3 ／分の吸引容量、又は、処理容器１２内に絶対圧５〜１０Torr（０．５〜１kPa ）の真空度が得られるものとする。
とする。
【００４３】
(2) 本実施形態の処理容器１２は、上記において、軸線Ｌの略直下に少なくとも１個の処理済物排出口４４を備えているとともに、該被処理物排出口４４を大径側端に有する錐台筒状であることを特徴的要件とする。
【００４４】
ここで、処理済物排出口４４を大径側端に形成するのは、処理済物の排出を容易にするためである。
【００４５】
図例では、処理容器１２は、中間膨出の二連円錐台形で、かつ、両端が鏡板で形成されている。そして、処理済物排出口４４は、排出バルブ４６を介した蛇腹ホース４８で形成されている。二点円錐台形とすることにより、処理能力を増大できることは勿論、排出口からの処理済物の排出をより迅速かつ円滑に行える。
【００４６】
また、両端を鏡板１２ａで形成することにより、角ばった隅部が発生せず、混合流動性がより良好となる。このことは、図１に示すような単円錐台形の両端を鏡板で形成する場合でも言える。
【００４７】
このとき、円錐台形のテーパ角度（軸線に対する交差角度）は、処理容器１２の容量（即ち、円錐台形の平均径及び長さ）にもよるが、５°〜４０°、望ましくは、１０°〜３０°とする。テーパ角度が小さ過ぎても多き過ぎても、本発明の混合流動性の向上が期待できず、また、排出口からの排出速度（排出性）も低下する。
【００４８】
なお、円錐台形の平均径（中央径）及び長さ（高さ）は、通常、前者：７５〜１２０cm、後者：１２０〜７５cmとする。
【００４９】
ここでは、図２〜５に示すような二連円錐台形を例に採り説明したが、図６に示すような二連円錐台形を２組み連接した構成、更には、中央部縮径の二連円錐台形等、又、錐台形は円錐に限らず、多角錐台形（六角錐台形等）でもよく発明の作用・効果を奏する限り、円錐台形の連接数・方法は任意である。
【００５０】
また、必然的でなく、混合流動性は疎外し、かつ、清掃作業性を阻害するおそれがあるが、必要により、図例の如く伝熱フィン５０を設けてもよい。
【００５１】
なお、図例中、５２は掃除等のためのマンホールであり、５４は、内部確認のための覗き窓である。
【００５２】
(3) 次に、上記横置き形振動乾燥装置の、使用態様を説明する。
【００５３】
まず、投入口１８から、被処理物を、処理容器１２の容量の５０〜８０容量％、望ましくは、６０〜７０容量％を投入する。投入量が少なすぎると、錐台形にしたことによる本発明の混合流動性向上の効果を得難い。また、粉粒体の径は、１μｍ〜５mm、望ましくは、０．１〜１mm位が、混合流動性向上の効果が得易い。粉粒体は、真比重が０．５〜１０、望ましくは０．８〜２とすることが、混合流動性向上の見地から望ましい。
【００５４】
次に、モータ２８を起動させて発振機１６を駆動させ、処理容器１２に振動を付与するとともに、所定温度の蒸気（加圧・減圧）をジャケット３０に蒸気流入口３１を介して流入させる。所定温度を維持するために、ジャケット３０には図示しないが所定圧で開閉するドレン弁を備えた配管がジャバラホース等を介して接続されている。該蒸気は処理物（粉体）の材質によっては、蒸気は、被処理物投入前に通過させて、処理容器１２を加熱しておいても良い。また、蒸気の代わりに温水を使用しても良い。
【００５５】
発振機の駆動馬力は、処理量により異なるが、例えば、５．５〜７．５ｋＷとし、そして発振機１６の駆動仕様は、粉粒体の種類（粒径・比重）及び充填量により異なるが、前述の如く、振動数５００〜１８００cpm 、振動ピッチ０．５〜１０mmとする。同時に、真空ポンプ等を作動させて、真空吸引を行って、乾燥処理を継続する。
【００５６】
すると、図７に示す如く、処理物の温度及び真空圧が変化して、処理物温度が加熱温度に漸近平行状態になるとともに、処理容器１２内の真空度が真空ポンプ（真空吸引手段）の能力に漸近平行状態になったときに、運転を停止して、即ち、発振機、真空ポンプを停止させ、必要により蒸気弁を閉じる。
【００５７】
このとき、処理容器１２内の処理物は、前述の如く、混合流動性が良好であるので、迅速かつ万邊なくに乾燥処理される。
【００５８】
そして、運転停止後、排出バルブ４６を開として、処理済物（乾燥処理物）を排出口４４から排出させる。このとき、発振機１６を起動させて処理容器１２に振動を付与することにより、容易に乾燥処理済物を排出できる。この処理済物排出時の振動数は、乾燥処理時のそれより、相対的に小さい出力・ピッチ、回転数で良い。このとき、例えば、振動数：１５００〜３００cpm 、振動ピッチ：０．５〜１０mmとする。
【００５９】
また、振動のタイプは、円・楕円振動であっても良いが、錐台形斜面における粉粒体の落下を促進させる作用をする振動形式なら限定されない。この場合は、、乾燥処理の混合用発振機とは、別の排出用発振機を処理容器に取り付けることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動処理装置内に処理容器内における粉粒体の混合流動性を示す説明図
【図２】本発明の一実施形態における横形振動乾燥機の概略平面図
【図３】同じく概略側面断面図
【図４】同じく概略正面図
【図５】図２〜４の実施形態において軸線の高さの一側に発振機を設けた概略正面図
【図６】図３を多連式とした実施形態における概略側面断面図
【図７】本発明の処理装置を用いて処理物を乾燥処理をした場合の乾燥概念グラフ図
【符号の説明】
１２  処理容器
１４  弾性体（コイルばね）
１６  発振機
３０  温調手段（ジャケット）
３６  排気口
３８  集塵筒部
４４  処理済物排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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