JPH11104480A - 適正流動化多孔板を備えた気中懸濁化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給される粒子の大きさや装置の操作条件な
どが運転中に少し変動した場合にも、安定した運転状態
を維持し、各粒子に対するコーティング量の均一性を良
くすることができるようにした適正流動化多孔板を備え
た気中懸濁化装置の提供。 【解決手段】 多孔板上４の各領域に設ける多数の小孔
を（内筒内領域４ａの実質開口率）＞（外郭領域４ｃの
実質開口率）＞（内筒外環状領域４ｂの実質開口率）の
条件を満足させた状態で、内筒内領域４ａの実質開口率
を３０〜４０％、内筒外全領域の実質開口率を０．５〜
１０％の範囲内にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動化改善用多孔板
を備えた気中懸濁化装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】内筒と多孔板を有する従来のワースター
型気中懸濁化装置では、竪型の外筒容器内に多数の小孔
を備えた多孔板が水平に設けられ、この多孔板上方の外
筒容器内の中央部に、上下に開口する円筒形の内筒を固
定されるとともに、内筒内に向けて液体を噴霧するスプ
レーノズルが設けられており、外筒内に供給された錠剤
や顆粒などの各粒子は、多孔板の下側から上側に通過す
る空気流により多孔板の上方で循環しながらコーティン
グを施されていた。

【０００３】内筒の大きさは外筒容器の直径やコーティ
ングを施される原料粒子の大きさによって異なる寸法に
決められる。しかも、多孔板の各領域に設けられる小孔
の大きさや、各領域における小孔の開口率は、本件出願
人が先に権利を取得した特許第２５７９８８７号に開示
したものと同じである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気中懸濁化装置では、多孔板の各領域に設けられた小孔
の径とその開口率は、内筒の下側で大きく、内筒の下側
より外側と外筒容器の間で小さくなるようにされている
から、多孔板を下側から上側に通過する空気流の速度
は、内筒内で速く、内筒と外筒との間で遅くなる。この
ため、装置内に供給された粒子は、空気流の速度が速い
内筒内を上昇し、内筒の上端を出て空気流の速度が遅く
なった領域で失速して重力の作用により内筒と外筒容器
との間を下降する。下降した各粒子は、多孔板と内筒の
下端との隙間部分から空気流の速度が速い内筒内に再び
吸い込まれて循環を継続する。

【０００５】ところで、前記特許第２５７９８８７号で
発明した多孔板を用い、複数本の内筒を外筒内に配置し
た構成で、各種原料の粒子についてコーティングの形成
される状態を研究したところ、各粒子のサイズや装置の
操作条件などが変動すると装置内にスラッギング流動が
発生し、装置内の粒子循環が不規則となり、各内筒内の
充填量にばらつきを生ずるため、運転状態が不安定とな
り、各粒子に施されるコーティング量にばらつきが生じ
易くなることがわかった。

【０００６】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、供給される粒子の大きさや装置の操作条件など
が変動した場合にも、安定した運転状態を維持し、各粒
子に対するコーティング量の均一性を良くすることがで
きるようにした適正流動化多孔板を備えた気中懸濁化装
置の提供を目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の適正流動化多孔板を備えた気中懸濁化装置
は、下端側が吸気ダクトに接続され、かつ、上端側が排
気ダクトを介して排風機に接続される竪型の外筒容器
と、外筒容器内を上下に仕切る多孔板と、多孔板の上方
に固定される上下両端が開口された複数本の内筒と、内
筒の下端開口内に液体を噴霧するスプレーノズルとを備
える気中懸濁化装置であって、複数本の内筒は内筒の中
間位置から内筒の上方に達する部分を隔壁によって区分
され、多孔板上の領域を、内筒内の下方位置に相当する
内筒内領域と、内筒外の下方位置に相当し、かつ、内筒
の中心から内筒中心間の距離の半分よりやや大きい所定
距離までの内筒外環状領域と、内筒の中心からみて内筒
外環状領域の外に位置する外郭領域とに区分したとき、 （内筒内領域の実質開口率）＞（外郭領域の実質開口
率）＞（内筒外環状領域の実質開口率） となるように多数の小孔を多孔板に開口し、内筒内領域
の実質開口率を３０〜４０％にするとともに、内筒外全
領域の実質開口率（内筒外の各領域の面積の総和に対す
るそれらの各領域に開けられた小孔の面積の総和の比）
を０．５〜１０％の範囲内にあるようにしたことを特徴
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施例の全体図を示
す縦断面図で、図２は図１のII−II断面図、図３は装置
内に装着された多孔板の構成を示す平面図である。ま
た、図４から図９は本発明の効果を示す実験結果で、図
１０は多孔板の他の実施例を示す部分的平面図である。

【０００９】図１〜図３において、１は竪型の外筒容器
で、この外筒容器１の内部は、多孔板４によって上下に
仕切られている。多孔板４の上方の同じ高さ位置には、
複数本、例えば３本の内筒２が外筒容器１内の同心円を
３等分する各位置に垂直方向に設けられている。内筒２
は、上下両端が開口された円筒状の筒体で、内筒２の直
径ｄと長さｌは、それぞれ同じ寸法に形成されている。
多孔板４と各内筒２は、いずれも外筒容器１内に保持さ
れている。

【００１０】各内筒２の中心の下方には、多孔板４を貫
通する３個のスプレーノズル３が多孔板４に保持される
形で取り付けられている。スプレーノズル３は多孔板４
より下側で、スプレー液６を貯えた液槽５と高圧空気槽
８とにそれぞれ接続されている。図１では、スプレーノ
ズル３の下端面は送液管５ａと送液ポンプ７とを介して
液槽５に接続され、スプレーノズル３の下端側面部は圧
空配管８ａを介して高圧空気槽８に接続されている。そ
れ故、スプレーノズル３にスプレー液６と圧縮空気とが
同時に供給されたとき、スプレーノズル３の上端出口か
らは、霧状のスプレー液６が内筒２の下端開口内に噴霧
される。

【００１１】多孔板４には、図３に示すように、一定の
規則によって区分された各領域に、大きさの異なる多数
の小孔が設けられている。多孔板４の上面は、内筒内の
下方位置に相当する内筒内領域４ａと、内筒外の下方位
置に相当し、かつ、内筒２の中心から内筒中心間の距離
の半分よりやや大きい適正距離Ｌを半径として区分され
る内筒外環状領域４ｂと、内筒の中心からみて内筒外環
状領域４ｂの外側に位置する外郭領域４ｃとに区分され
ており、多孔板４の各領域には、 （内筒内領域の実質開口率）＞（外郭領域の実質開口
率）＞（内筒外環状領域の実質開口率） の条件を満たすように小孔が開口されている。なお、適
正距離Ｌとは、図３の例では、外筒中心を中心とし外筒
中心から内筒中心までの距離を半径とする円弧と、内筒
中心間を二等分する線との交点をＸとしたとき、内筒中
心からＸ点までの距離をいう。

【００１２】さらに、多孔板４に開けられる小孔は、上
記関係式を満たしつつ内筒内領域４ａの実質開口率と内
筒外全領域の実質開口率とを、それぞれ３０〜４０％と
０．５〜１０％の範囲内に納まるようにされている。こ
れまでの説明において、実質開口率とは、多孔板４の各
領域について小孔を開け得る実際の面積に対する開口さ
れた小孔の面積の総和の比を意味する。

【００１３】多孔板４に対する領域区分は、上記３つの
他に外筒容器１の内周に最も近い環状領域を最外周領域
４ｄとして独立させてもよい。この場合にも、内筒内領
域４ａの実質開口率と内筒外全領域の実質開口率は、そ
れぞれ３０〜４０％と０．５〜１０％の範囲内に納める
ことが必要とされる。

【００１４】これら範囲内の実質開口率は複数個の多孔
板４に開けられ、用意された複数個の多孔板４は、コー
ティングされる各種原料の粒子サイズや装置の操作条件
などに応じてそれに最も適したものに取り換えられる。
多孔板４の取り換えは、運転条件が変動した場合にも、
装置内にスラッギング流動が発生しないようにして運転
状態を安定に保ち、その結果として、各種原料に付着す
るコーティング量をできるだけ均一にするために行われ
る。

【００１５】９は外筒容器１内に設置される隔壁で、こ
の隔壁９は各内筒２の長さ方向の中央部から内筒２の上
方にかけて設けられ、各内筒２を区分する形で外筒容器
１の内壁に保持されている。隔壁９の高さ方向の寸法
は、内筒２の長さｌとほぼ同じ位の長さに設定される。

【００１６】外筒容器１は多孔板４より下方で細くなる
ように絞られており、隔壁９より上側でテーパー部分を
介して太くなるように拡げられている。外筒容器１の下
側側面は吸気ダクト１０を介して熱交換機１１に接続さ
れ、熱交換機１１で加熱された空気は、多孔板４を通し
て多孔板４の上方に供給される。外筒容器１は下端の細
くなった部分にコーティングされた粒子を取り出すため
の排出口１２が設けられている。

【００１７】これに対し、外筒容器１の上端側は排気ダ
クト１３を介して排風機１４に接続されている。また、
径が太くなっている外筒容器１内には、バグフィルター
１５が設けられており、このバグフィルター１５は外筒
容器１の上端面に取り付けられたシェイキングシリンダ
１６と結合されている。１７は外筒容器１の上側テーパ
ー部に設けられた斜め上向きの投入口で、この投入口１
７と前記排出口１２は、運転時における空気流の変動を
少なくするため、運転中は閉じられている。

【００１８】次に、本発明を適用した気中懸濁化装置の
動作について説明する。図１に示す装置に、本発明の実
施例１〜４の多孔板４が適用された場合について説明す
ると、排風機１４の吸い込み作用によって外筒容器１の
下端側方から吸い込まれる空気は、熱交換機１１により
加熱されたのち、多孔板４に設けられた多数の小孔を通
って上方に移動される。この場合、多孔板４の前記内筒
外との開口率の差により、内筒内と内筒外の通気速度に
差が生じる。したがって、内筒内領域４ａの実質開口率
と内筒外の実質開口率との差が大きくなることにより、
内筒内と内筒外の通気速度差は更に拡大される。

【００１９】この結果、顆粒肥料などの製造設備で単位
装置当たりの処理量を極めて大きくしようとする場合、
乾燥速度を速くするため通気速度を大きくすることと、
顆粒径が２〜４ｍｍと大きいため、内筒スペース（図１
におけるｓ＝ｈ／ｄ）を広げて顆粒が循環しやすくする
必要がある。比較例では、内筒外の実質開口率が大きい
ことから内筒外の通気速度も大きくなることに加え、内
筒スペースを広くすることにより内筒内領域４ａで割り
当てた通気空気が内筒外へ拡散し更に内筒外の通気速度
を大きくし、内筒２にスラッギング流動を生じて顆粒の
循環不良となる。この対策として、本発明の多孔板４か
ら適正なものを選択することにより、通気速度を大きく
して顆粒の循環速度を速くし、しかもスラッギング流動
することなく安定したコーティングを行うことができ
る。

【００２０】また、本装置の一般的な処理サイズである
乳糖結晶や脂肪酸ビーズなどのような粒子は粒度分布幅
が広く、通気速度が速いと小粒子の落下循環が損なわ
れ、通気速度が遅いとバブリング流動やスラッギング流
動を生じる。比較例でこれらを処理しようとすれば適応
できる通気速度の範囲が極めて狭くなる。この対策とし
て、本発明の多孔板４から内筒内領域４ａの実質開口率
と内筒外の実質開口率との差が大きいものを使用するこ
とにより、内筒内の高速気流による大粒子の上昇と内筒
外の低速気流による小粒子の落下が容易に行われ、小粒
子から大粒子まで均一なコーティングを行うことができ
る。

【００２１】次に、本発明の実施例の多孔板４を用いて
行った比較実験の結果を示す。表１は本発明の実験に使
用される各粒子の特性を示したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】表２は本発明の実施例に使用される特性が
それぞれ異なる４つの多孔板と比較例の多孔板について
の仕様を示したものである。表２における内筒内の実質
開口率はいずれも３１．５％と同一に設定され、本発明
の４つの多孔板４についての内筒外の実質開口率は、比
較例のものに比べて順次小さくなるように開口されてい
る。

【００２４】

【表２】

【００２５】図４〜図９は、表１に示すコーティング原
料と表２に示す多孔板４とを次の仕様の装置を用いて行
った比較実験の結果を示したものである。使用装置：
ＧＭ−１４０型、外筒容器の内径２２５ｍｍ、原料粒子
仕込み部分の外筒容器の高さ５００ｍｍ、内筒の内径６
８ｍｍ、内筒の高さ３５０ｍｍ、内筒配設のピッチ径１
２２ｍｍ、内筒の本数３本、スプレーノズル３本

【００２６】１．使用粒子がポリエチレンビーズの場合 ａ．図４に、比較例の多孔板を用いた場合の適正な流動
状態（流動層内にスラッギング流動が発生しない状態）
における内筒スペースと通気速度の関係を示す。ここ
に、内筒スペースｓは、多孔板４の上面から内筒下端ま
での距離ｈｍｍと内筒の直径ｄｍｍとの比、ｓ＝ｈ／ｄ
を意味する。図中のプロットは、多孔板４の下に気流調
整用に用意した３種類の整流板を用いた場合を示す。下
側破線以下は、流動化に必要な通気速度に達していない
か、または、流動化しても内筒３本の充填状態が不均一
であったことを示す。上側破線以上は、外筒容器１内に
スラッギング流動を生じて粒子の循環が不良であったこ
とを示す。内筒スペース０．２７未満では循環が著しく
低下または停止したことを示す。換言すれば、内筒スペ
ース０．２７と、上下の破線に囲まれた範囲が内筒３本
のいずれもが均一な充填状態で循環していたことを示
す。

【００２７】ｂ．図５に、比較例の多孔板を用いた場合
の内筒スペースと循環量の関係を示す。比較例多孔板の
循環量は、内筒スペース０．４に最大値があり、約１．
８ｋｇ／ｓであった。

【００２８】ｃ．図６に、内筒スペース０．５３におけ
る内筒外開口率の比（比較例多孔板：１．０、実施例
１：０．６７、実施例２：０．４４、実施例３：０．
３）と通気速度の関係を示す。図４の場合と同様に、適
正な流動状態は、図中プロットの上下限と内筒外開口率
比０．３（実施例３）に囲まれた範囲である。実施例４
（０．１）では、ほとんど循環が行なわれず不適当であ
った。内筒スペース０．５３に着目した場合、比較例多
孔板（１．０）は、使用可能な通気速度の範囲が２．０
〜２．２ｍ／ｓであるのに対して、実施例２（０．４
４）は２．０〜３．０ｍ／ｓ、実施例３（０．３）は
２．０〜４．３ｍ／ｓと、それぞれ使用範囲が通気速度
増加の方向へ拡大されていることがわかる。また、実施
例１（０．６７）は、比較例多孔板（１．０）と差がな
く、実施例４（０．１）は粒子の循環が不適当であっ
た。

【００２９】ｄ．図７に、実施例３（０．３）について
内筒スペースと循環量の関係を示す。循環量は、内筒ス
ペース０．２７〜０．５３の間で増加を示し、０．５３
〜０．８の間では平衡を示している。循環量は、図５に
おける比較例多孔板（１．０）の１．８ｋｇ／ｓから、
図７に示す実施例３（０．３）の３．０ｋｇ／ｓへと大
幅な増加が見られた。

【００３０】２．使用粒子が脂肪酸ビーズの場合 図８に、内筒スペース０．２７における内筒外開口率の
比（比較例多孔板：１．０、実施例１：０．６７、実施
例２：０．４４、実施例３：０．３）と通気速度の関係
を示す。図４の場合と同様に、適正な流動状態は、図中
プロットの上下限と内筒外開口率比０．３に囲まれた範
囲である。実施例３（０．３）では、通気速度は１．２
〜２．９ｍ／ｓであり、適正流動範囲が大幅に拡大され
た。比較例多孔板（１．０）については、スラッギング
波動を発生するため、粒子の循環は不適当であった。実
施例４（０．１）では、循環速度が著しく低下し実用的
でなかった。

【００３１】２．使用粒子が乳糖の場合 図９に、内筒スペース０．１３における内筒外開口率の
比（実施例１：０．６７、実施例２：０．４４、実施例
３：Ｏ．３、実施例４：０．１）と通気速度の関係を示
す。図４の場合と同様に、適正な流動状態は、図中プロ
ットの上下限と内筒外開口率比０．１（実施例４）に囲
まれた範囲である。実施例４（０．１）についての適正
な通気速度は１．２〜１．４ｍ／ｓであった。乳糖の場
合、適正な通気速度の範囲は、ポリエチレンビーズや脂
肪酸ビーズに比較すると狭いが、比較例多孔板（１．
０）、実施例１（０．６７）、および実施例２（０．４
４）では、スラッギング波動を発生して粒子の循環が不
適当であったことに比べると、実施例４（０．１）が適
正流動範囲を示した意義は大きい。

【００３２】前記実施例は、内筒２の本数が３本の場合
について説明したが、内筒２の本数は３本に限定される
ものではない。しかし、外筒容器１内に５本の内筒２を
配設する場合には、多孔板４の中央部に星形の外郭領域
が形成される。また、図１０に示すように、外筒容器１
の中心に１本、外筒容器中心の周囲にも６本、併せて７
本の内筒２を配設する構成としてもよい。この場合、周
囲の内筒２と中心の内筒２の３点の中心位置に６個の外
郭領域４ｃが形成される。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、次に記載する優れた効
果が得られる。

【００３４】請求項１に記載の適正流動化多孔板を備え
た気中懸濁化装置において、多孔板上の各領域に多数の
小孔を設ける場合に、（内筒内領域の実質開口率）＞
（外郭領域の実質開口率）＞（内筒外環状領域の実質開
口率）の条件を満足させた状態で、内筒内領域の実質開
口率を３０〜４０％にするとともに、内筒外全領域の実
質開口率を０．５〜１０％の範囲内にあるようにしたた
め、 多孔板を通過する空気流を適正に配分して、装置内
にスラッギング流動やバブリング流動などが発生しない
ようにすることができる。 適正な流動状態下で運転に使用できる通気速度の範
囲を拡大することができる。このため、運転条件に多少
の変動が生じた場合にも、装置を安定な運転状態に維持
することができ、また、粒子に形成されるコーティング
量のバラツキを少なくすることができる。 運転中における粒子の循環量を多くして同一装置に
よるコーティングの処理能力を向上し、製品の生産性を
向上することができる。

【００３５】請求項２に記載の適正流動化多孔板を備え
た気中懸濁化装置において、内筒内領域と内筒外全領域
に対する実質開口率の範囲内の小孔が、複数個の多孔板
に、異なる実質開口率でそれぞれ開けられているため、
多孔板を取り換えることにより、コーティングを施され
る各粒子の特性に最も適した適正流動状態で装置を運転
することができる。

【００３６】請求項３に記載の適正流動化多孔板を備え
た気中懸濁化装置において、多孔板は外筒内周に最も近
い領域に多数の小孔を備えた最外周領域が形成されてい
るため、循環のデッドスペースとなりがちであった最外
周領域の粒子に循環気流を供給して、品質のバラツキを
改善したり、生産性の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略縦断面図である。

【図２】図１のII−II断面図である（多孔板の小孔につ
いては図示省略）。

【図３】多孔板の構成を示す平面図である。

【図４】ポリエチレンビーズについて示した適正流動状
態に対する内筒スペースと通気速度の関係を示した図で
ある。

【図５】ポリエチレンビーズについて示した適正流動状
態における内筒スペースと循環量の関係を示した図であ
る。

【図６】ポリエチレンビーズについて、内筒スペース
０．５３における多孔板の内筒外開口率の比と通気速度
の適応範囲との関係を示した図である。

【図７】ポリエチレンビーズについて示した適正流動状
態に対する内筒スペースと循環量の関係を示した図であ
る。

【図８】脂肪酸ビーズについて、内筒スペース０．２７
における多孔板の内筒外開口率の比と通気速度の適応範
囲との関係を示した図である。

【図９】乳糖について、内筒スペース０．１３における
多孔板の内筒外開口率の比と通気速度の適応範囲との関
係を示した図である。

【図１０】多孔板の他の実施例の構成を示す部分的平面
図である。

【符号の説明】

１ 外筒容器 ２ 内筒 ３ スプレーノズル ４ 多孔板 ４ａ 内筒内領域 ４ｂ 内筒外環状領域 ４ｃ 外郭領域 ４ｄ 最外周領域 ９ 隔壁 １０ 吸気ダクト １３ 排気ダクト １４ 排風機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端側が吸気ダクトに接続され、かつ、
   上端側が排気ダクトを介して排風機に接続される竪型の
   外筒容器と、 外筒容器内を上下に仕切る多孔板と、 多孔板の上方に固定される上下両端が開口された複数本
   の内筒と、 内筒の下端開口内に液体を噴霧するスプレーノズルとを
   備える気中懸濁化装置であって、 複数本の内筒は内筒の中間位置から内筒の上方に達する
   部分を隔壁によって区分され、 多孔板上の領域を、 内筒内の下方位置に相当する内筒内領域と、 内筒外の下方位置に相当し、かつ、内筒の中心から内筒
   中心間の距離の半分よりやや大きい所定距離までの内筒
   外環状領域と、 内筒の中心からみて内筒外環状領域の外に位置する外郭
   領域とに区分したとき、 （内筒内領域の実質開口率）＞（外郭領域の実質開口
   率）＞（内筒外環状領域の実質開口率） となるように多数の小孔を多孔板に開口し、 内筒内領域の実質開口率を３０〜４０％にするととも
   に、内筒外全領域の実質開口率（内筒外の各領域の面積
   の総和に対するそれらの各領域に開けられた小孔の面積
   の総和の比）を０．５〜１０％の範囲内にあるようにし
   たことを特徴とする適正流動化多孔板を備えた気中懸濁
   化装置。
2. 【請求項２】 内筒内領域と内筒外全領域に対する実質
   開口率の範囲内の小孔が、複数個の多孔板に開けられて
   いる請求項１に記載の適正流動化多孔板を備えた気中懸
   濁化装置。
3. 【請求項３】 多孔板は外筒内周に最も近い環状領域に
   多数の小孔を備えた最外周領域が形成されている請求項
   １または請求項２に記載の適正流動化多孔板を備えた気
   中懸濁化装置。