JP2000334288A - 粉体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室の内部の温度・湿度を最適に制御する
ことのできる粉体処理装置を提供する。 【解決手段】 粉体を処理する処理室１と、流動化空気
を処理室１に供給する空気供給口５と、処理室１から流
動化空気を排出する空気排出口６とを備え、処理室１に
流動化空気を分散させる空気分散部９と、液状材料３を
供給するノズル２とを備えた粉体処理装置であって、処
理室１に供給する流動化空気の温度・相対湿度を測定す
る供給側計測手段Ｓ１と、処理室１から排出する流動化
空気の温度・相対湿度を測定する排出側計測手段Ｓ２と
を備え、供給側計測手段Ｓ１・排出側計測手段Ｓ２の計
測結果より、液状材料３と噴霧空気との供給量を調節す
る粉体処理制御機構Ｋ２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体を処理するた
めの処理室と、前記粉体を前記処理室に流動させる流動
化空気を前記処理室に供給する空気供給口と、前記処理
室から流動化空気を排出する空気排出口とを備えると共
に、前記処理室の内部で前記流動化空気を分散させる空
気分散部と、前記処理室に液状材料を供給するノズルと
を備えた粉体処理装置に関するものであり、詳しくは、
処理室の内部において粉体を造粒したり、粉体の表面を
コーティングする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の粉体処理装置は、粉体を
処理するための処理室の内部に液状材料を圧縮空気によ
って噴霧するものが多い。例えば、液状材料を噴霧して
造粒を行う場合には、処理室の内部の温度・湿度を一定
に維持することで成分や強度等が安定した製品粒子を得
ることができる。このため、従来の装置では、前記処理
室に流通させる流動化空気の風量や液状材料の噴霧量等
を一定化させていた。造粒に際しては、処理室に供給す
る流動化空気の温度・湿度と、処理室から排出する流動
化空気の温度とを測定し、これら温度・湿度が一定とな
るように、特に前記流動化空気の風量を調節していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の粉
体処理装置を用いて粒子を製造する場合には、以下に示
すような問題があった。即ち、従来の粉体処理装置で
は、処理室の入側の温度と出側の温度とを測定していた
が、湿度については、処理室に供給する流動化空気の入
側の湿度のみを測定するに過ぎなかった。造粒に際して
は処理室に液状材料を噴霧するため、現実には、前記液
状材料に含まれる水分が処理室内の湿度を上昇させる。
この結果、従来の粉体処理装置では、処理室の湿度が最
適な状態となっておらず、得られる製品粒子の品質を向
上させるにも一定の限界があった。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、処理室の内部の温度・湿度を最適に制御す
ることのできる粉体処理装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成を、図１に示した例を参考に説明す
る。

【０００６】（構成１）本発明の粉体処理装置は、請求
項１に記載したごとく、処理室１に供給する流動化空気
の相対湿度を測定する供給側計測手段Ｓ１と、前記処理
室１から排出する流動化空気の相対湿度を測定する排出
側計測手段Ｓ２とを備え、前記供給側計測手段Ｓ１およ
び前記排出側計測手段Ｓ２の計測結果に基づいて、ノズ
ル２から供給する液状材料３の供給量および噴霧空気の
供給量を調節する粉体処理制御機構Ｋ２を備えた点に特
徴を有する。 （作用・効果）本発明の装置は、供給側計測手段と排出
側計測手段とで処理室内の相対湿度を測定し、当該計測
結果に基づいて、粉体処理制御機構によって液状材料の
供給量および噴霧空気の供給量を調節するものである。
本構成においては、液状材料の供給量を調節することに
加えて、噴霧空気の供給量をも調節する。これは、通
常、噴霧空気としては乾燥空気を用いるから、当該噴霧
空気によって処理室内が除湿され、処理室内の湿度が変
動することに対処する必要があるからである。本構成の
ごとく、流動化空気に係る相対湿度を認識すると共に、
噴霧によって処理室の内部に加えられる水分量を考慮す
ることで、処理対象である粉体に応じて処理室内の相対
湿度を最適に設定することができ、粉体の強度、粒度、
密度などが均一な高品質の製品粉体を得ることができ
る。

【０００７】（構成２）本発明の粉体処理装置は、請求
項２に記載したごとく、供給側計測手段Ｓ１を、前記処
理室１に供給する前の前記流動化空気の初期温度を測定
する初期温度計１３と、前記流動化空気の初期湿度を測
定する初期湿度計１５と、前記空気供給口５に供給する
直前の前記流動化空気の温度を測定する入側温度計１４
とを備えて構成し、前記排出側計測手段Ｓ２を、前記空
気排出口６から排出する前記流動化空気の温度を測定す
る出側温度計１７と、前記排出する前記流動化空気の湿
度を測定する出側湿度計１８とを備えて構成すると共
に、前記粉体処理制御機構Ｋ２を、前記噴霧空気を噴霧
する噴霧空気供給手段Ｓ４と、前記液状材料３を供給す
る液状材料供給手段Ｓ３と、前記噴霧空気および前記液
状材料３の供給量を決定する制御手段Ｓ５とを備えて構
成することができる。 （作用・効果）本構成のごとく、流動化空気の空気供給
口の側において、初期温度および初期湿度、入側温度を
測定し、流動化空気の空気排出口の側において出側温度
を測定することで、処理室の内部をどのような湿度に設
定すべきかを算出することができる。そして、この算出
した湿度と前記空気排出口において測定した出側湿度と
を比較することで、処理室の内部に供給すべき水分量が
決定されるから、この必要水分量を処理室の内部に供給
するように、前記制御手段により、前記噴霧空気供給手
段と前記液状材料供給手段とを適宜作動させるのであ
る。本構成によれば、上記構成１で記載した高品質の製
品粉体を確実に得ることができる。

【０００８】尚、上記課題を解決するための手段の説明
中、図面を参照し、図面との対照を便利にするために符
号を記すが、当該記入により本発明が添付図面の構成に
限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 （装置の概要）本発明に係る粉体処理装置は、処理室１
の内部にノズル２を用いて液状材料３を噴霧し、当該処
理室１の内部で流動層を形成しつつ粉体を生成するもの
であり、運転に際して、特に、処理室１の内部の湿度を
制御することで粉体の製造条件を最適化するものであ
る。本発明の粉体処理装置の概要を図１に示す。当該装
置は、主に、粉体を生成する処理室１を有する装置本体
４と、前記処理室１の内部に流動層を形成するための流
動化空気供給機構Ｋ１と、前記処理室１の内部の運転条
件を最適化するために液状材料３の供給量等を制御する
粉体処理制御機構Ｋ２とで構成する。

【００１０】装置本体４は、略筒状あるいは上方に向け
て拡径した略円錐形状の処理室１を有する。当該処理室
１に対し、後述するノズル２から液状材料３が上方に向
けて噴霧される。噴霧された液状材料３は、処理室１の
内部で対流し、その間に乾燥固化して微粉体となり、さ
らに、これら対流する粉体に新たな液状材料３が吹き付
けられて粒子が成長する。前記処理室１の下方には、当
該処理室１に流動化空気を供給する空気供給口５を備え
ており、前記処理室１の上方には、流動化空気を排出す
る空気排出口６を備えている。このように、処理室１の
下方から上方に向けて流動化空気の流れを形成すること
で、液状材料３を処理室１の内部で長時間浮遊させるこ
とができ、粉体処理を効率的に行うのである。

【００１１】前記処理室１の上方であって、前記空気排
出口６の下方には、前記流動化空気の流通に伴って造粒
途中の粉体が処理室１から排出されるのを阻止するため
のフィルタ７を備えている。当該フィルタ７としては、
例えば逆洗機構８を備えたバグフィルタ７ａを用いる。
当該逆洗機構８は、例えば、一定時間毎に高圧空気を逆
方向に瞬間的に付加し、フィルタ７に付着して乾燥させ
られた微粒子を再び処理室１の内部に流動させるもので
ある。当該バグフィルタ７ａを用いれば、処理室１の内
部に噴霧した液状材料３の略全量を粉体化することがで
き、液状材料３の歩留まりを向上させることができる。

【００１２】前記空気供給口５から供給された流動化空
気は、処理室１の底部に設けた空気分散部９を通過して
処理室１の内部に供給される。当該空気分散部９は、流
動化空気を整流するためのものであり、多数のスリット
あるいは孔部を有する空気分散板９ａによって構成す
る。当該空気分散板９ａとしては、例えば、ステンレス
鋼の微細な線材を絡み合わせたものを焼結成形して得た
網状部材を用いることができる。当該部材は、耐熱性・
耐食性・強度において優れているため、粉体処理装置の
耐久性が高まり、造粒に際しての運転条件を広範囲に選
択することが可能となる。また、この他にもパンチング
プレートやステンレス焼結板、さらには、多孔質のセラ
ミックスやフィルタ材などを取り付けて多数の開口部を
設けたものを用いることができる。

【００１３】尚、前記装置本体４は、上下方向Ｘにおけ
る所定の箇所で開閉自在となるよう分割構成してある。
これにより、前記ノズル２あるいは空気分散部９のメン
テナンスを容易にする等の便宜を図っている。

【００１４】（流動化空気の供給・排気）前記流動化空
気は、流動化空気供給機構Ｋ１によって前記空気供給口
５から供給する。前記流動化空気の吹き出しは概ね上方
に向けて行うが、当該方向は鉛直方向に沿って上方に向
かって吹き出させるものであってもよいし、斜め上方に
吹き出すこととして、処理室１の内部に流動化空気の旋
回流を形成するようにしてもよい。旋回流を形成した場
合には、粒子をより積極的に上方に巻き上げるので、粒
子の乾燥固化を一層促進することができる。当該流動化
空気供給機構Ｋ１は、図１に示すごとく、主に、空気送
風機１０、および、流動化空気ヒータ１１、流動化空気
流量計１２、供給側計測手段Ｓ１とで構成する。流動化
空気は、所定の温度に加熱した後に処理室１の内部に供
給する。即ち、噴霧する液状材料３によっては、乾燥速
度あるいは粘性等が異なるため、液状材料３の物性に適
合させて処理室１の内部を最適な温度および湿度に設定
する必要があるからである。

【００１５】このため、特に、前記供給側計測手段Ｓ１
として、温度計及び湿度計を備えている。このうち、温
度計は、初期温度計１３と入側温度計１４とで構成す
る。初期温度計１３は、前記流動化空気ヒータ１１で加
熱する前の初期状態における空気の温度である。これに
対し、前記入側温度計１４は、前記流動化空気ヒータ１
１で加熱した後の空気の温度であって、前記空気供給口
５に供給する直前の空気の温度である。前記湿度計に関
しては、初期湿度計１５のみを設けてあり、空気供給口
５から供給する直前の湿度は測定しない。即ち、空気を
流動化空気ヒータ１１で加熱した場合でも流動化空気が
含有する水分量は変化しないため、初期状態における空
気の湿度を測定しておけば十分だからである。このよう
に、空気供給口５の側における流動化空気の温度及び相
対湿度を測定しておくことで、処理室１の内部に供給さ
れた流動化空気の温度と湿度との相関関係を把握するこ
とができる。

【００１６】一方、前記空気排出口６には、処理室１の
内部から流動化空気を吸引排出する排気装置１６を設け
てある。また、前記空気排出口６の近傍には排出側計測
手段Ｓ２を備えている。当該排出側計測手段Ｓ２は、排
出する流動化空気の温度および湿度を夫々測定する出側
温度計１７及び出側湿度計１８で構成してある。流動化
空気の排出側での温度および湿度を測定することで、前
記空気供給口５での流動化空気の温度及び湿度との差を
認識することができるから、例えば、処理室１の内部に
おける流動化空気の平均温度を知ることができる。ま
た、供給側と排出側とでの流動化空気が含有する水分量
の差を認識できるから、後述するごとく、ノズル２から
供給する水分量を調節するための判断要因とすることも
できる。

【００１７】（液状材料の供給）本発明の粉体処理装置
では、液状材料３を上方に向けて噴霧する。このため、
ノズル２は、前記空気分散板９ａの中央に上向きに取り
付けてある。当該ノズル２から噴霧する液状材料３は、
粉体を形成させるための原料にバインダや水分を添加し
たものであり、液状あるいはスラリー状のものである。
前記液状材料３は、サイズや強度が均質な粉体を生成す
るためには、処理室１の内部に対して所定の粒径の液滴
として噴霧する必要がある。噴霧された液滴の粒径が不
均一な場合には、液滴どうしが不規則に凝集して粉体の
サイズが均一にならないばかりか、生成された粉体の含
水率が異なるものとなって粉体の強度が不均一になるな
どの不都合が生じるからである。また、噴霧する液状材
料３の物性によっては、温度の変動に伴って粘性が変化
し易いものがあり、温度が適切でない場合には、最適な
サイズの液滴を噴霧することが困難になる場合もある。
さらに、液状材料３に含まれる水分及び噴霧空気が含有
する水分は、前記流動化空気に合流することとなるが、
当該水分の添加によって前記流動化空気の湿度が変動す
ることとなる。

【００１８】このため、本発明の粉体処理装置において
は、噴霧する液状材料３の温度および水分量を最適に設
定すべく粉体処理制御機構Ｋ２を備えている。当該粉体
処理制御機構Ｋ２は、主に、液状材料３の供給量を設定
する液状材料供給手段Ｓ３と、噴霧空気の供給量を設定
する噴霧空気供給手段Ｓ４と、前記流動化空気の温度及
び湿度に応じて、前記液状材料供給手段Ｓ３と前記噴霧
空気供給手段Ｓ４との動作を制御する制御手段Ｓ５とで
構成する。

【００１９】図１に示すごとく、液状材料供給手段Ｓ３
は、液材容器１９から液状材料３を吸い上げるポンプ２
０と液材流量計２１とを有している。これらポンプ２０
と液材流量計２１とは、インバーターで接続してあり、
液材流量計２１の指示に基づいてポンプ２０の作動状態
を変更することが可能である。そして、当該液材流量計
２１は、前記制御手段Ｓ５と接続してあり、制御手段Ｓ
５から指示された所定の流量と、実際に供給される液状
材料３の流量とを比較して、この差を消去するように前
記ポンプ２０の作動状態を変更する。

【００２０】図１に示すごとく、噴霧空気供給手段Ｓ４
は、噴霧空気流量計２２、および、コントロールバルブ
２３、噴霧空気ヒータ２４、噴霧空気送風器２５を有す
る。ここでも、前記制御手段Ｓ５を用いて噴霧空気流量
計２２とコントロールバルブ２３とを制御する。噴霧空
気の供給量の決定手法については後述する。また、前記
噴霧空気ヒータ２４により、噴霧空気を加熱することが
できる。その際の加熱温度は、供給する液状材料３に応
じて適宜設定する。

【００２１】当該制御手段Ｓ５は、前記処理室１の内部
の温度および湿度を最適化すべく、前記液状材料供給手
段Ｓ３と前記噴霧空気供給手段Ｓ４との動作状態を制御
するものである。これらの制御は、前記供給側計測手段
Ｓ１および前記排出側計測手段Ｓ２の計測結果に基づい
て行う。その詳細については後述する。

【００２２】（運転条件制御方法）各種の粉体を製造す
る場合には、前記処理室１の内部の湿度が重要な要素で
あり、湿度の変動によって、得られる粒子の粒度、嵩密
度、含水率などの物性に影響が及ぶ。本発明において
は、当該湿度を評価する指標として、以下の（１）式に
示したＲ値を用いる。 Ｒ ＝ Ｈｏ／Ｈｓ ・・・・・・ （１） ここで、Ｈｏ は、処理室１を通過した後の排気の出側
湿度（kg H₂O／kg dry air）であり、Ｈｓ は、処理室
１を通過する空気が処理室１内で断熱増湿されて最大含
み得る飽和湿度（kg H₂O／kg dry air）である。上記
Ｈｏ および Ｈｓ については、特に、本発明におい
ては、 Ｈｏ ＝ （Ｗｉ＋Ｗｐ＋Ｗｉｓ）／（Ｗｇ＋Ｗｓ） ・・・・・・ （２） Ｈｓ ＝ （Ｗｉ＋Ｗｔ＋Ｗｔｓ）／（Ｗｇ＋Ｗｓ） ・・・・・・ （３） とする。ここで、Ｗｇ は、流動化空気量（kg dry air
／h ）である。Ｗｉ は、流動化空気が流動層の内部に
持ち込む水分量（kg dry air／h ）であり、Ｗｉ ＝
Ｗｇ・Ｈｉ なる関係により求めることができる。尚、
Ｈｉ は、前記空気供給口５から供給する流動化空気の
入口湿度（kg H₂O／kg dry air）であＷｓ は、噴霧空
気量（kg dry air／h ）である。Ｗｐ は、噴霧する液
状材料３が含む水分量（kg dry air／h ）であり、Ｗｐ
＝ Ｗｇ（Ｈｏ−Ｈｉ） なる関係により求めること
ができる。Ｗｔ は、噴霧空気が最大含み得る水分量
（kg dry air／h ）であり、Ｗｔ ＝ Ｗｇ（Ｈｓ−Ｈ
ｉ） で求めることができる。Ｗｉｓ は、噴霧空気が
流動層の内部に持ち込む水分量（kg dry air／h ）であ
り、 Ｗｉｓ ＝ Ｗｓ・Ｈｉｓ で求めることができ
るが、ここでの Ｈｉｓ は、噴霧空気の入側湿度
（kg H₂O／kg dry air）であり、噴霧空気は原則として
完全に乾燥したものを供給するから Ｈｉｓ＝０ であ
り、よって、 Ｗｉｓ ＝ ０ となる。Ｗｔｓ は、
噴霧空気が最大含み得る水分量（kg dry air／h ）であ
り、Ｗｔｓ ＝ Ｗｓ（Ｈｓｓ- Ｈｉｓ） で求めるこ
とができる。ここで、Ｈｓｓ は、噴霧空気が処理室１
の内部で断熱増湿されて最大含み得る飽和湿度（kg H₂O
／kg dry air）である。尚、前述のごとく Ｈｉｓ＝０
である。以上のごとく、本発明では、噴霧空気量Ｗｓ
と、噴霧する液状材料３が含む水分量Ｗｐと、噴霧空気
が最大含み得る水分量Ｗｔとを考慮する点に特徴があ
る。つまり、処理室１内にもたらされる水分量を略すべ
て考慮して処理室１の内部の湿度を最適化するものであ
る。以上の式から前記 Ｒ は、以下の関係式で表すこ
とができる。 Ｒ ＝ （Ｗｉ＋Ｗｐ）／（Ｗｉ＋Ｗｔ＋Ｗｔｓ） ・・・・・・ （４）

【００２３】（Ｒ値と製品粉体との関係）当該Ｒ値は、
処理室１の湿度を評価するための指標であるが、例え
ば、当該Ｒ値が変動すると、造粒粒子の物性値は以下の
ごとく変化すると判断される。まず、Ｒ値が増大すると
粒子の平均粒径も増大する傾向にある。これは、Ｒ値が
増大すると、粒子の含水率も増大するから、粒子の成長
が促進されるためと考えられる。また、Ｒ値の増大に伴
って、粒子の嵩密度が増大すると共に、安息角が低下す
る傾向にある。当該安息角とは、略円錐形に堆積させた
粒子の斜面が、崩れ落ちないで安定している最大角をい
い、水平面と母線とのなす角度のことである。例えば、
市販のインスタントコーヒー顆粒の水溶液を用いて造粒
を行った場合には、前記Ｒ値が０．７２となる点を境
に、上記物性値の変化傾向が変わることが確認できた。
前記平均粒径については、前記Ｒ値が０．７２である場
合に平均粒径の標準偏差が最小となった。前記嵩密度に
ついては、前記Ｒ値が０．７２である場合に最大とな
り、一方、前記安息角については、前記Ｒ値が０．７２
である場合に最小となった。これは、Ｒ値が０．７２で
ある場合を境に、コーヒー粒子の凝集形態が異なること
に起因すると考えられる。Ｒ値による粒子の凝集形態の
違いはおよそ以下のようになる。

【００２４】Ｒ＜０．５８の場合、粒子同士の凝集形成
は殆ど行われず、主に、噴霧液が継続的に凝集すること
で新しい粒子が生成される。そして、粒子がある程度成
長した段階では、噴霧液からの微粒子が、より大きな粒
子の表面に付着していわゆるレイヤーリング造粒が行わ
れる。このため、粒子の成長が緩やかに進行し、製品粒
子としては、嵩密度が低く、安息角の大きな流動性の悪
い微細な粒子が得られる。

【００２５】０．５８≦Ｒ＜０．６４の場合には、粒径
の大きな粒子が生成され易くなる。これらの多くは、数
十μｍオーダーに成長した粒子どうしが凝集して形成さ
れたものである。これは、Ｒ値の増大に伴って、処理室
１の内部の水分量が増加し、粒子間の付着力が高まっ
て、噴霧液から新しい粒子が生成する割合が低下して、
粒子管の凝集がより促進された結果と推定される。

【００２６】０．６４≦Ｒ＜０．７２の場合には、極め
て高い球形度をもった顆粒が得られる。これは、流動層
内の水分量が更に増加することによって、造粒のより早
い段階で新しい粒子どうしの凝集や微粒子レイヤーリン
グによって成長した粒子どうしの凝集が進行して、より
大きな凝集顆粒が生成されるためである。その後、当該
顆粒表面に対する流動層内の微粒子と噴霧液からの微粒
子レイヤーリングが支配的に進展し、顆粒が最も安定す
る形態で微粒子が付着するため、顆粒の球形度が高くな
るものと判断される。

【００２７】０．７２≦Ｒ＜０．８１の場合には、数百
μｍオーダーの顆粒どうしが凝集して形成された粒子が
多くなる。このため、表面は、凝集した粒子の形状をと
どめているものが多い。この場合には、さらに粒子どう
しが付着し易くなり、噴霧される液状材料３は、前記顆
粒どうしの二次凝集に寄与したものと考えられる。Ｒ値
が０．７２よりも大きくなると、このように造粒の最終
段階において、より大きく成長した顆粒どうしが凝集す
るため、顆粒の粒度分布が広がり、嵩密度が減少すると
共に、球形度が減少して安息角が増大する傾向に転じる
と考えられる。

【００２８】０．８１≦Ｒの場合には、造粒を開始した
直後から大きな粒子どうしの凝集が生じ、流動層の状態
が不安定なものとなって、その後、流動状態を維持でき
なくなった。即ち、インスタントコーヒー顆粒を造粒す
る場合には、Ｒ値の上限は０．８１であった。

【００２９】（運転条件設定の具体例）以上のごとく、
Ｒ値には、適正範囲が存在することから、造粒する粒子
の種類に応じて前記Ｒ値を適宜設定する必要がある。一
般的な造粒装置においては、運転に際して、液状材料３
の濃度・供給速度、および、流動化空気量とその温度、
噴霧する圧縮空気流量などを主な運転操作要因とする。
当該造粒装置を工業的に使用するためには、液状材料３
の処理能力を高める必要があり、前記運転操作要因の設
定値を大きくする必要がある。しかし、実際の工業プロ
セスでは、液状材料３の濃度は、固形分の溶解度や液状
材料３の合成プロセスによってその上限が規定される。
同様に、造粒粒子の品質が熱的に劣化するのを防止する
ためには、流動化空気の入側温度Ｔｉと流動化空気量と
を適正な値に設定する必要がある。

【００３０】ただし、本装置のように多様な液状材料３
を扱う場合、例えば、高粘度の液状材料３では、その微
粒化を目的として、噴霧する液状材料３の気液比を４０
００程度まで高める場合があり、噴霧空気が液状材料３
から含み得る水分の影響を無視することができない。即
ち、気液比が４０００になれば、噴霧する乾燥空気の量
が増大するから処理室１の内部の湿度が低下し、１０％
程度の除湿効果が発揮されることとなる。また、当該造
粒装置を工業的に利用すべくスケールアップし、流動化
空気の供給量を増大する場合には、当該空気の湿度を厳
密に管理することが困難となって、季節・天候によって
前記入側湿度が変動することとなる。よって、仮に液状
材料３供給速度を一定にした場合でも、入側湿度の変動
に基づいて出側湿度が変動し、造粒特性に及ぼす影響は
無視できなくなる。このように、空気の湿度を制御する
ことは一般に困難である。しかも、調湿用付帯機器等を
設けた場合には、多くのコストが必要となる。このた
め、流動化空気の温度や風量の管理に比べて湿度の管理
は重要視されていない場合が多かった。

【００３１】そこで本発明の粉体処理装置においては、
流動化空気の入側における温度および湿度と、出側にお
ける湿度とを認識し、上記指標Ｒによって液状材料３の
供給速度Ｌを調節することで、排気の最適湿度を維持
し、所望の粉体製品の製造を可能にすることとする。

【００３２】液状材料３の供給速度Ｌの具体的な制御に
つき、図１および図２に基づいて説明する。図２は、断
熱系における温度と湿度との関係等を示す低温度湿度線
図である。当該線図によれば、空気供給口５における流
動化空気の温度Ｔm および湿度Ｈｉと、空気排出口６に
おける流動化空気の温度Ｔｏとを測定することで、空気
排出口６において維持すべき流動化空気の湿度Ｈｏｔを
決定することができる。ここで、Ｈｏｔは前記エアー排
出口において設定すべき流動化空気の湿度であるが、前
述のごとく、当該湿度は図２によって求めた飽和湿度Ｈ
ｓに対して、約６０〜７０％に設定するのが好ましい。
このように設定するためには、上記（１）式において、
各パラメータの値を決定する必要がある。具体手には以
下のごとく決定する。

【００３３】まず、流動化空気の飽和湿度Ｈｓを求め
る。例えば、初期温度がＴｉであり、初期湿度がＨｉで
ある空気（点イ）を、供給温度Ｔｍまで加熱して（点
ロ）前記空気供給口５から供給する。前記供給温度Ｔｍ
は、用いる液状材料３および製造しようとする粉体の特
性等に応じて適宜決定する。処理室１の内部に供給され
た流動化空気は、処理室１の内部において徐々に冷却さ
れる。この場合の冷却は断熱冷却となり、図２における
温度と湿度との関係は、点ロから点ハに向かって進行す
る。関係湿度が１００％に達した点ハでの湿度が飽和湿
度Ｈｓである。当該飽和湿度Ｈｓは、上記（２）式で示
した通りであるが、このように図２からも求めることが
できる。所望の製品特性を有する粒子を製造するために
は、通常、Ｈｏ／Ｈｓを６０〜７０％に設定する。つま
り、飽和湿度Ｈｓを求めることで、空気排出口６におけ
る排気湿度Ｈｏｔを決定することができる。点ロおよび
点ハを含む前記断熱冷却線のうち、排気湿度Ｈｏｔに対
応する点ニを求める。当該点ニの温度Ｔｏが前記空気排
出口６において流動化空気が保有すべき温度である。

【００３４】上記で求めた排気湿度Ｈｏｔは、あくまで
も理論値である。よって、当該排気湿度Ｈｏｔと、実際
に測定した排気湿度Ｈｏとの間には差が生じる。つま
り、実際の粉体処理に際しては、例えば、処理室１に設
けたノズル２から液状材料３を噴霧する等、流動化空気
が有する水分に別の水分が付加されるからである。本発
明においては、当該付加される水分の影響をも考慮し
て、以下の手法によって流動化空気の湿度を調節する。

【００３５】実測した排気湿度Ｈｏは、前述の（２）式
で求めることができる。当該（２）式は、ノズル２から
供給する噴霧空気量Ｗｓと、ノズル２から添加する添加
水分量Ｗｐとを考慮したものである。まず、噴霧空気量
Ｗｓと添加水分量Ｗｐとを決定するために、（２）式に
おいて、Ｗｓを考慮せずに流動化空気水分量Ｗｉと流動
化空気量Ｗｇとを決定する。ここで、（２）式において
噴霧空気が流動層の内部に持ち込む水分量Ｗｉｓはゼロ
である。当該噴霧空気は、通常、乾燥させた噴霧空気を
利用するからである。実測した排気湿度Ｈｏ、および、
流動化空気水分量Ｗｉ、流動化空気量Ｗｇの値を用い、
以下の（６）式を満たす添加水分量Ｗｐを算出する。 Ｈｏ ＝ （Ｗｉ＋Ｗｐ）／Ｗｇ ・・・・・・ （２ａ） このあと、噴霧空気量Ｗｓを加味し、（２）式に基づい
て添加水分量Ｗｐと噴霧空気量Ｗｓとを順次補正しつつ
双方の値を算出し、収束値を得る。

【００３６】ここで、添加水分量Ｗｐは次式によって決
定できる。 添加水分量 Ｗｐ ＝ （１−Ｘ_L ）・Ｌ ・・・・・・ （５） Ｘ_L は液状材料３の固形分濃度（％）である。つまり、
（１−Ｘ_L ）は、液状材料３に含まれる水の割合とな
る。また、Ｌは、液状材料３の供給速度（kg dryair／h
）である。さらに、液状材料３を適切に微粒化するた
めには、液状材料３に応じて噴霧空気量に関する気液比
Ｓが（６）式のごとく決定される。 気液比 Ｓ ＝ Ｌ／Ｗｓ ・・・・・・ （６） この関係から噴霧空気量Ｗｓを決定することができる。

【００３７】以上のごとく、本発明の粉体処理装置によ
れば、ノズル２から噴霧する液状材料３と流動化空気と
の量を常に最適値に設定することができ、高品質の製品
粒子を安定して製造することが可能となる。しかも、運
転中においても、流動化空気の初期湿度H ｉの変化を絶
えず計測し、最適な液状材料３の供給速度Ｌと気液比Ｓ
とを定期的に算出してフィードバック制御を行うのであ
る。

【００３８】（造粒過程）本発明の粉体処理装置を用い
て所定の粒径を有する粒子を製造する過程の一例を図３
（イ）（ロ）（ハ）に示す。図３（イ）は、核となる粒
子を形成する造粒の初期過程を示し、図３（ロ）は、核
となる粒子を形成しつつ、造粒過程にある粒子に液状材
料３を付着させる造粒の中期過程を示し、図３（ハ）
は、造粒過程にある粒子に液状材料３を付着させる造粒
の終期過程を示す。先ず空気分散部９から流動化空気を
所定の流量で吹き出させておき、この流動化空気の流れ
の中に、前記ノズル２から液状材料３を噴霧する。当該
流動化空気は、流動化空気ヒータ１１によって予め所定
の温度に設定しておく。このとき、前記空気分散部９か
ら供給する流動化空気の強さは、図３（イ）に示すごと
く、噴霧した粒子ができるだけ処理室１の内部で流動す
るように設定する。粒子を積極的に処理室１の内部で流
動させた場合にも、処理室１の上部にはフィルタ７を設
けてあるから、造粒過程の微粒子が装置本体４の外部に
排出されてしまうことがない。

【００３９】図３（ロ）には、造粒過程の中期過程を示
す。この中期過程では、ある程度の造粒が進行して粒径
が大きくなった粒子は処理室１の下方領域で流動し、成
長がそれほど進んでいない微細粒子は処理室１の中間領
域および上方領域で流動している。しかし、このような
微細粒子は、より成長の進んだ粒子の表面へ付着した
り、微細粒子どうしが凝集して成長するから、時間の経
過に伴って略全ての粒子の粒径が揃うこととなる。流動
する粒子の中で成長を略終了し、その質量が増加した粒
子は、処理室１の下方領域で流動するようになる。成長
が略終了した粒子は、前記処理室１の下部に設けた製品
取出口２５より取り出すことが可能となる。

【００４０】図３（ハ）は、造粒過程の終期過程を示
す。この段階では殆どの粒子がほぼ目的の粒径に成長し
ている。終期過程における液状材料３の噴霧は、全て粒
子に付着させるために行う。粒子の殆どは処理室１の下
方領域で流動しているから、噴霧された液状材料３は、
ノズル２の近傍で流動している粒子に確実に付着させる
ことができる。造粒を終了した粒子は、開閉蓋を操作
し、製品取出口から適宜取り出す。

【００４１】（効果）本発明の粉体処理装置であれば、
処理室１の内部の湿度を設定する際に、流動化空気の供
給時の温度と湿度、および、排出時の温度を認識すると
共に、処理室１に噴霧する液状材料３と噴霧空気とが処
理室１の内部に添加する水分量を考慮するから、製造す
る粉体の種類に応じて最適な処理室１内湿度を現出する
ことができる。よって、高品質の製品粒子を得ることの
できる粉体処理装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粉体処理装置の概要を示す説明図

【図２】断熱系における温度と湿度との関係等を示す低
温度湿度線図

【図３】本発明の粉体処理装置による粒子を製造する過
程の一例を示す説明図

【符号の説明】

１ 処理室 ２ ノズル ３ 液状材料 ５ 空気供給口 ６ 空気排出口 ９ 空気分散部 １３ 初期温度計 １４ 入側温度計 １５ 初期湿度計 １７ 出側温度計 １８ 出側湿度計 Ｋ２ 粉体処理制御機構 Ｓ１ 供給側計測手段 Ｓ２ 排出側計測手段 Ｓ３ 液状材料供給手段 Ｓ４ 噴霧空気供給手段 Ｓ５ 制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を処理するための処理室と、前記粉
   体を前記処理室に流動させる流動化空気を前記処理室に
   供給する空気供給口と、前記処理室から流動化空気を排
   出する空気排出口とを備えると共に、 前記処理室の内部で前記流動化空気を分散させる空気分
   散部と、前記処理室に液状材料を供給するノズルとを備
   えた粉体処理装置であって、 前記処理室に供給する流動化空気の相対湿度を測定する
   供給側計測手段と、前記処理室から排出する流動化空気
   の相対湿度を測定する排出側計測手段とを備え、 前記供給側計測手段および前記排出側計測手段の計測結
   果に基づいて、前記ノズルから供給する液状材料の供給
   量および噴霧空気の供給量を調節する粉体処理制御機構
   を備えた粉体処理装置。
2. 【請求項２】 供給側計測手段を、前記処理室に供給す
   る前の前記流動化空気の初期温度を測定する初期温度計
   と、前記流動化空気の初期湿度を測定する初期湿度計
   と、前記空気供給口に供給する直前の前記流動化空気の
   温度を測定する入側温度計とを備えて構成し、 前記排出側計測手段を、前記空気排出口から排出する前
   記流動化空気の温度を測定する出側温度計と、前記排出
   する前記流動化空気の湿度を測定する出側湿度計とを備
   えて構成すると共に、 前記粉体処理制御機構を、前記噴霧空気を噴霧する噴霧
   空気供給手段と、前記液状材料を供給する液状材料供給
   手段と、前記噴霧空気および前記液状材料の供給量を決
   定する制御手段とを備えて構成してある請求項１に記載
   の粉体処理装置。