JP2011083672A - 攪拌造粒装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 攪拌槽の中心部域及び底壁近くの粉体を良好に制御できるとともに比重を０．７〜０．６程度にした造粒を実現する。
【解決手段】 チョッパ回転軸５に渦巻流生成羽根１４を取り付け、スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付け、スクレーパ羽根９は攪拌槽２の底壁４に近接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、半径部１０の端部から上方に延びて攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、掻き出し部１２によって内周壁１１側の粉体を攪拌槽２の中央部域に送り出し、渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、半径部１０の回転によって攪拌槽２の中央部域の粉体を内周壁１１側へ送るように機能させる。
【選択図】 図１
【解決手段】 チョッパ回転軸５に渦巻流生成羽根１４を取り付け、スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付け、スクレーパ羽根９は攪拌槽２の底壁４に近接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、半径部１０の端部から上方に延びて攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、掻き出し部１２によって内周壁１１側の粉体を攪拌槽２の中央部域に送り出し、渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、半径部１０の回転によって攪拌槽２の中央部域の粉体を内周壁１１側へ送るように機能させる。
【選択図】 図１
Description
本発明は攪拌処理と造粒処理の少なくとも一方を行う攪拌造粒装置に関する。
従来、アジテータ羽根を攪拌槽の底壁に沿うように回転させて造粒する攪拌造粒装置が公知である（下記特許文献１）。このような攪拌造粒装置であれば、攪拌槽に投入された粉体は転動造粒されて均質な粒子を製造することができる。
しかしながら、上記攪拌造粒装置で製造される粒子の比重は０．９〜０．８程度であって硬質の粒子であり、打錠粒子として使用する場合は攪拌造粒装置で製造された粒子を破砕装置によって破砕してから使用する必要があり、手間と製造コストが増大する課題があった。
また、上記アジテータ羽根を用いた攪拌造粒装置であれば、その中央部域の羽根の形状が一定で周速度が小さいために造粒の状態を目的に応じて高精度に制御できない課題があった。
さらに、上記攪拌造粒装置であれば、攪拌槽から取り出すことができない粒状体の量も全体の５％程度発生する課題があった。
また、上記アジテータ羽根を用いた攪拌造粒装置であれば、その中央部域の羽根の形状が一定で周速度が小さいために造粒の状態を目的に応じて高精度に制御できない課題があった。
さらに、上記攪拌造粒装置であれば、攪拌槽から取り出すことができない粒状体の量も全体の５％程度発生する課題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記課題を解決できる攪拌造粒装置を提供することにある。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
（ａ）攪拌槽の中心部域及び底壁近くの粉体を良好に制御できるとともに比重を０．７〜０．６程度にした造粒を実現する。
（ｂ）従来のアジテータ羽根を利用した造粒に比べて、造粒条件を所望の条件に制御しやすい攪拌造粒装置を提供する。
なお、上記に記載した以外の発明の課題、その解決手段及びその効果は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
（ａ）攪拌槽の中心部域及び底壁近くの粉体を良好に制御できるとともに比重を０．７〜０．６程度にした造粒を実現する。
（ｂ）従来のアジテータ羽根を利用した造粒に比べて、造粒条件を所望の条件に制御しやすい攪拌造粒装置を提供する。
なお、上記に記載した以外の発明の課題、その解決手段及びその効果は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。
本発明は多面的に表現できるが、例えば、代表的なものを挙げると、次のように構成したものである。なお、下記各発明において、各符号は後述する実施形態との対応関係を分かりやすくするために一例として示したものであり、本発明の各構成要素は、実施形態に記載した符号に係る構成に限定されないことは言うまでもない。
なお、本明細書において「粉体」とは粉体材料と粒状体を含む概念で使用している。
第１発明の攪拌造粒装置は、攪拌槽２の底壁４の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心でスクレーパ回転軸６とを備え、前記チョッパ回転軸５にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根１４を取り付け、前記スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根９は前記攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、前記半径部１０の端部から上方に延びて前記攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、前記掻き出し部１２によって前記内周壁１１側の粉体を前記攪拌槽２の中央部域に送り出し、前記渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、前記半径部１０の回転によって前記攪拌槽２の中央部域の粉体を前記内周壁１１側へ送るように機能させることを特徴とする。
第１発明であれば、渦巻流生成羽根は攪拌槽の中央部域に渦巻状の気流を発生させてチョッパ機能で分散及び解砕する機能を発揮する。また、スクレーパ羽根の掻き出し部によって内周壁の周辺に押し付けられて付着しようとする粉体を攪拌槽の内部に掻き出すように戻すことによって渦巻状の気流には絶えず新しい粉体が供給されて均質化を達成できる。また、中央部域の粉体は半径部の働きによって内周壁に押し出されて中央部域に滞留することなく、攪拌槽内の流れを円滑化できる。さらに従来のようなアジテータ羽根による底壁における転動動作が少なく、中央部域の渦巻流内の解砕作用によって解けやすく、比重の軽い、良好な造粒を得ることができる。
なお、本明細書において「粉体」とは粉体材料と粒状体を含む概念で使用している。
第１発明の攪拌造粒装置は、攪拌槽２の底壁４の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心でスクレーパ回転軸６とを備え、前記チョッパ回転軸５にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根１４を取り付け、前記スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根９は前記攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、前記半径部１０の端部から上方に延びて前記攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、前記掻き出し部１２によって前記内周壁１１側の粉体を前記攪拌槽２の中央部域に送り出し、前記渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、前記半径部１０の回転によって前記攪拌槽２の中央部域の粉体を前記内周壁１１側へ送るように機能させることを特徴とする。
第１発明であれば、渦巻流生成羽根は攪拌槽の中央部域に渦巻状の気流を発生させてチョッパ機能で分散及び解砕する機能を発揮する。また、スクレーパ羽根の掻き出し部によって内周壁の周辺に押し付けられて付着しようとする粉体を攪拌槽の内部に掻き出すように戻すことによって渦巻状の気流には絶えず新しい粉体が供給されて均質化を達成できる。また、中央部域の粉体は半径部の働きによって内周壁に押し出されて中央部域に滞留することなく、攪拌槽内の流れを円滑化できる。さらに従来のようなアジテータ羽根による底壁における転動動作が少なく、中央部域の渦巻流内の解砕作用によって解けやすく、比重の軽い、良好な造粒を得ることができる。
第２発明は、上記発明において、前記渦巻流生成羽根１４を外端部域が上方に曲がった端部反り面羽根１７で構成し、前記チョッパ回転軸５の上側に前記端部反り面羽根１７を取り付け、その前記端部反り面羽根１７の下側に解砕羽根１５を取り付けたことを特徴とする。
第２発明であれば、端部反り面羽根によって攪拌槽内で縦方向に竜巻のように旋回する粉体の流れを作ることができる。また、中央部域に流れてきた粉体を解砕羽根によって解砕することで、表面の凹凸を大きくし、粉体の密度を低くして造粒することができるので、溶けやすく、打錠処理を行ったときなどに成形性を良くすることができる。
第２発明であれば、端部反り面羽根によって攪拌槽内で縦方向に竜巻のように旋回する粉体の流れを作ることができる。また、中央部域に流れてきた粉体を解砕羽根によって解砕することで、表面の凹凸を大きくし、粉体の密度を低くして造粒することができるので、溶けやすく、打錠処理を行ったときなどに成形性を良くすることができる。
第３発明は、上記各発明において、前記解砕羽根１５を解砕用の切断面を備えたデイゾルバー羽根１８で構成したことを特徴とする。
第３発明であれば、表面の凹凸を大きくし、粉体の密度を低くして溶けやすく、打錠処理を行ったときなどに成形性を良くする作用を高めることができる。
第４発明の攪拌造粒装置は、攪拌槽２の底壁４の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心でスクレーパ回転軸６とを備え、前記チョッパ回転軸５にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根１４と円盤羽根１９とを取り付け、前記スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根９は前記攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、前記半径部１０の端部から上方に延びて前記攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、前記掻き出し部１２によって前記内周壁１１側の粉体を前記攪拌槽２の中央部域に送り出し、回転する前記渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、
さらに、前記円盤羽根１９は前記攪拌槽２内で前記スクレーパ羽根９の前記半径部１０よりも上側に設けられ、中央部域の粉体を前記円盤羽根１９の回転によって前記内周壁１１側へ送り出すことを特徴とする。
第４発明であれば、円盤羽根が回転することで中央部域の粉体を確実に内周壁側に送り出す機能を発揮でき、短時間で良好な混合又は造粒を実現できる。
第３発明であれば、表面の凹凸を大きくし、粉体の密度を低くして溶けやすく、打錠処理を行ったときなどに成形性を良くする作用を高めることができる。
第４発明の攪拌造粒装置は、攪拌槽２の底壁４の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心でスクレーパ回転軸６とを備え、前記チョッパ回転軸５にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根１４と円盤羽根１９とを取り付け、前記スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根９は前記攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、前記半径部１０の端部から上方に延びて前記攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２とを備え、前記掻き出し部１２によって前記内周壁１１側の粉体を前記攪拌槽２の中央部域に送り出し、回転する前記渦巻流生成羽根１４によって分散及び解砕するように構成し、
さらに、前記円盤羽根１９は前記攪拌槽２内で前記スクレーパ羽根９の前記半径部１０よりも上側に設けられ、中央部域の粉体を前記円盤羽根１９の回転によって前記内周壁１１側へ送り出すことを特徴とする。
第４発明であれば、円盤羽根が回転することで中央部域の粉体を確実に内周壁側に送り出す機能を発揮でき、短時間で良好な混合又は造粒を実現できる。
第５発明は、上記各発明において、前記スクレーパ羽根９の回転方向を前記渦巻流生成羽根１４とは逆方向に設定したことを特徴とする。
第５発明であれば、スクレーパ羽根の回転方向と渦巻流生成羽根の回転方向を反対方向に設定することで、掻き出し部によって中央部域の渦流に流れ込む粉体が渦巻流生成羽根の作用を受けやすくなるので分散及び解砕の機能を高め、造粒の品質を高めることができる。
第５発明であれば、スクレーパ羽根の回転方向と渦巻流生成羽根の回転方向を反対方向に設定することで、掻き出し部によって中央部域の渦流に流れ込む粉体が渦巻流生成羽根の作用を受けやすくなるので分散及び解砕の機能を高め、造粒の品質を高めることができる。
第６発明は、上記各発明において、前記スクレーパ羽根９の周速度を０．１ｍ／秒〜 １ｍ／秒に設定し、前記渦巻流生成羽根１４の周速度を５ｍ／秒〜３０ｍ／秒に設定したことを特徴とする。
第６発明であれば、上記範囲の周速度に設定することによって攪拌槽内の周方向の粉体の流れと上下方向の渦流のバランスを良くでき、製造された造粒の品質を向上できる。
第６発明であれば、上記範囲の周速度に設定することによって攪拌槽内の周方向の粉体の流れと上下方向の渦流のバランスを良くでき、製造された造粒の品質を向上できる。
第７発明は、上記各発明において、前記チョッパ回転軸５と逆方向に回転する逆チョッパ回転軸２６を設け、前記渦巻流生成羽根１４を外端部域が上方に曲がった端部反り面羽根１７で構成し、前記チョッパ回転軸５の上側に前記端部反り面羽根１７を取り付けるとともに前記端部反り面羽根１７の下側に第１解砕羽根２８を取り付け、前記逆チョッパ回転軸２６に第２解砕羽根２９を取り付け、第１解砕羽根２８と第２解砕羽根２９はそれぞれ破砕用突起物３１が設けられ、それらの破砕用突起物３１が上下方向に互い違いの状態で回転するように構成されていることを特徴とする。
第７発明であれば、第１解砕羽根と第２解砕羽根の破砕用突起物が互い違いの状態で逆方向に回転するように構成されているので、破砕用突起物の相対速度は非常に大きくなり、破砕用突起物に入った粉体は効率的に粉砕される。したがって、高機能の混合分散や破砕が必要な用途に好適に使用できる。
前記破砕用突起物を上下方向に立設された棒材とすることもできる。
第８発明は、上記各発明において、前記掻き出し部１２の縦方向の長さを前記攪拌槽２の前記円周壁１１に対応した長さに設定し、前記内周壁１１の一部に取り出し用の開閉自在の開口３３を形成したことを特徴とする。
第８発明であれば、攪拌槽内部の粒状体などをほとんど残留量がないように取り出すことができる。
第７発明であれば、第１解砕羽根と第２解砕羽根の破砕用突起物が互い違いの状態で逆方向に回転するように構成されているので、破砕用突起物の相対速度は非常に大きくなり、破砕用突起物に入った粉体は効率的に粉砕される。したがって、高機能の混合分散や破砕が必要な用途に好適に使用できる。
前記破砕用突起物を上下方向に立設された棒材とすることもできる。
第８発明は、上記各発明において、前記掻き出し部１２の縦方向の長さを前記攪拌槽２の前記円周壁１１に対応した長さに設定し、前記内周壁１１の一部に取り出し用の開閉自在の開口３３を形成したことを特徴とする。
第８発明であれば、攪拌槽内部の粒状体などをほとんど残留量がないように取り出すことができる。
以下、本発明であれば、攪拌槽の中心部域及び底壁近くの粉体を良好に制御できるとともに比重を０．７〜０．６程度にした造粒を実現できる。また、従来のアジテータ羽根を利用した造粒に比べて、造粒条件を所望の条件に制御しやすい攪拌造粒装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１（Ａ）は本実施形態に係る攪拌造粒装置の縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線横断面図、図２は攪拌造粒装置の概略横断面図、図３は本実施形態に係る羽根の立体分解図、図４は各羽根による粉体の流れを説明する縦断面図、図５は各羽根による粉体の流れを説明する横断面図である。
図１に示すように、この攪拌造粒装置１の攪拌槽２はほぼ上半部域の周壁２ａを円錐形のテーパ状に形成するとともに、ほぼ下半部域の周壁２ｂを円周壁１１で形成してある。攪拌槽２の上端部には投入口３を設け、円周壁１１の一部に開閉自在な開口３３を設けている。その開口３３から製造後の粉体（粒状体を含む）を取り出すように構成してある。
図１（Ｂ）に示すように攪拌槽２には底壁４の下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心のスクレーパ回転軸６を設けてある。
チョッパ回転軸５は高速回転できるチョッパモータ７に接続してある。図１においてはチョッパモータ７の動力はベルト伝導装置４１を介してチョッパ回転軸５に伝達する構成が示してあるが、チョッパモータ７の動力は減速機を介して直接にチョッパ回転軸５に伝達してもよい。
図１（Ａ）は本実施形態に係る攪拌造粒装置の縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線横断面図、図２は攪拌造粒装置の概略横断面図、図３は本実施形態に係る羽根の立体分解図、図４は各羽根による粉体の流れを説明する縦断面図、図５は各羽根による粉体の流れを説明する横断面図である。
図１に示すように、この攪拌造粒装置１の攪拌槽２はほぼ上半部域の周壁２ａを円錐形のテーパ状に形成するとともに、ほぼ下半部域の周壁２ｂを円周壁１１で形成してある。攪拌槽２の上端部には投入口３を設け、円周壁１１の一部に開閉自在な開口３３を設けている。その開口３３から製造後の粉体（粒状体を含む）を取り出すように構成してある。
図１（Ｂ）に示すように攪拌槽２には底壁４の下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸５とそのチョッパ回転軸５と同心のスクレーパ回転軸６を設けてある。
チョッパ回転軸５は高速回転できるチョッパモータ７に接続してある。図１においてはチョッパモータ７の動力はベルト伝導装置４１を介してチョッパ回転軸５に伝達する構成が示してあるが、チョッパモータ７の動力は減速機を介して直接にチョッパ回転軸５に伝達してもよい。
また、スクレーパモータ８が設けられ、そのスクレーパモータ８の動力は減速機３４及び歯車列などの動力伝達機構３５を介してスクレーパ回転軸６に伝達され、スクレーパ羽根９を回転させる。
スクレーパ羽根９は攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、半径部１０の端部から上方に延びて攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２を有している。
スクレーパ羽根９の掻き出し部１２は半径部１０又は後述する円盤羽根１９の作用によって外側に押し出されてきた粉体を再び中心側へ掻き出す機能がある。
図２に示すように、少なくとも２個設けられる掻き出し部１２は攪拌槽２の円周壁１１に接するように所定傾斜角θで傾いた傾斜面１３をそれぞれ備えている。図１〜図３では図示していないが、掻き出し部１２は図示しない調整機構によっての当接圧力と前記傾斜角度θを調整できるようになっている。
この実施形態に示す構成では直径方向に延びる２個の半径部１０を設け、それぞれの半径部１０に傾斜面１３を備えた掻き出し部１２を立設した構成が示してある。但し、半径部１０と掻き出し部１２は１２０度間隔で３個、９０度間隔で４個……のように３個以上設けることもできる。
スクレーパ羽根９は攪拌槽２の底壁４に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部１０と、半径部１０の端部から上方に延びて攪拌槽２の内周壁１１に近接又は当接する掻き出し部１２を有している。
スクレーパ羽根９の掻き出し部１２は半径部１０又は後述する円盤羽根１９の作用によって外側に押し出されてきた粉体を再び中心側へ掻き出す機能がある。
図２に示すように、少なくとも２個設けられる掻き出し部１２は攪拌槽２の円周壁１１に接するように所定傾斜角θで傾いた傾斜面１３をそれぞれ備えている。図１〜図３では図示していないが、掻き出し部１２は図示しない調整機構によっての当接圧力と前記傾斜角度θを調整できるようになっている。
この実施形態に示す構成では直径方向に延びる２個の半径部１０を設け、それぞれの半径部１０に傾斜面１３を備えた掻き出し部１２を立設した構成が示してある。但し、半径部１０と掻き出し部１２は１２０度間隔で３個、９０度間隔で４個……のように３個以上設けることもできる。
チョッパ回転軸５には少なくとも渦巻流生成羽根１４を着脱自在に取り付ける。必要により、解砕羽根１５と円盤羽根１９を取り付ける。
渦巻流生成羽根１４は、回転した時に攪拌槽２の中心部域において渦巻状の気流を発生させる羽根である。渦巻流生成羽根１４としては、外端部域１６が上方に曲がった端部反り面羽根１７を採用することが好ましい。端部反り面羽根１７の一例としての図１〜図３に示す縦断面が略Ｃ字形である羽根がある。
渦巻流生成羽根１４の種類としては、図６（ａ）〜（ｆ）に示すような形態が例示できる。なお、図６（ａ）（ｃ）（ｅ）は平面図、図６（ｂ）（ｄ）（ｆ）はそれぞれの縦断面図である。
渦巻流生成羽根１４は、回転した時に攪拌槽２の中心部域において渦巻状の気流を発生させる羽根である。渦巻流生成羽根１４としては、外端部域１６が上方に曲がった端部反り面羽根１７を採用することが好ましい。端部反り面羽根１７の一例としての図１〜図３に示す縦断面が略Ｃ字形である羽根がある。
渦巻流生成羽根１４の種類としては、図６（ａ）〜（ｆ）に示すような形態が例示できる。なお、図６（ａ）（ｃ）（ｅ）は平面図、図６（ｂ）（ｄ）（ｆ）はそれぞれの縦断面図である。
図６（ａ）（ｂ）に示す渦巻流生成羽根１４は、羽根が４枚あり、各羽根は底面に平行な平坦部３６と上方に曲がった端部３７とで構成されている。端部３７は三角形状に尖っており、端部域の解砕効果が高い構成になっている。
図６（ｃ）（ｄ）に示す渦巻流生成羽根１４は、羽根が８枚あり、各羽根は支持枠からなだらかに上方に傾斜した曲板部３９を有しており、竜巻流の形成効果と先端部域の解砕効果が高い構成になっている。
図６（ｅ）（ｆ）に示す渦巻流生成羽根１４は、羽根が４枚あり、各羽根は風切面と端部が上がった領域と端部が下がった領域を備えた立体的な羽根となっており、この構成も解砕効果が高い構成になっている。
渦巻流生成羽根１４は渦巻流を形成することによって粉体を渦巻状に巻き込むとともに先端部の刃によって分散と解砕を行う作用がある。
図６（ｃ）（ｄ）に示す渦巻流生成羽根１４は、羽根が８枚あり、各羽根は支持枠からなだらかに上方に傾斜した曲板部３９を有しており、竜巻流の形成効果と先端部域の解砕効果が高い構成になっている。
図６（ｅ）（ｆ）に示す渦巻流生成羽根１４は、羽根が４枚あり、各羽根は風切面と端部が上がった領域と端部が下がった領域を備えた立体的な羽根となっており、この構成も解砕効果が高い構成になっている。
渦巻流生成羽根１４は渦巻流を形成することによって粉体を渦巻状に巻き込むとともに先端部の刃によって分散と解砕を行う作用がある。
解砕羽根１５は、渦巻流生成羽根１４によって解砕機能が十分でない場合に設けられる羽根である。例えば図７（Ａ）（Ｂ）に示すようなデイゾルバー羽根１８はギザギザのノコギリ刃４０を周端部に有しており、造粒途中に形成されるダマを解砕する作用が高い。また、このデイゾルバー羽根１８によって解砕されることで造粒体の表面に凹凸を付けることができ、打錠時に形成性を向上できる利点がある。
チョッパ回転軸５には図１〜図３に示すように、円盤羽根１９が設けられることが好ましい。その円盤羽根１９はスクレーパ羽根９の半径部１０の直ぐ上で回転するようにチョッパ回転軸５に取り付けてある。円盤羽根１９はスクレーパ羽根９の半径部１０とほぼ同じ長さを備えた円盤で構成してあり、図３に一例を示すように、必要に応じて円盤の上面に押出突条２０が形成してある。押出突条２０の形状は各種考えられるが、好ましくは円盤の中心側から周辺側に向けて延びる突条である。円盤羽根１９は回転することで攪拌槽２の中心部域にある粒状体を円周壁１１の方向へ向う流れを起こし、渦巻流生成羽根１４又は解砕羽根１５によって分散、破砕されたものを内周壁１１に押し出す機能を大幅に高めることができる。押出突条２０がない平板の円盤であっても粉体等を押し出す効果は円盤羽根１９がない構成に比べて十分に大きくなる。
図３に示すように、下側から順にチョッパ回転軸５に円盤羽根１９、解砕羽根１５、渦巻流生成羽根１４を固定した後、円錐形のキャップ部２１をチョッパ回転軸５の上壁に取り付ける。
通常の造粒行程では、渦巻流生成羽根１４は５ｍ／秒〜３０ｍ／秒の高速で回転させ、スクレーパ羽根９の掻き出し部１２は渦巻流生成羽根１４の回転方向と反対方向に０．１ｍ／秒〜１ｍ／秒の低速で回転させる。
なお、従来のアジテータ羽根の速度は５ｍ／秒〜１２ｍ／秒程度である。
通常の造粒行程では、渦巻流生成羽根１４は５ｍ／秒〜３０ｍ／秒の高速で回転させ、スクレーパ羽根９の掻き出し部１２は渦巻流生成羽根１４の回転方向と反対方向に０．１ｍ／秒〜１ｍ／秒の低速で回転させる。
なお、従来のアジテータ羽根の速度は５ｍ／秒〜１２ｍ／秒程度である。
上記構成の攪拌造粒装置の作用について説明する。
まず、攪拌槽２に複数の粉体を投入し、混合分散を行う。粉体が十分に混合された後、水分を滴下して造粒を行う。ここで、スクレーパ羽根９の掻き出し部１２の回転によって内周壁１１の周辺に押し付けられて付着しようとする粒状体を攪拌槽２の内部に掻き出すように戻すことによって図４及び図５に示すように内周壁１１から中央部域に戻すような粒状体の流れ２２ができる。また、円盤羽根１９による粒状体の内周壁１１方向への押し出し作用によって図４及び図５に示すように攪拌槽２の下部域には中央部域から内周壁１１方向へ向かう粒状体の流れ２３が生じる。この二つの流れ２２・２３によって中央部域の粒状体は繰り返し、攪拌槽２内を循環することになる。
まず、攪拌槽２に複数の粉体を投入し、混合分散を行う。粉体が十分に混合された後、水分を滴下して造粒を行う。ここで、スクレーパ羽根９の掻き出し部１２の回転によって内周壁１１の周辺に押し付けられて付着しようとする粒状体を攪拌槽２の内部に掻き出すように戻すことによって図４及び図５に示すように内周壁１１から中央部域に戻すような粒状体の流れ２２ができる。また、円盤羽根１９による粒状体の内周壁１１方向への押し出し作用によって図４及び図５に示すように攪拌槽２の下部域には中央部域から内周壁１１方向へ向かう粒状体の流れ２３が生じる。この二つの流れ２２・２３によって中央部域の粒状体は繰り返し、攪拌槽２内を循環することになる。
一方、中央部域では、渦巻流生成羽根１４としての端部反り面羽根１７が高速で回転するので、図４で示すような攪拌槽２の中央部域で洗濯機の渦巻（竜巻）のような気流２４が生じる。そして、スクレーパ羽根９によっては掻き出されて中央部域に向かう粒状体の流れ２２をその渦巻２４に巻き込むように回転し、分散と破砕を行う。
また、解砕羽根１５も渦巻２４によって回転するダマを解砕して粒径を揃えてゆく。解砕羽根１５に接触することによるダマの解砕はその破砕断面が整わず、隙間を持ったものになる。また、解砕羽根１５としてデイゾルバー羽根１８を採用した場合にはノコギリ刃のようなギザギザの切断面を備えているので、解砕して粒径を揃えていく途中でも粒状体の表面が詰まって堅く均一なものとならず、比較的柔らかく、表面に微細な穴のある凹凸の大きな粒状体になることを促進することができる。
また、解砕羽根１５も渦巻２４によって回転するダマを解砕して粒径を揃えてゆく。解砕羽根１５に接触することによるダマの解砕はその破砕断面が整わず、隙間を持ったものになる。また、解砕羽根１５としてデイゾルバー羽根１８を採用した場合にはノコギリ刃のようなギザギザの切断面を備えているので、解砕して粒径を揃えていく途中でも粒状体の表面が詰まって堅く均一なものとならず、比較的柔らかく、表面に微細な穴のある凹凸の大きな粒状体になることを促進することができる。
このような粒状体であれば、そのまま、水に溶かしても良好な融解性を有することができる。また、密度も０．７〜０．６程度に低いので打錠用粒子としてそのまま使用でき、打錠後の形成性も非常に良く、本攪拌造粒装置によって生成後の粒状体を破砕装置にかけて破砕しなくとも直接に打錠処理することができる。
これに対して従来のアジテータ羽根を用いた攪拌造粒装置であると、攪拌槽の底壁でアジテータ羽根による転動造粒になるので、粒状体がダマになり、形と大きさが整えられていく途中で粒状体は底壁に何度も叩き付けられて圧力がかかるので、形成された粒状体は硬くなる。また、表面の隙間も小さく表面の凹凸も小さい粒子となってしまい、その結果、密度も０．８〜０．９程度の密度が高くなってしまうのである。
これに対して従来のアジテータ羽根を用いた攪拌造粒装置であると、攪拌槽の底壁でアジテータ羽根による転動造粒になるので、粒状体がダマになり、形と大きさが整えられていく途中で粒状体は底壁に何度も叩き付けられて圧力がかかるので、形成された粒状体は硬くなる。また、表面の隙間も小さく表面の凹凸も小さい粒子となってしまい、その結果、密度も０．８〜０．９程度の密度が高くなってしまうのである。
図１０は図３に示す羽根構成で攪拌槽２内に、医薬品標準処方による造粒で材料として乳酸（２００Ｍ）、コーンスターチ、ＨＰＣ−Ｌ粉末（バインダー用）を攪拌混合するとともに粒状体を作るための精製水を入れて水分量を粉体に対して１００重量％滴下して造粒を完成した粒状体を電子顕微鏡で撮影した写真である。同様に図１１は同じ条件で水分量を１２０重量％滴下して完成した粒状体を撮影した写真である。
図１２は同じ攪拌槽２に従来のアジテータ羽根を取り付け、同じ材料を使用して転動造粒により完成した粒状体を電子顕微鏡で撮影した写真である。同様に図１３は同じ条件で水分量を１２０重量％滴下して完成した粒状体を撮影した写真である。
図１０と図１２を比較し、図１１と図１３を比較すれば分かるように本実施形態に係る構成を用いた粒状体は隙間が多く表面が均一でなく表面に凹凸があることが分かる。実際、密度も０．７〜０．６程度であり、打錠用に非常に適した粒状体であることが判明した。
図１２は同じ攪拌槽２に従来のアジテータ羽根を取り付け、同じ材料を使用して転動造粒により完成した粒状体を電子顕微鏡で撮影した写真である。同様に図１３は同じ条件で水分量を１２０重量％滴下して完成した粒状体を撮影した写真である。
図１０と図１２を比較し、図１１と図１３を比較すれば分かるように本実施形態に係る構成を用いた粒状体は隙間が多く表面が均一でなく表面に凹凸があることが分かる。実際、密度も０．７〜０．６程度であり、打錠用に非常に適した粒状体であることが判明した。
なお、円盤羽根１９を設けない構成であったとしても、底壁４に近接又は当接して回転する半径部１０を備えているので、底壁４に近い部分に滞留する粉体を内周壁１１側に押し出すことができ、混合分散、造粒などの目的とする作用を好適に与えることができる。これは、底壁４近くを半径部１０が回転することで遠心力の作用によって中心部域に滞留しやすい粉体を跳ね上げ部１２側に送り出すことができるからである。
さらに、従来の攪拌造粒装置であれば攪拌槽２から取り出すことができない粒状体の容量は全体の容量の５％程度であったのに対して、この実施形態の装置であれば、１％程度に抑えることができる利点がある。これは前記掻き出し部１２の縦方向の長さを前記攪拌槽２の円周壁１１に対応した長さに設定しているので、内周壁１１の粒状体をほとんど全てを開口３３に送り出すことができるからである。
さらに、従来の攪拌造粒装置であれば攪拌槽２から取り出すことができない粒状体の容量は全体の容量の５％程度であったのに対して、この実施形態の装置であれば、１％程度に抑えることができる利点がある。これは前記掻き出し部１２の縦方向の長さを前記攪拌槽２の円周壁１１に対応した長さに設定しているので、内周壁１１の粒状体をほとんど全てを開口３３に送り出すことができるからである。
また、渦巻流生成羽根１４、解砕羽根１５、円盤羽根１９、スクレーパ羽根９は全て攪拌槽２の底壁４の下方から突入させているので、上方から羽根を突入させる昇降装置が不要になり、装置周りのスペースを有効に利用できるとともに製造コストを下げることができる。
さらに、渦巻流生成羽根１４、解砕羽根１５、円盤羽根１９、スクレーパ羽根９は同じ方向から攪拌槽２内に突入されているので、各羽根の支持枠３８の組み合わせを用途毎にユニット化することも簡単に行え、攪拌や造粒作業が行いやすい利点もある。
さらに、渦巻流生成羽根１４、解砕羽根１５、円盤羽根１９、スクレーパ羽根９は同じ方向から攪拌槽２内に突入されているので、各羽根の支持枠３８の組み合わせを用途毎にユニット化することも簡単に行え、攪拌や造粒作業が行いやすい利点もある。
（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態を説明するための攪拌造粒装置の縦断面図、図９は破砕用突起物の平面配置の様子を示す図である。
この攪拌造粒装置１は、中心に位置するチョッパ回転軸５と、そのチョッパ回転軸５と同心で外側に位置する逆チョッパ回転軸２６と、その逆チョッパ回転軸２６と同心で外側に位置するスクレーパ回転軸６を備えている。そして、チョッパ回転軸５に渦巻流生成羽根１４と第１解砕羽根２８を取り付け、逆チョッパ回転軸２６に第２解砕羽根２９を取り付け、スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けた構成となっている。
この攪拌造粒装置１の攪拌槽２の下側にはチョッパ回転軸５を駆動するチョッパモータ７とそのチョッパモータ７の回転方向を逆にして逆チョッパ回転軸２６に伝える伝達機構４２と、スクレーパ回転軸６を駆動するスクレーパモータ８が配設してある。なお、伝達機構４２に代えて逆チョッパモータ（図示せず）を独立して設けても良い。
なお、各回転軸の回転方向は逆チョッパ回転軸２６だけが他の２つの回転軸５・６の回転方向と異なるように駆動される。
図８は本発明の第２実施形態を説明するための攪拌造粒装置の縦断面図、図９は破砕用突起物の平面配置の様子を示す図である。
この攪拌造粒装置１は、中心に位置するチョッパ回転軸５と、そのチョッパ回転軸５と同心で外側に位置する逆チョッパ回転軸２６と、その逆チョッパ回転軸２６と同心で外側に位置するスクレーパ回転軸６を備えている。そして、チョッパ回転軸５に渦巻流生成羽根１４と第１解砕羽根２８を取り付け、逆チョッパ回転軸２６に第２解砕羽根２９を取り付け、スクレーパ回転軸６にスクレーパ羽根９を取り付けた構成となっている。
この攪拌造粒装置１の攪拌槽２の下側にはチョッパ回転軸５を駆動するチョッパモータ７とそのチョッパモータ７の回転方向を逆にして逆チョッパ回転軸２６に伝える伝達機構４２と、スクレーパ回転軸６を駆動するスクレーパモータ８が配設してある。なお、伝達機構４２に代えて逆チョッパモータ（図示せず）を独立して設けても良い。
なお、各回転軸の回転方向は逆チョッパ回転軸２６だけが他の２つの回転軸５・６の回転方向と異なるように駆動される。
第１解砕羽根２８は半径方向に延びる基体４３に下方に破砕用突起物３１を備えている。第２解砕羽根２９は逆に所定形状の基体４３に上方に破砕用突起物３１を備えている。それぞれの破砕用突起物３１は突出位置が第１解砕羽根２８と第２解砕羽根２９において凹凸が互い違いになるように配置されている。図８及び図９に示す構成では破砕用突起物３１を半径方向に並べて干渉しないように互い違いに下方又は上方に立設された複数本の棒材３２によって構成してある。なお、図９において基体４３は円盤形のものが示されており、その円盤には粉体通過用の開口４４が設けられている。なお、基体４３は直径方向に延びる長板などで構成することもできる。また、攪拌槽２の底壁にはエアーシール機構４５が設けられている。
上記構成の装置の作用について簡単に説明する。
この実施形態に係る攪拌造粒装置１はファンデーションのような微細な粒子を製造する場合に好適に使用できるものである。従来の攪拌造粒装置であれば、造粒後には粉砕装置を使用しなければならなかったファンデーションの製造作業を一つの攪拌造粒装置１で行えるものである。
棒材３２が配設された基体４３の位置はスクレーパ羽根９の掻き出し部１２側に設けているから、回転速度も大きく、破砕用突起物３１が高速で狭い間隔ですれ違うことによって破砕効果を著しく高めることができる。また、掻き出し部１２によって内周壁１１の粒状体を内側へ掻き出した粒状体が多い領域で破砕用突起物３１がすれ違うので効果が大きくなる。
さらに、攪拌槽２から取り出すことができない粒状体の容量が１％程度に抑えることができる利点は、材料を無駄にしない効果とファンデーションのような他種類で多色の粒状体を作る用途には掃除の手間を考慮すると顕著な利点となる。
この実施形態に係る攪拌造粒装置１はファンデーションのような微細な粒子を製造する場合に好適に使用できるものである。従来の攪拌造粒装置であれば、造粒後には粉砕装置を使用しなければならなかったファンデーションの製造作業を一つの攪拌造粒装置１で行えるものである。
棒材３２が配設された基体４３の位置はスクレーパ羽根９の掻き出し部１２側に設けているから、回転速度も大きく、破砕用突起物３１が高速で狭い間隔ですれ違うことによって破砕効果を著しく高めることができる。また、掻き出し部１２によって内周壁１１の粒状体を内側へ掻き出した粒状体が多い領域で破砕用突起物３１がすれ違うので効果が大きくなる。
さらに、攪拌槽２から取り出すことができない粒状体の容量が１％程度に抑えることができる利点は、材料を無駄にしない効果とファンデーションのような他種類で多色の粒状体を作る用途には掃除の手間を考慮すると顕著な利点となる。
本発明は上記実施形態の構成に限らず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、前記第１実施形態では渦巻流生成羽根１４の他に解砕羽根１５、円盤羽根１９を設けたが、円盤羽根１９を省略するとともに、ノコギリ刃を渦巻流生成羽根１４の先端に設けることで代用することも可能である。但し、性能は第１実施形態の方が良い。
チョッパ回転軸５に２〜４個程度の複数の解砕羽根１５を取り付けても良い。但し、渦巻流生成羽根１４は必要となる。
円盤羽根１９を駆動する円盤羽根用回転軸を設け、円盤羽根用回転軸をチョッパ回転軸５及びスクレーパ回転軸６とは独立に回転制御自在に構成することもできる。この構成であれば、円盤羽根１９をスクレーパ羽根９又は渦巻流生成羽根１４の回転方向や回転数に左右されずに、独立して制御することができ、精緻に制御することが可能になる。
また、解砕羽根１５としてはデイゾルバー羽根１８以外の公知の各種の羽根を用いることができる。
例えば、前記第１実施形態では渦巻流生成羽根１４の他に解砕羽根１５、円盤羽根１９を設けたが、円盤羽根１９を省略するとともに、ノコギリ刃を渦巻流生成羽根１４の先端に設けることで代用することも可能である。但し、性能は第１実施形態の方が良い。
チョッパ回転軸５に２〜４個程度の複数の解砕羽根１５を取り付けても良い。但し、渦巻流生成羽根１４は必要となる。
円盤羽根１９を駆動する円盤羽根用回転軸を設け、円盤羽根用回転軸をチョッパ回転軸５及びスクレーパ回転軸６とは独立に回転制御自在に構成することもできる。この構成であれば、円盤羽根１９をスクレーパ羽根９又は渦巻流生成羽根１４の回転方向や回転数に左右されずに、独立して制御することができ、精緻に制御することが可能になる。
また、解砕羽根１５としてはデイゾルバー羽根１８以外の公知の各種の羽根を用いることができる。
１…攪拌造粒装置、２…攪拌槽、４…攪拌槽の底壁、５…チョッパ回転軸、６…スクレーパ回転軸、９…スクレーパ羽根、１０…半径部、１１…攪拌槽の内周壁、１２…掻き出し部、１４…渦巻流生成羽根、１７…端部反り面羽根、１８…デイゾルバー羽根、１９…円盤羽根、２６…逆チョッパ回転軸、２８…第１解砕羽根、２９…第２解砕羽根、３２…破砕用突起物、３３…開口。
Claims (8)
- 攪拌槽(２)の底壁(４)の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸(５)とそのチョッパ回転軸(５)と同心でスクレーパ回転軸(６)とを備え、前記チョッパ回転軸(５)にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根(１４)を取り付け、前記スクレーパ回転軸(６)にスクレーパ羽根(９)を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根(９)は前記攪拌槽(２)の底壁(４)に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部(１０)と、前記半径部(１０)の端部から上方に延びて前記攪拌槽(２)の内周壁(１１)に近接又は当接する掻き出し部(１２)とを備え、前記掻き出し部(１２)によって前記内周壁(１１)側の粉体を前記攪拌槽(２)の中央部域に送り出し、前記渦巻流生成羽根(１４)によって分散及び解砕するように構成し、前記半径部(１０)の回転によって前記攪拌槽(２)の中央部域の粉体を前記内周壁(１１)側へ送るように機能させることを特徴とする攪拌造粒装置。 - 請求項１に記載の攪拌造粒装置において、前記渦巻流生成羽根(１４)を外端部域が上方に曲がった端部反り面羽根(１７)で構成し、前記チョッパ回転軸(５)の上側に前記端部反り面羽根(１７)を取り付け、その前記端部反り面羽根(１７)の下側に解砕羽根(１５)を取り付けた攪拌造粒装置。
- 請求項２に記載の攪拌造粒装置において、前記解砕羽根(１５)を解砕用の切断面を備えたデイゾルバー羽根(１８)で構成した攪拌造粒装置。
- 攪拌槽(２)の底壁(４)の中央部に下方から突出するように設けられたチョッパ回転軸(５)とそのチョッパ回転軸(５)と同心でスクレーパ回転軸(６)とを備え、前記チョッパ回転軸(５)にチョッパ機能を有する渦巻流生成羽根(１４)と円盤羽根(１９)とを取り付け、前記スクレーパ回転軸(６)にスクレーパ羽根(９)を取り付けてあり、
前記スクレーパ羽根(９)は前記攪拌槽(２)の底壁(４)に近接又は当接して回転する半径方向に延びる半径部(１０)と、前記半径部(１０)の端部から上方に延びて前記攪拌槽(２)の内周壁(１１)に近接又は当接する掻き出し部(１２)とを備え、前記掻き出し部(１２)によって前記内周壁(１１)側の粉体を前記攪拌槽(２)の中央部域に送り出し、回転する前記渦巻流生成羽根(１４)によって分散及び解砕するように構成し、
さらに、前記円盤羽根(１９)は前記攪拌槽(２)内で前記スクレーパ羽根(９)の前記半径部(１０)よりも上側に設けられ、中央部域の粉体を前記円盤羽根(１９)の回転によって前記内周壁(１１)側へ送り出すことを特徴とする攪拌造粒装置。 - 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の攪拌造粒装置において、前記スクレーパ羽根(９)の回転方向を前記渦巻流生成羽根(１４)とは逆方向に設定した攪拌造粒装置。
- 請求項５に記載の攪拌造粒装置において、前記スクレーパ羽根(９)の周速度を０．１ｍ／秒〜１ｍ／秒に設定し、前記渦巻流生成羽根(１４)の周速度を５ｍ／秒〜３０ｍ／秒に設定した攪拌造粒装置。
- 請求項１に記載の攪拌造粒装置において、前記チョッパ回転軸(５)と逆方向に回転する逆チョッパ回転軸(２６)を設け、前記渦巻流生成羽根(１４)を外端部域が上方に曲がった端部反り面羽根(１７)で構成し、前記チョッパ回転軸(５)の上側に前記端部反り面羽根(１７)を取り付けるとともに前記端部反り面羽根(１７)の下側に第１解砕羽根(２８)を取り付け、前記逆チョッパ回転軸(２６)に第２解砕羽根(２９)を取り付け、第１解砕羽根(２８)と第２解砕羽根(２９)はそれぞれ破砕用突起物(３１)が設けられ、それらの破砕用突起物(３１)が上下方向に互い違いの状態で回転するように構成されている攪拌造粒装置。
- 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の攪拌造粒装置において、前記掻き出し部(１２)の縦方向の長さを前記攪拌槽(２)の前記円周壁(１１)に対応した長さに設定し、前記内周壁(１１)の一部に取り出し用の開閉自在の開口(３３)を形成した攪拌造粒装置。
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