JP2012066224A

JP2012066224A - 流動層装置及び流動層装置におけるフィルターの払い落とし方法

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Publication number: JP2012066224A
Application number: JP2010215413A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Kinoshita; 直俊木下; Yoshiyuki Kano; 良幸加納
Original assignee: Powrex KK
Current assignee: Powrex KK
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP5619549B2

Abstract

【課題】流動層装置の運転中におけるフィルターへの粉粒体粒子の付着滞留を抑制し、処理工程でのシェイキングや逆洗による払い落とし操作の回数を減らして、処理操作の簡素化、処理効率の向上を図り、また、粉粒体製品の成分含量や粒度分布等の品質の均一性を向上させる。
【解決手段】バグフィルター８ａのフィルターエレメント８ａ１の上端部はそれぞれ弾性手段８ｂを介して支持リング８ｃに支持されている。バグフィルター８ａは流動層容器１内に導入される気体脈動波の脈動によってその上端部が弾性手段８ｂの変位の範囲内で上下方向に変位し、これに伴いバグフィルター８ａは弛み状態と緊張状態とを周期的に繰り返す。この周期的な繰り返し動作によってバグフィルター８ａの表面に付着した微粉が払い落とされて下方の流動層に戻される。
【選択図】図２

Description

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。

流動層装置は、一般に、流動層容器の底部から導入した気体（流動化気体）によって、流動層容器内で粉粒体を浮遊流動させて流動層を形成しつつ、造粒、コーティング、乾燥等の処理を行うものである。この種の流動層装置には、粉粒体粒子の転動、噴流、及び攪拌等を伴うものも含まれる（複合型流動層装置と呼ばれている。）。

この種の流動層装置では、粉粒体粒子を含む固気混合気体から粉粒体粒子を分離するためのフィルター部を流動層容器内の処理室の上方に配設している。フィルター部のフィルターとしては、バグフィルターと呼ばれる織布フィルターの他（下記の特許文献１、２）、通気性の樹脂濾材や金属製濾材を筒状にして保持部材に保持させたカートリッジ式フィルターが用いられている（下記の特許文献３〜７）。

流動層装置を所定時間運転すると、フィルターの濾材表面に粉粒体粒子が付着滞留して濾過性能が低下する。そのため、所定時間ごとにフィルターの払い落とし操作を行い、濾材表面に付着した粉粒体粒子を払い落として濾過性能を回復している。この払い落とし操作は、通常、バグフィルターの場合、エアーシリンダや油圧シリンダ等のアクチュエータによってフィルターを上下方向に振るうことによって行い（シェイキング）、カートリッジ式フィルターの場合、フィルターの内部に圧縮空気を供給することによって行う（逆洗）。尚、バグフィルターの払い落とし機構には、シングルシェイキング方式とツインシェイキング方式の２種類があり、前者は、払い落とし時に流動層装置を停止させてバグフィルター全体をシェイキングするものであり、後者は、フィルター室を２分割し、流動層装置を停止させることなく、一方のフィルター室のフィルターを介して排気しているときに、他方のフィルター室のフィルターをシェイキングするものである。

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８、９）。

特開平１１−２２３４５８号公報特開平７−１４８４１０号公報特開２００１−８１７号公報特開２０００−４２３３６号公報特開２００５−１５２８８３号公報特開平９−１８７６１３号公報特開２０００−１８５２０９号公報特開平１０−３２９１３６号公報特開平７−１９７２８号公報

例えば、粒子径の小さな微粒子を原料とする処理（例えば５０μｍ以下の微粒子を原料とする造粒処理、１５０μｍ以下の微粒核粒子を対象とするコーティング処理）や、高含量油脂原料等の粘着性の高い粒子を原料とする造粒処理等では、流動層容器内での粉粒体粒子の良好な流動性を確保して、処理品質の良好な粉粒体製品を製造するために、流動層容器内に導入する流動化気体として気体脈動波を用いることが有効である。しかしながら、微粒子や粘着性の高い粒子を原料とする処理では、フィルターに付着滞留する粒子量が多くなり、フィルーの濾材が比較的短時間の運転で目詰まりを起こすことがある。このような場合、比較的短時間ごとにフィルターの払い落とし操作を行う必要があり、処理操作が煩雑になる。特にバグフィルターのシングルシェイキング方式の場合、払い落とし操作ごとに流動層装置を停止させなればならないので、払い落とし操作の回数が増えると、その分、処理効率が低下する原因となる。

また、フィルターに付着滞留する粒子量が多くなると、製品中の成分含量にばらつきが生じと共に、フィルターに付着滞留した粒子が払い落とし操作によって団粒状態で落下して流動層に戻されることにより、製品の成分含量や粒度分布等の品質の均一性が低下することがある。

本発明の課題は、流動層装置の運転中におけるフィルターへの粉粒体粒子の付着滞留を抑制し、処理工程でのシェイキングや逆洗による払い落とし操作の回数を減らして、処理操作の簡素化、処理効率の向上を図り、また、粉粒体製品の成分含量や粒度分布等の品質の均一性を向上させることである。

上記課題を解決するため、本発明は、流動層容器内で粉粒体を流動化気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、流動層容器の内部に配置され、支持部材に支持された固気分離用のフィルターと、流動層容器内に導入される流動化気体を気体脈動波にする脈動波発生手段とを備え、フィルターは支持部材に対して支持手段で変位可能に支持されており、流動層容器内に導入される気体脈動波の脈動により、フィルターが支持部材に対して変位することで、該フィルターに付着した粉粒体が払い落とされる構成を提供する。ここで、気体脈動波は、風速（及び圧力）が所定の周期で変化する気体の流れをいう。気体脈動波の周波数は、０．５〜５Ｈｚであることが好ましい。また、フィルターを支持部材に対して支持する支持手段として、ばねやゴム等の弾性手段を用いることが好ましい。

流動化気体として気体脈動波を用いることにより、粒子径の小さな微粒子を原料とする処理（例えば５０μｍ以下の微粒子を原料とする造粒処理、１５０μｍ以下の微粒核粒子を対象とするコーティング処理）や、高含量油脂原料等の粘着性の高い粒子を原料とする造粒処理等において、流動層容器内での粉粒体粒子の良好な流動性を確保して、処理品質の良好な粉粒体製品を製造することができる。

また、フィルターを支持部材に対して支持手段で変位可能に支持し、流動層容器内に導入される気体脈動波の脈動により、フィルターを支持部材に対して変位させることで、該フィルターに付着した粉粒体を払い落とす構成とすることにより、流動層装置の運転中に、フィルターに付着した粉粒体粒子を継続的にフィルターから払い落として流動層に戻すことができるので、フィルターへの粉粒体粒子の付着滞留が抑制される。これにより、処理工程でのシェイキングや逆洗によるフィルターの払い落とし操作回数を減らして、処理操作の簡素化、処理効率の向上を図ることができる。また、運転中におけるフィルターへの粉粒体粒子の付着滞留が抑制されることにより、製品中の成分含量のばらつきが抑制されると共に、シェイキングや逆洗による払い落とし操作時にフィルターに付着滞留した粉粒体粒子が団粒状態で落下して流動層に戻されることもなくなるので、製品の成分含量や粒度分布等の品質の均一性が向上する。

また、本発明は上記課題を解決するため、流動層容器内で粉粒体を流動化気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、流動層容器の内部に配置された固気分離用のフィルターに付着した粉粒体を払い落とす方法であって、フィルターを支持部材に対して変位可能に支持し、流動層容器内に導入される流動化気体を気体脈動波とし、該気体脈動波の脈動により、フィルターを支持部材に対して変位させることで、該フィルターに付着した粉粒体を払い落とす方法を提供する。

本発明によれば、流動層装置の運転中におけるフィルターへの粉粒体粒子の付着滞留を抑制し、処理工程でのシェイキングや逆洗による払い落とし操作の回数を減らして、処理操作の簡素化、処理効率の向上を図り、また、粉粒体製品の成分含量や粒度分布等の品質の均一性を向上させることができる。

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す図である。脈動波発生装置の周辺部を示す図である。フィルター部の周辺の拡大図である。第２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。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

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。

この実施形態の流動層装置は、底部に通気部１ａを有する流動層容器１と、流動層容器１の下部に設けられた給気室２と、給気室２に接続された給気経路３と、給気経路３に介装された脈動波発生手段としての脈動波発生装置４と、流動層容器１の上部に接続された排気経路５と、排気経路５に接続された気体吸引手段としての吸引ブロアー６と、脈動波発生装置４と排気経路５とを接続するバイパス経路７と、流動層容器１内の上部空間に設置されたフィルター部８とを備えている。

流動層容器１の底部の通気部１ａ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内のフィルター部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。流動層容器１内のフィルター部８より上部の空間は、排気室１５になっている。

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、下流側の下流側給気経路３ｂ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９と、空気の風量（流量）を測定する風量計１０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。下流側給気経路３ｂには、給気ダンパ１１が介装されている。また、下流側給気経路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、他端は給気室２に接続されている。

排気経路５は、流動層容器１内の排気室１５に接続され、排気ダンパ１２と集塵機１３を介して吸引ブロアー６に接続されている。

バイパス経路７は、一端が脈動波発生装置４の第２吐出口４ｃ（図２参照）に接続され、他端が排気ダンパ１２より上流側の位置で排気経路５に接続されている。

図２に示すように、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に下流側給気経路３ｂが接続され、第２吐出口４ｃにバイパス経路７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。

ロータリー弁４ｅの回転により、上流側給気経路３ａが下流側給気経路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がバイパス経路７にのみ連通した状態｛図２（ｂ）の状態｝とに漸次に連続的に変化する。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、下流側給気経路３ｂからバイパス経路７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下流側給気経路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バイパス経路７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バイパス経路７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、バイパス経路７から下流側給気経路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バイパス経路７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下流側給気経路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下流側給気経路３ｂに流れる。

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気体脈動波となって下流側給気経路３ｂに流れる。すなわち、脈動波発生装置４を介して下流側給気経路３ｂに流れる気体の風速は、図２（ａ）の状態で最も大きく、図２（ｂ）の状態で最も小さくなり、この最大風速と最小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。また、下流側給気経路３ｂに流れる気体の流量は上記の最大風速と最小風速との間で漸次に変化し、この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を介してバイパス経路７に流れる。

図３は、流動層容器１のフィルター部８の周辺を拡大して示している。この実施形態において、フィルター部８には、織布フィルターからなるバグフィルター８ａが用いられている。バグフィルター８ａは、濾過面積を大きくするために、複数の筒状（袋状）のフィルターエレメント８ａ１と、複数のフィルターエレメント８ａ１の下端開口部を繋ぐ平面部８ａ２とで構成されている。平面部８ａ２の周縁部はシール８ａ３を介して流動層容器１の壁部に保持されている。

バグフィルター８ａのフィルターエレメント８ａ１の上端部はそれぞれ支持手段、この実施形態では弾性手段８ｂ（例えばスプリング）を介して支持部材、この実施形態では支持リング８ｃに支持されている。支持リング８ｃは、アクチュエータ、例えば流体圧シリンダ８ｄ（エアーシリンダ等）に連結されており、流体圧シリンダ８ｄの作動により上下方向に移動する。通常の払い落とし操作は、流体圧シリンダ８ｄの作動により行う。すなわち、流体圧シリンダ８ｄを作動させると、支持リング８ｃが上下方向に移動し、これによりバグフィルター８ａにシェイキング動作が与えられ、バグフィルター８ａの表面に付着した粉粒体が払い落とされる。なお、この実施形態におけるバグフィルター８ａの払い落とし機構はシングルシェイキング方式であり、流体圧シリンダ８ｄによるバグフィルター８ａのシェイキング動作時、流動層装置の運転は停止される。

上記のように、この実施形態において、バグフィルター８ａの上端部（フィルターエレメント８ａ１の上端部）は、弾性手段８ｂを介して支持リング８ｃに懸吊支持されている。バグフィルター８ａに外力が作用していない状態において、弾性手段８ｂはバグフィルター８ａの自重により自然状態から所定寸法だけ伸び、バグフィルター８ａの上端部は上限位置（バグフィルター８ａの適正な形状を維持しつつ、上端部を最も上方に懸吊できる位置）から所定寸法だけ下方に位置する。そのため、バグフィルター８ａは若干弛みをもった状態になる。バグフィルター８ａの上端部は、この位置から弾性手段８ｂの伸縮の範囲内で支持リング８ｃに対して上下方向に変位可能であり、支持リング８ｃに対する上端部の上下方向への変位に伴い、バグフィルター８ａに振るい動作が与えられる。

以上の構成において、吸引ブロアー６及び脈動波発生装置４が作動すると、吸引ブロアー６による気体吸引力が、排気経路５、流動層容器１の内部、下流側給気経路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、バイパス経路７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、及び下流側給気経路３ｂを介して給気室２に気体脈動波が供給される。この給気室２に供給される気体脈動波は、例えば、空調機９によって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。

給気室２に供給された気体脈動波は通気部１ａを介して流動層容器１の内部に噴出し、こ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が形成される。そして、この粉粒体原料の流動層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、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。

一方、流動層容器１内に導入さ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を介してバイパス経路７に流れるので、脈動波発生装置４により上流側給気経路３ａと下側給気経路３ｂとの連通状態が遮断又は縮小されたときに、吸引ブロアー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。

流動層容器１内に導入された気体脈動波は、粉粒体原料の流動層形成及び乾燥に寄与した後、バグフィルター８ａを通過して排気経路５に流出する。その際、気体脈動波の上昇流に混じった微粉はバグフィルター８ａによって捕捉される。また、バグフィルター８ａは流動層容器１内を上昇する気体脈動波の風圧により上方向の力を受け、その上端部が弾性手段８ｂの収縮変位の範囲内で上方向に変位する。これにより、支持リング８ｃに若干弛みを持った状態で懸吊支持されていたバグフィルター８ａが上方向に引っ張られて緊張状態になる。一方、バグフィルター８ａに作用する気体脈動波の風圧がなくなり又は所定値よりも小さくなると、バグフィルター８ａの上端部が下方向に変位し、バグフィルター８ａが若干弛みを持った状態に戻る。このようにして、バグフィルター８ａは流動層容器１内に導入される気体脈動波の脈動によって弛み状態と緊張状態とを周期的に繰り返し、この周期的な繰り返し動作によってバグフィルター８ａの表面に付着した微粉が払い落とされて下方の流動層に戻される。

図４は、第２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。この実施形態では、上流側給気経路３ａと排気経路５とをバイパス経路７’で接続している。バイパス経路７’には排気ダンパ１３を介装している。また、脈動波発生装置４’は、第１の実施形態における脈動波発生装置４と同様のケーシングとロータリー弁とで構成されるが、脈動波発生装置４とは異なり、ケーシングには、上流側給気経路３ａに接続される流入口と、下流側給気経路３ｂに接続される吐出口４ｂとが設けられおり、ロータリー弁４ｅの回転により、上流側給気経路３ａを下流側給気経路３ｂに断続的に連通させるように作動する。バグフィルター８ａは、第１の実施形態と同様に、弾性手段８ｂｂを介して支持リング８ｃに懸吊支持されている。

吸引ブロアー６及び脈動波発生装置４’が作動すると、吸引ブロアー６による気体吸引力が、排気経路５、流動層容器１の内部、下流側給気経路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、バイパス経路７’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、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’、及び下流側給気経路３ｂを介して給気室２に気体脈動波が供給されると共に、上流側給気経路３ａからバイパス経路７’を介して排気経路５に気体の一部又は全部が流れる。脈動波発生装置４’により、上流側給気経路３ａと下流側給気経路３ｂとの連通が遮断されたときは、上流側給気経路３ａから気体の全部がバイパス経路７’を介して排気経路５に流れる。その他の事項は第１の実施形態に準じるので、重複する説明を省略する。

尚、以上の実施形態では、バグフィルターの払い落とし機構としてシングルシェイキング方式を採用しているが、ツインシェイキング方式としても良い。

また、以上の実施形態では、バグフィルター８ａを支持リング８ｃに支持する支持手段として弾性手段８ｂを用いているが、支持手段は弾性手段に限らず、バグフィルターの上端部の上下方向変位を所定範囲内で許容できるものであれば良い。例えば、支持手段として、入れ子式の伸縮部材やスライド部材を用いても良い。

また、以上の実施形態では、バグフィルターを備えた流動層装置を例示したが、本発明はフィルターとしてカートリッジ式フィルターやその他の構成のフィルターを備えた流動層装置にも適用可能である。例えば、カートリッジ式フィルターの場合、その上端部を支持部材（支持壁）に対して弾性手段で支持し、カートリッジ式フィルターが気体脈動波の脈動により上下方向に変位できるようにする。また、フィルターの種類によって、フィルターを横方向や斜め方向に向けて設置する場合があり、この場合、気体脈動波の脈動によるフィルターの変位方向は横方法や斜め方向になることがある。

さらに、以上の実施形態では、脈動波発生手段４と吸引ブロアー６の作動により気体脈動波を発生させる機構を採用しているが、脈動波発生手段４の上流側に送風装置を接続し、送風装置からの気体流を脈動波発生手段４に供給して気体脈動波を発生させる機構としても良い。

１流動層容器
４、４’ 脈動波発生装置
８フィルター部
８ａバグフィルター
８ｂ弾性手段
８ｃ支持リング

Claims

流動層容器内で粉粒体を流動化気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、
前記流動層容器の内部に配置され、支持部材に支持された固気分離用のフィルターと、前記流動層容器内に導入される流動化気体を気体脈動波にする脈動波発生手段とを備え、
前記フィルターは前記支持部材に対して支持手段で変位可能に支持されており、前記流動層容器内に導入される気体脈動波の脈動により、前記フィルターが前記支持部材に対して変位することで、該フィルターに付着した粉粒体が払い落とされることを特徴とする流動層装置。
前記支持手段が弾性手段であることを特徴とする請求項１に記載の流動層装置。
流動層容器内で粉粒体を流動化気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、前記流動層容器の内部に配置された固気分離用のフィルターに付着した粉粒体を払い落とす方法であって、
前記フィルターを支持部材に対して変位可能に支持し、前記流動層容器内に導入される流動化気体を気体脈動波とし、該気体脈動波の脈動により、前記フィルターを前記支持部材に対して変位させることで、該フィルターに付着した粉粒体を払い落とすことを特徴とする流動層装置におけるフィルターの払い落とし方法。