JP2015523246A - 造粒装置のためのノズルプレート及びノズルプレートを有する造粒装置 - Google Patents

Abstract

造粒装置のためのノズルプレート（１０）であって、溶融物を通過させる複数のノズル（２０）を備え、ノズル（２０）は中心軸（Ｍ）を中心とする円上に位置するよう配置され、各ノズル（２０）は、ノズル流路（２１）と少なくとも一つのノズル開口部（２２）とを有する。溶融物流を受ける凹部（３０）がノズルプレート（１０）の背部（１１）に形成され、凹部（３０）は中心軸を中心として配置される。複数の流路（４０）がノズルプレート（１０）内に形成され、各流路（４０）は、凹部（３０）から裏面（１１）に平行な方向に及び中心軸から離れて複数のノズル（２０）のうちの一つへと放射状に延びる。更に、このようなノズルプレートを有する造粒装置に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、医薬品有効成分、医薬品有効成分の混合物又は熱可塑性材料からなる溶融材料の造粒の分野に関し、特にこの用途に使用可能なノズルプレートに関する。

一般に、医薬品有効成分、医薬品有効成分の混合物からなる、又はポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性材料からなる溶融材料の造粒には押出機又は溶融ポンプを備えた造粒装置が使用されることが多く、溶融材料がダイプレートを介して水等の冷却流体上に押し出され、そこで少なくとも一つの刃がダイプレートの開口部上を通過するようなカッタ装置により切削され、ペレットが製造される。

従来の造粒装置において、この用途には通常ノズルプレートが使用されてきたが、複数のノズルが円形状に配置され、ノズルプレートを通過するようノズルが設計されて、溶融材料がノズルプレートを通過できるようになっている。以降溶融材料のことを溶融物（ｍｅｌｔ）と呼ぶ。

アダプタプレート又は入口筐体の部品及び／又は装置又は開始弁装置等のノズルプレートの上流に配置されたガイド部において、ノズルプレートの方向に広がる溶融物の開口部が通常設けられ、ノズルの後部入口に溶融物を送れるようになっている。複数のノズル間に溶融物を行き渡らせ、ノズルへの溶融物の経路を制御するために、流路内に通常ノーズコーンが設けられ、ノズルプレートの背部にねじ棒等により取り付け可能である。このように、ノズルプレートにおいてリング形状に位置するよう溶融物がノズルプレートに送られ、ノズルの入口開口部が溶融物リングの領域に配置される。

対応する設計が、ドイツ実用新案第２０ ２００４ ０１６ １０４ Ｕ１、ドイツ実用新案第２０ ２００７ ００３ ４９５ Ｕ１、及びドイツ実用新案第２１ ２００９ ０００ ０３８ Ｕ１等の文献により公知である。

このような設計において溶融物は、開口部及びノーズコーンによりノズルプレートに導かれ、溶融物はそこではリング形状に存在するので、ノズル同士の間の領域にデッドゾーンが形成される可能性があり、これらのゾーンを外れずに溶融材料が集まって更に運ばれることになる。このような堆積物が不均一に分布して形成されると、複数のノズルからの溶融物の流れに歪みが生じ、不均一となる可能性がある。更に、開口部及びノーズコーンが広がる大きな広い空隙内の溶融物の個々の部分が、異なる長さの多くの異なる経路によってノズルに到達する可能性があるので、個々の部分が異なる移動時間又は滞留時間を有する可能性がある。このような作用により、製造された顆粒の質に悪い影響が及ぶ可能性があり、特に顆粒の質に不均一さやばらつきが生じる結果となる可能性がある。

更に、拡径開口部やノーズコーンを成形するために適切なパーツや部品が必要となるので、このような設計は資源を消費しやすいものとなる。特に、拡径開口部に必要な長さのために、造粒機全体の全長が長くなる。このような造粒機の作業を新たな溶融材料へと切り替える場合には、生産工程には投入されない非常に大量の廃棄材料が生じ、特に医薬品有効成分等の非常に高価な溶融材料の場合には特に、この点でコストが増えてしまう。

従って本発明の目的は、上述の問題を克服することであり、溶融物の経路制御を改善した造粒装置を規定することである。

本発明の他の目的は、全長を短くした造粒装置を規定することである。

本発明の上述の目的及びその他の目的は、請求項１に記載の特徴を有する造粒装置用のノズルプレートによって、及び請求項１４に記載の特徴を有する造粒装置によって達成される。

更なる好適な実施態様は、従属クレームに規定される。

一態様において、本発明は、熱造粒装置のためのノズルプレートに関し、溶融物を通過させる複数のノズルを備え、ノズルは中心軸を中心とする円上に位置するよう配置され、各ノズルは、ノズル流路と少なくとも一つのズル開口部とを有する装置である。溶融物流を受ける凹部がノズルプレートの背部に形成され、凹部は中心軸を中心として配置される。更に、複数の流路がノズルプレート内に形成され、各流路は、凹部から裏面に平行な方向に及び中心軸から離れて複数のノズルのうちの一つへと放射状に延びる。

このようなノズルプレートを用いた造粒装置において、溶融物流は直線上の凹部に供給可能である。この凹部において、溶融物流は実質的に９０°曲げられて、溶融物が複数の流路間に分布し、中心軸に垂直な各流路内で放射状に外側に搬送され、各ノズルのノズル流路内に流れ込む。ノズル流路内で溶融物流は再び９０°曲げられて、ノズルを通じて中心軸に平行に流れ、ノズル開口部より外へ出ていき、そこで溶融物がカッタヘッドの刃により切断可能となる。

このように、デッドゾーンが形成されない溶融物流が得られ、それ以上搬送されずに溶融物流が回収可能となる。凹部と流路とを介した溶融物の方向付け及び直接的な流路制御によって、溶融物の全ての部分がどんな場合にも輪郭がはっきりとした実質的に同一の経路に沿って確実にノズルへと流路制御されるようにもなり、溶融物の全ての部分が実質的に同じ移動時間を有する。

更に、溶融物がノズルにおいてリング形状となるように、ノズルプレートの上流の造粒装置に溶融物流を広げる装置の必要性が無くなる。この結果、造粒装置の全長を短くすることができる。

任意の流路の縦軸は、対応するノズルのノズル流路の縦軸に実質上垂直であることが好ましい。

流路の縦軸は、溶融物流が凹部に向かう方向に実質上垂直であることが好ましい。

任意の二つの隣接するノズルが等距離にあるようノズルが円上で対称に配置されることが好ましい。これによって複数のノズルを介した溶融物の経路制御のバランスが改善する。

流路は、ノズル流路の直径に対応する幅を有してもよい。流路からノズル流路への推移は、推移半径に合わせた丸みを帯びることが好ましい。このように、断面の急な変化及び／又はエッジ又は突起は、溶融物の流れを妨げたり悪影響を与えたりする可能性があるために、これらを回避する。

流路は、ノズルプレートの裏面内に溝として構成されてもよく、Ｕ字形状の断面を備えることが好ましい。このＵ字形状の断面は、溝の幅の半分に対応する半径を有する半円形の断面として実施してもよい。

凹部は円形であってもよい。凹部が、流路の断面の合計の少なくとも２倍、好ましくは４倍に相当する断面を有することが好ましい。

凹部が、円弧形状で先細りとなる外側面を有し、外側面の半径が好ましくは流路の半径に実質上相当する半径を有してもよい。凹部の底部に、凹部内に延びる円錐体（コーン）が形成されてもよく、円錐体は好ましくは裏面の面の高さにまで実質的に隆起している。

このように、溶融物が集められる可能性がある角やその他の領域が回避され、溶融物の流れの挙動や流路の分布が改善される。

ノズルプレートが二つのパーツで構成され、第一ノズルプレート部と第二ノズルプレート部とを備え、ノズル開口部とノズルのノズル流路の少なくとも一部とが第一ノズルプレート部に設けられ、凹部と流路とが第二ノズルプレート部に設けられてもよい。

ノズルプレートが二つのパーツで構成されていると、ノズル開口部上を刃が継続的に移動することによって時間と共にノズル開口部側が摩耗した場合に、第一ノズルプレート部だけを交換できる。このような第一ノズルプレート部は、単一部品のノズルプレートよりもより単純で経済的であるので、保守コストを低減でき、費用対効果が上がる。

更に、造粒対象の製品を別の材料特性を有する別の製品に切り替える際、ノズル開口部の開口部幅も変更しなければならないことが多い。二つのパーツのノズルプレートであれば、この場合第一ノズルプレート部１０ａだけを交換すればよい。従って、このような製品の切り替えのために備えておく異なるノズル開口部を有する異なる第一ノズルプレート部１０ａをストックしておけばよいことになる。つまり、製造するのがより複雑であって、従って必要となる全てのノズル開口幅用にストックしておくにはよりコストがかかる、単一部品のノズルプレートの場合と較べて、より経済的な費用対効果の高い解決策が得られる。

ノズルプレートは、造粒装置の一部であってよい。造粒装置は、ホットカット造粒装置であってよい。特に、造粒装置は、空冷式ホットダイフェース造粒装置又は水中造粒装置であってよい。

添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態により本発明を以下に説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係るノズルプレートの裏側斜視図である。 図２は、図１のノズルプレートの裏側の上面図である。 図３は、図２の断面Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図４は、図１のノズルプレートを含む造粒装置の概略断面図である。 図５は、本発明の実施形態２に係るノズルプレートを示す図である。 図６は、本発明の実施形態３に係るノズルプレートを示す図である。

図１から３に関して、本発明の第一の実施形態に係るノズルプレート１０についてまず説明する。

図１から３に示すように、８つのノズル２０がノズルプレート１０内に形成される。この数に限定するものではなく、その他の任意の所望数のノズル２０を設けてもよい。各ノズル２０は、ノズル流路２１とノズル開口部２２とを有し、これらを介して溶融材料が以降前側１２と称するノズルプレート１０の側に出現可能であり、カッタヘッドの刃によって切断される。

ノズルプレート１０内でノズル２０は、中心軸Ｍを中心とする円上に位置するよう配置され、全てのノズル２０が中心軸Ｍから同一の距離にあることになる。ノズル２０は、円に沿って不均一に分布していてもよい。ただし、任意の二つの隣接するノズル２０が等距離にあるように、円上でノズル２０が均一に分布している方が好ましい。さらに、（図示していないが）好ましくは異なる半径を有する複数の、好ましくは同心円状の円上にノズル２０が配置されていてもよい。この場合、別々の流路４０が各円と連結可能である。

図１から３により更に明らかなように、ノズルプレート１０の背部に８つの流路４０が配置され、各流路４０はそれぞれのノズル２０に連結し、対応するノズル２０のノズル流路２１上に通じている。

流路４０は、矩形、台形、又は円形の断面を有してもよい。ノズルプレート１０の後側においてＵ字形状の又は半円形の断面を有する溝として流路が構成されるのが好ましい。

流路４０は、ノズル流路２１の直径に対応する幅を有する。図３に示すように、流路３０から対応するノズル流路２１への推移部は丸みを帯びている。この丸みが流路の幅の半分に対応する半径を有する円弧に対応することが好ましい。

流路４０は、中心軸Ｍにまっすぐに向かってノズルプレート１０の裏面に平行に延び、ノズルプレート１０の背部に形成された凹部３０に通じている。

凹部３０は、直径Ｄ１の円に沿って裏面と交差する。凹部３０は、ノズルプレート上流の装置から溶融物流を受け、溶融物を８つの流路に分配して流路に向かわせる機能を有する。この設計において、溶融物の凹部３０への流入は、中心軸Ｍの方向に行われ、即ち、ノズルプレートの裏面に垂直に起こる。

凹部３０（図２に記載の半径Ｄ１を有する円の円形エリア）の断面の寸法は、流路の断面の合計の少なくとも２倍、好ましくは約４倍に相当する。

凹部３０は更に、凹部３０を横方向に区切る外側面３１を有する。図２及び３から明らかなように、外側面３１は、ノズルプレート１０の内部に向かう円弧形状で先細りとなり、流路の半径に実質上相当する半径を有するのが好ましい。

凹部３０の底部に形成されているのは、凹部３０の内部へと延びる円錐体（コーン）である。ノズルプレート１０の裏面１１の面の高さにまで円錐体が実質的に隆起しているのが好ましい。

図１〜３に関連して上述したように、ノズルプレート１０は、造粒装置の一部であり、特に、水中造粒原理又はホットカット造粒原理に基づく造粒装置の一部となり得る。これについて、ノズルプレート１０を有する造粒装置を示す図４の例により図示する。ノズルプレート１０の裏側１１に隣接するのがプレート状の装置５０であり、アダプタプレート又は入口筐体の部品及び／又は装置又は開始弁装置であり得る。この装置５０は、凹部を有し、そこを介してノズルプレート１０の凹部３０に溶融材料が導かれる。装置５０は、Ｕ字状の溝として構成される流路４０が位置するノズルプレート１０の裏側１１の領域を少なくとも覆い、この方法で流路を閉鎖している。

ノズルプレート１０の下流側に示すのは、ノズルプレートの前側１２上を通過してノズル開口部から押し出されたプラスチック材料を切断する、少なくとも一つの刃７０を備えたカッタ装置６０である。

図５は、本発明の第二の実施形態に係るノズルプレートを示す図である。図５のノズルプレートは、二つのパーツで構成され、第一ノズルプレート部１０ａと第二ノズルプレート部１０ｂとを備える。

凹部３０と流路４０とは、第二ノズルプレート部の裏面１１に設けられる。各流路４０は、第二ノズルプレート部１０ｂ内に延びるノズル流路部２１ｂに通じている。第一ノズルプレート部に形成されているのは、ノズル開口部２２に通じる対応する更なるノズル流路部２１ａである。第一ノズルプレート部１０ａに設けたノズル流路部２１ａと第二ノズルプレート部１０ｂに設けたノズル流路部２１ｂとを併せて、ノズル２０のノズル流路２１が形成される。

別のノズルプレートの実施形態を図６に示す。図６の実施形態において、ノズルプレートは同じように二つのパーツで構成され、第一ノズルプレート部１０ａと第二ノズルプレート部１０ｂとを備える。

ノズル流路２１とノズル開口部２２とを備えたノズル２０は、第一ノズルプレート部１０ａに設けられる。

凹部３０が第二ノズルプレート部１０ｂに設けられ、凹部３０は第二ノズルプレート部１０ｂ内で延びている。凹部３０の底部は、第一ノズルプレート部１０ａの裏側１４によって形成される。円錐体は、凹部３０の領域内で第一ノズルプレート部１０ａの裏側１４上に実施可能である。流路４０は、第二ノズルプレート部１０ｂの前側１３に設けられ、第一ノズルプレート部１０ａ内に設けられたノズル流路２１を覆う領域へと延びる。

Claims (16)

1. 造粒装置のためのノズルプレート（１０）であって、
   溶融物を通過させる複数のノズル（２０）を備え、前記ノズル（２０）は中心軸（Ｍ）を中心とする円上に位置するよう配置され、各ノズル（２０）は、ノズル流路（２１）と少なくとも一つのノズル開口部（２２）とを有する装置であって、溶融物流を受ける凹部（３０）が前記ノズルプレート（１０）の背部（１１）に形成され、前記凹部（３０）は前記中心軸を中心として配置され、複数の流路（４０）が前記ノズルプレート（１０）内に形成され、各流路（４０）は、前記凹部（３０）から前記裏面（１１）に平行な方向に及び前記中心軸から離れて前記複数のノズル（２０）のうちの一つへと放射状に延びる、ノズルプレート。
2. 任意の流路（４０）の縦軸は、対応するノズルの前記ノズル流路（２１）の縦軸に実質上垂直である、請求項１に記載のノズルプレート。
3. 前記流路（４０）の縦軸は、前記溶融物流が前記凹部（３０）に向かう方向に実質上垂直である、請求項１又は２のいずれかに記載のノズルプレート。
4. 任意の二つの隣接するノズル（２０）が等距離にある、請求項１から３のいずれかに記載のノズルプレート。
5. 前記流路（４０）が前記ノズル流路（２１）の直径に対応する幅を有する、請求項１から４のいずれかに記載のノズルプレート。
6. 前記流路（４０）が前記ノズルプレート（１０）の裏面内に溝として構成される、請求項１から５のいずれかに記載のノズルプレート。
7. 前記流路（４０）はそれぞれ、Ｕ字形状の断面を備えて構成される、請求項６に記載のノズルプレート。
8. 前記Ｕ字形状の断面は、前記溝の幅の半分に対応する半径を有する半円形の断面として構成される、請求項７に記載のノズルプレート。
9. 流路（４０）からノズル流路（２１）への推移は、推移半径に合わせた丸みを帯びる、請求項１から８のいずれかに記載のノズルプレート。
10. 前記凹部（３０）が円形である、請求項１から８のいずれかに記載のノズルプレート。
11. 前記凹部（３０）が、流路の断面の合計の少なくとも２倍、好ましくは４倍に相当する断面を有する、請求項１から１０のいずれかに記載のノズルプレート。
12. 前記凹部（３０）が、円弧形状で先細りとなる外側面（３１）を有し、前記外側面の半径が好ましくは前記流路の半径に実質上相当する半径を有する、請求項１から８のいずれかに記載のノズルプレート。
13. 前記凹部（３０）の底部に、前記凹部（３０）内に延びる円錐体が形成され、前記円錐体が好ましくは前記裏面の面の高さにまで実質的に隆起している、請求項１に記載のノズルプレート。
14. 前記ノズルプレートが二つのパーツで構成され、第一ノズルプレート部（１０ａ）と第二ノズルプレート部（１０ｂ）とを備え、前記ノズル開口部（２２）と前記ノズル（２０）の前記ノズル流路（２１）の少なくとも一部（２１ａ）とが前記第一ノズルプレート部（１０ａ）に設けられ、前記凹部（３０）と前記流路（４０）とが前記第二ノズルプレート部（１０ｂ）に設けられる、請求項１から１３のいずれかに記載のノズルプレート。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載のノズルプレートを有する、造粒装置。
16. 前記造粒装置が、空冷式ホットダイフェース造粒装置又は水中造粒装置である、請求項１５に記載の造粒装置。

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