JP2022072881A - 粉粒体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能な粉粒体処理装置を提供する。【解決手段】粉粒体処理装置は、粉粒体に所定の運動を与えつつ、該粉粒体の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う処理室２ａを有する装置本体２と、処理室２ａに気体を供給する給気経路３と、処理室２ａから気体を排出する排気経路４とを備える。給気経路３に、気体を蒸気により加熱する蒸気加熱手段６と、蒸気加熱手段６によって加熱された気体を、通電による発熱で加熱する電気加熱手段７とが配設されている。処理室２ａに供給される気体の給気温度が、電気加熱手段７によって制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、医薬品、食品、農薬等の錠剤、ソフトカプセル、ペレット、顆粒、その他これらに類するもの（以下、これらを総称して粉粒体という。）の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う粉粒体処理装置に関する。

医薬品、食品、農薬等の粉粒体について造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う粉粒体処理装置として、例えば、流動層装置、造粒装置、コーティング装置等が挙げられる（例えば特許文献１参照）。

これらはバッチ単位での粉粒体の処理に使用される装置であり、目標とする製品品質と製品物性を得るために、しばしば、装置内の処理室に供給される気体の温度（給気温度）が調整される。

とりわけ粉粒体の処理において、基剤を溶媒に溶解もしくは分散した液をスプレー噴霧する場合、溶媒の乾燥状態が製品物性に影響を与えるため、スプレー速度の設定値に合わせ、適正に給気温度を調整することは重要な操作である。

また、一般的には、目標とする製品物性を実現するために、１つのバッチに対する処理において、給気温度、風量、スプレー速度等の処理条件を変更する。

特開２０１６－６７９７１号公報

しかしながら、風量やスプレー速度は、応答性が良好で、設定値の変更に対してすぐに新たな設定値となるのに対し、給気温度は、応答性が良好でなく、設定温度の変更に対して新たな設定温度になるまでに時間を要する傾向がある。その結果、処理条件の変更時において、例えば乾燥不足により、意図しない粒子凝集が起き、望む製品物性が得られないというリスクがある。

また、給気温度の変更は蒸気を媒体としたヒータで行うが、仕様上２５℃から９０℃位までをコントロールするため、処理が進むことによる給気温度の小さな変更値（例えば５～１０℃）においては、ヒータの伝熱面積が大きく、徐々に出力を制御しないとハンチングする。そこで、徐々に温度変化するように制御を行うが、これも影響し、設定温度の変更に対する給気温度の追随性が低下する。

本発明は、上記事情に鑑み、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能な粉粒体処理装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る粉粒体処理装置は、粉粒体に所定の運動を与えつつ、該粉粒体の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う処理室を有する装置本体と、該処理室に気体を供給する給気経路と、前記処理室から気体を排出する排気経路とを備える粉粒体処理装置において、前記給気経路に、気体を蒸気により加熱する蒸気加熱手段と、該蒸気加熱手段によって加熱された気体を、通電による発熱で加熱する電気加熱手段とが配設されており、前記処理室に供給される気体の給気温度が、前記電気加熱手段によって制御されることを特徴とする。

この構成によれば、給気温度は、電気加熱手段を制御することによって制御される。電気加熱手段は、通電によって発熱するため、電気加熱手段の発熱（気体の加熱）を電気的に制御することが容易である。そのため、設定温度を変更した場合に、電気加熱手段による発熱（気体の加熱）の変更も素早く行うことができる。従って、設定温度の変更に給気温度を素早く追随させることが可能である。また、電気加熱手段の発熱（気体の加熱）を電気的に制御することが容易なため、電気加熱手段の発熱（気体の加熱）を細かく制御できる。従って、設定温度の変更が小さいものであっても、給気温度を素早く追随させることが可能である。

また、電気加熱手段は、蒸気加熱手段に比較して、伝熱面積を小さくすることが可能である。そのため、電気加熱手段は、蒸気加熱手段に比較して、ハンチングを起こしにくくすることが可能である。従って、電気加熱手段では、蒸気加熱手段に比較して、素早く温度変化するように制御することが可能である。これにより、設定温度の変更に対する給気温度の追随性を向上させることが可能である。

このように、上記の構成によれば、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能である。すなわち、本発明に係る粉粒体処理装置によれば、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能な粉粒体処理装置を提供することが可能である。

また、電気加熱手段は、蒸気加熱手段では必要となる蒸気を使用するためのドレンや配管等が不要である。従って、設置コストや設置スペースを削減することができる。

また、電気加熱手段によって気体の給気温度を制御するので、蒸気加熱手段による加熱の制御を単純化することが可能になる。この場合、蒸気量等の制御機構を不要にすることができ、製造コストを削減することができる。

上記の構成において、前記電気加熱手段が、前記蒸気加熱手段と前記装置本体との間の前記給気経路において、前記装置本体の近傍となる部位に配設されていてもよい。

ここで、「装置本体の近傍」とは、装置本体から給気経路に沿って１０ｍまでの範囲を意味する（以下、同様）。

この構成であれば、電気加熱手段による加熱の制御結果を、給気温度に直ぐに反映させることができる。従って、設定温度に対する給気温度の応答性を更に向上させることができる。また、特に給気経路における気体の風量が少ない場合、給気経路からの放熱割合が大きくなり、給気温度が上昇しにくい（もしくは給気温度が設定値まで上がらない）。これに対し、電気加熱手段を装置本体の近傍に配設することで、給気経路からの放熱を補うことが出来るため、風量が少なくても給気温度を制御することが可能である。

上記の構成において、前記電気加熱手段が、前記蒸気加熱手段と前記装置本体との間の前記給気経路において、前記装置本体の側となる部位に配設されていてもよい。

この構成であれば、電気加熱手段が、蒸気加熱手段と装置本体との間の給気経路において、蒸気加熱手段の側となる部位に配設される場合より、電気加熱手段を装置本体の近くに配設することができる。

上記の構成において、前記給気経路と前記排気経路とを接続するバイパス経路を備え、前記給気経路は、前記バイパス経路に接続する接続部を有し、前記電気加熱手段が、前記接続部と前記装置本体との間の前記給気経路に配設されていてもよい。

この構成であれば、電気加熱手段が、蒸気加熱手段と接続部との間の給気経路に配設される場合より、電気加熱手段を装置本体の近くに配設することができる。

上記の構成において、隔壁により、前記蒸気加熱手段が配設される第１空間と、前記装置本体が配設される第２空間とが区画されており、前記電気加熱手段が、前記第２空間に配設されていてもよい。

この構成であれば、隔壁により、蒸気加熱手段が配設される空間と、装置本体が配設される空間とが区画されている場合に、電気加熱手段を装置本体の近くに配設することができる。

本発明によれば、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能な粉粒体処理装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る粉粒体処理装置の全体を示す概略図である。 （Ａ）は粉粒体処理装置の要部を示す概略図であり、（Ｂ）と（Ｃ）は粉粒体処理装置の要部の変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る粉粒体処理装置の全体を示す概略図である。粉粒体処理装置１は、粉粒体に所定の運動を与えつつ、該粉粒体の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う処理室２ａを有する装置本体２と、処理室２ａに気体としてのエアを供給する給気経路３と、処理室２ａからエアを排出する排気経路４と、給気経路３と排気経路４とを接続するバイパス経路５とを備える。給気経路３は、バイパス経路５に接続する第１接続部３ａを有し、排気経路４は、バイパス経路５に接続する第２接続部４ａを有する。なお、以下の説明において、上流側及び下流側とは、経路内を通過するエアの流れの方向に関するものとする。

本実施形態では、粉粒体処理装置１は、製剤に使用される流動層装置である。流動層装置は、装置本体２内の処理室２ａの底部から供給されたエアによって、処理室２ａ内で粉粒体粒子を浮遊流動させて流動層を形成しつつ、不図示のスプレーノズルからスプレー液（膜剤液、結合剤液等）を噴霧して造粒又はコーティング処理を行うものである。

流動層装置の装置本体２は、処理室２ａに気体分散板２ｂを介してエアを供給する給気室２ｃと、処理室２ａからフィルタ部２ｄを介してエアを排出する排気室２ｅとを有する。本発明では、給気室２ｃは給気経路３の一部を構成し、排気室２ｅは排気経路４の一部を構成する。

給気経路３には、エアを蒸気により加熱する蒸気加熱手段６と、蒸気加熱手段６によって加熱されたエアを、通電による発熱で加熱する電気加熱手段７とが配設されている。処理室２ａに供給されるエアの給気温度は、電気加熱手段７によって制御される。

電気加熱手段７は、蒸気加熱手段６と装置本体２との間の給気経路３において、装置本体２の近傍となる部位に配設されている。また、電気加熱手段７は、蒸気加熱手段６と装置本体２との間の給気経路３において、装置本体２の側となる部位に配設されている。また、電気加熱手段７は、第１接続部３ａと装置本体２との間の給気経路３に配設されている。また、隔壁Ｗにより、蒸気加熱手段６が配設される第１空間Ｓ１（機械室）と、装置本体２が配設される第２空間Ｓ２（製剤室）とが区画されており、電気加熱手段７は、第２空間Ｓ２に配設されている。なお、バイパス経路５は、第１空間Ｓ１に設けられている。

詳述すると、給気経路３の第１接続部３ａの上流側には、空調機８が配設されており、空調機８内に蒸気加熱手段６が配設されている。蒸気加熱手段６は、空調機８の２次ヒータであり、その上流側に空調機８の１次ヒータ８ａが配設されている。１次ヒータ８ａは、基準空気（２５℃、相対湿度５０％）等を生成するものであり、通常、一定の温度となるように制御されている。なお、空調機８内の１次ヒータ８ａの上流側には、冷水によってエアを除湿する除湿部８ｂが配設され、更にその上流側に粗フィルタ８ｃが配設されている。また、空調機８内の蒸気加熱手段６の下流側には中性能又は高性能フィルタ８ｄが配設されている。

また、給気経路３における空調機８と第１接続部３ａの間には、第１風量測定装置９ａが配設されている。給気経路３における第１接続部３ａと電気加熱手段７との間には、第２風量測定装置９ｂが配設されている。電気加熱手段７と装置本体２との間の給気経路３には、給気ダンパ１０ａが配設されている。給気ダンパ１０ａと装置本体２との間の給気経路３には、給気温度計１１ａが設置されている。また、バイパス経路５の中間部には、バイパスダンパ１０ｂが配設されている。

また、第２接続部４ａと装置本体２との間の排気経路４には、排気ダンパ１０ｃが配設されている。そして、排気ダンパ１０ｃと装置本体２との間の排気経路４には、排気温度計１１ｂが設置されている。排気経路４の第２接続部４ａの下流側には、集塵機１２が配設されており、その下流側に排気ファン１３が配設されている。

エアは、不図示の給気源から給気経路３に供給され、給気経路３を流れ、空調機８、第１風量測定装置９ａ、第２風量測定装置９ｂ、電気加熱手段７、給気ダンパ１０ａを通過し、給気温度計１１ａのセンサ部に接触後に、装置本体２内の処理室２ａに供給される。そして、処理室２ａに供給されたエアは、処理室２ａで粉粒体粒子を浮遊流動させる。そして、エアは、処理室２ａから排気経路４に排出され、排気経路４を流れ、排気温度計１１ｂのセンサ部に接触後に、集塵機１２を通過し、排気ファン１３から排出される。なお、バイパスダンパ１０ｂが開状態の場合、給気経路３を流れるエアの一部は、第１接続部３ａからバイパス経路５に入り、バイパスダンパ１０ｂを通過し、第２接続部４ａから排気経路４に入る。

粉粒体処理装置１では、給気温度計１１ａで検出される温度が設定値になるように、電気加熱手段７によるエアの加熱を自動で制御する。これにより、処理室２ａに供給されるエアの給気温度が、電気加熱手段７によって制御される。

以上のように構成された粉粒体処理装置１では、以下の効果を享受できる。

給気温度は、電気加熱手段７を制御することによって制御される。電気加熱手段７は、通電によって発熱するため、電気加熱手段７の発熱（気体の加熱）を電気的に制御することが容易である。そのため、設定温度を変更した場合に、電気加熱手段７による発熱（気体の加熱）の変更も素早く行うことができる。従って、設定温度の変更に給気温度を素早く追随させることが可能である。また、電気加熱手段７の発熱（気体の加熱）を電気的に制御することが容易なため、電気加熱手段７の発熱（気体の加熱）を細かく制御できる。従って、設定温度の変更が小さいものであっても、給気温度を素早く追随させることが可能である。

また、電気加熱手段７は、蒸気加熱手段６に比較して、伝熱面積を小さくすることが可能である。そのため、電気加熱手段７は、蒸気加熱手段６に比較して、ハンチングを起こしにくくすることが可能である。従って、電気加熱手段７では、蒸気加熱手段６に比較して、素早く温度変化するように制御することが可能である。これにより、設定温度の変更に対する給気温度の追随性を向上させることが可能である。

このように、本実施形態の構成によれば、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能である。すなわち、本実施形態に係る粉粒体処理装置１によれば、設定温度に対する給気温度の応答性を向上させることが可能な粉粒体処理装置を提供することが可能である。

また、電気加熱手段７は、蒸気加熱手段６では必要となる蒸気を使用するためのドレンや配管等が不要である。従って、設置コストや設置スペースを削減することができる。

また、電気加熱手段７によって気体の給気温度を制御するので、蒸気加熱手段６による加熱の制御を単純化することが可能になる。この場合、蒸気量等の制御機構を不要にすることができ、製造コストを削減することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無く、その技術的思想の範囲内で、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、図２（Ａ）に拡大して示すように、第１接続部３ａと装置本体２との間において、給気経路３は分岐していなかったが、例えば、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、給気経路３は分岐していてもよい。

図２（Ｂ）の図示例では、第２風量測定装置９ｂと給気ダンパ１０ａとの間の給気経路３に、電気加熱手段７は配設されておらず、主ダンパ１０ｄが配設されている。給気経路３における主ダンパ１０ｄの上流側の部位と下流側の部位に分岐経路１４の両端が接続しており、分岐経路１４に電気加熱手段７が配設されている。分岐経路１４における電気加熱手段７の上流側と下流側のそれぞれに副ダンパ１０ｅが配設されている。

図２（Ｃ）の図示例は、図２（Ｂ）の図示例において、電気加熱手段７と副ダンパ１０ｅが配設された分岐経路１４が、複数（２つ）形成されたものとなっている。

また、上記実施形態では、給気温度を検出する給気温度計１１ａが、装置本体２の外の給気経路３に設置されていたが、装置本体２内の給気経路３（給気室２ｃ内）や処理室２ａ内に設置されていてもよい。

また、上記実施形態では、粉粒体処理装置は、流動層装置であったが、粉粒体に所定の運動を与えつつ、該粉粒体の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行うものであればよく、例えば、造粒装置、コーティング装置等であってもよい。

１ 粉粒体処理装置
２ 装置本体
２ａ 処理室
３ 給気経路
３ａ 第１接続部
４ 排気経路
５ バイパス経路
６ 蒸気加熱手段
７ 電気加熱手段
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間
Ｗ 隔壁

Claims (5)

1. 粉粒体に所定の運動を与えつつ、該粉粒体の造粒、コーティング、乾燥および混合のうち少なくとも一の処理を行う処理室を有する装置本体と、該処理室に気体を供給する給気経路と、前記処理室から気体を排出する排気経路とを備える粉粒体処理装置において、
   前記給気経路に、気体を蒸気により加熱する蒸気加熱手段と、該蒸気加熱手段によって加熱された気体を、通電による発熱で加熱する電気加熱手段とが配設されており、
   前記処理室に供給される気体の給気温度が、前記電気加熱手段によって制御されることを特徴とする粉粒体処理装置。
2. 前記電気加熱手段が、前記蒸気加熱手段と前記装置本体との間の前記給気経路において、前記装置本体の近傍となる部位に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体処理装置。
3. 前記電気加熱手段が、前記蒸気加熱手段と前記装置本体との間の前記給気経路において、前記装置本体の側となる部位に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体処理装置。
4. 前記給気経路と前記排気経路とを接続するバイパス経路を備え、
   前記給気経路は、前記バイパス経路に接続する接続部を有し、
   前記電気加熱手段が、前記接続部と前記装置本体との間の前記給気経路に配設されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の粉粒体処理装置。
5. 隔壁により、前記蒸気加熱手段が配設される第１空間と、前記装置本体が配設される第２空間とが区画されており、
   前記電気加熱手段が、前記第２空間に配設されていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の粉粒体処理装置。

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