JP2752378B2 - 噴霧乾燥機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特許請求の範囲第１項の前提部に記載の、
ポンプで送り出すことが可能な生産物を乾燥することに
よって粉末、集塊などを調整する噴霧乾燥機に関する。

［従来の技術］ このような噴霧乾燥機は、ディスク噴霧乾燥機、ノズ
ル噴霧乾燥機および流動噴霧乾燥機として種々の構成に
おいて知られており、アグロメレータとしても使用され
ている。そのような噴霧乾燥機の種々の動作および構造
がChem.−Ing.Tech.,59（1987）、第２号、112−117ペ
ージに記載されている。要約すると、噴霧乾燥機の３つ
の主な実施形態、すなわち、乾燥用ガスとして使用され
る熱風の螺旋状配置を有するディスク噴霧乾燥機と、乾
燥用ガスの螺線状配置を備えるかまたは備えないノズル
噴霧乾燥機と、上部からの軸方向熱風供給管および底部
の流動層および塔として形成された乾燥室への粉末リサ
イクル装置を備えた流動噴霧乾燥機とについて述べられ
ている。その場合、通常、乾燥し噴霧状にする湿性資材
は上方から供給される。乾燥室は、２つの主要な出口、
すなわち直接乾燥室に設けられるかまたは側方のまとめ
られた流動体層からの粗い資材粒子または資材生産物の
生産物引出し口と、生産物の微粒子成分が混った乾燥用
ガスまたは排気の排出管とを有している。排出された乾
燥用ガスまたは排気によって一緒に運ばれた微細粒子成
分は、サイクロンまたはフィルタによって戻され、特に
生産物の集塊化処理を行なうことが可能な装置において
は乾燥室に戻されるか、または別に追加処理が行なわれ
る。

この乾燥用ガスとともに排出される微細粒子成分の量
は、噴霧化の微細度、生産物自体の特性、集塊化作用お
よび乾燥室内の沈殿などの種々の因子に依存する。

一般に、粒子が所望の粒度以下にならないようにし、
特に過度に噴霧化されないようにするため、微細粒子成
分が少ししか含まれていない生産物が望まれる。供給さ
れた微細粒子成分が再び使用できるように追加処理を行
なうとは、極めて多額の費用を要する。

粗い粒子の生産が改善され、排気中に過度の粗い粒子
が含まれることが回避され、かつ、塔または乾燥室の粗
い資材の引出し口に最低限の量の微粒子成分しか達しな
いようにされた種々の構造が知られるようになった。

例えば、乾燥用空間がサイクロンを通して送り込まれ
る実施例が、米国特許第2,280,073号から知られてい
る。湿性資材の回転噴霧とを組合わされた乾燥空気のサ
イクロン流動は、そこに作用する一層大きな遠心力によ
って、乾燥用ガスから乾燥された粗い粒子を分離しよう
と図られたものである。乾燥用空気の同軸の入口および
出口に設けられた回転噴霧器はまた通風機として構成さ
れており、外部のポンプの吸出し作用を支援する。乾燥
用空気と一緒に運ばれた微細な資材を分離するため、高
価な濾過装置などが通風機の下流に吸出し方向に付加的
に設けられている。上述の装置は個々の生産物用として
設計されており、他の粒度の生産物の生産のために組み
変えることが比較的困難である。

また、乾燥室の下部に半径方向に突出するか、または
底部に軸方向に設けられた一種のシュノーケルを介して
排気が排出されるようにされた噴霧乾燥機も知られてい
る。その場合、粗い粒子成分と微細粒子成分との分離
は、主として、乾燥室内の乾燥用ガスの旋回強度、およ
び排出管口近傍および入る際の流れの状態に依存する。
例えば、米国特許第3,963,559号明細書、英国特許出願
公開第2,020,986号公報または西ドイツ特許第849,350号
明細書から、適当な流れの状態を得るため、帽子などの
形状の付加的な覆いを排出管に設けるようにされた構成
が知られている。スイス特許第374,972号明細書から知
られている分離は、固定子と組合わされた帽子状の回転
子によって、この効果を得ている。さらに、その他の実
施形態は、空気中に分離された粗い粒子および微細な粒
子の成分の粉末を分離する流れの状態をつくるため、排
出管のまわりの部分に複数の接線方向のノズルを備えて
いる。

また、米国特許第1,426,030号明細書に記載されてい
るような噴霧乾燥機が知られており、この噴霧乾燥機
は、粗い粒子を乾燥用媒体から分離するためにサイクロ
ンを使用しており、その場合、乾燥空気と一緒に運ばれ
た資材の微細粒子成分が再び乾燥室に運ばれる。主とし
て集塊化するために使用される別のそのような噴霧乾燥
機は、乾燥室または塔の蓋部に排気の２つの出口を有し
ている。この装置の場合、粗い粒子と微細な粒子との分
離は、主として、その蓋部に下方の乾燥室内の平均的な
軸方向の流速に依存する。

すべてのこれらの噴霧乾燥装置の共通の問題点は、微
細な粒子成分と一緒に排出される粗い粒子成分が多過ぎ
るということである。これらは、後に接続された分級装
置またはふるい装置によって救済することは確かに可能
であるが、これに要するスペースが増大し、付加的なフ
ィルタまたはふるいを必要とし、さらに、資材が例えば
サイクロンにおいて損傷を受け、その結果顆粒資材から
微細粒子成分になるという危険がある。ふるい装置は比
較的低い効率しか有していない。塔のテーパ部の中に接
線方向のノズルを用いる対策は、出口のテーパ部におい
て製品が摩擦によって損傷を受ける危険があり、しか
も、排気フィルタは、戻される空気量だけ大きく設計す
る必要がある。帽子状部材による別の対策の場合、これ
は乾燥室内に多くのスペースを必要とし、乾燥に必要な
落差が減少し、その上方の先端部に突き当たった生産物
が、こびり着く場合がある。

公知の装置は、すべて比較的大きな寸法の帽子直径ま
たは塔直径を有し、したがって大きなスペースを要し、
かなり多額の費用を必要とする。この装置は、大抵の場
合、生産物毎に特別に設計されており、他の粒度分布に
変えることは可能であっても困難である。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の目的は、乾燥室内において顆粒
と微粒子成分との充分な分離を行なうことができ、した
がって乾燥室内に生じた顆粒が乾燥室に残されて乾燥室
から引出され、排出乾燥用ガスおよび排出される微粒子
と一緒に排出される顆粒を少なくすることが可能な、冒
頭に述べた形式の噴霧乾燥機を提供することである。そ
の場合、乾燥室が可及的にコンパクトであり、その構造
が簡単である必要があり、その中に帽子状部材などが使
用されないようにする必要がある。さらに、種々の製品
に適合させるため、微粒子成分に対する粗い成分の取り
出し量の割合を簡単に後から制御または調整することが
可能である必要がある。

［課題を解決するための手段］ この目的は、特許請求の範囲に第１項の特徴部分に記
載の装置によって達成される。好適な実施態様は、特許
請求の範囲の従属項に示されている。

［実施例］ 本発明の実施例について付図を参照して説明する。

以下詳細に説明する種々の噴霧乾燥機において、それ
ぞれ相異するが、同一か、または同様な作用を行なう部
品は、それぞれ同一の参照符号が付されている。

第１図ないし第４図に示されている噴霧乾燥機１は、
第１図および第２図には示されていないが第３図ないし
第５図には見られる導管２を通して、ポンプで汲むこと
が可能な湿性生産物を乾燥室３に供給することによって
粉末、集塊などを調整するのに使用され、その場合、導
管の出口に、それぞれ噴霧装置４が設けられている。さ
らに、これらのすべての噴霧乾燥機１は、乾燥用ガス
（矢印Ｈ）、特に熱風または周囲から低温空気を噴射
し、他のガスを遮蔽する環状空隙19を有して乾燥ガスあ
るいは不活性ガスを噴出する噴出口18を備えた乾燥ガス
供給管５を有している。さらに、第１図、第２図および
第４図に示す実施例における乾燥室３には、使用された
乾燥用ガスおよびこれと共に運ばれる資材用の排出管７
のそれぞれ１つの接続口および入口６があり、他方にお
いて、第３図の場合は、２つのそのような入口６が排出
管７に設けられており、そのほか、乾燥室３は、その内
部で生じた顆粒用のそれぞれ１つの粉末引出し口８を有
している。

全ての実施例において、使用された乾燥用ガスおよび
このガスと共に運ばれる資材用の排出管７の入口６に、
全体が符号９で示され回転羽根車10を備えた空気分級装
置が設けられている。空気分級装置９の回転羽根車10に
よって生じる流動方向（矢印Ｗ）は、吸い出し流動方向
（矢印Ａ）と反対であり、したがって残留する微細な粒
子は、排出するガスの流れにより排出管７に排出され、
粗い粒子は、乾燥室３内へ送出される。したがって、排
気（矢印Ａ）によって運ばれる粗い粒子の成分が極めて
簡単に減少され、その結果、そのような粗い粒子または
顆粒の噴霧乾燥機における生産量が増大される。一方、
排気と共に運ばれる資材の割合が減少され、したがって
資材の回収および再循環に要する費用が減少する。

このような空気分級装置およびその基本的な作用は、
例えば“気体・固体流動技術”と題する1986年12月２日
〜３日のケルン、マテルヌスハウスにおけるKurt Lesch
onski工学博士（クラウスタール工業大学、機械プロセ
ス工学講座相当）の講演に対するVDI協会プロセス工学
および化学技術者団体の予稿に記載されている。したが
って、空気分級装置９についての説明は、本発明に重要
な特徴だけに限定する。

空気分級装置９の羽根車10は、若干の羽根12を備え、
これらの羽根12は、第６図に示すように共通の駆動軸11
に互いに間隔を置いて固定された２つの同心のリングR
1,R2の周囲に均等に分散されている。

羽根車10の羽根12は、張出し板または真っすぐな羽根
として形成されている。個々の羽根の間の中間空間部の
幅は、羽根12に覆われた部分の幅とほぼ等しいことが好
ましい。羽根車10の回転方向に関して、帯状の羽根12
は、第６図に示されているように、リングの固定点から
出発してリング半径に対して後方に傾斜している。羽根
車10は円錐状で排出管７への入口６のすぐ前に、その周
囲の大きなリングR1が設けられることが好ましい。排出
管７の入口６のすぐ前のリングR1の内径は、排出管７の
直径より若干大きく選ばれている。この部分において、
所望の羽根12の最大周囲速度したがって最大の遠心力が
得られる。その結果、粗い粒子成分の量は、空気分級装
置９の高さによって、すでに明らかに減少しているが、
残りの粗い粒子成分を遠心分離することができる。羽根
車10の直径の小さな第２のリングR2には、第１図ないし
第３図に示すように、跳ね返し円錐を載せることができ
る。

羽根車10の大きさ（直径、高さ）および羽根12の数
は、分級される資材の種類、所望生産量および排出管７
の寸法に応じて定められる。

円錐状羽根車の場合、小さい方の直径は大きい方の直
径の約40％ないし70％に選ばれる。通常、大きい方の直
径が約0.2mないし3.0mで、高さが高い方の直径にほぼ等
しい羽根車が使用される。

羽根12の数は、習慣上約５個ないし50個の範囲にばら
ついている。羽根12の奥行（幅）は、分級装置９の分離
限界に対して定められ、通常、約20mmないし約200mmに
選ばれる。

図示されたすべての実施例において、空気分級装置９
の回転羽根車10の駆動軸11は、排出管７の出口６におけ
る軸線と同軸である。通常空気分級装置の微細粒子の引
出しは軸方向に行なわれるが、一方、粗い粒子は、遠心
力により、また一部は羽根12からの跳ね返しによって半
径方向に排出される。

羽根車10の駆動軸11に電動機15が結合され、この電動
機15によって回転羽根車10の回転数を調整し、特に制御
することができ、したがって、それぞれの所望の粗い粒
子成分、およびそれぞれの処理された資材における吸出
しの流れ、および逆の流れを適当に調整することができ
る。

第１図に示す実施例の場合、比較的大きな曲率半径で
曲げられて乾燥室３から引出された排出管７の内部に、
分級装置９の駆動軸11用の駆動電動機15が設置されてい
る。第２図ないし第５図に示す実施例の場合、排出管７
は、その入口６の後部に曲り管16を有し、回転羽根車10
の駆動軸11が、この曲り管16および一層大きな曲率半径
を有するその外壁を通して延び、駆動電動機15が曲り管
16の外側に設けられている。その場合、この電動機15に
近づくことが容易であるため、その接続が問題なく行な
われ、場合によって必要な電動機の冷却または制御を、
簡単に行なうことができる。第２図の実施例の場合乾燥
室３の下部に排出管７の入口６が設けられ、電動機15が
乾燥室３の内部または場合によっては適当に貫通して外
部に設けられることができる。また、第３図に示す実施
例の場合、２つの排出管７の曲り管16が乾燥室から十分
離れた上部でしかも外部にあり、したがって、いずれも
駆動電動機15を乾燥室３の外部に設けられることができ
る。

第５図に圧縮空気導管13が示されており、これは、空
気分級装置９に導かれ、羽根12および羽根車11の清掃ノ
ズルとしての羽根12の方に向いた放射ノズル14を備えて
いる。したがって、運転時および乾燥する湿性資材を変
える際にも、分級装置９の清掃を行なうことができ、こ
れは、すべての実施例の場合に可能である。

第４図および第５図に示す実施例の場合、湿性資材の
供給管２が、乾燥用ガスの供給管５の内部に設けられて
いる。それは排出管７の入口６を同心的に貫通し、さら
に、この入口６にある空気分級装置９の羽根車10の軸方
向の高さまたは長さ以上に、乾燥室３に突出している。
したがって、これらは、湿性資材および乾燥用気体の進
入ならびに排出用に、ただ１つの開口部を上部に有して
いる。その結果、同一容量の場合、全体の乾燥室３の容
積が約1/3になる。同時に、乾燥機内の資材の滞留時間
が短縮され、これは資材の品質に良い影響を与える。

第５図の詳細図から判るように、湿性資材の供給管２
と、乾燥用ガスの供給管５と、空気分級器９の羽根車10
の駆動回転軸11と、羽根車10自体とが、互いに同軸に設
けられ、駆動軸11および湿性資材の供給管２を収容する
乾燥用ガスの供給管５が、乾燥室３への排出管７の入口
６のほぼ中心に設けられている。この結果、スペースが
節約され、コンパクトになり、さらに、資材が一層小さ
な粒度に製造される場合でも、その一部が乾燥室３の壁
または蓋に引掛かって残留することがないことを期待す
ることができる。この場合、特に第５図に示され、第４
図にも見られるように、乾燥用ガスの供給管５は、これ
を包囲し低温空気または不活性ガスを供給する被覆管17
を有している。乾燥用ガスの供給管５の出口18に、冷却
空気を排出するために出口18を囲んで環状空隙部19を有
している。この冷却空気の存在（矢印Ｋ）は、この地点
で乾燥室３に進入する乾燥用ガス（矢印Ｈ）を排出する
乾燥用ガス（矢印Ａ）から遮蔽する。この機構により、
乾燥が行なわれる湿性資材が、予定より早く空気分級装
置９に達しないことを確実にする。供給管５と回転軸11
との間の環状空隙部には、低温空気または不活性気体が
噴射される。この空気（矢印Ｋ）は下部内側面の孔21を
通りノズル室に流出し、下部の軸受を冷却する。

湿性資材および乾燥用ガスの供給管、羽根車10の同心
駆動軸11および排出管７の入口６は、乾燥室３の軸と同
じであり、したがって、粒状資材引出し８および流動体
層20の上方の最も高い位置にある。

第３図ないし第５図に示す流動化された噴霧乾燥機ま
たはアグロメレータの場合、微細な成分は側方から乾燥
室に戻される（矢印Ｒ）。

さらに、羽根車10の羽根板12は、資材の付着を回避し
清掃し易くするため、合成樹脂特にポリテトラフルオエ
チレンからつくり、またはそれでコーティングするのが
よいことを、付言する必要がある。

本発明がその本質と特性から逸脱することなしに他の
特定の形態を具体化できることは当業界の通常の技術力
から見て明らかである。したがって、ここに表明した実
施例は全面的に実施可能であり、制限的なものではな
い。本発明の範囲は実施例の説明よりも特許請求の範囲
に実施態様として多く記述されており、同一思想内の変
形や同等の意義のものは総て本発明に包含されるもので
ある。

［発明の効果］ 要約すれば、本発明により噴霧乾燥機内に供給される
資材の顆粒成分と微粒子成分とを乾燥室３内で充分に分
離することができ、したがって乾燥用空気と共に引出さ
れた資材成分を追加処理することが減少するか、または
回避することが可能な、噴霧乾燥機が得られることが明
らかになった。同時に、環状通風洞、サイクロンなどを
備えた乾燥室の多額の費用を要する装置または複雑な構
造が回避される。即ち、乾燥用空気の出口に空気分級装
置を備えているにも拘らず、従来の形態に比べて噴霧乾
燥機の全体の装置が縮小される。さらに、多くの場合、
少なくとも乾燥室３を同一の容量に対して一層小さく構
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の噴霧乾燥装置の一実施例のタワーまた
は乾燥室の下部の断面図、第２図は本発明の別の実施例
の第１図と同等の部分を示す断面図、第３図は本発明の
噴霧乾燥装置および粒体化装置のさらに別の実施例の断
面図、第４図は第３図の変形で乾燥ガスと細分物質の排
出管を示す断面図、第５図は第４図に示す装置の要部の
詳細断面図、第６図は第５図のVI−VI線断面図である。 １……噴霧乾燥機、 ２……導管、 ３……乾燥室、 ４……噴霧装置、 ５……乾燥用ガス供給管、乾燥用ガス入口、 ６……排出管入口、 ７……排出管、 ８……粉末取出し口、 ９……空気分級装置、 10……羽根車、 11……駆動軸、 12……羽根、 13……圧縮空気導管、 14……排出ノズル、 15……駆動電動機、 16……曲り管、 17……被覆管、 18……供給導管出口、 19……環状空隙部、 20……流動体層、 21……孔。

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプで送り出すことが可能な生産物を乾
   燥することによって粉末、集塊などを調製する噴霧乾燥
   機であって、 噴霧装置（４）と、乾燥用ガスの少なくとも一つの接続
   口と供給管（５）と、粉末取出し口（８）と、乾燥ガス
   を排出する少なくとも一つの排出管（７）とを有する乾
   燥室（３）と、 前記少なくとも一つの乾燥用ガスの排出管（７）の入口
   （６）に設けられた空気分級装置とを有し、 少なくとも一つの排出管に排出する流れに対して前記空
   気分級装置（９）により回転する羽根車（10）を有し、 前記乾燥ガスの供給管（５）を包囲し、乾燥ガスの噴出
   口の周囲から低温空気を噴出する環状空隙部（19）を包
   む被覆管（17）を有する噴霧乾燥機。
2. 【請求項２】前記乾燥用ガスが高温空気である請求項１
   記載の噴霧乾燥機。
3. 【請求項３】回転する羽根車（10）の回転速度が変更可
   能である請求項１記載の噴霧乾燥機。
4. 【請求項４】回転する羽根車（10）の回転速度が調節可
   能である請求項１記載の噴霧乾燥機。
5. 【請求項５】空気分級装置（９）の回転する羽根車（1
   0）の駆動軸（11）が、排出管（７）の入口（６）にお
   ける排出管（７）の軸線と一致する請求項１記載の噴霧
   乾燥機。
6. 【請求項６】羽根車（10）が独立した羽根（12）を有
   し、個々の羽根（12）間に中間空間部が残されている請
   求項１記載の噴霧乾燥機。
7. 【請求項７】羽根車（10）が若干数の羽根を備え、これ
   らの羽根（12）が共通の駆動軸（11）上に互いに間隔を
   置いて固定された少なくとも２つのリング（R1、R2）の
   周囲に均等に分布されている請求項１記載の噴霧乾燥
   機。
8. 【請求項８】羽根車（10）のはね（12）が張出し板とし
   て形成されている請求項７記載の噴霧乾燥機。
9. 【請求項９】羽根車（10）の羽根（12）が真っ直ぐに形
   成されている請求項７記載の噴霧乾燥機。
10. 【請求項１０】羽根（12）がリング（R1、R2）における
    固定点から見て羽根車（10）の半径方向に対して後方へ
    傾斜する請求項７記載の噴霧乾燥機。
11. 【請求項１１】羽根（12）の数が５個乃至50個である請
    求項７記載の噴霧乾燥機。
12. 【請求項１２】羽根（12）の奥行きが20mm乃至200mmで
    ある請求項７記載の噴霧乾燥機。
13. 【請求項１３】羽根車（10）が円錐状に形成され、その
    大きな方の周囲が排出管（７）の入口（６）のすぐ前に
    ある請求項７記載の噴霧乾燥機。
14. 【請求項１４】羽根車（10）の大きな方のリングの直径
    が0.2m乃至3.0mである請求項13記載の噴霧乾燥機。
15. 【請求項１５】羽根車（10）の高さが、前記大きい方の
    リングの直径とほぼ等しい請求項14記載の噴霧乾燥機。
16. 【請求項１６】羽根車（10）の小さい方のリングの直径
    が、大きい方のリングの直径の40％乃至70％である請求
    項14記載の噴霧乾燥機。
17. 【請求項１７】羽根車（10）が、入口（６）における排
    出管（７）よりも大きな直径を有する請求項１記載の噴
    霧乾燥機。
18. 【請求項１８】圧縮空気導管（13）などが空気分級装置
    （９）に導入され、この圧縮空気導管（13）が羽根車
    （10）の羽根板（12）領域に向かっている少なくとも一
    つの排出ノズル（14）を有する請求項１記載の噴霧乾燥
    機。
19. 【請求項１９】排出ノズル（14）が、幾つかの互いにほ
    ぼ平行な清掃用ノズルを含む請求項18記載の噴霧乾燥
    機。
20. 【請求項２０】排出管（７）がその入口（６）において
    曲がり管（16）を有し、回転する羽根車（10）の駆動軸
    （11）、およびその外壁をとうして延び、駆動電動機
    （15）が曲がり管（16）の外側に設けられている請求項
    １記載の噴霧乾燥機。
21. 【請求項２１】乾燥される湿性資材の供給管（２）が乾
    燥用ガスの供給管（５）の内部に配置され、排出管
    （７）の入口（６）にほぼ同軸に通され、少なくとも羽
    根車（10）の軸方向の高さよりも乾燥室（３）の内部に
    若干突出するする請求項１記載の噴霧乾燥機。
22. 【請求項２２】乾燥される湿性資材の供給管（２）と、
    乾燥用ガスの供給管（５）と、空気分級装置（９）の羽
    根車（10）の駆動軸（11）と、羽根車（10）自体とが互
    いに同軸に配置され、駆動軸（11）と、湿性資材の供給
    管を収容する乾燥ガスの入口（５）とが排出管（７）の
    入口（６）のほぼ中央において乾燥室（３）に入込む請
    求項１記載の噴霧乾燥機。
23. 【請求項２３】乾燥される湿性資材の供給管（２）と、
    乾燥用ガスの供給管（５）と、羽根車（10）の駆動軸
    （11）と、排出管（７）の入口（６）とが、乾燥室
    （３）の軸線と同軸に配置されている請求項１記載の噴
    霧乾燥機。