JP3019953B2 - 流動圧縮造粒装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、球形で微小粒径の粒体の造粒が可能な新規
な造粒方法を実施するための造粒装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、球形粒子の得られる造粒方法はいくつか知られ
ている。

その一つとして、回転する円板上に原料粉体を投入
し、バインダーを加えながら粉粒体を転動させて造粒す
るものである。この造粒方法によれば球形の造粒物は得
られるが粒径は数ミリ，数十ミリであって、数ミリ以下
の粒径のものを得ることはむずかしい。又粒径の制御が
むずかしく、粒径にばらつきがある点も問題である。又
水分のコントロールが面倒である。

球形の造粒物が得られる他の造粒方法として噴霧造粒
方法が知られている。この造粒方法は、原料粉体を液体
にとかし更にバインダーを加えた上で噴霧する。これに
熱風を送ることによって噴霧状物を瞬時に液体を蒸発さ
せて噴霧液の蒸発により残された粉体が球形の造粒物と
して得られる。

この造粒方法によれば、数十ミクロンから、数百ミク
ロンの球形粒子が得られるが、そのほとんどが中空のも
のである。又スラリーの調整が必要であり、装置が大型
であり、少量，多品種生産には向かない。

以上のほかに流動層造粒方法，撹拌造粒方法等各種の
造粒方法が知られているが、球形粒子を得ることが難し
い。

また球形の造粒物を形成する方法として押出造粒機に
よって円柱状の造粒物を形成し、これを球形整粒機にか
けることによっても球形粒子を得ることが出来る。しか
し微小粒径の造粒物が得られない等の転動造粒と同様の
問題点を有している。

以上述べたように、従来の造粒方法では、いずれの方
法によっても粒径が0.1ミリ〜１ミリの範囲の球形の造
粒物は得られなかった。しかも粒径のばらつきが多くほ
ぼ一定の粒径のものを造粒することが比較的困難であ
り、したがって粒径の揃った粒子を得ようとする場合
は、収率が低い等の問題点を有していた。

本発明の発明者は、従来のいずれの造粒方法にても得
られなかった球形でしかも粒径が0.1ミリ〜１ミリの範
囲を含む広い範囲の粒子の造粒が可能で更に粒径のばら
つきの少ない造粒方法を開発した。

その造粒方法は、原料粉体に圧力を加えることによっ
て凝集エネルギーを与え、付着強度の強い凝集物とし、
例えば流動層法、撹拌流動法、振動流動法を用いて球形
で微小粒径の造粒物を形成するようにしたものである。
即ち流動層造粒方法等の従来の造粒方法を基本に圧縮造
粒方法をプラスした造粒方法で流動圧縮造粒方法と言う
べきものである。

この造粒方法においては、ほぼ乾燥状態にての造粒が
可能であって、例えば原材料が付着力を有するものの場
合、乾燥状態において、圧縮を行なって凝集物を形成
し、流動層法等によって球形で圧密度の高い造粒物を形
成し得る。又付着力が弱いか又は付着力のない原材料を
用いる場合、かすかに湿気又は有機溶剤蒸気（例えばア
ルコール蒸気）を与えた状態にて同様に造粒物を形成し
得る。

この造粒方法は、例えば流動層装置内において装置内
のガス圧を上昇せしめて原材料に圧力を加えて圧縮を行
なうことによる凝集物の形成と所定時間後に気流の方向
を逆転せしめることにより流動化を行ない、球形造粒物
の形成を同一装置内にて同時に行なうものである。又こ
の方法によって圧縮による凝集物の形成と流動による造
粒を繰り返し行なう場合にも便利である。つまり本発明
においては圧縮による凝集物の形成と流動による造粒の
組合せを別の装置により行なう手段と同一装置にて気流
の方向の切換えなどによる方法とが可能である。そして
前者では、圧縮作用をより効果的に行なう利点を有し、
逆に後者においては、装置の共通化、時間の短縮等のメ
リットを有しており、流動層法等と圧縮を繰返し行なう
場合は、特に効果的である。

この造粒方法で使用するガスとしては、空気のほか窒
素等の不活性ガスが好ましい。

更にこの方法の原理について理論的に説明する。

自足造粒過程において、造粒物は、凝集エネルギーと
分散エネルギーがバランスした粒径に凝集と分散を繰り
返しながら形成されて行く。

ここでルンプの式を用いると次のように表わせる。

σ＝（１−ε）／π・Ｋ・H/d² この式で、σは等球粒子をランダムに充填した粉体層
の引張応力、εは空隙率、Ｋは配位数、Ｈは接触点にお
ける平均付着力、ｄは原料の粒径である。分散エネルギ
ーがσ以上であれば凝集はこわれ、σ以下であればさら
に凝集する。

今、容器に原料粉体を投入し、下部より流動化空気を
供給すれば、周知のように流動層が形成される。この時
適当な流動化状態を保つと流動転動作用によって付着力
の大きい粉体の場合、造粒が行なわれる。この造粒物
（凝集物）は、流動化状態を停止しても粉体と分離され
ていて、付着力が働かないため収率が悪い。又造粒物の
強度は弱く崩れやすい。

ここで逆圧をかけることによって、流動化状態が停止
され、凝集物に圧力が加わり、凝集物を圧密化する。ま
たこれによって粉体が凝集物に付着し、均一化が行なわ
れる。

即ち粉体原料の流動によって分散エネルギー及び球形
化エネルギーが与えられ、原料自身の付着力又付着力の
ない原料の場合僅かに湿気又は有機溶剤蒸気を与えるこ
とによる付着力によって球形の凝集物が形成され、更に
圧力を加えることにより凝集エネルギーが付加されて圧
密化された粉体が得られる。しかも従来の造粒方法では
得られなかった、0.1ミリから１ミリの粒径のものを含
めて広い範囲の粒径の造粒物が高い収率で得られること
を特徴とするものである。

一般に流動層造粒方法等においては、バインダーが用
いられ、粒子表面上のバインダーに粉体が付着すること
によって凝集物が形成される。そのために粉体が球状に
均一に付着して行くことがなくしたがって不定形で嵩密
度の低い造粒物しか得られない。

この方法では、前述のように乾燥状態又は僅かに水分
又は有機溶剤蒸気を含む雰囲気中で凝集物が形成される
ため出来る凝集物はほぼ球形である。しかし形成される
凝集物はほぼ原料粉体自身のもつ付着力にて付着してい
るため、このままでは破壊されやすい。前述のようにこ
れに圧力を加えることによって圧密化され付着強度を大
幅に増大せしめ、球形を保ったまま圧密の粒体を形成す
るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前記のような流動圧縮造粒方法を実現するた
めの装置であって構造が簡単でありその特性を十分発揮
し得る造粒装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の流動圧縮造粒装置は、造粒槽下部に第１の弁
を介して接続する送風機と、造粒層下部に第２の弁を介
して接続する吸引装置と、造粒槽上部に設けた排気口と
を備えたもので、前記第１の弁を開き又第２の弁を閉じ
ることにより送風機よりのエアーにより流動化し、次の
第１の弁を閉じ第２の弁を開くことによって吸引して槽
内の粉粒体に圧力を加えることによって造粒する。

又前記吸引装置の代りに第２の弁を介して槽上部に接
続する送風機を設け、下部よりの吸引に加えて上部より
の送風により粉粒体に圧力を加えて流動化と加圧による
造粒を行なうようにする等の変形例がある。

［実施例］ 次に本発明の乾式流動圧縮造粒装置の各実施例を示
す。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す図で、１
は造粒槽、２は送風機、３は調温調湿装置、4,10は第１
の弁、５はタンク、６は真空ポンプ、7,11は第２の弁、
８は網９上に投入されている原料である。

この構成で第２の弁7,11は閉じたまま第１の弁4,10を
開くことによってエアーは矢印Ａのように流れる。これ
によって槽内の粉体原料８は流動化され前述のように原
料自身の付着力によって又は調温調湿装置による僅かに
湿気又は有機溶剤蒸気が与えられての付着による凝集物
の形成が行なわれる。次に第１の弁4,10を閉め第２の弁
7,11を開くと矢印Ｂのように流れる。つまり造粒槽１内
の気体はタンク５内に吸引されこれによって前述の圧縮
造粒が行なわれる。これによって凝集物が圧密化され粒
体が得られる。又この操作は繰返し行なってもよい。

この実施例の造粒装置では、造粒槽１内は流動時プラ
ス圧に保たれ、又真空ポンプ６によりタンク５内は真空
になっており、圧縮時造粒槽内はマイナス圧となる。

この実施例において破線にて示す流路を設けクローズ
にしN₂ガス等を用いるようにしてもよい。

第２図は、第２の実施例を示す図で、造粒槽１、送風
機２、調温調湿装置３、第１の弁4,10、第２の弁7,11よ
り構成されている。この実施例では造粒槽１内は常時プ
ラス圧である。

この実施例では、第１の弁4,10を開くことにより、気
体は矢印Ａの通り流れ造粒槽１内の粉体原料は流動化さ
れ実施例１と同様に凝集物が形成される。続いて第１の
弁4,10を閉じ第２の弁7,11を開くと気体は矢印Ｂの方向
に流れ圧縮造粒が行なわれる。この実施例も破線のよう
に流路を接続すればクローズドにすることが出来る。

第３図は第３の実施例を示す図である。この実施例
は、造粒槽１内は常時マイナス圧で、第１の弁4,10を開
くと気体は矢印Ａのように流れ造粒槽１内の粉体原料は
流動化され凝集物が形成され、この第１の弁4,10を閉じ
第２の弁7,11を開き気体は矢印Ｂのように流れ圧縮造粒
が行なわれる。

この実施例も図面に破線にて示すように流路を接続す
ることによってクローズにすることが出来る。

第４図は、本発明の造粒装置の第４の実施例を示すも
ので、構成を極めて簡単なものにした実施例である。

この第４図において、１は造粒槽、３は調温調湿装
置、12は排風機、14はコンプレッサー、15は比較的容量
の大きいタンク、16は切換え弁である。

このような装置において、弁16を閉じ排風機12を働か
せると、排風機12により造粒槽１内の空気は槽外に排出
され槽内の圧力はマイナスになる。これによって大気が
調温調湿装置３を通り所望の温度，湿度に調整された上
で槽１の下部より槽内へ送り込まれる。このエアーによ
って槽内に投入されている原料粉体８は流動化される。
一定時間例えば数秒間流動化の後弁16を開けば、タンク
15のエアーは槽内へ送り込まれる。ここでタンク15は比
較的大容量であるので一度に大容量のエアーが送り込ま
れるため槽１内は圧力がプラスになり、しかも一定の高
い圧力になり、原料８には圧力が加えられる。

このようにして流動化と圧縮とが行なわれ、前述の流
動圧縮造粒が行なわれる。必要に応じ又必要回数前記の
操作を繰返すことにより流動化と圧縮とが繰返され、所
望の造粒物が得られる。

ここでタンク15の容量は、一定の圧力を加えるために
比較的大容量にする必要があり、造粒槽１の大きさ、投
入される原料の量等によって決められる。又第４図には
バグフィルター17が示してあるが、バグフィルターは用
いなくともよい。特に造粒層の高さを大にすればバグフ
ィルターを用いなくとも全く支障がない。又バグフィル
ターの代りにサイクロンを用いてもよい。このように、
バグフィルターを用いない場合、エアーが直接原料に加
えられるので圧縮の効率が良くなる。

第５図は本発明の第５の実施例を示す図である。この
第５図において、１は造粒槽、18はブロア、３は調温調
湿装置、４は第１の弁、14はコンプレッサー、15は大容
量のタンク、16は第２の弁である。又19は弁、20はパイ
プグリッドで例えばこれを上方よりみた第６図のような
パイプの配置になっている。21はサイクロンである。

この実施例では、ブロア18よりのエアーは調温調湿装
置を通りパイプグリッド20へ供給されこれより下方に向
け送り出される。このパイプグリッド20よりのエアー
は、下方への流れと共に曲面上の槽１の底1aにより反射
して上方へ流れる。これらの流れにより投入されている
原料粉体８は流動化され凝集物を形成する。又第１の弁
４および弁19を閉じ第２の弁16を開けばタンク15より大
量のエアーが槽内へ送り込まれ槽内の圧力は高められ圧
縮造粒が行なわれる。

この第５の実施例は、他の実施例のように網９を用い
ることがなく、又槽１の底よりエアーを送り込んだり又
吸引したりする必要がないため底1aが極めて単純な形状
になし得るので底1aの強度を大にすることが出来る。し
がたって原料により大きな圧力を加えることが出来る。
そのため自己付着力の極めて弱い原料の造粒も可能にな
る。このように圧力を高くすることが可能であるため、
タンク５は一層大容量であることが望ましい。

尚パイプグリッドは、原料が投入された時にその内部
に位置するような場所に置かれるので、原料の流動化や
加圧にあまり邪魔にならない構造にすることが好まし
い。又槽底面の形状と合わせて流動化が行なわれやすい
構造とすることが良い。

以上述べた各実施例において更に第７図に示すように
造粒槽中に解砕羽根を設けることも可能である。これに
よって流動圧縮造料中に大きな塊状物を生じた際にこれ
を破砕して所望の径の造粒物にすることが可能になる。

又第８図のような振動装置を加えることにより、振動
による流動化やその他の作用を付加することが可能にな
る。

［発明の効果］ 本発明の装置は、極めて簡単な構成で流動化と圧縮と
を行なうことが出来、それによって明細書にて説明した
ような新規な造粒方法を実現出来、球形で微小粒径の造
粒物を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は夫々本発明の第１乃至第５の実施例
の構成を示す図、第６図（Ａ），（Ｂ）は夫々第５の実
施例で用いるパイプグリッドの平面図及チューブの断面
図、第７図は本発明装置に解砕羽根を設けた構成を示す
概略図、第８図は本発明装置に振動装置を付加した構成
の概略図である。 １……造粒槽、２……送風機、３……調温調湿装置、4,
10……第１の弁、５……タンク、６……真空ポンプ、7,
11……第２の弁、８……原料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 信治 大阪府大阪市城東区中央２丁目２番30号 不二パウダル株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−161041（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−71632（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 2/16

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】造粒槽と、造粒槽上部に設けられた排気口
   と、調温調湿装置および第１の弁を介して造粒槽下部に
   接続される送風機と、調温調湿装置と第１の弁の間に分
   岐する第２の弁を介しての排気口と、前記第２の弁とは
   異なる他の第２の弁を介して造粒槽下部に接続する真空
   ポンプおよびタンクとを備え、第１の弁を開くことによ
   り送風機によるエアーを造粒槽下部より流入して原料を
   流動化し、又第１の弁を閉じ二つの第２の弁を開くこと
   によって前記タンクへの吸引による上部よりの逆流によ
   り原料を加圧するようにした流動圧縮造粒装置。
2. 【請求項２】造粒槽と、造粒槽上部に接続する第１の弁
   を介して設けられた排気口と、調温調湿装置および他の
   第１の弁を介して造粒槽下部に接続される送風機と、第
   ２の弁を介して前記送風機と造粒槽上部とを接続する流
   路と、造粒槽下部より他の第２の弁を介して排気する排
   気口とを備え、二つの第１の弁を開くことにより送風機
   よりのエアーを造粒槽へ送ることにより原料を流動化
   し、二つの第１の弁を閉じ二つの第２の弁を開くことに
   よって前記送風機によるエアーを前記流路を通し造粒槽
   上部より逆流して原料を加圧するようにした流動圧縮造
   粒装置。
3. 【請求項３】造粒槽と、造粒槽上部より第１の弁を通し
   て排気する排風機と、他の第１の弁を通して造粒槽下部
   よりエアーを流入する流入口と、造粒槽下部と前記排風
   機とを第２の弁を介して接続する流路と、造粒槽上部に
   他の第２の弁を介して接続する流入口とを備え、二つの
   第１の弁を開くことにより排風機により排気して造粒槽
   下部よりエアーを流入して原料を流動化し、第１の弁を
   閉じ二つの第２の弁を開いて前記排風機により前記流路
   を通して造粒槽下部より吸引し上部よりエアーを逆流し
   て原料を圧縮するようにした流動圧縮造粒装置。
4. 【請求項４】造粒槽と、造粒槽の下部に接続する調温調
   湿装置を通してエアーを流入する流入口と、造粒槽の上
   部に接続する排風機と造粒槽上部に弁を介して接続され
   たコンプレッサーを有する比較的大容量のタンクを備
   え、前記排風機により排気吸引することにより前記調温
   調湿装置を通してのエアーにより原料を流動化し、次に
   前記弁を開いて前記の大容量のタンクより造粒槽へエア
   ーを逆流させ原料に圧力を加えることを特徴とする流動
   圧縮造粒装置。
5. 【請求項５】送風機と真空ポンプと第1,第２の流入口と
   を流路により接続して閉じた系を構成するようにした請
   求項（１）の流動圧縮造粒装置。
6. 【請求項６】送風機と第1,第２の排気口と流入口とを接
   続して閉じた系とした請求項（２）の流動圧縮造粒装
   置。
7. 【請求項７】排風機と流入口および排気口とを接続して
   閉じた系とした請求項（３）の流動圧縮造粒装置。
8. 【請求項８】造粒槽と、造粒槽の側壁より挿入配置され
   たパイプグリッドと、前記パイプグリッドに第１の弁を
   介して接続されるブロアと、造粒槽上部に第２の弁を介
   して接続されるコンプレッサーおよび大容量のタンクと
   を備え、第１の弁を開くことによりブロアよりのエアー
   をパイプグリッドより流出することにより原料を流動化
   させ、第１の弁を閉じ第２の弁を開いてタンクよりエア
   ーを造粒槽内に送り込んで原料を圧縮するようにした流
   動圧縮造粒装置。
9. 【請求項９】前記造粒槽内の粉粒体に振動を与えるため
   の振動装置を備えた特許請求の範囲（１），（２），
   （３），（４），（５），（６），（７）又は（８）の
   流動圧縮造粒装置。