JP3448323B2 - 噴霧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体送り用パイプから
ハウジング内に流体を噴霧する装置であって、流体とし
て液体、ペースト、スラリー等を噴霧し、その噴霧され
た流体の乾燥や造粒を行なう場合に利用でき、例えば、
固形石鹸の製造工程においてニートソープをフラッシュ
乾燥するのに利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】図７は、ペースト状あるいはスラリー状
のニートソープのフラッシュ乾燥に用いられる従来の噴
霧装置１０１であって、流体送り用パイプ１０２と、こ
のパイプの一端側を覆う乾燥機ハウジング１０３とを備
える。そのバイプ１０２の一端には略均一径の噴霧粒子
を得るための噴霧ノズル１０２′が取り付けられ、その
ノズル１０２′の噴霧口の口径は一定とされている。そ
のハウジング１０３の内部は配管１０４を介し真空ポン
プ（図示省略）に接続されることで減圧される。そのハ
ウジング１０３の下部に逆円錐形の回転コーン１０５が
軸受１０６を介し支持され、その軸受１０６の回転輪１
０６ａの外周に形成された歯に噛み合う歯車１０７を回
転駆動する駆動装置１０８が設けられている。その回転
コーン１０５の内周面に対面するスクレーパ１０９がハ
ウジング１０３に固定されている。その回転コーン１０
５の下方に真空プロッダー１１０が配置されている。そ
の真空プロッダー１１０は、駆動装置１１１により回転
駆動される排出スクリュー１１２を有し、その内部は減
圧される。

【０００３】そのパイプ１０２内に送り込まれるニート
ソープは、そのノズル１０２′の噴霧口からハウジング
１０３内に噴霧され、ハウジング１０３内が減圧されて
ニートソープの温度における飽和水蒸気圧力以下とされ
ることで、その噴霧粒子は冷却されると共にフラッシュ
乾燥され、その乾燥粒子は回転コーン１０５の内周面に
堆積する。その乾燥粒子は回転コーン１０５の回転によ
ってスクレーパ１０９により掻き落とされて真空プロッ
ダー１１０に供給され、その真空プロッダー１１０によ
り脱気とチップ化が行なわれ、石鹸チップ１１５として
排出される。この石鹸チップ１１５が混練工程やダイス
成形工程等を経て固形石鹸になる。

【０００４】上記噴霧装置１０１にあってはノズル１０
２′の噴霧口の口径が一定であるため、パイプ１０２に
送り込まれる流体の粘度（水分、温度、組成比等に応じ
定まる）や流量等が変化すると噴霧圧力が変化し、噴霧
された流体粒子の径が変化する。そのため、上記のよう
に固形石鹸の製造工程においてニートソープを噴霧する
ような場合、ノズル１０２′を交換しないと、ニートソ
ープの原料組成比の変動による粘度や流量等の変化に基
づき噴霧圧力の変動が生じ、所望の粒径の乾燥粒子を得
ることができず粗大な乾燥粒子が生成される。そのよう
な粗大な乾燥粒子は内部まで充分に冷却されないため、
その内部温度により表面が過度の乾燥状態（表面水分が
３〜６％）になり、これが混練工程でもつぶされずに固
形石鹸のザラツキとして残ってしまう。また、上記噴霧
装置１０１により流体を噴霧して造粒を行なう場合、噴
霧圧力が変化すると均一な粒子を形成することができな
い。また、流体が噴霧口から噴霧される初期においてパ
イプ１０２の内部でフラッシュ乾燥してしまい、その乾
燥粒子により噴霧口が詰まってしまう。

【０００５】そこで、図６に示すように、パイプ１０２
の一端の噴霧口はラッパ状として上記のようなノズル１
０２′を設けず、ハウジング１０３の外部においてパイ
プ１０２の途中に圧力制御バルブ１２２を設け、この圧
力制御バルブ１２２の上流においてパイプ１０２内の流
体圧力を検知するセンサー１２３を設け、このセンサー
１２３の検出値に応じて予め設定されたプログラムに従
い制御信号を圧力制御バルブ１２２のアクチュエータ１
２２ａに送る圧力指示コントローラ１２４を設けた噴霧
装置１２１がニートソープのフラッシュ乾燥のために従
来より用いられている。他は上記噴霧装置１０１と同様
で同一部分は同一符号で示す。その圧力指示コントロー
ラ１２４からの制御信号により圧力制御バルブ１２２を
アクチュエータ１２２ａによって制御することで、噴霧
圧力を一定に保持している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す噴
霧装置１２１では、圧力制御バルブ１２２の下流側近傍
におけるパイプ１０２内でニートソープの一部がフラッ
シュ乾燥を開始するので、パイプ１０２内で乾燥粒子が
成長し噴霧口から粗大な乾燥粒子が噴霧され、このよう
な粗大な乾燥粒子は前述のように固形石鹸のザラツキの
原因になると共に、パイプ１０２の汚れおよび噴霧口の
詰まりの原因になる。

【０００７】そこで、図５に示すように、ハウジング１
０３の内部においてパイプ１０２の途中に圧力制御バル
ブ１３２を設け、この圧力制御バルブ１３２の上流にお
いてパイプ１０２内の流体圧力を検知するセンサー１３
３を設け、このセンサー１３３の検出値に応じて予め設
定されたプログラムに従い制御信号を圧力制御バルブ１
３２のアクチュエータ１３２ａに送る圧力指示コントロ
ーラ１３４を設け、その圧力制御バルブ１３２の下流近
傍に均一径の噴霧粒子を得るための口径が固定された噴
霧ノズル１０２′を設けた噴霧装置１３１を用いること
が考えられる。他は図７に示す噴霧装置１０１と同様で
同一部分は同一符号で示す。その圧力指示コントローラ
１３４からの制御信号により圧力制御バルブ１３２を制
御することで、その圧力制御バルブ１３２の上流側にお
いて圧力をニートソープの温度における水の飽和蒸気圧
より大きくしてニートソープのフラッシュ乾燥が生じな
いようにし、流体の粘度や流量が一定であれば噴霧口か
らの噴霧圧力を一定に保持することができる。また、そ
の圧力制御バルブ１３２と噴霧口との間が短いので、粗
大な乾燥粒子が噴霧されるのを防止し、噴霧口の詰まり
もある程度は防止している。

【０００８】しかし、図５の噴霧装置１３１において
は、流体の粘度や流量が変化すると噴霧圧力が変化する
ので所望の粒径の乾燥粒子を得ることができず異なる口
径のノズルに交換することが必要になり、また、流体が
噴霧口から噴霧される前にノズル１０２′の内部でフラ
ッシュ乾燥するのを完全になくすことはできず、噴霧口
の詰まりが生じる。また、ハウジング１０３の内部に圧
力制御バルブ１３２とそのアクチュエータ１３２ａを配
置すると、ハウジング１０３の内部における気体の流れ
が乱れ、パイプ１０２、圧力制御バルブ１３２、アクチ
ュエータ１３２ａの上部等に乾燥粒子が付着して堆積す
ることで劣化し、その劣化した乾燥粒子が製品中に混入
して製品品質を低下させるという問題がある。また、そ
のようなアクチュエータ１３２ａをハウジング１０３の
内部に設けると保守点検が困難である。さらに、近年ニ
ートソープの高濃度化（低水分化）によりハウジング１
０３を小型化して省エネルギー化が図られているが、圧
力制御バルブ１３２やアクチュエータ１３２ａは小型乾
燥機のハウジング１０３には大き過ぎて収納できない。

【０００９】そこで、図４に示すように、ハウジング１
０３の内部においてパイプ１０２の一端に噴霧口の開度
を調節可能なノズル装置１４２を取り付けた噴霧装置１
４１が考えられる。そのノズル装置１４２は、パイプの
一端に接続されるボディ１４３と、このボディ１４３の
一端に形成されるノズル１４４と、そのボディ１４３内
で往復移動可能なシャフト１４５と、このシャフト１４
５に取り付けられると共に往復移動することで前記ノズ
ルの噴霧口の開度を調節可能な弁部材１４６と、そのシ
ャフト１４５を往復駆動するアクチュエータ１４７とを
有する。このノズル装置１４２の上流においてパイプ１
０２内の流体圧力を検知するセンサー１４８を設け、こ
のセンサー１４８の検出値に応じて予め設定されたプロ
グラムに従い制御信号をアクチュエータ１４７に送る圧
力指示コントローラ１４９を設けている。他は上記噴霧
装置１０１と同様で同一部分は同一符号で示す。その圧
力指示コントローラ１４９からの制御信号によりアクチ
ュエータ１４７を制御して弁部材１４６を移動させるこ
とで噴霧口の開度を調節し、流体の粘度や流量等が変化
しても噴霧圧力を一定に保持することができる。

【００１０】図４の噴霧装置１４１においては、流体の
粘度や流量が変化しても噴霧圧力を一定にできるので所
望の粒径の乾燥粒子を得ることができる。また、噴霧口
の口径が乾燥粒子の付着あるいは噴霧原料中の固形不純
物の付着により小さくなっても、弁部材１４６の移動に
より噴霧口の口径を大きくして噴霧圧力を一定に保持で
き、しかも、その流体の噴流により噴霧口近傍に付着し
た乾燥粒子あるいは固形不純物を排出除去できるので噴
霧口が詰まることはない。しかし、ハウジング１０３の
内部にノズル装置１４２を配置すると、ハウジング１０
３の内部における気体の流れが乱れ、パイプ１０２やノ
ズル装置１４２の上部等に乾燥粒子が付着して堆積する
ことで劣化し、その劣化した乾燥粒子が製品中に混入し
て製品品質を低下させるという問題がある。また、その
ようなノズル装置１４２をハウジング１０３の内部に設
けると保守点検が困難である。さらに、ニートソープの
高濃度化によりハウジング１０３を小型化して省エネル
ギー化を図ろうとしても、そのようなノズル装置１４２
が邪魔になってハウジング１０３を小型化できない。

【００１１】本発明は、上記技術的課題を解決すること
のできる噴霧装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の噴霧装置は、ハ
ウジング内における洗剤原料流体のフラッシュ乾燥に用
いられる噴霧装置であって、一端が流体噴霧ノズルとさ
れている洗剤原料流体送り用パイプと、そのパイプの中
心軸に沿って往復移動するシャフトと、このシャフトに
取り付けられると共にパイプの中心軸に沿って移動する
ことで前記ノズルの噴霧口の開度を調節可能な弁部材
と、そのシャフトをパイプの中心軸に沿って駆動するア
クチュエータと、その弁部材がパイプに送り込まれる洗
剤原料流体の圧力に応じて変位するようにそのアクチュ
エータを制御するコントローラとを備え、そのパイプの
一端側が前記ハウジングにより覆われることを特徴とす
る。そのアクチュエータは前記ハウジングの外部に配置
されているのが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明の構成によれば、弁部材をシャフトを介
しアクチュエータにより移動させることで噴霧口の開度
を調節し、流体の粘度や流量等が変化しても噴霧圧力を
一定に保持して噴霧される流体粒子の径を均一化でき
る。そのシャフトはパイプの中心軸に沿って往復移動す
るので、パイプ内における洗剤原料流体の噴霧口までの
流れがそのシャフトにより乱されることはなく均一なも
のになり、噴霧される洗剤原料流体粒子の径が不均一に
なるのを防止できる。その噴霧口の口径が乾燥粒子の付
着あるいは噴霧原料中の固形不純物の付着により小さく
なって噴霧圧力が上昇しようとしても、弁部材の移動に
より噴霧口の口径を大きくして噴霧圧力を一定に保持で
き、また、その流体の噴流により噴霧口近傍に付着した
乾燥粒子あるいは固形不純物を排出除去できる。その弁
部材のアクチュエータをハウジングの外部に配置するこ
とで、そのアクチュエータによりハウジングの内部にお
ける気体の流れが乱れることはなく、パイプの上部に乾
燥粒子が付着して堆積するのを防止できる。また、その
アクチュエータはハウジングの外部に設けられるため保
守点検が容易であり、ハウジングの小型化の邪魔になる
ことはない。

【００１４】

【実施例】図１は、ペースト状あるいはスラリー状のニ
ートソープのフラッシュ乾燥に用いられる噴霧装置１で
あって、ニートソープの送り用パイプ２と、このパイプ
２の一端側を覆う乾燥機ハウジング３とを備える。その
ハウジング３の内部は配管４を介し真空ポンプ（図示省
略）に接続されることで減圧される。そのハウジング３
の下部に逆円錐形の回転コーン５が軸受６を介し支持さ
れ、その軸受６の回転輪６ａの外周に形成された歯に噛
み合う歯車７を回転駆動する駆動装置８が設けられてい
る。その回転コーン５の内周面に対面するスクレーパ９
がハウジング３に固定されている。その回転コーン５の
下方に真空プロッダー１０が配置されている。その真空
プロッダー１０は、駆動装置１１により回転駆動される
排出スクリュー１２を有し、その内部は減圧される。

【００１５】図２に示すように、そのパイプ２の中心軸
は一直線上にあるものとされ、ハウジング３の内部に位
置する円筒状第１部材２ａと、この第１部材２ａに連結
されると共にハウジング３を貫通する円筒状第２部材２
ｂと、この第２部材２ｂに連結されると共にハウジング
３の外部に位置する第３部材２ｃとを有する。その第２
部材２ｂを囲む筒状部３ａがハウジング３に設けられ、
その筒状部３ａのフランジ３ａ′と第３部材２ｃのフラ
ンジ２ｃ′とがボルト（図示省略）により連結されるこ
とでパイプ２はハウジング３に固定される。そのハウジ
ング３の外部に位置する第３部材２ｃの側面に流入口２
ｃ″が形成され、その流入口２ｃ″に連結パイプ１３が
接続され、この連結パイプ１３を介しニートソープが図
外供給源からパイプ２内に送り込まれる。このパイプ２
内に送りこまれたニートソープは、噴霧ノズル２′とさ
れた第１部材２ａの端部からハウジング３内に噴霧され
る。

【００１６】その噴霧ノズル２′の噴霧口２″の開度は
調節可能とされている。すなわち、パイプ２の中心軸に
沿って往復移動可能なシャフト１５が設けられ、このシ
ャフト１５の一端に弁部材１６が取り付けられている。
図３の（１）に示すように、その弁部材１６は先端が尖
鋭の円錐形状で、その噴霧口２″の内周は弁部材１６の
外周に沿う円錐面とされると共に第１部材２ａの端部に
形成した開口の内周全域に亘りゴム等の弾性材製シール
１７を張り付けることで構成されている。そのシャフト
１５の他端は、筒状のカップリング１８を介し複動空圧
シリンダ２１の伸縮ロッド２１ａに連結されている。そ
の空圧シリンダ２１は、そのカップリング１８を覆う筒
状部材２４を介しパイプ２に連結されている。その空圧
シリンダ２１によりシャフト１５を介し弁部材１６をパ
イプ２の中心軸に沿って駆動することで噴射口２″の開
度を調節することができる。なお、パイプ２の第２部材
２ｂの内周に、シャフト１５の振れ止め片２３が周方向
等間隔３箇所に取り付けられ、第３部材２ｃの端部とシ
ャフト１５との間にグランドパッキン２５が介在する。

【００１７】図１に示すように、そのパイプ２に送り込
まれるニートソープの圧力を検知するセンサー３０と、
このセンサー３０の検出値に応じて予め設定されたプロ
グラムに従い電気信号を発生する圧力指示コントローラ
３１と、この圧力指示コントローラ３１から出力される
電気信号を空気信号に変換する電空変換器３２と、この
電空変換器３２から出力される空気信号に応じ作動する
ポジショナー３３とが設けられている。そのポジショナ
ー３３は、その電空変換器３２からの空気信号に従い空
圧源３４から前記空圧シリンダ２１への圧力空気の供給
を制御し、シャフト１５をニートソープの圧力に応じ変
位させるもので、市販のものを用いることができる。こ
れにより、弁部材１６はパイプ２に送り込まれるニート
ソープの圧力に応じ変位し、この変位により噴霧口２″
からのニートソープの噴霧圧力は一定に保持される。

【００１８】その噴霧口２″からハウジング内に噴霧さ
れるニートソープ粒子は、ハウジング３内が減圧されて
ニートソープの温度における飽和水蒸気圧力以下とされ
ることで、冷却されると共にフラッシュ乾燥され、その
乾燥粒子は回転コーン５の内周面に堆積する。その乾燥
粒子は、回転コーン５の回転によってスクレーパ９によ
り掻き落とされて真空プロッダー１０に供給され、その
真空プロッダー１０により脱気とチップ化が行なわれ、
石鹸チップ１３として排出される。この石鹸チップ１３
が混練工程やダイス成形工程等を経て固形石鹸になる。

【００１９】上記構成によれば、パイプ２に送り込まれ
るニートソープの粘度や流量が変化しても、弁部材１６
をシャフト１５を介し空圧シリンダ２１により移動させ
ることで噴霧口２″の開度を自動的に調節し、噴霧圧力
をニートソープの温度における水の飽和蒸気圧力より大
きく設定すれば、パイプ２内でフラッシュ乾燥は起こら
ず、パイプ２内を汚すことはなく製品品質を維持でき
る。また、噴霧圧力を一定に保ちながら噴霧口２″の微
少隙間から噴霧を行なうことで、常に略一定粒径の微粒
化された乾燥粒子を得ることができる。また、噴霧粒子
の径は噴霧口２″の開度とニートソープの粘度に比例
し、噴霧圧力に逆比例することから、パイプ２に送り込
まれるニートソープの粘度や流量が変化する場合、ニー
トソープ圧力に応じ噴霧口２″の開度を変化させること
で、ニートソープ粒子の径を均一化でき、乾燥ムラのな
い石鹸チップ１３を得ることができ、石鹸にザラツキが
残るのを防止できる。そのシャフト１５はパイプ２の中
心軸に沿って往復移動するので、パイプ２内におけるニ
ートソープの噴霧口２″までの流れがそのシャフト１５
により乱されることはなく均一なものになり、噴霧され
るニートソープ粒子の径が不均一になるのを防止でき
る。その噴霧口２″の口径が乾燥粒子の付着あるいは噴
霧原料中の固形不純物の付着により小さくなって噴霧圧
力が上昇しようとしても、弁部材１６の移動により噴霧
口２″の口径を大きくして噴霧圧力を一定に保持でき、
また、ニートソープの噴流により噴霧口２″の近傍に付
着した乾燥粒子あるいは固形不純物を排出除去でき、ノ
ズル詰まりを防止して適正な噴霧口での径に戻すことが
できる。その空圧シリンダ２１はハウジング３の外部に
配置されているので、その空圧シリンダ２１によりハウ
ジング３の内部における気体の流れが乱れることはな
く、パイプ２の上部に乾燥粒子が付着して堆積するのを
防止し、製造される固形石鹸の品質を維持できる。ま
た、その空圧シリンダ２１はハウジング３の外部に設け
られるため保守点検が容易であり、ハウジング３の小型
化の邪魔になることはない。また、弁部材１６により噴
霧口２″を密閉する場合、弁部材１６は弾性材製シール
１７に押し付けられるので、その押し付け力が小さくて
も確実に密閉することができる。

【００２０】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、図３の（２）に示すように、弁部材１６′
を先端がパイプ２の軸心方向に直角な平板状とし、その
平板の端面に弾性材製シール１７′を張り付け、噴霧口
２″の周縁にパイプ２の内方に向かう環状凸部２ｅを形
成し、その凸部２ｅに弁部材１６′を弾性材製シール１
７′を介し押し付けることで噴霧口２″を密閉するよう
にしてもよい。また、図３の（３）に示すように、弁部
材１６″を先端が尖鋭の円錐形状で基部にフランジ１６
ａを有するものとし、そのフランジ１６ａの端面に弾性
材製シール１７″を張り付け、噴霧口２″の周縁に弁部
材１６′を弾性材製シール１７″を介し押し付けること
で噴霧口２″を密閉するようにしてもよい。また、アク
チュエータとして空圧シリンダ２１を用いたが、例え
ば、電動モータの回転をスクリューとナットとを介しシ
ャフト１５の直線移動に変換するものを用いてもよい。
また、圧力センサー３０によるニートソープ圧力の検出
値に応じ圧力指示コントローラ３１によって噴霧圧力が
一定になるようアクチュエータを制御したが、流量セン
サーによるニートソープ流量の検出値に応じ流量指示コ
ントローラによってニートソープ流量が一定になるよう
にアクチュエータを制御することで、噴霧粒子の粒径が
一定になるようにしてもよい。また、ニートソープ以外
の流体の噴霧装置にも本発明は適用でき、例えば、粉末
洗剤の製造工程において洗剤原料流体を乾燥機ハウジン
グに噴霧して造粒を行なう場合に適用できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の噴霧装置によれば、パイプに送
り込まれる洗剤原料流体の粘度や流量等が変化しても噴
霧される流体粒子の径を均一化でき、ノズルの詰まりを
防止でき、洗剤原料流体のフラッシュ乾燥が行われるハ
ウジング内での気体の流れの乱れを防止でき、アクチュ
エータの保守点検が容易であり、装置の小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の噴霧装置の構成説明図

【図２】本発明の実施例の噴霧装置の要部の断面図

【図３】（１）は本発明の実施例の噴霧ノズルの断面
図、（２）および（３）は本発明の変形例の噴霧ノズル
の断面図

【図４】比較例の噴霧装置の構成説明図

【図５】比較例の噴霧装置の構成説明図

【図６】従来例の噴霧装置の構成説明図

【図７】従来例の噴霧装置の構成説明図

【符号の説明】

２ パイプ ２′ 噴霧ノズル ２″ 噴霧口 ３ ハウジング １５ シャフト １６、１６′、１６″ 弁部材 ２１ 空圧シリンダ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−260070（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−75862（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭35−18658（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05B 1/32 B05B 11/00 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内における洗剤原料流体のフラ
   ッシュ乾燥に用いられる噴霧装置であって、一端が流体
   噴霧ノズルとされている洗剤原料流体送り用パイプと、
   そのパイプの中心軸に沿って往復移動するシャフトと、
   このシャフトに取り付けられると共にパイプの中心軸に
   沿って移動することで前記ノズルの噴霧口の開度を調節
   可能な弁部材と、そのシャフトをパイプの中心軸に沿っ
   て駆動するアクチュエータと、その弁部材がパイプに送
   り込まれる洗剤原料流体の圧力に応じて変位するように
   そのアクチュエータを制御するコントローラとを備え、
   そのパイプの一端側が前記ハウジングにより覆われる噴
   霧装置。
2. 【請求項２】前記アクチュエータは前記ハウジングの外
   部に配置されている請求項１に記載の噴霧装置。