JP3856858B2 - 噴霧盤、噴霧装置および噴霧乾燥装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心式の噴霧装置に用いる噴霧盤、この噴霧盤を用いた噴霧装置、および噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
遠心式の噴霧装置に用いる噴霧盤1としては、従来から、図5に示すように、上下取付円板2,3の間にその周縁に沿ったほぼ同心円上に着脱自在に噴霧用コロ4を取り付けたものが一般的に使用されている。なお、5は噴霧盤1の回転軸、9は噴霧用コロ4の軸である。
しかしながら、図5に示す噴霧盤1は、噴霧用コロ4が円筒形であるため、原液が円筒形周面の下部ほど厚くなり、上部ほど薄く付着し、噴霧化の際に噴霧液の粒度分布が広くなる、即ち粒子径が不均一になるという欠点があった。
【0003】
そこで、本出願人は上記欠点を解決するため、図4に示すように、噴霧用コロ4の形状を上下に向けた円錐形とし、その円錐面と底面とのなす角度を60°以下とした噴霧盤1を提案した(実公昭61−10767号参照)。
この噴霧盤1によれば、原液の付着厚さが円錐面の上下においてほぼ均一となり、噴霧液の粒度分布が狭くなる、粒子径が均一になるという利点を有し、実用的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した噴霧盤を用いて噴霧操作を繰り返すうちに、噴霧用コロの上端部と上部取付円板に摩耗が生じることがあり、それにより噴霧パターンが乱れ、噴霧用コロ及び上部取付円板の耐久性に多少問題があることが判明した。そこで、この点について検討を進めたところ、噴霧用コロの上端部の強度が弱いこと及び液の流れが良すぎることが原因であることがわかった。
また、原液量が所定以上に多くなったり、高速で回転する場合には、原液の噴霧パターンが上方に広がり、液の上部取付円板を伝わる量が増大して、不必要な微粒が増えたり、乾燥性の良い原液では、上部取付円板に付着が生じるという問題があった。
【0005】
したがって、本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、前記した円錐形形状の噴霧用コロの利点を生かしつつ、噴霧用コロの上端部の強度を所定以上に保持し、かつ噴霧量が多量になっても所望の噴霧パターンを得られるようにした噴霧用コロを用いた噴霧盤と噴霧装置、および噴霧乾燥装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、上下取付円板の間のほぼ周縁に添ったほぼ同心円上に複数の噴霧用コロを固定又は回転可能に取り付けて構成された噴霧盤であって、該噴霧用コロをほぼ円錐状に形成するとともに、該噴霧用コロの上端部を、コロの高さ全体の5〜20%の部分で、円錐面から上方に向って径が大きくなるようにアーク状に形成したことを特徴とする噴霧盤、が提供される。
本発明の噴霧盤においては、噴霧用コロの上端部であって、コロの高さ全体の5〜20%の部分を、円錐面から上方に向って径が大きくなるようにアーク状に形成すると、原液の流れが上端部近辺で下方向に抑制され、通常の噴霧では、上端部に至るまで均一の液膜状の噴霧となり、また、噴霧量が多量のときや高速回転での噴霧の際にも、過度な上方への噴霧を抑制することになり、ほぼ均一な微粒子が形成されることになり、好ましい。
【0007】
また本発明によれば、上記構成の噴霧盤と、該噴霧盤に原液を供給する原液供給手段とを備えた噴霧装置、が提供される。
さらに、本発明によれば、上記構成の噴霧装置を装置頂部に設けるとともに、該噴霧装置から噴霧された原液を加熱乾燥するための加熱ガス導入手段を設けたことを特徴とする噴霧乾燥装置、が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る噴霧盤の一例を示す一部断面側面図で、10は噴霧盤の回転軸、11は上下取付円板12,13の間のほぼ周縁に添ったほぼ同心円上に固定又は回転可能に取り付けた複数の噴霧用コロを示す。また、図2は本発明の噴霧盤に用いる噴霧用コロの一例を示す断面図である。
原液供給管14から直接あるいは液分配器を介して下部取付円板13上に供給された原液は、上下取付円板12,13の回転に従ってその付着性と粘性によって同様に回転し、遠心力により周縁方向に流れて噴霧用コロ11に至り、噴霧用コロ11の下部周面に付着し上昇を開始する。
【0009】
このとき、原液の流れは、噴霧用コロ11の円錐面15と底面16とになす角度αが0に近づくほど、原液が抵抗や乱れも少なく噴霧用コロ11の円錐面15の表面上を均一に上昇することができるが、コロ11の太さに限度があり、コロ11の取付け本数を減らすこととなり、角度αを0とすることは逆に不利となる。
【0010】
従って、この角度αは特に限定はされないが、60°以下が好ましく、20〜40°がさらに好ましい。また、下取付円板13の表面から立ち上がる2次曲面のごとく0°に近い角度から始まる曲線の回転体が望ましい。この角度αが60°を超えると、著しく抵抗が大きくなって、原液の噴霧用コロ11の円錐面15への上昇が妨げられ、原液の均一微粒化が効果的に達成されなくなる。
【0011】
図6は原液の均一上昇を示す模式図であり、図6に示すように、ある原液は噴霧用コロ11の下部周面に付着し上昇を開始し、上下取付円板12,13の回転に従って同様に回転することにより生じる遠心力により噴霧用コロ11の円錐面15を上昇しつづけ、円錐面15の上端付近において円錐面15を離れ噴霧される。また、他の原液は、その少し下、またその少し下とコロ11の高さ方向に均一な膜状となって噴霧される。この際、原液はその比重、粘度などにより相違はあるが、下部周面にやや厚く、上部周面でやや薄く形成される。
このように、原液は噴霧用コロ11の円錐面15の高さ方向にほぼ均一な量で噴霧され、その結果、均一な微粒子が噴霧されることになる。
【0012】
一方、原液量が所定以上に多量になり、あるいは高速回転で噴霧を行なう場合には、噴霧用コロ11の円錐面15上に存在する多量の原液が所定以上の大きな力でコロ11の上端部に上昇することになる。つまり、噴霧用コロ11の円錐面15は傾斜しているため、液の上昇パターンが上方に大きくなり易い。
本発明の噴霧用コロ11は、その上端部17において、具体的には噴霧用コロ11の高さ全体の上部5〜20%、さらに望ましくは上部5〜15%の部分を、円錐面15から上方に向って径が大きくなるようにアーク状に形成(R取り)しているため、噴霧用コロ11の円錐面15上の原液の流れは、上端部17近辺では下方向に抑制されることになり、所定量の噴霧においては、上端部17に至るまで均一の液膜状の噴霧となり、また、噴霧量が多量のときや高速回転での噴霧の際にも、過度な上方への噴霧を抑制することになり、ほぼ均一な微粒子が形成されることになる。
【0013】
ここで、噴霧用コロ11の下端部18および上端部17の径、その差、円錐曲面の変化の程度は、原液の比重、粘度等、また噴霧用コロ11が上下取付円板12,13に固定されているか、回転自在になっているかにより最適なものが選定される。
【0014】
図3は本発明の噴霧盤を用いた噴霧乾燥装置の一例を示す一部断面図である。
20は乾燥室で、乾燥室20の頂部に本発明の噴霧盤21が設けられ、回転軸22により回転されるようになっている。23は原液供給管、24は液分配器で、ともに噴霧盤21の上方に設置されて、原液供給管23からの原液を噴霧盤21へ供給するように形成されている。25は噴霧盤21の回転軸22の支持枠で、26は加熱ガス導入部である。また、27は微粉体の排出口、28はサイクロン、29は排気口である。
【0015】
上記のように構成された噴霧乾燥装置において、原液供給管23から導入された原液は、液分配器24でほぼ均一に分配されて噴霧盤21に供給される。噴霧盤21においては、前記したように、原液はほぼ均一な微粒子になり、しかも噴霧用コロ11の円錐面15上の原液の流れが上端部17近辺では下方向に抑制されることになり、所定量の噴霧においては、上端部17に至るまで均一の液膜状の噴霧となり、また、噴霧量が多量のときや高速回転での噴霧の際にも、過度な上方への噴霧を抑制することになり、ほぼ均一な微粒子が形成されることになる。
【0016】
そして、噴霧盤21から噴霧されたほぼ均一な微粒子(微液滴)は、噴霧盤21の周囲に加熱ガス導入部26から吹き込まれる加熱ガスにより瞬時に加熱乾燥され、微粉体となる。そして、微粉体は自身の重量により乾燥室20の底部に大部分沈下し、排出口27よりを介して取り出されるが、微粉体の一部は加熱ガスに同伴されて排気口29を通りサイクロン28から回収される。
【0017】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
【0018】
(実施例1)
噴霧乾燥装置を使用して、本発明に係る噴霧盤と従来の噴霧盤とを比較した。
使用した噴霧乾燥装置は、大川原化工機(株)製OC−16型の乾燥室径が1600mmφの装置であり、原液としてチタン酸バリウムの55重量%スラリーを用い、熱風(加熱ガス)温度が200℃、排風温度が約95℃、スラリー供給量が約14kg/hrの条件で、各種の噴霧盤の造粒乾燥テストを各々約2時間実施した。その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1のうち、テストNo.1〜2は実公昭61−10767号に基づいたコロ形状の噴霧盤(図7参照、寸法:高さ10mm、下部径が12mmφ、上端径が5.1mmφ)、テストNo.3〜4は下端部は実公昭61−10767号に基づき、上部45%に大きくRを取り(アーク状に形成し)、鼓状(回転双曲体に類似のもの)に形成した噴霧盤(図8参照、寸法:高さ10mm、下部径が12mmφ、上端径が11mmφ)、テストNo.5〜6は本発明による噴霧盤で、上端部にコロの高さの約10%のRを取った(アーク状に形成した)もの(図9参照、寸法:高さ10mm、下部径が12mmφ、上端径が6.5mmφ)である。
【0021】
なお、上部取付円板下面におけるそれぞれの摩耗痕は、深さ、長さ、幅とも異なっており、主に深さと数から次のように判断して、表1に示した。
多:深さが30μmを超すものがあり、数がコロ一個あたり、コロ面又は上部取付円板下面に3個以上見られたもの
小:深さが30μm〜10μm程度であり、数がコロ一個あたり、コロ面又は上部取付円板下面に1〜4個見られたもの
微小:深さが20μmより小さく、数がコロ一個あたり、コロ面又は上部取付円板下面に0〜3個見られたもの
【0022】
また、上部取付円板下面の付着は、運転終了時に掻き取ったもので、0.5g超を中、0.2〜0.5gを小、0.2g未満を微小とした。
乾燥室壁面の付着は、幅100mm、高さ300mmのステンレス板への付着量で判断し、5g超を有、5〜1gを少々、1g未満を無とした。
【0023】
表1の結果から明らかなように、上端部のRが大きすぎると、摩耗、付着(スケーリング)については効果があるが、得られる微粉体の平均粒子径D50が大となり、また、微粉体の粒度分布の程度を示すD50+σ/D50−σ[対数正規分布における標準偏差の正、負の位置による粒子径の比]の値が大きくなり、粒度分布が広くなってしまい、良い微粒化特性を示さない。
一方、本発明の噴霧盤によれば、平均粒子径D50、D50+σ/D50−σとして、実公昭61−10767号に基づく噴霧盤と同等の値を保持し、かつ、上部取付円板下面の摩耗・付着も少なく、またコロ上端の摩耗が少ないため、長期間の使用にも耐え得る耐久性の良好な噴霧盤を得ることができる。
【0024】
(実施例2)
摩耗性の強いセラミックススラリー(この実施例ではアルミナスラリー)を原液として用いた噴霧乾燥装置について、本発明に係る噴霧盤と従来の噴霧盤とを比較した。
使用した噴霧乾燥装置は、乾燥室径が4500mmφで、原液の固形分濃度が60重量%のスラリーを150kg/hrで供給し、入口熱風(加熱ガス)温度が220℃、排風温度が110℃の条件で運転した。
【0025】
従来の実公昭61−10767号に基づく噴霧盤は、噴霧用コロがジルコニア製、上部取付円板および下部取付円板はともにSUS304製であり、上部取付円板の摩耗、コロの摩耗で約3ヶ月で得られる微粉体の粒度分布が変わり、噴霧盤の取り替えが必要であった。
そこで、本発明の噴霧用コロ(高さが10mm、上端部のRが1.2mm、下部径が12mmφ、上端径が6.5mmφで、材質はジルコニア製)、上部取付円板および下部取付円板がともにSUS304製である噴霧盤に交換して、使用した。
【0026】
その結果、5ヶ月を経過しても微粉体の粒度分布はほぼ一定で、6ヶ月以上の耐久性が見込まれるものであった。すなわち、本発明の噴霧盤によれば、寿命は従来のものに比し約2倍になるとともに、装置運転途中での微粉体の粒度分布の測定の頻度の低減、得られる微粉体の品質の安定等、顕著な効果が得られた。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、噴霧盤の噴霧用コロを特定形状に形成したので、原液はほぼ均一な微粒子になり、噴霧用コロの円錐面上の原液の流れが上端部近辺では下方向に抑制され、所定量の噴霧においては、上端部に至るまで均一の液膜状の噴霧となり、また、噴霧量が多量のときや高速回転での噴霧の際にも、過度な上方への噴霧を抑制することになり、ほぼ均一な微粒子が形成され、耐久性が増大するという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る噴霧盤の一例を示す一部断面側面図である。
【図2】 本発明の噴霧盤に用いる噴霧用コロの一例を示す断面図である。
【図3】 本発明の噴霧盤を用いた噴霧乾燥装置の一例を示す一部断面図である。
【図4】 従来の遠心式噴霧装置に用いる噴霧盤の一例を示す断面図である。
【図5】 従来の遠心式噴霧装置に用いる噴霧盤の他の例を示す断面図である。
【図6】 原液の均一上昇を示す模式図である。
【図7】 実公昭61−10767号に基づいたコロ形状の噴霧盤を示す説明図である。
【図8】 下端部は実公昭61−10767号に基づき、上端部に大きくRを取り鼓状に形成した噴霧盤を示す説明図である。
【図9】 本発明による噴霧盤の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
10…噴霧盤の回転軸、11…噴霧用コロ、12…上部取付円板、13…下部取付円板、15…噴霧用コロの円錐面、16…噴霧用コロの底面、17…噴霧用コロの上端部、18…噴霧用コロの下端部、20…乾燥室、21…噴霧盤、22…回転軸、23…原液供給管、24…液分配器、25…噴霧盤の回転軸の支持枠、26…加熱ガス導入部、27…微粉体の排出口、28…サイクロン、29…排気口。
Claims (3)
- 上下取付円板の間のほぼ周縁に沿ったほぼ同心円上に複数の噴霧用コロを固定又は回転可能に取り付けて構成された噴霧盤であって、
該噴霧用コロをほぼ円錐状に形成するとともに、該噴霧用コロの上端部を、コロの高さ全体の5〜20%の部分で、円錐面から上方に向って径が大きくなるようにアーク状に形成したことを特徴とする噴霧盤。 - 請求項1記載の噴霧盤と、該噴霧盤に原液を供給する原液供給手段とを備えたことを特徴とする噴霧装置。
- 請求項2記載の噴霧装置を装置頂部に設けるとともに、該噴霧装置から噴霧された原液を加熱乾燥するための加熱ガス導入手段を設けたことを特徴とする噴霧乾燥装置。
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