JP4320341B2 - 粒子状物質を処理する装置および該装置を操作する方法 - Google Patents

Description

本発明は粒子状物質を処理する装置であって、基部を有している容器と、底部から最上部まで達する立て壁と、上部領域において、その移動方向に前記壁に沿って上昇する前記物質を基部へ再び戻ることができるように転向させる転向用部品とを含み、少なくとも前記壁が回転の鉛直軸のまわりで回転駆動可能な装置に関する。
本発明は、またこの種の装置を操作する方法に関する。

冒頭に述べたタイプの装置および方法は、下記特許文献１で知られている。
そこにおいては、コーティング媒体で粒子状物質を処理する、特に製薬、食物関連であり、技術的または化学的性質を有する成形製品をコーティングするための装置が記述されている。
この種の装置は、たとえば製薬、化学薬品、菓子または食品産業で使用されている。製薬産業においては、糖衣錠として知られている糖シロップでコーティングされたタブレットを製造する。コーティング錠を製造するためにフィルムコーティングを使用するが、これはポリマーでコーティングされている医薬品を投与する目的を有する形態である。

これまで知られている装置の場合には、粒子状物質を容器へ導入し、これを連続的な循環運動で前記容器の回転によって、底部および立設された回転容器壁に沿って容器の下部領域から上部領域へ向かって移動させ、転向用部品によって容器の上部領域で転向させ、内部の戻し面に沿って第１容器壁から同様に回転している容器の基部まで放射状に距離をおくように再び戻す方法が採られている。

複数の案内羽根を有する前記転向用部品は、容器壁に強固に接続されており、容器の壁とともに同じ回転速度で対応して回転する。
一般的な型のその他の装置は下記特許文献２で知られている。これは上述のこれまで知られている装置と異なっており、粒子状物質を容器の基部に戻すための戻し面が、回転状態に設定できる容器の立て壁の外部に配置されている。このこれまで知られている装置の容器は、またその上部領域に転向用部品を有しており、これによって、立て壁が回転して、その移動方向に壁に沿って上昇する物質を転向させ、物質が放射状に外部に配置された戻し面に沿って容器の基部へ戻ることができるようにする。この知られている装置の場合には、この転向用部品は静止している、すなわち、その循環動作中に粒子状物質と共に回転しない。

上述の知られている双方の装置の場合には、転向用部品の部分で以下の問題が生じる。
転向用部品が、容器の立て壁と共に回転する場合、その上で粒子状物質が、壁の回転によって同じ回転速度で上昇し、この転向用部品の回転の結果、この物質粒子に作用する遠心力が強いため物質粒子の動きの反転が不十分となり、この物質粒子がこの転向用部品に蓄積する可能性が出てくる。この点で、一方ではこの転向用部品の部分では、物質粒子の運動がほぼ１８０°反転するように、しかし他方では容器の壁の上部領域では付加的な上方向きの成分を有する遠心方向の高い運動エネルギーおよび高い運動量を有するように考慮する必要がある。

他方、上述のこれまで知られている他の装置の場合では、転向用部品は静止しており、転向用部品の部分での粒子の蓄積の問題は存在しないが、物質粒子が、強い摩耗力に曝され、両者の速度差が非常に大きくなり、容器の回転壁から転向用部品へ移行するときに処理すべき物質粒子が破損する場合がある。したがって、たとえばコーティング媒体により処理する粒子状物質の処理が満足に行われない場合が起こりうる。

上述の、一方では転向用部品の部分で粒子が蓄積し、他方では転向用部品の部分で物質粒子が摩耗かつ損傷する問題は、主として粒子状物質を大きなバッチで処理するために設計されている装置の場合に生じる。この種の装置は、相応した大寸法を有する容器、およびその上部領域に対応して大直径の立設された回転する壁を有する。しかしながら、回転壁の上部領域の直径が増加すると、物質粒子の運動エネルギーすなわち経路速度が増加し、それが、ある場合には、摩耗力、別の場合には転向用部品の部分内での蓄積効果に特に関係してくる。
国際公開第００／１０６９９号パンフレット 独国特許出願公開第１０１０４１８４号明細書

したがって、本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの装置、および方法を発展させることであり、一方では、転向用部品で粒子状物質が圧縮されることなしに該粒子状物質の均一な循環動作を達成し、かつ他方では、転向用部品の部分における摩耗力を低減させ、その結果このましい処理結果を達成する。

本発明によれば、この目的は、容器の上部領域に回転の鉛直軸のまわりでより低回転速度で立て壁と同じ方向に回転駆動することができる少なくとも１つの容器体を設けることによって、上述の装置で達成される。
冒頭のこの装置の操作方法においては、本発明の目的は、前記壁のある回転速度未満の回転速度で回転できるように設定されている少なくとも１つの容器体によって達成できる。

本発明により得られる容器体によって、転向用部品に対する粒子状物質の相対速度を、一方では静止した転向用部品を備えたこれまで知られている装置の場合よりも低くなるように、また他方では転向用部品が容器の回転壁と同じ速度で共に回転するようなこれまで知られている装置の場合よりも高くなるように調節することができる。本発明により得られる容器体は、物質粒子の運動エネルギーまたは運動量の一部を吸収して、換言すれば速度を落として、粒子状物質が転向用部品に沿って摩耗力の影響なしで転向し、基部へ再び戻ることができるようにする。好ましい実施形態で以下に示すように、本発明の容器体は、このような場合に様々な方法で実現できる。

本発明による装置は先行技術中に記述されているように、戻し面を付けずに使用してもよく、戻し面を壁より内方に配置してもよい。
好ましい改良例においては、転向用部品自体が前記少なくとも１つの容器体とされる。
本発明による装置のこの改良例では、この転向用部品は、しかし容器の回転壁の回転速度より低い回転速度で回転の鉛直軸のまわりで回転する。この手段では、以下の効果がある。すなわち、粒子状物質が、転向用部品の場所では容器の回転壁に対応する相対速度を有し、この相対速度が、一方では、粒子状物質の摩耗を減らすか回避するには十分に低く、他方では、転向用部品に粒子状物質が蓄積することを回避するには十分に大きくなるようにする。すなわち、粒子状物質が、転向用部品の場所でその移動方向に穏やかに連続的に転向して、十分確実に基部へ再び戻ることができるようにされる。

その他の好ましい改良例では、前記少なくとも１つの容器体は、前記転向用部品に隣接している少なくとも１つの壁部分とされる。
したがってこの改良例の場合には、前記転向用部品と前記容器の壁との間に容器の壁と同じ方角に回転する少なくとも１つの壁部分があるが、その速度は前記容器の壁より低い回転速度であり、このため粒子状物質が転向用部品に達する前に、運動エネルギーの一部は、この壁部分で粒子状物質から既に消費されてしまい、転向用部品に対する相対速度は同様に減少して、その結果摩耗が低減されるか回避される。また、非常に大きな容器の場合には、このような壁部分を２つ以上設置することも可能である。

さらなる好ましい改良例では、転向用部品および少なくとも１つの壁部分の双方は、回転の鉛直軸のまわりで回転駆動することができるが、壁部分の回転速度を、壁の回転速度未満のある値に設定することができ、かつ転向用部品の回転速度を、壁部分の回転速度未満のある値に設定することもできる。
本発明の装置を操作する方法においては、壁部分の回転速度は、壁の回転速度未満のある値に設定し、かつ転向用部品の回転速度は、壁部分の回転速度未満のある値に設定する。

この改良例では、容器の上部領域で粒子状物質の経路速度を多段式で低減でき、転向用部品の場所で、粒子状物質の運動学的に特に好ましくかつ同時に緩やかな転向動作が可能となるという長所がある。
本発明の装置のさらなる好ましい改良例では、前記少なくとも１つの容器体の回転速度は、壁の回転速度のおよそ１０％ないし８０％の範囲、好ましくはおよそ２０％ないし６０％までのある値に設定することができる。

この方法の場合には、前記少なくとも１つの容器体は、壁の回転速度のおよそ１０％ないし８０％の範囲、好ましくはおよそ２０％ないし６０％までのある回転速度で回転状態に設定するのが好ましい。
前記少なくとも１つの容器体と前記容器の回転壁との間の相対速度の上述の範囲は、前記転向用部品自体および／または前記少なくとも１つの壁部分および／または前記転向用部品および前記壁部分の双方を基準とすることができるが、この範囲は、転向用部品の場所で物質の緩やかでかつ運動学的に好ましい転向動作に対して好適な影響を有しており有利である。

本発明の装置のさらなる好ましい改良例では、前記少なくとも１つの容器体の回転速度は、壁および容器体の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．５ｍ／ｓないし３ｍ／ｓの範囲、またはおよそ０．９ｍ／ｓないし２ｍ／ｓの範囲になるような値に設定することができる。
本方法においては、同様に少なくとも１つの容器体の回転速度を、壁および容器体の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．５ｍ／ｓないし３ｍ／ｓの範囲、またはおよそ０．９ｍ／ｓないし２ｍ／ｓの範囲になるような値に設定することが好ましい。

回転壁から容器体へ移行する際の物質粒子の経路速度の差がこの範囲であれば、たとえば、前記回転する転向用部品および／または前記少なくとも１つの壁部分においては、転向用部品での摩耗の影響および蓄積の影響は無視できる程度に低減されることが認められた。
本発明の装置のさらなる好ましい改良例では、上部から底部に向かって狭くなっており、かつ容器の基部に物質を戻すために用いられる戻し面が、容器の壁より内方に、または外方に配置されている。

これまで知られている装置の場合のように、このようにすることによって、一方では容器の上部領域から容器の底部領域への粒子状物質の戻りが、回転壁に沿ってそのとき上向きに移動しているこの物質から距離をおいた遠い場所で起こり、他方では、高い運動エネルギーで容器の基部に衝突することなしに、この物質が特に緩やかに傾斜する戻し面上の遠方に流れることができるという長所が得られる。この戻し面は、結果的に容器中で粒子状物質が緩やかに運動するように働くことになる。

この点で、壁と同じ方向の回転の鉛直軸のまわりで回転するように、前記少なくとも１つの容器体の回転速度以下の回転速度で、戻し面を駆動することができる場合には、特にこの容器体が転向用部品自体であることが好ましい。
転向用部品が回転状態になっている場合、転向用部品の回転運動が粒子状物質に遠心的で接線方向の運動成分を与え、次いで、その成分は戻し面の共回転により取られるので、粒子状物質は、低い相対速度で戻し面に到達し、それによって転向用部品から戻し面までの移行の部分においても粒子状物質の摩耗は回避されるようになる。容器の壁部分に関して上述したように、戻し面はまた１つ以上の壁部分を有していてもよく、これを転向用部品と隣接させ、上部から底部まで回転速度が減少するように回転するようにすると、戻し面の下方部は静止状態にすることが可能となる。

本発明の装置のさらなる好ましい改良例においては、壁と独立に容器体を駆動する駆動装置が前記少なくとも１つの容器体に装備されている。
このようにすれば、少なくとも１つの容器体の回転速度を、容器の壁の回転速度と独立に対応する制御装置によって設定することができるため有利であり、特に、この少なくとも１つの容器体の回転速度を、処理すべき物質の性質に合わせて適合させることができるようになる。

しかしながら、前記少なくとも１つの容器体に、壁の回転運動を前記少なくとも１つの容器体の回転運動がより遅くなるように伝達する駆動装置を用意してもよい。
この種の変換は、ギヤ機構によって実現でき、前記少なくとも１つの容器体の異なる回転速度を設定することができるように、この少なくとも１つの容器体と容器の壁との間で異なる相対速度を設定するのに多重ステップギヤ機構が有利である。

さらなる利点および機能は、以下の明細書および添付の図面から理解できよう。
上述の機能、および以下に記述する機能がそれぞれ指定された組み合わせでのみ使用することができるのみならず、また他の組み合わせで、またはそれ自体で、本発明の範囲を外れることなしに使用できることは言うまでもない。
本発明の例示的な実施形態を図面で表わし、かつ前記図面に関してより詳細に以下に記述する。

図１ないし図３において、粒子状物質を処理するための装置の詳細を、参照数字１０で全体を示す。装置１０を用いて粒子状物質をたとえばコーティング媒体で処理することができ、また、装置１０は、製薬、食物関連、または技術的な性質を有する成形製品の乾燥等、特にフィルムコーティングに使用してもよい。この装置１０で粒子状物質を処理する方法の実施に関しては、公開国際特許出願、上記特許文献１を参照するものとする。

装置１０は、容器１２を有しており、この容器は、基部１４、立て壁１６、転向用部品１８、および壁１６より内方にある戻し面２０を有している。
円錐形の側面形状をとる複曲面の基部１４および立て壁１６は、回転の鉛直軸２２のまわりで回転駆動することができる。この場合、基部１４は、立て壁１６に関して、同じかまたは異なる回転速度で回転できる。

多重軸回転駆動機構２４は、基部１４および壁１６を異なる回転速度で回転するようにする目的を有するが、回転運動の向きが同じことが好ましい。
装置１０を運転するとき、粒子状物質を容器１２へ導入する。容器１２の基部１４および壁１６が回転することによって、以下の効果がでる。すなわち、遠心力によって、粒子状物質は基部１４に沿って、次いで壁１６に沿って容器１２の上部領域へ移動し、そこで矢印２６の移動方向に転向し、次いで、転向用部品１８から戻し面２０の上に移動し、その上で重力の影響で下へ滑り、全体として円錐形の形状を有する戻し面２０にある下側開口部２８から基部１４上へ落下して戻る。実行する処理によっては、戻し面２０から基部１４へ落下する間に粒子状物質に、ノズル２９から放出されるコーティング媒体を散布（噴霧）する。

本装置１０は上記特許文献１で知られている装置に対して、この範囲までは一致している。
これまで知られている装置との差としては、以下のものがある。すなわち装置１０の容器１２の上部領域に、少なくとも１つの容器体があり、例示的な本実施形態では容器１２の上部領域に２つの容器体３０および３２があり、これによって、物質粒子の経路速度を低下させるために、または、転向用部品１８に対して物質粒子が特定の相対速度を得るために、この容器体３０および３２が、立て壁１６と同じ回転方向の回転の鉛直軸２２のまわりで回転状態で、しかしより低い回転速度で駆動する。

第１の容器体３０はそれ自体転向用部品１８である。類似の方法では、転向用部品１８は、壁１６と全く同じ方向に、しかしより低い回転速度で回転の鉛直軸２２のまわりで回転駆動することができる。この転向用部品１８は、ロータリーベアリング３４（たとえば薄いリングベアリング）によって同様に搭載されている。
第２の容器体３２は壁部分３６になっており、転向用部品１８に隣接している。壁１６と同様に、この壁部分３６は、円錐台の側面の形状をとっており、回転の鉛直軸２２のまわりでロータリーベアリング３８によって回転できるように取り付けられている。壁１６は、回転の鉛直軸２２のまわりで、さらなるロータリーベアリング４０によって回転できるように取り付けられている。ロータリーベアリング３８および４０は、たとえば薄いリングベアリングの形状をとる。

壁部分３６の回転速度は、壁１６の回転速度未満のある値に設定することができ、転向用部品１８の回転速度は、壁部分３６の回転速度未満のある値に設定することができる。このようにして、回転壁１６から壁部分へ、次いで転向用部品１８に向かって、通過する粒子状物質の周囲の速度または経路速度が漸減し、これによって物質粒子と転向用部品１８との間で特定の相対速度が得られ、摩耗を回避するか少なくとも減じる事ができ、しかも、連続的で信頼性の高い転向動作を確実に行うことができ、転向用部品１８に粒子を蓄積させることなく転向用部品１８から戻し面２０へ物質粒子の移動を確実に行うことができるようになる。

壁部分３６および転向用部品１８は対応する駆動装置を備えており、互いに独立に、および壁１６の回転速度と独立にそれ自体の回転速度を設定することができる。たとえば、基部１４および壁１６に付属している駆動装置２４は、さらに駆動軸を有していてもよく、その回転が、容器体３０および３２に伝達されることになる。
容器体３０および３２の回転速度は、壁１６の回転速度のほぼ１０％ないし８０％の範囲のある値に設定することができ、これは、転向用部品１８の回転速度に特に適用される。転向用部品１８の回転速度の値が、壁１６の回転速度の２０％ないし５０％である場合、好結果を達成することができる。

転向用部品１８の回転速度は、この転向用部品１８の隣接した領域と壁部分３６の隣接した領域との間の経路速度の差がおよそ０．５ｍ／ｓないし３ｍ／ｓ、特におよそ０．９ｍ／ｓないし２ｍ／ｓの範囲になる値に設定することができる。
特に粒子状物質を大きなバッチで処理するための大容量の容器１２の場合には、回転可能な容器１２の壁部分３６を、より低い回転速度で回転させ、物質粒子の経路速度を中程度領域まで低下させて、壁１６の回転速度から転向用部品１８の回転速度への移行を穏やかにする。また、この型の壁部分を軸方向に直接順おくりで複数個取り付けることも可能であり、こうすると物質粒子の速度を多段で低下させることができる。

転向用部品１８は複数の案内羽根４２を備えており、これは回転方向に対して後方へ湾曲するように形成され、この案内羽根４２は、戻し面２０の上部径線へわずかに突出しており、一方、戻し面２０の上部端が、転向用部品１８の径線までほとんど達している。
このようにして、壁１６が回転し、壁部分３６が、壁１６の回転速度未満のある回転速度で回転できるように設定するような方法で本装置１０を操作する。転向用部品１８は、壁部分３６および壁１６と同じ方向の回転であるが、壁部分３６よりさらに低い回転速度に設定し、こうすると、この回転速度は、壁１６から壁部分３６を介して転向用部品１８へ段階的に減少するようになる。

このようにすると、自明なことであるが、装置１０の他の改良例においては、壁部分３６を省略してもよく、または容器１２の壁１６に強固に連結されていてもよく、こうすると、転向用部品１８のみが壁１６に対してより低い回転速度での回転状態に設定することができ、または、転向用部品１８は静止状態、すなわち、回転状態に設定することができず、こうすると、壁部分３６に類似した１つ以上の壁部分が存在することになり、物質粒子の経路速度を低下させることができる。このようにすると、物質粒子とそのとき静止状態の転向用部品１８との間の相対速度は、摩耗が回避されるか摩耗が減少し、壁１６から転向用部品１８を介して戻し面２０まで、物質粒子が運動学的に好ましい状態で確実に転向できるようになる。

図１において、粒子状物質を連続的な循環状態で容器１２の中で処理する動作位置で装置１０を表わしている。図２において、粒子状物質を処理の完了後に容器１２から移す動作位置で装置１０を表わしている。この目的のために、基部１４を壁１６に対して引き上げ、粒子状物質が、基部１４と壁１６との間で、ギャップ５０を通って容器１２から移送チャネル５２中へ流出し、その結果装置１０から移送チャネル５２を介して流出することができるようにされる。基部１４の上に残っている物質の一部は、壁１６を静止させたまま基部を回転させることによって基部１４から取り出すことができ、次いで、上述の方法と同様にギャップ５０、および移送チャネル５２へ進み、容器１２から物質を完全に放出することができる。

第１の動作位置における粒子状物質の処理装置を断面図でその一部分を示す図である。 第２の動作位置における図１の装置を示す図である。 図１の装置の部分的に拡大して示す図である。

Claims (18)

1. 粒子状物質を処理するための装置であって、
   該装置は、容器（１２）を含み、
   前記容器（１２）は、
   基部（１４）と、
   底部から上部まで達する立て壁（１６）と、
   上部領域にある転向用部品（１８）であって、前記壁（１６）に沿って上昇する物質を、その移動方向について、前記基部（１４）へ再び戻ることができるように転向させるための転向用部品とを有し、
   少なくとも前記壁（１６）が回転の鉛直軸（２２）のまわりで回転駆動することができ、
   前記容器（１２）の前記上部領域において少なくとも１つの容器体（３０、３２）があり、この容器体（３０、３２）が前記立て壁（１６）と同じ方向に回転状態で、しかし前記回転の鉛直軸（２２）のまわりでより低い回転速度で駆動することができる装置。
2. 前記少なくとも１つの容器体（３０）が前記転向用部品（１８）自体である請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの容器体（３２）が、前記転向用部品（１８）に隣接する少なくとも１つ壁部分（３６）である請求項１または２に記載の装置。
4. 前記転向用部品（１８）および前記少なくとも１つの壁部分（３６）の双方が、前記回転の鉛直軸（２２）のまわりに回転駆動することができ、前記壁部分（３６）の回転速度を前記壁（１６）の回転速度未満のある値に設定することができ、かつ前記転向用部品（１８）の回転速度を前記壁部分（３６）の回転速度未満のある値に設定できる請求項２または請求項３に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度が、前記壁（１６）の回転速度のおよそ１０％ないし８０％の範囲にある値に設定することができる請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度が、前記壁（１６）の回転速度のおよそ２０％ないし６０％の範囲にある値に設定することができる請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度を、前記壁（１６）および前記容器体（３０、３２）の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．５ｍ／ｓないし３ｍ／ｓの範囲になるような値に設定することができる請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度を、前記壁（１６）および前記容器体（３０、３２）の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．９ｍ／ｓないし２ｍ／ｓの範囲になるような値に設定することができる請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 上部から底部に向かって狭くなっており、かつ前記容器（１２）の前記基部（１４）に物質を戻すために用いる戻し面（２０）が、前記容器（１２）の前記壁（１６）より内方に配置されている請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. 特に前記少なくとも１つの容器体が前記転向用部品（１８）自体である場合、前記戻し面（２０）を、前記壁（１６）と同じ方向で前記回転の鉛直軸（２２）のまわりを回転状態で、かつ前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度以下のある回転速度で駆動することができる請求項９に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）に、前記壁（１６）と独立に前記容器体を駆動する駆動装置が装備されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）に、前記壁（１６）の回転運動を前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）のより遅い回転運動に変換する伝動装置が装備されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）が、回転状態において、前記壁（１６）の回転速度未満のある回転速度に設定される請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置を操作する方法。
14. 前記転向用部品（１８）および前記少なくとも１つの壁部分（３６）の双方を、前記回転の鉛直軸（２２）のまわりに回転駆動することができ、前記壁部分（３６）の回転速度が、前記壁（１６）の回転速度未満のある値に設定され、前記転向用部品（１８）の回転速度が、前記壁部分（３６）の回転速度未満のある値に設定される請求項１３に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）が、回転状態において、前記壁（１６）の回転速度のおよそ１０％ないし８０％の範囲にある回転速度に設定される請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）が、回転状態において、前記壁（１６）の回転速度のおよそ２０％ないし６０％の範囲にある回転速度に設定される請求項１３ないし１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度が、前記壁（１６）および前記容器体（３０、３２）の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．５ｍ／ｓないし３ｍ／ｓの範囲になるような値に設定される請求項１３ないし１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの容器体（３０、３２）の回転速度が、前記壁（１６）および前記容器体（３０、３２）の互いに隣接した領域間の経路速度の差が、およそ０．９ｍ／ｓないし２ｍ／ｓの範囲になるような値に設定される請求項１３ないし１７のいずれかに記載の方法。

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