JP4418980B2 - 粉粒体生成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプレーノズルを用いて溶融液、溶解液や超臨界流体等を噴霧することにより、微粒子単体、複合化微粒子やコーティング微粒子を生成するのに好適な粉粒体生成装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般的に、この種粉粒体生成装置は、スプレーされた噴流物を、ケーシング内壁に付着させず、かつ凝集させることなく均一な微粒子生成物として回収する必要がある。
ところで従来、特開平３−１６２４９５号公報に開示された如く、溶融ワックスをスプレーノズル（Ｋ１）より噴霧室（Ｋ３）内に噴出させるようにした微粒子ワックスの生成装置が知られている。この生成装置によれば、噴霧直後のワックス微粒子に流動性改善、固結防止剤を同時に噴霧し、凝集させることなく均一な微粒子生成物として回収することができるものである。
【０００３】
しかしながら、噴出流がスプレーノズル（Ｋ１）より離間するほど拡散するという現象があり、そのため、このものでは、噴出ワックスが噴霧室（Ｋ３）内壁に付着してしまうことへの対応として、噴霧室（Ｋ３）をスプレーノズル（Ｋ１）から噴霧流先端側へ向かうほど末広がり状とした、所謂切頭円錐型の筒形状に形成しなければならず、装置が大型化し、コンパクト化への阻害要因となっていた。
また、溶融ワックスがスプレーノズル（Ｋ１）中で固まり閉塞するのを防止するために、空気加熱圧縮手段（Ｋ１３）を介してスプレーノズル（Ｋ１）へ加熱空気を供給し、噴霧直前の溶融ワックスの温度を確保していた。ワックスはその物性上、微粒子化に際し、噴霧後速やかに冷却することが望ましいが、このものは、スプレーノズル（Ｋ１）の噴出直前の出口温度を高温に保ちつつ、噴出直後の断熱膨張により生じる冷却現象である温度低下のみを利用していたため、温度低下が充分でなく、半溶融状態のワックス粒子が凝集して比較的粗いワックス粒子も生成されてしまうなど、均一な微粒子生成物の回収効率が劣るという問題がある。
一方、近年では溶媒・分散媒に超臨界流体を用いる噴出法が採用されるが、このものにおいても、上記同様に拡散現象による壁面付着の問題と共に、噴出直後の温度低下の現象により悪影響を受け、貧溶媒等の乾燥化が阻害されて、未乾燥の微粒子同士が凝集したり、スプレーノズルが詰まるなどの問題がある。
なお上記符号と共に付した記号（Ｋ）は当該公報に使用されている符号であることを示す。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１６２４９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、流体をスプレーノズルにより噴霧して粉粒体を生成するものでありながら、噴出直後の噴出流に対し、その物性に応じて温度低下を抑制するための保熱、加熱や加温といった乾燥促進、また、温度低下を促進するための保冷、冷却や熱を奪うといった固化促進に最適な保温管理（温度管理）が行えるようになり、均一な微粒子の生成と回収の効率を高めることができるばかりか、短い噴出距離をもって回収できる結果、噴霧室内における拡散率（拡散範囲）を小さくして内壁面への付着を回避し、噴霧室をコンパクトなものとし得る。しかも、拡散する噴出流に対しても、内壁面をエアカーテンの如くに保護するといった拡散防止管理をも行うことができるようになり、内壁面への確実な付着防止が図られ、更なる装置のコンパクト化を図ることができる粉粒体生成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、流体供給手段から供給される所定の流体を、スプレーノズルを介してケーシング内に噴出することで粉粒体を生成するようにした粉粒体生成装置であって、前記ケーシングを、スプレーノズルが配設される小筒部と、該小筒部からスプレーノズルの噴出方向に連通して噴霧室を形成する大筒部とで構成し、前記小筒部と大筒部内には、前記スプレーノズルから噴出される噴出流周りに、それぞれ独立して気体を流入せしめる気体流入手段を設けて、前記噴出流を、前記小筒部と大筒部のそれぞれに流入される気体との接触作用により、スプレーノズルの出口近傍の小筒部内における噴出流周りと、スプレーノズルの出口から離れた大筒部内における噴出流周りとの異なる噴出流領域に対してそれぞれの保温、拡散防止が行われるよう噴流制御することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する粉粒体生成装置に基づいて詳細に説明する。図１〜図２において、図１は粉粒体生成装置が適用される全体構成図、図２は小筒部の詳細断面図である。１は粉粒体生成装置であって、該粉粒体生成装置１は、小筒部２１と大筒部２２とからなる円筒形のケーシング２にて構成され、所定の架台（図示しない）に起立姿勢をもって装着される。小筒部２１と大筒部２２は、互いにフェルール継手２３によりクランプ結合され、洗浄等の必要時に容易に分解できる構成となっている。なお、ケーシング２は円筒形に限定されず角筒形等や特許文献１に開示されたケーシング形状などであっても良く、粉粒体生成装置１は、天地逆や水平方向に設けても良い。
【０００８】
前記小筒部２１は、二流体スプレーノズル３からの流体が大筒部２２側に向けて噴出されるようその中心部に該二流体スプレーノズル３が装着される円盤状の下側固定板２１１と、前記フェルール継手２３が設けられ、その中心部に大筒部２２へ連通する噴出孔２１２ａが穿設された円盤状の上側固定板２１２と、両者間に二重筒構造をもって挟装され気体流入手段を形成する円筒状の小筒ケーシング２１３および通気手段としての分散板２１４とで構成される。
これら構成部材２１１、２１２、２１３、２１４は、ボルト１１により組み付けられその緊締操作により分解可能となっている。
また、前記スプレーノズル３は、溶融ワックスや超臨界流体やその他の液体媒体に他の物質を溶解または分散させた流体などの所定の流体を供給する流体供給装置と、該流体供給装置から供給される流体を、噴霧に最適な温度に保つための加熱ガス（不活性ガスを含む）を供給する加熱ガス供給装置に接続されている。なお、流体供給装置は、スプレーノズル３を用いて溶融液や超臨界流体などの取り扱う流体により異なる構造のものが用いられるものであることは言うまでもない。
【０００９】
前記小筒ケーシング２１３には、気体供給装置から加熱または冷却され、調整バルブ４により流量を調整されて定量供給される気体（エアー、不活性ガスなどの各種ガス）を導入するための気体供給口２１５が設けられており、前記分散板２１４を内壁として小筒ケーシング２１３との間に環状の気体供給路２１ａを形成している。つまり、小筒部２１に設けられる気体流入手段は、気体供給路２１ａと分散板２１４とにより構成され、図２に示すように、前記気体供給口２１５から導入した気体を、気体供給路２１ａに沿って循環させ、分散板２１４を通して前記スプレーノズル３から噴出される噴出流周り（噴出方向と直角方向）となる内部に均一に流入せしめて、噴出流に対して吹き付け、接触させることにより、噴出直後の噴出流を所定の温度に保温（加熱、冷却等による熱交換）し、拡散を防止する等の噴流制御を行うことができるようになっている。
なお、気体供給装置は、取り扱う流体の乾燥、固化を促進するに最適な温度設定で気体を供給できるものであり、例えばブロアーからのエアーをヒーター（またはクーラー）を介して、熱風（または冷風）として送り出すもので有れば良く、また、分散板２１４は、使用する気体の性質などに応じて、孔径や材質の異なるものを適宜交換することが可能となっており、多孔板、パンチングプレート、スリット、金網、多層金網、メタルファイバーなどを用いることができる。
【００１０】
一方、前記大筒部２２は、噴霧室２２ｂを形成するものであり、フェルール継手２３が設けられ前記小筒部２１に連結される円錐状のコニカル部２２１と、該コニカル部２２１に分離可能に連結される円筒部２２２と、生成された粉粒体をサイクロン５へ排出するための排出口２２３ａが設けられた天板２２３とによって構成される。６はサイクロン５と共に生成粉粒体を、同伴ガスと分離捕集して、回収容器７に回収するためのバグコレクターであり、これら回収構造は概略公知（特許文献１の第１図参照）のものである。なお、８は排気ブロアーである。
前記円筒部２２２は、大筒ケーシング２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃからなり、それぞれが分割可能に構成される。各大筒ケーシング２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ内には、所定の間隔を存して通気手段としての布製の分散体（隔壁）２２４が内壁として設けられており、両者間に前記気体供給装置から加熱または冷却供給される気体を導入するための環状の気体供給路２２ａが形成されている。つまり、大筒部２２に設けられる気体流入手段は、気体供給路２２ａと分散体２２４とにより構成され、気体供給路２２ａ内に導入した気体を、気体供給路２２ａに沿って循環させ、分散体２２４を通して前記スプレーノズル３から噴出される噴出流周り（噴出方向と直角方向）となる内部に均一に流入せしめて、噴出流に対して吹き付け、接触させることにより、噴霧後の噴出流を所定の温度に保温し、拡散を防止する等の噴流制御を行うことができるようになっている。
なお、分散体２２４には、織布や不織布、およびこれらにラミネート加工を施したものなど種々の材質のものが用いられ、また、前記の分散板２１４を用いても良い。
【００１１】
叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、いま、流体供給装置から供給された所定の流体は、噴霧直前におけるスプレーノズル３の出口部で、温度低下による弊害が生じることがないよう加熱ガス供給装置によって最適な噴霧温度に保持されて、流体と加熱ガスとがスプレーノズル３より噴霧室２２ｂに向けて噴出される。その際、流体は、高圧なスプレーノズル３内から低圧なケーシング２内に噴出されることにより、噴出直後の断熱膨張による温度低下を生じ、かつ噴霧室２２ｂで拡散する。取り扱う流体によっては、この温度低下が一方において悪影響を及ぼし、他方において好影響を及ぼすなど物性に応じて異なる。例えば、噴出後の微粒子生成において、超臨界流体などでは乾燥に際し高温環境の方が好適であり、温度低下は悪影響を及ぼす。逆に溶融ワックスなどでは固化に際し低温環境の方が好適であり、温度低下は好影響を及ぼす。従って、これら物質の乾燥、固化に適さない温度環境では、ノズル３出口部において噴出された微粒子が未乾燥、未固化の状態で、凝集するなどの問題が生じる。
ところが、本発明の粉粒体生成装置１は、前記ケーシング２内に、前記スプレーノズル３から噴出される噴出流周りに、気体を流入せしめる気体流入手段が設けられていて、噴出流を、前記流入気体との接触作用により保温、拡散防止等が行われるよう噴流制御すべく構成されている。つまり、気体流入手段が小筒部２１の気体供給路２１ａと分散板２１４として設けられ、大筒部２２の気体供給路２２ａと分散体２２４として設けてられており、必要において何れか一方または両方を任意に稼働することができるようになっている。
【００１２】
このため、流体をスプレーノズルにより噴霧して粉粒体を生成するものでありながら、噴出直後の噴出流に対し、その物性に応じて温度低下を抑制するための保熱、加熱や加温といった乾燥促進、また、温度低下を促進するための保冷、冷却や熱を奪うといった固化促進に最適な保温管理（温度管理）を行うことが可能となる。例えば、供給流体が超臨界流体やその他の液体媒体に、１または複数の固体（粉体を含む）や液体を溶解または分散させた流体で、噴霧、乾燥して微粒体を得る場合は、気体流入手段により熱風を送り込んで保熱、加熱や加温し、温度低下を抑制すると共に、乾燥に適した高温環境を維持する保温管理（温度管理）を行うことができ、また、供給流体が溶融ワックス等で、噴霧、冷却（固化）して微粒子を得る場合は、気体流入手段により冷風を送り込んで保冷、冷却や熱を奪い、更なる温度低下を促進すると共に、固化に適した低温環境を維持する保温管理（温度管理）を行うことができる。
したがって、噴出後の噴流物は、乾燥や固化等が促進され均一な微粒子の生成を効率良く行うことができるようになり、噴霧室内における滞留時間を短くしてその回収効率を高めることができるばかりか、短い噴出距離をもって回収できる結果、噴霧室内における拡散率（拡散範囲）を小さくして内壁面への付着を回避し、噴霧室２２ｂをコンパクトなものとして形成し得る。しかも、拡散する噴出流に対し、噴霧室２２ｂの内壁面をエアカーテンの如くに保護するといった拡散防止管理をも行うことができるようになり、内壁面への確実な付着防止が図られ、更なる装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
前記小筒部２１側に設けられた気体流入手段を運転すると、このものは前記スプレーノズル３の出口近傍となる噴出流周りに設けられているため、噴出直後の噴出流に対し、前記流入気体を直ちに接触させて乾燥、（冷却）固化促進に最適な保温管理にかかる噴流制御を行うことができ、ケーシング２内において噴流物が乾粉化に適しない温度で滞留する時間を無くすことができる。その結果、噴流物に対し噴出直後から急速な乾粉作用を与え、一層の乾燥、固化促進を図ることができ、噴霧室２２ｂ内で大きく拡散させること無く導入ガスに同伴して排出口２２３ａより排出し回収することが可能となり、拡散防止と壁面への付着防止等にかかる噴流制御を行うことができ、殊更、循環及び流動滞留させる必要性を無くすことができる。
【００１４】
また、前記ケーシング２は、スプレーノズル３が配設される小筒部２１と、該小筒部２１から噴出流の噴出方向に連通して噴霧室２２ｂを形成する大筒部２２とで構成されている。このため、小筒部２１と大筒部２２に設けられる気体流入手段を、前記スプレーノズル３の出口近傍となる噴出直後の噴出流周りと、前記スプレーノズル３の出口から離れてランダムに拡散する噴出流周りの異なる噴出流領域に対して、それぞれの噴出態様に最適な保温や拡散防止等の噴流制御を行えるよう独立した構成を持って配設することができる。
【００１５】
つまり、前記気体流入手段は、気体供給路と内壁を形成する所定の通気手段とで構成されており、これを、小筒部２１と大筒部２２が区画されない一室に形成された従来型円筒ケーシングの任意の内壁面域に設けても良いが、特に、小筒部２１と大筒部２２が独立区画された各室に設けるよう構成することができる。
したがって、小筒部２１側に設けられた気体流入手段は、気体供給路２１ａと分散板２１４とで構成され、分散板２１４を、スプレーノズル３から噴出される直後の噴出流周りに近づけ、流入気体を噴出流に対して接触させるに最適な筒径と、均一な噴出角度が維持される筒長さをもって形成でき、気体供給路２１ａも気体の供給量に最適な容積をもって形成できるので、小筒部２１内における噴流物の乾燥、固化促進に最適な保温管理を行い得る利点がある。
なお、通気手段として分散板２１４に、適宜間隔を存して通気孔が複数穿設された円周面板（多孔板）を用いるのが一般的であるが、その他スリット金網等を用いても良く、また、気体流入手段を、通気孔（通気手段）を複数穿設したパイプ管（気体供給路）等で形成し、状況に応じ縦方向に配設するなどしても良い。さらに、気体の流入角度も任意であって、要は、噴流物の乾燥、固化促進に最適な保温管理を行い得る気体供給が行われる構成であれば良い。
【００１６】
また、大筒部２２側に設けられた気体流入手段は、気体供給路２２ａと分散体２２４とで構成され、分散体２２４を、スプレーノズル３から噴出されランダムに拡散する噴出流周りに対し、更なる拡散を防止し、内壁面となる分散体２２４と前記コニカル部２２１に噴流物を付着させないよう、流入気体を噴出流に対して接触させるに最適な筒径と、確実な乾燥、固化が行われる筒長さをもって形成でき、気体供給路２２ａも気体の供給量に最適な容積をもって形成できるので、大筒部２２内における噴流物の乾燥促進に最適な保温管理を行い得て、噴流物を内壁面へ付着させないエアカーテンの如き保護機能を発揮できる利点がある。
【００１７】
しかも、小筒部２１と大筒部２２は、それぞれ分割可能に構成されているため、異なる供給流体への切り替え時は勿論、運転終了時に、分解作業と洗浄作業が行い易く、通気手段としての分散板２１４や分散体２２４に不用意に噴流物が付着しても容易に洗浄取り替えができる。
さらに、大筒部２２に形成される気体供給路２２ａは、分散体２２４を区画せしめて複数路に形成されているため、各気体供給路２２ａに供給される流量を個別に供給調整することができ、ランダムに拡散する噴出流に対し拡散状況に応じて気体を接触させることができる。なお、ケーシング内への気体流入を連続的に行うようにしたが、これに限定されるものでなく、例えば、分散体２２４に通気させない帯状領域を形成し、または気体供給路２２ａを所定間隔を持って配設するなどにより、通気手段を非連続状に設けるようにしても良く、さらにコニカル部２２１に設けることも任意である。
【００１８】
また、前記円筒部２２２は、前記各区画毎に大筒ケーシング２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃとして、それぞれが分割可能に構成されるので、生成される微粒子の乾燥、固化速度に応じて、組付け数を増減調整して構成することができ、不要な噴霧空間を設けることなく噴霧室２２ｂのコンパクト化を図ることができる。なお、実施の形態として図１に示す如く円筒部２２２を３つのブロックに分解したが、その数は任意である。
さらに、ケーシング２は、小筒部２１、コニカル部２２１、大筒ケーシング２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの各ブロック毎に分割可能に構成されているため、製作、運搬などの取扱いが極めて容易なものとなっている。
【００１９】
また、前記スプレーノズル３は小筒部２１の基端側となる下側固定板２１１に設けられ、前記流入気体の排出口２２３ａが大筒部２２の他端側の円筒中心部に設けられており、生成された粉粒体は前記気体に同伴して排出するようになっている。そのため、スプレーノズル３から噴出された噴流物は、排気ブロアー８の作用により流入気体と伴に排出口２２３ａに向けて吸引され、ケーシング２内に所定の流速をもって鉛直方向に移動する一方向中心流を生じさせ、ランダムに拡散する噴出流に排出方向と中心方向へ集束するような流速を与えて拡散を抑止させながら、かつ、流入気体を乱すことなくエアカーテン効果を維持した状態で排出することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、流体供給手段から供給される所定の流体を、スプレーノズル３を介してケーシング２内に噴出することで粉粒体を生成するようにした粉粒体生成装置であって、前記ケーシング２を、スプレーノズル３が配設される小筒部２１と、該小筒部２１からスプレーノズル３の噴出方向に連通して噴霧室を形成する大筒部２２とで構成し、前記小筒部２１と大筒部２２内には、前記スプレーノズル３から噴出される噴出流周りに、それぞれ独立して気体を流入せしめる気体流入手段を設けて、前記噴出流を、前記小筒部２１と大筒部２２のそれぞれに流入される気体との接触作用により、スプレーノズル３の出口近傍の小筒部２１内における噴出流周りと、スプレーノズル３の出口から離れた大筒部２２内における噴出流周りとの異なる噴出流領域に対してそれぞれの保温、拡散防止が行われるよう噴流制御することにより、
流体をスプレーノズル３により噴霧して粉粒体を生成するものでありながら、スプレーノズル３の出口近傍となる噴出直後の噴出流周りと、前記スプレーノズル３の出口から離れてランダムに拡散する噴出流周りの異なる噴出流領域に対して、それぞれの噴出態様に最適な保温や拡散防止等の噴流制御を行えるよう独立した構成を持って配設することができる。つまり、小筒部２１の噴出流領域においては、噴出直後の噴出流に対し、その物性に応じて温度低下を抑制するための保熱、加熱や加温といった乾燥促進、また、温度低下を促進するための、冷却や熱を奪うといった固化促進に最適な保温管理（温度管理）が行えるようになり、均一な微粒子の生成と回収の効率を高めることができるばかりか、短い噴出距離をもって回収できる結果、噴霧室２２ｂ内における拡散率（拡散範囲）を小さくして内壁面への付着を回避し、噴霧室２２ｂをコンパクトなものとし得る。しかも、大筒部２２内の噴出流領域においては、噴流物の乾燥促進に最適な保温管理を行い得て、拡散する噴出流に対しても、内壁面をエアカーテンの如くに保護するといった拡散防止管理をも行うことができるようになり、内壁面への確実な付着防止が図られ、更なる装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉粒体生成装置の全体構成図
【図２】小筒部の拡大断面図であって、図（Ａ）は縦断面図、図（Ｂ）は水平断面図
【符号の説明】
１ 粉粒体生成装置
１１ ボルト
２ ケーシング
２１ 小筒部
２１ａ 気体供給路
２１１ 下側固定板
２１２ 上側固定板
２１２ａ 噴出孔
２１３ 小筒ケーシング
２１４ 分散板
２１５ 気体供給口
２２ 大筒部
２２ａ 気体供給路
２２ｂ 噴霧室
２２１ コニカル部
２２２ 円筒部
２２２ａ 大筒ケーシング
２２２ｂ 大筒ケーシング
２２２ｃ 大筒ケーシング
２２３ 天板
２２３ａ 排出口
２２４ 分散体
２３ フェルール継手
３ スプレーノズル
４ 調整バルブ
５ サイクロン
７ 回収容器
８ 排気ブロアー

Claims (8)

1. 流体供給手段から供給される所定の流体を、スプレーノズルを介してケーシング内に噴出することで粉粒体を生成するようにした粉粒体生成装置であって、
   前記ケーシングを、スプレーノズルが配設される小筒部と、該小筒部からスプレーノズルの噴出方向に連通して噴霧室を形成する大筒部とで構成し、
   前記小筒部と大筒部内には、前記スプレーノズルから噴出される噴出流周りに、それぞれ独立して気体を流入せしめる気体流入手段を設けて、
   前記噴出流を、前記小筒部と大筒部のそれぞれに流入される気体との接触作用により、スプレーノズルの出口近傍の小筒部内における噴出流周りと、スプレーノズルの出口から離れた大筒部内における噴出流周りとの異なる噴出流領域に対してそれぞれの保温、拡散防止が行われるよう噴流制御することを特徴とする粉粒体生成装置。
2. 請求項１において、前記気体流入手段は、ケーシング内周面に沿って内壁を形成するよう設けられた気体を分散供給するための所定の通気手段と、ケーシング内周面と前記内壁の外周面との間に形成される気体供給路とで構成されることを特徴とする粉粒体生成装置。
3. 請求項２において、前記小筒部に設けられる通気手段は、多数の孔、又はスリット、又は網体より形成される分散板であることを特徴とする粉粒体生成装置。
4. 請求項２において、前記大筒部に設けられる通気手段は、布製の分散体、又は、多数の孔もしくはスリット、もしくは網体より形成される分散板であることを特徴とする粉粒体生成装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記気体供給路は、前記通気手段を区画せしめて複数路に形成されていることを特徴とする粉粒体生成装置。
6. 請求項５において、前記大筒部は、前記各区画毎に分割可能に構成されていることを特徴とする粉粒体生成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記小筒部と大筒部は、それぞれ分割可能に構成されていることを特徴とする粉粒体生成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記小筒部と大筒部をそれぞれ円筒状に形成し、前記スプレーノズルを小筒部の基端側に設け、前記流入気体の排出口を大筒部の他端側の円筒中心部に設けて、生成された粉粒体を前記気体に同伴して排出することを特徴とする粉粒体生成装置。

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