JP4545467B2 - Supercritical fine particle production equipment - Google Patents
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Description
本発明は超臨界流体を利用した微粒子製造装置に関するものであって、特に従来は外部に排気されていた溶媒ガス及び助溶媒ガスを循環利用することにより、ランニングコストを低減するとともに歩留まりを高めることのできる装置に係るものである。 The present invention relates to an apparatus for producing fine particles using a supercritical fluid, and in particular, by circulating and using solvent gas and co-solvent gas that have been exhausted to the outside, the running cost is reduced and the yield is increased. It relates to a device that can be used.
近時、超臨界流体の物性が着目され、液体溶媒に代わる新たな溶媒として利用する研究が盛んに行われている。具体的には、食品、医薬品、農薬、化学薬品等の粉粒体の製造において、超臨界技術を利用した粒子製造手法の研究が行われており、その手法にRESS法(Rapid Expansion of Supercritical Solutions)並びにSAS法(Supercritical Antisolvent)と呼ばれる方法がある。 前記RESS法の一つである流通式RESS法は、図4(a)に示す超臨界微粒子製造装置D′を用い、溶質溶解済助溶媒SMと超臨界流体Fとを混合して溶質溶解超臨界流体Sを得て、この溶質溶解超臨界流体Sを捕集器2′内に噴出して減圧により急速に膨張させ、溶質Mの過飽和溶解状態を作り出して溶質Mを粉粒体Gとして析出させるというものである。
また前記RESS法の一つである回分式RESS法は、図4(b)に示す超臨界微粒子製造装置D′を用い、反応器1′内に溶質M及び助溶媒Hを仕込んでおき、この反応器1′に超臨界流体F′を供給して溶質溶解超臨界流体Sを得て、この溶質溶解超臨界流体Sを捕集器2′内に噴出して減圧により急速に膨張させ、溶質Mの過飽和溶解状態を作り出して溶質Mを粉粒体Gとして析出させるというものである(例えば特許文献1参照)。
また前記SAS法は、図4(c)に示す超臨界微粒子製造装置D′を用い、超臨界流体Fを充満させた捕集器2′内に溶質溶解済助溶媒SMを噴霧して、助溶媒Hのみを超臨界流体Fに溶解させ、溶質Mを粉粒体Gとして析出させるというものである。
Recently, attention has been paid to the physical properties of supercritical fluids, and researches are being actively conducted on using them as new solvents to replace liquid solvents. Specifically, in the production of powders of foods, pharmaceuticals, agricultural chemicals, chemicals, etc., research on particle production methods using supercritical technology has been carried out, and the RESS method (Rapid Expansion of Supercritical Solutions) is used as the method. ) As well as the SAS method (Supercritical Antisolvent). The RESS process is one flow type RESS method of FIG. 4 using supercritical particle manufacturing apparatus D 'shown in (a), a solute dissolved than by mixing the solute dissolved already cosolvent SM and the supercritical fluid F A critical fluid S is obtained, and this solute-dissolving supercritical fluid S is ejected into the
A batch-type RESS method, which is one of the RESS methods, uses a supercritical fine particle production apparatus D ′ shown in FIG. 4B, and charges a solute M and a cosolvent H in a
Also, the SAS process, supercritical particle production apparatus D shown in FIG. 4 (c) by spraying the solute dissolved already cosolvent SM in 'using a supercritical
そして前記RESS法及びSAS法いずれの方法に用いる超臨界微粒子製造装置D′にあっても、溶媒として用いられる溶媒ガスFG(二酸化炭素)及び助溶媒ガスHG(気化した助溶媒H)は外部に排気されており、特に流通式RESS法及びSAS法にあっては、助溶媒Hに溶質Mを溶かしてから超臨界流体Fに溶解させるため多量の助溶媒Hを使用しており、排気量も多大なものとなっている。
また前記捕集器2′によって捕集されずに流出する微粉粒体G0はフィルタ8′によって捕捉することが行われてはいるものの、フィルタ8′によって捕捉されずに排出される極微粉粒体G1は、溶媒ガスFGや助溶媒ガスHGとともに外部に排出されてしまう。
もちろんこのような極微粉粒体G1を更に目の細かいフィルタによって捕捉することも可能であるが完全に回収することはできなかった。
Further, although the fine particles G0 flowing out without being collected by the collector 2 'are captured by the filter 8', they are discharged without being captured by the filter 8 '. G1 is discharged to the outside together with the solvent gas FG and the auxiliary solvent gas HG.
Of course, it is possible to capture such ultrafine particles G1 with a finer filter, but it has not been possible to completely recover.
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、特に従来は外部に排気されていた溶媒ガス及び助溶媒ガスを循環利用するとともに、捕集器内で析出された溶質を完全回収することにより、ランニングコストを低減し更に歩留まりを高めることのできる、新規な超臨界微粒子製造装置の開発を技術課題としたものである。 The present invention has been made in view of such a background. In particular, the solvent gas and the co-solvent gas that have been exhausted to the outside are circulated and used, and the solute deposited in the collector is completely removed. The technical issue is to develop a new supercritical fine particle production apparatus that can reduce the running cost and further increase the yield by collecting.
すなわち請求項1記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体と、助溶媒としてのエタノールに対して溶質を溶解させて得られる溶質溶解済助溶媒とを混合して溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体をノズルから捕集器内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離される溶媒ガスを凝縮して液化するための凝縮槽と、液化した溶媒を貯留するための液溜槽とを具えるとともに、前記液溜槽と前記ポンプの前段部分の管路とを管路で結ぶことにより、溶媒ガスを循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、超臨界流体として用いる溶媒ガスを有効利用することができるため、ランニングコストを低減することができる。
That is, the supercritical fine particle manufacturing apparatus according to
According to this invention, since the solvent gas used as the supercritical fluid can be used effectively, the running cost can be reduced.
また請求2記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体と、助溶媒としてのエタノールに対して溶質を溶解させて得られる溶質溶解済助溶媒とを混合して溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体をノズルから捕集器内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離および/または生成される溶質溶解済助溶媒を貯留するための液溜槽を具えるとともに、前記液溜槽と、前記予熱器と捕集器との間の管路とを管路で結ぶことにより、溶質溶解済助溶媒を循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、助溶媒及び溶質を有効利用することができるため、ランニングコストを低減するとともに歩留まりを高めることができる。
Further, the supercritical fine particle production apparatus according to claim 2 pressurizes and raises the temperature of carbon dioxide as a solvent by a pump and a preheater to make a supercritical fluid, and against this supercritical fluid and ethanol as a cosolvent. a solute dissolved already co-solvent obtained by dissolving a solute are mixed to obtain a solute dissolved supercritical fluid, by rapid expansion and further sprayed into the collector of the solute dissolved supercritical fluid from the nozzle In the apparatus for obtaining a granular material by precipitating a solute, a gas scrubber is configured such that a co-solvent is provided in the housing at the subsequent stage of the collector, and a gas to be cleaned is fed into the co-solvent . is equipped, the tube between with comprising a liquid reservoir tank for storing the solute dissolved already cosolvent to be separated and / or generated by the gas scrubber, and the liquid reservoir tank, and the pre-heater and the collector Connecting the road with a pipeline Accordingly, those comprising as characterized by being configured to allow recycling solutes dissolved already co-solvent.
According to the present invention, the cosolvent and the solute can be effectively used, so that the running cost can be reduced and the yield can be increased.
更にまた請求3記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、反応器内において前記超臨界流体に、溶質または溶質と適宜添加された助溶媒としてのメタノールを溶解させて溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体をノズルから捕集器内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離される溶媒ガスを凝縮して液化するための凝縮槽と、液化した溶媒を貯留するための液溜槽とを具えるとともに、前記液溜槽と前記ポンプの前段部分の管路とを管路で結ぶことにより、溶媒ガスを循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、超臨界流体として用いる溶媒ガスを有効利用することができるため、ランニングコストを低減することができる。
Furthermore, in the supercritical fine particle production apparatus according to
According to this invention, since the solvent gas used as the supercritical fluid can be used effectively, the running cost can be reduced.
更にまた請求4記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、反応器内において前記超臨界流体に、溶質または溶質と適宜添加された助溶媒としてのメタノールを溶解させて溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体をノズルから捕集器内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離および/または生成される溶質溶解済助溶媒を貯留するための液溜槽を具えるとともに、前記液溜槽と、前記予熱器と捕集器との間の管路とを管路で結ぶことにより、溶質溶解済助溶媒を循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、助溶媒及び溶質を有効利用することができるため、ランニングコストを低減するとともに歩留まりを高めることができる。
Furthermore, in the supercritical fine particle production apparatus according to claim 4 , the carbon dioxide as a solvent is pressurized and heated by a pump and a preheater to form a supercritical fluid, and a solute or solute is added to the supercritical fluid in the reactor. The solute-dissolving supercritical fluid is obtained by dissolving methanol as a co-solvent added as appropriate, and this solute-dissolving supercritical fluid is sprayed from the nozzle into the collector to rapidly expand the solute. In the apparatus for obtaining a granular material by precipitation, a gas scrubber is provided at the subsequent stage of the collector, in which a co-solvent is provided in the housing, and a gas to be cleaned is fed into the co-solvent. , together comprising a liquid reservoir tank for storing the solute dissolved already cosolvent to be separated and / or generated by the gas scrubber, and the liquid reservoir tank, and a pipe line between the preheater and the collector Tie by pipe And by, those comprising as characterized by being configured to allow recycling solutes dissolved already co-solvent.
According to the present invention, the cosolvent and the solute can be effectively used, so that the running cost can be reduced and the yield can be increased.
更にまた請求5記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体を充満させた捕集器内に助溶媒としてのエタノールに対して溶質を溶解させて得られる溶質溶解済助溶媒をノズルから噴霧することにより、助溶媒のみを超臨界流体に溶解させ、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離される溶媒ガスを凝縮して液化するための凝縮槽と、液化した溶媒を貯留するための液溜槽とを具えるとともに、前記液溜槽と前記ポンプの前段部分の管路とを管路で結ぶことにより、溶媒ガスを循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、超臨界流体として用いる溶媒ガスを有効利用することができるため、ランニングコストを低減することができる。
Furthermore, in the supercritical fine particle production apparatus according to
According to this invention, since the solvent gas used as the supercritical fluid can be used effectively, the running cost can be reduced.
更にまた請求6記載の超臨界微粒子製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒としての二酸化炭素を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体を充満させた捕集器内に助溶媒としてのエタノールに対して溶質を溶解させて得られる溶質溶解済助溶媒をノズルから噴霧することにより、助溶媒のみを超臨界流体に溶解させ、溶質を析出させて粉粒体を得る装置において、前記捕集器の後段には、筐体内に助溶媒が張られ、この助溶媒中に被洗浄ガスを送り込むように構成されたガス洗浄器が具えられ、このガス洗浄器によって分離および/または生成される溶質溶解済助溶媒を貯留するための液溜槽を具えるとともに、前記液溜槽と、前記予熱器と捕集器との間の管路とを管路で結ぶことにより、溶質溶解済助溶媒を循環利用できるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、助溶媒及び溶質を有効利用することができるため、ランニングコストを低減するとともに歩留まりを高めることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
Furthermore, in the supercritical fine particle production apparatus according to claim 6 , the carbon dioxide as a solvent is pressurized and heated by a pump and a preheater to form a supercritical fluid, and the supercritical fluid is filled in the collector. by spraying the solute dissolved already co-solvent obtained by dissolving a solute from a nozzle against ethanol as co-solvent, the only co-solvent is dissolved in the supercritical fluid, to obtain a granular material to precipitate solute device And a gas scrubber configured to send a gas to be cleaned into the cosolvent, and is separated and / or separated by the gas scrubber. or together with the generated comprising a liquid reservoir tank for storing the solute dissolved already cosolvent, and the liquid reservoir tank, by connecting the pipe between the preheater and the collector in line, solute dissolved circulation benefit the already co-solvent That is configured to be those comprising as said.
According to the present invention, the cosolvent and the solute can be effectively used, so that the running cost can be reduced and the yield can be increased.
The above problems can be solved by using the configuration of the invention described in each of the claims as a means.
本発明によれば、従来は外部に排気されていた溶媒ガス及び助溶媒ガスを循環利用することにより、これらの消費量を抑えてランニングコストを低減するとともに、捕集器内で析出された溶質を完全回収して歩留まりを高めることができる。 According to the present invention, the solvent gas and the co-solvent gas that have been exhausted to the outside in the past are circulated and used, thereby reducing the consumption and reducing the running cost, and the solute deposited in the collector. Can be fully recovered to increase the yield.
本発明の超臨界微粒子製造装置の最良の形態の一つは以下の実施例に説明するとおりであって、流通式RESS法、回分式RESS法及びSAS法を実現するための超臨界微粒子製造装置の構成とその作動態様についてそれぞれ説明を行う。
なおこの実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
One of the best modes of the supercritical fine particle production apparatus of the present invention is as described in the following examples, and is a supercritical fine particle production apparatus for realizing a flow-type RESS method, a batch-type RESS method, and a SAS method. Each of the configurations and the operation modes thereof will be described.
It should be noted that this embodiment can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.
まずはじめに流通式RESS法を実施するための超臨界微粒子製造装置Dについて説明すると、このものは図1に示すように、ポンプ5及び予熱器6によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体Fとするとともに、この超臨界流体Fと、溶質溶解済助溶媒SMとを混合して溶質溶解超臨界流体Sを得て、更にこの溶質溶解超臨界流体Sをノズル20から捕集器2内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質Mを析出させて粉粒体Gを得る装置である。
そして前記超臨界微粒子製造装置Dには、前記超臨界流体Fを得るための系が具えられるものであり、一例として、ボンベ3内に充填された二酸化炭素をチラーユニット4において冷却し、次いでポンプ5及び予熱器6によって昇圧、昇温することにより臨界点を超えさせるような構成が採られるものである。なお二酸化炭素は比較的安価で入手することができ、更に臨界温度が31.1℃、臨界圧力が7.38MPaであり、常温、常圧で気体となるため分離操作が容易に行える溶媒である。
First, the supercritical fine particle production apparatus D for carrying out the flow-type RESS method will be described. As shown in FIG. 1, the supercritical fine particle production apparatus D increases the temperature of the solvent by a
The supercritical fine particle production apparatus D is provided with a system for obtaining the supercritical fluid F. For example, the carbon dioxide filled in the
そして前記予熱器6と捕集器2との間の主管路7には、溶質溶解済助溶媒SMを供給するための溶質溶解済助溶媒供給管路72が接続され、主管路7内において超臨界流体Fと溶質溶解済助溶媒SMとが混合されて、溶質溶解超臨界流体Sが生成されるものである。
And the
以下、前記超臨界微粒子製造装置Dを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記捕集器2について説明すると、このものは気密状態を維持できるように形成された筐体内に溶質溶解超臨界流体Sを噴出するためのノズル20を具えて成るものである。このノズル20は、主管路7に接続されるものであり、予熱器6とノズル20との間にはノズル20の目詰まり防止を目的としてフィルタ23が設けられる。また捕集器2内の圧力を測定するための圧力センサP2が具えられる。
また前記捕集器2における排気口24の次段には、排気口24から流出してしまう微粉粒体G0を捕捉するためのフィルタ8が具えられるものである。
Hereinafter, various members constituting the supercritical fine particle production apparatus D will be described in detail.
First, the
Further, a
次に前記ボンベ3について説明すると、このものは液化した溶媒ガスFG(この実施例では液化した二酸化炭素)を保持するための部材であって、口の部分にバルブV1が具えられる。
Next, the
次に前記チラーユニット4について説明すると、このものは適宜の冷却手段と冷却面とを具えて成るものであり、この冷却面に触れた液体を冷却することによりポンプ5入口部での気泡発生を防止するための機器である。
Next, the chiller unit 4 will be described. The chiller unit 4 includes an appropriate cooling means and a cooling surface. By cooling the liquid touching the cooling surface, bubbles are generated at the inlet of the
次に前記ポンプ5について説明すると、このものはボンベ3から供給される流体を昇圧するための部材であり、適宜回転数で流量制御するためのインバータが具えられて成るものである。
Next, the
次に前記予熱器6について説明すると、このものは前記ポンプ5によって昇圧された溶媒ガスFGを昇温するための部材であり、適宜の加熱手段を具えて成るものである。
Next, the preheater 6 will be described. This is a member for raising the temperature of the solvent gas FG boosted by the
そして上記諸部材は、ボンベ3、チラーユニット4、ポンプ5、予熱器6及び捕集器2の順でSUS304、SUS316またはSUS316L等を素材として成る主管路7によって接続されるものであり、主管路7における各機器の間にはバルブV2、V3、V4が具えられる。
更に前記主管路7におけるポンプ5の後段部分と、チラーユニット4の前段部分との間にはリリーフ弁71aを具えた戻り管路71が設けられるものであり、この戻り管路71を通じて、昇圧された溶媒ガスFGをフィードバックすることにより、流体の圧力を調整することができるように構成される。
The above members are connected by a
Further, a
また前記予熱器6と捕集器2との間の主管路7、具体的にはバルブV3の前段部分には、図示しないタンクに接続された溶質溶解済助溶媒供給管路72が接続されるものであり、この溶質溶解済助溶媒供給管路72にはポンプ72a及び逆止弁72bが具えられる。
因みに前記捕集器2及びこの前後の主管路7を恒温槽内に配したり、あるいは恒温槽の代わりに、適宜のヒータを捕集器2及びこの前後の主管路7に巻回するようにして所望の温度に保つことができるようにしてもよい。
なおここまでの構成は、図4(a)に示した流通式RESS法に用いられる既存の超臨界微粒子製造装置D′と同じ構成が採られるものであり、以下、本発明特有の構成について説明を行う。
Also in the front portion of the
Incidentally, the
The configuration up to this point is the same as that of the existing supercritical fine particle production apparatus D ′ used in the flow-type RESS method shown in FIG. 4A, and the configuration unique to the present invention will be described below. I do.
具体的には前記捕集器2の後段にガス洗浄器9が接続されるものであり、このガス洗浄器9は、中空状の筐体90の上部に排気口91が形成され、下部に排出口92が形成されて成るものである。
そして前記排気口91と、前記主管路7と戻り管路71との接続部位のうちボンベ3側の部位との間が溶媒戻し管路73によって接続されるものであり、この溶媒戻し管路73には凝縮槽73aと液溜槽73bとが具えられる。また排気口91と凝縮槽73aの間の溶媒戻し管路73には、ポンプ73cとフィルタ73dが具えられる。
更に前記排出口92と、前記溶質溶解済助溶媒供給管路72におけるポンプ72aの流入側との間は、溶質助溶媒戻し管路74によって接続されるものであり、この溶質助溶媒戻し管路74には液溜槽74a及びバルブV6が具えられる。
Specifically, a
The
Further to the
この実施例で示す本発明の超臨界微粒子製造装置Dは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下この装置の作動態様を説明する。なおこの実施例では、溶質Mとしてアセチルサリチル酸を用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用い、更に助溶媒Hとしてエタノールを用い、最終的に粒径0.01mmφ程度の粉粒体Gを得る過程について説明を行う。因みにメタノール、水等の超臨界流体Fを溶媒として用いることもできる。 The supercritical fine particle production apparatus D of the present invention shown in this embodiment is configured as described above as an example, and the operation mode of this apparatus will be described below. In this embodiment, acetylsalicylic acid is used as the solute M, carbon dioxide supercritical fluid F is used as the solvent, ethanol is further used as the co-solvent H, and finally a granular material G having a particle size of about 0.01 mmφ is obtained. The process of obtaining will be described. Incidentally, a supercritical fluid F such as methanol or water can also be used as a solvent.
(1)溶質溶解済助溶媒の生成
まず始めに適宜の容器内で助溶媒Hに対して溶質Mを溶解させ、溶質溶解済助溶媒SMを得るものであり、この実施例ではエタノール50mlに対してアセチルサリチル酸を2.5g溶解させた。
またこのときガス洗浄器9の筐体90内に助溶媒H(エタノール)を張っておく。
(1) the solute M was dissolved in the cosolvent H in a suitable vessel at the beginning first generation of solutes dissolved already cosolvent is intended to obtain a solute dissolved already cosolvent SM, to ethanol 50ml in this embodiment 2.5 g of acetylsalicylic acid was dissolved.
At this time, a cosolvent H (ethanol) is placed in the
(2)超臨界流体及び溶質溶解超臨界流体の生成
次に全てのバルブV1〜V6を閉じた状態からバルブV1〜V4を開放するものであり、ボンベ3内において液体であった二酸化炭素は主管路7に導入され、まずチラーユニット4において冷却される。そして溶媒ガスFGはポンプ5及び予熱器6の作用によって昇圧・昇温されて臨界点を超えるものであり超臨界流体Fとなった状態で主管路7内に位置することとなる。なお流体の流量圧力は、圧力センサP1によって監視され、適宜リリーフ弁71aの開度を調節して昇圧された気体の一部をチラーユニット4の前段部分にフィードバックすることと、インバータによるポンプ5の回転数制御とにより所望の値とされるものである。この実施例では、超臨界流体Fの圧力が15MPaG、温度が45〜60℃となるように昇圧、昇温するようにした。
そして主管路7が安定した超臨界状態となった後、ポンプ72aを起動することにより、溶質溶解済助溶媒SMが超臨界流体Fとともに主管路7内に位置することとなり、ここで両者が混ざり合って溶質溶解超臨界流体Sが生成される。
(2) Generation of Supercritical Fluid and Solute Dissolving Supercritical Fluid Next, valves V1 to V4 are opened from a state in which all valves V1 to V6 are closed, and carbon dioxide that is liquid in the
Then, after the
(3)粉粒体の生成
すると捕集器2内は大気圧となっているので、溶質溶解超臨界流体Sがノズル20から噴霧されて捕集器2内において急速に膨張し、溶質Mたるアセチルサリチル酸が析出され、やがて所望性状の粉粒体Gが得られ、回収シート25に吸着されて回収される。
このとき、溶質Mの析出とともに気体となった二酸化炭素たる溶媒ガスFGは、助溶媒ガスHGや微粉粒体G0とともに排気口24から流出するものであり、フィルタ8によって微粉粒体G0の大部分が捕捉される。
(3) Generation of granular material Since the inside of the
At this time, the solvent gas FG which is carbon dioxide which has become gas with the precipitation of the solute M flows out from the
(4)溶媒の回収
そして前記溶媒ガスFG、助溶媒ガスHG及びフィルタ8によって捕捉されなかった極微粉粒体G1は、ガス洗浄器9内の助溶媒H中に送り込まれるものであり、ここで溶媒ガスFGは気体のまま助溶媒H中を上昇し、やがて排気口91から溶媒戻し管路73を経由して、必要であればポンプ73c加圧されて凝縮槽73aに至り、ここで液化され、液溜槽73bに貯留された後、前記主管路7におけるチラーユニット4の前段部分に送られ、ポンプ5及び予熱器6によって昇圧・昇温され、再度溶媒たる超臨界流体Fとして供されるものである。
(4) Recovery of solvent The solvent gas FG, the co-solvent gas HG, and the ultrafine particles G1 not captured by the
(5)溶質及び助溶媒の回収
一方、前記ガス洗浄器9内において、捕集器2から送られてきた助溶媒ガスHGは液化し、更に極微粉粒体G1は助溶媒Hに溶け込み、溶質溶解済助溶媒SMが生成されることとなる。そしてこのような一連の粒子製造が行われるにつれて、ガス洗浄器9内の溶質溶解済助溶媒SMは濃度が高まってくるものであり、所望の濃度になった時点で、またはガス洗浄器9内の液レベルが所望の値になった時点でバルブV6が開かれ、液溜槽74aに貯留された後、前記溶質溶解済助溶媒供給管路72におけるポンプ72aの前段部分に送られ、再度溶質溶解済助溶媒SMとして供されるものである。
なお系内の溶媒ガスFGが過多になった場合には、適宜バルブV5を開放することにより溶媒ガスFGを外部に排気する。
(5) Solute and co-solvent recovery On the other hand, in the
When the solvent gas FG in the system becomes excessive, the solvent gas FG is exhausted to the outside by opening the valve V5 as appropriate.
次に回分式RESS法を実施するための超臨界微粒子製造装置Dについて説明すると、このものは図2に示すように、ポンプ5及び予熱器6によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体Fとするとともに、反応器1内において前記超臨界流体Fに、溶質Mまたは溶質Mと適宜添加された助溶媒Hを溶解させて溶質溶解超臨界流体Sを得て、更にこの溶質溶解超臨界流体Sをノズル20から捕集器2内に噴霧して急速に膨張させることにより、溶質Mを析出させて粉粒体Gを得るための装置である。
そして前記超臨界微粒子製造装置Dには、前記超臨界流体Fを得るための系が具えられるものであり、実施例1で示した装置と同様にボンベ3、チラーユニット4、ポンプ5及び予熱器6によって構成される。
また前記予熱器6と捕集器2との間には、超臨界流体Fに溶質Mを溶解させ、溶質溶解超臨界流体Sを生成するための反応器1が具えられるものであり、その他の機器については実施例1と同様の構成が採られるため、以下、反応器1についてのみ説明を行う。
Next, the supercritical fine particle production apparatus D for carrying out the batch-type RESS method will be described. As shown in FIG. 2, the apparatus is pressurized and heated by a
The supercritical fine particle production apparatus D is provided with a system for obtaining the supercritical fluid F. Similar to the apparatus shown in the first embodiment, the
Further, between the preheater 6 and the
前記反応器1は、溶質Mを溶媒たる超臨界流体Fに溶解するために用いられる容器体であり、SUS304、SUS316またはSUS316L等を素材として密閉可能に構成されたものである。この実施例では、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用いるため、一例として最大圧力20.0MPaG、最大温度150℃まで耐え得るように設計した。またこの反応器1には、必要に応じて前記溶質Mと超臨界流体Fとを攪拌・混合するための攪拌器10が具えられる。
The
この実施例で示す本発明の超臨界微粒子製造装置Dは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下この装置の作動態様を説明する。なおこの実施例では、溶質Mとしてナフタレンを用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用い、更に助溶媒Hとしてメタノールを用い、最終的に粒径0.01mmφ程度の粉粒体Gを得る過程について説明を行う。因みにメタノール、水等の超臨界流体Fを溶媒として用いることもできる。 The supercritical fine particle production apparatus D of the present invention shown in this embodiment is configured as described above as an example, and the operation mode of this apparatus will be described below. In this example, naphthalene is used as the solute M, a supercritical fluid F of carbon dioxide is used as the solvent, and methanol is used as the cosolvent H. Finally, a granular material G having a particle size of about 0.01 mmφ is obtained. The process will be described. Incidentally, a supercritical fluid F such as methanol or water can also be used as a solvent.
(1)原料の投入
まず始めに、バルブV1、V2、V3、V4を閉じた状態で反応器1に対して溶質Mを投入するものであり、更に必要に応じて助溶媒Hを投入する。なおこの助溶媒Hは超臨界流体Fと混合したとき溶質Mの溶解度を上昇させるものであって、溶質Mに応じて適切なものが選択される。
(1) Feeding of raw materials First, the solute M is fed into the
(2)超臨界流体の生成
次にバルブV1、V2、V3を開放するものであり、ボンベ3内において液体であった二酸化炭素は主管路7に導入され、まずチラーユニット4において冷却される。そして溶媒ガスFGはポンプ5及び予熱器6の作用によって昇圧・昇温されて臨界点を超えるものであり超臨界流体Fとなった状態で反応器1に供給される。
この実施例では、反応器1内の超臨界流体Fの圧力が15MPaG、温度が45〜60℃となるように昇圧、昇温するようにした。
なお気体の流量圧力は、圧力センサP1によって監視され、適宜リリーフ弁71aの開度を調節して昇圧された気体の一部をチラーユニット4の前段部分にフィードバックすることと、インバータによるポンプ5の回転数制御とにより所望の値とされるものである。
(2) Generation of Supercritical Fluid Next,
In this example, the pressure of the supercritical fluid F in the
The flow rate pressure of the gas is monitored by the pressure sensor P1, and by appropriately adjusting the opening degree of the
(3)溶質溶解超臨界流体の生成
そして反応器1には順次超臨界流体Fが供給されるものであり、反応器1内の圧力が所定の値に達したことを圧力センサP2によって検知した時点でバルブV3を閉鎖する。このとき反応器1内において超臨界流体Fに対して溶質Mが溶解し、溶質溶解超臨界流体Sが生成されるものであり、適宜攪拌器10を起動して溶解の促進を図るようにする。
(3) Generation of solute-dissolving supercritical fluid The
(4)粉粒体の生成・回収
次いでバルブV4を開放すると、捕集器2内は大気圧であるので、溶質溶解超臨界流体Sがノズル20から噴霧されて捕集器2内において急速に膨張し、溶質Mたるナフタレンが析出され、やがて所望性状の粉粒体Gが得られる。そしてこの粉粒体Gは、捕集器2内に配された回収シート25に付着して回収されることとなる。
このとき、反応器1内において未溶解の溶質Mがあった場合には、このものはフィルタ23によって捕捉されるため、ノズル20の目詰まりを回避することができる。
またこのとき、溶質Mの析出とともに気体となった二酸化炭素たる溶媒ガスFGは、助溶媒ガスHG、助溶媒ガスHG及び微粉粒体G0とともに排気口24から流出するものであり、フィルタ8によって微粉粒体G0の大部分が捕捉される。
(4) Generation and collection of powder and granule When the valve V4 is opened, the inside of the
At this time, if there is an undissolved solute M in the
At this time, the solvent gas FG, which is carbon dioxide that has become gas with the precipitation of the solute M, flows out from the
(5)溶媒の回収
そして前記溶媒ガスFG、助溶媒ガスHG及びフィルタ8によって捕捉されなかった極微粉粒体G1は、ガス洗浄器9内の助溶媒H中に送り込まれるものであり、ここで溶媒ガスFGは気体のまま助溶媒H中を上昇し、やがて排気口91から溶媒戻し管路73を経由して、必要であればポンプ73c加圧されて凝縮槽73aに至り、ここで液化され、液溜槽73bに貯留された後、前記主管路7におけるチラーユニット4の前段部分に送られ、ポンプ5及び予熱器6によって昇圧・昇温され、再度溶媒たる超臨界流体Fとして供されるものである。
(5) Recovery of solvent The solvent gas FG, the co-solvent gas HG, and the ultrafine particles G1 not captured by the
(6)溶質及び助溶媒の回収
一方、前記ガス洗浄器9内において、捕集器2から送られてきた助溶媒ガスHGは液化し、更に極微粉粒体G1は助溶媒Hに溶け込み、溶質溶解済助溶媒SMが生成されることとなる。そしてこのような一連の粒子製造が行われるにつれて、ガス洗浄器9内の溶質溶解済助溶媒SMは濃度が高まってくるものであり、所望の濃度になった時点で、またはガス洗浄器9内の液レベルが所望の値になった時点でバルブV6が開かれ、液溜槽74aに貯留された後、前記溶質溶解済助溶媒供給管路72におけるポンプ72aの前段部分に送られ、再度溶質溶解済助溶媒SMとして供されるものである。
なお系内の溶媒ガスFGが過多になった場合には、適宜バルブV5を開放することにより溶媒ガスFGを外部に排気する。
(6) Recovery of solute and co-solvent On the other hand, in the
When the solvent gas FG in the system becomes excessive, the solvent gas FG is exhausted to the outside by opening the valve V5 as appropriate.
次にSAS法を実施するための超臨界微粒子製造装置Dについて説明すると、このものは図3に示すように、ポンプ5及び予熱器6によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体Fとするとともに、この超臨界流体Fを充満させた捕集器2内に溶質溶解済助溶媒SMをノズル20から噴霧することにより、助溶媒Hのみを超臨界流体Fに溶解させ、溶質Mを析出させて粉粒体Gを得るための装置である。
そして前記超臨界微粒子製造装置Dには、前記超臨界流体Fを得るための系が具えられるものであり、実施例1で述べ図1に示した装置と同様にボンベ3、チラーユニット4、ポンプ5及び予熱器6によって構成される。
またこの実施例で示す超臨界微粒子製造装置Dは、実施例1で述べ図1に示した装置と捕集器2に対する管路の接続方法及び背圧弁75が具えられている点が異なるだけの構成が採られるものであるため、以下、この部分についてのみ説明を行う。
Next, a supercritical fine particle production apparatus D for carrying out the SAS method will be described. In this apparatus, as shown in FIG. 3, the pressure of the solvent is increased and the temperature is raised by a
The supercritical fine particle production apparatus D is provided with a system for obtaining the supercritical fluid F. As in the apparatus described in the first embodiment and shown in FIG. 1, the
Further, the supercritical fine particle production apparatus D shown in this embodiment is different from the apparatus shown in FIG. 1 and shown in FIG. 1 only in that a pipe connecting method to the
具体的には、前記捕集器2にはノズルを介在させることなく主管路7が直接接続され、更に捕集器2に具えられたノズル20には、溶質溶解済助溶媒供給管路72が接続されるものである。なお前記溶質溶解済助溶媒供給管路72には、逆止弁72bとノズル20との間に、バルブ72cが具えられる。また捕集器2とガス洗浄器9との間の主管路7には、背圧弁75が具えられ、捕集器2内を所望の圧力に保つことができるようになっている。
Specifically, the to
この実施例で示す本発明の超臨界微粒子製造装置Dは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下この装置の作動態様を説明する。なおこの実施例では、溶質Mとしてアセチルサリチル酸を用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Fを用い、更に助溶媒Hとしてエタノールを用い、最終的に粒径0.01mmφ程度の粉粒体Gを得る過程について説明を行う。因みにメタノール、水等の超臨界流体Fを溶媒として用いることもできる。 The supercritical fine particle production apparatus D of the present invention shown in this embodiment is configured as described above as an example, and the operation mode of this apparatus will be described below. In this example, acetylsalicylic acid is used as the solute M, a supercritical fluid F of carbon dioxide is used as the solvent, ethanol is further used as the cosolvent H, and finally a granular material G having a particle size of about 0.01 mmφ is obtained. The process of obtaining will be described. Incidentally, a supercritical fluid F such as methanol or water can also be used as a solvent.
(1)溶質溶解済助溶媒の生成
まず始めに適宜の容器内で助溶媒Hに対して溶質Mを溶解させ、溶質溶解済助溶媒SMを得るものであり、この実施例ではエタノール50mlに対してアセチルサリチル酸を2.5g溶解させた。
またこのときガス洗浄器9の筐体90内に助溶媒H(エタノール)を張っておく。
(1) the solute M was dissolved in the cosolvent H in a suitable vessel at the beginning first generation of solutes dissolved already cosolvent is intended to obtain a solute dissolved already cosolvent SM, to ethanol 50ml in this embodiment 2.5 g of acetylsalicylic acid was dissolved.
At this time, a cosolvent H (ethanol) is placed in the
(2)超臨界流体の生成
次にバルブV1、V2、V3を開放するものであり、ボンベ3内において液体であった二酸化炭素は主管路7に導入され、まずチラーユニット4において冷却される。そして溶媒ガスFGはポンプ5及び予熱器6の作用によって昇圧・昇温されて臨界点を超えるものであり超臨界流体Fとなった状態で捕集器2に供給される。
この実施例では、捕集器2内の超臨界流体Fの圧力が15MPaG、温度が45〜60℃となるようにした。
なお気体の流量圧力は、圧力センサP1によって監視され、適宜リリーフ弁71aの開度を調節して昇圧された気体の一部をチラーユニット4の前段部分にフィードバックすることと、インバータによるポンプ5の回転数制御とにより所望の値とされるものである。
(2) Generation of Supercritical Fluid Next,
In this example, the pressure of the supercritical fluid F in the
The flow rate pressure of the gas is monitored by the pressure sensor P1, and by appropriately adjusting the opening degree of the
(3)溶質溶解済助溶媒の投入
そして捕集器2内の超臨界流体Fの圧力が所望の値になったことを圧力センサP2によって確認された時点でバルブ72cを開放し、溶質溶解済助溶媒SMを捕集器2内に供給する。
(3) the pressure of the supercritical fluid F solute dissolved already co-on and the
(4)粉粒体の生成・回収
すると捕集器2内においては助溶媒Mのみが超臨界流体Fに溶解するため、溶質Hたるアセチルサリチル酸が析出され、やがて所望性状の粉粒体Gが得られる。そしてこの粉粒体Gは、捕集器2内に配された回収シート25に付着して回収されることとなる。
このとき、溶質Mの析出とともに気体となった二酸化炭素たる溶媒ガスFGは、助溶媒ガスHG及び微粉粒体G0とともに排気口24から流出するものであり、フィルタ8によって微粉粒体G0の大部分が捕捉される。
(4) Production and recovery of granular material Since only the co-solvent M is dissolved in the supercritical fluid F in the
At this time, the carbon dioxide serving as the solvent gas FG became gas with precipitation of solute M is to flow out through the
(5)溶媒の回収
そして前記溶媒ガスFG、助溶媒ガスHG及びフィルタ8によって捕捉されなかった極微粉粒体G1は、ガス洗浄器9内の助溶媒H中に送り込まれるものであり、ここで溶媒ガスFGは気体のまま助溶媒H中を上昇し、やがて排気口91から溶媒戻し管路73を経由して凝縮槽73aに至り、ここで液化され、液溜槽73bに貯留された後、前記主管路7におけるチラーユニット4の前段部分に送られ、ポンプ5及び予熱器6によって昇圧・昇温され、再度溶媒たる超臨界流体Fとして供されるものである。
(5) Recovery of solvent The solvent gas FG, the co-solvent gas HG, and the ultrafine particles G1 not captured by the
(6)溶質及び助溶媒の回収
一方、前記ガス洗浄器9内において、捕集器2から送られてきた助溶媒ガスHGは液化し、更に極微粉粒体G1は助溶媒Hに溶け込み、溶質溶解済助溶媒SMが生成されることとなる。そしてこのような一連の粒子製造が行われるにつれて、ガス洗浄器9内の溶質溶解済助溶媒SMは濃度が高まってくるものであり、所望の濃度になった時点でバルブV6が開かれ、液溜槽74aに貯留された後、前記溶質溶解済助溶媒供給管路72におけるポンプ72aの前段部分に送られ、再度溶質溶解済助溶媒SMとして供されるものである。
なお系内の溶媒ガスFGが過多になった場合には、適宜バルブV5を開放することにより溶媒ガスFGを外部に排気する。
(6) Recovery of solute and co-solvent On the other hand, in the
When the solvent gas FG in the system becomes excessive, the solvent gas FG is exhausted to the outside by opening the valve V5 as appropriate.
D 超臨界微粒子製造装置
1 反応器
10 攪拌器
2 捕集器
20 ノズル
23 フィルタ
24 排気口
25 回収シート
3 ボンベ
4 チラーユニット
5 ポンプ
6 予熱器
7 主管路
71 戻り管路
71a リリーフ弁
72 溶質溶解済助溶媒供給管路
72a ポンプ
72b 逆止弁
72c バルブ
73 溶媒戻し管路
73a 凝縮槽
73b 液溜槽
73c ポンプ
73d フィルタ
74 溶質助溶媒戻し管路
74a 液溜槽
75 背圧弁
8 フィルタ
9 ガス洗浄器
90 筐体
91 排気口
92 排出口
F 超臨界流体
FG 溶媒ガス
G 粉粒体
G0 微粉粒体
G1 極微粉粒体
H 助溶媒
HG 助溶媒ガス
M 溶質
P1 圧力センサ
P2 圧力センサ
S 溶質溶解超臨界流体
SM 溶質溶解済助溶媒
V1 バルブ
V2 バルブ
V3 バルブ
V4 バルブ
V5 バルブ
V6 バルブ
D supercritical
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