JP4652275B2 - 流動層装置 - Google Patents

Description

本発明は、医薬品製造、食品製造、農薬製造等の各種分野において、粉粒体の造粒、コーティング、乾燥を行う流動層装置に関する。

流動層装置は、一般に、流動層容器の底部から導入した気体（流動化気体）によって、流動層容器内で粉粒体を浮遊流動させて流動層を形成しつつ、造粒、コーティング、乾燥を行うものである。この種の流動層装置には、粉粒体粒子の転動、噴流、及び攪拌等を伴うものも含まれ（複合型流動層装置と呼ばれている。）、その代表的なものとして、流動層容器の底部に回転体を配設した転動流動層装置、流動層容器の内部にドラフトチューブ（内塔）を設置したワースター式流動層装置がある。

粉粒体の処理に供される流動層装置では、粉塵爆発や溶剤ガスによる爆発等が起こった場合の防護対策として、爆発放散口を設けている。この爆発放散口は、爆発の際に流動層容器の一部を意図的に開放して爆発圧力を減少させ、装置を保護するものであり、大別して、破裂板式、蝶番ドア式、離脱パネル式の３種類がある。破裂板式は、流動層容器の開口を覆う金属や樹脂等の薄板が爆発圧力によって破裂して開口を生じる方式である。蝶番ドア式は、蝶番で支持された扉が爆発圧力によって開いて開口を生じる方式である。離脱パネル式は、流動層容器の開口にはめ込まれ又は押付けられたパネルが爆発圧力によって離脱して開口を生じる方式である。

例えば、下記の特許文献１〜４には、流動層容器の天井部に爆発放散口を設けた構成が開示されている。

また、この種の流動層装置では、粉粒体を含む固気混合気体から気体を分離するためのフィルター部を流動層容器内の処理室の上方に配設している。フィルター部のフィルターとしては、バグフィルターと呼ばれる織布フィルターや（例えば下記の特許文献１、４を参照）、プリーツ加工を施した通気性の樹脂シート等（濾材）を円筒状にしてリテーナに保持させたカートリッジ式フィルター等が用いられている（例えば下記の特許文献３、５、６）。
特公平６−１６８２７号公報 特開平７−２５９９９９号公報 特開２００１−８１７号公報 特開２００２−１７２３２０号公報 特開２０００-４２３３６号公報 特開２００５−１５２８８３号公報

流動層容器の天井部に爆発放散口を設けた従来の流動層装置では、処理室内で爆発が起こった場合、フィルター部が爆発圧力の放散経路に介在していることにより、フィルター部に大きな爆発圧力が作用して、フィルター部が大きな損傷を受ける。また、流動層容器の上部に接続された排気ダクト内にも大きな爆発圧力が作用することにより、排気ダンパや排気ファン等の排気設備も大きな損傷を受ける。そのため、装置の復旧に多くの費用と時間が掛かる。

また、フィルター部では、通常、フィルターの目詰まりを防止するために、濾材に付着した微粉の払い落とし操作を行うが（シェーキング動作やパルスジェットエアーの噴射等）、払い落とし操作でだけでは付着した微粉を完全には除去できず、状況に応じてフィルター部を洗浄することが必要になる。また、粉粒体の処理操作を変更する場合（粉粒体の種類や噴霧するスプレー液の種類を変えるような場合）もフィルター部の洗浄が必要になる。

フィルター部の洗浄方法としては、フィルター部を流動層容器から取り外して手作業で行う手洗浄と、流動層容器内に設置した洗浄ノズルからフィルター部に洗浄液を噴射して洗浄する自動洗浄が採用されている。しかし、手洗浄ではフィルター部の取り外し・取り付け作業が面倒であり、また、洗浄ノズルを用いた自動洗浄では細部の洗浄が十分に行えない場合がある。

本発明の課題は、流動層容器内で爆発が起こった場合のフィルター部や排気設備の損傷を軽減することである。

本発明の他の課題は、フィルター部を効率良くかつ確実に洗浄することを可能にすることである。

上記課題を解決するため、本発明は、流動層容器内で粉粒体を気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、流動層容器は、粉粒体の処理を行う処理室と、処理室の上方に位置し、固気分離用のフィルター部が配されるフィルター室と、フィルター室の上方に位置する上部室と、フィルター部の上部に設けられ、フィルター部で固気分離された気体が流入する排気室と、排気室に流入した気体を流動層容器の外部に排気する排気ダクトと、フィルター部及び排気室の外周側に位置し、フィルター部及び排気室との間がシールされ、フィルター室と上部室とを仕切る仕切壁とを備え、排気室及び排気ダクトを含む排気経路が上部室とは独立して設けられていると共に、仕切壁に爆発放散口が設けられている構成を提供する。

上記構成において、フィルター部を昇降移動させるフィルター昇降機構を設けても良い。この場合、流動層容器の処理室を含む下部空間に洗浄液を供給する洗浄液供給部を設けると共に、フィルター昇降機構を、フィルター部が流動層容器の下部空間に溜められた洗浄液中に浸かる位置までフィルター部を下降可能とすることが好ましい。これにより、洗浄時にフィルター部を下降させ、流動層容器の下部空間に溜められた洗浄液中に浸漬して洗浄することができる。その際、フィルター昇降機構によりフィルター部を洗浄液中又は洗浄液の中と外との間で上下動させたり、フィルター部を洗浄液中で回転させたり（この場合、フィルター昇降機構に回転機能を付加する。）、洗浄液に水流や超音波を与えたりすることで、洗浄効果を高めることができる。

フィルター部のフィルターは、バグフィルターであっても良いが、カートリッジ式フィルターであることが好ましい。また、カートリッジ式フィルターの配置数は単数としても良いし、複数としてもよい。後者の場合、複数のカートリッジ式フィルターを共通の支持部材に取付けると良い。さらに、複数のカートリッジ式フィルターで分離された気体が流入する排気室をフィルター部の上部に設けても良い。

本発明によれば、流動層容器内で爆発が起こった場合のフィルター部や排気設備の損傷を軽減することができる。

また、本発明によれば、フィルターを効率良くかつ確実に洗浄することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、この実施形態に係る流動層装置の一構成例を模式的に示している。

流動層容器１は、粉粒体Ｍの処理、例えば粉粒体Ｍの造粒又はコーティングを行う処理室２と、処理室２の上方に位置し、固気分離用のフィルター部３が配されるフィルター室と４、フィルター室４の上方に位置する上部室５と、フィルター室４と上部室５とを仕切る仕切壁６と、フィルター部３の上部に設けられた排気室７とを備えている。

処理室２の底部には、パンチングメタル等の多孔板（又は金網）で構成された気体分散板２ａが配設されている。給気ダクト８から給気チャンバ９に供給された熱風等の気体Ａは、気体分散板２ａを介して流動層容器１内に導入される。また、処理室２の上部にはスプレー液（膜剤液、結合剤液等）を噴霧するスプレーノズル１０が設置されている。また、後述する洗浄液Ｃを流動層容器１内に供給する洗浄液供給部１１と、洗浄液Ｃを排出する洗浄液排出部１２が設けられている。

この実施形態において、フィルター部３は、複数のカートリッジ式フィルター３ａと、複数のカートリッジ式フィルター３ａを支持する支持部材３ｂとを備えている。

図４に拡大して示すように、カートリッジ式フィルター３ａは、例えば、プリーツ加工を施した通気性樹脂シート等を円筒状にした濾材３ａ１と、濾材３ａ１を外挿したリテーナ３ａ２と、リテーナ３ａ２の上部に固定された排気口３ａ３と、リテーナ３ａ２の下部に着脱自在に装着されたエンドキャップ３ａ３とで構成される。各カートリッジ式フィルター３ａは、それぞれ、支持部材３ｂに設けられた装着穴に挿通され、排気口３ａ３の基部に設けられたフランジ３ａ４を支持部材３ｂにネジ３ｂ１で固定される。また、フランジ３ａ４と支持部材３ｂとの間はシール部材３ｂ２によってシールされる。

フィルター部３はドーム状の排気室部材７ａによって上方から覆われ、排気室部材７ａの内部に排気室７が形成される。排気室部材７ａは、仕切壁６に溶接等の適宜の手段で固定され、あるいは、仕切壁６と一体形成され、その一部に排気ダクト１３が接続される（図１、２参照）。また、フィルター部３と排気室部材７ａ（及び仕切壁６）との間は、膨張シール７ａ１によってシールされる。この実施形態では、排気室部材７ａの内周に膨張シール７ａ１を装着して、フィルター部３の支持部材３ｂの外周縁に形成された起立壁３ｂ３と対向させている。膨張シール７ａ１の内部空間に圧縮空気を供給すると、膨張シール７ａ１が圧縮空気の圧力によって膨張して起立壁３ｂ３に密着する。これにより、フィルター部３と排気室部材７ａ（及び仕切壁６）との間がシールされる。一方、膨張シール７ａ１の内部空間から圧縮空気を排出すると、同図に示すように、膨張シール７ａ１が初期の形状に復元して起立壁３ｂ３から離れる。

粉粒体Ｍの処理時は、フィルター部３と排気室部材７ａ（及び仕切壁６）との間が膨張シール７ａ１によって常時シールされる。カートリッジ式フィルター３ａの濾材３ａ１によって固気分離された気体Ａは、濾材３ａ１の内部を通って排気口３ａ３から排気室７に流入する。洗浄時等にフィルター部３を昇降移動させる際は、膨張シール７ａ１の内部空間から圧縮空気を排出して起立壁３ｂ３との密着状態を解除する。

図１に示すように、フィルター部３はフィルター昇降機構、この実施形態ではエアーシリンダ１２によって昇降移動させることができる。エアーシリンダ１２は排気室部材７ａの上部壁に適宜の手段で固定され、そのピストンロッド１２ａは排気室７を貫通してフィルター部３の支持部材３ｂの中心部に連結されている。洗浄時等にエアーシリンダ１２を作動させると、フィルター部３が同図に示す位置から下降する（図５参照）。尚、フィルター昇降機構はエアーシリンダ１２に限らず、他の機構（ワイヤ機構、リンク機構、ボールねじ機構等）であっても良い。また、フィルター昇降機構に、フィルター部３を回転させる機能を付加しても良い。

図２及び図３に示すように、仕切壁６には爆発放散口６ａが設けられている。この実施形態において、爆発放散口６ａは破裂板式のもので、金属や樹脂等の薄板からなる破裂板６ａ１を、仕切壁６に設けた開口部６ａ２に装着して構成されている。仕切壁６と破裂板６ａ１との間はＯリング６ａ３によってシールされる。また、爆発放散口６ａは、円周方向に沿って複数箇所に設けられている。尚、爆発放散口は、蝶番ドア式又は離脱パネル式に構成しても良い。

図１に示すように、流動層容器１の処理室２に収容された粉粒体Ｍは、気体分散板２ａを介して流動層容器１内に導入される気体Ａによって浮遊流動される。そして、この粉粒体Ｍの流動層に向けてスプレーノズル１０からスプレー液（膜剤液、結合剤液等）が噴霧される。スプレーノズル１０から噴霧されるスプレー液、例えば膜剤液のミストによって粉粒体粒子Ｍが湿潤を受けると同時に、膜剤液中に含まれる固形成分が粉粒体粒子Ｍの表面に付着し、乾燥固化されて、粉粒体粒子Ｍの表面に被覆層が形成される（コーティング）。あるいは、スプレーノズル１０から噴霧されるスプレー液、例えば結合剤液のミストによって粉粒体粒子Ｍが湿潤を受けて付着凝集し、乾燥されて、所定径の粒子に成長する（造粒）。

粉粒体Ｍを浮遊流動させた気体Ａは、処理室２を上昇してフィルター室４に入り、フィルター部３の各カートリッジ式フィルター３ａによって固気分離されて排気室７に流入する。そして、排気室７に接続された排気ダクト１３を通って流動層容器１の外部に排気される。

また、何らかの理由により処理室２内で爆発が起こり、処理室２及びフィルター室４内の圧力が所定値に達すると、爆発放散口６ａの破裂板６ａ１が破裂して仕切壁６の開口部６ａ２が開かれる。これにより、処理室２及びフィルター室４内の爆発圧力が仕切壁６の開口部６ａ２を介して上部室５に放散される。従って、フィルター部３や、排気室７及び排気ダクト１３を含む排気経路には大きな爆発圧力が作用しない。このように、フィルター部３で固気分離された気体Ａを流動層容器１の外部に排気する排気経路を、爆発圧力の放散経路となる上部室５と独立して設けた構成することにより、流動層容器１内で爆発が起こった場合、フィルター部３や排気設備（排気経路の排気ダンパや排気ファン等）の損傷を軽減することができる。

また、この実施形態の流動層装置では、フィルター部３の洗浄を図５に示す態様で行うことができる。

まず、洗浄液供給部１１から流動層容器１内に洗浄液Ｃを供給し、所定の液面レベルＬになるまで洗浄液Ｃを溜める。洗浄液Ｃの液面レベルＬは、フィルター部３をエアーシリンダ１２によって下降させたときに、フィルター部３の全部分が洗浄液Ｃ中に浸かる程度とする。同図に示す例では、液面レベルＬは、処理室２の上限位置かそれよりも若干上方に設定している。つぎに、エアーシリンダ１２を作動させて、フィルター部３の全部分が洗浄液Ｃ中に浸かる位置まで、フィルター部３を下降させる。

そして、エアーシリンダ１２によりフィルター部３を所定振幅で上下動させる。フィルター部３の上下動の態様は、振幅の上限でフィルター部３の全部分が洗浄液Ｃ中に浸かる態様、振幅の上限でフィルター部３の上方部分が洗浄液Ｃの液面レベルＬよりも上方に位置する態様（振幅の下限ではフィルター部３の全部分が洗浄液Ｃ中に浸かる）、振幅の上限でフィルター部３の全部分が液面レベルＬよりも上方に位置する態様（振幅の下限ではフィルター部３の全部分が洗浄液Ｃ中に浸かる）の何れとしても良い。フィルター部３が洗浄液Ｃ中を上下動することにより、フィルター部３、特にカートリッジ式フィルター３ａの濾材３ａ１等に付着した微粉が洗浄液Ｃによって効果的に除去される。同時に、洗浄液Ｃと接触する流動層容器１の内部、すなわち処理室２、気体分散板２ａ、及び給気チャンバ９等も洗浄液Ｃによって洗浄される。

また、フィルター部３の上記の上下動作に加えて、洗浄液Ｃに適宜の手段により水流を生じさせたり、超音波を与えたりすることで、洗浄効果を一層高めることができる。あるいは、フィルター部３を洗浄液Ｃ中で回転させても良い（この場合、フィルター昇降機構に回転機能を付加する。）。尚、これらの手段は、フィルター部３の上下動作に代えて、単独で又は２以上を組み合わせて採用しても良い。

上記のようにしてフィルター部３等の洗浄を行った後、洗浄液排出部１２を開いて洗浄液Ｃを排出する。

本発明は、上述したような流動層装置に限らず、転動流動層装置やワースター式流動層装置等の複合型流動層装置にも同様に適用できる。

実施形態に係る流動層装置の一構成例を模式的に示す断面図である。 仕切壁の周辺部を上方から見た図である。 爆発放散口を示す断面図である。 カートリッジ式フィルターの周辺部を示す断面図である。 洗浄時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 流動層容器
２ 処理室
３ フィルター部
３ａ カートリッジ式フィルター
３ｂ 支持部材
４ フィルター室
５ 上部室
６ 仕切壁
７ 排気室
１２ エアーシリンダ（フィルター昇降機構）
Ａ 気体
Ｍ 粉粒体

Claims (6)

1. 流動層容器内で粉粒体を気体により浮遊流動させながら造粒、コーティング、及び乾燥のうち少なくとも一の処理を行う流動層装置において、
   前記流動層容器は、粉粒体の処理を行う処理室と、該処理室の上方に位置し、固気分離用のフィルター部が配されるフィルター室と、該フィルター室の上方に位置する上部室と、前記フィルター部の上部に設けられ、前記フィルター部で固気分離された気体が流入する排気室と、該排気室に流入した前記気体を前記流動層容器の外部に排気する排気ダクトと、前記フィルター部及び前記排気室の外周側に位置し、前記フィルター部及び前記排気室との間がシールされ、前記フィルター室と前記上部室とを仕切る仕切壁とを備え、
   前記排気室及び前記排気ダクトを含む排気経路が前記上部室とは独立して設けられていると共に、前記仕切壁に爆発放散口が設けられていることを特徴とする流動層装置。
2. 前記フィルター部を昇降移動させるフィルター昇降機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流動層装置。
3. 前記流動層容器の処理室を含む下部空間に洗浄液を供給する洗浄液供給部が設けられており、前記フィルター昇降機構は、前記フィルター部が前記流動層容器の下部空間に溜められた洗浄液中に浸かる位置まで前記フィルター部を下降可能であることを特徴とする請求項２に記載の流動装置。
4. 前記フィルター部がカートリッジ式フィルターを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の流動層装置。
5. 前記フィルター部が、複数のカートリッジ式フィルターと、該複数のカートリッジ式フィルターを支持する支持部材とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の流動層装置。
6. 前記複数のカートリッジ式フィルターで固気分離された気体が流入する排気室が前記フィルター部の上部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の流動層装置。

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