JP5187578B2 - 粉粒体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体や粒体などを密閉コンテナなどの粉粒体供給部から、当該粉粒体供給部の下流側に位置する製造装置などの粉粒体受給部へ向けて重力落下させる際に用いられる粉粒体供給装置に係り、特に医薬品工場などで毒性の高い粉体や、細胞毒性、吸引毒性が懸念されるナノ粒子製造ラインなど、粒径が小さく飛散しやすい粒体を移送する場合に好適な粉粒体供給装置に関する。

粉粒体を扱う工場、特に医薬品工場などでは、品質の確保やオペレータの暴露リスク低減する観点等から、製造過程での異物混入（汚染）や粉粒状の薬剤の飛散を防止することが重要となる。

医薬品工場での、製造工程の一部を図７に示す。図７に示す工程は、粉粒状の製品を製造する造粒乾燥装置やタブレット状の錠剤を製造する打錠機などの製造装置１を用いた造粒乾燥工程、あるいは打錠工程を示す。

このような製造工程ではいずれも、その前段の工程として、製造装置１に対して粉粒体や液状体を供給するという工程を要する。粉粒体や液状体等の原料や中間製品は、自動ラック倉庫４に収納された密閉コンテナ２内に保管されており、当該密閉コンテナ２が、製造エリア３の上段に設けられた粉粒体供給エリア５に搬送され、粉粒体が製造装置１へ供給されることとなる。

このような場合において、飛散等の可能性の高い粉粒体の供給に際しては、密閉コンテナ２と製造装置１との間に、粉粒体の飛散や外部からの異物の混入を防止する役割を担う粉粒体供給装置６が介入される。一般的な粉粒体供給装置６の構造としては、スプリットバルブを採用したものが知られている。

スプリットバルブとは、例えば特許文献１に開示されているような、バタフライバルブを平面方向に半割りにした構造を有するバルブ（特許文献１中ではフラップ）である。スプリットバルブはその汚染面（半割りとした面）を重ね合わせ、１つのバルブとして回転開閉させるため、製造装置内への異物の混入と粉体等の飛散の双方を防止、抑制することができる。スプリットバルブを採用した粉粒体供給装置は、このスプリットバルブを密閉コンテナと製造装置との間に位置する接続管の開口部に配置している。
特許第２６７６６７９号公報

上述したようなスプリットバルブを採用した場合、確かに通常のバタフライバルブを適用するよりも粉体の飛散を低減させることはできる。しかし、スプリットバルブには次のような問題がある。

すなわち、スプリットバルブは、半割りとする弁体合わせ面の機械加工に高い精度が要求されるのである。そして、弁体の回転機構の構造的な問題により、粉体供給容器を装置へ接続する際の接続等にも、高い精度が要求されるため、製造コストがかさむと共に、製作するバルブやロット間の寸法誤差管理、調整作業が膨大となる。また、医薬品工場では、通常の製造作業の他に、製造する製品の品種切り替えや機器のメンテナンス時に、製造装置や粉体供給装置を分解洗浄する必要があるが、上記のような問題を有するスプリットバルブは当然に、分解組立といった作業自体も煩雑なものとなる。

そこで本発明では、簡易な構造で粉粒体の飛散や汚染を低減でき、製造、使用に要するコストが低く、洗浄性も良好な粉粒体供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る紛粒体供給装置は、粉粒体供給部と粉粒体受給部との間に挿入される粉粒体供給装置であって、前記粉粒体供給部に設置され、回転軸を持つバタフライ弁を支持する第１のケーシング管と、前記粉粒体受給部に設置され、回転軸を持つバタフライ弁を支持する第２のケーシング管と、前記２つのケーシング管に接続する接続管と、から成り、前記接続管に、前記２つのケーシング管を接続した際に構成される前記２つのバタフライ弁で区切られた空間を洗浄する洗浄ノズルを備え、前記第１のケーシング管の回転軸に、前記洗浄ノズルから供給される乾燥空気を排気する孔と、前記第２のケーシング管の回転軸に、前記洗浄ノズルから供給される乾燥空気と洗浄水とを排気又は排水する孔と、を有することを特徴とする。

このような構成とすることで、粉粒体の飛散や汚染を低減でき、製造、使用に要するコストが低く、洗浄性も良好な粉粒体供給装置を提供することができる。

本発明においては、第１のケーシング管の回転軸に洗浄ノズルから供給される乾燥空気を排気する孔と、第２のケーシング管の回転軸に洗浄ノズルから供給される乾燥空気と洗浄水とを排気又は排水する孔と、を有しているので、洗浄水を効率的に粉粒体供給装置から排出することができるとともに、乾燥空気も効果的に外部へ排出することができる。

また、上記のような特徴を有する粉粒体供給装置の、前記第１のケーシング管と前記接続管とを接続する接続部分において、前記接続管には、ガスケットを保持する保持座が形成されており、該接続管の保持座と、前記第１のケーシング管の前記ガスケットとの当面と、には、半トーラス形状の突起が設けられていると良い。そして、この半トーラス形状の突起は、Ｏリングで形成されていても良い。

これは、洗浄の際に、第１のケーシング管と接続管とを接続する接続部分からの乾燥空気や洗浄水の漏れによる粉粒体が粉粒体供給装置外部へ飛散や汚染することを防ぐものであり、半トーラス形状の突起を設けることで粉粒体供給装置の密閉性を確保したものである。

上記のような特徴を有する粉粒体供給装置によれば、簡易な構造で粉粒体の飛散や汚染を低減できる。また、粉粒体供給装置の製造や使用に要するコストも低く抑えることができ、メンテナンスや洗浄のための分解、組立に要する労力も低減することができる。そして、洗浄性が良好な粉粒体供給装置を提供することができる。

以下、本発明の粉粒体供給装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において粉粒体供給装置１０とは、背景技術の項で述べたように、粉粒体を収容した密閉コンテナ等の粉粒体供給部と、粉粒体供給部から供給される粉粒体を原料として製品を製造する製造装置等の粉粒体受給部とを接続する接続管の構造、及び当該接続管の周囲に配された機器の構造を包含した装置の総称を指すものとする。

まず、本発明の粉粒体供給装置の基本的な実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る粉粒体供給装置の概略断面を示す図である。

本実施形態に係る粉粒体供給装置１０は、主に、密閉コンテナのホッパ６０に設けられた第１のバタフライバルブ１４と、製造装置７０に設けられた第２のバタフライバルブ３４と、第２のバタフライバルブ３４に固定され、第１のバタフライバルブ１４が接続される接続管２４と、接続管２４に備えられた洗浄ノズル２６と、を有する。

第１のバタフライバルブ１４は、密閉コンテナのホッパ６０の下部に接続されている。図２は、第１のバタフライバルブ１４を上面からみたものであり、主に、円筒状のケーシング管１２とバタフライ弁１５ｂとから成る。なお、図２は、バタフライ弁１５ｂの回動状態を示す平面図であり、図１の断面図は、本図におけるＡ−Ａ断面を示す。バタフライ弁１５ｂには、ケーシング管１２の壁面を貫通して設けられる２つの回転軸１５ａが設けられている。第１のバタフライバルブ１４を構成する２つの回転軸１５ａは、円筒状を成す第１のケーシング管１２における中心軸と直交する直線状に配置され、回転軸１５ａの少なくとも一方には、回転軸１５ａを回転させるためのアクチュエータを接続するようにしても良い。第１のバタフライバルブ１４を構成するバタフライ弁１５ｂの直径は、第１のケーシング管１２の内径とほぼ一致している。

第１のケーシング管１２における第１のバタフライ弁１５ｂの回転軸１５ａを配置した部位には、フランジ状の張り出し部１６が形成されている。

また、第１のケーシング管１２は、フランジ状の張り出し部１６で、密閉コンテナのホッパ６０と分割・連結が可能な構成とされている。このように、分割可能とされた張り出し部１６の外周には、張り出し部１６を長手方向に締結するための押えジグ２０が備えられる（図１参照）。

また、第１のケーシング管１２の下端部に位置する開口部にも、詳細を後述する接続管２４における開口部との接触面積を稼ぐための張り出し部１６が形成されている。

次に、接続管２４の構成について説明する。接続管２４の内壁面には、洗浄ノズル２６が配設されている。図３は、洗浄ノズルによる洗浄範囲の例を示す図であり、図３（Ａ）は水平面における洗浄範囲を示し、図３（Ｂ）は垂直面における洗浄範囲を示す図である。

実施形態に係る洗浄ノズル２６は、伸縮管２８とノズルヘッド３０、及びノズルヘッド３０の先端に備えられた閉止栓３２とを有する。洗浄ノズル２６の伸縮管２８は、接続菅２４を長手方向に貫く中心線に対して垂直に交わる平面に沿うように半径方向に向けて配置される。接続管２４の軸心方向に向かって延設される伸縮管２８の基端部側に位置する接続管２４の内壁面には、ノズルヘッド３０の先端に設けた閉止栓３２を嵌め込むためのザダリ穴が形成されている。

このような構成とされる洗浄ノズル２６は、伸縮管２８を収縮させた場合にはノズルヘッド３０までを接続管２４の内壁面に収めることができ、伸縮管２８を最も収縮させた状態においては、ノズルヘッド３０の先端に設けた閉止栓３２と接続管２４の内壁面とが同一平面上に位置することとなる。ここで、閉止栓３２の外周には、ＯリングやＶシール等のシール部材（不図示）を備えることにより、洗浄ノズル２６の伸縮管２８を収縮させることで接続管２４における内壁面の開口部が密閉されることとなり、内壁面の開口部に粉粒体が混入することが無くなる。また、洗浄ノズル２６の先端に閉止栓３２を備え、接続管２４の内壁面における粉粒体接触率（粉粒体が薬物である場合には接薬面）を平滑に保つことで、内壁面における粉だまりを少なくすることができ、製品の収率を向上させることができる。また、粉だまりが少なくなることにより、粉粒体接触面の洗浄時間も短縮することが可能となる。

洗浄ノズル２６は伸縮管２８が、接続管２４を長手方向に貫く中心線に対して垂直に交わる平面に沿うように半径方向に放射状に配置されるように複数備えることが望ましい。ここで、洗浄ノズル２６の洗浄範囲が図３に示す斜線の範囲である場合、中心線を基点として、θ＝９０°〜１２０°程度の配設間隔を置いて、洗浄ノズル２６を２〜３個配設することで、粉粒体接触面全体を洗浄することが可能となる。

次に、第２のバタフライバルブ３４の構成について説明する。第２のバタフライバルブ３４の構成は、上述した第１のバタフライバルブ１４と同じ構成である。すなわち、図２と同じ構成でありであり、第２のケーシング管３６は、フランジ状の張り出し部で、製造装置７０と分割・連結が可能な構成とされている。

このように構成された粉粒体供給装置１０において、本発明は、図１に示す通り、第１のバタフライバルブの回転軸１５ａには、洗浄ノズルから供給される乾燥空気を排気する孔１１、第２のバタフライバルブの回転軸３５ａには、洗浄ノズルから供給される乾燥空気と洗浄水とを排気又は排水する孔３３を設けている。

ここで、第１のバタフライバルブの回転軸１５ａと第２のバタフライバルブの回転軸３５ａは同形状であるので、以下、第２のバタフライバルブの回転軸３５ａに設けている孔３３で説明する。

図４に示すように、孔３３は、第２のバタフライバルブ３４に設けられている。具体的には、第２のバタフライバルブ３４を構成する回転軸３５ａに対して軸線方向に設けられた孔３３ｂを、バタフライ弁３５ｂにおける第１のバタフライバルブ１４に対向する主面に設けた開口部３３ａに接続することで構成されている。第２のバタフライバルブ３４の回転軸３５ａを利用して孔３３を構成したことにより、シール包囲体３８を加工することなく、粉粒体接触面洗浄後の気体や洗浄液を排気、排水することが可能となる。また、シール包囲体３８に回転軸３５ａを挿通させるため以外の目的で開口部を設けた場合に必要とされるバタフライバルブのシール性確保や、そのための回転位置の高精度な制御等が不要となる。なお、孔３３には、閉止カプラや、バタフライ弁３５ｂの開口部３３ａまでを閉止する伸縮機能を備えた栓（不図示）を設置することで、粉だまり等を少なくすることができる。

上記のような構成の粉粒体供給装置１０によれば、簡易な構造で粉粒体の飛散や汚染を低減することが可能となる。また、粉粒体供給装置１０の製造や使用に要するコストも低く抑えることができ、メンテナンスや洗浄のための分解、組立に要する労力も低減することができる。

次に、上記のような構成の粉粒体供給装置１０を介した粉粒体の供給工程について説明する。

まず、密閉コンテナに接続された第１のバタフライバルブ１４の開口部と、製造装置７０に接続されている第２のバタフライバルブ３４の開口部とを接続するドッキング工程が行われる。この時、バタフライバルブ稼動時の干渉を避けるため、第１のバタフライバルブ１４における回転軸１５ａの水平方向の向きと、第２のバタフライバルブ３４における回転軸３５ａの水平方向の向きとを一致させることが望ましい。

ドッキング工程の後、接続管２４の内壁面から洗浄ノズル２６を伸張させ、第１のバタフライバルブ１４と第２のバタフライバルブ３４とで仕切られた粉粒体接触面をエアブローする第１のエアブロー工程が行われる。

第１のエアブロー工程は、外気に晒されていた粉粒体接触面の汚れをエア洗浄する役割を担う。なお、第１のエアブロー工程を行うにあたり、第１のバタフライバルブ１４と第２のバタフライバルブ３４によって仕切られた空間の圧力が高いので、図５（ａ）に示すように、孔１１と孔３３からエア抜きを行うようにする。エアはＨＥＰＡフィルタ（不図示）に至り外部へ排出される。

第１のエアブロー工程の後、洗浄ノズル２６を収縮させ、第２のバタフライバルブ３４、第１のバタフライバルブ１４の順でバタフライバルブを回動させ、接続管２４、第１のケーシング管１２をそれぞれ開放する粉粒体供給工程が行われる。この時、第１のバタフライバルブ１４のバタフライ弁１５ｂと第２のバタフライバルブ３４のバタフライ弁は、両者の干渉を避けるために、互いに同一方向に固動させることが望ましい。

粉粒体供給工程終了後、第１のバタフライバルブ１４を回動させて第１のケーシング管１２を閉塞し、洗浄ノズル２６を伸張させ、粉粒体接触面をエアブローする第２のエアブロー工程が行われる。第２のエアブロー工程を行うことにより、粉粒体接触面に付着した粉粒体が落とされ、製造装置に供給されることとなる。第２のエアブロー工程も、第１のエアブロー工程と同様に、孔１１と孔３３からのエア抜きを行うようにすると良い。

第２のエアブロー工程終了後、第２のバタフライバルブ３４のバタフライ弁１５ｂを回動させて接続管２４を閉塞し、洗浄ノズル２６から洗浄液を噴射する洗浄工程が成される。洗浄ノズル２６から噴射された洗浄液は、第２のバタフライバルブ３４に形成された孔３３から、粉粒体供給装置１０の外部へ排出される（図５（ｂ）参照）。ここで、孔１１からはエアの出入りがあるため、スムーズに洗浄液を外部へ排出することができる。なお、排出された洗浄液は、装置外部にて回収されるようにすると良い。

洗浄工程終了後、洗浄ノズル２６からエアを噴射し、洗浄液によって洗浄した粉粒体接触面を乾燥させる乾燥工程が成される。

乾燥工程が終了した後、洗浄ノズル２６を収縮させ、第１のバタフライバルブ１４と第２の接続管２４との接続状態を解くアンドッキング工程が成される。

上記のような構成された本発明に係る粉粒体供給装置１０は、図６（ａ）に示すように、第１のバタフライバルブのケーシング管１２と接続管２４とを接続する接続部分において、接続管に形成されたガスケット８０を保持する保持座８２と、第１のバタフライバルブのケーシング管の張り出し部１６とガスケットとの当面と、に半トーラス形状の突起８４ａ、８４ｂが設けられていると良い。この半トーラス形状の突起８４ａ、８４ｂは、図６（ｂ）に示すように、Ｏリングで形成されていても良い。すなわち、突起は切削加工で形成されたものであっても、張り出し部１６と保持座８２とに溝を掘りＯリングを取り付けても良い。Ｏリングの材質は、ゴム、合成樹脂、金属などどのようなものであっても良いが、ガスケットよりも硬い材料であることが必要である。

これにより、第１のバタフライバルブ１４と接続管２４とを接続した際、ガスケットとなる弾性体を局部的に強く変形させることによって密閉性を確保することができる。なお、突起はガスケットとなる弾性体を傷つけないとの観点から半トーラス形状とする。

従って、洗浄工程の際に、第１のバタフライバルブのケーシング管１２と接続管２４とを接続する接続部分からの乾燥空気や洗浄水の漏れによる粉粒体が粉粒体供給装置外部へ飛散や汚染することを防ぐことができる。

本発明に係る粉粒体供給装置の基本構成を示す断面図である。 本発明に係るバタフライバルブの構成を示す平面図である。 本発明に係る洗浄ノズルの洗浄範囲を示す図である。 本発明に係るバタフライバルブの構成を示す部分断面図である。 エアブロー工程での粉粒体供給装置内を示す図である。 第１のケーシング管と接続管とが接続する接続部分を示す図である。 医薬品工場における製造工程の一部を示す概略図である。

符号の説明

１０…粉粒体供給装置、１１…孔、１２…第１のバタフライバルブ、１４…（第１のバタフライバルブの）ケーシング管、１５ａ…回転軸、１５ｂ…バタフライ弁、１６…張り出し部、１８…シール包囲体、２０…押えジグ、２２…フランジ、２４…接続管、２６…洗浄ノズル、２８…伸縮管、３０…ノズルヘッド、３２…閉止栓、３３‥孔、３４…第２のバタフライバルブ、３５ａ…回転軸、３５ｂ…バタフライ弁、３６…（第２のバタフライバルブの）ケーシング管、６０…粉粒体供給部（ホッパ）、７０…粉粒体受給部（製造装置）、８０…ガスケット、８２…保持座、８４ａ、８４ｂ…突起

Claims (3)

1. 粉粒体供給部と粉粒体受給部との間に挿入される粉粒体供給装置であって、
   前記粉粒体供給部に設置され、回転軸を持つバタフライ弁を支持する第１のケーシング管と、
   前記粉粒体受給部に設置され、回転軸を持つバタフライ弁を支持する第２のケーシング管と、
   前記２つのケーシング管に接続する接続管と、から成り、
   前記接続管に、前記２つのケーシング管を接続した際に構成される前記２つのバタフライ弁で区切られた空間を洗浄する洗浄ノズルを備え、
   前記第１のケーシング管の回転軸に、前記洗浄ノズルから供給される乾燥空気を排気する孔と、
   前記第２のケーシング管の回転軸に、前記洗浄ノズルから供給される乾燥空気と洗浄水とを排気又は排水する孔と、を有することを特徴とする粉粒体供給装置。
2. 前記第１のケーシング管と前記接続管とを接続する接続部分において、
   前記接続管には、ガスケットを保持する保持座が形成されており、
   該接続管の保持座と、前記第１のケーシング管の前記ガスケットとの当面と、には、半トーラス形状の突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体供給装置。
3. 前記半トーラス形状の突起は、Ｏリングで形成されていることを特徴とする請求項２に記載の粉粒体供給装置。

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