JP5572899B2 - 粉体の造粒方法及び造粒装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の造粒方法及び造粒装置に関するものである。さらに詳しくは、容器回転型の造粒方法及び造粒装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉体の造粒方法には、多くの種類があり、例えば、転動造粒法、攪拌造粒法、押出造粒法、圧縮造粒法、流動層造粒法、破砕造粒法などがある。
その中で、攪拌造粒法は、容器内に投入された原料粉体に、加液又は結合剤を添加し、種々の形状をした攪拌羽根を回転させることにより、該原料粉体に剪断・転動・圧密作用などを与えて、目的とする造粒物を得る方法である。このような攪拌造粒法としては、例えば、実公昭６１−５９４６号公報に記載された技術がある。
このような攪拌造粒法では、原料粉体が複数種の場合であっても、短時間に精密に混合でき、比較的重質で、粒径の比較的揃った製品（造粒物）を製造することができる。そのため、この攪拌造粒法は、医薬、食料品、農薬、飼料、肥料、無機物等の各種原料粉体の造粒に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭６１−５９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記実公昭６１−５９４６号公報に記載された攪拌型混合造粒装置では、高速で回転する攪拌羽根の回転により粉体に強力な圧縮力・剪断力を付与すると共に、水などの結合剤を粉体に加えることにより結合剤の付着力を利用して造粒するため、容器内面と攪拌羽根との間に固い付着（固着）を生じる。
また、加湿された粉体が、攪拌羽根によって付与された遠心力により容器の壁面に押しつけられるため、その場にも粉体の付着が生じる。特に比重の大きな粉体や粒径が小さい粉体を原料として造粒する場合には、このような付着が顕著であった。
そのため、運転途中に付着層の剥離作業を入れたり、製品の排出後に（次の原料の投入前に）付着層の剥離作業を行わなければならず、運転効率及び作業効率の低下を招くという課題があった。また、製品としての回収率の低下、製品粒度のバラツキを招くという課題もあった。
【０００５】
本発明は、上記のような背景技術が有する実情に鑑み、容器内壁への粉体の付着を防止して、運転効率及び作業効率を高め、製品としての回収率を向上させると共に、製品粒度のバラツキを極力抑えた粉体の造粒方法及び造粒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するため、本発明の第１の粉体の造粒方法は、粉体を収容する有底円筒状の容器をその底面が水平面上で回転するように回転させ、その回転する容器の内面に先端が該容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で当接又は近接させて設置した複数のスクレーパによって容器内の粉体に縄ない運動を生じさせるとともに、前記容器内に結合剤を供給して粉体を造粒することを特徴とする。
ここで、上記『近接』とは、完全には当接していないが、可及的に近接させるという意味である。
また、本発明の第２の粉体の造粒方法は、上記第１の発明において、上記スクレーパを定置させた状態で、上記容器を回転させて容器内の粉体に上記縄ない運動を生じさせることを特徴とする。
また、本発明の第３の粉体の造粒方法は、上記第１の発明において、上記スクレーパを上記容器の内面に沿って移動させながら、上記容器を回転させて容器内の粉体に上記縄ない運動を生じさせることを特徴とする。
上記した本発明の第１〜第３の粉体の造粒方法によれば、粉体を収容する容器を回転させて造粒するので、粉体が容器内面に付着する虞が少ない。そのため、運転途中に行う付着層の剥離作業や製品の排出後に（次の原料の投入前に）行う付着層の剥離作業が低減され、運転効率及び作業効率の向上が図れ、さらに、製品としての回収率の向上、製品粒度の均一化が図れる。
また、複数のスクレーパを用いるので、個々のスクレーパにおける粉体層によって受ける負荷が低減され、スクレーパの耐久性を高めることができる。また、スクレーパの数を多くすることによって、粉体の混合度を増し、乱れを大きくすることができるので、造粒作用の向上が図れる。
また、スクレーパの先端が容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で配置されているので、スクレーパの先端が円筒状容器の内面に当接しても、両者が噛み合うことがなく、両者及び駆動手段の損傷を防止することができる。また、スクレーパによって円筒状容器内の粉体が内面に圧縮され、両面間に原料粉体の圧縮層が形成されるが、スクレーパに付与される一定力の付勢力が剪断力に変換されて、付着層に作用するので、円筒状容器の内面に粉体の付着層が形成されそうになっても、上記剪断力により直ちに剥離される。そのため、造粒作用をより高めることができる。
【０００７】
また、本発明の第４の粉体の造粒方法は、上記第１〜第３のいずれかの発明において、上記容器を、外周速度１〜５ｍ／ｓｅｃで回転させることを特徴とする。
この第４の本発明に係る粉体の造粒方法によれば、容器の回転が低速であるので、装置の負荷の低減が図れ、装置の耐久性を高めることができる。
【０００８】
一方、上記した目的を達成するため、本発明の第５の粉体の造粒装置は、底面が水平面上で回転するように回転させられる粉体を収容する有底円筒状の容器と、前記容器の内面に先端が該容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で当接又は近接させて設置された容器内の粉体に縄ない運動を生じさせる複数のスクレーパと、前記容器内に結合剤を供給するノズルとを有することを特徴とする。
この第５の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、粉体を収容する容器を回転させて造粒するので、付着の成長を防止することができ、また、内面に粉体の付着を生じたとしても、速やかに付着を掻き取ることができる。そのため、造粒物の回収率が向上すると共に、造粒物の粒度のバラツキを抑えることができる。
また、複数のスクレーパを設置しているので、個々のスクレーパにおける粉体層によって受ける負荷が低減され、スクレーパの耐久性を高めることができる。また、スクレーパの数を多くすることによって、粉体の混合度を増し、乱れを大きくすることができるので、造粒作用の向上が図れる。
また、スクレーパの先端が容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で配置されているので、スクレーパの先端が円筒状容器の内面に当接しても、両者が噛み合うことがなく、両者及び駆動手段の損傷を防止することができる。また、スクレーパによって円筒状容器内の粉体が内面に圧縮され、両面間に原料粉体の圧縮層が形成されるが、スクレーパに付与される一定力の付勢力が剪断力に変換されて、付着層に作用するので、円筒状容器の内面に粉体の付着層が形成されそうになっても、上記剪断力により直ちに剥離される。そのため、造粒作用をより高めることができる。
【０００９】
また、本発明の第６の粉体の造粒装置は、上記第５の発明において、上記スクレーパが、上記容器内の粉体が接する全ての内底面及び内側面に当接又は近接するように分割配置されていることを特徴とする。
この第６の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパが、円筒状容器内に投入された粉体に確実に接するので、全ての粉体が造粒作用を受けることができ、製品の回収率の更なる向上が図れる。
【００１０】
また、本発明の第７の粉体の造粒装置は、上記第５の発明において、上記スクレーパが、上記容器の内底面，内側面及び該両面の角部に各々当接又は近接するように分割配置されていることを特徴とする。
この第７の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパが、円筒状容器の内底面、内側面及び該両面の角部にも当接配置されるので、角部の粉体をも確実に掻き取り、また造粒することができる。
【００１１】
また、本発明の第８の粉体の造粒装置は、上記第５の発明において、上記容器の内底面に当接又は近接させる前記スクレーパが、内周用と外周用とに分割配置されていることを特徴とする。
この第８の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、内周用のスクレーパは、円筒状容器の中央部に存在する粉体（他のスクレーパによって内周部に戻された粉体を含む）を、周速度が速い外周部（造粒作用がより高い）に強制的に移動させ、そこに粉体層を形成するため、造粒作用をより高めることができる。
【００１２】
また、本発明の第９の粉体の造粒装置は、上記第８の発明において、上記内周用のスクレーパに代えて、容器の中央部に、円錐状又は略半球状の隆起部が形成されていることを特徴とする。
この第９の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、円筒状容器の中央部にスクレーパを配置することなく、該円筒状容器の中央部にある粉体（スクレーパによって内周部に戻された粉体を含む）を、造粒作用が行われる円筒状容器の外周部に積極的に移動させることができる。そのため、スクレーパの設置数を少なくすることができ、装置の単純化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の第１０の粉体の造粒装置は、上記第５〜第９のいずれかの発明において、上記スクレーパが、ロッドを介して造粒装置の機枠に固定されていることを特徴とする。
この第１０の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、ロッドを変形させることによって、スクレーパの位置，姿勢を容易に変更することができる。
【００１４】
また、本発明の第１１の粉体の造粒装置は、上記第５〜第１０のいずれかの発明において、上記スクレーパが、スプリングの付勢力によって上記容器の内面に当接され、スクレーパに所定以上の負荷が生じたとき、該スクレーパが上記容器の内面から前記スプリングの付勢力に抗して離反するようにされていることを特徴とする。
この第１１の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパと円筒状容器の内面との間に、造粒物が挟まる等によってスクレーパに所定以上の負荷が掛かったとしても、スクレーパがスプリングの付勢力に抗して円筒状容器の内面から離反される。そのため、スクレーパが摩耗や損傷する虞が低減される。
【００１５】
また、本発明の第１２の粉体の造粒装置は、上記第５〜第１１のいずれかの発明において、上記スクレーパが、上記容器の円周方向等間隔に複数配置されていることを特徴とする。
この第１２の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパの数を多くすることができ、それにより、単位時間当たりに粉体がスクレーパと接触する機会、すなわちスクレーパによる粉体の混合度が増し、造粒時間を短縮することができる。
【００１６】
また、本発明の第１３の粉体の造粒装置は、上記第５の発明において、上記スクレーパが、上記容器の内底面の半径方向及び内側面の上下方向に移動可能に機枠に設置されていることを特徴とする。
この第１３の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパを移動させるので、スクレーパの粉体と接する面は小さくてすみ、スクレーパにかかる負荷は小さくなり、装置の耐久性を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の第１４の粉体の造粒装置は、上記第１３の発明において、上記スクレーパが、上記容器の円周方向等間隔に複数配置されていることを特徴とする。
この第１４の本発明に係る粉体の造粒装置によれば、スクレーパの数を多くすることができ、それにより、単位時間当たりに粉体がスクレーパと接触する機会、すなわちスクレーパによる粉体の混合度が増し、造粒時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る粉体の造粒方法を実施するための造粒装置の一実施形態を概念的に示した平面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿う部分の概念的な断面図である。
【図３】図１における III−III 線に沿う部分の概念的な断面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線に沿う部分の概念的な部分断面図である。
【図５】本発明のスクレーパの当接面に対する姿勢と粉体の流れを示した概念的な断面図である。
【図６】本発明に係る粉体の造粒装置における容器の変形例を示した概念的な断面図である。
【図７】本発明に係る粉体の造粒方法を実施するための造粒装置の他の実施形態を概念的に示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る粉体の造粒方法及び造粒装置を、図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１〜図４に示す本発明に係る粉体の造粒装置１０は、底板が水平面上で回転される円筒状容器１１と、該円筒状容器１１を、その回転中心軸に固定されたシャフト１２ａを介して回転させる駆動手段１２と、上記円筒状容器１１の内底面１１ａと該内底面の周縁部において円滑に連なる内側面１１ｂに接するよう配設した複数のスクレーパ１３，１４，１５とを備えている。
ここで、上記円筒状容器１１の内底面１１ａは、円形平板で、これに連なる内側面１１ｂは、実質的に垂直に形成されている。しかし、内側面１１ｂの上部に、上方に向けて縮径させた縮径部を設けてもよい。また、上記円筒状容器１１の上部は、図面では開放状態となっているが、以下に示す機枠に蓋を取り付け、密閉構造としてもよい。
【００２１】
この造粒装置１０では、上記スクレーパ１３は、帯状板体で、弧状を成す二枚のスクレーパ１３ａ，１３ｂによって構成されている。これらのスクレーパ１３ａ，１３ｂは、長手方向中間部（突出部）が上記円筒状容器１１の回転方向とは反対の方向に向けて突出するようにして、該円筒状容器１１の内底面１１ａの放射方向に延設されている。
ここで、特に外周側に配設された上記スクレーパ１３ｂは、上記円筒状容器１１の中心側に位置する端部より、外周側に位置する端部の方が、放射方向より上記円筒状容器１１の回転方向に向けて傾斜して、いわゆる後退翼の状態で配設されていることが好ましい。これは、造粒作用がより高まるためである。
【００２２】
そして、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂは、これら二枚によって、上記円筒状容器１１の内底面１１ａの全回転域を占めるように配置されている。
なお、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂの高さは、上記円筒状容器１１に原料粉体を投入したときの粉体層の高さよりも低く、装置の大きさや粉体層の高さによっても異なるが、例えば、内容積６５リットルの装置の場合、約１０ｍｍ程度に設計されている。
【００２３】
上記スクレーパ１３ａ，１３ｂは、ロッド１７ａ，１７ｂの下端にそれぞれ固着されている。そして、上記ロッド１７ａ，１７ｂは、上方に延設され、それらロッド１７ａ，１７ｂの上端部は、スクレーパ１３ａ，１３ｂに対して上記円筒状容器１１の回転方向とは反対の方向に直角に曲折されている。そして、そのロッド１７ａ，１７ｂの上端が、機枠１８に設置された支柱１９ａ，１９ｂの上部に水平方向に固定された軸２０ａ，２０ｂに、それぞれ回動自在に支持されている。また、上記ロッド１７ａ，１７ｂの上端には、延長片２１ａ，２１ｂの一端がそれぞれ連結されており、その他端は、機枠１８との間に配装されたスプリング２２ａ，２２ｂによって、上方に付勢されている。したがって、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂは、上記スプリング２２ａ，２２ｂの付勢力によって、上記円筒状容器１１の内底面１１ａに当接されている。
なお、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂを、上記円筒状容器１１の内底面１１ａに当接させる方法としては、上記スプリング２２ａ，２２ｂによる付勢力に限定されず、エアーシリンダーを用いた空気圧力制御、電動機のトルク制御、所定加重の重りなど、適宜の方法を選択することができる。
【００２４】
また、上記スクレーパ１４は、幅が狭く細長い板体又は細長い円柱体によって形成されている。そして、該スクレーパ１４の先端部は、図４に示したように、上記円筒状容器１１の内底面１１ａと内側面１１ｂとの角部１１ｃの曲率と同程度の丸みを持ち、斜め上方から、すなわち上記円筒状容器１１の回転方向かつ外周方向に傾斜させて、該角部１１ｃに当接するように配設されている。
このスクレーパ１４は、ロッド２３の下端に固着されている。そして、上記ロッド２３は、上方に延設され、そのロッド２３の上端部は、上記スクレーパ１４に対して上記円筒状容器１１の回転方向と反対の方向に直角に曲折されている。そして、このロッド２３の上端が、上記機枠１８に設置された上記支柱１９ａに固定された軸２０ａに回動自在に支持されている。また、上記ロッド２３の上端には、延長片２６の一端が連結されおり、その他端は、上記機枠１８との間に配装されたスプリング２７によって、上方に付勢されている。したがって、上記スクレーパ１４は、上記スプリング２７の付勢力によって、上記円筒状容器１１の角部１１ｃに当接されている。
【００２５】
また、上記スクレーパ１５は、帯状板体によって形成されている。そして、該スクレーパ１５は、その長手方向に立った状態で、上記円筒状容器１１の内側面１１ｂに当接するように配置されている。
このスクレーパ１５は、ステー２８を介してロッド２９の下端に固着されている。そして、上記ロッド２９は、上記スクレーパ１５と平行で上方に延設されている。そして、このロッド２９の上端は、上記機枠１８に設置された支柱３０にブラケット３１を介して固定された軸受３２に回動自在に支持されている。また、上記ロッド２９の上端には、延長片３３の一端が連結されたおり、その他端は、上記機枠１８に立設されたスプリング受け３４との間に配装されたスプリング３５によって、水平方向に付勢されている。したがって、上記スクレーパ１５は、上記スプリング３５の付勢力によって、上記円筒状容器１１の内側面１１ｂに当接されている。
【００２６】
なお、上記スクレーパ１４を上記円筒状容器１１の角部１１ｃに当接する他の方法、及び上記スクレーパ１５を上記円筒状容器１１の内側面１１ｂに当接する他の方法については、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂを上記円筒状容器１１の内底面１１ａに当接する場合と同様である。
【００２７】
上記実施形態に使用されるスクレーパＡ（１３ａ，１３ｂ，１５）の設置態様は、図５に示すように、その先端ａが、上記円筒状容器１１の当接面Ｂ（内底面１１ａ及び内側面１１ｂ）に対して、当接面Ｂの進行方向に向くように（上記円筒状容器１１の回転方向を向くように）傾斜して設置することが好ましい。このようにすることにより、上記スクレーパＡの先端ａが当接面Ｂに当接していても、両者が噛み合うことがないので、両者及び駆動手段の損傷を防止することができる。
【００２８】
次に、本発明に係る上記粉体の造粒装置１０を用いて、粉体を造粒する方法について説明する。
上記のように構成された造粒装置１０の上記円筒状容器１１内に、所定量の原料粉体を投入し、上記駆動手段（例えば、モータ）１２によって上記円筒状容器１１を回転させる。この場合、上記円筒状容器１１の回転速度は、任意であるが、通常は外周速度にして１〜５ｍ／ｓｅｃである。これは、前記した従来の攪拌型混合造粒装置の場合の外周速度１０〜１５ｍ／ｓｅｃと比べて極めて遅い速度である。そのため、本発明に係る造粒装置１０においては、装置の負荷の低減が図れ、装置の耐久性を高めることができる。
【００２９】
上記円筒状容器１１内に投入された粉体には、該円筒状容器１１の回転に伴って発生する遠心力が付与され、粉体は上記円筒状容器１１の周縁部方向に移動する。この際、上記円筒状容器１１の内底面１１ａの中心に近い粉体ほど受ける遠心力が小さく、その場にとどまろうとするが、粉体は、上記スクレーパ１３ａの帯状板体に沿って強制的に、二点鎖線の外側のドーナツ状の造粒域Ｃに移動させられる。
なお、上記円筒状容器１１内の中心付近の粉体を、造粒域Ｃに積極的に移動させるための手段としては、上記のスクレーパ１３ａに限定されることはなく、これに代えて、図６に示したように、上記円筒状容器１１の中央部に、円錐状又は略半球状の隆起部３６を形成してもよい。
【００３０】
造粒域Ｃに移動した粉体は、受ける遠心力や粉体そのものが有する物性によっても異なるが、上記円筒状容器１１の内側面１１ｂを上昇してその場にとどまり、周縁部ほど積み高さが高い粉体層を形成し、上記円筒状容器１１と共に回転運動を行う。しかしながら、上記各スクレーパ１３ｂ，１５，１４が、上記円筒状容器１１の内底面１１ａの外周部、内側面１１ｂ及び両面の角部１１ｃに当接するように設置されているので、上記円筒状容器１１内の粉体は、該円筒状容器１１が一回転する度に一回、必ず何れかの上記スクレーパ１３ｂ，１５，１４と接触することとなる。そして、該スクレーパ１３ｂ，１５，１４との接触によって、粉体は、以下に示す種々の作用を受ける。
【００３１】
先ず、上記円筒状容器１１の内底面１１ａ上の造粒域Ｃに存在する粉体は、上記スクレーパ１３ｂによってその一部は上記円筒状容器１１の内底面１１ａに押しつけられるが、その殆どは該スクレーパ１３ｂの板面を乗り越えて掻き上げられながら外周方向に飛ばされ、外周部の粉体層上に落下する。上記円筒状容器１１の角部１１ｃに存在する粉体は、上記スクレーパ１４によってその一部は上記円筒状容器１１の中心方向に戻されるが、残りは内側面１１に沿って上方へ巻き上げられ、いわゆる縄ない運動を行いながら外周部の粉体層上に落下する。上記円筒状容器１１の内側面１１ｂ付近に存在する粉体も、上記スクレーパ１５によって一部は上記円筒状容器１１の内側面１１ｂに押しつけられるが、殆どは内側面１１ｂから掻き取られ、該スクレーパ１５の板面を乗り越えて上記円筒状容器１１の中心方向に巻き上げられ、縄ない運動を行いながら造粒域Ｃの粉体層上に広く分散して落下する。
このようにして、上記円筒状容器１１内の粉体は、該円筒状容器１１が一回転する度に一回、上記スクレーパ１３ｂ，１４，１５により、攪拌型混合造粒機の攪拌羽根によると同様の剪断・転動・圧密作用からなる複合作用を受けて、激しく攪拌・混合される。
なお、各スクレーパによって上記円筒状容器１１の中心方向（二点鎖線円の内側）に戻された粉体は、上記スクレーパ１３ａによって、また造粒域Ｃに強制的に移動させられ、上記の複合作用を受ける。
【００３２】
次に、造粒域Ｃ内の粉体層に、水等の結合剤を所定の供給速度で、例えば図示しない一流体ノズルを用いて噴霧する。すると、攪拌・混合されている個々の粉体粒子の表面に該結合剤が付着し、粒子間の接点のまわりにおいて不連続な液体架橋を作ることにより、最初はゆるい凝集体を形成する。そして、該凝集体は、次第に締め付けられて粒子間の空隙が減少し、さらに凝集体の周りに粉体が付着結合し、または凝集体同士が付着結合して、次第に大きな粒子へと成長していく。
ここで、結合剤を含んだ凝集体が、各スクレーパＡによって上記円筒状容器１１の内面に押しつけられ、該スクレーパＡの先端ａと上記円筒状容器１１の当接面Ｂとの間に原料粉体（凝集体）の付着層が形成されることが生じ得る。しかし、スクレーパＡに付与される一定力の付勢力が剪断力に変換されて、該付着層に作用するので、上記円筒状容器１１の内面に粉体の付着層が形成されそうになっても、上記剪断力により直ちに剥離される。
また、スクレーパＡの先端ａと上記円筒状容器１１の当接面Ｂとの間に、大きく成長した造粒物等が挟まる等して、それによってスクレーパＡに所定以上の負荷が生じたとしても、該スクレーパ１３ａ，１３ｂ，１４，１５が各々上記スプリング２２ａ，２２ｂ，２７，３５の付勢力に抗して、図２、図３に示すように、上記円筒状容器１１の各内面１１ａ，１１ｂ，１１ｃから二点鎖線の方向に離反される。したがって、上記スクレーパ１３ａ，１３ｂ，１４，１５が摩耗や損傷する虞が低減される。
【００３３】
結合剤の供給が終了した後、所定時間、上記円筒状容器１１の回転を続け、造粒粒子が所望の粒度に達したところで、上記円筒状容器１１の回転を停止し、造粒処理を終了する。
【００３４】
図７は、本発明に係る粉体の造粒方法を実施するための造粒装置の他の実施形態を概念的に示した図である。
この本発明に係る粉体の造粒装置４０は、底板が水平面上で回転される円筒状容器４１と、該円筒状容器４１を、その回転中心軸に固定されたシャフト４２ａを介して回転させる駆動手段４２と、上記円筒状容器４１の内底面４１ａと該内底面の周縁部において円滑に連なる内側面４１ｂに接するよう配設した複数のスクレーパ４３，４４と、それらのスクレーパ４３，４４を移動させる移動手段４５，４６とを備えている。
ここで、上記円筒状容器４１の内底面４１ａは、円形平板で、これに連なる内側面４１ｂは、実質的に垂直に形成されている点、及び内側面４１ｂの上部に、上方に向けて縮径させた縮径部を設けてもよい点、更には上記円筒状容器４１の上部は、図面では開放状態となっているが、以下に示す機体に蓋を取り付け、密閉構造としてもよい点は、上記実施形態の粉体の造粒装置１０の場合と同様である。
【００３５】
この造粒装置４０では、上記スクレーパ４３は、幅が狭く細長い板状又は棒状を成している。そして、該スクレーパ４３の先端（下端）が、上記円筒状容器４１の内底面４１ａに接している。このスクレーパ４３の上端は、ロッド４５ａに連結されている。そして、上記ロッド４５ａの上端には、ナット４５ｂが配設されていて、このナット４５ｂには、水平方向に配設されたスクリューロッド４５ｃが螺合されている。そして、上記スクリューロッド４５ｃの端部には、機枠等に設置されたモータ４５ｄの駆動軸が連結されている。
【００３６】
このスクレーパ４３では、上記スクリューロッド４５ｃが一方向に回転されると、上記ナット４５ｂが該スクリューロッド４５ｃの軸方向一方に移動され、それに伴って先端が上記円筒状容器４１の内底面４１ａの半径方向一方、例えば中心方向に移動される。このようにして、上記スクレーパ４３が上記円筒状容器４１の内底面４１ａの中心に達すると、上記モータ４５ｄを逆回転させる。すると、上記ナット４５ｂが上記スクリューロッド４５ｃの軸方向他方に移動され、それに伴って上記スクレーパ４３の先端は、上記円筒状容器４１の内底面４１ａの半径方向他方、例えば周縁方向へ移動される。
【００３７】
上記スクレーパ４４は、幅が狭く細長い板状又は棒状を成している。そして、該スクレーパ４４の先端（外周端）が、上記円筒状容器４１の内側面４１ｂに接している。このスクレーパ４４は、断面が矩形の長尺材４６ａに連結されている。そして、この長尺材４６ａの側面には、ラック４６ｂが形成され、機枠等に移動可能に支持されている。そして、この長尺材４６ａの上記ラック４６ｂには、ピニオン４６ｃが噛合され、該ピニオン４６ｃは、機枠等に設置されたモータ４６ｄの駆動軸に連結されている。
【００３８】
このスクレーパ４４では、上記モータ４６ｄによって上記ピニオン４６ｃが一方向に回転されると、上記ラック４６ｂが形成された上記長尺材４６ａが軸方向一方に移動され、それに伴って該スクレーパ４４が上記円筒状容器４１の内側面４１ｂの上下方向一方、例えば下方向に移動される。このようにして、上記スクレーパ４４が上記円筒状容器４１の内側面４１ｂの下端（角部）に達すると、上記モータ４６ｄを逆回転させて上記ピニオン４６ｃが他方向に回転させる。すると、上記ラック４６ｂが形成された上記長尺材４６ａが軸方向他方に移動され、それに伴って該スクレーパ４４は、上記円筒状容器４１の内側面４１ｂの上下方向他方、例えば上方向へ移動される。
【００３９】
これらのスクレーパＡ（４３，４４）の設置態様も、上記実施形態の図５図に示すように、その先端ａが上記円筒状容器４１の当接面Ｂ（内底面及び内側面）に対して、当接面Ｂの進行方向に向くように（上記円筒状容器の回転方向を向くように）傾斜して設置することが好ましい。このようにすることにより、スクレーパＡの先端ａが当接面Ｂに当接していても、両者が噛み合うことがないので、両者及び駆動手段の損傷を防止することができる。
【００４０】
次に、本発明に係る上記粉体の造粒装置４０を用いて、粉体を造粒する方法について説明する。
上記のように構成された造粒装置４０の上記円筒状容器４１内に、所定量の原料粉体を投入し、上記駆動手段（例えば、モータ）４２によって上記円筒状容器４１を回転させる。この場合、上記円筒状容器４１の回転速度は、任意であるが、通常は外周速度にして１〜５ｍ／ｓｅｃである。
【００４１】
上記円筒状容器４１内に投入された粉体には、該円筒状容器４１の回転に伴って発生する遠心力が付与され、上記円筒状容器４１の周縁部方向に粉体は移動する。この際、受ける遠心力は、上記円筒状容器４１の内底面４１ａの中心に近い粉体ほど小さく、その場にとどまって粉体層を形成するが、内側面４１ｂに近い粉体ほど大きな遠心力を受け、該内側面４１ｂを上昇してその場にとどまり、該内側面４１ｂに沿って粉体層を形成する。
ここで、上記モータ４５ｄ、４６ｄを作動させる。すると、モータ４５ｄの回転によって、上記スクレーパ４３の先端は、上記円筒状容器４１の内底面４１ａに接しながら内底面４１ａの半径方向両方（中心から角部４１ｃまで）に一定速度で往復する。また、モータ４６ｄの回転によって、上記スクレーパ４４の先端は、上記円筒状容器４１の内側面４１ｂに接しながら内側面４１ｂの上下方向（角部４１ｃから粉体層の上面まで）に一定速度で往復する。
【００４２】
そして、上記円筒状容器４１の内底面４１ａ上の粉体は、上記スクレーパ４３の移動に伴って、該スクレーパ４３によって、その一部は上記円筒状容器４１の内底面４１ａに押しつけられ、他の一部は上記円筒状容器４１の中心方向に戻され、残りは上記円筒状容器４１の周縁方向上方に巻き上げられた後、上記円筒状容器４１の円周方向の粉体層上に落下する。上記円筒状容器４１の外周部の粉体は、上記スクレーパ４４によって、その一部は上記円筒状容器４１の内側面４１ｂに押しつけられ、他の一部は上記円筒状容器４１の内底面４１ａに押しつけられ、残りは上記円筒状容器４１の内側面４１ｂに沿って上方に巻き上げられ、縄ない運動を行いながら上記円筒状容器４１の外周部の粉体上に落下する。このようにして、上記円筒状容器４１内の粉体は、上記スクレーパ４３，４４により、攪拌型混合造粒機の攪拌羽根によると同様の剪断・転動・圧密作用からなる複合作用を受けて、激しく攪拌・混合される。
【００４３】
次に、上記円筒状容器４１内の粉体層に、水等の結合剤を所定の供給速度で、例えば図示しない一流体ノズルを用いて噴霧する。すると、前記と同様の造粒作用を受けて、粉体は次第に大きな粒子へと成長していく。ここで、結合剤を含んだ凝集体が、各スクレーパＡによって上記円筒状容器４１の内面に押しつけられ、スクレーパＡの先端ａと上記円筒状容器４１の当接面Ｂとの間に原料粉体（凝集体）の付着層が形成されるが、スクレーパＡに付与される一定力の付勢力が剪断力に変換されて、この付着層に作用する。そのため、上記円筒状容器４１の内面に粉体の付着層が形成されそうになっても、上記剪断力により直ちに剥離される。
【００４４】
また、スクレーパＡは、常に上記円筒状容器４１の半径方向両方及び内側面の上下方向に動いているので、該スクレーパＡの先端ａと上記円筒状容器４１の当接面Ｂとの間に大きく成長した造粒物等が挟まる可能性は低く、仮に挟まった場合でも、スクレーパＡは弾性を有しているので、その先端ａは当接面Ｂから離反するので、上記スクレーパ４３，４４が摩耗や損傷する虞が低減される。
【００４５】
結合剤の供給が終了した後、所定時間、上記円筒状容器４１の回転を続け、また上記スクレーパ４３，４４の往復運動を継続し、造粒粒子が所望の粒度に達したところで、上記円筒状容器４１の回転及び各スクレーパ４３，４４の往復運動を停止して、造粒処理を終了する。
【００４６】
以上、本発明に係る粉体の造粒方法及び造粒装置の実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、各種の変形及び変更が可能であることは当然である。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例を、比較例と共に記載する。
【００４８】
１．試験装置
ａ．本発明の装置
内径６００ｍｍのステンレス製円筒状容器に、４本のスクレーパを配置した装置とし た。スクレーパ等の配置位置、形状等は、図１〜図５に概念的に示した通りである。
具体的には、２本のスクレーパを円筒状容器の内底面の全回転域を占めるように配置 し、他の１本のスクレーパは内底面と内側面との角部に当接するように配置し、残りの １本のスクレーパは内側面に当接するように配置した装置とした。
ｂ．従来装置
株式会社奈良機械製作所製の高速攪拌型混合造粒機（ＮＭＧ−６５Ｌ）とした。
この装置は、内径５３０ｍｍのステンレス製円筒状容器に、高速で回転する攪拌羽根 が取付けられたものである。
攪拌羽根は、幅９０ｍｍ、角度１５度の主羽根が３枚、直径１７０ｍｍのボスに円周 方向等間隔に設けられているものである。攪拌羽根の最外周軌道円の直径は５２６ｍｍ で、羽根底部と容器底面のクリアランスは１ｍｍ、羽根の最外周軌道円と容器側面との クリアランスは２ｍｍである。
【００４９】
２．処理物
三酸化タングステン（アライドマテリアル社製のＦ１−ＷＯ₃ 、平均粒子径０．５〜１．２μｍ ）とした。
【００５０】
３．結合剤
水のみとした（１流体噴霧ノズルにて添加）。
【００５１】
４．試験方法
試験方法は、以下の通りとした。
ａ．本発明の装置
１）容器内に所定量（５ｋｇ／Ｂａｔｃｈ）の処理物を仕込む。
２）容器を回転させながら結合剤としての水を噴霧する。
なお、容器回転数は５０ｒｐｍで行った。水の供給速度は１５０ｍｌ／ｍｉｎで、 表１に示したように、添加率が１３％，１４％，１５％の３点となるように行った。
３）水の供給が終了した後、表１に示したように、６０ｒｐｍ，７５ｒｐｍ、９０ｒ ｐｍの３点の回転数で容器を回転させ、処理物をそれぞれ造粒した。
なお、造粒時間は水の供給開始後からの時間とし、それぞれの処理物の造粒状態を 確認しながら定めた。その造粒時間は表１に示した通りであった。水の供給時間は、 添加率１５％のときで約５分間であった。
４）造粒が終了後、造粒された処理物を刷毛で掃き取って回収したものを「造粒品」 とし、容器に固く残っているものを掻き取って回収したものを「付着品」とした。
５）得られたそれぞれの「造粒品」と「付着品」の両者を恒温槽で乾燥し、評価用の サンプルとした。
なお、乾燥は温度１２０℃で１時間行った。
ｂ．従来装置
１）容器内に所定量（５ｋｇ／Ｂａｔｃｈ）の処理物を仕込む。
２）攪拌羽根を回転させながら結合剤としての水を噴霧する。
なお、攪拌羽根回転数は１００ｒｐｍで行った。水の供給速度は１５０ｍｌ／ｍｉ ｎで、表２に示したように、添加率が１２％，１３％，１５％の３点となるように行 った。
３）水の供給が終了した後、表２に示したように、１００ｒｐｍ，２００ｒｐｍ、３ ００ｒｐｍの３点の回転数で攪拌羽根を回転させ、処理物をそれぞれ造粒した。
なお、造粒時間は水の供給開始後からの時間とし、それぞれの処理物の造粒状態を 確認しながら定めた。その造粒時間は表２に示した通りであった。水の供給時間は、 添加率１５％のときで約５分間であった。
４）造粒が終了後、排出口を開けて攪拌羽根を約１００ｒｐｍで回転して回収したも のを「造粒品」とし、容器に固く残っているものを掻き取って回収したものを「付着 品」とした。
５）得られたそれぞれの「造粒品」と「付着品」の両者を恒温槽で乾燥し、評価用の サンプルとした。
なお、乾燥は温度１２０℃で１時間行った。
【００５２】
５．評価方法
ａ．顆粒収率（製品粒度のバラツキ）
得られたそれぞれの「造粒品」を、ロータップシェーカー（株式会社田中化学機械製 造所製）を用いて篩い分けを行い、１０６〜１０００μｍの割合を顆粒収率とした。
その結果を表１及び表２にそれぞれ併記する。
なお、サンプル量は約１００ｇとし、篩分け時間は１０分とした。また、造粒品に強 い衝撃を与えて崩壊するのを防ぐために、篩い分け時にタッピングは行わなかった。
ｂ．回収率
得られたそれぞれの「造粒品」と「付着品」とから回収率を算出した。
その結果を表１及び表２にそれぞれ併記する。
なお、「造粒品」＋「付着品」に対する「造粒品」の重量割合を回収率とした。
【００５３】
６．試験結果
【表１】 本発明の装置

【表２】 従来装置

【００５４】
７．評 価
ａ．顆粒収率（製品粒度のバラツキ）
本発明の装置を用いた場合は、水分添加率が一番低い１３％の場合を除いて、何れの 試験においても、目標とする粒度範囲１０６〜１０００μｍの顆粒収率は、容器の回転 数や水分添加率を変えても６０〜７０％台と高いものであった。
一方、従来装置を用いた場合は、試験条件によっては６０％台の顆粒収率を得ること ができた。しかしながら、同じ水分添加率でも攪拌羽根の回転数を変えると１０００μ ｍｏｖｅｒの割合が極端に多くなり、いわゆる大きなダマが多数発生した。
すなわち、従来装置を用いた場合は、造粒の進行が速すぎて、粒度制御が難しいと言 える。
ｂ．回収率
本発明の装置を用いた何れの試験においても、処理物の容器への固い付着は見られず 、ほぼ１００％という高い回収率で「造粒物」を得ることができた。
一方、従来装置を用いた場合は、容器の底面と側面とのコーナー部への固い付着と、 側面への軟らかい付着が多く、回収率は４０〜６０％台と非常に低かった（全仕込み量 の1/3 〜1/2 が付着）。
以上のことから、本発明の装置は、従来装置と対比して顕著な効果を奏していること が分かる。
【産業の利用可能性】
【００５５】
以上に説明した本発明に係る粉体の造粒方法及び造粒装置によれば、運転途中に行う付着層の剥離作業や製品の排出後に（次の原料の投入前に）行う付着層の剥離作業が低減され、運転効率及び作業効率の向上が図れ、さらに、製品としての回収率の向上、製品粒度の均一化が図れるため、医薬、食料品、農薬、飼料、肥料、無機物等の各種原料粉体の造粒に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 造粒装置
１１ 円筒状容器
１１ａ 内底面
１１ｂ 内側面
１１ｃ 角部
１２ 駆動手段
１２ａ シャフト
１３，１３ａ，１３ｂ スクレーパ
１４ スクレーパ
１５ スクレーパ
１７ａ，１７ｂ ロッド
１８ 機枠
１９ａ，１９ｂ 支柱
２０ａ，２０ｂ 軸
２１ａ，２１ｂ 延長片
２２ａ，２２ｂ スプリング
２３ ロッド
２６ 延長片
２７ スプリング
２８ ステー
２９ ロッド
３０ 支柱
３１ ブラケット
３２ 軸受
３３ 延長片
３４ スプリング受け
３５ スプリング
３６ 隆起部
４０ 造粒装置
４１ 円筒状容器
４１ａ 内底面
４１ｂ 内側面
４１ｃ 角部
４２ 駆動手段
４２ａ シャフト
４３ スクレーパ
４４ スクレーパ
４５ 移動手段
４５ａ ロッド
４５ｂ ナット
４５ｃ スクリューロッド
４５ｄ モータ
４６ 移動手段
４６ａ 長尺材
４６ｂ ラック
４６ｃ ピニオン
４６ｄ モータ
Ａ スクレーパ
ａ 先端
Ｂ 当接面
Ｃ 造粒域

Claims (14)

1. 粉体を収容する有底円筒状の容器をその底面が水平面上で回転するように回転させ、その回転する容器の内面に先端が該容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で当接又は近接させて設置した複数のスクレーパによって容器内の粉体に縄ない運動を生じさせるとともに、前記容器内に結合剤を供給して粉体を造粒することを特徴とする、粉体の造粒方法。
2. 前記スクレーパを定置させた状態で、前記容器を回転させて容器内の粉体に前記縄ない運動を生じさせることを特徴とする、請求項１に記載の粉体の造粒方法。
3. 前記スクレーパを前記容器の内面に沿って移動させながら、前記容器を回転させて容器内の粉体に前記縄ない運動を生じさせることを特徴とする、請求項１に記載の粉体の造粒方法。
4. 前記容器を、外周速度１〜５ｍ／ｓｅｃで回転させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の粉体の造粒方法。
5. 底面が水平面上で回転するように回転させられる粉体を収容する有底円筒状の容器と、前記容器の内面に先端が該容器の回転方向を向くように傾斜させた状態で当接又は近接させて設置された容器内の粉体に縄ない運動を生じさせる複数のスクレーパと、前記容器内に結合剤を供給するノズルとを有することを特徴とする、粉体の造粒装置。
6. 前記スクレーパが、前記容器内の粉体が接する全ての内底面及び内側面に当接又は近接するように分割配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の粉体の造粒装置。
7. 前記スクレーパが、前記容器の内底面，内側面及び該両面の角部に各々当接又は近接するように分割配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の粉体の造粒装置。
8. 前記容器の内底面に当接又は近接させる前記スクレーパが、内周用と外周用とに分割配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の粉体の造粒装置。
9. 前記内周用のスクレーパに代えて、容器の中央部に、円錐状又は略半球状の隆起部が形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の粉体の造粒装置。
10. 前記スクレーパが、ロッドを介して造粒装置の機枠に固定されていることを特徴とする、請求項５〜９のいずれかに記載の粉体の造粒装置。
11. 前記スクレーパが、スプリングの付勢力によって前記容器の内面に当接され、スクレーパに所定以上の負荷が生じたとき、該スクレーパが前記容器の内面から前記スプリングの付勢力に抗して離反するようにされていることを特徴とする、請求項５〜１０のいずれかに記載の粉体の造粒装置。
12. 前記スクレーパが、前記容器の円周方向等間隔に複数配置されていることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれかに記載の粉体の造粒装置。
13. 前記スクレーパが、前記容器の内底面の半径方向及び内側面の上下方向に移動可能に機枠に設置されていることを特徴とする、請求項５に記載の粉体の造粒装置。
14. 前記スクレーパが、前記容器の円周方向等間隔に複数配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の粉体の造粒装置。

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