JP6914016B2 - 濾過器および同濾過器を備えた流動層装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体を含む固気混合体から粉粒体を分離して気体を通過させる濾過器および同濾過器を備えた流動層装置に関する。

従来、例えば、粉粒体粒子の造粒、コーティング、乾燥などを行う流動層装置（流動層造粒乾燥装置等）においては、造粒等を行う処理室の上方に、粉粒体を含む固気混合体から粉粒体を分離ないし除去するため、バグフィルタ等を備えるフィルタ部を配設している（例えば、特許文献１の段落［０００２］ないし［０００３］、特許文献２の段落［０００２］）。

これら従来の流動層装置のフィルタ部は、上部が閉塞され、底部が開放された下部開口部を有する袋状のバグフィルタと呼ばれる織布フィルタを複数備え、下部開放部からバグフィルタ内部に流入した固気混合体をバグフィルタの側面等を通過させる際に、バグフィルタにより固気混合体から粉粒体が分離するように構成されている（特許文献１の段落［００２６］、［００２９］、図１等）。

このような従来のバグフィルタ等を用いた濾過は、濾滓濾過であるため、固気混合体からの粉粒体の濾過性能は高い一方、織布等のフィルタ内に粉粒体が付着堆積し、使用時間の経過に伴い、濾過性能が低下するという問題があった。

このため、フィルタへの粉粒体の付着による濾過性能の低下に対しては、例えば、所定時間経過ごとに、フィルタ部に配設した粉粒体払い落とし装置を用いて振動等を与えてフィルタに付着した粉粒体の払い落とし（シェーキング）を行うことにより（例えば特許文献１の段落［００２２］）、また、フィルタの内部に圧縮空気を供給してフィルタに付着した粉粒体を逆洗することにより（例えば特許文献２の段落［０００３］）、フィルタの濾過性能の回復を行っている。

しかし、シェーキングおよび／または逆洗によりフィルタからの粉粒体の除去を行うと、シェーキング等に付随する操作等を含め、流動層装置の運転を停止する必要があるため、流動層装置の稼働率が低下するという問題があった。

特開２０１６−４９５１３号公報 特開２００９−３４６４８号公報

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであって、濾過速度を低下させることにより、シェーキングや逆洗等の回数や時間を低減し、流動層装置等の停止回数・停止時間を減少させて稼働率の向上を図ることができる濾過器および同濾過器を備えた流動層装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、粉粒体を含む固気混合体から前記粉粒体を分離するための濾過器であって、前記固気混合体が流入する下部開口部を有し、天面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第一の濾過部と、前記第一の濾過部の内部に設けられ、前記天面に連結されるとともに前記天面を貫通した上部開口部を有し、底面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第二の濾過部と、を備え、前記下部開口部から前記第一の濾過部の内部に流入した前記固気混合体について、前記第一の濾過部の前記側面を外側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するとともに、前記第二の濾過部の側面を内側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記下部開口部から前記第一の濾過部の内部に流入した前記固気混合体について、さらに、前記第一の濾過部の前記天面を上方に向けて通過させて前記粉粒体を分離し、および／または前記第二の濾過部の前記底面を上方に向けて通過させて前記粉粒体を分離するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記第二の濾過部が、前記第一の濾過部の内部に複数配設されている、ことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１ないし第３のいずれかの態様において、前記第二の濾過部は、前記側面の断面が略円形の袋状である、ことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第１ないし第４のいずれかの態様において、前記第一の濾過部は、前記側面の断面が略円形の袋状である、ことを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記第一の濾過部が、その下端外周部に、下端部の形状を維持するための環状部材を備えている、ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記濾過器を収納する容器が円筒形状であり、前記環状部材が円筒形状の前記容器の内面に着脱可能に密着して連結されている、ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記環状部材は、その断面が外側に開口を有する略コの字状であって、その内部に弾性材料製の環状中空部材を備え、前記環状中空部材内に高圧ガスを注入して前記環状中空部材を外側に向けて拡張することにより、円筒形状の前記容器の内面に密着して連結するように構成されている、ことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第１ないし第８のいずれかの態様において、前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、布製または不織布製のフィルタを備えている、ことを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つに使用されるフィルタが、木綿、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエステルまたはガラス繊維を備えている、ことを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第１ないし第１０のいずれかの態様において、前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、その形状を保持するための保持部材を備えている、ことを特徴とする。

本発明の第１２の態様は、第１ないし第１１のいずれかの態様において、前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、表面に付着した前記粉粒体を圧縮空気で除去するための逆洗装置を備えている、ことを特徴とする。

本発明の第１３の態様は、第１ないし第１２のいずれかの態様において、前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、表面に付着した前記粉粒体を振動により除去するための払い落とし装置を備えている、ことを特徴とする。

本発明の第１４の態様は、第１ないし第１３のいずれかの態様の濾過器と、前記濾過器を収納すると共に前記濾過器の下方に処理室が形成された容器と、を備えた流動層装置に関する。

本発明によれば、濾過速度を低下させることにより、シェーキングや逆洗等の回数や時間を低減し、流動層装置等の停止回数・停止時間を減少させて稼働率の向上を図ることができる濾過器、および同濾過器を備えた流動層装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による流動層造粒乾燥装置（流動層装置）の断面図である。 図１におけるX部およびY部の拡大詳細図である。 図１に示した流動層造粒乾燥装置の濾過器におけるフィルタおよび保持器等の構成を示す一部切り欠き斜視図である。 図１に示した流動層造粒乾燥装置の濾過器におけるフィルタ、保持器およびフィルタ吊りリング等の構成を示す一部切り欠き斜視図である。 図１に示した流動層造粒乾燥装置の濾過器におけるフィルタ吊りリングを示す斜視図である。 図１におけるＺ部の拡大詳細図である。 図１におけるＵ部の拡大詳細図である。 図１に示した実施形態の一変形例を示した部分拡大図である。 図１に示した実施形態の他の変形例を示した図である。

以下、流動層造粒乾燥装置へ適用した例として、本発明に係る濾過器を備えた流動層装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１および図２に示したように、濾過器１を備えた流動層造粒乾燥装置２は、高温空気（温風ないし熱風）を使用した流動層により粉粒体を造粒乾燥する装置であり、略円筒形状の容器１２の内部に、下方から順に、給気室１７、造粒乾燥室（処理室）３、濾過器１および排気室１６を備えている。

給気室１７には、給気ダクト１３を介して熱風が供給される。

給気室１７と造粒乾燥室３とは、パンチングプレートなどを使用したスクリーン６により仕切られており、造粒乾燥室３内へ下方の給気室１７から高温空気が供給される。

造粒乾燥室３には、結合液等を噴出させるスプレーノズル１４が備えられており、原料粉粒体に結合液等をスプレーして添加し、給気室１７から供給された高温空気により原料粉粒体を浮遊流動させて造粒および乾燥を行う。

造粒乾燥室３において、造粒乾燥に使用された高温空気は、粉粒体を含む固気混合気体となっているため、濾過器１により粉粒体を分離除去して排気室１６に流出させ、その後、排気ダクト１５を介して排気される。

以下、濾過器１について、さらに図３ないし図７を参照しつつ詳細に説明する。

濾過器１は、流動層造粒乾燥装置２を構成する容器１２の上下方向中央部（円筒形状）の内部に配設され、第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂを備えている。

第一の濾過部４ａは、底部に固気混合体が流入する下部開口部２７（図１）を有し、天面７と側面３３ａとにより隔壁を形成して、下部が開放された袋状を形成している。

第二の濾過部４ｂは、天面７に連結されるとともに天面７を貫通した上部開口部２８を有し、底面８と側面３３ｂとにより隔壁を形成し、上部が開放された袋状を形成しており、第一の濾過部４ａの内部に所定の配列と間隔で複数配設されている。

第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂは、少なくとも側面３３ａまたは３３ｂが木綿、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエステル、ガラス繊維等を使用した布製または不織布のフィルタ（バグフィルタ）を備えている。

下部開口部２７から第一の濾過部４ａの内部に流入した固気混合体は、第一の濾過部４ａの側面３３ａのフィルタを外側に向けて通過する際に粉粒体が分離され、かつ第二の濾過部４ｂの側面３３ｂのフィルタを内側に向けて通過する際に粉粒体が分離される。第一の濾過部４ａの側面３３ａを通過して粉粒体が分離除去されて第一の濾過部４ａの外側に流出した気体（空気）は、第一の濾過部４ａの外面と容器１２の内面との間の空間を通って上昇する。また、第二の濾過部４ｂの側面３３ｂを通過して粉粒体が分離除去されて第二の濾過部４ｂの内側に流出した気体（空気）は、第二の濾過部４ｂの内部空間を通って上昇し、ともに排気室１６に流入する。

なお、第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂは、側面３３ａ、３３ｂを通過する固気混合体ないし気体の流れまたは圧力が均等となるように、断面が略円形の袋状とされている。

また、濾過器１の形状を大きくしたり、或いは風量（風速）を低下させることなく、フィルタの単位面積当たりの粉粒体の付着量を少なくするためには、第一の濾過部４ａの天面７および第二の濾過部４ｂの底面８にも、木綿、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエステル、ガラス繊維等を使用した布製または不織布のフィルタ（バグフィルタ）を備えることが好ましい。

第一の濾過部４ａの天面７を通過して粉粒体が分離除去された気体（空気）はそのまま直接排気室１６に流入し、また、第二の濾過部４ｂの底面８を通過して粉粒体が分離除去されて第二の濾過部４ｂの内部に流出した気体（空気）は、第二の濾過部４ｂの内部空間を通って上昇し、上部開口部２８を介して排気室１６に流入する。

本実施形態による濾過器１は、第一の濾過部４ａを備えることにより、従来の濾過器に比べてフィルタの面積が大幅に増加するため、濾過器１の形状を大きくしたり、或いは風量（風速）を低下させることなく、濾過速度を低下させることにより、フィルタの単位面積当たりの粉粒体の付着量を少なくすることができる。これにより、粉粒体の付着によりフィルタが所望の性能を担保できなくなるまでの時間を長くし、シェーキングや逆洗の必要回数や必要時間を減少して、流動層装置の停止回数・停止時間を減少して稼働率の向上を実現できるとともに、濾滓濾過により粉体製品の品質の向上を実現することができる。

図２（ａ）、（ｂ）に示したように、第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂは、天面７に複数配設された吊り具２４によって、カラビナ２１を介して、図５に示される構造のフィルタ吊りリング２２に吊り下げられている。カラビナ２１は、第１の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂのそれぞれの吊り部２３に容易に連結またはその解除ができるとともに、使用時の脱落防止のため、開閉片２５がピン２６を中心に回転可能な構造となっている（図２（ｂ））。ただし、カラビナ２１は、図２（ｂ）の構造に限られるものではない。なお、吊り部２３および吊り具２４は、第一の濾過部４ａを均等に支持するため、所定の間隔で配置されている。

また、固気混合体が、第一の濾過部４ａの側面３３ａを、第一の濾過部４ａの半径方向内側から半径方向外側に向かって通過するため、柔軟なバグフィルタが半径方向外側に向かって広がる傾向にあるが、大きな円形断面であって柔軟なバグフィルタを所定の形状に維持し、かつ造粒乾燥室３から（第一の濾過部４ａと容器１２との間の空間を介して）排気室１６へのバイパス流路の形成を防止するために、図６に示したように、ズボンの裾のように下端部を折り返した下端外周部３１を形成し、下端外周部３１の内周部に、断面が外周側に開いたコの字形状の円環状のチューブシールガイド２９を配設し、コの字の内部にチューブ３０を収納して、シール部１８を形成している。

以下、シール部１８の作用効果について図６に基づいて説明する。

チューブ３０には圧縮（高圧）空気を供給する配管（図示省略）が接続され、圧縮空気の供給および排気が可能とされており、シールおよび固定を行う際は、チューブ３０内に圧縮空気を供給し、チューブ３０を拡張して第一の濾過部４ａの下端外周部３１を容器１２の内周面に押し付けることにより、造粒乾燥室３から（第一の濾過部４ａと容器１２との間の空間を介して）排気室１６へのバイパス流路に対するシールを行うとともに、第一の濾過部４ａが所定の円形断面形状を維持できるように構成されている。なお、シール部１８のシールおよび固定を解除する場合には、チューブ３０の圧縮空気を排気する。

本実施形態における第二の濾過部４ｂは、下部に開口部を有して下部から内部に流入した固気混合体が、その半径方向内側から半径方向外側に向かって通過する従来の濾過器（例えば特許文献１）と異なり、固気混合体が、第二の濾過部４ｂの側面３３ｂを、第二の濾過部４ｂの半径方向外側から半径方向内側に向かって通過するため、外側と内側との圧力差により、柔軟なバグフィルタが内側に向かってしぼむおそれがある。そのため、第二の濾過部４ｂの内部には、第二の濾過部４ｂと略同心であって、断面の外周部の包絡線が略円形のフレーム構造の保持器（リテーナ）５が配設されている（図１、図２等）。

本実施形態による濾過器１は、従来の濾過器に比べて濾過面積が大幅に増大しており、単位面積当たりのフィルタに付着する粉粒体の付着量が少ないので、耐久性が向上するが、長時間の使用により付着した粉粒体を除去するための逆洗ノズル１１が逆洗ノズル配管２０と共に配設されている。

図７は、図１におけるＵ部の詳細図であって、逆洗のための逆洗ノズル１１の取り付け状況を示す図である。

第二の濾過部４ｂのそれぞれの内周部に配設された保持器５の上端中央部には、逆洗のための逆洗ノズル１１が配設されており、高圧（圧縮）空気を下方に向けて噴射して、バグフィルタに振動・衝撃等を与え、およびバグフィルタを通過した空気流によりバグフィルタに付着した粉粒体を剥離ないし落下させる。なお、必要に応じ、第一の濾過部４ａの外面と容器１２との間の空間の上部にも、第一の濾過部４ａのバグフィルタの内部ないし内面に付着した粉粒体を剥離ないし落下させる逆洗ノズルが配設される。

なお、図３および図４においては、保持器５を簡略的に円柱状に表示しているが、実際の保持器５は、長手方向に延在する複数の細長部材を、長手方向に離間して配置した複数の円環部材で連結した構造を備えている。

また、濾過器１に振動（シェーキング）を与えて、バグフィルタの内部ないし表面（特に、第一の濾過部４ａの内面および第二の濾過部４ｂの外面）に付着した粉粒体を落下させるためのシェーキング装置として、天面７の上方にウインチ１９のワイヤ１０にてエアシリンダ９が配設されている（図１）。

第二の濾過部４ｂを一体として連結した第一の濾過部４ａを吊り下げたフィルタ吊りリング２２が、図５に示される吊り片３２をエアシリンダ９の下端部により把持されており、エアシリンダ９を所定の時間間隔により昇降させて第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂに振動を与えて、柔軟なバグフィルタの内部ないし表面に付着している粉粒体を剥離、脱落させる。特に、第一の濾過部４ａは、下端部がシール部１８により拘束（固定）されているため、使用されているバグフィルタが上下に伸縮することにより、粉粒体を効果的に剥離、脱落することができる。これにより、第一の濾過部４ａに逆洗ノズル１１が配設されていない場合には、エアシリンダ９により粉粒体を剥離、脱落することができる。

以上においては、本実施形態による濾過器１を流動層造粒乾燥装置に適用した一実施形態について説明したが、濾過器１は、流動層造粒乾燥装置に限られず、粉粒体を含む固気混合体を扱う、他の装置にも適用することができる。

また、濾過器１が適用される装置の容器が小さいなどの場合には、第二の濾過部４ｂを単数とすることができる。

また、適用する容器の形状等により、第一の濾過部４ａおよび第二の濾過部４ｂの少なくとも一方を断面が矩形や五角形などの多角形の袋状としてもよい。なお、第一の濾過部４ａを多角形の袋状にした場合には、バグフィルタをその形状に維持するためのチューブシールガイド２９は、その形状に合わせて多角形とされ、第二の濾過部４ｂを多角形の袋状とした場合には、保持器５もその形状に合わせて、断面における外周部が多角形とされる。

また、図９に示したように、濾過部１の全体を縦割りに分割して左右一対の分割構造として、左右の濾過部のそれぞれに専用のシェーキング装置を設けるようにしても良い。この場合、左右一対の第一の濾過部４ａのそれぞれの水平面内の外面形状は、略半円形となる。このような構造とすれば、左右の濾過部の一方を流動状態としつつ、他方の濾過部にシェーキングを行うことができるので、長時間の連続運転を確保することができる。

さらに、濾過部１の分割構造は、３分割、或いはそれ以上の分割数でも良く、この場合には、複数の第一の濾過部４ａのそれぞれの水平面内の外面形状は、略扇形となる。

なお、フィルタは、隔壁式フィルタであればよく、袋状のバグフィルタに限られず、通気性の濾材を筒状にして保持部材により筒状にしたカートリッジ式フィルタであってもよい。

また、本実施形態による濾過器１は、容器内に収納されていれば足り、当該容器は、例えば流動層造粒乾燥装置などの流動層装置を構成する容器と一体であるものに限られず、単独で濾過器を構成する容器であってもよい。

また、本実施形態による濾過器１は、例えば、流動層装置と独立した濾過器であって、流動層装置から排出された固気混合体を導入して、粉粒体を分離するものであってもよい。

上述した実施形態の一変形例としては、図８に示したように、逆洗ノズル１１に穴の開いた整流パイプ３４を設けることもできる。このようにすれば、逆洗ノズル１１から噴射された空気を濾過器１の全体に均等に吹き付けて、払落しを均等に行うことができる。

１ 濾過器
２ 流動層造粒乾燥装置（流動層装置）
３ 造粒乾燥室（処理室）
４ａ 第一の濾過部
４ｂ 第二の濾過部
５ 保持器
６ スクリーン
７ 天面
８ 底面
９ エアシリンダ
１０ ワイヤ
１１ 逆洗ノズル
１２ 容器
１３ 給気ダクト
１４ スプレーノズル
１５ 排気ダクト
１６ 排気室
１７ 給気室
１８ シール部
１９ ウインチ
２０ 逆洗ノズル配管
２１ カラビナ
２２ フィルタ吊りリング
２３ 吊り部
２４ 吊り具
２５ 開閉片
２６ ピン
２７ 下部開口部
２８ 上部開口部
２９ チューブシールガイド
３０ チューブ
３１ 第一の濾過部の下端外周部
３２ 吊り片
３３ａ 第一の濾過部の側面
３３ｂ 第二の濾過部の側面
３４ 整流パイプ

Claims (12)

1. 粉粒体を含む固気混合体から前記粉粒体を分離するための濾過器であって、
   前記固気混合体が流入する下部開口部を有し、天面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第一の濾過部と、
   前記第一の濾過部の内部に設けられ、前記天面に連結されるとともに前記天面を貫通した上部開口部を有し、底面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第二の濾過部と、を備え、
   前記下部開口部から前記第一の濾過部の内部に流入した前記固気混合体について、前記第一の濾過部の前記側面を外側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するとともに、前記第二の濾過部の側面を内側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するように構成されており、
   前記下部開口部から前記第一の濾過部の内部に流入した前記固気混合体について、さらに、前記第一の濾過部の前記天面を上方に向けて通過させて前記粉粒体を分離し、および／または前記第二の濾過部の前記底面を上方に向けて通過させて前記粉粒体を分離するように構成されており、
   前記第二の濾過部が、前記第一の濾過部の内部に複数配設されている、濾過器。
2. 前記第二の濾過部は、前記側面の断面が略円形の袋状である、請求項１記載の濾過器。
3. 前記第一の濾過部は、前記側面の断面が略円形の袋状である、請求項１または２に記載の濾過器。
4. 前記第一の濾過部が、その下端外周部に、下端部の形状を維持するための環状部材を備えている、請求項３記載の濾過器。
5. 前記濾過器を収納する容器が円筒形状であり、前記環状部材が円筒形状の前記容器の内面に着脱可能に密着して連結されている、請求項４記載の濾過器。
6. 粉粒体を含む固気混合体から前記粉粒体を分離するための濾過器であって、
   前記固気混合体が流入する下部開口部を有し、天面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第一の濾過部と、
   前記第一の濾過部の内部に設けられ、前記天面に連結されるとともに前記天面を貫通した上部開口部を有し、底面と側面とにより内部と外部を仕切る隔壁を形成する第二の濾過部と、を備え、
   前記下部開口部から前記第一の濾過部の内部に流入した前記固気混合体について、前記第一の濾過部の前記側面を外側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するとともに、前記第二の濾過部の側面を内側に向けて通過させて前記粉粒体を分離するように構成されており、
   前記第一の濾過部は、前記側面の断面が略円形の袋状であり、
   前記第一の濾過部が、その下端外周部に、下端部の形状を維持するための環状部材を備えており、
   前記濾過器を収納する容器が円筒形状であり、前記環状部材が円筒形状の前記容器の内面に着脱可能に密着して連結されており、
   前記環状部材は、その断面が外側に開口を有する略コの字状であって、その内部に弾性材料製の環状中空部材を備え、前記環状中空部材内に高圧ガスを注入して前記環状中空部材を外側に向けて拡張することにより、円筒形状の前記容器の内面に密着して連結するように構成されている、濾過器。
7. 前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、布製または不織布製のフィルタを備えている、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の濾過器。
8. 前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つに使用されるフィルタが、木綿、ナイロン、テフロン、ポリエステルまたはガラス繊維を備えている、請求項７記載の濾過器。
9. 前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、その形状を保持するための保持部材を備えている、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の濾過器。
10. 前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、表面に付着した前記粉粒体を圧縮空気で除去するための逆洗装置を備えている、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の濾過器。
11. 前記第一の濾過部および前記第二の濾過部の少なくとも一つが、表面に付着した前記粉粒体を振動により除去するための払い落とし装置を備えている、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の濾過器。
12. 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の濾過器と、
    前記濾過器を収納すると共に前記濾過器の下方に処理室が形成された容器と、を備えた流動層装置。

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