JPWO2019224967A1 - 噴霧盤、噴霧装置、及び噴霧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

噴霧した原料液を乾燥部内側側壁に付着させることなく、乾燥部下部方向に適切に導入することが可能な噴霧盤、当該噴霧盤を用いた噴霧装置、及び当該噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置を提供する。供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、原料液の噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを備えた噴霧盤、当該噴霧盤を所定の回転数で回転させる回転部を有する噴霧装置、及び当該噴霧装置と、上側回転板の開口部を介して噴霧盤内部に原料液を供給する原料液供給部と、噴霧盤から噴霧された原料液を乾燥することによって乾燥粉体を生成する粉体生成部とを有する噴霧乾燥装置。

Description

本発明は、噴霧した溶液、スラリー等の原料液を乾燥することで乾燥粉体を製造する際に用いられる噴霧盤、当該噴霧盤を用いた噴霧装置、及び当該噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置に関するものである。

噴霧した溶液、スラリー等の原料液を、例えば、熱風により乾燥することで乾燥粉体（顆粒体）を製造する噴霧乾燥装置は、食料品、医薬品、金属材料、工業用材料等の製造分野において多用されている。一般的な噴霧乾燥装置は、少なくとも、溶液、スラリー等の原料液を噴霧する噴霧部と、噴霧した原料液に対して熱風等を接触させることにより、原料液に含まれる溶媒を蒸発させることで乾燥粉体を生成する乾燥部とを備える。

通常の並流型の噴霧乾燥装置においては、乾燥部天面の略中央部に噴霧部が設けられており、当該噴霧部で噴霧された原料液は高温ガス（例えば、熱風）との接触による溶媒の蒸発を伴いながら、乾燥部下部に自然落下し、乾燥粉体として回収される。このとき、粒径が小さく排気流に混入しやすい乾燥粉体は、排気手段に併設けられたサイクロン型集塵装置等により高温ガスの排気と併せて回収することもできる。

噴霧部としては、回転ディスク、加圧ノズル、二流体ノズル等が用いられており、この中でも粘度分布がシャープな乾燥粉体が得られる、粒子径の制御が容易である等の理由から回転ディスクが選定されることが多い。回転ディスクには、ベーン型、ピン型、ケスナー（ベル）型といった各種ディスク形状が存在し、その使用用途・環境等に応じて適宜使い分けがなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１２８５７０号公報

回転ディスクは、一般に噴霧盤とも呼ばれ、この中でもピン型は円板（盤）形状を有する２枚の回転板が組み合わされた回転体として構成される。回転ディスクは、回転軸を介して伝達された駆動力により大凡１０００〜６００００ｒｐｍの高速度で回転し、供給された溶液、スラリー等の原料液をその遠心力によって噴霧する。しかしながら、従来型の回転ディスクは、図１２に例示する回転ディスク（噴霧盤９００）のように、回転軸に対して水平方向である矢印Ａ方向に原料液を噴霧するため、回転速度を低回転に制御し、大きい液滴を噴霧する条件や、原料液の比重が大きく、飛翔距離が長くなってしまう場合によっては、原料液の乾燥が不十分であるため、原料液が乾燥部内側側壁に未乾燥、半乾燥状態で接触し付着が多くなるため、乾燥粉体として回収することができず、収量が低下するといった問題があった。また、回転ディスクによる噴霧は、その回転速度がより高速となると、噴流が上側に広がり、原料液が乾燥部天面側に付着し収量が低下する、また、回転ディスクの上側回転板に原料液が付着することで回転ディスクの重量バランスが崩れ、適正な噴霧ができなくなり、最悪の場合噴霧装置が損傷するといった問題もあった。

また、本願発明者らの最近の研究により、回転ディスクは高速回転することで、回転ディスク内部へと向かう矢印Ｂ方向から回転ディスク外側（上側）へと向かう矢印Ｃ方向にかけての空気の流れが存在することが明らかとなっている。このような正規の噴霧方向に対して逆方向に作用する空気の流れは、回転ディスク内部における原料液の逆流、若しくは正規な原料液の流れを阻害する要因ともなりうることを示唆している。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、噴霧した原料液を乾燥部内側側壁に付着させることなく、鉛直下向き側の乾燥部下部方向に適切に導入することが可能な噴霧盤、当該噴霧盤を用いた噴霧装置、及び当該噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置を提供することである。

本願発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、流体が近接する壁（面）に引き寄せられる、所謂、コアンダ効果を利用することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを備えることを特徴とする噴霧盤が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有することを特徴とする噴霧盤が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、下側回転板は円板状に形成され、エッジ部は前記平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されることを特徴とする噴霧盤が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第３の発明において、傾斜面は平面に対して５°〜９０°の傾斜を有することを特徴とする噴霧盤が提供される。

また、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えることを特徴とする噴霧盤が提供される。

また、本発明の第６の発明によれば、供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを有する噴霧盤と、前記噴霧盤に接続され、前記噴霧盤を所定の回転数で回転させる回転部とを備えることを特徴とする噴霧装置が提供される。

また、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有することを特徴とする噴霧装置が提供される。

また、本発明の第８の発明によれば、第７の発明において、下側回転板は円板状に形成され、エッジ部は平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されることを特徴とする噴霧装置が提供される。

また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、傾斜面は平面に対して５°〜９０°の傾斜を有することを特徴とする噴霧装置が提供される。

また、本発明の第１０の発明によれば、第６の発明において、前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えることを特徴とする噴霧装置が提供される。

また、本発明の第１１の発明によれば、供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを有する噴霧盤と、前記噴霧盤に接続され、前記噴霧盤を所定の回転数で回転させる回転部と、前記上側回転板の前記開口部を介して前記噴霧盤内部に原料液を供給する原料液供給部と、前記噴霧盤から噴霧された前記原料液を乾燥することによって乾燥粉体を生成する粉体生成部とを備えることを特徴とする噴霧乾燥装置が提供される。

また、本発明の第１２の発明によれば、第１１の発明において、前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有することを特徴とする噴霧乾燥装置が提供される。

また、本発明の第１３の発明によれば、第１２の発明において、下側回転板は円板状に形成され、エッジ部は平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されることを特徴とする噴霧乾燥装置が提供される。

また、本発明の第１４の発明によれば、第１３の発明において、傾斜面は平面に対して５°〜９０°の傾斜を有することを特徴とする噴霧乾燥装置が提供される。

また、本発明の第１５の発明によれば、第１１の発明において、前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えることを特徴とする噴霧乾燥装置が提供される。

本発明によれば、噴霧した原料液を乾燥部内側側壁に付着させることなく、鉛直下向き側の乾燥部下部方向に適切に導入することが可能な噴霧盤、当該噴霧盤を用いた噴霧装置、及び当該噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置を提供することができる。

本実施形態に係る噴霧乾燥装置５０の装置構成を説明する概略構成図である。 本実施形態に係る噴霧装置２０の装置構成を説明する概略構成図である。 図２における本実施形態に係る噴霧盤１０の拡大断面図である。 本実施形態に係る噴霧盤１０の平面図である。 試験で得られた乾燥粉体の粒度分布をグラフ化した図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 本発明に係る変形例を説明する図である。 従来型の噴霧盤９００を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本発明の説明において、同一構成とすることができる部材については同一の符号を付してその説明を省略することがある。

図１は、本実施形態に係る噴霧乾燥装置５０の装置構成を説明する概略構成図である。本実施形態に係る噴霧乾燥装置５０は、噴霧した溶液、スラリー等の原料液を乾燥することにより、微少粒子状の乾燥粉体を得ることが可能な装置である。このような噴霧乾燥装置５０は、噴霧された原料液を乾燥することで乾燥粉体を生成する粉体生成部としての噴霧乾燥室５００と、噴霧盤１０を有し噴霧乾燥室５００内部に原料液を噴霧する噴霧装置２０と、噴霧装置２０に原料液を供給する原料液供給部３０と、噴霧乾燥室５００内に高温ガスを供給する高温ガス供給部４０と、噴霧乾燥室５００下部に設けられ、当該噴霧乾燥室５００内で乾燥した乾燥粉体を回収する第１乾燥粉体回収部５０２とを備える。

噴霧乾燥室５００は、噴霧装置２０により噴霧された溶液、スラリー等の原料液を例えば、熱風といった高温ガスと接触させることにより乾燥を促すための容器である。噴霧乾燥室５００は、例えばステンレス等の鋼材で形成することができ、下方に向かって円錐状に縮径する略円筒形状の中空体として形成することができる。高温ガスとの接触により乾燥して得られた乾燥粉体は、自重により噴霧乾燥室５００下部に設けられた第１乾燥粉体回収部５０２において回収される。なお、第１乾燥粉体回収部５０２については、例えば、円錐形や四角錘形のホッパーや、トレイ、袋体といった種々の回収手段を適用することができ、ヘルール、バンド、クランプ、フランジ等の接続手段を介して噴霧乾燥室５００と着脱自在に接続することが可能であれば、その種類、使用に制限はない。また、スクリューフィーダー、空気輸送等の何らかの手段によって乾燥粉体をサイロ等の貯蔵設備に輸送する形態としてもかまわない。

ところで、噴霧乾燥室５００の外壁に衝撃、振動を与えることで乾燥室内側側壁、円錐部に堆積又は付着した乾燥粉体を強制流動させ、第１乾燥粉体回収部５０２に導く、ノッカー、バイブレータ等の衝撃・振動付与手段５０４を設けてもよい。また、エアーブルーム５１４、エアースイーパーといった気流により、壁面に堆積又は付着した乾燥粉体を払い落す手段を設けてもよい。さらに、噴霧乾燥室５００内部に導入された高温ガスを排気するための排気管５０８にサイクロン型又はバグフィルタ型の集塵装置５１０を設けてもかまわない。これにより、粒径が小さく排気流に混入しやすい乾燥粉体を集塵装置５１０にて捕集し、第１乾燥粉体回収部５０２と同様に、集塵装置５１０に接続された第２乾燥粉体回収部５１２において回収することができる。また、第１乾燥粉体回収部５０２、第２乾燥粉体回収部５１２と２つ以上の捕集部を必ず設ける必要は無く、大部分の粉体の粒径が小さい、比重が低い等、噴霧乾燥室５００下部の第１乾燥粉体回収部５０２に自重で落下しにくい粉体特性の場合は、第１乾燥粉体回収部５０２の設置箇所から排気管５０８を設けることにより、第２乾燥粉体回収部５１２で全ての粉体の回収を行う機構であっても構わない。

原料液供給部３０は、原料液を収容する原料液タンク３００と、ポンプ３０２とが原料液供給配管３０４により接続されている。原料液供給配管３０４は、噴霧装置２０の原料液供給管２００と接続されており、原料液タンク３００に収容された原料液は、ポンプ３０２の駆動により噴霧装置２０の噴霧盤１０に供給される。なお、本発明に係る原料液としては、食料品、医薬品、金属材料、工業用材料等の分野における各種原料を用いることができるが、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ジルコニア、アルミナ、ムライト、フェライト、フォルステライト、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ステアタイト、ジルコンといった、所謂、ファインセラミックス原料、ガラス、セメント等のセラミックス原料等を適当な溶媒に分散することでスラリーとし、これを原料液として用いることができる。

高温ガス供給部４０は、ガス発生装置４００とガス供給配管４０２とにより構成されており、ガス発生装置４００において発生した、例えば、熱風等の高温ガスを噴霧装置２０の周辺に形成されたガス供給口４０４を介して噴霧乾燥室５００内部に供給する。

図２は、本実施形態に係る噴霧装置２０の装置構成を説明する概略構成図である。噴霧装置２０は、噴霧盤１０の高速回転に伴う遠心力により原料液を噴霧乾燥室５００内部に噴霧する。噴霧装置２０は、噴霧盤１０に原料液を供給する原料液供給管２００と、モータ２０２と、カップリング２０４を介してモータ２０２と接続され、モータ２０２の駆動に伴い回転する回転軸２０６と、図示せぬベアリング等を介し、鉛直方向下側に延在する回転軸２０６を軸支する上側軸支部２０８及び下側軸支部２１０とを備える。なお、回転軸２０６、原料液供給管２００、上側軸支部２０８及び下側軸支部２１０はケーシング２１２に収納されており、ケーシング２１２上部には噴霧装置２０全体を釣止するための取手２１４が設けられている。

上記構成を有する噴霧装置２０は、噴霧乾燥室５００の天面５０６略中央に設けられ、原料液供給配管３０４と接続された原料液供給管２００を介して原料液を供給しながら、回転軸２０６先端に袋ナット２１６を介して取り付けられた噴霧盤１０を高速回転させることにより、原料液を径方向外側（図中矢印Ｘ方向）に噴霧する。このとき、後述する噴霧盤１０の下側回転板１０６は、平面部１０８から鉛直下向き側に延在するエッジ部１１６を有する構成であるため、図中矢印Ｘ方向に噴霧された原料液はコアンダ効果により、その噴流方向が鉛直下向き側の図中矢印Ｙ方向に曲げられることになる。これにより、噴霧盤１０から噴霧した液滴は、噴霧乾燥室５００への到達距離が大幅に長くなることにより、十分な乾燥時間、距離が確保されるので、噴霧された原料液を噴霧乾燥室５００の内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。噴霧方向が曲げられた原料液は、高温ガスとの接触により溶媒を蒸発させながら乾燥し、乾燥粉体としてその大部分が第１乾燥粉体回収部５０２において回収され、一部分は第２乾燥体回収部５１２において回収されることになる。

次に、本実施形態に係る噴霧盤１０の構成について図３及び図４を用いて説明する。図３は、噴霧盤１０の拡大断面図であり、図４は噴霧盤１０の平面図である。なお、本実施形態の説明
においては、円板（盤）形状を有する２枚の回転板がピンを介して組み合わされた回転体が高速回転することにより原料液を噴霧する所謂、ピン型を噴霧機構部として備えた噴霧部材について説明するものとする。

噴霧盤１０は、回転軸２０６に対して直交に取り付けた際に噴霧装置２０側に位置する上側回転板１００と、上側回転板１００と平行に配され、複数のピン１１８によって上側回転板１００と連結された下側回転板１０６とを備える。なお、下側回転板１０６の中央部分には、平面部１０８から立設するように回転軸接続部１１０が設けられており、その内部は回転軸２０６を挿通した状態で袋ナット２１６との螺合が可能となるようにナット部１１２が形成されている。すなわち、当該ナット部１１２において下側回転板１０６と回転軸２０６とを袋ナット２１６によって締結することにより、上側回転板１００と下側回転板１０６とからなる回転体と回転軸２０６とが一体的に回転することになる。

上側回転板１００は、中央部が開口部１０４となるように形成された円環部１０２を有する環状円板体として構成され、当該開口部１０４には、原料液供給管２００が挿通される。ピン１１８は、金属ロッドとして構成され、図４に示すように、上側回転板１００の円環部１０２の周縁部に沿って同心円状に等角度間隔で配置される。上側回転板１００と下側回転板１０６を連結する場合には、上側回転板１００と下側回転板１０６とのそれぞれの配置位置にピン１１８を配置後、皿ネジ１２０で螺合することにより上側回転板１００と下側回転板１０６とを連結することができる。なお、図４では、ピン１１８を合計１６本用いた例について示されているが、ピン１１８の本数はこれに限定されず、上側回転板１００と下側回転板１０６とを連結し、回転中に緩みが発生するといった不具合が生じるものでなければ使用する本数に制限はない。

下側回転板１０６は、上側回転板１００の円環部１０２に対して平行な平面部１０８を有する円板体として構成され、当該平面部１０８の外縁部１１４から鉛直下向き側に延在する転向部材としてのエッジ部１１６を有する。すなわち、エッジ部１１６は、図３に示すように、平面部１０８の外縁部１１４全域に亘って円環状に張り出した傾斜面として形成されている。平面部１０８に対するエッジ部１１６の傾斜角度θ１として、図３では、θ１＝４５°の例を示しているが、当該傾斜角度は、原料液の粘度、比重や蒸気圧等、噴霧盤１０の回転速度、熱風温度、高温ガス量等、噴霧装置本体と噴霧盤との距離等、各種条件によって最適な傾斜角度は様々であるため、５°〜９０°の範囲で適宜選択することが好ましい。なお、下側回転板１０６のエッジ部１１６先端を含めた外径Ｓ（本実施形態では１１１ｍｍ）は、上側回転板１００の外径Ｔ（本実施形態では１１０ｍｍ）と略同じ長さとなるように構成されているが、これらの長さも適宜変更することが可能である。

上記構成を有する噴霧盤１０を用いて原料液を噴霧する場合には、上側回転体１００の開口部１０４に挿通された原料液供給管２００を介して噴霧盤１０内部に原料液を供給した状態で噴霧盤１０を大凡１０００〜６００００ｒｐｍの速度で回転させる。噴霧盤１０の回転に伴う遠心力によって、盤内部に供給された原料液は、図２中矢印Ｘ方向である、下側回転板１０６の平面部１０８から外縁部１１４方向に流れる。外縁部１１４に到達した噴流は、外縁部１１４から延在するエッジ部１１６によって、その噴流方向が図２中矢印Ｙ方向である、鉛直下向き側方向に曲げられることになる。これにより、噴霧された原料液を噴霧乾燥室５００の内側側壁最短の水平方向へ飛翔させることなく、十分な乾燥時間、距離が確保されるため、原料液を当該内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。噴霧方向が曲げられた原料液は、高温ガスとの接触により溶媒を蒸発させながら乾燥し、乾燥粉体としてその大部分が第１乾燥粉体回収部５０２において回収され、一部分は第２乾燥体回収部５１２において回収されることになる。

［実施例］
本実施形態に係る噴霧盤１０による効果を確認するため、図１２に示す従来型の噴霧盤９００のそれぞれを本実施形態に係る噴霧乾燥装置５０と略同構成の噴霧乾燥装置に装着し、溶液、スラリー等の原料液から乾燥粉末を得る試験を行った。

本試験は、表１に示す条件下で行うものとし、原料液としてデキストリン水溶液を用いた。なお、噴霧乾燥室５００直下に設けた第１乾燥粉体回収部５０２及び集塵装置５１０の直下に設けた第２乾燥粉体回収部５１２において回収された乾燥粉体の合計収量から収率を算出するものとし、これと同時に得られた乾燥粉体の粒度分布も併せて測定した。

表１から明らかな様に、本実施形態に係る噴霧盤１０を用いた場合、収率は８６．７％であり、従来型の噴霧盤９００を用いた場合の収率（６９．４％）を大きく上回る結果が得られた。これは、前述したように、本実施形態に係る噴霧盤１０を用いた場合、噴霧された原料液はコアンダ効果により、その噴流方向が鉛直下向き側に曲げられることになる。これにより、噴霧された原料液を噴霧乾燥室５００の内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができたため、乾燥粉体の回収量が向上したためだと考えられる。

図５は、今回の試験において得られた乾燥粉体の粒度分布をグラフ化した図である。本実施形態に係る噴霧盤１０を用いた場合、図５の実線で示されるとおり、非常にシャープな形状の粒度分布が得られ、従来型の噴霧盤９００を用いた場合に得られた乾燥粉体の累積５０％粒径（７２．８μｍ）よりも大きく８２．９μｍであった。噴霧盤１０を用いた場合の粒度分布は噴霧盤９００のそれと比較して、粒径が大きい値がシャープな形状のグラフとなっているため、大きい液滴が噴霧乾燥室５００の下部方向へ導入され、内側側壁までに乾燥する十分な到達距離、時間が与えられたため、大きい粒子として第１乾燥粉体回収部５０２で回収され、高い収率となった。これに対して、噴霧盤９００を用いた場合には、水平方向へ飛翔する噴霧液滴が多く、大きい液滴は充分な乾燥までに必要な距離、時間が与えられないまま内側側壁に到達して付着したため、収量が低く、累積５０％粒径の値も小さくなったものと想定される。

［変形例］
本発明の実施形態に係る噴霧盤の説明では、転向部材として所定の傾斜角度で傾斜したエッジ部１１６を転向部材として有する噴霧盤１０について説明した。しかしながら、本発明に係る噴霧盤は上記構成に限定されるものではない。例えば、図６に示す噴霧盤６０のように、下側回転板１０１の外縁部１１４全域に亘って円環状に張り出す転向部材としてのエッジ部１０３の傾斜片を第１傾斜片１０３ａ、第２傾斜片１０３ｂ等のように二段、三段等の複数回に分けて傾斜させてもよい。この場合、第１傾斜片１０３ａの傾斜角θ２、第２傾斜片１０３ｂの傾斜角θ３は同角度となるように構成してもよいが、傾斜角θ２＞傾斜角θ３の関係、すなわち、鈍角から順に鋭角となるように構成することが好ましい。また、例えば、図７に示す噴霧盤７０のように、下側回転板１０５の外縁部１１４全域に亘って円環状に張り出す転向部材としてのエッジ部１０７の傾斜片をその先端部分が鉛直下向きとなるように湾曲状に形成してもかまわない。

また、本発明の実施形態に係る噴霧盤の説明では、下側回転板１０６のエッジ部１１６先端を含めた外径Ｓと、上側回転板１００の外径Ｔとが略同じ長さとなるように構成された噴霧盤１０について説明したが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、下側回転板１０９のエッジ部１１１先端部分を含めた外径Ｓ’が上側回転板１００の外径Ｔより大きく、換言すると、エッジ部１１１の傾斜片が噴霧盤１０に係るエッジ部１１６の傾斜片の長さよりも長くなるよう構成することも可能である。転向部材としてのエッジ部１１１の傾斜片の長さを長くすることにより、コアンダ効果に伴う原料液の引付効果が増大し、原料液の噴流方向をより効率的に鉛直下向き側に転向させることが可能になると期待できる。

さらに、図９に示す噴霧盤９０のように、噴霧された原料液を衝突させることにより鉛直下向き側にガイドする衝突ガイド部１１５を、下側回転板１０６のエッジ部１１６と同様に所定の傾斜角を有する傾斜面として構成することも可能である。衝突ガイド部１１５は、上側回転板１１７の円環部１０２の外縁部１１３全域に亘って円環状に張り出した傾斜面として形成することができ、下側回転板１０６のエッジ部１１６によるコアンダ効果を阻害せぬよう、衝突ガイド部１１５の傾斜面は、当該エッジ部１１６よりも浅い傾斜角とするか、又は傾斜片をエッジ部１１６のそれよりも短くことが好ましい。これにより、下側回転板１０６のエッジ部１１６によるコアンダ効果を阻害することなく、効率よく原料液を下側回転板１０６側に導くことができる。

これまでの本発明の説明においては、ピン型の噴霧機構を備えた噴霧盤について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ケスナー型、ベーン型、及びスリットベーン型のそれぞれを噴霧機構とする噴霧盤に対して適用することも無論可能である。

図１０は、本発明を適用したケスナー型（ａ）、ベーン型（ｂ）、スリットベーン型（ｃ）の噴霧機構を備えた各噴霧盤の形態を説明する概略図である。なお、ここでの説明では理解を容易とするために、噴霧機構以外の部分を断面図として表している。

図１０（ａ）に係る噴霧盤６００は、逆椀状のケスナー型噴霧機構６０２に対し接続部６０６を介して回転板６０８が設けられ、当該回転板６０８の外縁部６１０から鉛直下向き側に延在する転向部材としてのエッジ部６１２が形成された噴霧盤である。エッジ部６１２は、回転板６０８の外縁部６１０全域に亘って円環状に張り出した傾斜面として形成されている。ケスナー型噴霧機構６０２の椀内壁６０４から噴霧された原料液は、外縁部６１０から延在するエッジ部６１２によって、その噴流方向が鉛直下向き側方向に曲げられることになる。これにより、噴霧された原料液は、十分な乾燥時間、距離が確保されるため、当該原料液を当該内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。

図１０（ｂ）に係る噴霧盤６２０は、上側回転板６２６と下側回転板６２８とが噴霧口６２４を有する噴霧壁６３０によって連結されることにより形成された円盤状のベーン型噴霧機構６２２を備える。噴霧盤６２０は、下側回転板６２８の外縁部６３２から鉛直下向き側に延在する転向部材としてのエッジ部６３４を有する。エッジ部６３４は、下側回転板６２８の外縁部６３２全域に亘って円環状に張り出した傾斜面として形成されている。ベーン型噴霧機構６２２の噴霧口６２４から噴霧された原料液は、外縁部６３２から延在するエッジ部６３４によって、その噴流方向が鉛直下向き側方向に曲げられることになる。これにより、噴霧された原料液を噴霧乾燥室５００の内側側壁最短の水平方向へ飛翔させることなく、十分な乾燥時間、距離が確保されるため、原料液を当該内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。

図１０（ｃ）に係る噴霧盤６４０は、図１０（ｂ）で示した噴霧盤６２０と同様に、上側回転板６４６と下側回転板６４８とがスリット形状の噴霧口６４４を有する噴霧壁６５０によって連結されることにより形成された円盤状のスリットベーン型噴霧機構６４２を備える。噴霧盤６４０は下側回転板６４８の外縁部６５２から鉛直下向き側に延在する転向部材としてのエッジ部６５４を有する。エッジ部６５４は、下側回転板６４８の外縁部６５２全域に亘って円環状に張り出した傾斜面として形成されている。スリットベーン型噴霧機構６４２の噴霧口６４４から噴霧された原料液は、外縁部６５２から延在するエッジ部６５４によって、その噴流方向が鉛直下向き側方向に曲げられることになる。これにより、噴霧された原料液を噴霧乾燥室５００の内側側壁最短の水平方向へ飛翔させることなく、十分な乾燥時間、距離が確保されるため、原料液を当該内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。

また、例えば、前述したケスナー型噴霧機構を備えた噴霧盤において、上記で説明したエッジ部等を別途設けなくとも原料液の噴流方向を鉛直下向き側方向に転向させる形態も可能である。ここで、図１１（ａ）は従来のケスナー型噴霧機構を備えた噴霧盤７００の断面形状を説明する断面図であり、図１１（ｂ）は本発明を適用したケスナー型噴霧機構を備えた噴霧盤８００の断面形状を説明する断面図である。

図１１（ａ）で示す噴霧盤７００は、椀内壁７０４と椀外壁７０６とが先端部７０８に向けて先細りの肉薄構造となるように構成されている。噴霧口７０２から噴霧された原料液は噴霧盤７００の回転に伴い椀内壁７０４に沿って噴霧されることになる。これに対して、図１１（ｂ）で示す噴霧盤８００においては、椀内壁８０４と椀外壁８０６とが先端部８０８に向けて涙滴形状が形成されるように、すなわち、椀外壁８０６と先端部８０８とを結ぶ線が円弧状（翼状）となるように椀壁自体の形状が転向部材として構成されることにより、椀外壁８０６に沿って流れる熱風等の高温ガスは、図中１１（ａ）の矢印で示す直線的な流れとは異なり、図１１（ｂ）で示されるように椀内壁８０４側に流れ込むことになる。椀内壁８０４側に流れ込む高温ガスによって、噴霧口８０２から噴霧され、椀内壁８０４に沿って流れる原料液の噴流方向を鉛直下向き側方向に転向させることができる。これにより、噴霧された原料液は、十分な乾燥時間、距離が確保されるため、当該原料液を当該内側側壁に付着させることなく、適切に噴霧乾燥室５００下部方向に導入することができる。

以上のように、本発明によれば、噴霧した原料液を乾燥部内側側壁に付着させることなく、乾燥部下部方向に適切に導入することが可能な噴霧盤、当該噴霧盤を用いた噴霧装置、及び当該噴霧装置を用いた噴霧乾燥装置を提供することができる。

なお、本発明に係る噴霧乾燥装置として、所謂、噴霧した原料液の液滴に含まれる溶媒を高温ガスとの接触により蒸発させ、乾燥するスプレードライヤ方式を採用する装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、噴霧した原料液の液滴を低温環境下で凝結固化させ、これを凍結乾燥して乾燥粉体を得る噴霧凍結乾燥粉体製造装置に本発明を適用することも可能である。

１０，６０，７０，９０，６００，６２０，６４０，７００，８００…噴霧盤、２０…噴霧装置、３０…原料液供給部、４０…高温ガス供給部、５０…噴霧乾燥装置、１００，１１７，６２６、６４６…上側回転板、１０２…円環部、１０４…開口部、１１５…衝突ガイド部、１０１，１０６，１０９，６２８、６４８…下側回転板、１０８…平面部、１１０…回転軸接続部、１１２…ナット部、１０３ａ…第１傾斜片、１０３ｂ…第２傾斜片、１１３，１１４、６１０、６３２，６５２…外縁部、１０３，１０７，１１１，１１６、６１２、６３４，６５４…エッジ部、１１８…ピン、１２０…皿ネジ、２００…原料液供給管、２０２…モータ、２０４…カップリング、２０６・・・回転軸、２０８…上側軸支部、２１０…下側軸支部、２１２…ケーシング、２１４…取手、２１６…袋ナット、３００…原料液タンク、３０２…ポンプ、３０４…原料液供給配管、４００…ガス発生装置、４０２…ガス供給配管、４０４…ガス供給口、５００…噴霧乾燥室、５０２…第１乾燥粉体回収部、５０４…衝撃・振動付与手段、５０６…天面、５０８…排気管、５１０…集塵装置、５１２…第２乾燥粉体回収部、５１４…エアーブルーム、６０２…ケスナー型噴霧機構、６０４、７０４、８０４…椀内壁、６０６…接続部、６０８…回転板、６２２…ベーン型噴霧機構、６２４，６４４，７０２，８０２…噴霧口、６３０，６５０…噴霧壁、６４２…スリットベーン型噴霧機構、７００，９００…噴霧盤、７０６，８０６…椀外壁、７０８，８０８…先端部

Claims (15)

1. 供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、
   前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを備えること
   を特徴とする噴霧盤。
2. 前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、
   前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の噴霧盤。
3. 前記下側回転板は円板状に形成され、前記エッジ部は前記平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されること
   を特徴とする請求項２に記載の噴霧盤。
4. 前記傾斜面は前記平面に対して５°〜９０°の傾斜を有すること
   を特徴とする請求項３に記載の噴霧盤。
5. 前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の噴霧盤。
6. 供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを有する噴霧盤と、
   前記噴霧盤に接続され、前記噴霧盤を所定の回転数で回転させる回転部とを備えること
   を特徴とする噴霧装置。
7. 前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、
   前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有すること
   を特徴とする請求項６に記載の噴霧装置。
8. 前記下側回転板は円板状に形成され、前記エッジ部は前記平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されること
   を特徴とする請求項７に記載の噴霧装置。
9. 前記傾斜面は前記平面に対して５°〜９０°の傾斜を有すること
   を特徴とする請求項８に記載の噴霧装置。
10. 前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えること
    を特徴とする請求項６に記載の噴霧装置。
11. 供給された原料液を所定の噴霧方向に噴霧する噴霧部材と、前記原料液の前記噴霧方向を鉛直下向き側に転向させる転向部材とを有する噴霧盤と、
    前記噴霧盤に接続され、前記噴霧盤を所定の回転数で回転させる回転部と、
    前記上側回転板の前記開口部を介して前記噴霧盤内部に原料液を供給する原料液供給部と、
    前記噴霧盤から噴霧された前記原料液を乾燥することによって乾燥粉体を生成する粉体生成部とを備えること
    を特徴とする噴霧乾燥装置。
12. 前記噴霧部材は、中央部に開口部を有する上側回転板と、前記上側回転板と接続され、前記上側回転板に対して平行な平面を有する下側回転板とを含むピン型の噴霧機構を備え、
    前記転向部材は、前記下側回転板の前記平面から鉛直下向き側に延在するエッジ部を有すること
    を特徴とする請求項１１に記載の噴霧乾燥装置。
13. 前記下側回転板は円板状に形成され、前記エッジ部は前記平面の外縁部から円環状に延在する傾斜面として形成されること
    を特徴とする請求項１２に記載の噴霧乾燥装置。
14. 前記傾斜面は前記平面に対して５°〜９０°の傾斜を有すること
    を特徴とする請求項１３に記載の噴霧乾燥装置。
15. 前記噴霧部材は、ケスナー型、ベーン型、又はスリットベーン型の何れかの噴霧機構を備えること
    を特徴とする請求項１１に記載の噴霧乾燥装置。

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