KR102503372B1 - 연속식 입자 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)가 혼재한 처리 용기(1) 내의 입자(P)는 흡인 노즐(6)에 의해 흡인되어서 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)로부터 분급 기구(7b)로 보내어진다. 분급 기구(7b)로 보내어진 입자(P)는 상방으로 불어 올리는 분급 기류(A2)에 의해 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)로 선별되고, 처리 완료 입자(P1)는 자체 중량에 의해 분급 기류(A2)를 거슬러 하방으로 강하하여 배출부(10)로 배출된다. 처리 미완료 입자(P0)는 분급 기류(A2)를 타고 상방으로 불어 올려져서 사이클론 기구(7a)로 되돌아가고, 사이클론 기구(7a)를 강하하지 않는 처리 미완료 입자(P0)가 있는 경우는 상기 입자와 함께 분급 기류(A2), 또는 분급 기류(A2)와 흡인 노즐(6)로부터의 흡인 기류의 혼합 기류에 의해 토출 노즐(8)로 이송된다. 토출 노즐(8)로 이송된 처리 미완료 입자(P0)는 토출 노즐(8) 내를 흐르는 분급 기류(A2)의 기류에 의해 토출부(8a)까지 나아가고, 토출부(8a)로부터 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 분사된다.

Description

연속식 입자 제조 장치
본 발명은 의약품, 화학 약품, 식품, 농약, 사료, 화장품, 파인 케미컬 등의 각종 제조 분야에 있어서 분립체의 조립 또는 코팅 입자를 연속적으로 제조하는 연속식 입자 제조 장치에 관한 것이다.
조립 또는 코팅 입자를 연속적으로 제조하는 장치로서, 원료 분말을 분산 또는 용해시킨 원료액을 처리 용기 내에서 스프레이 노즐로부터 분무하여 건조시키는, 소위 분무 조립 방식의 제조 장치가 알려져 있다(하기 특허문헌 1~4).
특허문헌 1에 개시된 장치에서는 원료액을 분무하는 노즐의 하방에 도입관과, 이 도입관 내에 열풍을 블로잉하는 블로잉관을 갖는 이젝터를 설치하고 있다. 그리고, 이 이젝터에 의해 유동실 내의 미립자 또는 소경 과립을 노즐 부근에 인도하여 노즐로부터 분무되는 분무 액적으로 코팅함과 아울러 노즐 부근에서의 미립자 또는 소경 과립의 운동 에너지를 증대시켜서 입자끼리의 부착을 방지하고 있다. 유동실 내에서 코팅 처리된 입자는 배출구로부터 분급 기구로 보내어지고, 소정의 입자 직경·중량에 달하지 않는 미립자 또는 소경 과립은 분급 기구에 공급되는 공기에 의해 불어 올려져서 유동실로 되돌려진다.
특허문헌 2에 개시된 장치에서는 분무 건조부의 원뿔부의 상단 부근에 이 원뿔부의 내면을 따라 하방을 향해 또는 경사 하방을 향해 기류를 도입하는 수단을 설치하고, 원뿔부의 내면에 부착된 건조 공정 종료 후의 건조 분체를 기류 도입 수단으로부터 도입되는 기류에 의해 불어 날려서, 하방의 유동 조립부에 강제적으로 이송함과 아울러 원뿔부의 내면에의 건조 분체의 부착·퇴적을 방지하고 있다. 배기 라인에는 사이클론이 개재 장착되어 있으며 배기에 혼입한 미세 분말은 사이클론에 의해 회수되어서 유동층 조립부에 되돌려진다.
특허문헌 3에 개시된 장치에서는 조립실 내의 분체의 유동층에 대해 고압 기체를 분사하는 복수 세트의 제트 노즐을 설치하여 입자끼리의 응집을 억제하고 있다.
특허문헌 4에 개시된 장치에서는 조립실 내벽면에 대해 유체를 분출하는 노즐을 복수 설치하고 있다. 각 노즐로부터 분출하는 액체는 기체, 액체, 또는 스팀으로 스위칭할 수 있다.
일본특허 제 4658652호 공보 일본특허공개 2002-45675호 공보 일본특허 제 3894686호 공보 일본특허 제3907605호 공보
점착성을 갖는 입자나 입자 직경이 작은 미립자 등 부착성이 높은 입자를 처리 용기 내에서 조립 또는 코팅 처리할 때에 처리 용기의 내벽면에의 입자의 부착이 문제가 되는 경우가 많다. 특히, 이들의 입자가 원료액, 결합제액 또는 막제액의 분무에 의해 습윤되면 처리 용기 내벽면에의 부착성이 보다 높아진다. 그리고, 처리 용기 내벽면에의 입자 부착이 일어나면 조립 또는 코팅 제품의 수율이 저하할 뿐만 아니라 처리 용기 내벽면에 부착된 입자가 덩어리가 되어서 처리 용기 내에 낙하하여 제품 품질을 저하시키는 원인이 된다.
그러나, 특허문헌 1, 3은 처리 용기 내벽면에의 입자 부착의 문제는 고려하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에서는 분무 건조부의 원뿔부의 내면에 부착된 건조 분체를 기류 도입 수단으로부터 도입되는 기류에 의해 불어 날려서 원뿔부의 내면에의 건조 분체의 부착·퇴적을 방지하고 있지만 부착성이 높은 입자의 부착을 기류의 분사만으로 털어서 떨어뜨리는 것은 어렵다. 마찬가지로, 특허문헌 4에서는 노즐로부터 기체를 분출시킴으로써 조립실 내벽면에 부착된 분체를 털어서 떨어뜨릴 수 있지만 부착성이 높은 입자의 부착을 기체의 분출만으로 털어서 떨어뜨리는 것은 어렵다.
본원 발명의 과제는 조립 또는 코팅 입자를 연속적으로 제조하는 장치에 있어서, 처리 용기 내면에 부착된 입자를 효과적으로 털어서 떨어뜨릴 수 있는 구성을 제공하고, 이것에 의해 분립체 제품의 수율 향상이나 품질 향상을 도모하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 처리 기체를 도입하는 처리 기체 도입부와, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고 원료 분말을 포함하는 원료액, 결합제액 및 막제액 중 하나의 처리액을 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고, 상기 처리 용기 내에서 상기 스프레이 노즐로부터 분무되는 원료액의 건조에 의해 연속적 또는 단속적으로 생성되는 원료 분말의 건조 입자, 또는 상기 처리 용기 내에 연속적 또는 단속적으로 투입되는 원료 분말의 입자를 상기 처리 기체에 의해 부유 유동시키면서 상기 스프레이 노즐로부터 분무되는 상기 처리액과 접촉시켜서 조립 또는 코팅 처리를 행하고, 상기 조립 또는 코팅 처리가 완료된 처리 완료 입자를 배출하는 연속식 입자 제조 장치에 있어서 상기 처리 용기의 내부로부터 입자를 인출하는 입자 인출부와, 상기 입자 인출부에서 인출된 입자를 처리 완료 입자와 처리 미완료 입자로 선별하는 선별부와, 상기 선별부에서 선별된 처리 완료 입자를 연속적 또는 단속적으로 배출하는 배출부와, 상기 선별부에서 선별된 처리 미완료 입자를 상기 처리 용기의 내부로 되돌리는 입자 되돌림부를 구비하고, 상기 입자 되돌림부는 상기 처리 미완료 입자를 기류와 함께 상기 처리 용기의 내벽면에 분사하는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치를 제공한다.
상기 구성에 있어서, 상기 입자 되돌림부는 상기 처리 미완료 입자를 포함하는 기류를 상기 처리 용기의 내벽면에 대해 접선방향 또는 상하방향에 토출하는 토출 노즐을 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 입자 인출부는 상기 처리 용기 내의 입자를 흡인 기류에 의해 흡인하여 인출하는 흡인 노즐을 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 선별부는 상기 입자 인출부에서 인출된 입자를 분급 기류에 의해 처리 완료 입자와 처리 미완료 입자로 선별하는 분급 기구를 구비하고 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 분급 기구는 사이클론 기구를 통해 상기 입자 인출부와 상기 입자 되돌림부에 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 조립 또는 코팅 입자를 연속적으로 제조하는 장치에 있어서 처리 용기 내면에 부착된 입자를 효과적으로 털어서 떨어뜨릴 수 있고, 이것에 의해 분립체 제품의 수율 향상이나 품질 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 처리 용기의 내부를 상방으로부터 본 도면이다.
도 2b는 흡인 노즐과 토출 노즐을 측방으로부터 본 도면이다.
도 3은 제 2 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 제 3 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 제 4 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 제 5 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 제 5 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 8a는 처리 용기의 벽부에 기체 분출 노즐을 설치한 실시형태를 나타내는 도면이고, 처리 용기의 횡단면도이다.
도 8b는 기체 분출 노즐 주변부의 확대 단면도이다.
도 9a는 교반 날개를 갖는 회전판을 처리 용기의 저부에 설치한 실시형태를 나타내는 도면이고, 처리 용기의 저부 주변의 종단면도이다.
도 9b는 회전판을 상방으로부터 본 도면이다.
도 9c는 도 9b의 c-c선을 따르는 교반 날개의 단면도이다.
도 10a는 처리 용기의 저부에 스프레이 노즐을 복수 설치한 실시형태를 개념적으로 나타내는 도면이고, 처리 용기를 경사 상방으로부터 번 사시도이다.
도 10b는 처리 용기를 상방으로부터 본 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치의 일 구성예를 개념적으로 나타내고 있다.
이 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치는 유동층 장치를 주체로 해서 구성되고, 유동층 장치의 처리 용기(1)는 분립체의 조립 또는 코팅 처리를 행하는 처리실(2)과, 처리실(2)의 상방에 배치된 고체 기체 분리용의 필터부(3)와, 필터부(3)의 상방에 설치된 배기실(도시 생략)을 구비하고 있다.
처리실(2)의 저부에는 펀칭 메탈 등의 다공판(또는 금망)으로 구성된 기체 분산판(2a)이 설치되어 있다. 기체 도입부(4)로부터 공급되는 열풍 등의 처리 기체(A1)는 기체 분산판(2a)을 통해 처리 용기(1) 내에 도입된다. 또한, 처리실(2)의 저부에는 처리액(원료액, 결합제액 또는 막제액)을 상방을 향해 분무하는 스프레이 노즐(5)이 설치되어 있다. 이 실시형태에 있어서, 스프레이 노즐(5)은 원료 분말을 결합제액 또는 막제액에 분산 또는 용해시킨 원료액을 분무한다. 또한, 유동층 장치는 기체 분산판(2a)의 상방에 소정의 간극을 통해 회전 원판(전동판)을 설치한, 소위 전동 유동층 장치이어도 좋다.
처리 용기(1)의 내부에는 처리 용기(1)의 내부로부터 분립체의 입자(P)를 인출하는 입자 인출부, 이 실시형태에서는 흡인 노즐(6)과, 후술하는 선별부(7)에서 선별된 처리 미완료 입자(P0)를 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 분사하는 입자 되돌림부, 이 실시형태에서는 토출 노즐(8)이 설치되어 있다. 흡인 노즐(6)은 처리 용기(1)의 외부에서 흡인 수단, 예를 들면 흡인 이젝터(9)를 통해 후술하는 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)에 접속된다. 또한, 토출 노즐(8)은 처리 용기(1)의 외부에서 사이클론 기구(7a)에 접속된다.
선별부(7)는 상방측의 사이클론 기구(7a)와 하방측의 분급 기구(7b)로 구성된다. 사이클론 기구(7a)는 흡인 노즐(6)에 의해 흡인되고, 흡인 기류(흡인 에어)와 함께 처리 용기(1)의 내부로부터 인출된 입자(P(처리 미완료 입자(P0), 처리 완료 입자(P1))를 선회시켜서 유속을 저하시키고, 자체 중량에 의해 강하시켜서 분급 기구(7b)로 보낸다. 사이클론 기구(7a)로부터 분급 기구(7b)로 강하하는 입자(P)에는 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)가 혼재하는 경우가 많지만 사이클론 기구(7a)의 성능에 따라서는 사이클론 기구(7a)에 의해 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)를 선별하는 것도 가능하다.
이 실시형태에 있어서, 분급 기구(7b)는 상방으로 불어 올리는 분급 기류(분급 에어)(A2)에 의해 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)를 선별한다. 분급 기구(7b)에 의해 선별된 처리 완료 입자(P1)는 분급 기구(7b)로부터 하방의 배출부(10)로 배출된다. 또한, 분급 기구(7b)에 의해 선별된 처리 미완료 입자(P0)는 분급 기류(A2), 또는 분급 기류(A2)와 흡인 노즐(6)로부터의 흡인 기류의 혼합 기류에 의해 토출 노즐(8)로 보내어지고, 토출 노즐(8)로부터 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 토출한다.
도 2에 모식적으로 나타내는 바와 같이 흡인 노즐(6)은 처리 용기(1)의 접선방향으로 흡인 기류를 발생시켜서 처리 용기(1) 내의 입자(P)를 흡인하도록 그 형태 및 설치 상태가 설정된다. 또한, 토출 노즐(8)은 처리 미완료 입자(P0)를 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 접선방향으로 분사하도록 그 형태 및 설치 상태가 설정된다. 토출 노즐(8)의 토출부(8a)는 바람직하게는 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에의 분사 효과를 높이기 위해서 내벽면(1a)과 직교하는 방향으로 편평한 형태로 형성된다. 또한, 흡인 노즐(6)의 토출부도 마찬가지의 형태로 해서 입자(P)에 대한 흡인 효과를 높여도 좋다.
처리 용기(1)의 저부에 설치된 스프레이 노즐(5)로부터 상방을 향해 분무된 원료액은 처리 용기(1) 내에 도입되는 처리 기체(A1)에 의해 건조되어서 원료액 중에 분산 또는 용해된 원료 분말의 건조 입자가 생성된다. 이 건조 입자는 처리 용기(1) 내에 도입되는 처리 기체(A1)에 의해 처리 용기(1) 내를 부유 유동하는 사이에 스프레이 노즐(5)로부터 분무되는 원료액의 액적과 접촉한다. 건조 입자에 부착된 원료액의 액적은 처리 기체(A1)에 의해 건조되고, 액적 중의 원료 분말의 입자가 핵이 되는 건조 입자에 부착되어 건조 입자의 입자 직경이 성장한다. 이 건조 입자는 또한 처리 용기(1) 내에 도입되는 처리 기체(A1)에 의해 처리 용기(1) 내를 부유 유동하는 사이에 스프레이 노즐(5)로부터 분무되는 원료액의 액적과 접촉하여 입자 직경이 더욱 성장한다. 그리고, 이러한 입자 성장의 과정이 반복되어서 소정의 입자 직경(또는 중량)을 갖는 처리 완료 입자(P1)(조립물)이 생성된다(소위 레이어링 조립). 또한, 처리 과정에서 원료 분말을 처리 용기(1) 내에 살포하도록 해도 좋다.
상기 조립 또는 코팅 처리의 과정에서 처리 용기(1) 내에는 소정의 입자 직경(또는 중량)에 달하지 않는 처리 미완료 입자(P0)(핵이 되는 원료 입자를 포함한다)와 소정의 입자 직경(또는 중량)에 달한 처리 완료 입자(P1)가 혼재하게 된다. 그래서, 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)를 선별하고, 처리 완료 입자(P1)는 입자 제품으로서 배출하고, 처리 미완료 입자(P0)에 대해는 처리를 속행하여 처리 완료 입자(P1)로 마무리한다.
처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)가 혼재한 처리 용기(1) 내의 입자(P)는 흡인 노즐(6)의 흡인 기류에 의해 흡인되어서 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)로 이송된다. 사이클론 기구(7a)로 이송된 입자(P)는 사이클론 기구(7a) 내를 선회하는 사이에 유속이 저하하고 자체 중량에 의해 강하하여 분급 기구(7b)로 보내어진다. 분급 기구(7b)로 보내어진 입자(P)는 상방으로 불어 올리는 분급 기류(A2)에 의해 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)로 선별되고, 처리 완료 입자(P1)는 자체 중량에 의해 분급 기류(A2)를 거슬러 하방으로 강하해서 배출부(10)로 배출된다. 또한, 처리 미완료 입자(P0)는 분급 기류(A2)를 타고 상방으로 불어 올려져서 사이클론 기구(7a)로 되돌아가고, 사이클론 기구(7a)를 강하하지 않은 처리 미완료 입자(P0)가 있는 경우는 상기 입자와 함께 분급 기류(A2) 또는 분급 기류(A2)와 흡인 노즐(6)로부터의 흡인 기류의 혼합 기류에 의해 토출 노즐(8)로 이송된다. 그리고, 토출 노즐(8)로 이송된 처리 미완료 입자(P0)는 토출 노즐(8) 내를 흐르는 분급 기류(A2)의 기류, 또는 분급 기류(A2)와 흡인 노즐(6)로부터의 흡인 기류의 혼합 기류에 의해 토출부(8a)까지 나아가고, 토출부(8a)로부터 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 분사된다. 이 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 접선방향으로 분사되는 기류와 처리 미완료 입자(P0)에 의해 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 부착된 분체 입자를 효과적으로 털어내어 처리 용기(1) 내의 유동층으로 되돌려진다. 또한, 토출 노즐(8)로부터 처리 용기(1) 내에 토출된 처리 미완료 입자(P0)는 상기의 털어서 떨어내기 작용을 행한 후, 처리 용기(1) 내의 유동층으로 되돌아가고, 조립 또는 코팅 처리를 받는다. 또한, 토출 노즐(8)의 토출부(8a)로부터 토출되는 기류 및 처리 미완료 입자(P0)의 유속을 높여서 털어내기 효과를 한층 높이기 위해서 토출 노즐(8)의 일부, 또는 토출 노즐(8)과 사이클론 기구(7a)의 접속부에 토출부(8a)측을 향하는 흡인력을 발생시키는 흡인 수단, 예를 들면 흡인 이젝터를 설치하거나, 또는 토출부(8a)를 향하는 기류를 공급하는 기류 공급 수단을 설치하거나 해도 좋다.
상기 분급 기류(A2)의 유량을 감압 장치(예를 들면 0~0.5MPa)나 유량 조정 밸브(예를 들면 0~1000L/min)에 의해 조절가능하게 함으로써 선별하는 입자 사이즈(입자 직경)를 적당히 조절할 수 있다. 또는, 상기 분급 기류(A2)가 분급 기구(7b)에 도입되는 시간을 수동이나 타이머 장치로 제어하여 분급 시간을 적당히 조절(예를 들면, 0~1시간)함으로써 선별하는 입자 사이즈(입자 직경)의 정밀도를 적당히 조정할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이 이 실시형태에 있어서 흡인 노즐(6)은 처리 용기(1) 내의 입자(P)를 처리 용기(1)의 접선방향으로 흡인하고, 또한 토출 노즐(8)은 처리 미완료 입자(P0)를 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 접선방향으로 분사하도록 구성되고, 또한 흡인 노즐(6)에 의한 흡인력(흡인 기류)과 토출 노즐(8)에 의한 토출력(토출 기류)은 둘레방향의 동일 방향으로 움직인다. 그 때문에 흡인 노즐(6)의 흡인력(흡인 기류)과 토출 노즐(8)의 토출력(토출 기류)에 의해 처리 용기(1) 내에 동 도면에 나타내는 방향의 선회 기류(A3)가 발생하고, 이 선회 기류(A3)에 의해 처리 용기(1) 내의 입자(P)가 분산되어서 입자끼리의 부착 응집에 의한 조대 입자의 발생이 방지된다. 또한, 선회 기류(A3)에 의해 입자의 운동이 촉진되기 때문에 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에의 입자의 부착도 억제된다.
상술한 처리 조작은 연속적 또는 단속적으로 행해지고, 이것에 의해 원료액으로부터 처리 완료 입자(P1)(입자 제품)가 연속적으로 제조된다. 이 실시형태의 연속식 입자 제조 장치에 의하면 입자 직경이 작은 미립자 제품, 예를 들면 입자 직경 100㎛ 이하의 미립자를 연속적으로 수율 좋게 제조할 수 있다.
도 3은 제 2 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내고 있다. 이 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치가 제 1 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치와 실질적으로 다른 점은 토출 노즐(8)을 복수(동 도면에 나타내는 예에서는 3개) 설치한 점에 있다. 동 도면에 나타내는 예에서는 각 토출 노즐(8)은 공통 부분(8b)으로부터 각각 분기되고, 또한 각 토출 노즐(8)의 토출부(8a)는 처리 용기(1)의 상하방향을 따라 배열되어 있다. 단, 각 토출 노즐(8)의 토출부(8a)가 처리 용기(1)의 원주방향의 다른 위치에 설치되도록 구성해도 좋다. 또한, 적어도 1개의 토출 노즐(8)은 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)에 개별적으로 접속하도록 해도 좋다. 그 외의 사항은 제 1 실시형태에 준하므로 중복되는 설명을 생략한다.
도 4는 제 3 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내고 있다. 이 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치가 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치와 실질적으로 다른 점은 흡인 노즐(6)을 복수(동 도면에 나타내는 예에서는 2개) 설치한 점에 있다. 동 도면에 나타내는 예에서는 각 흡인 노즐(6)은 공통 부분(6b)으로부터 각각 분기되어 있다. 단, 적어도 1개의 흡인 노즐(6)은 이젝터(9)를 통해 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)에 개별적으로 접속하도록 해도 좋다. 그 외의 사항은 제 1 및 제 2 실시형태에 준하므로 중복되는 설명을 생략한다.
도 5는 제 4 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내고 있다. 이 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치가 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치와 실질적으로 다른 점은 토출 노즐(8)의 토출부(8a)를 하방을 향해 설치하고, 토출 노즐(8)로부터 처리 미완료 입자(P0)를 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 하방을 향해 분사하도록 한 점에 있다. 이 실시형태의 구성은 유동층 장치로서 소위 워스터식 유동층 장치를 사용하는 경우에 특히 유효하다. 즉, 워스터식 유동층 장치에서는 스프레이 노즐의 상방에 드래프트 튜브(내 통)을 설치하여 스프레이 노즐로부터 상방을 향해 분무되는 처리액의 분무류(스프레이존)을 드래프트 튜브에 의해 상방으로 안내한다. 드래프트 튜브 내를 처리액의 분무류를 타고 상승한 입자는 드래프트 튜브의 상방으로부터 분출한 후, 유속이 저하하여 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따라 하강한다. 토출 노즐(8)로부터 처리 미완료 입자(P0)를 기류와 함께 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 하방을 향해 분사하는 구성으로 함으로써 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따라 하강하는 입자의 운동이 촉진되고, 내벽면(1a)의 입자의 부착이 억제된다. 그 외의 사항은 제 1 및 제 2실시형태에 준하므로 중복되는 설명을 생략한다.
도 6 및 도 7은 제 5 실시형태에 의한 연속식 입자 제조 장치를 개념적으로 나타내고 있다. 이 실시예에서는 선별부(7)의 분급 기구(7b)의 상부에 바이패스 경로(7b1)를 접속하고, 바이패스 경로(7b1)를 스위칭하는 밸브, 예를 들면 3방 스위칭 밸브(11)를 통해 제 2 토출 노즐(8')과, 배출부(10)에 연결되는 배출 경로(10a)에 접속되어 있다. 3방 스위칭 밸브(11)는 전자기력, 공기압, 유압 또는 수동 조작에 의해 바이패스 경로(7b1), 제 2 토출 노즐(8') 및 배출 경로(10a)의 상호 간의 연통을 차단하는 상태와, 바이패스 경로(7b1)와 제 2 토출 노즐(8')을 연통시키는 상태와, 바이패스 경로(7b1)와 배출 경로(10a)를 연통시키는 상태로 스위칭할 수 있다. 또한, 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)와 분급 기구(7b) 사이에 개폐 밸브(12)를 개재 장착하고 있다. 입자 되돌림부로서의 제 2 토출 노즐(8')의 구조 및 기능은 상술한 토출 노즐(8)과 동일 또는 동등하다. 단, 제 2 토출 노즐(8') 대신에 단순한 접속관과 같은 형태의 것을 사용해도 좋다. 분급 기구(7b)는 분급 기류(분급 에어)(A2) 등을 하방으로부터 그 내부로 도입할 수 있음과 아울러 그 내부에 입자를 체류시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 예를 들면, 분급 기구(7b)의 하부는 소정 구멍 직경의 다수의 통기 구멍이 형성된 메쉬판으로 구성되어 있고, 분급 기류(A2) 등은 이 메쉬판을 통해 분급 기구(7b)의 내부에 유입되는 한편, 입자는 메쉬판을 통과할 수 없는 구조로 되어 있다. 분급 기류(A2)는 주관로(13)를 통해 분급 기구(7b)에 도입된다. 또한, 이 실시형태에서는 주관로(13)에 개방 밸브(15)를 통해 보조관로(14)을 분기 접속하고 있다. 보조관로(14)에는 보조 기류(A3)가 공급된다.
도 6에 나타내는 상태에서는 3방 스위칭 밸브(11)에 의해 바이패스 경로(7b1)와 제 2 토출 노즐(8')이 연통하고, 바이패스 경로(7b1)와 배출 경로(10a) 사이는 차단되어 있다. 개방 밸브(12)는 열려 있고, 사이클론 기구(7a)와 분급 기구(7b)는 연통되어 있다. 또한, 개방 밸브(15)는 닫혀 있고, 분급 기구(7b)에는 분급 기류(A2)만이 도입된다. 흡인 노즐(6)에 의해 흡인되어서 선별부(7)의 사이클론 기구(7a)로부터 분급 기구(7b)로 보내어진 입자(P)는 상방으로 불어 올리는 분급 기류(A2)에 의해 처리 미완료 입자(P0)와 처리 완료 입자(P1)로 선별되고, 처리 완료 입자(P1)는 자체 중량에 의해 분급 기류(A2)를 거슬러 하방으로 강하하여 분급 기구(7b)의 하부에 체류한다. 한편, 처리 미완료 입자(P0)는 분급 기류(A2)를 타고 상방으로 불어 올려지고, 그 일부는 바이패스 경로(7b1)로부터 3방 스위칭 밸브(11)를 통해 제 2 토출 노즐(8')로 이송되고, 나머지는 사이클론 기구(7a)를 경유하여 토출 노즐(8)로 이송된다.
선별부(7)에서의 입자(P)의 선별 조작에 있어서, 사이클론 기구(7a)를 통해 강하해 오는 입자(P)가 분급 기구(7b)의 하부로부터 상방으로 불어 올리는 분급 기류(A2)의 기세에 밀려 분급 기구(7b)까지 강하하지 않고 그대로 토출 노즐(8)로 흘러 버리는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는 분급 기류(A2)를 일시적으로 약하게 하고 또는 정지시킬 필요가 있지만 이것은 조작의 번잡화로 이어진다. 또한, 분급 기류(A2)를 일시적으로라도 정지시키면 분급 기구(7b)의 메쉬판이 클로깅될 우려가 있다. 이것에 대해 이 실시형태의 연속식 입자 제조 장치에서는 상술한 바와 같이 분급 기류(A2) 및 이것에 탄 처리 미완료 입자(P0)의 일부가 바이패스 경로(7b1)로부터 3방 스위칭 밸브(11)를 통해 제 2 토출 노즐(8')로 이송되므로(놓치게 되므로) 사이클론 기구(7a)를 통해 강하해 오는 입자(P)가 분급 기구(7b)로 원활하게 이송되고, 분급 기구(7b)에 의한 선별 조작(분급 조작)이 효과적으로 행해진다.
흡인 노즐(6)에 의한 입자(P)의 처리 용기(1)로부터의 인출, 선별부(7)에 의한 입자(P)의 선별, 토출 노즐(8) 및 제 2 토출 노즐(8')에 의한 입자(P(P0))의 처리 용기(1)로의 되돌리기라는 일련의 순환 사이클을 반복하여 분급 기구(7b)의 하부에 일정량의 처리 완료 입자(P1)가 체류하면 도 7에 나타내는 바와 같이 3방 스위칭 밸브(11)의 스위칭에 의해 바이패스 경로(7b1)와 제 2 토출 노즐(8') 사이를 차단하고, 바이패스 경로(7b1)와 배출 경로(10a)를 연통시킨다. 또한, 개폐 밸브(12)를 닫고, 사이클론 기구(7a)와 분급 기구(7b) 사이를 차단한다. 또한, 보조관로(14)의 개방 밸브(15)를 열어 보조관로(14)로부터 주관로(13)로 보조 기류(A3)를 공급한다. 이것에 의해 분급 기류(A2)에 보조 기류(A3)가 더해진 강한 기류(분급 기류(A2)보다 강한 기류)가 주관로(13)로부터 분급 기구(7b)에 도입되고, 분급 기구(7b)의 하부에 체류한 처리 완료 입자(P1)는 분급 기구(7b)로부터 바이패스 경로(7b1), 3방 스위칭 밸브(11) 및 배출 경로(10a)를 경유하여 배출부(10)로 효과적으로 배출된다.
또한, 3방 스위칭 밸브(11) 대신에 바이패스 경로(7b1)와 제 2 토출 노즐(8')을 연통시키는 상태와, 바이패스 경로(7b1)와 배출 경로(10a)를 연통시키는 상태로 스위칭하는 3방 스위칭 밸브를 사용해도 좋다.
이상의 실시형태에 있어서, 도 8에 나타내는 바와 같이 처리 용기(1)의 벽부에 기체 분출 노즐(21)을 설치해도 좋다. 동 도면에 나타내는 실시형태에서는 처리 용기(1)의 소정 높이 위치에 원주방향을 따라 복수, 예를 들면 3개의 기체 분출 노즐(21)을 설치하고 있다. 기체 분출 노즐(21)을 설치하는 상기 소정 높이 위치는 1개의 높이 위치이어도 좋고, 상하방향으로 격리된 복수의 높이 위치이어도 좋다.
각 기체 분출 노즐(21)은 각각 처리 용기(1)의 벽부에 형성된 설치 구멍(1b)에 부착된 지지관(21a)과, 지지관(21a)으로 진퇴 이동가능하게 삽입된 노즐관(21b)을 주요한 요소로 해서 구성된다. 지지관(21a)은 용접 등의 적당한 수단으로 설치 구멍(1b)에 고정되고, 그 선단면(21a1)은 처리 용기(1)의 내벽면(1a)과 면일해진다. 노즐관(21b)은 기체 통로(21b1)와, 기체 통로(21b1)와 연통되고 선단면(21b2)의 근방에서 측방으로 개구된 노즐 구멍(21b3)을 구비하고 있다. 기체 통로(21b1)는 기체 공급구(21c)에 접속되고, 기체 배관(21c)에는 도시되어 있지 않은 기체 공급원(압축 공기원 등)에 연결되는 기체 배관이 접속된다. 처리 용기(1)의 횡단면(수평방향 단면)에 있어서 노즐 구멍(21b3)은 기체 통로(21b1)에 대해 소정 방향으로 경사지고 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따르도록 원주방향의 일방향을 지향하고 있다. 노즐관(21b)의 선단면(21b2)은 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따르는 곡률을 갖고, 도 8b에 나타내는 바와 같이 지지관(21a) 내에서 노즐관(21b)이 후퇴 위치에 유지되어 있을 때, 선단면(21b2)은 지지관(21a)의 선단면(21a1) 및 처리 용기(1)의 내벽면(1a)와 면일해진다. 또한, 노즐관(21b)이 후퇴 위치에 유지되어 있을 때, 노즐 구멍(21b3)의 선단 개구는 지지관(21a)의 내벽면에 의해 폐쇄된다.
지지관(21a)에 대한 노즐관(21b)의 유지는 지지관(21a)의 벽부를 관통해서 지지관(21a)에 나사 결합 접속된 고정 나사(21d)에 의해 행한다. 도 8b에 나타내는 상태로부터 고정 나사(21d)를 느슨하게 하고, 노즐관(21b)을 지지관(21a)에 대해 진출 이동시키면 도 8a에 나타내는 바와 같이 노즐관(21b)의 선단면(21b2)이 지지관(21a)의 선단면(21a1)으로부터 처리 용기(1)의 내부측으로 약간 돌출되고, 노즐 구멍(21b3)의 선단이 처리 용기(1)의 내벽면(1a)의 근방 위치에서 개구된다. 이 위치(노즐관(21b)의 진출 위치)에서 고정 나사(21d)를 조여 노즐관(21b)을 지지관(21a)에 유지한다. 이 상태에서 기체 공급구(21c)에 압축 기체(압축 공기 등)를 공급하면 이 압축 기체는 기체 통로(21b1)를 통해 노즐 구멍(21b3)에 들어가고, 노즐 구멍(21b3)의 선단으로부터 처리 용기(1)의 내부로 분출된다. 상술한 바와 같이 노즐 구멍(21b3)은 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따르도록 원주방향의 일방향을 지향하고, 또한 노즐 구멍(21b3)의 선단은 처리 용기(1)의 내벽면(1a)의 근방 위치에서 개구되므로 노즐 구멍(21b3)으로부터 분출된 압축 기체는 처리 용기(1)의 내벽면(1a)을 따라 원주방향으로 흐르는 선회류가 된다{도 8a의 하측의 기체 분출 노즐(21)을 참조}. 이 압축 기체의 선회류에 의해 처리 용기(1)의 내벽면(1a)에 부착된 분립체 입자(P)를 내벽면(1a)으로부터 효과적으로 털어내어서 처리 용기(1) 내의 유동층 내로 되돌려진다. 또한, 상기 압축 기체의 선회류를 타고 처리 용기(1) 내를 이동하는 입자가 내벽면(1a)과 충돌 또는 접촉함으로써 상기 입자가 압밀 작용을 받아 그 구형화·중질화가 촉진된다.
또한, 이상의 실시형태에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이 처리 용기(1)의 저부에 교반 날개를 갖는 회전판, 예를 들면 보스부(2b1)와 복수(예를 들면, 3개)의 교반 날개(2b2)를 구비한 회전판(2b)을 설치해도 좋다. 회전판(2b)은 회전 구동축(2c)에 연결되고, 도 9b에 나타내는 화살표 방향(R방향)으로 회전한다. 보스부(2b1)는 대략 원뿔 형상을 이루고, 회전 중심부에 위치한다. 교반 날개(2b2)는 각각 보스부(2b1)의 외주로부터 외주방향으로 연장되어 있다. 또한, 회전판(2b)의 하방에는 메쉬망(2d)이 설치되어 있고, 기체 도입부(4)(도 1 참조)로부터 공급되는 열풍 등의 처리 기체는 메쉬망(2d), 처리 용기(1)의 저부와 회전판(2b)의 하면 사이의 간극, 및 처리 용기(1)의 내주와 회전판(2b)의 외주 사이의 간극을 통해 처리 용기(1) 내에 도입된다.
도 9b 및 도 9c에 나타내는 바와 같이 이 실시형태에서는 교반 날개(2b2)의 회전방향 전면(2b21)에 소정의 경사 각도(α 및 β)를 갖게 하고 있다. 경사 각도(α)는 교반 날개(2b2)의 회전방향 전면(2b21)의 하부 가장자리와, 상기 하부 가장자리의 외주측 각부에 있어서의 접선(S)이 이루는 각도이며, 이 경사 각도(α)는 60~100°로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 경사 각도(β)는 교반 날개부(2b2)의 회전방향 전면(2b21)과 회전판(2b)의 상면이 이루는 각도이며, 이 경사 각도(β)는 25~45°로 설정하는 것이 바람직하다.
교반 날개(2b2)를 갖는 회전판(2b)을 처리 용기(1)의 저부에 설치한 것에 의해 특히, 교반 날개(2b2)의 회전방향 전면(2b21)의 경사 각도(α 및 β)를 상기 값으로 설정한 것에 의해 회전판(2b)의 회전에 따라 처리 용기(1) 내의 입자(P)에 처리 용기(1)의 내벽면(1a1)을 따라 선회방향으로 이동하는 움직임이 부여된다. 이 입자(P)의 움직임에 의해 흡인 노즐(6)(도 1 등을 참조)에 의한 입자(P)의 흡인이 촉진되고, 입자(P)가 처리 용기(1)의 내부로부터 효율적으로 인출된다. 그리고, 흡인 노즐(6)(입자 인출부)로부터 선별부(7)에 입자(P)가 효율적으로 보내어지고, 선별부(7)에 의한 입자(P)의 선별(분급) 효과가 높아지는 결과, 제품 수율(소망의 입자 직경의 입자의 수율)이 향상된다. 또한, 처리 용기(1) 내를 선회방향으로 이동하는 입자가 내벽면(1a)과 충돌하고 또는 접촉함으로써 상기 입자가 압밀 작용을 받아 그 구형화·중질화가 촉진된다.
또한, 이상의 실시형태에 있어서, 도 10에 모식적으로 나타내는 바와 같이 처리액을 상방을 향해 분무하는 스프레이 노즐(5)을 유동층 용기(1)의 저부에 복수(동 도면에 나타내는 예에서는 3개) 설치해도 좋다. 이 경우, 각 스프레이 노즐(5)의 설치 위치는 필터부(3)의 각 필터(3a)에 대해 원주방향으로 비켜 놓는 것이 바람직하다. 스프레이 노즐(5)을 복수 설치함으로써 스케일 업의 간편화를 도모할 수 있다. 또한, 각 스프레이 노즐(5)의 설치 위치를 필터부(3)의 각 필터(3a)에 대해 원주방향으로 비켜 놓음으로써 스프레이 노즐(5)로부터 분무되는 처리액이 필터(3a)에 부착되어 필터 기능이 저하하는 것이 억제된다.
이상의 실시형태에 있어서, 처리 용기(1) 내의 입자(P)를 흡인 노즐(6)에 의해 흡인하는 위치는 처리 용기(1) 내에 있어서의 입자(P)의 유동층의 하부, 중부, 상부, 및 입자(P)의 유동층보다 상방의 위치 중 적어도 하나의 위치로 설정하면 좋다.
이상의 실시형태의 연속식 입자 제조 장치에서는 스프레이 노즐(5)로부터 처리 용기(1) 내에 원료액을 분무하여 처리 완료 입자(P1)(입자 제품)를 연속적으로 제조하도록 하고 있지만 원료 분말의 입자를 연속적 또는 단속적으로 처리 용기(1) 내에 투입하고, 스프레이 노즐(5)로부터 결합제액 또는 막제액을 분무하여 처리 완료 입자(P1)(입자 제품)를 연속적으로 제조하도록 해도 좋다. 이 경우, 스프레이 노즐(5)은 결합제액 또는 막제액을 상방을 향해, 하방을 향해 또는 접선방향으로 분무하는 구성으로 할 수 있다. 또는, 이들의 방향으로의 분무를 임의로 조합해도 좋다.
또한, 스프레이 노즐(5)로부터의 원료액의 분무에 의한 원료 분말의 건조 입자의 생성, 흡인 노즐(6)에 의한 입자의 인출, 선별부(7)에 의한 입자의 선별, 및 배출부(10)에 의한 입자의 배출은 연속적으로 행해도 좋고, 단속적으로 행해도 좋다.
1 처리 용기 1a 내벽면
4 기체 도입부 5 스프레이 노즐
6 흡인 노즐 7 선별부
7a 사이클론 기구 7b 분급 기구
7b1 바이패스 경로 8 토출 노즐
8' 제 2 토출 노즐 10 배출부
10a 배출 경로 11 3방 스위칭 밸브
12 개방 밸브 21 기체 분출 노즐
P 입자 P0 처리 미완료 입자
P1 처리 완료 입자

Claims (9)

  1. 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 처리 기체를 도입하는 처리 기체 도입부와, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고 원료 분말을 포함하는 원료액, 결합제액 및 막제액 중 하나의 처리액을 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고, 상기 처리 용기 내에서 상기 스프레이 노즐로부터 분무되는 원료액의 건조에 의해 연속적 또는 단속적으로 생성되는 원료 분말의 건조 입자, 또는 상기 처리 용기 내에 연속적 또는 단속적으로 투입되는 원료 분말의 입자를 상기 처리 기체에 의해 부유 유동시키면서 상기 스프레이 노즐로부터 분무되는 상기 처리액과 접촉시켜서 조립 또는 코팅 처리를 행하고, 상기 조립 또는 코팅 처리가 완료된 처리 완료 입자를 연속적 또는 단속적으로 배출하는 연속식 입자 제조 장치에 있어서,
    상기 처리 용기의 내부로부터 입자를 인출하는 입자 인출부와, 상기 입자 인출부에서 인출된 입자를 처리 완료 입자와 처리 미완료 입자로 선별하는 선별부와, 상기 선별부에서 선별된 처리 완료 입자를 배출하는 배출부와, 상기 선별부에서 선별된 처리 미완료 입자를 상기 처리 용기의 내부로 되돌리는 입자 되돌림부를 구비하고,
    상기 입자 인출부는 상기 처리 용기 내의 처리 완료 입자와 처리 미완료 입자를 흡인 기류에 의해 흡인하여 인출하는 흡인 노즐을 구비하고, 상기 흡인 노즐은 흡인 수단을 통해 상기 선별부에 접속되고,
    상기 입자 되돌림부는 상기 처리 미완료 입자를 기류와 함께 상기 처리 용기의 내벽면에 분사하는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 되돌림부는 상기 처리 미완료 입자를 포함하는 기류를 상기 처리 용기의 내벽면에 대해 접선방향 또는 상하방향으로 토출하는 토출 노즐을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 선별부는 상기 입자 인출부에서 인출된 입자를 분급 기류에 의해 처리 완료 입자와 처리 미완료 입자로 선별하는 분급 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선별부는 사이클론 기구를 구비하고 있으며, 상기 분급 기구는 상기 사이클론 기구를 통해 상기 입자 인출부와 상기 입자 되돌림부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 선별부는 상기 분급 기구의 상부에 접속된 바이패스 경로와, 상기 바이패스 경로와 연통가능한 제 2 입자 되돌림부를 구비하고 있으며, 상기 바이패스 경로와 상기 제 2 입자 되돌림부가 연통된 상태에서 상기 분급 기류 및 상기 처리 미완료 입자의 일부가 상기 바이패스 경로와 상기 제 2 입자 되돌림부를 통해 상기 처리 용기의 내부로 되돌려지는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이패스 경로는 스위칭 밸브를 통해 상기 제 2 입자 되돌림부와, 상기배출부로 이어지는 배출 경로에 접속되고, 상기 스위칭 밸브는 상기 바이패스 경로와 상기 제 2 입자 되돌림부가 연통된 상태와, 상기 바이패스 경로와 상기 배출 경가 연통된 상태로 스위칭 가능하며, 상기 분급 기구의 상부는 상기 바이패스 경로보다 상방의 위치에서 개폐 밸브에 의해 개폐가능하게 구성되고, 상기 스위칭 밸브에 의해 상기 바이패스 경로와 상기 배출 경로를 연통시키고 또한 상기 개폐 밸브에 의해 상기 분급 기구의 상부를 닫은 상태에서 상기 분급 기구에 상기 분급 기류보다 강한 기류를 도입하고, 상기 분급 기구에 체류한 상기 처리 완료 입자를 상기기류에 의해 상기 바이패스 경로 및 상기 배출 경로를 통해 상기 배출부로 배출하는 것을 특징으로 연속식 입자 제조 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 벽부에 기체 분출 노즐이 설치되어 있고, 상기 기체 분출 노즐은 상기 처리 용기의 내벽면을 따라 원주방향으로 흐르는 선회류를 형성하도록 기체를 분출하는 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    교반 날개를 갖는 회전판을 상기 처리 용기의 저부에 설치한 것을 특징으로 하는 연속식 입자 제조 장치.
  9. 삭제
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