KR20210086664A - 정전기적 분무 건조기 시스템 - Google Patents

Abstract

액체를 분말로 건조하기 위한 정전기적 분무 건조기가, 상단부에 정전기적 분무 노즐을 구비하며 그리고 하단부에 분말 수집 용기를 구비하는, 길쭉한 원통형 건조 챔버를 포함한다. 분말 수집 용기는, 건조 챔버로부터 건조된 분말을 받아들이고 수집하기 위한, 필터 재료로 이루어지는 제거 가능하고 교체 가능한 필터 수집 자루(filter collections sock)를 포함한다. 건조 챔버의 내측벽으로부터 잔류 분말을 청소하기 위해, 벽의 외부 표면 상의 수동으로 제거 가능한 구동기에 자기적 인력에 의해 커플링되는, 스크레이퍼 부재가, 제공된다.

Description

정전기적 분무 건조기 시스템

본 출원은, 본 명세서에 참조로 통합되는 출원인, 2018년 11월 2일 출원된, 미국 가특허출원 제62/754,691호의 이익을 주장한다.

본 발명은 개괄적으로, 분무 건조기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 액체를 건조 분말 형태로 분무 건조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

분무 건조는, 액체 슬러리가, 가열된 공기가 액체를 분말로 건조하기 위해 그 내부에 도입되는, 건조 챔버 내로 분무되는, 공지된 그리고 널리 사용되는 프로세스이다. 슬러리는 일반적으로, 물과 같은 액체, 식품, 향료 또는 의약품과 같은 성분(ingredient), 및 담체(carrier)를 포함한다. 건조 프로세스 도중에, 액체는, 담체 내부에 봉입되는 분말 형태의 성분을 남겨두고 배출된다. 분무 건조는 또한, 다양한 식품, 첨가제 및 화학 물질과 같이 봉입이 요구되지 않는, 분말을 생산하는 데 사용된다.

분무 건조 시스템들은 일반적으로, 높이가 몇 층에 달할 수 있는 건조 타워를 구비하는, 비교적 방대한 구조이다. 장비 자체가 상당한 자본 투자 일 뿐만 아니라, 장비가 그 내부에서 사용되는 시설은, 그러한 장비를 수용하기에 충분한 크기와 설계이어야만 한다. 건조 매체에 대한 가열 요건 또한, 비쌀 수 있다.

더 신속한 건조를 가능하게 하는 전기적으로 대전된 입자들을 생성하기 위한 정전기적 분무 노즐들을 사용하는 것이 바람직한 가운데, 그러한 분무 건조기 시스템의 대체로 강철 구조로 인해, 정전기적으로 대전된 액체는, 특히 의도하지 않게 접지된 경우에, 사양에 맞게 건조되지 않은 대전되지 않은 액체의 방출을 야기하도록, 전기적 제어의 작동을 방해하며 그리고 작동을 중단시킬 수 있는 방식으로, 시스템의 구성 요소들을 대전할 수 있다.

전기적으로 대전된 액체로부터 시스템을 더 양호하게 절연하기 위해 비금속 재료의 정전기적 분무 건조기들의 건조 챔버를 형성하는 것이 공지되지만, 입자들이, 시스템의 사용을 중단시키는 시간을 소모하는 청소를 요구하도록, 건조 챔버의 벽들에 부착될 수 있으며 그리고 그 위에 축적될 수 있다. 더불어, 건조 챔버 내의 가열 공기의 분위기 내부의 매우 미세한 건조된 분말이, 의도하지 않은 스파크 또는 정전기적 분무 노즐 또는 시스템의 다른 구성 요소의 오작동으로 인한, 위험한 폭발 조건을 생성할 수 있다.

그러한 분무 건조기 시스템들은 또한, 상이한 형태의 액체 슬러리들을 분무 건조하기 위해 작동 가능해야만 한다. 향료 산업에서, 예를 들어, 한번은 감귤류 향료 성분과 함께 시스템을 작동하는 가운데, 커피 향료 성분이 다음 작업에서 사용되는 것이, 필요할 수 있을 것이다. 건조 챔버 벽들에 부착되는 잔류 향료 물질은, 후속적으로 처리된 제품들의 맛을 오염시킬 수 있다. 제약 분야에서는, 물론, 제약의 연속적인 실행이, 교차 오염되지 않아야 한다.

기존의 분무 건조기 시스템들은, 또한, 용이한 다목적성을 갖지 못했다. 때때로, 전체 대형 건조 시스템의 활용을 요구하지 않는, 더 작은 로트들(lots)의 제품을 건조시키기 위해 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 재료가 특정 적용을 위해 시스템 내로 분무되고 건조되는 방식을 변경하는 것이, 바람직할 수 있을 것이다. 또 다른 공정에서, 미세 입자들이, 그와 함께 사용되는 액체들 내로의 더욱 신속한 용해가 이루어지는 경우와 같이, 궁극적인 활용을 더욱 용이하게 하기 위해, 건조 도중에 응집되는 것이, 바람직할 수 있을 것이다. 그러나, 기존의 분무기들은, 그러한 공정 요건의 변화를 수용하기 위한 용이한 변경에 적합하지 못했다.

분무 건조기들은 또한, 건조기 시스템에서 나오는 건조 기체 내에 부유하는 상태로 유지될 수 있으며 그리고 시스템에서 나오는 기체로부터 여과되어야만 하는, 매우 미세한 입자들을 생성하는 경향이 있다. 그러한 미세한 입자상 물질은, 건조기의 효율적인 작동을 방해하도록 그리고 필터의 빈번한 청소를 요구하도록, 필터를 빠르게 막을 수 있다. 기존의 분무 건조기들은 또한, 일반적으로, 부유하는 입자상 물질을 제거하기 위한, 복잡한 사이클론 분리 및 필터 장비를 사용했다. 그러한 장비는, 비싸며 그리고 비싼 유지보수 및 청소를 필요로 한다.

분무 건조기 시스템들과 함께하는 다른 문제점이, 건조 프로세스의 완료 이후의 완성된 제품에 대한 잠재적 손상이다. 특히, 완성된 제품에 대한 손상은, 습기를 포함한 공정 기체, 과도한 열 또는 산소에 노출되는 경우에, 발생할 수 있다. 예를 들어, 일부 분무-건조된 제품은, 매우 흡습성이며 그리고, 제품이 습기를 포함한 건조가 배치 배기 흐름에 너무 길게 노출되는 경우에, 분무 건조 프로세스가 완료된 이후에, 수분을 재흡수할 수 있을 것이다. 증발 냉각이, 분무 건조 프로세스 도중에 열에 대한 노출에 의해 야기되는 손상으로부터, 분무-건조된 제품들을 보호하지만, 일부 분무-건조된 제품은, 이들이 변성되거나 또는 달리 열화되기 시작하기 이전에, 단지 짧은 기간 동안만 고온에 견딜 수 있다. 따라서, 가열된 배기 흐름에 대한 오래 계속되는 노출은, 제품 손상으로 이어질 수 있다. 부가적으로, 일부 제품은 또한, 건조 프로세스의 완료 이후에 산소에 노출되는 경우, 산화될 수 있다.

분무 건조기 시스템들과 함께하는 다른 문제점이, 건조 프로세스의 완료 이후의 완성된 제품에 대한 잠재적 손상이다. 특히, 완성된 제품에 대한 손상은, 습기를 포함한 공정 기체, 과도한 열 또는 산소에 노출되는 경우에, 발생할 수 있다. 예를 들어, 일부 분무-건조된 제품은, 매우 흡습성이며 그리고, 제품이 습기를 포함한 건조가 배치 배기 흐름에 너무 길게 노출되는 경우에, 분무 건조 프로세스가 완료된 이후에, 수분을 재흡수할 수 있을 것이다. 증발 냉각이, 분무 건조 프로세스 도중에 열에 대한 노출에 의해 야기되는 손상으로부터, 분무-건조된 제품들을 보호하지만, 일부 분무-건조된 제품은, 이들이 변성되거나 또는 달리 열화되기 시작하기 이전에, 단지 짧은 기간 동안만 고온에 견딜 수 있다. 따라서, 가열된 배기 흐름에 대한 오래 계속되는 노출은, 제품 손상으로 이어질 수 있다. 부가적으로, 일부 제품은 또한, 건조 프로세스의 완료 이후에 산소에 노출되는 경우, 산화될 수 있다.

본 발명의 목적은, 더욱 효율적인 그리고 다목적의 작동에 적합한, 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적이, 크기가 비교적 작으며 그리고 작동이 더욱 신뢰할 수 있는, 이상에서 특징으로 하는 바와 같은 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 목적이, 높이가 비교적 짧으며 그리고 특별한 건물 또는 천장 요건 없이 장소에 설치되고 작동될 수 있는, 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

추가의 목적이, 교차-오염 없이 상이한 제품 로트들을 분무 건조하는데 효과적인, 상기한 유형의 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 목적이, 특정 건조 적용을 위해, 크기 및 처리 기법 양자 모두에 관해, 용이하게 수정 가능한, 이상의 종류의 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

추가의 목적이, 미세 입자가 후속 활용을 더욱 용이하게 하는 형태로 응집되는 것을 가능하게 하는 방식으로, 분말을 건조하도록 작동 가능한, 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 목적이, 더 적은 가열 요건을 동반하는 가운데 효과적으로 작동될 수 있으며 그리고 그에 따라 더욱 경제적일 수 있는, 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다. 관련된 목적이, 온도 민감성 화합물들을 효과적으로 건조하도록 작동 가능한, 그러한 유형의 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적이, 모듈들이 상이한 용량 건조 요건을 위해 선택적으로 활용될 수 있으며 그리고, 분무 건조기 시스템의 작동을 중단 없이도, 수리, 유지보수, 및 모듈 교체에 적합한, 모듈형 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 목적이, 전기적 오작동 그리고 미세 분말 및 시스템의 건조 챔버 내부의 가열 분위기로 인한 위험한 폭발에 덜 민감한, 이상의 유형의 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다. 관련된 목적이, 시스템의 있을 수 있는 전기적 오작동을 모니터링하고 제어하는 데 효과적인, 그러한 분무 건조기 시스템을 위한 제어를 제공하는 것이다.

다른 목적이, 건조기에서 나오는 건조 기체로부터 부유하는 입자상 물질을 더욱 효과적이고 효율적으로 제거하기 위한 그리고 더 적은 유지보수 요건을 동반하는, 필터 시스템을 구비하는, 그러한 유형의 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

추가의 목적이, 건조 기체 필터 시스템이 필터들 상의 입자상 물질의 축적을 자동적으로 그리고 더욱 효과적으로 제거하기 위한 수단을 포함하는, 이상에 특징으로 하는 바와 같은 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 목적이, 구축이 비교적 간단하며 그리고 경제적인 제조에 적합한, 그러한 정전기적 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

다른 목적이, 완성된 제품을 손상으로부터 보호하는, 분무 건조기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들 및 장점들이, 뒤따르는 상세한 설명을 읽으면 그리고 도면을 참조하면, 명백해질 것이다.

도 1은 예시되는 분무 건조기 시스템의 분말 처리 타워의 측면도이고;
도 2는 도 1에 도시된 분말 처리 타워의 수직 단면도이며;
도 3은 예시되는 분말 처리 타워의 분해 사시도이고;
도 3a는, 예시되는 분말 처리 타워와 함께 사용 가능한, 조립되지 않은 유연한 비-투과성 라이너의 평면도이며,
도 3b는, 도 3a에 도시된 것과 유사한 그러나 투과성 필터 재료로 이루어진, 라이너의 대안적인 실시예의 평면도이고;
도 3c는, 예시되는 분말 처리 타워와 함께 사용 가능한, 이 경우에 부분적으로 비-투과성 재료로 그리고 부분적으로 투과성 필터 재료로 이루어지는, 라이너의 다른 대안적인 실시예의 평면도이며;
도 3d는, 예시되는 분말 처리 타워와 함께 사용 가능한, 이 경우에 비-투과성 비-전도성 강성 재료로 이루어지는, 라이너의 다른 대안적인 실시예의 평면도이고;
도 4는, 그 내부에서 중앙에 지지되는 정전기적 분무 노즐을 갖는, 예시되는 분말 처리 타워의 상부 캡 또는 뚜껑의 확대된 평면도이며;
도 5는 도 4에 도시된 상부 캡 및 분무 노즐 조립체의 측면도이고;
도 6은 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체의 확대된 수직 단면도이며;
도 7은 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체의 노즐 지지 헤드의 확대된 부분적 단면도이고;
도 8은 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체의 방출 단부의 확대된 부분적 단면도이며;
도 8a는, 더욱 점성의 액체들의 분무를 가능하게 하기 위해 변경되는 방출 분무 팁(discharge spray tip)을 갖는 분무 노즐 조립체를 도시하는, 도 8과 유사한 부분적 단면도이고;
도 9는, 도 8의 9-9 선을 따라 취해진, 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체의 횡단면도이며;
도 10은 예시되는 분말 처리 타워의 분말 수집 원뿔 및 필터 요소 하우징의 확대된 부분적 단면도이고;
도 10a는 도 10에 도시된 분말 수집 원뿔 및 필터 요소 하우징의 분해 사시도이며;
도 11은, 예시되는 분말 처리 타워와 함께하는 사용을 위한, 필터 요소 하우징의 대안적인 실시예의, 부분 단면의, 측면도이고;
도 11a는, 작동하지 않는 상태의 역 기체 펄스 필터 청소 장치를 도시하는, 도 11에 도시된 필터 하우징의 필터들 중의 하나의 확대된 부분적 단면도이며;
도 11b는, 작동하는 상태의 역 기체 펄스 공기 필터 청소 장치를 도시하는, 도 11a와 유사한 확대된 부분적 단면도이고;
도 12는 필터 요소 하우징 및 분말 수집 챔버의 대안적인 실시예의 측면도이며;
도 12a는 도 12에 도시된 필터 요소 하우징 및 분말 수집 챔버의 상측 평면도이고;
도 12b는 도 12에 도시된 필터 요소 하우징 및 분말 수집 챔버의 확대된 부분 절개도이며;
도 12c는 도 12에 도시된 필터 요소 하우징 및 연관된 상류측 공기 유도 플리넘(plenum)의 분해 사시도이고;
도 13은, 상측 커버를 건조 챔버에 연관된 상측 라이너 이격 링 조립체로 고정하기 위한 체결 배열을 도시하는 부분적 단면도이며;
도 13a는, 도 13과 유사하지만, 건조 챔버를 분말 수집 원뿔에 연관된 하측 라이너 이격 링 조립체로 고정하기 위한 체결 배열을 도시하는, 부분적 단면도이고;
도 14는 예시되는 체결구들 중의 하나의 부분 확대도이며;
도 15는 예시되는 분무 건조기 시스템의 개략도이고;
도 15a는, 용융된 유동 흐름의 응고된 입자들로의 분무 냉각을 위해 작동 가능한, 분무 건조기의 대안적인 실시예의 개략도이며;
도 16은 예시되는 분무 건조 시스템을 위한 유체 공급 펌프 및 그의 연관된 구동 모터를 도시하는 부분적 단면도이고;
도 16a는, 외측 비-전도성 하우징 내부에 지지되는, 예시되는 유체 공급 펌프의 수직 단면도이며;
도 17은 예시되는 절연 라이너 및 그의 이격 링 지지 조립체의 확대된 평면도이고;
도 18은, 도 17과 유사하지만, 더 작은 직경의 절연 라이너를 지지하는 이격 링 조립체를 도시하는 확대된 평면도이며;
도 19는, 복수의 정전기적 분무 노즐을 지지하는, 예시되는 분말 처리 타워의 상부 캡의 확대된 측면도이고;
도 20은 도 19에 도시된 상부 캡의 평면도이며;
도 21은, 건조를 위한 상향 방향의 분무된 액체를 위해, 자체의 건조 챔버의 바닥 근처에서 중앙에 정전기적 분무 노즐을 지지하도록 수정된, 예시되는 분말 처리 타워의 수직 단면도이고;
도 22는 도 21에 도시된 정전기적 분무 노즐 조립체의 바닥 장착 지지대의 도식적 측면도이며;
도 23은 도 22에 도시된 정전기적 분무 노즐 조립체 및 바닥 장착 지지대의 평면도이고;
도 24는 도 22 및 도 23에 도시된 분무 노즐 바닥 장착 지지대를 위한 지지봉들 중의 하나의 확대된 단면도이며;
도 25는 예시적인 분말 건조 시스템을 위한 대안적인 구성을 도시하는 챠트이고;
도 25a는, 신선한 질소 기체가 그 내부에서 시스템의 기체 재순환 라인 내로 도입되는, 분무 건조기 시스템의 대안적인 실시예의 개략도이며;
도 25b는, 재순환 건조 기체 흐름으로부터 입자상 물질을 필터링하기 위해 사이클론 분리기/필터 백 조립체를 활용하는, 분무 건조기 시스템의 다른 대안적인 실시예의 개략도이고;
도 25c는, 도 25b와 유사하며 그리고 사이클론 분리기에서 분리된 건조된 미세 입자들이 건조 챔버 내로 재도입되는, 대안적인 실시예이며;
도 25d는, 재순환 건조 기체로부터 입자상 물질을 필터링하기 위한 복수의 유동층 필터(fluid bed filter)를 구비하는, 분무 건조기 시스템의 다른 대안적인 실시예이고;
도 26은, 본 개시에 따른 정전기적 분무 건조기 시스템에서의 사용을 위한, 전압 생성기 오류 복구 방법을 작동하는 방법에 대한 흐름도이며;
도 27은, 본 개시에 따른 정전기적 분무 건조기 시스템에서의 사용을 위한, 정전기적 분무 노즐에서 펄스 폭을 변조하는 방법에 대한 흐름도이고;
도 28은, 복수의 분말 처리 타워를 구비하는 모듈형 분무 건조기 시스템의 도식적 평면도이며;
도 29는 도 28에 도시된 모듈형 분무 건조기 시스템의 정면도이고;
도 30은, 도 28과 유사하지만 부가적인 분말 처리 타워들을 구비하는, 모듈형 분무 건조기 시스템의 평면도이며;
도 31은 분말 수집 시스템의 대안적인 실시예의 측면도이고;
도 32는 도 31의 분말 수집 시스템의 수집 용기의 확대된 단면도이며;
도 33은, 도 31 및 도 32의 분말 수집 시스템을 위한, 차폐(blanket) 기체 급송 시스템의 개략도이고;
도 34는, 용융된 유동 흐름의 고체 입자들로의 분무 냉각을 위해 작동 가능한, 분무 건조기의 대안적인 실시예의 개략도이며;
도 35는 도 34의 분말 건조기 시스템의 펄스형 분무 노즐 조립체의 확대된 단면도이고;
도 36은 분무 건조 시스템의 다른 대안적인 실시예의 측면도이며;
도 37은, 도 36의 분무 건조기와 함께 사용될 수 있는, 분말 수집 용기의 대안적인 실시예의 상측 사시도이고;
도 38은 도 37의 분말 수집 용기의 측면도이며;
도 39는 도 37의 분말 수집 용기의 측단면도이고;
도 40은, 스크레이퍼 장치를 도시하는, 도 37의 분무 건조기 시스템의 건조 챔버의 일부분의 확대도이며;
도 41은 도 40의 스크레이퍼 장치의 개략적 측단면도이고;
도 42는, 도 36의 분무 건조 시스템의 건조 기체 유입 라인 또는 배출 라인 상에서 사용될 수 있는, 필터 하우징의 측면도이며;
도 43은 도 42의 필터 하우징의 측단면도이다.
비록 본 발명은 다양한 수정들 및 대안적인 구성들을 허용하지만, 그의 특정 예시적인 실시예들이, 도면에 도시되었으며 그리고 이하에 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한할 의도가 없으며, 대조적으로, 의도는, 본 발명의 사상 및 범위 이내에 속하는 모든 수정들, 대안적인 구성들, 및 균등물들을 커버하는 것이라는 것이, 이해되어야 한다.

지금부터 더욱 구체적으로 도면들을 참조하면, 직립 원통형 구조물의 형태의 건조 챔버(12), 가열 공기 유입구(15) 및 액체 분무 노즐 조립체(16)를 구비하는 건조 챔버(12)를 위한 커버 또는 뚜껑(14)의 형태의 상측 폐쇄 장치, 및 건조 챔버(12)의 하부에 지지되는 분말 수집 원뿔(18)의 형태의 하측 폐쇄 장치, 분말 수집 원뿔(18)이 그를 통해 연장되는, 가열 공기 배기 배출구(20)를 구비하는 필터 요소 하우징(19), 및 하측 분말 수집 챔버(21)를 포함하는, 처리 타워(11)를 포함하는, 본 발명에 따른 예시적인 분무 건조 시스템(10)이 도시된다. 건조 챔버(12), 수집 원뿔(18), 필터 요소 하우징(19), 및 분말 수집 챔버(21)는 모두, 바람직하게, 스테인리스 스틸로 이루어진다. 상측 커버(14)는 바람직하게, 플라스틱 또는 다른 비전도성 재료로 이루어지며, 그리고 이러한 경우에, 분무 노즐 조립체(16)를 중앙에 지지한다. 예시되는 가열 공기 유입구(15)는, 접선 소용돌이 방향으로 건조 챔버(12) 내로 가열된 공기를 유도하도록 배향된다. 프레임(24)이, 처리 타워(11)를 직립 상태로 지지한다.

본 실시예의 중요한 양태에 따르면, 분무 노즐 조립체(16)는, 도 6 내지 도 9에 최상으로 도시된 바와 같이, 요구되는 분말 형태로의 액체 슬러리의 신속하고 효율적인 건조를 위해 건조 챔버(12) 내로 정전기적으로 대전된 입자들의 분무를 유도하기 위한, 가압 공기 지원 정전기적 분무 노즐 조립체이다. 국제출원 PCT/US2014/056728에 개시된 유형일 수 있는, 예시되는 분무 노즐 조립체(16)는, 노즐 지지 헤드(31), 헤드(31)로부터 하류측으로 연장되는 세장형 노즐 몸통 또는 몸체(32), 및 세장형 노즐 몸체(32)의 하류측 단부의 방출 분무 팁 조립체(34)를 포함한다. 헤드(31)는 이러한 경우에, 플라스틱 또는 다른 비전도성 재료로 이루어지며 그리고, 액체 공급원과 소통 상태에 놓이는 공급 라인(131)에 커플링하기 위한 액체 유입구 부속품(38)을 수용하며 그리고 그와 소통 상태에 놓이는, 반경 방향 액체 유입 통로(36)를 갖도록 형성된다. 공급 액체가, 물과 같은 용매와, 향료, 식품, 약제, 또는 이와 유사한 것과 같은 요구되는 성분, 및 분말 형태로 건조 시 요구되는 성분이 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 담체 내부에 봉입되도록 하는 담체를 구비하는, 액체 슬러리를 포함하는, 분말 형태로 건조될 수 있는 다양한 슬러리들 또는 유사한 액체들 중의 임의의 것일 수 있다는 것이, 이해될 것이다. 담체를 포함하지 않거나 건조된 제품의 봉입을 요구하지 않는 액체들을 포함하는, 다른 형태의 슬러리들이 또한, 사용될 수 있을 것이다.

노즐 지지 헤드(31)는 이러한 경우에 또한, 적절한 가압 기체 공급원에 커플링되는 공기 유입구 부속품(40)을 수용하며 그리고 그와 소통 상태에 놓이는, 상기 액체 유입 통로(36)의 하류측의 반경 방향 가압 공기 무화 유입 통로(39)를 갖도록 형성된다. 헤드(31)는 또한, 고전압 공급원에 연결되며 그리고, 헤드(31) 내부에서 축방향으로 지지되며 그리고 액체 유입 통로(36)의 하류측으로 연장되는 전극(48)에 전기적 접촉 관계로 접경 상태에 놓이는, 통로(41) 내로 연장되는 단부(44a)를 구비하는, 고전압 케이블(44)을 고정하기 위한 부속품(42)을 수용하는, 액체 유입 통로(36)의 상류측의 반경 방향 통로(41)를 구비한다.

헤드(31)를 통한 액체 통과를 가능하게 하기 위해, 전극(48)은, 액체 유입 통로(36)와 소통하며 그리고 전극(48)을 통해 하류측으로 연장되는, 내부 축방향 통로(49)를 갖도록 형성된다. 전극(48)은, 액체 유입 통로(36)와 내부 축방향 통로(49) 사이에서 소통하는, 복수의 반경 방향 통로(50)를 갖도록 형성된다. 예시되는 전극(48)은, 그들 사이에 개재되는 밀봉 O-링(52)과 함께 헤드(31)의 중심 보어 내부에 조립되는, 하류측 외향 연장 반경 방향 허브(51)를 구비한다.

세장형 몸체(32)는, 원통형 몸체 부재(55)와 헤드(31) 사이에 개재되는 밀봉 O-링(56)과 함께 헤드(31)의 나사 가공 보어 내부에 나사식으로 맞물리는 상류측 단부(55a)를 구비하는, 플라스틱 또는 다른 적절한 비전도성 재료로 이루어지는 외측 원통형 몸체 부재(55)의 형태이다. 스테인리스 스틸 또는 다른 전기 전도성 재료로 이루어지는, 액체 급송 튜브(58)가, 축방향 전극 액체 통로(49)와 방출 분무 팁 조립체(34) 사이에서 액체를 소통시키기 위한 액체 유동 통로(59)를 한정하기 위해 그리고 액체 급송 튜브(58)와 외측 원통형 몸체 부재(55) 사이에 환형 무화 공기 통로(60)를 한정하기 위해, 외측 원통형 몸체 부재(55)를 통해 축방향으로 연장된다. 외측 원통형 노즐 몸체(55)의 나사 가공 유입 단부(55a) 위로 돌출하는 액체 급송 튜브(58)의 상류측 단부가, 전극 허브(51) 내의 하방으로 개방된 원통형 보어(65) 내부에 전기적 전도 관계로 조립된다. 고전압 케이블(44)에 의해 대전되는 전극(48)에 의해, 유입 통로(36)로 급송되는 액체가, 세장형 노즐 몸체(32)의 전체 길이를 따르는 전극 통로(49) 및 액체 급송 튜브(58)를 통한 그의 이동 도중에, 전기적으로 대전될 것이라는 것이, 확인될 것이다. 가압 기체는 이러한 경우에, 액체 급송 튜브(58)의 상류측 단부 둘레의 반경 방향 공기 유입 통로(39)를 통해, 그리고 이어서 액체 급송 튜브(58)와 외측 원통형 몸체 부재(55) 사이의 환형 공기 통로(60) 내로 소통한다.

액체 급송 튜브(58)는, 헤드(31)로부터 그리고 세장형 노즐 몸체 부재(32)를 통해 방출 분무 팁 조립체(34)로의 그의 통과 전체에 걸쳐, 액체를 효율적으로 전기적으로 대전시키기 위해, 전극(48)과 전기적 접촉 관계로 배치된다. 그러한 목적을 위해, 방출 분무 팁 조립체(34)는, 그들 사이에 개재되는 밀봉 O-링(72)과 함께 액체 급송 튜브(58)의 하류측 단부에 둘러싸는 관계로 놓이는, 상류측 원통형 섹션(71)을 구비하는, 분무 팁(70)을 구비한다. 분무 팁(70)은, 내향으로 좁아지는 또는 원뿔형의 중간 섹션(74) 및, 분무 팁(70)의 원통형 유동 통로(75) 및 액체 방출 오리피스(78)를 한정하는, 하류측 원통형 섹션(76)을 구비한다. 분무 팁(70)은 이러한 경우에, 명백해질 것으로서, 복수의 공기 통로(77)를 한정하는, 상류측 원통형 섹션(71)의 외향으로 연장되는, 분할된 반경 방향 유지 플랜지(78)를 구비한다.

분무 팁(70)을 통해 유도됨에 따라 액체를 계속 전기적으로 대전시키는 가운데, 급송 튜브(58)로부터 분무 팁(70) 내로 그리고 분무 팁(70)을 통해 액체를 이송하기 위해, 전기적 전도 핀 유닛(80)이, 급송 튜브(58)의 하류측 단부에 대해 전기적 전도 관계로 접경하도록, 분무 팁(70) 내부에 지지된다. 핀 유닛(80)은 이러한 경우에, 분무 팁(70)의 중간 원뿔형 섹션(74) 내부에 지지되는 하류측 원뿔형 벽 섹션(82)과 함께 형성되는, 상류측 원통형 허브 섹션(81)을 구비한다. 원통형 허브 섹션(81)은, 액체 급송 튜브(58)와 원통형 분무 팁 통로 섹션(75) 사이에서 소통하는, 복수의 원주 방향으로 이격된 반경 방향 액체 유동 통로(83)(도 8)를 갖도록 형성된다. 전기적 전도 핀 유닛(80)은, 분무 팁(70) 내부에 안착될 때, 액체 급송 튜브(58)의 하류측 단부를, 접경하는 관계에서, 물리적으로 지지하는 것이, 확인될 것이다.

분무 팁으로부터 방출되는 액체 상에 전하를 집중시키기 위해, 핀 유닛(80)은, 분무 팁 통로(75)에 대해 동심 관계로 지지되는, 하방으로 연장되는 중앙 전극 핀(84)을 구비하여, 액체 방출 오리피스(78)가 전극 핀(84) 둘레에 환형으로 배치되도록 한다. 전극 핀(84)은, 환형 분무 팁 방출 오리피스(78) 너머로, 약 ¼ 내지 ½ 인치 사이와 같은, 거리로 연장되는, 점진적으로 좁아지는 뾰족한 단부를 구비한다. 분무 팁(70)을 빠져나갈 때, 돌출하는 전극 핀(84) 둘레에서의 액체의 증가된 접촉은, 향상된 액체 입자 붕괴 및 분포를 위해, 방출되는 액체 상에서의 전하의 농도를 추가로 향상시킨다.

대안적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 더욱 점성의 액체를 분무할 때, 방출 분무 팁 조립체(34)는, 이상에 설명된 것과 유사하지만, 하방으로 연장되는 중앙 전극 핀(84)을 구비하지 않는, 허브 섹션(81)을 구비할 수 있을 것이다. 이러한 배열은, 액체에 대전되는 정전하가 그러한 점성 액체들의 더욱 효율적인 건조를 위해 여전히 액체 붕괴를 향상시키는 가운데, 분무 팁을 통한 더욱 점성의 액체의 더욱 자유로운 통과를 제공한다.

방출 분무 팁 조립체(34)는 또한, 분무 팁(70) 둘레에 환형 무화 공기 통로(91)를 한정하며 그리고 분무 팁(70), 핀 유닛(80), 및 액체 급송 튜브(58)를 서로에 대해 조립된 전도 관계로 유지하는, 분무 팁(70) 둘레에 배치되는 공기 또는 기체 캡(90)을 포함한다. 공기 캡(90)은 이러한 경우에, 분무 팁 노즈(76) 둘레의 환형 방출 오리피스(93)를 통한 가압 공기 또는 기체 방출 흐름 및 분무 팁 액체 방출 오리피스(78)로부터 방출되는 액체를 유도하기 위해, 액체 급송 튜브(58)와 외측 원통형 몸체 부재(55) 사이의 환형 공기 통로(60)와, 분무 팁 유지 플랜지(78) 내의 둘레 방향으로 이격된 공기 통로들을 통해 소통하는, 분무 팁(70)의 하류측 단부 둘레의 원뿔형 가압 공기 유동 통로 섹션(91a)을 한정한다. 조립된 관계에서 분무 노즐의 내부 구성요소들을 유지하기 위해, 공기 캡(90)은, 외측 원통형 부재(55)의 하류측 외측 나사 가공 단부 둘레에 나사식으로 맞물리는 상류측 원통형 단부(95)를 구비한다. 공기 캡(90)은, 분무 팁(70)을 그리고 그에 따라 핀 유닛(80) 및 액체 급송 튜브(58)를 상류측 전극(48)과 전기적 전도 관계로 지지하기 위해, 분무 팁(70)의 분할된 반경 방향 플랜지(78)를 수용하고 지지하는, 중심 보어(96)를 구비한다.

분무 노즐 조립체(16)는, 건조 챔버(12) 내로의 정전기적으로 대전된 액체 입자들의 분무를 방출하도록 작동 가능하다. 실제로, 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체(16)는, 70 미크론 정도의 직경과 같은, 극히 미세한 액체 입자 액적들을 생성하도록 작동될 수 있을 것이다. 명백해질 것으로서, 가열 공기 유입구(15) 및 공기 지원 분무 노즐 조립체(16) 양자 모두로부터 건조 챔버 내로 도입되는, 가열된 건조 기체 및 그러한 미세한 액체 분무 입자들의 붕괴 및 반발 본성으로 인해, 액체 입자들은, 미세 입자 형태로 신속하고 효율적으로 건조되기 쉽다. 예시되는 정전기적 분무 노즐 조립체(16)가 본 발명과 관련한 특정 활용성을 갖는 것으로 확인되었지만, 공지의 유형의 정전기적 유압식 회전 분무 노즐들 및 고 부피 저 압력 정전기적 분무 노즐들을 포함하는, 다른 정전기적 분무 노즐들 및 시스템들이, 사용될 수 있다.

본 실시예의 다른 중요한 특징에 따르면, 건조 챔버(12)는, 분무 노즐 조립체(16)로부터의 정전기적으로 대전된 액체 분무 입자들이 그 내부로 방출되는 건조 챔버(12)의 내측벽 표면(12a)에 대해 동심 이격 관계로 배치되는, 내부 비금속 절연 라이너(100)를 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 라이너는, 다른 치수들이 사용될 수 있지만, 바람직하게 적어도 약 2 인치(약 5 cm)의, 건조 챔버(12)의 외측벽 표면(12a)과의 절연 공기 간격(101)을 제공하기 위해, 건조 챔버(12)의 내경(d1)보다 작은 직경(d)을 갖는다. 이러한 실시예에서, 라이너(100)는, 비구조적이며, 바람직하게 비-투과성 가요성 플라스틱 재료(100a)(도 3 및 도 3a)로 이루어진다. 대안적으로, 명백해질 것으로서, 라이너는, 강성 비-투과성 비-전도성 재료(100c)(도 3d)로, 투과성 필터 재료(100b)(도 3b)로, 또는 부분적으로 비-투과성 재료(100a)로 그리고 부분적으로 투과성 필터 재료(100b)(도 3c)로 이루어질 수 있을 것이다.

본 실시예의 다른 양태에 따르면, 처리 타워(11)는, 건조 챔버(12)의 외측벽에 전기적 절연 관계로 환형 라이너(100)의 조립 및 장착을 가능하게 하는, 신속 분리 조립 구조를 구비한다. 이러한 목적을 위해, 환형 절연 라이너(100)는, 개별적인 상측 및 하측 이격 링 조립체(104)(도 1, 3, 13, 13a, 14 및 17)에 의해 서로 반대편의 단부들에서 지지된다. 각 링 조립체(104)는 이러한 경우에, 라이너(100)의 단부가 그에 부착되는 내측 원통형 이격 링(105) 및, 이격 링(105)에 대해 외향으로 연장되는 반경 방향 관계로 고정되는, 복수의, 둘레 방향으로 이격된 비-전도성의, 폴리프로필렌 또는 다른 플라스틱의, 이격 스터드(106)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 라이너(100)의 상단부는, 상측 링 조립체(104)의 이격 링(105)의 상부 위로 접히며 그리고, 라이너(100)의 접힌 단부 및 이격 링(105) 위에 배치되는 환형 U-자형 구성 고무 가스켓(108)에 의해, 그에 부착된다(도 13). 라이너(100)의 하단부는, 하측 링 조립체(104)의 이격 링(105)의 하부 둘레에 유사하게 조작되며 그리고 유사한 고무 가스켓(108)에 의해 그에 고정된다(도 13). 유사한 고무 가스켓들(108)이 또한, 이격 링들(105)의 노출된 에지들에 의한 손상으로부터 라이너(100)를 보호하기 위해, 링 조립체들(104)의 원통형 이격 링들(105)의 서로 반대편의 단부들 상에 지지된다.

건조 챔버(12) 내부에 각 이격 링 조립체(104)를 고정하게 위해, 개별적인 장착 링(110)이, 건조 챔버(12)의 외측면에, 용접에 의해서와 같이, 부착된다. 스테인리스 스틸 장착 스크류들(111)이, 절연 이격 스터드들(106)을 나사식으로 맞물도록 하기 위해 건조 챔버(12)의 외측벽 및 장착 링(110) 내의 정렬된 개구들을 통해 연장된다. 고무 O-링(112)이 이러한 경우에, 건조 챔버(12)의 내측벽을 밀봉하기 위해 각 이격 스터드(106)의 단부 둘레에 제공되며, 그리고 네오프렌 접합 밀봉 와셔(114)가, 각 유지 스크류(111)의 헤드 둘레에 배치된다.

상측 이격 링 조립체(104)에 대해 밀봉된 관계로 건조 챔버(12) 상의 제자리에 건조 챔버 상측 커버(14)를 고정하기 위해, 이격된 분리 가능 래치 조립체들(121)의 환형 어레이(120)(도 1 및 도 2)가, 이격 스터드들(106) 중간의 둘레 방향으로 이격된 개소들에서 장착 링(110)에 고정된다. 래치 조립체들(121)은, 커버(14)의 상측 주변 에지 위에 배치 가능하며 그리고, 이격 링(105)의 상측 에지 둘레의 U-자 형상 가스켓(108) 및 원통형 건조 챔버(12)의 상측 에지 둘레의 유사한 큰 직경의 환형 U-자 형상 가스켓(126)에 대해 상측 커버(14)를 유지하기 위해, 래치고정 위치로의 래치 아암(124)의 하향 선회 운동에 대해 일어나는 일로서, 잠금고정 위치로 아래로 끌어당겨지는, 상방으로 연장되는 드로우 후크(draw hook)(122)를 구비하는 공지의 유형의 것일 수 있을 것이다. 래치 조립체들(121)은, 필요할 때 상측 커버(14)의 제거를 허용하기 위해, 드로우 후크들(122)을 상방으로 그리고 외향으로 이동시키기 위한 래치 후크들(124)의 역 선회 이동에 의해 용이하게 래치고정 해제될 수 있을 것이다. 이러한 경우에 이격 링(105)의 하부 에지 및 건조 챔버(12)의 하부 원통형 에지 둘레에 고무 가스켓들(108, 126)과 함께 밀봉된 관계로 수집 원뿔(18)의 플랜지(129)를 유지하기 위해, 수집 원뿔(18)의 외향으로 연장되는 플랜지(129)와 중첩되는 관계로 하방으로 배치되는 드로우 후크들(122)을 구비하는, 래치 조립체들(121)의 유사한 환형 어레이(120a)가, 건조 챔버(12)의 하부에 인접하게 장착 링(110) 둘레에 제공된다(도 13a). 특정 적용들을 위해, 라이너(100), O-링들, 및 다른 밀봉 가스켓들(108, 126)이, FDA 준수 재료로 이루어질 수도 또는 그렇지 않을 수도 있다는 것이, 이해될 것이다.

정전기적 분무 노즐 조립체(16)의 작동 도중에, 이러한 경우에 도 15에 도시된 바와 같은 액체 유지 탱크(130)인, 액체 공급원으로부터 정전기적 분무 노즐 조립체(16)에 공급되는 액체는, 환형 라이너(100)에 의해 한정되는 유효 건조 구역(127) 내로 정전기적 분무 노즐 조립체(16)에 의해 유도된다. 액체는, 바람직하게 통상적인 방식으로 작동 가능한 액체 유도 롤러 시스템을 구비하는 연동식 투여 펌프인, 펌프(132)를 통해 분무 노즐 조립체(16)의 액체 유입구 부속품(38)에 연결되는 액체 공급 또는 운반 라인(131)을 통해 액체 공급 유지 탱크(130)로부터 공급된다. 연동식 투여 펌프(132)는 이러한 경우에, 도 16a에 도시된 바와 같이, 플라스틱 펌프 하우징(137) 내부에 3개의 플라스틱 전기적 절연 펌프 롤러(133)를 포함한다. 액체 공급 또는 운반 라인(131)은 이러한 경우에, 전기적으로 차폐된 배관이며, 그리고 스테인리스 스틸 건조 챔버(12)는 바람직하게, 금속 접점에 대해 금속과 더불어 고정되는 지지 프레임(24)을 통해 승인된 접지 라인에 의해 접지된다.

전자 컨트롤러(133)가, 전기 모터(134), 펌프(132), 액체 분무 노즐 조립체(16), 고전압 케이블(44)에 전압을 제공하는 고전압 생성기, 및 다른 것들과 같은, 정전기적 분무 건조기 시스템의 다양한 액추에이터들 및 전기 또는 전자 장치들에 작동적으로 연결되며, 그리고 그들의 작동을 제어하도록 작동한다. 비록 단일 컨트롤러가 도시되지만, 하나 초과의 컨트롤러를 포함하는 분산된 컨트롤러 장치가 사용될 수 있다는 것이, 인식되어야 한다. 도시된 바와 같이, 컨트롤러(133)는, 프로그램 가능 로직 컨트롤러와 같이, 프로그램에 응답하여 작동할 수 있다. 컨트롤러(133)와 시스템의 다양한 다른 구성요소들 사이의 다양한 작동 가능한 연결들이, 명료함을 위해 도 15로부터 생략된다.

본 실시예의 다른 양태에 따르면, 본 실시예의 다른 양태에 따르면, 펌프(132)는, 분무 노즐 조립체(16)에 의해 정전기적으로 대전되는 액체로부터 모터(134)로의 전기적 대전을 방지하기 위해, 펌프(132) 및 분무 노즐 조립체(16)에 펌프(132)를 커플링하는 액체 공급 라인(131)에 대해 전기적으로 절연된 관계로 배치되는, 전기 모터(134)(도 16)에 의해 작동된다. 그러한 목적을 위해, 구동 모터(134)는, 전기 구동 모터(134)로부터 펌프(132)를 절연하는, 강성 나일론으로 이루어지는 것과 같은, 비-전기 전도성 구동 세그먼트(138)에 의해 펌프 헤드 구동 샤프트(136)에 커플링되는, 출력 샤프트(135)를 구비한다. 예시된 실시예에서 비전도성 구동 세그먼트(138)는, 약 1.5 인치(약 3.8 cm)의 직경 및 약 5 인치(약 12.7 cm)의 축방향 길이를 갖는다. 전기 모터 구동 샤프트(135)는 이러한 경우에, 스크류들(141)에 의해 비전도성 구동 세그먼트(138)에 고정되는, 부착 플레이트(139)를 지닌다. 펌프 헤드 구동 샤프트(136)는 유사하게, 비전도성 구동 세그먼트(138)의 반대편 단부에 스크류들(141)에 의해 부착되는, 부착 플레이트(140)를 지닌다.

정전압 생성기(222)가, 분무된 액체 액적들을 정전기적으로 대전시키는 전압을 제공하기 위해, 전선(224)을 통해 노즐 조립체(16)에 연결된다. 예시된 실시예에서, 전선(224)은, 선택적이며 그리고 분무 노즐 조립체(16)에 제공되는 전압 및 전류를 제어하기 위해 수동으로 또는 자동으로 조절될 수 있는, 가변 저항기 요소(226)를 포함한다. 선택적 접지 와이어(228)가 또한, 액체 공급 라인(131)과 접지(232) 사이에 전기적으로 연결된다. 접지 와이어(228)는, 유체 내에 존재하는 전압을 제어하기 위해 수동으로 또는 자동으로 조절될 수 있는, 가변 저항기(230)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 접지 와이어는, 시스템에 제공되는 유체의 전기적 대전 상태를 제어하기 위해, 펌프(132) 이전에 배치된다. 시스템은, 시스템이, 시스템 내의 액체 라인으로부터 전하를 누출시키기 위해 가변 접지 저항기(230)의 저항을 제어함에 의해, 액체의 대전 상태를 자동적으로 모니터링하고 선택적으로 제어할 수 있도록, 컨트롤러(133)에 유체의 대전 상태를 전송하는 센서들을 더 포함할 수 있을 것이다.

또한 적절하게 접지되는 구동 모터(134)는, 이러한 경우에, 비전도성 플라스틱 모터 장착 하우징(144) 내부에 지지된다. 예시된 액체 유지 탱크(130)는, 탱크(130) 내의 액체의 양을 모니터링 하는 것을 가능하게 하기 위해, 액체 저울(145) 상에 지지되며, 그리고 전기적 절연 장벽(146)이, 액체 유지 탱크(130)의 저면과 저울(145) 사이에 제공된다. 연동식 펌프(132) 대신에, 그들의 전기적 작동 시스템으로부터 전기적으로 절연될 수 있는, 플라스틱 압력 팟들(pots) 및 다른 유형의 펌프들 및 액체 운반 시스템들이, 사용될 수 있다.

분무 노즐 조립체(16)의 무화 공기 유입구 부속품(18)으로 유도되는 가압 기체는, 기체 공급 라인(151)을 통해 분무 노즐 조립체(16)의 무화 공기 유입구 부속품(18)과 소통하는, 벌크 질소 공급원(150)으로부터 유래한다(도 15). 기체 히터(152)가, 건조 불활성 질소 기체가 제어된 온도 및 압력으로 분무 노즐 조립체(16)에 공급되는 것을 가능하게 하기 위해, 공급 라인(151) 내에 제공된다. 질소가 본 실시예와 관련하여 무화 기체로서 설명되지만, 다른 불활성 기체들이 사용될 수 있고, 또는 다른 기체들이, 건조 챔버 내부의 산소 레벨이, 건조 챔버 내부의 건조 분말 입자들과 함께, 정전기적 분무 노즐 조립체 또는 건조 시스템의 다른 전자적으로 제어되는 요소들의 스파크 또는 다른 전기적 오작동으로부터 점화 가능한, 가연성 분위기를 생성할 레벨 아래로 유지되는 한, 공기와 함께 사용될 수 있다는 것이, 이해될 것이다.

본 실시예의 다른 중요한 양태에 따르면, 분무 노즐 조립체(16)에 공급되며 그리고 건조 챔버(12) 내로 유도되는 가열된 질소 무화 기체가, 건조 챔버(12) 내로 분사되는 액체의 무화에 대해 일어나는 일로서, 건조 매체로서 건조 챔버(12)를 통해 연속적으로 재순환된다. 도 15를 추가로 참조하여 이해될 것으로서, 건조 기체 유입구(15) 및 분무 노즐 조립체(16) 양자 모두로부터 건조 챔버(12) 내로 도입되는 건조 기체는, 건조 챔버(12) 내로 분무되는 정전기적으로 대전된 액체 입자들을 분말 형태로 효율적으로 건조하도록, 건조 챔버(12)의 길이를 순환할 것이다. 건조된 분말은, 분말 수집 원뿔(18)을 통해 분말 수집 챔버(21) 내로 이주할 것이고, 이곳에서, 분말은, 적절한 수단에 의해, 수동으로 또는 다른 자동화된 수단에 의해, 제거될 수 있다.

예시되는 분말 수집 원뿔(18)은, 도 10 및 도 10a에 최상으로 도시된 바와 같이, 상측 원통형 섹션(155), 내향으로 좁아지는 원뿔형 중간 섹션(156), 및, 건조된 분말을 분말 수집 챔버(21) 내로 이송하기 위해 필터 요소 하우징(19)을 통해 중앙으로 연장되는, 하측 원통형 분말 운반 섹션(158)을 구비한다. 필터 요소 하우징(19)은 이러한 경우에, 분말 수집 원뿔(18)의 하측 섹션들에 대해 둘러싸고 외향으로 이격된 관계로 장착되는, 한 쌍의 수직으로 적층되는 환형 HEPA 필터(160)를 구비한다. 예시되는 분말 수집 원뿔(18)은, 반경 방향 플랜지(161)와 필터 요소 하우징(19) 사이에 개재되는 환형 시일(162)과 함께, 필터 요소 하우징(19) 내의 상측 필터(160) 상부에 배치되는, 그의 단부들 중간에서, 외향으로 연장되는 반경 방향 플랜지(161)를 구비한다. 건조된 분말의 대부분이 수집 원뿔(18)을 통해 분말 수집 챔버(19) 내로 하방으로 낙하할 것인 가운데, 단지 가장 미세한 입자들만이, 필터 하우징(19)의 배기 가스 배출구(20)를 통해 배출되기 이전에, 분말 수집 원뿔(18)의 하측 섹션들 둘레에서 상방으로 그리고 미세 분말을 억제하고 걸러 내는 HEPA 필터들(160)을 통해 외향으로 이주함에 따라, 건조 기체 내에 혼입되어 유지될 것이다.

대안적으로, 도 11, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 하우징(19a)의 중간 횡단 지지 패널(163)로부터 수직 관계로 의존하도록 장착되는, 복수의 둘레 방향으로 이격된 원통형 필터(160a)를 포함하는, 필터 요소 하우징(19a)이, 사용될 수 있을 것이다. 수집 원뿔(18)로부터 하측 수집 챔버로 유도되는 분말 입자에 의해 숨겨진 기체가, 입자들이 필터들(160a)에 의해 공기 유동으로부터 제한되는 가운데, 배출 포트(20a)를 통한 소통을 위해, 횡방향 지지 패널(163) 상부의 필터 요소 하우징(19a) 내부의 공통 배기 플리넘(164) 내로, 필터들(160a)을 통해 횡방향으로 유동한다. 필터들(160a)을 주기적으로 청소하기 위해, 필터들(160a)은 각각, 그의 개시가 참조로 본 명세서에 통합되는, 본 출원과 동일한 출원인에게 양도된 미국 특허 제8,876,928호에 개시된 유형의, 개별적인 역 펄스 공기 필터 청소 장치(167)를 구비한다. 역 펄스 공기 필터 청소 장치들(167)은 각각, 펄스화된 공기 공급원에 커플링하기 위한 기체 공급 라인(167a)을 구비한다.

예시된 역 펄스 공기 필터 청소 장치들(167)은, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 각각, 질소와 같은 가압 기체 공급원에 커플링되는 압축된 기체 공급 라인(167a)에 대한 연결을 위해 환형 리테이너(242)에 의해 고정되는, 배기 플리넘(164)의 상측벽 내의 기체 유입구(241)를 구비하는 역 펄스 노즐(240)을 포함한다. 노즐(240)은, 배기 플리넘(164) 및 실질적으로 필터(160a)의 길이를 통해 유입구(241)로부터 연장되는 중공 내측 공기 통로(244)를 한정하는, 원통형의 폐쇄된 하부 구조를 갖는다. 노즐(240)은, 배기 플리넘(164) 내부의 섹션 내의 복수의 비교적 큰 직경의 방출 구멍(246), 및 필터(160a) 내부의 노즐(240)의 길이 내의 복수의 더 작은 크기의 공기 방출 구멍들(248)을 갖도록 형성된다.

역 펄스 노즐(240)의 작동 도중에 필터 요소 하우징(19a)으로부터 배기 플리넘(164)으로의 공정 기체의 유동을 중단시키기 위해, 환형 배기 포트 차단 플런저(249)가, 배기 포트 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 배기 플리넘(164) 내부에서의 축방향 이동을 위해, 역 펄스 노즐(160a) 위에 배치된다. 플런저(249)의 이동을 제어하기 위해, 하측 개방 플런저 실린더(250)가, 배기 플리넘(164)의 상측벽으로부터 밀봉되고 매달린 관계로 장착된다. 예시된 플런저(249)는, 실린더(250)의 내부와의 슬라이딩 밀봉 맞물림을 위해 적응되는 외주면을 구비하는, 상측의 비교적 작은 직경의 환형 밀봉 및 가이드 플랜지(252), 및 패널(163) 내의 배기 포트(253)와의 밀봉 맞물림을 위해 실린더(250)의 하측 종단부 아래에 배치되는, 하측의 더 큰 직경의 밸브 헤드(254)를 구비한다. 플런저(249)는 바람직하게, 탄력적 재료로 이루어지며, 그리고 상측의 밀봉 및 가이드 플랜지(252), 그리고 하측의 밸브 헤드(254)는, 하방으로 좁아지는 또는 컵 형상의 구성을 갖는다.

플런저(249)는, 역 펄스 노즐(240)을 따르는 제한된 축방향 이동을 위해 배치되며 그리고, 역 펄스 노즐(240)의 외주면 둘레에 고정되는 코일 스프링(256)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 평상시 개방 또는 후퇴 위치로 편향된다. 그러한 위치로 편향되는 밸브 플런저(249)에 의해, 공정 기체는, 필터 요소 하우징(19a)으로부터, 필터(160a), 배기 포트(253)를 통해 그리고 배기 플리넘(164) 내로, 유동한다.

역 펄스 기체 청소 사이클 도중에, 압축된 기체의 펄스가, 유입 라인(167a)으로부터 역 펄스 노즐(240)을 통해 유도된다. 압축된 기체가 노즐(160a)을 통해 이동함에 따라, 먼저, 플런저 밀봉 및 가이드 플랜지(252) 상부에서 더 큰 직경의 또는 플런저 작용 구멍들(246)을 통해 플런저 실린더(250) 내로, 그리고 이어서 더 작은 역 펄스 노즐 구멍들(248)을 통해, 유도된다. 더 큰 구멍들(249)이 적은 저항의 경로를 제공하기 때문에, 기체는 먼저, 플런저 실린더(250) 내로 유동하며, 그리고 플런저 실린더(250) 내의 압력이 증가함에 따라, 기체는, 스프링(256)의 편향력에 대항하여 플런저(249)를 하방으로 압박한다. 궁극적으로, 압력은, 스프링(256)의 힘을 극복하는 지점까지 축적되며, 그리고 일시적으로 밀봉하도록 배기 포트(253)를 향해 하방으로 플런저(249)를 압박한다. 플런저(249)가 배기 포트(253)를 밀봉한 이후에, 외측 플런저 실린더(250) 내의 압축된 기체는, 플런저(249)를 더 이상 변위시킬 수 없으며, 그리고 플런저 실린더(250) 내의 기체 압력은, 압축된 기체가 이때, 그의 외측 표면 둘레에서 축적된 입자상 물질을 제거하기 위해, 더 작은 노즐 구멍들(248)을 통해 그리고 필터(160a)에 대해, 압박되는 지점까지, 증가한다.

역 압축 공기 펄스 및 필터(160a) 상의 축적된 입자들의 제거에 뒤따라, 압력은, 스프링(256)과 더 이상 상호작용하지 않을 정도까지, 플런저 실린더(250) 내부에서 소산될 것이다. 플런저(249)는 이어서, 건조기의 계속된 작동을 위해 배기 포트(253)를 밀봉 해제하도록, 그의 후퇴된 또는 휴지 위치로 스프링(256)의 힘 하에서 상방으로 이동할 것이다.

건조 챔버(12)의 하단부 상에 장착 가능한 배기 가스 필터 요소 하우징(270) 및 분말 수집 챔버(271)의 또 다른 대안적인 실시예가, 도 12 내지 도 12b에 도시된다. 이러한 경우에, 상측의 분말 유도 플리넘(272)이, 세장형 건조 챔버(12)의 하측부 상에 장착 가능하고, 필터 요소 하우징(270)은, 복수의 수직 배향 원통형 필터(274)를 구비하며 그리고 분말 유도 플리넘(272) 아래에 배치되고, 분말 유도 원뿔(275)이, 필터 요소 하우징(270)의 하측부에 커플링되며, 그리고 분말 수집 챔버(271)는, 분말 유도 원뿔(275)의 하측부 상에 지지된다.

예시되는 분말 유도 플리넘(272)은, 건조 챔버(12)의 하측부에 대해 밀봉된 관계로 장착 가능하며 그리고 건조 챔버(12) 및 건조 구역(127)으로부터 건조 기체 및 분말을 수용하기 위한 개방된 상단부를 구비하는, 외측 원통형 하우징 벽(289)을 포함한다. 분말 유도 플리넘(272) 내부에, 하방으로 개방된 원뿔형으로 구성되는 배기 플리넘(281)이, 수용되고, 배기 플리넘은, 자체의 하측부에 배기 챔버(282)를 한정하며(도 12b) 그리고 자체의 상측부에서, 원뿔형 배기 플리넘(281)의 외주면 둘레에서 하방으로 그리고 외향으로, 건조 챔버(12)로부터의 건조 기체 및 분말을 유도한다.

필터 요소 하우징(270)은, 분말 유도 플리넘(272)의 하측 둘레 에지에 환형 시일(285)에 의해 밀봉된 관계로 장착되는, 외측 원통형 하우징 벽(284) 및, 원뿔형 배기 플리넘(281)의 하측 둘레 에지에 환형 시일(288)에 의해 밀봉된 관계로 장착되는, 내측 원통형 필터 슈라우드(286)를 포함한다. 원뿔형 배기 플리넘(281) 및 내측 원통형 필터 슈라우드(286)는, 분말 유도 플리넘(272)을 통과하는 기체 및 분말이, 원뿔형 배기 플리넘(281)에 의해 필터 요소 슈라우드(281) 둘레에서 외향으로 아래에 놓이는 분말 유도 원뿔(275) 및 수집 챔버(271) 내로 유도되도록, 원뿔형 배기 플리넘(281)의 하측 둘레 주변에서 소통하는 공기 통로들(291) 및 내측 원통형 필터 슈라우드(286)와 외측 원통형 하우징 벽(284) 사이의 환형 기체 통로(292)를 한정하기 위해, 복수의 반경 방향 지지대(290)(도 12a)에 의해 기체 유도 플리넘(272)의 외측 원통형 하우징 벽(289) 및 필터 요소 하우징(270) 내부에 지지된다.

원통형 필터들(274)은 이러한 경우에, 하방으로 개방된 원뿔형 배기 플리넘(281)의 하측부 아래에 고정적으로 배치되는 원형 지지 플레이트(295)에 대해 매달린 관계로 지지된다. 원형 필터 지지 플레이트(295)는 이러한 경우에, 원통형 슈라우드(286)의 상측 둘레에 대해 약간 만입된 관계로 장착되며, 그리고 배기 챔버(282)의 하측벽을 한정한다. 예시되는 원통형 필터들(274)은 각각, 개재되는 환형 밀봉 요소들(300, 301, 302)과 함께, 원통형 필터 요소(296), 상측 원통형 카트리지 유지 플레이트(298), 하측 단부 캡 및 밀봉 플레이트(299)를 포함하는, 카트리지 형태이다. 필터 카트리지들을 조립된 관계로 고정하기 위해, 상측 카트리지 유지 플레이트(298)는, 그들 사이에 개재되는 O-링 밀봉 링(308)과 함께 너트(306)에 의해 고정되는 하측 단부 캡(299) 내의 중심 개구를 통해 배치 가능한, 나사 가공 하단부 스터드(305)를 갖는, 매달린 U-자 형상 지지 부재(304)를 구비한다. 각 필터 카트리지의 상측 유지 플레이트(298)는, 중앙 지지 플레이트(295) 내의 개별적인 원형 개구부(310) 둘레에 밀봉된 관계로 고정되는 가운데, 필터 요소(296)는, 지지 플레이트(295)의 하측부에 대해 매달린 관계로 배치되며, 그리고 유지 플레이트(298) 내의 중심 개구부(311)가, 배기 챔버(282)와 원통형 필터 요소(296)의 내부 사이에서 소통한다. 필터 요소 카트리지는 이러한 경우에, 내측 슈라우드(274)의 중심 둘레에 둘레 방향으로 이격된 관계로 배치된다.

필터 요소 하우징(270)은 이러한 경우에, 필터 카트리지들에 대한 용이한 접근을 허용하기 위해 분해 가능한 클램프들(315) 또는 유사한 체결구들에 의해, 분말 유도 플리넘(272)에 고정된다. 내측 필터 슈라우드(286)는 또한, 교체를 위한 필터들에 대한 접근을 가능하게 하기 위해, 핀 및 슬롯 연결에 의해서와 같이, 원통형 필터들(274)에 대해 둘러싸는 관계로 분해 가능하게 장착된다.

건조기 시스템의 작동 도중에, 분말 유도 플리넘(272) 내로 유도되는 건조 기체 및 분말이, 원뿔형 배기 플리넘(281) 둘레로, 필터 요소 슈라우드(274) 둘레의 환형 통로들(291, 292) 내로, 챔버(271) 내에의 수집을 위해 분말 유도 원뿔(275) 및 수집 챔버(271) 내로 하방으로, 유도된다는 것이, 확인될 것이다. 기체 유동 내에 남아 있는 대부분의 건조된 분말이 분말 수집 챔버(271) 내로 이주할 것이지만, 앞서 지시된 바와 같이, 기체 내에 부유하는 미세한 입자상 물질은, 건조 기체가, 명백해질 것으로서, 건조 기체 배기 포트(320)를 통한 배출 및 건조 챔버(12)로의 재순환을 위해, 필터들을 통해 건조 기체 배기 플리넘(282) 내로 통과함에 따라, 환형 필터들(274)에 의해 분리되고 유지될 것이다.

건조기 시스템의 사용의 과정 도중에 분말이 축적된 원통형 필터들(274)을 청소하기 위해, 원통형 필터들(274)은 각각, 개별적인 역 기체 펄스 청소 장치(322)를 구비한다. 이러한 목적을 위해, 기체 유도 플리넘(272)은 이러한 경우에, 적절한 가압 공기 공급원에 커플링되는 외측 환형 가압 기체 매니폴드 채널(321)을 구비한다. 각 역 공기 펄스 청소 장치(322)는, 이러한 경우에 공기 유도 플리넘(272)의 외측면 상에 장착되는, 환형 가압 기체 매니폴드 채널(321)과 개별적인 제어 밸브(326) 사이에 커플링되는, 개별적인 가압 기체 공급 라인(325)을 구비한다. 기체 펄스 유도 라인 또는 튜브(328)가, 제어 밸브(326)로부터 반경 방향으로 공기 유도 플리넘(272) 및 배기 플리넘(329)의 원뿔형 벽을 통해, 그리고 이어서 필터 카트리지 유지 플레이트(298)의 중심 개구부(311) 및 아래에 놓이는 원통형 필터 요소(296)에 대해 상부에 배치되며 그리고 정렬된 관계로 놓이는, 기체 펄스 유도 라인(328)의 종단 방출 단부(329)를 갖도록 하방으로 꺾여 직각으로 연장된다.

제어 밸브(326)의 적절한 선택적인 또는 자동화된 제어에 의해, 제어 밸브(326)는, 원통형 필터 요소(296)의 외부벽 상의 축적된 분말을 제거하기 위해, 라인(328)으로부터 축방향으로 원통형 필터(274) 내로, 압축된 기체의 펄스를 방출하도록 주기적으로 작동될 수 있다. 기체 펄스 유도 라인(328)의 방출 단부(329)는 바람직하게, 필터 요소(296)로부터 축적된 분말을 제거하는 역 유동 자극(impulse)을 가능하도록 배기 챔버(282)로부터 기체를 동시에 끌어 들이는 가운데, 필터 요소(296) 내로의 압축된 기체 자극의 유도를 가능하게 하기 위해, 원통형 필터(274)의 상단부에 대해 이격된 관계로 배치된다. 바람직하게, 공기 튜브(328)의 방출 단부(329)는, 도 12b에 도면 부호 '330'으로 지시되는 팽창 공기 유동이, 필터 카트리지에 도달할 때, 카트리지 유지 플레이트(298)의 중심 개구부(311)의 직경에 실질적으로 대응하는 외측 둘레를 갖도록, 원통형 필터 요소의 상단부로부터 떨어져 거리를 두고 이격된다. 예시적인 실시예에서, 공기 유도 튜브(328)는, 약 1 인치의 직경을 가지며, 그리고 방출 단부(329)는, 유지 플레이트(298)로부터 약 2.5 인치의 거리를 두고 이격된다.

분말 수집 챔버(271)는 이러한 경우에, 건조된 분말이 수집 챔버(271) 내로 유도되는 것을 허용하는 수직 또는 개방 위치와 분말이 제거될 때 수집 챔버(271) 내로의 건조된 분말의 통과를 차단하는 수평 폐쇄 위치 사이의 회전 가능한 이동을 위해, 적절한 구동 장치(341)에 의해 작동 가능한 수집 챔버(271)의 상단부에 장착되는, (도 12b에서 분말 수집 챔버(271) 내부에 절개된 형태로 도시된) 원형 나비 밸브(340)를 구비한다. 대안적으로, 분말 수집 챔버(271)가, 개방된 하측 단부로부터 이동 가능한 컨베이어 상으로 직접적으로 분말을 퇴적시킬 수 있다는 것이, 이해될 것이다.

필터 요소 하우징(19a)으로부터의 배출 건조 기체의 재순환 및 재사용을 가능하게 하기 위해, 필터 하우징(19)의 배기 배출구(20)는, 결국, 응축기(166), 송풍기(168), 및 건조 기체 히터(169)를 통해, 가열 챔버(12)의 상측 커버(14)의 가열 기체 유입구 포트(15)에 연결되는, 재순환 라인(165)에 커플링된다(도 15). 응축기(170)는, 개별적인 냉수 공급 라인 및 복귀 라인(171, 172)을 구비하는 냉수 냉각 응축 코일들(170a)에 의해, 배기 가스 유동 흐름으로부터 임의의 수증기를 제거한다. 응축기(170)로부터의 응축물은, 수집 용기(174) 또는 배수구로 유도된다. 건조된 질소 기체는 이어서, 송풍기(168)에 의해, 다시 가열 기체 유입 포트(15)로의 그리고 가열 챔버(12) 내로의 재유도를 위한 특정 분말 건조 작동을 위한 사전 결정된 가열 온도로 응축기(170) 내에서의 냉각 이후에 건조 기체를 재가열하는, 기체 히터(169)를 통해, 유도된다. 송풍기(168)와 히터(169) 사이의 재순환 라인(165)에 커플링되는 배기 제어 밸브(175)가, 정전기적 분무 노즐 조립체(16)로부터 시스템 내로 도입되는 과잉의 질소 기체가, 적절한 배기 덕트 부품(176)으로 환기되는 것을 허용한다. 제어 밸브(175)로부터의 배기 유동은, 정전기적 분무 노즐 조립체(16)에 의해 건조 챔버(12) 내로 도입되는 과잉의 질소에 정합하도록 설정될 수 있을 것이다. 배기 유동 제어 밸브(175) 및 송풍기(168)의 선택적인 제어에 의해, 건조 챔버(12) 내의 진공 또는 압력 레벨이, 특정 건조 작업들을 위해 또는 휘발성 물질의 증발 및 배기를 제어할 목적으로, 선택적으로 제어될 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 냉수 응축기(170)가 예시된 실시예에서 도시되었지만, 재순환하는 기체 유동 흐름으로부터 수분을 제거하기 위한 다른 유형의 응축기들 또는 수단이, 사용될 수 있다.

정전기적 분무 노즐 조립체(16) 및 건조 기체 유입 포트(15) 양자 모두로부터 가요성 라이너(100)에 의해 한정되는 유효 건조 구역(127) 내로 도입되는 건조 기체는, 정전기적 분무 노즐 조립체(16)에 의해 건조 챔버(12) 내로 분무되는 액체 입자들의 건조를 가능하게 하는, 건조한 불활성 기체, 즉 예시된 실시예에서 질소이다. 이상에 설명된 바와 같은 불활성 건조 기체의 재순환은 또한, 정전기적 분무 노즐 조립체(16) 또는 시스템의 다른 구성요소들로부터의 의도하지 않은 스파크의 경우에, 건조 챔버 내부에서의 분말의 위험한 폭발의 기회를 방지하도록 하기 위해, 건조 기체로부터 산소를 제거한다.

분무 건조 시스템(10)을 통한 불활성 건조 기체의 재순환은, 더불어, 상당히 낮은 작동 온도에서 그리고 상응하게 상당한 비용 절감을 동반하는 가운데, 분무 건조 시스템(10)의 크게 에너지 효율적인 작동을 가능하게 하는 것으로 확인되었다. 앞서 나타낸 바와 같이, 분무되는 유제(emulsion)는 일반적으로, 예를 들어 물(용제), 전분(담체), 및 향료 오일(코어)의 3가지 성분으로 이루어진다. 그러한 경우에, 분무 건조의 목적은, 오일 주변에 전분을 형성하며 그리고 건조 기체로 물의 전부를 건조하는 것이다. 전분은, 오일이 산화하는 것을 방지하도록, 오일 둘레에 보호층으로서 남는다. 이러한 요구되는 결과는, 음의 정전하가 무화 이전 및 도중에 유제에 인가될 때, 더욱 용이하게 달성되는 것으로 확인되었다.

작동의 이론이 완전히 이해되지 않지만, 분무된 유제의 3가지 성분은 각각, 상이한 전기적 속성을 갖는다. 가장 전도성의 그룹인 물은, 용이하게 대부분의 전자를 용이하게 끌어당길 것이고, 그 다음인 전분, 및 마지막으로 가장 저항성인 오일은, 전자를 거의 끌어당기지 않을 것이다. 반대 전하들이 끌어당기며 동일한 전하들이 반발한다는 것을 알면, 모두 가장 큰 동일한 전하를 갖는 물 분자들은, 서로에 대해 가장 큰 반발력을 갖는다. 이러한 힘은, 물 분자들을, 이들이 건조 프로세스를 향상시키는 건조 기체에 대해 가장 큰 표면적을 갖는 곳인, 액적의 외측 표면으로 유도한다. 더 작은 전하를 갖는 오일 분자들은, 액적의 중심에 남을 것이다. 이러한 프로세스가, 더 빠른 건조, 또는 더 낮은 열원을 동반하는 건조, 뿐만 아니라 더욱 균일한 코팅에 기여하는 것으로, 생각된다. 섭씨 90도의 유입 건조 기체 온도로 작동되는 제시된 분무 건조 시스템에 의해 생성되는 분무 건조된 분말에 대한 테스트에서, 섭씨 190도에서 작동 가능한 통상적인 분무 건조 프로세스들에서 건조되는 것과 비교 가능한 분말을 확인했다. 더불어 일부의 경우에, 대상의 분무 건조 시스템은, 건조 기체의 가열 없이 효과적으로 작동될 수 있다.

봉입 효율성, 말하자면 건조된 분말의 코팅의 균일성이, 또한, 더 높은 온도의 분무 건조에서 달성되는 것과 동등했다. 추가로, 더 낮은 온도의 건조가, 통상적인 분무 건조와 비교할 때 환경으로 배출되는 향기, 냄새 및 휘발성 성분을 현저히 감소시키며, 이는 추가로, 건조된 입자의 외측 표면이 전분으로 더욱 균일하고 완전하게 형성되었다는 것을 나타낸다는 것이, 확인되었다. 방출 형기 및 냄새의 감소는 추가로, 작업 환경을 향상시키며 그리고, 작업하는 사람에게 자극적이고 및/또는 유해할 수 있는, 그러한 냄새를 제거할 필요성을 제거한다. 더 낮은 온도의 처리는 또한, 손상 또는 화합물에 부정적으로 영향을 미치는 것 없이, (유기 또는 무기) 온도 민감성 성분들의 분무 건조를 가능하게 한다.

건조 프로세스 도중에, 임의의 입자들이, 라이너(100)의 표면 상에 달라붙거나 또는 달리 축적될 수 있는 경우, 라이너 흔들기 장치가, 임의의 축적된 분말을 제거하기에 충분한 라이너(100)에 대한 흔들기 이동을 주기적으로 부여하기 위해, 제공된다. 예시된 실시예에서, 건조 챔버(12)는, 공압 탱크(181)에 커플링되는, 측면 공압 라이너 흔들기 밸브 포트(180)로서, 공압 라이너 흔들기 밸브 포트(180)를 통해 그리고 건조 챔버(12)의 외측벽과 라이너(100) 사이의 환형 공기 공간 내로 가압 공기를 유도하도록 주기적으로 작동될 수 있고, 임의의 축적된 분말을 제거하기에 충분한 힘으로 가요성 라이너(100)를 전후 방향으로 흔드는, 측면 공압 라이너 흔들기 밸브 포트(180)를 구비한다. 가압 공기는 바람직하게, 그러한 흔들기 운동을 두드러지게 하기 위해 맥동 방식으로, 공압 라이너 흔들기 밸브 포트(180)로 유도된다. 대안적으로, 기계적 수단이 라이너(100)를 흔들기 위해 사용될 수 있다는 것이, 이해될 것이다.

건조 챔버(12) 내에서의 상이한 분말들에 대한 운전들 사이와 같은, 분무 건조기 시스템의 연속적인 상이한 선택적인 사용 사이의 교차 오염에 대항하는 것을 보장하기 위해, 신속 분리 체결구들(121)의 환형 어레이들(120, 120a)이, 라이너(100)의 용이한 교체를 위해, 건조 챔버(12)로부터의 커버(14) 및 수집 원뿔(18)의 분해를 가능하게 한다. 라이너(100)가 비교적 저렴한 재료로 이루어지기 때문에, 바람직하게, 새로운 신선한 교체 라이너의 교체가 과도한 비용 없이 영향을 미치는 가운데, 라이너는, 상이한 분말들에 대한 운전들 사이에서 폐기될 수 있다.

이러한 실시예의 다른 중요한 특징을 유지하는 가운데, 건조 챔버(12)는, 상이한 분무 건조 요건을 위해 용이하게 수정 가능하다. 예를 들어, 더 작은 건조 요건을 위해, 더 작은 직경의 라이너(100a)가, 유효 건조 구역의 크기를 감소시키기 위해, 사용될 수 있을 것이다. 그러한 목적을 위해, 이상에 설명된 것과 유사하지만, 더 작은 직경의 이격 링들(105a)을 갖는, 이격 링 조립체들(104a)(도 18)이, 더 큰 직경의 이격 링 조립체(104)를 용이하게 대체할 수 있다. 링 조립체들의 대체는, 건조 챔버(12)로부터 더 큰 직경의 링 조립체들(104)을 제거하도록, 이들을 더 작은 직경의 링 조립체들(104a) 및 라이너(100a)로 교체하도록, 그리고 상측 커버(14) 및 수집 원뿔(18)을 건조 챔버(12) 상에 재조립하고 다시 래치고정하도록, 상측 커버(14) 및 수집 원뿔(18)을 위한 래치들(121)의 둘레 방향으로 이격된 어레이들(120, 120a)을 래치고정 해제시킴에 의해 달성될 수 있을 것이다. 더 작은 직경의 라이너(100a)는, 더 신속하고 더욱 에너지 효율적인, 더 작은 로트의 건조를 가능하게 하기 위해, 가열된 건조 기체 및 무화 기체가 그 내부로 도입되는, 건조 구역을 효과적으로 감소시킨다.

추가로, 더 작은 로트의 더욱 효율적인 건조 실행을 가능하게 하기 위해, 건조 챔버(12)는, 건조 챔버(12)의 길이를 감소시키는 것을 허용하는, 모듈형 구조를 갖는다. 예시된 실시예에서, 건조 챔버(12)는, 복수의, 이러한 경우에 2개의, 수직 적층 원통형 건조 챔버 모듈 또는 섹션(185, 186)을 포함한다. 하측 챔버 섹션(186)은, 상측 챔버 섹션(185)보다 길이가 더 짧다. 2개의 원통형 건조 챔버 섹션(185, 186)은 다시, 이상에 설명된 것들과 유사한 둘레 방향으로 이격된 신속 분리 체결구들(121)의 어레이(102b)에 의해 함께 분리 가능하게 고정된다. 체결구들(121)의 이러한 어레이(102b)를 위한 장착 링(110)은, 상측 원통형 건조 챔버 섹션(185)에 그의 하단부에 인접하게 용접되며, 그리고 그러한 어레이(102b)의 체결구들(121)은, 드로우 후크들(122)이 하측 원통형 건조 챔버 섹션(186)의 상부 외측 반경 방향 플랜지(188)(도 1 및 도 2)의 하측부를 맞물고 유지하기 위해 하방으로 배치되도록, 배향된다. 하측 원통형 섹션(186)을 상측 원통형 섹션(185) 및 수집 원뿔(18)에 부착하기 위한 체결구들(121)의 2개의 어레이(102a, 102b)의 분리 시, 하측 원통형 섹션(186)은 제거될 수 있고, 하측 이격 링 조립체(104)는, 상측 챔버 섹션(185)의 하부에 인접하게 재배치될 수 있으며, 그리고 라이너(100)는, 더 짧은 길이의 라이너로 교체될 수 있다. 상측 원통형 건조기 챔버 섹션(185)은 이어서, 이때 수집 원뿔(18)의 외측 환형 플랜지(129)와 맞물게 되는 어래이(102b)의 체결구들(121)에 의해, 그들 사이의 하측 이격 링 조립체(104)와 함께, 분말 수집 원뿔(18) 상에 직접적으로 고정될 수 있다. 이러한 수정은, 더 작은 로트를 건조하는 데 대한 가열 요건을 더욱 감소시키도록, 실질적으로 더 짧은 길이의 유효 건조 구역의 사용을 가능하게 한다.

부가적인 원통형 건조 챔버 모듈들 또는 섹션들(186)이, 건조 챔버(12)의 유효 길이를 추가로 증가시키기 위해 부가될 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 크기가 증가되든 또는 그렇지 않든, 건조 챔버(12) 내로 분무되는 액체의 양을 증가시키기 위해, 복수의 정전기적 분무 노즐 조립체(16)가, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 상측 커버(14) 내에 제공될 수 있다. 공통의 액체 공급원 및 질소 공급원으로부터 공급될 수 있는, 복수의 분무 노즐 조립체(16)는, 바람직하게, 상측 커버(14) 내의 개별적인, 사전에 캡이 씌워진, 장착 개구들(190)(도 4) 내에, 서로에 대해 둘레 방향으로 이격된 관계로 지지된다. 이때 사용되지 않는 중앙 장착 구멍(192)(도 20)은, 적절하게 캡이 씌워지거나 또는 달리 폐쇄될 수 있을 것이다.

본 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 건조 타워(11)의 모듈형 신속 분리 구성요소들은 추가로, 건조 챔버(12) 내로의 상향 방향의 정전기적으로 대전된 액체 분무를 위한, 건조 챔버(12)의 하부에 인접한 위치로의 하향 분무를 위해, 건조 챔버(12)의 상부의 위치로부터의, 정전기적 분무 노즐 조립체(16)의 위치 재설정을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위해, 분무 노즐 조립체(16)는, 상측 커버(14)로부터 제거될 수 있으며 그리고, 이러한 경우에, 도 21에 도시된 바와 같이, 건조 챔버(12) 내로 상방으로 대전된 분무 패턴을 분무하도록 정전기적 분무 노즐 조립체(16)를 배향하기 위해, 건조 챔버(12)의 하부에 바로 인접하게 분말 수집 원뿔(18)의 상측 원통형 벽 섹션(155) 내부에 장착되는, 하측 분무 노즐 장착 지지대(195)(도 21 내지 도 24) 내에 고정될 수 있을 것이다. 예시된 하측 노즐 장착 지지대(195)는, 도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 결국 비-전도성 재료로 이루어지는 복수의 반경 방향 장착 봉(198)에 의해 분말 수집 원뿔(18)의 상측 원통형 섹션(155) 내에 지지되는, 분무 노즐 조립체(16)를 상류측 단부에 인접하게 지지하기 위한, 중앙 환형 장착 허브(196)를 구비한다. 반경 방향 장착 봉들(198)은 각각, 스크류(199)의 헤드와 분말 수집 원뿔(18)의 외측벽 표면 사이의 고무 접합 밀봉 와셔(200)와 함께, 개별적인 스테인리스 스틸 스크류들(199)(도 24)에 의해, 원통형 벽 섹션(155)에 고정되며, 그리고 밀봉 O-링(201)이, 각 장착 봉(198)의 외측 단부와 분말 수집 원뿔 섹션(18)의 내측벽 표면 사이에 개재된다. 비-전도성 테플론 또는 다른 플라스틱 액체 그리고 무화 기체 공급 라인들(205, 206)은 개별적으로, 결국 무화 공기 공급 라인(151)과 액체 공급 라인(131)에 연결되는, 절연 부속품들(208, 209)에, 분말 수집 원뿔(18)에 의해, 반경 방향 외향으로 연결된다. 고전압 전력 케이블(210)이 또한, 절연 부속품(211)을 통해 노즐 조립체와 반경 방향으로 연결된다.

건조 챔버(12)의 하측부에 인접하게 장착되는 정전기적 분무 노즐 조립체(16)와 더불어, 기체 유입 포트(15) 뿐만 아니라, 커버(14) 내의 중앙 분무 노즐 장착 개구(192)가, 적절하게 캡으로 씌워질 수 있을 것이다. 분말 수집 원뿔(18)은 또한, 캡이 벗겨질 수 있으며 그리고 건조 기체 재순환 라인(165)에 연결될 수 있는, 접선 방향으로 배향되는 건조 기체 유입구(215)를 구비하며, 그리고 커버(14)는 이러한 경우에, 또한 가열 기체 복귀 라인에 대한 연결을 위해 캡이 벗겨질 수 있는, 한 쌍의 배기 포트(216)를 구비한다.

건조 챔버(12)의 하측부에 장착되는 분무 노즐 조립체(16)와 더불어, 건조 챔버(12) 내로 상방으로 유도되는 정전기적으로 대전된 액체 분무 입자들은, 역시 양자 모두 건조한 불활성 기체, 즉 질소인, 이러한 경우에 하측 가열 기체 유입구(215)를 통해 접선 방향으로 유도되는 건조 기체들에 의해 그리고 분무 노즐 조립체(16)로부터의 가열 무화 기체에 의해, 건조된다.

이러한 실시예에 따르면, 건조 챔버(12) 내의 환형 라이너(100)는 바람직하게, 이상에 설명된 바와 같이, 하측 기체 유입 포트(215)로의 재순환, 재가열, 및 재유도를 위한, 커버(14) 내의 상측 배기 포트들(216)로부터 재순환 라인(165)으로의 배출을 위해, 건조 기체가 궁극적으로 필터 매체를 통해 이주하는 것을 가능하게 하도록, 필터 매체(100b)(도 3b)로 이루어진다. 상방으로 유도되는 건조 기체 및 무화 기체에 의해 건조되는 분말은, 궁극적으로, 이상에 설명된 바와 같이, 단지 가장 미세한 입자들만이 필터 매체 라이너(100)에 의해 필터링되는 가운데, 분말 수집 원뿔(18) 내로 그리고 통해, 수집 챔버(19) 내로, 하방으로 떠내려갈 것이다. 공압 라이너 흔들기 장치는 다시, 라이너(100) 상의 분말의 축적을 방지하기 위해 주기적으로 작동될 수 있을 것이다.

상기한 것으로부터, 처리 타워가, 용이하게 구성될 수 있으며 그리고, 도 25에 표(220)로 나타낸 바와 같이, 특정 분무 적용들을 위한 다양한 처리 모드들에서, 작동될 수 있다는 것이, 확인될 수 있다. 건조 챔버 길이는, 원통형 건조기 챔버 섹션(186)을 부가 또는 제거함에 의해 유효하게 변경될 수 있고, 라이너의 재료는, 비-투과성 또는 투과성과 같이, 선택적으로 결정될 수 있으며, 정전기적 분무 노즐 배향은, 하방으로의 상측 분무와 상방으로의 하측 분무 사이에서 변경될 수 있으며, 그리고 처리된 기체 유동 방향은, 요구되는 구성에 기초하여 하향 또는 상향 사이에서 변경될 수 있다.

상기한 실시예들에서, 질소 또는 다른 불활성 건조 기체가, 시스템 내로 무화 기체로서 정전기적 분무 노즐 조립체(16)로 도입되지만, 대안적으로, 질소 기체는, 재순환 기체 내로 도입될 수 있다. 이상에 설명된 것들과 유사한 부분들에 이상에 설명된 것들과 유사한 참조 부호들이 주어진, 도 25a에 도시된 분무 건조 시스템에서, 질소 또는 다른 불활성 기체는, 기체 운반 및 공급 라인(169a)을 통한 건조 챔버(100)로의 유도 및 앞서 설명된 바와 같은 응축기(170) 및 송풍기(168)를 통한 건조 챔버(100)로부터의 재순환을 위해, 질소 주입 라인(169a)으로부터 기체 히터(169) 내로 도입된다. 그러한 실시예에서, 질소 기체는 또한, 이상에 설명된 바와 같이, 무화 기체로서 정전기적 분무 노즐 조립체(16)로 공급될 수 있으며, 또는, 공기 또는, 불활성 기체와 공기의 조합이, 건조 챔버 내부에 가연성 분위기를 생성하지 않는 한, 무화 기체로서 정전기적 분무 노즐 조립체(16)로 공급될 수 있다. 그 밖의 도 25a에 도시된 건조 시스템의 작동은, 앞서 설명된 바와 동일하다.

도 25b를 참조하면, 분말 수집 원뿔(18a)이, 건조된 제품이 하측 배출구(19b)로부터 방출되며 그리고 배기 공기가 응축기(170), 송풍기(168), 건조 기체 히터(169) 및 건조 챔버(11)를 통한 재순환을 위해 상측 배기 포트 라인(165)으로 유도되는, 통상적인 사이클론 분리기/필터 백 하우징(19a)으로 분말을 유도하는 것을 제외하고, 이상에 설명된 것과 유사한 다른 대안적인 실시예 건조 시스템이 도시된다. 도 25c에, 도 25b에 도시된 것과 유사하지만, 사이클론 분리기 및 필터 백 하우징(19a)과 건조 챔버(11)의 상단부 사이에 미세 분말 재순환 라인(19c)을 갖는, 건조 시스템의 대안적인 실시예가, 도시된다. 사이클론 분리기(19a)에서 분리된 건조된 미세 입자들은, 미세 입자들의 응집을 구비하는 분말을 생성하기 위해, 미세 분말 재순환 라인(19c)을 통해 건조 챔버(11)로 재순환된다. 다시, 그 밖에는, 시스템은, 이상에 설명된 것과 동일하게 작동한다.

지금부터 도 25d를 참조하면, 유동층(fluidized bed) 분말 건조 시스템의 형태의 다른 대안적인 실시예가 도시된다. 분말 건조 시스템은 또한, 그 내부에 동심으로 배치되는 비-투과성 라이너(100)를 갖는 원통형 건조 챔버(12), 및 이상에 설명된 바와 같이 라이너(100)에 의해 한정되는 유효 가열 구역(127) 내로 정전기적으로 대전된 액체 입자들을 유도하기 위한 정전기적 분무 노즐 조립체(16)를 구비한다. 이러한 경우에, 원뿔형으로 형성되는 수집 용기 섹션(18b)이, 건조 챔버(12)로부터의 분말을, 통상적인 유형의 유동층 스크린 분리기(19c)를 통해, 수집 챔버(19b) 내로 보낸다. 이러한 실시예에서, 도 11a의 실시예와 관련하여 설명된 것들과 유사한, 복수의 유동층 원통형 필터 요소(160b)가, 건조 챔버(12)의 상부에 인접하게 배기 플리넘(164b)을 한정하는, 상측 횡단 플레이트(163b)로부터 지지된다. 송풍기(168)가 이러한 경우에, 하측 수집 챔버(19b) 내로의 재도입 및 건조 챔버(12)를 통한 상방으로의 재순환을 위해, 분말 및 입자상 물질이 그로부터 라인(165)을 경유하는 응축기(170) 및 히터(169)를 통한 유도를 위해 걸러 내어진 것인, 배기 플리넘(164b)으로부터 공기를 끌어들인다. 필터들(16b)은 다시, 축적된 분말의 필터들(16b)을 청소하기 위해 필터들(16b)로 그리고 필터들(16b)을 통해 가압 공기를 주기적으로 유도하기 위한 개별적인 공기 제어 밸브(167c)를 구비하는, 참조되는 미국 특허 제8,876,928호에 개시된 바와 같은 유형의 역 펄스 공기 필터 청소 장치들(167b)을 구비한다.

상기한 실시예들의 비-투과성 라이너(100)가 바람직하게, 플라스틱과 같이, 가요성 비-전도성 재료로 이루어지지만, 대안적으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 강성 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 그러한 경우에, 적절한 비-전도성 장착 격리체들(100d)이, 건조 챔버(12) 내부에 동심 관계로 라이너를 고정하기 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 투과성 라이너는, 부분적으로, 하나의 직경의 측부와 같이, 공기가 배기를 위해 라이너를 통해 유동하는 것을 허용하는 투과성 필터 재료(100b)로, 그리고 부분적으로, 반대편 직경의 측부 상에서와 같이, 건조된 입자들이 라이너 내로 끌려 들어가는 것을 방지하는 비-투과성 재료(100a)로, 이루어질 수 있다.

다른 대안적인 실시예로서, 예시되는 분무 건조기 시스템은, 도 15a에 도시된 바와 같이, 응고된 입자들을 형성하기 위한 차가운 기체 흐름 내로의, 왁스들, 단단한 왁스들, 및 글리세리드들과 같은, 용융된 유동 흐름들의 분무 냉각에서의 사용을 위해, 용이하게 수정될 수 있다. 이상에 설명된 것들과 유사한 품목들에, 유사한 참조 부호들이 주어졌다. 분무 냉각 도중에, 주변 조건보다 약간 높은 녹는점을 갖는 공급 원료가, 가열되며 그리고, 이러한 경우에 단열재(130a)에 둘러싸이는, 유지 탱크(130) 내에 배치된다. 공급 원료는, 펌프(132)를 사용하여 급송 라인(131)을 통해 무화 노즐(16)로 펌핑된다. 용융된 공급 원료는 다시, 질소(150)와 같은 압축된 기체를 사용하여 무화된다. 분무 냉각 도중에, 용융된 액체 공급 원료는, 정전기적으로 대전될 수도 또는 그렇지 않을 수도 있을 것이다. 후자의 경우에, 정전기적 분무 노즐 조립체의 전극에는, 전원이 연결되지 않는다.

분무 냉각 도중에, 무화 기체 히터(152)는, 꺼지게 되며, 따라서 차가운 무화 기체가, 무화 노즐(16)로 운반된다. 분무 냉각 도중에, 건조 기체 히터(169) 또한, 제습 코일(170a)에 의해 냉각된 건조 기체를 건조 기체 라인(165)을 통해 건조 챔버(12)로 운반하도록, 꺼진다. 무화된 액적들이 건조 기체 구역(127)에 진입함에 따라, 이들은, 수집 원뿔(18) 내로 낙하하며 그리고 기체 흐름이 재순환을 위해 배출됨에 따라 수집 챔버(19) 내에 수집되는, 입자들을 형성하기 위해 응고된다. 제거 가능한 라이너(100)는 다시, 제거될 수 있고 폐기될 수 있기 때문에, 건조기 챔버를 청소하는 데 도움을 준다. 절연 공기 간극(101)이, 건조 챔버(12)가 외측 표면 상에 응축물을 형성하는 데 충분할 정도로 냉각되는 것을 방지한다.

이러한 실시예의 또 다른 특징을 수행함에 있어서, 분무 시스템(10)은, 계속적인 전기적 붕괴의 경우에 경보 신호를 제공하는 가운데, 건조 챔버 내의 순간적인 전하장 붕괴의 경우에 계속적인 작동을 허용하는, 자동화된 오류 복구 시스템을 사용하여 작동할 수 있을 것이다. 분무 시스템(10)에서의 사용을 위한 전압 생성기 오류 복구 방법을 작동하는 방법에 대한 흐름도가, 도 27에 도시된다. 예시된 방법은, 컨트롤러(133)(도 15) 내부에서 수행되는, 프로그램 또는 컴퓨터 실행 가능 명령들의 세트의 형태로 작동될 수 있을 것이다. 예시된 실시예에 따르면, 도 26에 도시된 방법은, 300에서의, 분사기 유입구에 유체의 가압 공급을 제공하기 위해, 액체 펌프를 활성화시키는 것 또는 그렇지 않으면 시작시키는 것을 포함한다. 302에서, 전압 공급이 활성 상태인지에 대한 확인이, 수행된다. 302에서 전압 공급이 비활성 상태인 것으로 결정되면, 오류 메시지가, 304에서 기계 인터페이스에 제공되며, 그리고 전압 생성기 및 액체 펌프가, 302에서 결정되는 바와 같이 전압 공급이 활성 상태가 아니도록 야기한, 존재하는 오류가, 수정될 때까지, 306에서 비활성화된다.

전압 공급이 302에서 활성 상태인 것으로 결정되는 시점에, 사전 규정된 시간의, 예를 들어 5초의 지연이, 액체 펌프가 시작되지 이전에, 308에서 사용되며, 그리고 지연이 만료된 이후에 액체 펌프가 310에서 작동된다. 펌프를 310에서 계속 작동하는 가운데, 단락 또는 아크에 대한 검사가, 312에서 실행된다. 단락 또는 아크가 312에서 검출될 때, 이벤트 카운터 그리고 또한 타이머가, 사전 규정된 수, 예를 들어 5개보다 많은 단락 또는 아크가, 사전 규정된 기간, 예를 들어 30초 이내에 검출되었는지 여부를 결정하기 위해 유지된다. 이러한 검사는, 단락 또는 아크가 312에서 검출될 때 마다 매번, 314에서 결정된다. 사전 규정된 개수보다 적은 단락 또는 아크가 사전 규정된 기간 이내에 일어날 때, 또는 심지어 단일 단락 또는 아크가 검출되는 경우에, 액체 펌프는, 316에서 정지되고, 전압을 생성하는 전압 생성기는, 예를 들어 318에서 종료시키고 재시작시킴에 의해, 리셋되며, 그리고 액체 펌프는, 시스템이 스파크 또는 아크를 야기했던 오류를 교정할 수 있도록 그리고 시스템이 계속 작동할 수 있도록, 308에서의 지연 이후에, 310에서 재시작된다. 그러나, 사전 규정된 수보다 많은 스파크 또는 아크가 314에서 사전 규정된 기간 이내에 발생한 경우에, 오류 메시지가, 320에서 기계 인터페이스에 생성되며, 그리고 시스템은, 306에서 전압 생성기 및 액체 펌프를 비활성화시킴에 의해 대기 모드에 놓이게 된다.

하나의 양태에서, 그에 따라, 정전기적 분무 건조 시스템 내의 오류를 교정하는 방법은, 먼저 전압 생성기의 상태를 결정하는 것 및 전압 발생기가 아직 활성화되지 않은 동안에 액체 펌프가 켜지는 것을 허용하지 않는 것을 수반하는, 펌프 시동 시퀀스를 시작하는 것을 포함한다. 이를 달성하기 위해, 하나의 실시예에서, 시간 지연이, 액체 펌프를 켜기 이전에, 전압 생성기를 활성화시키기에 충분한 시간을 허용하기 위해, 사용된다. 액체 펌프는 이어서 시작되며, 그리고 시스템은, 예를 들어, 펌프가 작동 중인 가운데, 전압 생성기로부터 인입되는 전류를 모니터링함에 의해, 스파크 또는 아크의 존재에 대해 계속적으로 모니터링된다. 오류가 검출될 때, 액체 펌프가 그러한 것처럼, 전압 생성기는 꺼지며, 그리고 오류의 정도에 의존하여, 시스템은 자동적으로 재시작되거나 또는, 시스템을 재시작하기 위해 작업자의 주의 및 조치를 요구하는, 대기 모드에 진입한다.

마지막으로, 본 실시예의 다른 양태를 수행함에 있어서, 분무 건조 시스템(10)은, 정전기적 분무 노즐 조립체에 의해 분무되는 액체에 대한 전하가, 특정 분무 적용들 및 건조된 제품의 궁극적 사용을 위한 분무된 입자들의 제어된 그리고 선택적인 응집을 유도할 수 있는 방식으로, 주기적으로 변화되는 것을 가능하게 하는, 제어를 구비한다. 하나의 실시예에서, 분무된 입자들의 선택적인 또는 제어된 응집이, 예를 들어, 다양한 응집 정도를 야기할 수 있는 상이한 크기의 분무된 입자들을 생성하기 위해 고 활성화 주파수와 저 활성화 주파수 사이의, 펄스 폭 변조(PWM) 분사기 명령 신호의 사용에 의해, 분무기 활성화의 시간 및 주파수를 변화시킴에 의해 달성된다. 다른 실시예에서, 분무된 입자들의 선택적인 또는 제어된 응집은, 정전기적으로 대전된 분무된 유체에 인가되는 전압의 레벨을 변조함에 의해 달성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 전압은, 0 내지 30 kV와 같은 범위 내에서 선택적으로 변화될 수 있을 것이다. 그러한 전압 변화를 위해, 유체를 대전시키기 위해 인가되는 더 높은 전압이, 그에 따라 건조 시간을 감소시키도록, 액적들의 크기를 대체로 감소시키기 위해 작용할 것이며, 그리고 추가로, 그에 따라 봉입을 개선하도록, 담체를 액적들의 외측 표면들을 향해 이주하도록 유도할 수 있을 것이다. 유사하게, 인가되는 전압의 감소가, 액적들의 크기를 증가시키는 경향을 가질 수 있을 것이고, 이는, 특히 더 작은 액적들 또는 입자들의 존재 시에, 응집에 도움을 줄 수 있을 것이다.

분무된 입자들의 응집에 선택적으로 영향을 미칠 수 있는 예상되는 다른 실시예들이, 시스템의 다양한 작동 파라미터들을, 시간이 지남에 따라 선택적으로 변경하는 것, 또는 높은 사전결정 값과 낮은 사전결정 값 사이에서 맥동하도록 하는 것을 포함한다. 하나의 실시예에서, 무화 기체 압력, 유체 운반 압력, 및 무화 기체 온도는, 입자 크기 그리고 또한 액적들의 건조 시간을 제어하거나 또는 대체로 그에 영향을 미치기 위해, 변화될 수 있을 것이다. 부가적인 실시예들이 추가로, 그들의 절대적 또는 상대적 수분 함량, 수분 활성도, 액적 또는 입자 크기, 및 다른 것들과 같은, 무화 기체 및/또는 건조 공기의 다른 파라미터들을 변화시키는 것을 포함할 수 있을 것이다. 하나의 특정의 예상되는 실시예에서, 무화 기체 및 건조 공기의 이슬점 온도가, 능동적으로 제어되며, 그리고 다른 실시예에서, 무화 기체 및/또는 건조 공기의 체적 또는 질량 기류가 또한, 능동적으로 제어된다.

분무된 입자들의 응집을 선택적으로 제어하기 위해 정전기적 분무 노즐의 펄스 폭을 변조하는 방법에 대한 흐름도가, 도 27에 도시된다. 하나의 실시예에 따르면, 프로세스의 개시 시에, 전압 생성기가, 322에서 켜진다. 응집을 선택적으로 제어할 PWM 제어가 활성 상태인지 또는 요구되는지 여부에 대한 결정이, 324에서 수행된다. PWM이 요구되지 않거나 활성 상태가 아닐 때, 프로세스는, 326에서 전압 설정점으로 전압 생성기를 제어함에 의해, 시스템을 제어하며, 그리고 유체 분사기가, 정상적으로 작동된다. PWM이 요구되거나 또는 활성 상태일 때, 시스템은, 사전 규정된 기간 동안 그리고 사이클 타임 도중에, 낮은 PWM 설정점과 높은 PWM 설정점 사이에서 교호반복된다. 예시된 실시예에서, 이는, 330에서 낮은 펄스 지속 시간 동안 328에서 낮은 PWM 설정점으로 제어함에 의해 달성된다. 낮은 펄스 지속 시간이 만료되었을 때, 시스템은, 높은 펄스 지속 시간이 334에서 만료될 때까지, 332에서 높은 PWM 설정점으로 전환되며, 그리고 추가의 PWM 사이클이 요구되는지를 결정하기 위해 324로 복귀한다. PWM 설정점의 변화가 도 27에 도시된 흐름도에 관련하여 본 명세서에서 논의되지만, 다른 파라미터들이, 분무기 PWM에 부가하여, 또는 분무기 PWM 대신에 변조될 수 있다는 것이, 인식되어야 한다. 이상에 논의된 바와 같이, 사용될 수 있는 다른 파라미터들이, 액체를 대전시키기 위해 인가되는 전압의 레벨, 무화 기체 압력, 액체 운반 속도 및/또는 압력, 무화 기체 온도, 무화 기체 및/또는 건조 공기의 수분 함량, 및/또는 무화 기체 및/또는 건조 공기의 체적 또는 질량 공기 유동을 포함한다.

하나의 양태에서, 그에 따라, 분무된 입자들의 응집은, 분무기의 분사 시간을 변화시킴에 의해 제어된다. 고 주파수, 즉 높은 PWM에서, 분무기는, 더 작은 입자들을 생성하도록, 더욱 빠르게 개방 및 폐쇄될 것이다. 저 주파수, 즉 낮은 PWM에서, 분무기는, 더 큰 입자들을 생성하도록, 더욱 느리게 개방 및 폐쇄될 것이다. 더 큰 입자 및 더 작은 입자가 번갈아 가며 건조기를 통과함에 따라, 일부는, 충돌(collision)에 의해 응집체들을 생성하도록, 그들의 반발하는 전하들과 무관하게, 물리적으로 상호 작용하고 서로 결합될 것이다. 더 큰 입자 및 더 작은 입자의 구체적인 크기, 및 생성되는 단위 시간당 각 입자 크기의 개별적인 개수는, 각각의 특정 적용에 적합하도록, 개별적인 높은 PWM 설정점 및 낮은 PWM 설정점을 그리고 또한 각각에 대한 지속 시간을 설정함에 의해, 시스템에 의해 제어될 수 있다.

또 다른 특징에 따르면, 이상에 설명된 바와 같은, 건조 챔버들(11) 및 정전기적 분무 노즐 조립체들(16)을 구비하는 복수의 분말 처리 타워(10)가, 도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 분말을 공통 컨베이어 시스템(340) 또는 이와 유사한 것 상에 방출하는 가운데, 모듈형 설계로 제공될 수 있을 것이다. 이러한 가운데, 복수의 처리 타워(10)는, 계단(342)에 의해 상부에 접근 가능하며 그리고 그의 단부에 위치되는 제어 패널 및 작업자 인터페이스(344)를 구비하는, 공통 작업 플랫폼(341) 주변에 서로 인접한 관계로 제공된다. 처리 타워들(10)은 이러한 경우에 각각, 복수의 정전기적 분무 노즐 조립체(16)를 포함한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 이러한 경우에, 수집 용기로의, 스크류 급송, 공압, 또는 다른 분말 전달 수단과 같은, 공통 분말 컨베이어(340) 상에 분말을 방출하는, 8개의 실질적으로 동일한 처리 타워(10)가, 제공된다.

그러한 모듈형 처리 시스템은, 다수의 중요한 장점을 갖는 것으로 확인되었다. 처음으로, 이는, 공통 구성요소들을, 말하자면 실질적으로 동일한 처리 분말 처리 타워들(10)을 사용하여, 사용자 요건에 맞게 맞춤 제작될 수 있는 규모 조정 가능한 처리 시스템이다. 시스템은 또한, 도 30에 도시된 바와 같이, 부가적인 모듈들과 더불어, 용이하게 확장될 수 있다. 그러한 모듈형 배열의 처리 타워들(10)의 사용은 또한, 40 피트의 높이가 더 높은 그리고 설치를 위해 특수한 건물 레이아웃을 요구하는 표준의 더 큰 생산 분무 건조기 시스템들과 비교할 때, 더 작은 건물 높이 요건(15 내지 20 피트)을 동반하는 가운데, 더 많은 양의 분말의 처리를 가능하게 한다. 모듈형 설계는 추가로, 처리 도중에 유지보수를 위해 다른 모듈들의 작동을 중단하지 않는 가운데, 시스템의 개별적인 처리 타워의 격리 및 서비스를 허용한다. 모듈형 배열은 또한, 시스템이 특정 사용자 생산 요건을 위한 에너지 활용을 위해 규모 조정되는 것을 허용한다. 예를 들어, 5개의 모듈이, 하나의 처리 요건을 위해 사용될 수 있으며, 그리고 단지 3개만이, 다른 배치(batch)를 위해 사용될 수 있다.

도 31 내지 도 33을 참조하면, 수분, 열 및/또는 산소에 대한 노출에 의해 야기될 수 있는 손상으로부터 완성된 제품을 보호하도록 구성되는, 분말 수집 시스템(350)의 대안적인 실시예가 도시된다. 더욱 구체적으로, 분말 수집 시스템(350)은, 건조 프로세스와 연관되는, 습기를 포함한 기체, 열 및 산소에 대한 노출로부터 완성된 분말을 보호하는 역할을 하는, 기체 차폐(blanket) 시스템을 갖도록 구성된다. 도 31에 도시된 바와 같이, 그리고 예를 들어 도 12의 실시예와 유사하게, 이러한 실시예의 분말 수집 시스템(350)은, 결국 분리 플리넘(356)의 하단부에 매달리는 분말 수집 원뿔(354)의 하부에 배열되는, 개방된 상단부를 구비하는 수집 용기(352)를 포함한다. 분리 플리넘(356)은, 건조 챔버(358)와 소통한다. 건조 기체 및 분말(대략적으로 도 31에 화살표(359)로 도시됨)은, 도 31에 도시된 바와 같이, 건조 챔버(358)로부터 분리 플리넘(356) 내로 통과한다. 분리 플리넘(356)은 또한, 분말이 수집 원뿔(354) 내로 낙하하는 가운데, 습기를 포함하는 건조 기체가 그를 통해 분리 플리넘(356)에서 나가는, 배기 가스 배출구(360)와 소통한다. 이러한 경우에, 수집 용기(352)는, 클램프(362)에 의해 분말 수집 원뿔(354)의 개방된 하단부에 탈착 가능하게 고정되는, 제거 가능한 용기로서 구성된다.

수집 용기(352) 내로의 차폐 기체의 도입을 가능하게 하기 위해, 어댑터(364)가, 수집 용기(352)의 상단부에 제공된다. 예시된 실시예에서, 어댑터(364)는, 도 32에 도시된 바와 같이, 수집 용기(352)의 상측 에지(368)와 맞물리는, 고무 시일(366)을 포함한다. 어댑터(364)는, 수집 용기(352)의 상단부를 둘러싸며 그리고, 건조된 제품이 그를 통해 분말 수집 원뿔(354)로부터 수집 용기(352)로 통과할 수 있는, 중앙 통로(370)를 한정한다. 이러한 경우에, 어댑터(364)는 또한, 수집 용기(352)를 분말 수집 원뿔(354)에 고정하는 클램프(362) 내에 포획되는, 플랜지(372)를 한정한다. 수집 용기(352)의 내부와 소통하는 차폐 기체 유입 오리피스(374)가, 어댑터(364)의 측벽 내에 제공된다. 이러한 오리피스(374)는, 차폐 기체가 수집 용기(352)의 내부 내로 유도될 수 있도록, 차폐 기체 공급원에 연결될 수 있을 것이다. 차폐 기체는, 임의의 적절한 기체일 수 있으며, 그리고 바람직하게 차가우며 그리고 상당한 양의 수분 또는 산소를 함유하지 않는다. 비록 다른 기체들 또는 기체 혼합물들이 사용될 수 있지만, 질소는, 적절한 차폐 기체의 하나의 예이다.

유입 오리피스(374)로 그리고 그에 따라 수집 용기(352) 내로 차폐 기체를 유도하기 위해 사용될 수 있는, 예시적인 차폐 기체 급송 시스템(378)이, 도 33에 도시된다. 예시된 차폐 기체 급송 시스템(378)은, 기체 급송 라인(382)을 통해 유입 오리피스(374)와 소통하는, 가압 저장 탱크일 수 있는, 차폐 기체 공급원(380)을 포함한다. 차폐 기체의 유동을 제어하기 위해, 유량계 또는 로타미터(rotameter)와 같은, 조절 가능한 유동 제어 장치(384)가, 기체 급송 라인(382) 내에 제공될 수 있을 것이다. 유동 제어 장치(384)는, 분무 건조기 시스템의 작업자에 의해 수동으로 조절 가능하도록 구성될 수 있으며, 또는 예를 들어 컨트롤러로부터 수신되는 신호에 기초하여, 자동으로 조절 가능할 수 있을 것이다. 수집 용기(352) 및/또는 기체 급송 라인(382)의 과한 가압을 방지하기 위해, 압력 이완 밸브(386)가, 유동 제어 장치(384)와 수집 용기(352) 사이에서 기체 급송 라인 내에 배열될 수 있을 것이다.

작동 시, 재료는, 건조 챔버(358) 내에서 분무 건조되며, 그리고 중력 및 기체 유동을 통해 분리 플리넘(356) 내로 이어서 수집 원뿔(354) 내로 하방으로 낙하한다. 낙하하는 완성된 제품은 이어서, 수집 용기(352) 내에 수집된다. 차폐 기체는, 유입 오리피스(374)를 통해 수집 용기(352) 내로 도입되며, 그리고 수집 용기(352) 내의 낙하하는 제품(도 32에 참조 부호 '388'로 지시됨) 및 정착된 제품(도 32에 참조 부호 '390'으로 지시됨)을 차폐한다. 차폐 기체는, 수집 용기(352) 및 어댑터(364)를 가볍게 가압하며, 이는, 배기 건조 기체가 수집 용기(352)에 진입하는 것 그리고 완성된 제품을 수분, 열 및/또는 산소의 해로운 영향에 노출시키는 것을 방지한다. 과잉의 차폐 기체는, 분말 수집 원뿔(354)을 통해 그리고 분리 플리넘(356) 내로 상방으로 이동하고, 건조기 배기 가스와 혼합되며, 그리고 배기 가스 배출구(360)를 통해 건조 챔버를 빠져나간다. 유동 제어 장치(384)는, 건조 챔버(358) 및 분리 플리넘(356)으로부터 유래하는 열, 수분 및 산소로부터 완성된 분말을 보호하는 데 충분한 차폐 기체의 유동이, 수집 용기(352) 내로 유도되도록, 설정될 수 있을 것이다. 그러나, 차폐 기체 유동은, 완성된 분말이 유동화되며 그리고 부유하게 되는 레벨 아래로 유지되어야 한다. 차폐 기체 유동은 또한, 건조 제품이 수집 용기(352) 내로 하방으로 낙하하는 것이 방지되는 그러한 정도까지 수집 용기(352)를 가압하지 않도록 설정되어야 한다. 요구될 때, 수집 용기(352)는, 완성된 제품을 제거하기 위해 수집 원뿔(354)로부터 탈착될 수 있을 것이다. 그렇게 할 때, 통상적인 캡 또는 뚜껑과 같은 폐쇄 장치가, 수분 및 산소를 함유할 수 있는 대기에 대한 제품의 노출을 방지하기 위해, 수집 용기(352)의 개방된 상단부 위에 놓일 수 있을 것이다.

대기 조건에서 또는 그 근처에서 고체인 왁스들 및 중합체들과 같은, 용융된 유동 흐름의 분무 냉각을 실행하기 위한 분무 냉각 시스템(400)으로서 구성되는 분무 건조기의 다른 실시예가, 도 34 및 도 35에 도시된다. 도 34 및 도 35의 분무 냉각 시스템(400)은, 용융된 공급 원재료를, 고체 입자들을 형성하기 위해 분무 건조기의 건조 챔버(12) 내의 차가운 기체 흐름 내로 방출하도록 구성된다. 도 34 및 도 35의 분무 냉각 시스템(400)은, 도 15a의 실시예에 대한 일부 유사성을 가지며, 그리고 이상에 설명된 것들과 유사한 품목들에, 유사한 참조 부호들이 주어졌다.

이러한 실시예의 하나의 중요한 양태에 따르면, 도 34 및 도 35의 분무 냉각 시스템(400)은, 건조 챔버(12) 내로 용융된 재료를 방출하기 위해 맥동형 분무 노즐 조립체(402)를 사용한다. 더욱 구체적으로, 맥동형 분무 노즐 조립체(402)는, 온 유동 상태와 오프 유동 상태 사이에서 교호반복되는 맥동형 유동을 생성하도록 구성된다. 적절한 맥동형 분무 노즐 조립체(402)의 예시적인 실시예의 단면도가, 도 35에 도시된다. 도 35의 분무 노즐 조립체(402)는, 전기적으로 작동되며 그리고, 자체의 하류측 단부에 고정되는 방출 오리피스(407)를 한정하는 분무 팁(406) 및 솔레노이드 코일(410) 내부에 배치되는 금속 플런저(408)를 구비하는, 노즐 몸체(404)를 포함한다. 솔레노이드 코일(410)은, 이러한 경우에 노즐 몸체(404)로부터 연장되는 적절한 도관(412) 내에 수용되는 전기 리드선들에 의해, 외부 전기 공급원에 적절하게 커플링된다. 공지의 방식에서, 솔레노이드 코일(410)의 전기적 작동은, 밸브 플런저(408)를 폐쇄 스프링(414)의 편향력에 대항하여 분무 팁 개방 위치로 이동시키는 데 효과적이다. 개방 위치에 놓일 때, 노즐 몸체(404)의 유입 포트(416)를 통해 진입하는 용융된 재료는, 노즐 몸체(404)를 통과할 수 있으며, 그리고 노즐로부터 분무 팁(406)을 통해 방출될 수 있다. 솔레노이드 코일(410)이 비활성화될 때, 폐쇄 스프링(414)은, 밸브 플런저(408)를, 분무 팁(406) 밖으로의 용융된 재료의 유동을 차단하는 분무 팁 폐쇄 위치로 이동시킨다. 그러한 전기적으로 작동되는 분무 노즐 조립체들은, 용융된 유동 흐름의 간헐적 방출을 위해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 고속으로 순환될 수 있을 것이다.

예시되는 분무 노즐 조립체(402)는, 재료가 분무 팁(406)으로부터 방출되는 지점까지, 용융된 급송 재료의 요구되는 상승된 온도를 유지하는 것을 돕기 위해, 가열된다. 또한, 예시되는 분무 노즐 조립체(402)는, 분무 팁(406)이 노즐 몸체(404)로부터 제거될 수 있도록 그리고 다른 유사하게 또는 상이하게 구성된 분무 팁과 교체될 수 있도록, 구성된다. 분무 노즐 조립체(402)의 분무 팁(406)은 바람직하게, 팬-형상 방출 패턴을 생성하도록 구성되고, 이는, 입자들이 분무 냉각되고 있을 때, 입자들의 충돌을 방지하는 것을 도울 수 있다. 그러나, 중실 원뿔형 또는 중공 원뿔형 방출 패턴이, 적용, 공급 원료 물리적 속성들 및 화학적 또는 형태적 요건들에 의존하여, 사용될 수 있을 것이다. 팬-형상 패턴이 사용되는 경우, 팬 패턴의 직선형 부분들이 서로 평행하도록 배열되는, 복수의 분무 노즐이, 사용될 수 있을 것이다. 그러한 배열과 더불어, 각각의 개별적인 분무 노즐의 온/오프 기능은, 액적 충돌을 방지하는 것을 돕기 위해 인접한 노즐들과 동기화될 수 있을 것이다. 노즐 몸체(404) 상의 분무 팁(406)을 교환하기 위한 능력은, 예를 들어 적용 및/또는 사용되는 공급 원재료에 의존하여, 분무 노즐 조립체(402)가 상이한 분무 각도들 및 액적 크기들을 생성하는 것을 허용할 수 있다. 예시된 실시예에서, 노즐 몸체(404) 및 분무 팁(406)은, 용융된 재료의 유압식 무화를 생성하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 맥동형 분무 노즐 조립체(402)는, 용융된 유동 흐름의 공기 무화를 제공하도록 구성될 수 있을 것이다.

맥동형 분무 노즐 조립체(402)는, 상표 PulsaJet 하에서, 본 출원의 양수인인, 스프레잉 시스템즈 주식회사(Spraying Systems Co.)에 의해 제공되는 것과 같은, 상업적으로 공지된 유형의 것일 수 있을 것이다. 예시되는 분무 노즐 조립체(402)의 다양한 구성요소들 및 그들의 작동 모드는, 그의 개시가 본 명세서에 참조로 통합되는, 미국 특허 제7,086,613호에 설명된 것과 유사하다. 대안적으로, 맥동형 분무 작동을 생성할 수 있는 그리고, 노즐로부터의 유동을 정지시키도록 그리고 일단 유동이 다시 시작되면 즉시 노즐 팁으로 최대 압력을 전달하도록 구성되는, 임의의 분무 노즐 조립체가, 사용될 수 있을 것이다.

도 15a의 실시예에서와 같이, 분무 냉각 작동 도중에, 건조 챔버(12)로 운반되는 건조 기체는, 예를 들어 제습 코일에 의해 냉각된다. 맥동형 분무 노즐 조립체(402)로부터 방출되는 무화된 액적들이 건조 기체 구역(127)에 진입함에 따라, 이들은, 수집 원뿔(18) 내로 낙하하며 그리고 기체 흐름이 재순환을 위해 배출됨에 따라 수집 챔버(19) 내에 수집되는, 입자들을 형성하기 위해 응고된다. 제거 가능한 라이너(100)는 다시, 제거될 수 있고 폐기될 수 있기 때문에, 건조기 챔버를 청소하는 데 도움을 준다. 절연 공기 간극(101)이, 건조 챔버(12)가 외측 표면 상에 응축물을 형성하는 데 충분할 정도로 냉각되는 것을 방지하기 위해 제공될 수 있을 것이다.

분무 건조기 내로 방출되는 지점까지, 용융된 급속 재료를 요구되는 온도에서 유지하는 것을 보장하기 위해, 분무 냉각 시스템(400)은, 예를 들어 용융된 공급 원료가 요구되는 상승된 온도에서 분무 노즐 조립체(402)에 공급되는 것을 유지할 수 있는, 가열된 재순환 루프를 갖도록 구성될 수 있을 것이다. 그러한 재순환 루프의 실시예가, 도 34에 도시된다. 예시된 재순환 루프는, 용융된 재료를 저장하는 가열된 액체 유지 탱크(420)를 포함한다. 유지 탱크(420)는, 분무 노즐 조립체(402)의 유입 포트(416)와 소통하는 공급 라인(422) 및 (도 34에 개략적으로 도시되는) 분무 노즐 조립체의 재순환 포트(426)와 소통하는 재순환 라인(424) 양자 모두에 의해, 노즐 조립체(402)에 연결된다. 공급 라인(422) 내의 분무 노즐 조립체(402) 근처에 배열되는 온도 센서(428)가, 유지 탱크(420) 내의 히터(430)와 소통하며 그리고, 용융된 재료가, 예를 들어 용융점 바로 위의, 요구되는 온도에 유지되도록, 유지 탱크(420) 내의 히터(430)를 제어한다. 용융된 재료를 용융 온도 바로 위에서 유지하는 것은, 액적들이 가능한 한 신속하게 응고되는 것을 보장하는 데 도움을 주도록, 건조 챔버(12) 용융된 재료의 액적들을 입자들로 변환하도록 하는 데 필요한 열전달의 양을 감소시킨다.

높은 유동은, 부적절한 액적 형성으로 이어지도록, 건조 기체의 열 수용 용량을 압도할 수 있다. 분무 노즐 조립체(402)에 의해 생성되는 맥동 작동은, 높은 유동을 제거하며, 그리고 용융된 재료의 최대 압력 전달을 허용하며, 이는, 적절한 액적 형성을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다. 부가적으로, 분무 노즐 조립체(402)의 맥동형 방출은, 또한 액적 형성의 열화로 이어질 수 있는, 용융된 재료의 과다 방출 및 과소 방출을 방지한다.

유지 탱크(420)로부터 분무 노즐 조립체(402)로 용융된 재료를 이동시키기 위해, 펌프(432)가, 공급 라인(422) 내에 제공된다. 이러한 경우에, 펌프(432)는, 펌프(432)에 의해 전달되는 압력이 조절되는 것을 허용하는, 가변 속도 구동기(434)에 의해 구동된다. 펌프(432)를 위한 다른 조절 가능한 구동 장치들이 또한, 사용될 수 있다. 공급 라인(422) 내의 분무 노즐 조립체(402) 근처에 배열되는 압력 센서(436)가, 용융된 재료의 압력을 모니터링하며, 그리고 이러한 정보는, 가변 속도 구동기(434)에 전송되며 그리고 펌프(432)가 일정한 압력에서 용융된 재료를 분무 노즐 조립체에 공급하는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 가열된 재순환 루프는, 심지어 분무 작동이 중단될 때에도 용융된 재료가 요구되는 온도에 유지되는 것을 보장하는 것을 포함하여, 분무 노즐 조립체까지 용융된 재료의 온도의 정확한 제어를 허용한다. 그러한 경우에, 가열된 재순환 루프는, 용융된 재료가 분무의 재개 즉시 최적의 시스템 성능을 위한 요구되는 온도에 놓이는 것을, 보장한다.

도면들 중의 도 36을 참조하면, 분무 건조 시스템(500)의 다른 실시예가 도시된다. 예를 들어, 도 1의 실시예와 유사하게, 도 36의 분무 건조 시스템(500)은, 직립 원통형 건조 챔버(502), 액체 분무 노즐 조립체(506) 및 건조 기체 유입구(508)를 구비하는 상측 폐쇄 장치(504), 및, 건조 챔버(502)의 하부에 지지되는 분말 수집 용기(512)를 포함하는 하측 폐쇄 장치(510)를 포함한다. 도 36의 실시예의 분말 수집 용기(512)는, 도 37 내지 도 39에 더욱 상세하게 도시된다. 건조 기체 배기 흐름으로부터 건조 분말 입자들을 걸러 내기 위한 별개의 필터 장치를 사용하는 대신에, 도 37 내지 도 39의 분말 수집 용기는, 건조 챔버(502)로부터 낙하하는 건조된 완성된 분말 제품이 그 내부에 포획될 수 있는, 필터 수집 자루(514)를 활용한다. 이러한 수집 자루(514)는, 그렇지 않은 경우 상실될 완성된 분말을 별개의 필터 요소들 내에 포획함에 의해, 분무 건조기 시스템(500)으로부터의 제품 수율을 증가시킬 수 있다. 예시된 실시예에서, 필터 수집 자루(514)는, 필터 재료로 이루어지는 측벽(516) 및 바닥벽(518)을 구비한다(도 39 참조). 수집 자루(514)의 측벽(516) 및 바닥벽(518)은 함께, 건조 챔버(502)와 소통할 수 있도록 하기 위해 자체의 상단부(522)에서 개방되는, 내부 수집 영역(520)을 한정한다. 측벽(516) 및 바닥벽(518)의 필터 재료는, 건조 기체가 건조 기체 배기 배출구(524)(도 36 참조)를 경유하여 필터 재료를 통해 수집 자루(514)의 내부 수집 영역(520) 밖으로 끌려 나감에 따라, 건조 기체 내에 혼입되는 건조 분말 입자들이 필터 재료 내에 포획되도록, 구성된다. 이 점에 있어서, 도 15의 배기 가스 재순환 시스템은, 도 36의 분무 건조기 시스템(500)과 함께 사용될 수 있을 것이다.

예시된 실시예에서, 필터 자루(514)는, 결국 분말 수집 용기(512)의 측벽(528)을 통해 지지되는, 환형 링(526) 상에 지지된다. 더욱 구체적으로, 필터 자루(514)는, 이러한 경우에, 필터 수집 자루(514)와 환형 링(526) 사이에 배열되는 팽창 가능 시일(530)에 의해, 제자리에 유지된다. 비우기 위해 분말 수집 용기(512)로부터 필터 자루(514)를 제거하기 위해, 분말 수집 용기(512)의 하측 부분(532)이, 필터 수집 자루(514)가 환형 링(526)으로 분리될 수 있도록 수축되는 시일(530) 및 스크류들(533)을 경유하여, 제거될 수 있을 것이다. 비워진 필터 수집 자루(514)가 교체되거나 또는 새로운 수집 자루가 설치될 때, 수집 자루(514)의 상측 부분은, 환형 링(526) 내부에 배치되며, 그리고 시일(530)은, 예를 들어 수집 자루의 내경과 가깝게 합치하는 상부의 건조 챔버(502)로부터의 튜브에 대항하여, 자루를 포획하도록 팽창된다. 이러한 경우에, 공기 유입구(534)가, 시일(530)을 팽창시키기 위해 수집 용기(512) 상에 제공된다. 일단 수집 자루(514)가 고정되면, 수집 용기(512)의 하측 부분은 이어서, 스크류들(533)을 사용하여 다시 부착될 수 있다.

건조 챔버(502)로부터의 건조 분말의 제거 및 청소를 용이하게 하기 위해, 스크레이퍼 장치(540)가, 도 40 및 도 41에 도시된 바와 같이, 측벽(542) 상에 제공될 수 있을 것이다. 예시된 실시예에서, 스크레이퍼 장치(540)는, 도 41에 도시된 바와 같이, 건조 챔버(502)의 측벽(542)의 외측 표면(546) 상에 배열되는 손잡이 부분(544), 및 건조 챔버(502)의 측벽(542)의 내측 표면(550) 상에 배열되는 스크레이퍼 부분(548)을 포함할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에 따르면, 손잡이 부분(544) 및 스크레이퍼 부분(548) 중의 하나 또는 양자 모두는, 자석으로서 구성될 수 있을 것이다. 스크레이퍼 장치(540)의 구성요소들 중의 단지 하나만이 자석인 경우, 다른 구성요소는, 자석 구성요소에 끌어당겨지는 자성 재료로 이루어질 수 있을 것이다. 손잡이 부분(544) 및 스크레이퍼 부분(548) 양자 모두 자석들인 경우, 자석들의 극들은, 손잡이 부분(544)과 스크레이퍼 부분(548)이 서로 끌어당겨지도록 배열되어야 한다. 더불어, 건조 챔버(502)의 측벽(542)은, 하나 이상의 자석에 의해 생성되는 자기장이 측벽(542)을 통과할 수 있으며 그리고 다른 구성요소 상에 당기는 힘을 가할 수 있도록, 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 건조 챔버(502)의 측벽(542)은, 유리로 이루어질 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 작업자에 의한 수동 작동을 통해서와 같은, 건조 챔버(502)의 측벽(542)의 외측 표면(546)을 따르는 손잡이 부분(544)의 이동은, 측벽(542)의 내측 표면(546)을 따르는 스크레이퍼 부분(548)의 대응하는 이동을 야기할 것이다. 스크레이퍼 부분(548)의 이러한 이동은, 건조 분말이 이후에 분말 수집 용기(512) 내로 낙하하는 것 및 예를 들어 분말 수집 자루(514) 내에 포획되는 것을 허용하도록, 건조 챔버(502)의 측벽(542)의 내측 표면(550)에 부착되는 건조 분말을 제거하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 예시된 실시예에서, 손잡이 부분(544) 및 스크레이퍼 부분(548)은, 대체로 직사각형 구성을 갖지만; 다른 구성들이 사용될 수 있을 것이다.

분무 건조기 시스템(500)과 연관되는 유동하는 기체 흐름으로부터 입자상 재료를 여과하기 위해, HEPA 필터(562)를 갖는 필터 하우징 조립체(560)가, 건조 기체 유입 라인(508) 및 배출 라인(524) 중의 하나 또는 양자 모두에 제공될 수 있을 것이다(유입구 및 배출구는 도 36에 도시됨). 건조 기체 유입구 및 배출구는, 도 36의 분무 건조기 시스템에 대해 사용될 수 있는 기체 재순환 시스템의 일부인 재순환 라인(165)에 의해 연결되는 것으로, 도 15에 도시된다. 하나의 실시예에 따르면, HEPA 필터(562)를 갖는 필터 하우징 조립체(560)는, 이러한 재순환 라인(165) 내의 건조 기체 유입구 및 배출구 중의 하나 또는 양자 모두의 근처에 제공될 수 있을 것이다. HEPA 필터(562)를 갖는 필터 하우징 조립체(560)의 예시적인 실시예가, 도 42 및 도 43에 도시된다(필터(562)는 단지 도 43에만 도시됨). HEPA 필터(562)는, 일리노이주 이타스카의 솔더버그 매뉴팩처링(Soldberg Manufacturing)에 의해 판매되는 것과 같은, 하키 퍽 스타일 필터 요소로서 구성될 수 있을 것이다. 더욱 구체적으로, 도 43에 도시된 바와 같이, HEPA 필터(562)는, 원통형 필터 카트리지(566) 내부에 유지되는, 주름진 구성을 구비하는 필터 요소(564)를 포함할 수 있을 것이다. 필터 카트리지(566)는, 자체의 하나의 단부에 횡방향으로 연장되는 카트리지 몸체 플랜지(570)를 구비하는, 필터 몸체(568)를 포함할 수 있을 것이다. 이러한 유형의 필터 요소(564) 및 필터 카트리지(566)는, 그의 개시가 참조로 본 명세서에 통합되는, 미국 특허 제5,178,760호에 개시된다.

예시된 필터 하우징 조립체(560)는, 적절한 배관에 필터 하우징 조립체(560)를 부착하기 위해 사용될 수 있는, 도 42에 도시된 바와 같이 양단부에 클램프들(574, 576)을 갖는 하우징 몸체(572)를 포함한다. 이러한 경우에, 하우징 몸체(572)는, 비록 하우징 몸체(572)가 다른 구성들을 가질 수 있지만, 제1 단부(578)에서 상대적으로 큰 직경을 그리고 제2 단부(580)에서 상대적으로 작은 직경을 갖는다. 도 43에 도시된 바와 같이, 하우징 몸체(572)는 추가로, 제1 단부(578) 및 제2 단부(580) 각각에, 외향으로 연장되는 좁아지는 플랜지(582, 584)를 구비한다. 각각의 좁아지는 플랜지(582, 584)는, 개별적인 클램프들(574, 576) 상의 맞물림 표면에 의해 맞물린다. 필터 하우징 조립체를 인접한 배관에 대해 밀봉하는 데 도움을 주기 위해, 가스켓들(586, 588)이 또한, 하우징 몸체(572)의 제1 단부(578) 및 제2 단부(580)에 제공된다. HEPA 필터(562)가 하우징 몸체(572) 내에 조립될 때, 카트리지 몸체 플랜지(570)는, 이러한 경우에, 하우징 몸체의 제1 단부에서, 환형 노치 또는 홈(590) 내에 안착되며, 그리고 필터 카트리지(566)의 몸체(568)는, 하우징 몸체의 내측 표면에 대해 접경한다. 예시된 배열과 더불어, 하키 퍽 스타일 필터는, 위생 플랜지 연결부들 사이에 끼워진다. 필터 하우징 조립체(560) 및 HEPA 필터(562)가 분무 건조기 시스템의 기체 유입구 및 배출구들에 관련하여 설명되고 도시되지만, 필터 하우징 조립체 및 HEPA 필터는, 기체 유동을 수반하는 다른 적용들에 대한 적용 가능성을 가질 수 있을 것이다.

상기한 것으로부터, 작동 시 더욱 효율적이고 다양한 분무 건조기 시스템이 제공된다는 것이, 확인될 수 있다. 향상된 건조 효율로 인해, 분무 건조기 시스템은, 크기가 더 작을 수 있는 것 및 더욱 경제적인 사용 양자 모두 가능하다. 정전기적 분무 시스템은 추가로, 교차-오염 없이 상이한 제품 로트를 건조하는 데 효과적이며 그리고, 특정 분무 적용들을 위해, 크기 및 처리 기법 양자 모두에 관해, 용이하게 수정 가능하다. 분무 건조 시스템은 추가로, 건조 챔버의 분위기 내부에서의 미세 분말로부터의 위험한 폭발 및 전기적 오작동에 덜 민감하다. 시스템은 추가로, 그들의 후속 사용을 더욱 용이하게 하는 형태로 응집하는 입자들을 형성하기 위해, 선택적으로 작동될 수 있다. 시스템은 추가로, 건조기에서 나오는 건조 기체로부터 부유하는 입자상 물질을 더욱 효과적으로 그리고 효율적으로 제거하기 위한 그리고, 작동을 방해할 수 있으며 그리고 비싼 유지 보수를 요구할 수 있는, 필터 상의 축적된 건조된 입자상 물질을 제거하기 위한 자동적 수단을 포함하는, 배기 가스 여과 시스템을 구비한다. 부가적으로, 시스템은, 건조 챔버로부터의 습기를 포함한 기체, 열 및 산소에 대한 노출로부터 수집된 완성된 제품을 보호하기 위해, 기체 차폐 시스템을 갖도록 구성될 수 있을 것이다. 또한, 시스템은, 구축이 비교적 간단하며, 그리고 경제적인 제조에 적합하다.

Claims (20)

1. 액체를 분말 형태로 건조하기 위한 정전기적 분무 건조 시스템으로서:
   직립 위치에서 지지되는 세장형 구조적 몸체를 포함하고;
   상기 세장형 몸체 내부에 건조 챔버를 형성하기 위한 세장형 몸체의 서로 반대편의 상단부 및 하단부의 폐쇄 장치를 포함하며;
   상기 상측 폐쇄 장치 내에 조립되는 정전기적 분무 노즐 조립체를 포함하고;
   상기 정전기적 분무 노즐 조립체는, 상기 건조 챔버 내로 액체를 유도하기 위한, 자체의 하류측 단부에 방출 분무 팁을 구비하는, 노즐 몸체를 포함하며;
   상기 정전기적 분무 노즐 조립체는, 상기 건조 챔버 내로 방출될 액체의 공급원에 대한 커플링을 위한 액체 유입구, 및 미세한 액체 입자들로서의 상기 방출 분무 팁으로부터 상기 건조 챔버 내로의 방출을 위해, 상기 분무 노즐 조립체를 통과하는 액체를 전기적으로 대전시키기 위한 전기 공급원에 대한 커플링을 위한 전극을 구비하고;
   상기 상측 폐쇄 장치는, 방출된 미세 액체 입자들을 분말로 건조하기 위해, 상기 건조 챔버 내로 건조 기체를 유도하기 위한 건조 기체 유입구를 구비하며;
   상기 하측 폐쇄 장치는, 상기 건조 챔버로부터 배출되는 건조 기체가 그를 통해 유도되는, 건조 기체 배출구를 구비하고;
   상기 하측 폐쇄 장치는, 상기 건조 챔버로부터 건조된 분말을 수용하기 위한 분말 수집 용기를 구비하며;
   필터 재료로 이루어지며 그리고 상기 건조 기체 배출구로의 그리고 그를 통한 건조 기체의 유도 이전에, 상기 건조 챔버로부터 건조된 분말을 수용, 포획 및 수집하기 위해 상기 건조 챔버와 소통하는 상방으로 개방된 측부를 구비하는, 상기 분말 수집 용기 내부에 장착되는, 필터 수집 자루를 포함하며; 그리고
   상기 필터 수집 자루는, 필터 수집 자루 내부에 수집된 건조된 분말의 제거 및 분배 그리고 재사용을 위한 분말 수집 용기 내부에서의 교체를 가능하게 하기 위해, 상기 분말 수집 용기 내부에 제거 가능하게 지지되는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 정전기적 분무 노즐 조립체는, 방출 노즐 조립체로부터 방출되는 정전기적으로 대전된 액체를 무화시키기 위해, 상기 노즐 몸체를 통해 가압 무화 기체를 유도하기 위하여 가압 기체 공급원에 커플링하기 위한, 무화 기체 유입구를 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분말 수집 용기의 적어도 일부분이, 상기 필터 수집 자루의 제거 및 교체를 가능하게 하기 위해, 제거 가능한 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 필터 수집 자루가 그로부터 제거 가능하게 지지되는, 상기 분말 수집 용기의 상단부에 지지되는 환형 지지 링을 포함하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   필터 수집 자루를 상기 환형 지지 링에 고정하기 위해 팽창 가능하며 그리고 상기 지지 링으로부터 필터 요소 자루의 제거를 가능하게 하기 위해 수축 가능한, 팽창 가능 시일을 포함하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 분말 수집 용기는, 상기 팽창 가능 시일과 소통하는 공기 유입구를 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   배출되는 상기 건조 기체는, 건조 기체가 그를 통해 상기 건조 챔버 내에서의 재사용을 위해 상기 건조 기체 유입구로 재순환되는, 재순환 라인에 커플링되는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 건조 기체 배출구는, 상기 건조 기체 배출구를 통한 유도 시 상기 건조 기체로부터 잔류 분말을 여과하기 위한, HEPA 필터를 포함하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 건조 기체 유입구는, 상기 건조 챔버 내로 유도되는 건조 기체를 여과하기 위한 HEPA 필터를 포함하며, 그리고 상기 HEPA 필터들은 각각, 필터 카트리지 내부에 배치되는 하키 퍽 구성 HEPA 필터 요소 및 하우징을 포함하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 분말 수집 용기는, 세장형 구조적 몸체의 외주면에 대응하는 둘레 방향 점유 범위(footprint)를 갖는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 세장형 몸체는, 상기 건조 챔버를 한정하는 원통형 측벽, 상기 건조 챔버의 상기 원통형 벽 상에 축적되는 잔류 분말을 제거하기 위한 스크레이퍼 장치를 구비하고, 상기 스크레이퍼 장치는, 상기 원통형 벽의 내측 표면 상에 배치되는 스크레이퍼 블레이드 및 상기 원통형 벽의 외측면 상에 배치되는 이동 가능한 구동기 부재를 포함하고, 상기 스크레이퍼 및 구동기 부재 중의 하나는, 상기 원통형 벽의 외측면 둘레에서의 구동기 부재의 이동에 대해 일어나는 일로서, 원통형 벽의 내측 표면 둘레에서의 상기 스크레이퍼 블레이드의 이동을 가능하게 하기 위해, 상기 구동기 부재와 상기 스크레이퍼 블레이드 사이에서 자기적 인력을 야기하기 위한 자석을 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
12. 액체를 분말 형태로 건조하기 위한 정전기적 분무 건조 시스템으로서:
    직립 위치에서 지지되는 세장형 구조적 몸체를 포함하고;
    상기 세장형 몸체 내부에 건조 챔버를 형성하기 위한 세장형 몸체의 서로 반대편의 상단부 및 하단부의 폐쇄 장치를 포함하며;
    상기 상측 폐쇄 장치 내에 조립되는 정전기적 분무 노즐 조립체를 포함하고;
    상기 정전기적 분무 노즐 조립체는, 상기 건조 챔버 내로 액체를 유도하기 위한, 자체의 하류측 단부에 방출 분무 팁을 구비하는, 노즐 몸체를 포함하며;
    상기 정전기적 분무 노즐 조립체는, 상기 건조 챔버 내로 방출될 액체의 공급원에 대한 커플링을 위한 액체 유입구, 및 미세한 액체 입자들로서의 상기 방출 분무 팁으로부터 상기 건조 챔버 내로의 방출을 위해, 상기 분무 노즐 조립체를 통과하는 액체를 전기적으로 대전시키기 위한 전기 공급원에 대한 커플링을 위한 전극을 구비하고;
    상기 상측 폐쇄 장치는, 방출된 미세 액체 입자들을 분말로 건조하기 위해, 상기 건조 챔버 내로 건조 기체를 유도하기 위한 건조 기체 유입구를 구비하며;
    상기 하측 폐쇄 장치는, 상기 건조 챔버로부터 배출되는 건조 기체가 그를 통해 유도되는, 건조 기체 배출구를 구비하고;
    상기 하측 폐쇄 장치는, 상기 건조 챔버로부터 건조된 분말을 수용하기 위한 분말 수집 용기를 구비하며; 그리고
    상기 세장형 몸체는, 상기 건조 챔버를 한정하는 원통형 측벽, 상기 건조 챔버의 상기 원통형 벽 상에 축적되는 잔류 분말을 제거하기 위한 스크레이퍼 장치를 구비하고, 상기 스크레이퍼 장치는, 상기 원통형 벽의 내측 표면 상에 배치되는 스크레이퍼 블레이드 및 상기 원통형 벽의 외측면 상에 배치되는 이동 가능한 구동기 부재를 포함하고, 상기 스크레이퍼 및 구동기 부재 중의 하나는, 상기 원통형 벽의 외측면 둘레에서의 구동기 부재의 이동에 대해 일어나는 일로서, 원통형 벽의 내측 표면 둘레에서의 상기 스크레이퍼 블레이드의 이동을 가능하게 하기 위해, 상기 구동기 부재와 상기 스크레이퍼 블레이드 사이에서 자기적 인력을 야기하기 위한 자석을 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 및 이동 가능한 구동기 부재 중의 하나는, 자기적 구성요소를 포함하며, 그리고 상기 스크레이퍼 블레이드 및 이동 가능한 구동기 중의 다른 하나는, 다른 것의 자기적 구성요소에 끌어당겨지는 재료로 이루어지는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 이동 가능한 부재 양자 모두는, 개별적인 자기적 구성요소를 포함하며, 상기 자기적 구성요소들은, 서로 끌어당기도록 반대의 극성들인 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
15. 제12항에 있어서,
    상기 자석의 자기장이, 건조 챔버의 상기 원통형 측벽을 통과하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 건조 챔버 측벽은, 유리로 이루어지는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
17. 제12항에 있어서,
    상기 구동기 부재는, 손잡이 부분으로서, 손잡이 부분에 의한 구동기 부재의 수동 작업자 이동이 측벽의 내측 표면을 따르는 스크레이퍼의 대응하는 이동을 야기하도록 하는 것인, 손잡이 부분을 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
18. 제12항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 및 구동기 부재는 각각, 세장형 구성을 구비하는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
19. 제17항에 있어서,
    상기 분말 수집 용기의 적어도 일부분이, 상기 필터 수집 자루의 제거 및 교체를 가능하게 하기 위해, 제거 가능하며, 그리고 환형 지지 링이, 상기 필터 수집 자루가 그로부터 제거 가능하게 지지되는, 상기 분말 수집 용기의 상단부에 지지되는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 분말 수집 용기는, 세장형 구조적 몸체의 외주면에 대응하는 둘레 방향 점유 범위(footprint)를 갖는 것인, 정전기적 분무 건조 시스템.
    

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