特開 2022-89639 連続式粉体処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022089639

(43)【公開日】2022-06-16

(54)【発明の名称】連続式粉体処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/60 20220101AFI20220609BHJP

   B01J 2/10 20060101ALI20220609BHJP

   B01F 23/60 20220101ALI20220609BHJP

   B02C 18/30 20060101ALI20220609BHJP

【ＦＩ】

B01F7/02 B

B01J2/10 Z

B01F3/18

B02C18/30 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020202189

(22)【出願日】2020-12-04

(71)【出願人】

【識別番号】503245465

【氏名又は名称】株式会社アーステクニカ

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 明紀

【テーマコード（参考）】

4D065

4G004

4G035

4G078

【Ｆターム（参考）】

4D065CA06

4D065CB01

4D065CC01

4D065DD05

4D065DD22

4D065EB07

4D065EB20

4D065EC07

4D065ED03

4D065ED16

4D065EE08

4D065EE12

4G004FA01

4G035AB48

4G078AA01

4G078AB09

4G078BA01

4G078CA12

4G078DA23

4G078DA26

(57)【要約】

【課題】
粉体の解砕を効率よく行うことができる連続式粉体処理装置を提供する。
【解決手段】
本願の一態様に係る連続式粉体処理装置は、粉体の混合及び解砕を行う連続式粉体処理装置であって、横向きに延びる円筒容器と、円筒容器内に配置された回転シャフトと、回転シャフトに取り付けられ、円筒容器の入口側開口から出口側開口に向かって粉体を混合及び解砕しながら送り出す複数の羽根と、回転シャフトに取り付けられた円盤と、を備え、円盤の外周部分には、半径方向外方に向かって突出する多数の凸部が周方向に並んで形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体の混合及び解砕を行う連続式粉体処理装置であって、
横向きに延びる円筒容器と、
前記円筒容器内に配置された回転シャフトと、
前記回転シャフトに取り付けられ、前記円筒容器の入口側開口から出口側開口に向かって前記粉体を混合及び解砕しながら送り出す複数の羽根と、
前記回転シャフトに取り付けられた円盤と、を備え、
前記円盤の外周部分には、半径方向外方に向かって突出する多数の凸部が周方向に並んで形成されている、連続式粉体処理装置。

【請求項2】

前記円筒容器は当該円筒容器の中心軸周りに回転し、
前記回転シャフトの中心軸は前記円筒容器の中心軸よりも下方に位置しており、
当該連続式粉体処理装置は、前記円筒容器内の上方部分に形成される隙間空間内に配置された回転しない仕切板をさらに備えており、
前記仕切板は、前記円盤との間に隙間が形成されるように配置されている、請求項１に記載の連続式粉体処理装置。

【請求項3】

前記仕切板は、前記円筒容器の軸方向から見て、上縁が前記円筒容器の内周面の近傍で当該内周面に沿って延びており、下縁が前記円盤の外周部分の近傍で当該外周部分に沿って延びている、請求項２に記載の連続式粉体処理装置。

【請求項4】

前記円盤の外径と前記羽根の先端の回転軌道の外径は略一致する、請求項２又は３に記載の連続式粉体処理装置。

【請求項5】

前記円盤と前記仕切板は軸方向に離間している、請求項２～４の何れか一項に記載の連続式粉体処理装置。

【請求項6】

前記円盤は、前記円筒容器の軸方向中心よりも前記出口側開口に近い領域に配置されている、請求項１～５の何れか一項に記載の連続式粉体処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、連続式粉体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば医薬品、化学薬品、食品などの分野では、複数の粉体を湿潤させるとともに混合及び解砕して顆粒を製造することが行われている。粉体はそのままではハンドリングが困難であるため、顆粒とすることでハンドリング性を向上させることができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、粉体を混合及び解砕する連続式粉体処理装置（特許文献１では、「連続式撹拌処理装置」と称呼）が開示されている。この連続式粉体処理装置は、横方向に延びる筒状の処理容器と、処理容器内に配置された、複数の羽根が取り付けられた回転シャフトとを備えている。処理容器内では、複数の羽根によって粉体を軸方向に搬送しながら、粉体の混合及び解砕が連続的に行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－７５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の連続式粉体処理装置では、効率的な粉体の解砕が望まれる。そこで、本願は、粉体の解砕を効率よく行うことができる連続式粉体処理装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願の一態様に係る連続式粉体処理装置は、粉体の混合及び解砕を行う連続式粉体処理装置であって、横向きに延びる円筒容器と、前記円筒容器内に配置された回転シャフトと、前記回転シャフトに取り付けられ、前記円筒容器の入口側開口から出口側開口に向かって前記粉体を混合及び解砕しながら送り出す複数の羽根と、前記回転シャフトに取り付けられた円盤と、を備え、前記円盤の外周部分には、半径方向外方に向かって突出する多数の凸部が周方向に並んで形成されている。

【0007】

上記の構成では、円盤に形成された多数の凸部が粉体と接触することにより、粉体の解砕が行われる。したがって、上記の構成によれば、粉体の解砕を効率よく行うことができる。なお、上記の粉体には湿潤した粉体及び乾燥した粉体の両方が含まれる。

【発明の効果】

【0008】

上記の構成によれば、粉体の解砕を効率よく行うことができる連続式粉体処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】連続式粉体処理装置の縦断面図である。

【図2】連続式粉体処理装置の横断面図である。

【図3】図１の円筒容器周辺を拡大した図である。

【図4】（ａ）は羽根の正面図、（ｂ）は円盤の正面図、（ｃ）はスペーサの正面図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は変形例に係る円盤の正面図である。

【図6】図３のVI－VI線に沿った正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜基本構成＞
以下、実施形態に係る連続式粉体処理装置１００について説明する。はじめに、連続式粉体処理装置１００の基本構成について説明する。図１は連続式粉体処理装置１００の縦断面図であり、図２は連続式粉体処理装置１００の横断面図である。連続式粉体処理装置１００は、湿潤粉体（処理液が添加された粉体）から顆粒を製造する装置であって、例えば湿潤前に平均粒径が３０～７０μｍであった粉体を、平均粒径が８０～２５０μｍの顆粒に形成する。ただし、連続式粉体処理装置１００は、複数の粉体を湿潤させずに混合及び解砕して混合粉体を得る混合装置として使用することもできる。

【0011】

本実施形態では、上向きに開口するホッパー１０に湿潤粉体が投入される。ホッパー１０に投入された湿潤粉体は、供給管１１内で回転するスクリュー１３によって送り出されて円筒容器１４に供給される。なお、スクリュー１３は回転シャフト１２に取り付けられており、回転シャフト１２は電動機１５によって回転駆動される。

【0012】

円筒容器１４は横向きに延びる筒状の形状を有しており、湿潤粉体は一方の開口である入口側開口２１から円筒容器１４内に供給される。円筒容器１４に供給された湿潤粉体は、他方の開口である出口側開口２２に向かって送り出される。図２に示すように、円筒容器１４は、ベアリング２３、２４を介してフレーム２５に回転可能に支持されるとともに、ベベルギア２７を介して電動機２６によって回転駆動される。これにより、円筒容器１４は、円筒容器１４の中心軸５２（図３参照）周りに回転する。

【0013】

なお、フレーム２５には、ベアリング２３及びその内側を覆う第１閉塞部材３１が取り付けられており、ベアリング２４及びその内側を覆う第２閉塞部材３２が取り付けられている。さらに、フレーム２５には、ベアリング２３、２４よりも半径方向外側から円筒容器１４を覆うカバー３３が取り付けられている。

【0014】

円筒容器１４内には複数の羽根４１が配置されている。羽根４１は回転シャフト１２に取り付けられている。前述のとおり、回転シャフト１２は電動機１５によって回転駆動される。回転シャフト１２が回転すると、羽根４１は湿潤粉体を混合及び解砕しながら出口側開口２２に向かって送り出す。これにより、円筒容器１４内で顆粒が連続的に製造される。製造された顆粒は、円筒容器１４の出口側開口２２からシュート４２を介して外部に排出される。なお、本実施形態のスクリュー１３及び羽根４１は、同じ回転シャフト１２に取り付けられているが、互いに異なる回転シャフトに取り付けられていてもよい。

【0015】

また、本実施形態では、円筒容器１４の中心軸５２が水平方向に延びている。ただし、円筒容器１４の中心軸５２は、入口側開口２１から出口側開口２２へ向かって下向きに傾斜してもよく、上向きに傾斜してもよい。このように円筒容器１４の中心軸５２を傾斜させることで、円筒容器１４内での湿潤粉体の滞留時間を調整することができる。円筒容器１４内における湿潤粉体の滞留時間が長ければ、湿潤粉体の混合及び解砕を十分に行うことができる。

【0016】

さらに、本実施形態では、回転シャフト１２の回転方向が円筒容器１４の回転方向と同じであり（いずれも図６では反時計回り）、回転シャフト１２の回転速度が円筒容器１４の回転速度よりも速い。回転シャフト１２の回転速度は、羽根４１の先端での周速が５～１３ｍ／ｓ程度となるように設定され、円筒容器１４の回転速度は、円筒容器１４の内周面４３での周速が０．５～１ｍ／ｓ程度となるように設定される。

【0017】

＜回転シャフトの位置＞
次に、回転シャフト１２の円筒容器１４に対する設置位置を説明する。図３は、図１の円筒容器１４周辺を拡大した図である。図３に示すように、本実施形態では、回転シャフト１２の中心軸５１が円筒容器１４の中心軸５２よりも下方に位置している。例えば、円筒容器１４の中心軸５２に対する回転シャフト１２の中心軸５１の偏心量ｅは、円筒容器１４の内周面４３の中央部及び出口側端部の直径Ｄの１／６～１／１２である。

【0018】

このように、回転シャフト１２の中心軸５１が円筒容器１４の中心軸５２よりも下方に位置することにより、円筒容器１４内の上方部分に羽根４１が届かない隙間空間５３が形成される。これにより、円筒容器１４の回転に伴って持ち上がった湿潤粉体は、隙間空間５３で円筒容器１４の内周面４３から剥離して落下する。落下した湿潤粉体は羽根４１に衝突し、湿潤粉体の混合及び解砕が促進される。

【0019】

上記のとおり、本実施形態に係る連続式粉体処理装置１００では、円筒容器１４が回転し、回転シャフト１２の中心軸５１が円筒容器１４の中心軸５２よりも下方に位置している。ただし、回転シャフト１２の中心軸５１と円筒容器１４の中心軸５２が一致していてもよく、また、円筒容器１４は回転しなくてもよい。

【0020】

＜回転シャフトの構造＞
次に、回転シャフト１２の構造について説明する。図３の破線で示すように、回転シャフト１２は供給管１１及び円筒容器１４を貫通する芯棒６１を有している。芯棒６１の供給管１１に対応する部分にはスクリュー１３が取り付けられている。スクリュー１３は、芯棒６１が挿通される中心管６２と、中心管６２の外周面に設けられた螺旋状のスクリュー羽根６３を有している。

【0021】

さらに、芯棒６１の円筒容器１４に対応する部分には羽根４１、円盤７１、及び、スペーサリング７２が軸方向に並んで取り付けられている。図４（ａ）は羽根４１の正面図であり、（ｂ）は円盤７１の正面図であり、（ｃ）はスペーサリング７２の正面図である。なお、芯棒６１の円筒容器１４に対応する部分の断面は正方形である（図６参照）。ただし、当該部分の断面は正方形以外の形状であってもよい。

【0022】

羽根４１は湿潤粉体を混合及び解砕しながら搬送する役割を有する。図４（ａ）に示すように、羽根４１は略菱形状の形状を有しており、その中央に芯棒６１が挿通される貫通穴７３が形成されている。また、羽根４１は、中央から互いに反対向きに突出する一対の刃部を有している。羽根４１の各刃部には、回転方向に向かって尖るナイフエッジ７４が形成されている。ナイフエッジ７４は、回転方向に向かって、入口側開口２１へ近づく（出口側開口２２から遠ざかる）ように傾斜している。このため、羽根４１が回転すると、ナイフエッジ７４によって、円筒容器１４の出口側開口２２へ向かう送り力が湿潤粉体に付与される。羽根４１の長さＬは、羽根４１と円筒容器１４の内周面４３との最短距離（円筒容器１４の中心軸５２の真下でのクリアランス）が数ミリ（例えば、１～５ｍｍ）程度となるように設定される。ただし、羽根４１の形状及び寸法はこれに限られない。

【0023】

円盤７１は、湿潤粉体を解砕する役割を有する。図４（ｂ）に示すように、円盤７１は正面視において（回転シャフト１２の軸方向から見て）略円形の形状を有している。また、円盤７１の厚みは羽根４１と略同じである。ただし、円盤７１の厚みはこれに限定されない。円盤７１の中央には芯棒６１が挿通される貫通穴７５が形成されている。円盤７１の外径ｄと羽根４１の先端の回転軌道の外径は略一致する。つまり、円盤７１の直径ｄと羽根４１の長さＬは略同じであり、円盤７１の円筒容器１４の内周面４３との最短距離が数ミリ（例えば、１～５ｍｍ）程度となるように設定される。

【0024】

さらに、本実施形態の円盤７１の外周部分には、半径方向外方に向かって突出する多数の凸部７８が周方向に並んで形成されている。本実施形態の凸部７８は、台形状であって円盤７１の中心から見て回転方向（図４（ｂ）では反時計回り方向）とは反対側に傾斜するような形状を有していている。ただし、凸部７８の形状はこれに限定されない。例えば、凸部７８は、図５（ａ）に示すように円盤７１の中心から見て回転方向側に傾斜するような形状を有していてもよく、図５（ｂ）に示すように三角形の形状を有していてもよく、図５（ｃ）に示すように長方形の形状を有していてもよい。

【0025】

スペーサリング７２は、隣り合う羽根４１の軸方向距離又は羽根４１と円盤７１の軸方向距離を一定にする役割を有している。図４（ｃ）に示すように、スペーサリング７２の中央には芯棒６１が挿通される貫通穴７６が形成されている。スペーサリング７２の外縁は正面視において円形である。スペーサリング７２の厚み（軸方向寸法）は、羽根４１及び円盤７１に比べて大きい。ただし、スペーサリング７２の形状及び厚みはこれに限定されない。なお、回転シャフト１２の先端には、保持部材７７が取り付けられている。

【0026】

図６は、図３のVＩ－VＩ線に沿った正面断面図である。図３及び図６に示すように、羽根４１は、向きが交互に９０度変わるように芯棒６１に取り付けられる。また、図３に示すように、隣り合う羽根４１の間には、スペーサリング７２が配置されている。ただし、一部の羽根４１に代えて、円盤７１が配置される。図３に示すように、円筒容器１４の軸方向中心よりも入口側開口２１に近い領域を第１領域８６とし、出口側開口２２に近い領域を第２領域８７とすると、本実施形態の円盤７１は第２領域８７の軸方向中央付近に位置する羽根４１に代えて配置されている。つまり、円盤７１は、第２領域８７の軸方向中央付近に位置している。ただし、円盤７１の軸方向位置はこれに限定されない。

【0027】

＜仕切板の構造＞
次に、仕切板８１について説明する。本実施形態に係る連続式粉体処理装置１００は仕切板８１を備えている。仕切板８１は、円筒容器１４内の上方部分に形成される隙間空間５３に配置されており、隙間空間５３を仕切って複数の領域に分割する。なお、仕切板８１は、円筒容器１４及び回転シャフト１２から独立しており、円筒容器１４や回転シャフト１２と一緒に回転することはない。

【0028】

本実施形態の仕切板８１は板状の部材であって、図６に示すように円筒容器１４の軸方向から見て弧状の形状を有している。具体的には、円筒容器１４の軸方向から見て、仕切板８１の上縁８２が円筒容器１４の内周面４３の近傍で当該内周面４３に沿って延びている。仕切板８１の上縁８２と円筒容器１４の内周面４３との間には半径方向の隙間が形成されており、その隙間の隙間寸法ｇは１ｍｍ程度又は内周面４３の直径Ｄの１／２０程度である。ただし、上記の隙間寸法ｇはこれに限定されない。

【0029】

また、円筒容器１４の軸方向から見て、仕切板８１の下縁８３は円盤７１の外周部分の近傍で当該外周部分に沿って延びている。さらに本実施形態では、仕切板８１の下縁８３は、円筒容器１４の軸方向から見て円盤７１の外周部分よりも半径方向外方に位置している。円筒容器１４の軸方向から見たときの仕切板８１の下縁８３と円盤７１の外周部分との間の半径方向寸法ｇ’は、１ｍｍ程度又は内周面４３の直径Ｄの１／２０程度である。ただし、上記の半径方向寸法ｇ’はこれに限定されない。

【0030】

さらに、図３に示すように、仕切板８１は、円盤７１の下流側近傍に配置されている。そして、円盤７１と仕切板８１は軸方向に離間している。仕切板８１は、軸方向において隣り合う羽根４１の間に位置している。本実施形態では、仕切板８１と円盤７１の両方が、隣り合う羽根４１の間に位置している。

【0031】

仕切板８１は、隙間空間５３内を軸方向に延びる第１支持部材８４及び第２支持部材８５によって支持されている。図３に示すように、第１支持部材８４及び第２支持部材８５は、一端（上流側端）が第１閉塞部材３１に固定されており、他端（下流側端）がシュート４２に固定されている。本実施形態の第１支持部材８４及び第２支持部材８５は一直線状に形成されているが、屈曲又は湾曲していてもよい。また、仕切板８１は、第１支持部材８４及び第２支持部材８５を用いる以外の方法で支持されていてもよい。

【0032】

なお、円盤７１と仕切板８１の相対的な軸方向位置は特に限定されない。つまり、本実施形態では仕切板８１が円盤７１よりも下流側に配置されているが、仕切板８１が円盤７１よりも上流側に配置されていてもよい。また、仕切板８１と円盤７１を同じ軸方向位置に配置してもよい。

【0033】

本実施形態に係る連続式粉体処理装置１００は以上のように構成されているため、湿潤粉体が円盤７１の上流側から下流側に移動するには、円盤７１と円筒容器１４の内周面４３との隙間、又は、円盤７１と仕切板８１との隙間を通る必要がある。湿潤粉体がこれらの隙間を通る際には、円盤７１の凸部７８と接触する可能性が高く、湿潤粉体が凸部７８と接触すると解砕される。なお、円盤７１と仕切板８１の軸方向における離間寸法αを調整すれば、湿潤粉体と凸部７８の接触頻度及び円筒容器１４内における湿潤粉体の滞留時間を調整することができる。

【0034】

なお、本実施形態に係る連続式粉体処理装置１００は、円盤７１及び仕切板８１を１つずつ備えているが、複数ずつ備えていてもよい。さらに、連続式粉体処理装置１００は仕切板８１を備えていなくてもよい。特に、回転シャフト１２の中心軸５１と円筒容器１４の中心軸５２が一致している場合は、隙間空間５３が形成されないため仕切板８１は不要である。

【0035】

＜まとめ＞
上記のとおり、実施形態に係る連続式粉体処理装置は、粉体の混合及び解砕を行う連続式粉体処理装置であって、横向きに延びる円筒容器と、前記円筒容器内に配置された回転シャフトと、前記回転シャフトに取り付けられ、前記円筒容器の入口側開口から出口側開口に向かって前記粉体を混合及び解砕しながら送り出す複数の羽根と、前記回転シャフトに取り付けられた円盤と、を備え、前記円盤の外周部分には、半径方向外方に向かって突出する多数の凸部が周方向に並んで形成されている。

【0036】

この構成によれば、円盤に形成された多数の凸部が粉体と接触することにより、粉体の解砕が行われる。したがって、上記の構成によれば、粉体の解砕を効率よく行うことができる。なお、上記の粉体には湿潤した粉体及び乾燥した粉体の両方が含まれる。

【0037】

また、実施形態に係る連続式粉体処理装置では、前記円筒容器は当該円筒容器の中心軸周りに回転し、前記回転シャフトの中心軸は前記円筒容器の中心軸よりも下方に位置しており、当該連続式粉体処理装置は、前記円筒容器内の上方部分に形成される隙間空間内に配置された回転しない仕切板をさらに備えており、前記仕切板は、前記円盤との間に隙間が形成されるように配置されている。

【0038】

この構成によれば、円筒容器内の上方部分に隙間空間が形成されるような場合でも、隙間空間に仕切板を設置することで、粉体が円盤と仕切板の隙間を通過する際に円盤の凸部と接触する可能性が高くなる。その結果、粉体の解砕を効率よく行うことができる。

【0039】

また、実施形態に係る連続式粉体処理装置では、前記仕切板は、前記円筒容器の軸方向から見て、上縁が前記円筒容器の内周面の近傍で当該内周面に沿って延びており、下縁が前記円盤の外周部分の近傍で当該外周部分に沿って延びている。

【0040】

この構成によれば、粉体が円盤を迂回して隙間空間を通過するのを仕切板によって抑制でき、粉体が凸部と接触する可能性が高くなる。

【0041】

また、実施形態に係る連続式粉体処理装置では、前記円盤の外径と前記羽根の先端の回転軌道の外径は略一致する。

【0042】

この構成によれば、円盤と円筒容器の内周面とのクリアランスが小さくなる。そのため、粉体が円盤と円筒容器の内周面の隙間を通過する際に円盤の凸部と接触する可能性が高くなる。

【0043】

また、実施形態に係る連続式粉体処理装置では、前記円盤と前記仕切板は軸方向に離間している。

【0044】

この構成によれば、円盤と仕切板の軸方向における離間寸法を調整することで、円盤と仕切板の隙間を通過する粉体の通過量を調整することができる。その結果、粉体と凸部の接触可能性及び円筒容器内における粉体の滞留時間を調整することができる。

【0045】

また、実施形態に係る連続式粉体処理装置では、前記円盤は、前記円筒容器の軸方向中心よりも前記出口側開口に近い領域に配置されている。

【0046】

この構成によれば、粉体が固まりやすい円筒容器の軸方向中心よりも出口側開口に近い領域で粉体が解砕されるため、粉体の解砕を効率よく行うことができる。

【符号の説明】

【0047】

１２ 回転シャフト
１４ 円筒容器
２１ 入口側開口
２２ 出口側開口
４１ 羽根
４３ 内周面
５１ 中心軸
５２ 中心軸
５３ 隙間空間
７１ 円盤
７８ 凸部
８１ 仕切板
８２ 上縁
８３ 下縁
８６ 第１領域
８７ 第２領域
１００ 連続式粉体処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】