循環式の噴霧乾燥装置
【課題】循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止する。
【解決手段】噴霧乾燥装置は、ノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、循環ガスを冷却して原料溶液の溶媒を分離する凝縮器と、溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備える。気体圧縮器は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させるピストン式の強制移送機４Ａで、ピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４とを備える。シリンダ４０の往復運動機構３４側の開口部は、閉塞プレート４７で閉塞しており、この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通するピストンシャフト４３の表面をシール４８で気密に閉塞している。
【解決手段】噴霧乾燥装置は、ノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、循環ガスを冷却して原料溶液の溶媒を分離する凝縮器と、溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備える。気体圧縮器は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させるピストン式の強制移送機４Ａで、ピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４とを備える。シリンダ４０の往復運動機構３４側の開口部は、閉塞プレート４７で閉塞しており、この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通するピストンシャフト４３の表面をシール４８で気密に閉塞している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料溶液を噴霧乾燥塔の内部にミスト状に噴射し、噴霧されたミストを乾燥して微細な粒子とする噴霧乾燥装置に関し、とくに、原料溶液を霧化する循環ガスを閉ループに循環させる噴霧乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機溶剤を溶媒とした液体原料を噴霧し、乾燥させることによって粉末を得る、不活性ガスを用いた循環式の噴霧乾燥装置が実用化されている。（特許文献１参照）
【０００３】
従来の循環式の噴霧乾燥装置では、ヒーターで加熱された不活性ガスなどの循環ガスにより、噴霧器を備えた噴霧乾燥塔で、噴霧器により噴霧された液体原料を瞬間的に乾燥、粉末化し、サイクロン等の粉末回収器により回収する。粉末回収器を通過した循環ガスは、凝縮器を通過することによりガス中に含まれる溶媒が凝縮され回収され、循環機によりヒーターに送られて循環使用される。
【０００４】
従来の循環式の噴霧乾燥装置を図１に示す。この噴霧乾燥装置は、循環する循環ガスに窒素ガスを使用する。窒素ガスは、ヒーター１０７に加熱されて噴霧乾燥塔１０１に供給される。加熱された窒素ガスは、噴霧乾燥塔１０１の内部にノズル１０５から噴霧されるミストを乾燥して微粒子とする。噴霧乾燥塔１０１から排出される窒素ガスは、サイクロン１０２に供給されて微粒子が分離される。微粒子の分離された循環ガスは、凝縮器１０３で冷却されて循環ガスに含まれる溶媒を分離する。たとえば、ノズルから噴霧される原料溶液の溶媒がアルコールであると、ミストを乾燥して微粒子を分離する状態で窒素ガスに気化したアルコールが含まれる。凝縮器１０３は、循環ガスを冷却して原料溶液に含まれる溶媒のアルコールを分離する。溶媒の分離された循環ガスは、ブロアー１０６で噴霧乾燥塔１０１に循環される。図の噴霧乾燥装置は、２段の凝縮器１０３の間に循環機としてブロアー１０６を連結している。
【０００５】
図１で示された噴霧乾燥装置は、外部からの圧縮ガスを使用しないタイプのノズルを使用している。このようなノズルは、遠心力を利用する回転板方式を使用しているものが一般的であるが、この方式ではミクロンオーダーもしくはサブミクロンオーダーの粉体を得ることが困難である。
【０００６】
さらに、加圧されたガスと液体とを一緒に噴霧するノズルを備える装置も開発されている。（特許文献２参照）
特許文献２に記載されるノズルを図２に示している。このノズル２０５は、液体を加圧された気体流で微細な粒子に破砕して噴霧できる。このノズル２０５は、原料溶液のみでなく、加圧された気体を供給する必要がある。循環式の噴霧乾燥装置は、ノズル２０５に供給する気体に噴霧乾燥塔２０１に循環する循環ガスを使用することができる。ただ、ノズル２０５に供給される循環ガスは、供給する気体の圧力を高くして噴霧するミストの平均粒径を小さくできることから、循環ガスをコンプレッサなどの気体圧縮器２０４で加圧する必要がある。
【０００７】
しかしながら、噴霧器が圧縮ガスを使用するノズルタイプである場合は、圧縮ガスを外部から供給し、ノズルに供給した分だけ凝縮器を通過後に排出する形態のものと、凝縮器通過後のガスをコンプレッサーで吸引しノズルに供給する形態のものが存在する。前者は大量の不活性ガスを必要とし、ランニングコストが高くなる、また、凝縮器でも完全に溶媒を回収できるわけではないので、溶媒が残留しているガスを外部放出することになり、高い溶媒回収率を得ることは不可能である。後者の場合、前者と異なり残留ガスを外部排出する量は抑制されるが、一般的に使用されるピストンを往復運動させる圧縮機は、ピストンにしかシール構造を持たないので、完全な気密状態を作り出すことが困難で、気体を加圧して押し出す排出行程で溶媒が残留したガスが外部に流出し、その分、装置内の内圧を保つために不活性ガスの供給が必要であり、高い溶媒回収率を得ることは困難である。また、一般的な冷房装置に用いられる冷媒圧縮用の圧縮器のように、モーターなど関係部材を一体でケーシングし、気密を確保することも考えられるが、この場合、ケーシング内の油分の流入をピストン部分のシールで完全に抑えることが困難で、圧縮ガスに油分が混入するため、原料の種類、粉末の利用分野によっては、供給するガスとして使用することは出来ない。
【０００８】
さらに、循環ガスを強制送風する循環機に使用される送風機でも同様のことが言える。一般的には、循環機としては、プロペラ式もしくは、ルーツタイプのブロアーが使用されることが多い。しかし、両者ともに高速で回転する回転軸および軸受けを完全な気密状態にシールすることが難しく、完全な気密を実現するのは困難である。
【０００９】
ガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器の上流側に循環機を配置し、加圧状態で循環ガスを凝縮器に送風することが望ましいが、循環機の気密性が低いと、凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、一般的には循環機は凝縮器の下流側に設置される場合が多く循環ガスに溶媒が残留する割合が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１４３６６９号公報
【特許文献２】特開平４−１１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１の装置の送風機や、図２に示す装置の気体圧縮器は、摺動部からの気体漏れを皆無にすることが難しく、循環ガスが外部に漏れる弊害がある。送風機は軸受けのシールを完全にできず、また、ピストン式の気体圧縮器であるコンプレッサは、ピストンとシリンダとの間からの循環ガスの漏れを皆無にはできない。したがって、たとえば、１００リットル／分の流量で吐出圧を０．６ＭＰａとするコンプレッサは、１時間に５０リットルものガス漏れが発生する。ピストンは、その外周にピストンリングを入れて気密性を向上しているが、ピストンリングとシリンダとの間に発生するわずかなガス漏れを皆無にはできない。さらに、ピストンリングはシリンダの内面に沿って拡開して、シリンダとの隙間を閉塞するので、その両端面を常に隙間なく密着できず、この隙間からのガス漏れを皆無にできない。コンプレッサから循環ガスが外部に漏れる装置は、装置内の内圧を一定に保つために循環ガスを補充する必要がある。また、凝縮器では溶媒を完全に回収できないことから、溶媒も循環ガスと一緒に外部に漏れる弊害も発生する。
【００１２】
コンプレッサのガス漏れは、前述したように、一般的な冷房装置に用いられる冷媒圧縮用の圧縮器のようにモーターなどの関係部材を一体として気密のケーシングに内蔵させる構造で解消できる。しかしながら、この構造は、コンプレッサ内の油分が循環ガス側に流入するので、循環ガスを加圧するコンプレッサには使用できない。
【００１３】
潤滑油の混合を阻止するために、コンプレッサはモータとシリンダの両方を気密ケースに収納できない。このため、循環式の噴霧乾燥装置に使用される気体圧縮器は、循環させる循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを皆無にはできず、わずかな漏れが発生する。このため、運転しながら循環ガスを供給する必要があり、また、アルコールなどの溶媒が外部に漏れて設置している環境を悪くする弊害がある。
【００１４】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる循環式の噴霧乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１５】
本発明の噴霧乾燥装置は、要約すると上流側から噴霧器を内蔵した噴霧乾燥塔、乾燥した粉末を回収する粉末回収器、溶媒を回収する凝縮器を備えており、さらに装備される気体圧縮器および循環機は、クランク機構等の回転運動をピストンの往復運動に変換する往復運動機構を用いるものでありながら、さらに往復運動を直線往復運動に変換する独特の機構を追加して、ピストンシャフトおよびピストンを直線往復駆動するもの、もしくはダイヤフラム方式であることを特徴とする。
本発明の噴霧乾燥装置は、用いる気体圧縮器および循環機が回転運動をピストンの往復運動に変換しながら、さらに往復運動を直線往復運動に変換する独特の構造とし、ピストンシャフトおよびピストンを直線往復駆動することを特徴としている。
前述したように、従来のレシプロ式の気体圧縮器では、ピストンでしか圧縮ガスのシールを実施することができない。しかし、本発明の噴霧乾燥装置で用いる気体圧縮器および循環機は、モーター等の回転機で得られた回転運動を、クランクなどの機構を用いて往復運動に変換し、さらに往復運動を直線往復運動にしてピストンシャフトをシールして、従来のレシプロ方式では不可能であったピストンシャフトでのシールが可能になった。
【００１６】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、ピストン式の強制移送機が、ピストンシャフトのシールが可能となったことにより、従来のピストンとシリンダとの間でのみシールしていたものと比較すると格段に気密性が高い気体圧縮器および循環機を得ることが可能である。
また、本発明の噴霧乾燥装置は、用いる気体圧縮器および循環機が、ダイヤフラム方式でも実現可能である。
【００１７】
またダイヤフラム方式でも同様に気密性が高い気体圧縮器、および循環機を得ることが可能である。このような気体圧縮器および循環機を備えた循環式の噴霧乾燥装置は、完全密閉状態なり、循環ガスおよび溶媒を外部に放出することなく噴霧乾燥により製品粉末を得ることができ、対環境性に優れ、運転コストの少ない噴霧乾燥装置を実現する。
また、以上の噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止しながら、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを加圧して圧送するピストン式の強制移送機である気体圧縮器からノズルに供給する循環ガスの圧力を高くできるので、必要であれば、噴霧乾燥塔に噴霧するミストの平均粒径を小さくして製造される微粒子をより小さな微粒子にできる特徴もある。さらにピストン式の強制移送機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分をシールして気密構造とするので、従来のシリンダとピストンの外周面のシールに比較して、気密にシールする領域を狭くして、気密性を向上できる。以上のように、本発明の循環式の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器が循環させる循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを極減するので、循環ガスの供給を極減しながら、アルコールなどの溶媒が外部に漏れて設置環境を悪化させるのを効果的に防止できる特長が実現できる。
【００１８】
とくに、本発明の噴霧乾燥装置は、ピストンシャフトにオイルシールを追加することも可能で、この構造を採用することで、回転軸などに使用されるオイルやグリスが循環ガスに流入することを阻止することが可能である。これは、特に外部からの異物混入が厳禁である医療用途の粉体を製造する場合には、絶大な効果を発揮する。
【００１９】
前述したようにガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器の上流側に循環機を配置し加圧状態で循環ガスを凝縮器に送風することが望ましいが、循環機の気密性が低いと凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、一般的には、循環機は凝縮器の下流側に設置される場合が多い。しかし、本発明の循環式の噴霧乾燥装置に用いる循環機は、気密性が高くガスの外部流出がほとんどないので、凝縮器の上流側に循環機を配置することが可能であり、この構造を採用することで、その結果ガス圧が高い凝縮、つまり回収率の高い凝縮が実現可能である。
【００２０】
当然ではあるが、循環式の噴霧乾燥装置において、気体圧縮器及び循環機の両方にピストン式の強制移送機の気体圧縮器および循環機、もしくは、ダイヤフラム式の強制移送機からなる気体圧縮器および循環機のどちからを使用するのが理想ではあるが、気体圧縮器と循環機のいずれか片方に、ピストン式の強制移送機の気体圧縮器および循環機、もしくは、ダイヤフラム式の気体圧縮器の気体圧縮器および循環機を用いることによっても外部は流出が低減できるので、大きな効果が期待できる。したがって、循環式の噴霧乾燥装置において、気体圧縮器と循環機のいずれか片方にピストン式の強制移送機、もしくは、ダイヤフラム式の強制移送機が装備される場合においても本発明は有効である。
【００２１】
また、循環式の噴霧乾燥機において使用するノズルが圧縮ガスを利用しないタイプのもの、例えば遠心力を利用する回転板方式のノズルを搭載した循環式の噴霧乾燥装置においても、循環機には気密仕様があってガスの外部流出が可能な限り少ないことが求められるので、当然のことながら気密性の高い循環機を搭載する循環式の噴霧乾燥装置を提言する本発明は非常に有効である。
【００２２】
本発明の第１の循環式の噴霧乾燥装置は、加圧された循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４とを備えている。
気体圧縮器４は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを加圧して圧送するピストン式の強制移送機４Ａで、このピストン式の強制移送機４Ａはピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通しているピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。循環式の噴霧乾燥装置は、以上のピストン式の強制移送機４Ａで循環ガスを加圧してノズル５に供給して、ノズル５から原料溶液を微細なミストに霧化して噴霧する。
【００２３】
本発明の第２の循環式の噴霧乾燥装置は、加圧された循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４とを備えている。気体圧縮器４はダイヤフラム式の強制移送機４Ｂである。この噴霧乾燥装置は、このダイヤフラム式の強制移送機４Ｂで循環ガスを加圧してノズル５に供給して、ノズル５から原料溶液を微細なミストに霧化して噴霧する。
【００２４】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器をダイヤフラム式の強制移送機とするので、気体圧縮器における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、気体圧縮器で循環ガスを高圧に加圧してノズルに供給し、噴霧乾燥塔に噴霧するミストの平均粒径を小さくして、より小さな微粒子を製造しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００２５】
本発明の第３の循環式の噴霧乾燥装置は、第１または第２の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８を備えている。この循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備え、第１の分岐路８Ｂは気体圧縮器４を連結してその先端をノズル５に連結しており、第２の分岐路８Ｃはノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。さらに、主循環路８Ａまたは第２の分岐路８Ｃには、循環ガスを循環させる循環機６を連結している。この循環機６は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機６Ａである。このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通しているピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。噴霧乾燥装置は、ピストン式の強制移送機６Ａの循環機６でもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００２６】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備えると共に、この循環路には、循環ガスを循環させる循環機を連結して、この循環機を独特の構造とすることにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる特徴がある。この循環機は、ピストンをシリンダ内で往復運動させて循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、ピストンの往復運動方向に伸びてピストンを往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構を備え、シリンダの往復運動機構側の開口部をピストンシャフトが貫通する閉塞プレートで閉塞し、この閉塞プレートを摺動自在に貫通するピストンシャフトの表面をシールで気密構造に密閉している。この構造の強制移送機は、シリンダの中心軸方向に往復運動するピストンシャフトが、閉塞プレートの貫通孔に設けたシールの内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフトの表面をシールの内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフトと閉塞プレートとの摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、この循環機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分において気密構造に密閉するので、気密に密閉するシールする領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、この循環機を介して循環ガスを循環させる噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００２７】
本発明の第４の循環式の噴霧乾燥装置は、第１または第２の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８を備えている。この循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備え、第１の分岐路８Ｂは気体圧縮器４を連結してその先端をノズル５に連結しており、第２の分岐路８Ｃはノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。さらに、主循環路８Ａまたは第２の分岐路８Ｃには、循環ガスを循環させる循環機６を連結している。この循環機６はダイヤフラム式の強制移送機６Ｂで、このダイヤフラム式の強制移送機６Ｂでもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００２８】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備えると共に、この循環路には、循環ガスを循環させる循環機を連結して、この循環機をダイヤフラム式の強制移送機とするので、循環機における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、循環機で循環ガスを噴霧乾燥塔に循環しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００２９】
本発明の第５の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３を介して噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。循環機６は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機６Ａである。この循環機６は、ピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通してなるピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。噴霧乾燥装置は、以上のピストン式の強制移送機６Ａである循環機６でもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００３０】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機から噴霧された原料溶液を噴霧乾燥塔で微粒子状に乾燥すると共に、噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを、循環路に連結した独特の構造の循環機を介して噴霧乾燥塔に循環させることにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。この循環機は、ピストンをシリンダ内で往復運動させて循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、ピストンの往復運動方向に伸びてピストンを往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構を備え、シリンダの往復運動機構側の開口部をピストンシャフトが貫通する閉塞プレートで閉塞し、この閉塞プレートを摺動自在に貫通するピストンシャフトの表面をシールで気密構造に密閉している。この構造のピストン式の強制移送機は、シリンダの中心軸方向に往復運動するピストンシャフトが、閉塞プレートの貫通孔に設けたシールの内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフトの表面をシールの内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフトと閉塞プレートとの摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、ピストン式の強制移送機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分において気密構造に密閉するので、気密に密閉する領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、このピストン式の強制移送機からなる循環機を介して循環ガスを循環させる噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００３１】
本発明の第６の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３を介して噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。循環機６は、ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂで、このダイヤフラム式の強制移送機６Ｂでもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００３２】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機から噴霧された原料溶液を噴霧乾燥塔で微粒子状に乾燥すると共に、噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを、循環路に連結したダイヤフラム式の強制移送機で噴霧乾燥塔に循環させるので、循環機における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、循環機で循環ガスを噴霧乾燥塔に循環しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００３３】
本発明の第７の循環式の噴霧乾燥装置は、第１、第３、及び第５のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、気体圧縮器４または循環機６の往復運動機構３４、２４が、ピストンシャフト４３を往復運動させるクランクアーム４２と、このクランクアーム４２をピストンシャフト４３に連結してなるコンロッド４６と、クランクアーム４２の回転軸４２Ａを回転する駆動機構４５とを備え、あるいは、ピストン４１を往復運動させるカム２６と、このカム２６を回転する駆動機構２５とを備えている。
以上の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器または循環機の往復運動機構として、駆動機構で回転されるクランクアームをコンロッドを介してピストンシャフトに連結し、あるいは、駆動機構で回転されるカムを介してピストンシャフトを往復運動させるので、簡単な機構でピストンシャフトをシリンダの軸方向に直線運動させてピストンを往復運動できる特徴がある。
【００３４】
本発明の第８の循環式の噴霧乾燥装置は、第１、第３、及び第５のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、シリンダ４０の内部をピストン４１の上死点側にある上死点チャンバー４０Ｘと、ピストン４１の下死点側にある下死点チャンバー４０Ｙとに区画すると共に、上死点チャンバー４０Ｘと下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９を備えており、この経路３９には、排出行程で閉弁する逆止弁３８を設けている。
以上の強制移送機は、循環式の噴霧乾燥装置は、上死点チャンバーを加圧する排出行程において、経路が逆止弁で閉塞されて、上死点チャンバー内の循環ガスを加圧しながら確実に外部に排出できると共に、上死点チャンバーの膨張行程においては、下死点チャンバー内の循環ガスを経路に通過させて上死点チャンバーに移動し、下死点チャンバーに圧力がかかるのを防止できるので、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを確実に防止できる。
【００３５】
本発明の第９の循環式の噴霧乾燥装置は、第８の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、シリンダ４０の下死点よりも閉塞プレート４７側に排気口４０Ｂを設けて、シリンダ４０の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に吸入口４０Ａを設け、又は、シリンダ４０の下死点よりも閉塞プレート４７側に吸入口４０Ａを設けて、シリンダ４０の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に排気口４０Ｂを設けている。
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、排気口が設けられるチャンバーを加圧して循環ガスを押し出す排出行程において、膨張するチャンバーに吸入口から気体を吸入するので、吸入口が設けられるチャンバーに負圧がかかるのを有効に防止して、ピストンに作用する負荷を小さくできる。
【００３６】
本発明の第１０の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第９のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、複数のシリンダ４０を備えている。
以上の強制移送機は、複数のシリンダを備えているので、循環ガスの循環量を多くできる。
【００３７】
本発明の第１１の循環式の噴霧乾燥装置は、第３ないし第１０のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環機６を、凝縮器３の供給側に配置している。
【００３８】
本発明の第１２の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１１のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガスのいずれかとしている。
【００３９】
本発明の第１３の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１２のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、原料溶液の溶媒をアルコールとしている。
【００４０】
本発明の第１４の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１３のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストンシャフト４３に、ピストンシャフト４３を直線運動にガイドする直線運動機構６０を連結している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図２】従来の他の循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図４】ピストン式の強制移送機の一例を示す概略構成図である。
【図５】図４に示すピストン式の強制移送機の別行程を示す概略構成図である。
【図６】ピストン式の強制移送機の他の一例を示す概略構成図である。
【図７】図６に示すピストン式の強制移送機の別行程を示す概略構成図である。
【図８】ピストン式の強制移送機の往復運動機構の他の一例を示す概略構成図である。
【図９】図８に示す往復運動機構の別行程を示す概略構成図である。
【図１０】ダイヤフラム式の強制移送機の一例を示す概略構成図である。
【図１１】ノズルの一例を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例にかかる循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図１３】噴霧器の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための循環式の噴霧乾燥装置を例示するものであって、本発明は循環式の噴霧乾燥装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００４３】
図３に示す循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４と、ガスを循環させる循環機６と、噴霧乾燥塔１に送られる循環ガスを加熱するヒーター７と、循環ガス圧を調整する圧力調整機構１６を備えている。これらの噴霧乾燥装置は、凝縮器３から排出される循環ガスを気体圧縮器４で加圧してノズル５に供給し、このノズル５に供給される循環ガスでもって原料溶液を噴霧乾燥塔１内に噴霧し、噴霧されたミストを噴霧乾燥塔１で微粒子に乾燥して微粒子とする。
循環機６は、循環式の噴霧乾燥装置においては、ガスを循環させることが目的であるので、ガスを循環させることができれば設置する箇所が特定されるものではないが、粉末回収器２の下流で、凝縮器３の前後に配置されることが一般的である。
【００４４】
図３に示す噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、循環路８に連結している圧力調整機構１６とを備えている。図の循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備えている。
【００４５】
主循環路８Ａは、圧力調整機構１６を連結して、循環される循環ガスの圧力をコントロールしている。圧力調整機構１６は、循環機６の排出側を大気圧とし、あるいは吸入側を大気圧とするように、主循環路８Ａ内の圧力を調整する。
【００４６】
主循環路８Ａは、噴霧乾燥塔１の排出側に配置されて粉末回収器２と凝縮器３とを連結しており、凝縮器３の排出側において、第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃとを連結している。図の主循環路８Ａは、粉末回収器２の排出側であって、凝縮器３の供給側に、循環ガスを循環路８に循環させる循環機６を連結している。ただ、循環機は、凝縮器の排出側に連結することもできる。第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃは、凝縮器３の排出側であって、噴霧乾燥塔１の供給側に配置している。第１の分岐路８Ｂは、気体圧縮器４を連結して、その先端をノズル５に連結している。第２の分岐路８Ｃは、ノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。図の第２の分岐路８Ｃは、噴霧乾燥塔１に供給される循環ガスを加熱するヒーター７を備えている。この噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出されて循環路８で循環される循環ガスを循環機６を介して噴霧乾燥塔１に循環し、さらに、凝縮器３から排出される循環ガスの一部を気体圧縮器４で加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給している。
【００４７】
噴霧乾燥塔１は、閉塞されたチャンバー１０を備えており、このチャンバー１０の上部に原料溶液をミストに霧化して噴霧するノズル５を備えている。図の噴霧乾燥塔１は、円筒の下部を下方に向かって細くなるテーパー状として閉塞されたチャンバー１０を設けており、下端には、乾燥された微粒子と循環ガスとを排出する排出口１１を設けている。図３に示す噴霧乾燥塔１は、チャンバー１０の上部に、チャンバー１０を上下に区画する区画壁１２を設けており、この区画壁１２の下方をノズル５から噴霧されたミストを乾燥させる乾燥室１０Ａとし、区画壁１２の上方を循環機６で循環される循環ガスが供給される還流室１０Ｂとしている。噴霧乾燥塔１は、区画壁１２の中心部に貫通孔１２Ａを開口しており、この貫通孔１２Ａの中心に下向きにノズル５を配置している。この噴霧乾燥塔１は、ノズル５から乾燥室１０Ａに噴霧される原料溶液のミストを、区画壁１２の貫通孔１２Ａから乾燥室１０Ａに流入する加温された循環ガスで乾燥して微粒子とし、この微粒子を循環ガスと共に下端の排出口１１から排出する。図３に示す噴霧乾燥塔１は、循環機６から供給される循環ガスをヒーター７で加熱しており、この加熱された循環ガスでもって、乾燥室１０Ａにおいて原料溶液のミストを効率よく乾燥して微粒子の粉末とする。図３に示すように、ヒーター７で加温された循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる噴霧乾燥装置は、図示しないが、チャンバー内にヒーターを設けて加温することもできる。
【００４８】
ノズル５は、気体圧縮器４から供給される加圧された循環ガスを噴射して、原料溶液をミストに霧化して噴霧する。図の噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１のノズル５に、原料溶液を蓄えている溶液槽１４をポンプ１５を介して連結しており、ポンプ１５を運転して溶液槽１４からノズル５に原料液体を供給している。さらに、ノズル５は、気体圧縮器４に連結している。このノズル５は、溶液槽１４から供給される原料液体を、気体圧縮器４から供給される加圧された循環ガスでミストに霧化して噴霧乾燥塔１の内部に噴霧する。
【００４９】
ノズル５から噴霧された原料溶液のミストは、噴霧乾燥塔１の内部において、原料溶液の溶媒が気化されて微粒子となる。原料溶液の溶媒は、例えばエタノールなどのアルコールである。ただ、原料溶液の溶媒はアルコール以外とすることもできる。噴霧乾燥塔１において、原料溶液の溶媒が気化された微粒子は、循環ガスと共に粉末回収器２に移送される。なお、この噴霧乾燥塔１においては、必ずしもノズル５から噴霧される全てのミストを完全に乾燥させて微粒子とする必要はなく、次の工程である粉末回収器２において、未乾燥状態のミストを乾燥して微粒子とすることができる。したがって、噴霧乾燥塔１において未乾燥状態にある一部のミストも、乾燥された微粒子と共に循環ガスで粉末回収部に移送される。
【００５０】
粉末回収器２は、噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する。図に示す粉末回収器２は、サイクロン２０である。図のサイクロン２０は円筒状で、円筒の下部を、下方に向かって細くなるテーパー部としている。サイクロン２０は、天板の中心に、循環ガスを排出する排気口２１を開口し、テーパー部の下端には、循環ガスから分離された微粒子を排出する排出口２２を開口している。このサイクロン２０は、供給される循環ガスを水平面内に回転させて微粒子を循環ガスから遠心分離する。したがって、サイクロン２０は、微粒子を含む循環ガスを接線方向に流入させる流入口２３を開口している。流入口２３から流入されてサイクロン２０の内部で回転する微粒子は、遠心力を受けて外側に加速されてサイクロン２０の内面に沿って落下して下方の排出口２２から排出される。循環ガスは、上方の排気口２１から排出される。さらに、サイクロン２０である粉末回収器２は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスに含まれる未乾燥状態にあるミストを乾燥し、溶媒を気化させて微粒子とする。気化された溶媒は、循環ガスと一緒に上方の排気口２２から排気される。
また、粉末回収器２は、例えばバグフィルターのようなフィルターを用いて実施することも可能である。
本発明において粉末回収器は、循環ガスから粉末を分離することが目的であるので、循環ガスから粉体を分離することができれば、その用いる方法が上記以外の方法であっても本発明を実施する上でなんら問題はない。
【００５１】
凝縮器３は、粉末回収器２の排出側に連結されて、粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスに含まれる気化された溶媒を循環ガスから分離する。この凝縮器３は、粉末回収器２から排出される循環ガスを冷却して、気体の状態にある原料溶液の溶媒を液化して分離する。図に示す凝縮器３は、循環ガスを冷却する冷却用熱交換器３０を内蔵している。冷却用熱交換器３０は、熱交換パイプ３１にフィン（図示せず）を固定している。熱交換パイプ３１に冷却用の冷媒や冷却水を循環させて、冷却用熱交換器３０を冷却する。ノズル５から噴霧されて霧化された原料溶液のミストは、溶媒が気化されて微粒子となり、気化された溶媒が気体となって循環ガスと共に循環される。循環ガスに含まれる気体の状態にある溶媒は、凝縮器３の冷却用熱交換器３０で冷却されて液化し、液化した液滴が凝集されて回収される。凝縮器３で溶媒が分離された循環ガスは、再び噴霧乾燥塔１に循環される。
【００５２】
凝縮器３の目的は、循環ガスから気化された溶媒を回収することにあるので、溶媒を凝縮できるのであれば、用いる熱交換器は上記のような形式に限ったわけではない。また、凝縮方法として、回収する溶媒の種類によっては活性炭もしくはシリカゲルのような物質に吸収させる、また液体に溶かして吸収させる方法なども考えられ、溶媒を回収できるのであれば、上記以外の方法であっても本発明を実施する上ではなんら問題はない。
【００５３】
気体圧縮器４は、凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する。この気体圧縮器４はピストン式の強制移送機４Ａである。ただ、ピストン式の強制移送機に代わって、後述するダイヤフラム式の強制移送機も使用できる。ピストン式の強制移送機４Ａの拡大断面図を図４ないし図７に示す。
【００５４】
従来のピストン式の気体圧縮器であるコンプレッサーは、モータ等の回転運動をクランクとコンロッドにより、往復運動に変換して、ピストンを上下に往復運動させる。この構造の場合、気密シールはピストン部分で実施される。本発明において、気体圧縮器４や循環機６に使用されるピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストン４１とコンロッド４６との間に、長手方向に直線運動するピストンシャフト４３を連結している。さらに、図に示すピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３に直線運動機構６０を連結している。
【００５５】
直線運動機構６０は、シリンダ４０の閉塞プレート４７に固定している一対のガイドロッド６１と、このガイドロッド６１に沿って往復運動するスライドベース６２とを備えている。ガイドロッド６１は、ピストンシャフト４３の両側にあって、ピストンシャフト４３の往復運動方向に固定されている。スライドベース６２は、ピストンシャフト４３の下端に固定されて、コンロッド４６の上端を傾動できるように連結している。スライドベース６２は、直動ベアリング６３を介して、あるいは摺動メタルを介して、ガイドロッド６１に沿って移動できるように連結している。
【００５６】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、モーター４５により回転軸４２Ａが回転しクランクアーム４２、クランクピン４２Ｂ、およびコンロッド４６で構成されるクランク機構で発生した往復運動が、ピストンシャフト４３をガイドロッド６１とスライドベース６２で構成される直線運動機構６０を経てピストンシャフト４３へ伝えられ、ピストン４１を上下運動させる。以上の強制移送機は、従来のピストン式のコンプレッサーとは異なり、ピストン４１に連結されたピストンシャフト４３が直線運動する。ピストンシャフト４３が直線運動するので、従来型のピストン式のコンプレッサーと異なり、図５で示すように、ピストン部分に加えて、ピストンシャフト４３でもシールが実現可能である。
【００５７】
ピストンシャフト４３のシールは、ピストン側の圧力シール４８Ｂと回転軸４２Ａ側のオイルシール４８Ａで構成され、シリンダ４０の下部を塞ぐ閉塞プレート４７に取り付けられる。ピストンシャフト４３を直線運動にガイドする直線運動機構６０は、ガイドロッド６１にスライドベース６２を往復運動させる機構に限らず、ピストンシャフトを直線運動させる全ての機構とすることができる。
【００５８】
以上のピストン式の強制移送機４Ａの気体圧縮器４は、ピストンシャフト４３を気密にシールして、循環ガスの漏れを阻止できる。ピストンシャフト４３は、ピストン４１と比較するとその直径を大幅に小さくすることができるので、ピストンシャフト４３に用いるシールは非常に狭い領域でシールを実現することができる。ピストンシャフト４３を狭い領域でシールして、循環ガスの漏れを阻止できるので、以上の強制移送機は、高いシール効果が得られ、結果として非常に高い気密性が実現可能である。
【００５９】
図４ないし図７に示すピストン式の強制移送機４Ａは、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを移送する。図のピストン式の強制移送機４Ａは、逆止弁４４を介して循環ガスを吸入し、かつ吸入された循環ガスを逆止弁４４を介して排出するシリンダ４０と、このシリンダ４０内を往復運動するピストン４１と、このピストン４１の往復運動方向に伸びると共に、この方向に直線運動してピストン４１を往復運動させるピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４とを備えている。
【００６０】
シリンダ４０は、その内部を、ピストン４１の上死点側にある上死点チャンバー４０Ｘと、この上死点チャンバー４０Ｘの反対側にあってピストン４１の下死点側にある下死点チャンバー４０Ｙとに、ピストン４１で区画している。図のシリンダ４０は、上死点チャンバー側の端を閉塞端４０Ｈで閉塞して、下死点チャンバー側の端を、ピストンシャフト４３を貫通させる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。図４と図５のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘで循環ガスを押し出し、下死点チャンバー４０Ｙで循環ガスを吸入している。図６と図７のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘで循環ガスを吸入し、下死点チャンバー４０Ｙで循環ガスを押し出している。
【００６１】
シリンダ４０は、往復運動するピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側と、下死点よりも閉塞プレート４７側に通気孔を開口している。図４と図５のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘの通気孔を排気口４０Ｂとし、下死点チャンバー４０Ｙの通気孔を吸入口４０Ａとしている。図６と図７のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘの通気孔を吸入口４０Ａとし、下死点チャンバー４０Ｙの通気孔を排気口４０Ｂとしている。吸入口４０Ａは、シリンダ４０内に循環ガスを吸入する方向に循環ガスを通過させる逆止弁４４である吸入弁４４Ａを連結している。排気口４０Ｂは、シリンダ４０から循環ガスを排出する方向にのみ循環ガスを通過させる逆止弁４４である排出弁４４Ｂを連結している。気体圧縮器４のシリンダ４０は、吸入弁４４Ａを介して吸入口４０Ａを凝縮器３の排出側に連結し、排出弁４４Ｂを介して排気口４０Ｂをノズル５に連結している。
【００６２】
ピストン４１は、シリンダ４０内を往復運動する円柱状としている。ピストン４１は、シリンダ４０の閉塞プレート４７側の中心にピストンシャフト４３を連結しており、このピストンシャフト４３を介して往復運動している。図のピストン４１は、シリンダ４０との間からの循環ガスの漏れを極減するために、その外周にピストンリング４１Ｂを配置してシリンダ４０との気密性を向上している。
【００６３】
さらに、ピストン４１は、シリンダ４０内を往復運動する状態で、閉塞プレート４７に圧力がかかるのを防止するために、上死点チャンバー４０Ｘと下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９を設けている。この経路３９には逆止弁３８を設けている。図４と図５に示す逆止弁３８は、ピストン４１が下死点から上死点に向かって移動する行程、すなわち、上死点チャンバー４０Ｘの排出行程で閉塞され、ピストン４１が上死点から下死点に向かって移動する吸入行程で開弁される。
【００６４】
図４と図５のピストン４１は、図の一部断面図に示すように、軸方向に貫通する貫通孔を設けて経路３９としている。図に示すピストン４１は、上死点チャンバー４０Ｘ側の端面において、経路３９の開口部を開閉自在に閉塞する弁体３８Ａを設けて、上死点チャンバー４０Ｘに向かってのみ気体を通過させる逆止弁３８としている。この逆止弁３８は、図５の矢印Ｂで示すように、ピストン４１を上死点から下死点に向かって、すなわち、図において降下させる行程において、弁体３８Ａを開放して、開口部側の下死点チャンバー４０Ｙの気体を、上死点チャンバー４０Ｘに移動して、下死点チャンバー４０Ｙが加圧されるのを防止する。このため、ピストン４１を降下させる吸入行程において、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が、ピストンシャフト４３のシール部から外部に漏れるのを確実に防止できる。
【００６５】
また、この逆止弁３８は、図４の矢印Ａで示すように、ピストン４１を下死点から上死点に向かって移動させる状態、すなわち排出行程では、弁体３８Ａが経路３９の開口部を閉塞して、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を加圧しながら排出弁４４Ｂから外部に排出する。この排気行程で、下死点チャンバー４０Ｙには循環ガスが吸入されて減圧されず、この行程においても、ピストンシャフト４３のシール部からのガス漏れを防止できる。
【００６６】
ピストン式の強制移送機４Ａは、図４と図５に破線で示すように、ピストンの経路３９に代わって、ピストン４１の両側であって、シリンダ４０の閉塞端４０Ｈ側である上死点チャンバー４０Ｘと開口部側である下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９をシリンダ４０の外部に設けることもできる。この経路３９も逆止弁３８を設けている。経路３９は、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に一端を開口して、ピストン４１の下死点よりも開口端側に他端を開口するように配設される。この経路３９に設けられる逆止弁３８も、下死点チャンバー４０Ｙから上死点チャンバー４０Ｘへの気体の移動を許可するが、上死点チャンバー４０Ｘから下死点チャンバー４０Ｙへの気体の移動を阻止する構造、すなわち、上死点チャンバー４０Ｘの加圧時に閉塞される構造として、ピストン４１のピストンシャフト４３のシール部に圧力がかかるのを防止する。
【００６７】
以上のピストン式の強制移送機４Ａは、ピストン４１が上昇する排出行程においては、逆止弁４４Ａを通過して循環ガスを吸入する。排出行程では、下死点チャンバー４０Ｙに循環ガスが吸入される。下死点チャンバー４０Ｙに吸引されたガスは、ピストン４１が下降するときに逆止弁３８が開いて経路３９を通過して上死点チャンバー４０Ｘに送られる。再度、ピストン４１が上昇する排出行程では、ピストン４１の上側の上死点チャンバー４０Ｘに送られたガスが、ピストン４１で加圧されて逆止弁４４Ｂを通過して、圧縮ガスとして排気されてノズル５に送られる。
【００６８】
ピストン４１が上昇する排出行程において、上死点チャンバー４０Ｘでは、循環ガスが加圧されてガス圧が上昇するため、ピストンリング４１Ｂには大きな圧力がかかることになる。これに比べて、下死点チャンバー４０Ｙでは、ピストン４１が降下する吸入行程においても、内部のガスが経路３９と開いた逆止弁３８を通過して上死点チャンバー４０Ｘに抜けるので大きな圧力は発生せず、したがって圧力シール４８Ｂに大きな圧力がかかることはない。また、ピストン４１が上昇する時には、逆止弁４４Ａを通じて下死点チャンバー４０Ｙにガスを吸い込むので、下死点チャンバー４０Ｙに大きな負圧が発生することもない。したがって、結果的にピストンシャフト４３と閉塞プレート４７の間のシール４８Ｂには、正負の大きな圧力が作用することがないので、気体圧縮器４は高い気密性を確保することが可能となる。
【００６９】
以上のピストン式の強制移送機４Ａは、循環ガスを下死点チャンバー４０Ｙに吸入して、上死点チャンバー４０Ｘから外部に排出するが、図６と図７は循環機６に最適なピストン式の強制移送機６Ａを示す。このピストン式の強制移送機６Ａは、循環ガスを上死点チャンバー４０Ｘに吸入して、下死点チャンバー４０Ｙから排出する。したがって、ピストン式の強制移送機６Ａは、上死点チャンバー４０Ｘに吸入口４０Ａを、下死点チャンバー４０Ｙに排気口４０Ｂを設けている。このピストン式の強制移送機６Ａは、往復運動するピストン４１の下死点よりも開口端側に排気口４０Ｂを設けて、この排気口４０Ｂに排出弁４４Ｂを連結すると共に、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に吸入口４０Ａを設けて、この吸入口４０Ａに吸入弁４４Ａを連結している。
【００７０】
図６と図７のシリンダ４０は、筒体の開口端部に排気口４０Ｂを設けて、筒体の閉塞端４０Ｈに吸入口４０Ａを設けている。さらに、ピストン４１は、図の一部断面図に示すように、軸方向に貫通する経路３９を設けており、この経路３９には、下死点チャンバー４０Ｘの加圧時に閉塞される逆止弁３８を設けている。図のピストン４１は、経路３９の下死点チャンバー４０Ｙ側の開口部を開閉自在に閉塞する弁体３８Ａを設けて逆止弁３８としている。このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を上死点から下死点に移動させる、すなわち降下させる排気行程において、ピストン４１で下死点チャンバー４０Ｙ内の気体を排気口４０Ｂから排出すると共に、上死点チャンバー４０Ｘ内に吸入口４０Ａから気体を吸入する。さらに、このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を下死点から上死点に向かって上昇させて、下死点チャンバー４０Ｙに循環ガスを吸入させる吸入行程において、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を、経路３９を介して下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。
【００７１】
このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を降下させる排出行程においては、逆止弁３８で経路３９を閉塞して、下死点チャンバー４０Ｙ内の気体をピストン４１で排出し、ピストン４１を上昇させる吸入行程においては、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を経路３９に通過させて、下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。
【００７２】
以上のピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１に逆止弁３８のある経路３９を設けて、上昇するピストン４１が下死点チャンバー４０Ｙを減圧するのを防止するが、ピストン内の経路３９に代わって、図の破線で示すように、シリンダ４０の外部に経路３９を設けることもできる。経路３９は逆止弁３８を設けている。逆止弁３８は、上死点チャンバー４０Ｘから下死点チャンバー４０Ｙに向かってのみ循環ガスを移送する。この経路３９は、一端を上死点チャンバー４０Ｘに、他端を下死点チャンバー４０Ｙに連結している。経路３９を上死点チャンバー４０Ｘに連結する連結部は、ピストン４１が往復運動しても、常に上死点チャンバー４０Ｘに連結される位置、すなわち、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に位置している。また、経路３９を下死点チャンバー４０Ｙに連結する連結部は、ピストン４１が往復運動しても、常に下死点チャンバー４０Ｙに連結される位置、すなわち、ピストン４１の下死点よりも閉塞プレート４７側に位置している。
【００７３】
以上のピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１が降下する排出行程において、逆止弁３８が閉弁されて、ピストン４１で下死点チャンバー４０Ｙ内の気体を排気口４０Ｂから排出して、上死点チャンバー４０Ｘ内に吸入口４０Ａから気体を吸入する。さらに、このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を図において上昇させる行程においては、経路３９の逆止弁３８が開かれて、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を、経路３９を介して下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。このピストン式の強制移送機６Ａも、ピストン４１の上昇行程において、下死点チャンバー４０Ｙが減圧されない。このため、下死点チャンバー４０Ｙの排出側の圧力を大気圧とする状態で使用されて、ピストンシャフト４３のシール部の漏れを確実に阻止できる特徴がある。したがって、以上のピストン式の強制移送機６Ａは、排出側の圧力を大気圧とする状態で使用されて、ガス漏れを有効に防止できる。
【００７４】
ピストンシャフト４３は、シリンダ４０の中心に、ピストン４１の往復運動方向に延長して配置されており、先端をピストン４１に連結固定すると共に、後端を閉塞プレート４７に貫通させてシリンダ４０から引き出している。このピストンシャフト４３は、シリンダ４０の開口部を閉塞する閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに摺動自在に貫通している。閉塞プレート４７は、ピストンシャフト４３の表面を気密構造に密閉するシール４８を備えている。シール４８は、２列に離して平行に配置しているオイルシール４８Ａと圧力シール４８Ｂとからなり、オイルシール４８Ａをクランク側に、圧力シール４８Ｂを下死点チャンバー４０Ｙ側に設けている。シール４８は、ゴム状弾性体のＯリングである。Ｏリングのシール４８は、閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに配設しており、ピストンシャフト４３を摺動自在に貫通させている。シール４８は、テフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム等のゴム状弾性体である。このシール４８は、ピストンシャフト４３の表面に隙間なく密着して、ピストンシャフト４３を摺動状態で往復運動させて、ピストンシャフト４３の摺動部分を気密構造とし、この部分から循環ガスが漏れるの阻止する。ただし、シールには、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属をリング状に加工した金属シールも使用できる。以上のピストンシャフト４３は、シール４８を介して、その表面を貫通孔４７Ａに気密に密閉する状態に保持しながら、往復運動機構３４で駆動されて、ピストン４１の往復運動方向に直線運動する。ピストンシャフト４３は、直線運動機構６０で直線運動するようにガイドしている。
【００７５】
直線運動機構６０は、図４と図５に示す強制移送機と同じように、シリンダ４０の閉塞プレート４７に固定している一対のガイドロッド６１と、このガイドロッド６１に沿って往復運動するスライドベース６２とを備えている。ガイドロッド６１は、ピストンシャフト４３の両側にあって、ピストンシャフト４３の往復運動方向に固定されている。スライドベース６２は、ピストンシャフト４３の下端に固定されて、コンロッド４６の上端を傾動できるように連結している。スライドベース６２は、直動ベアリング６３を介して、あるいは摺動メタルを介して、ガイドロッド６１に沿って移動できるように連結している。
【００７６】
往復運動機構３４は、ピストンシャフト４３の後端を連結固定しているスライドベース６２を往復運動して、ピストンシャフト４３を往復運動させる。図６と図７に示す往復運動機構３４は、ピストンシャフト４３が固定されたスライドベース６２を往復運動させるクランクアーム４２と、このクランクアーム４２をスライドベース６２を介してピストンシャフト４３に連結しているコンロッド４６と、クランクアーム４２の回転軸４２Ａを回転する駆動機構４５とを備えている。クランクアーム４２は、クランクピン４２Ｂを介して、コンロッド４６の一端に連結している。一端をクランクアーム４２に連結しているコンロッド４６は、他端を、ピストンシャフト４３を固定しているスライドベース６２に傾動軸４３Ａを介して傾動できるように連結している。駆動機構４５はクランクアーム４２を固定している回転軸４２Ａを回転させるモータである。以上の往復運動機構３４は、図４と図５に示すように、駆動機構４５でクランクアーム４２を回転させて、コンロッド４６を介してスライドベース６２を直線上で、図において上下方向に往復運動させる。
【００７７】
直線運動機構６０にガイドされて往復運動されるピストンシャフト４３は、ガイドロッド６１で直線運動方向に案内されて、直線運動方向以外にブレたり、振動することがない。このため、ピストンシャフト４３のシール４８やピストンリング４１Ｂに無理な負荷が作用することをなく、シール４８およびピストンリング４１Ａの寿命を延ばして、シール効果を最大限に引き出すことが可能である。ただ、本発明は、ピストンシャフト４３を直線運動機構６０を介して往復運動させる機構には特定せず、クランクアームの一端をピストンシャフトにピンを介して回転できるように連結して、直線運動機構を介することなく、クランクアームでピストンシャフトを往復運動させる構造とすることもできる。
【００７８】
ただ、往復運動機構は、以上の構造に特定せず、図８と図９に示すように、ピストンシャフト４３を往復運動させるカム２６と、このカム２６を回転させる駆動機構２５とで構成することもできる。この駆動機構２５は、カム２６を回転させるモータである。図の往復運動機構２４は、ピストンシャフト４３を、スライドベース６２を介してカム２６で往復運動させる。回転するカム２６が、スライドベース６２を往復運動させて、スライドベース６２でピストンシャフト４３を往復運動させる。図の往復運動機構２４は、スライドベース６２を介してカム２６がピストンシャフト４３を往復運動させる。スライドベース６２をカム２６の表面に弾性的に押圧するために、弾性体２７を設けている。弾性体２７はコイルスプリング２７Ａの押しバネで、スライドベース６２と閉塞プレート４７との間にあって、スライドベース６２をカム２６に向かって弾性的に押圧している。コイルスプリングの弾性体は、ガイドロッドを挿通するようにして、閉塞プレートとスライドベースとの間に設けることもできる。この構造の往復運動機構２４は、駆動機構２５であるモータで回転されるカム２６の外周面に沿ってピストンシャフト４３の後端を移動させて、ピストンシャフト４３を往復運動させる。
【００７９】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、往復運動機構３４、２４で往復運動されるピストンシャフト４３がシリンダ４０内のピストン４１を往復運動させる。このピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、シリンダ４０内をピストン４１が往復運動すると、吸入弁４４Ａを介してシリンダ４０内に循環ガスを吸入し、排出弁４４Ｂを介してシリンダ４０内の循環ガスを加圧状態で排出する。気体圧縮器４であるピストン式の強制移送機４Ａは、ノズル５に送風する循環ガスの圧力を変化させる回転数調節機構４９を備えている。図に示す回転数調節機構４９は、駆動機構４５、２５であるモータの運転を制御するインバータである。この回転数調節機構４９は、インバータでモータの回転数を制御して、気体圧縮器４であるピストン式の強制移送機４Ａがノズル５に供給する循環ガスの圧力を調整する。
【００８０】
さらに、以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３を、閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに対して横ブレすることなく、すなわち、貫通孔４７Ａに設けたシール４８の内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフト４３の表面をシール４８の内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフト４３と閉塞プレート４７との摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３の表面と閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａとの摺動部分において気密構造に密閉するので、従来のように、シリンダ４０の内面とピストン４１の外周面において気密構造に密閉する構造に比較して、気密に密閉する領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、このピストン式の強制移送機４Ａを気体圧縮器４として使用することにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００８１】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、１気筒のシリンダ４０を備える。ただ、ピストン式の強制移送機は、複数のシリンダ、すなわち、２気筒以上のシリンダ４０を備えることもできる。
【００８２】
以上の気体圧縮器４は、ピストン式のピストン式の強制移送機４Ａであるが、気体圧縮器４は、ダイアフラム式の強制移送機４Ｂとすることもできる。ダイアフラム式の強制移送機４Ｂを図１０に示す。この図に示すダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、逆止弁５４を介して循環ガスを吸入し、かつ吸入された循環ガスを逆止弁５４を介して排出するキャビティ５０と、このキャビティ５０内を往復運動するダイアフラム５１と、このダイヤフラム５１を往復運動させる駆動機構５５とを備える。
【００８３】
図に示すダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、キャビティ５０の内部を２分割して、２つのキャビティ５０Ｘ、５０Ｙの間にダイアフラム５１を固定している。一方のキャビティ５０Ｘは、底部の２カ所に通気孔を開口して、吸入口５０Ａと排気口５０Ｂを設けている。吸入口５０Ａは、キャビティ５０Ｘ内に循環ガスを吸入する方向に循環ガスを通過させる逆止弁５４である吸入弁５４Ａを連結している。排気口５０Ｂは、キャビティ５０Ａから循環ガスを排出する方向にのみ循環ガスを通過させる逆止弁５４である排出弁５４Ｂを連結している。キャビティ５０Ａは、吸入弁５４Ａを凝縮器３の排出側に連結すると共に、排出弁５４Ｂをノズル５の供給側に連結する。
【００８４】
ダイアフラム５１は、キャビティ５０内を気密に区画すると共に、キャビティ５０内を往復運動できるように２つのキャビティ５０Ｘ、５０Ｙの間に配置している。図のダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、駆動機構５５を電磁石５６としており、電磁石５６をオンオフに制御して、電磁石５６に磁気的にダイヤフラム５１を吸着させる状態と元の位置に復元する状態とを繰り返して循環ガスを吸入し、また排気している。この駆動機構５５は、電磁石のオンオフを制御回路５７で制御してダイヤフラムの振動の周期を調整し、ダイヤフラム式の強制移送機４Ｂがノズル５に供給する循環ガスの圧力を調整する。ただ、ダイヤフラムを往復運動させる駆動機構は電磁石に特定しない。駆動機構は、ダイヤフラムを往復運動できる他の全ての機構が使用できる。以上のダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、ピストン式の強制移送機４Ａのような摺動部がないので、循環ガスが漏れるのを確実に防止しながら循環ガスを加圧しながら排出できる。
【００８５】
循環機６は、図３に示すように、循環路８に配置されて、循環ガスを循環路８に循環させる。この循環機６には、前述の図４ないし図１０に示す空気圧縮器４と同じ構造のものが使用できる。すなわち、循環機６は、図４ないし図９に示すピストン式の強制移送機６Ａとし、あるいは、図１０に示すように、ダイアフラム式の強制移送機６Ｂとすることができる。
【００８６】
循環機６は、循環式の噴霧乾燥装置においてはガスを循環させることが目的であるので、ガスを循環させることができれば設置する箇所が特定されるものではないが、好ましくは、粉末回収器２の下流で、凝縮器３の前後に配置する。
ガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器３の上流側に循環機６を配置し加圧状態で循環ガスを凝縮器３に送風することが望ましいが、循環機６の気密性が低いと凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、好ましくは 循環機は凝縮器の下流側に設置される。しかし、本発明の循環式の噴霧乾燥装置に用いる循環機６は、気密性が高くガスの外部流出がほとんどないので、凝縮器３の上流側に循環機６を配置することが可能であり、その結果、ガス圧が高い凝縮つまり、回収率の高い凝縮が実現可能である。
【００８７】
図の循環機６は、クランクアーム４２の回転軸４２Ａであるクランクシャフトの回転数を調整して、循環路８に送風する循環ガスの流量を変化できる。図４ないし図９のピストン式の強制移送機６Ａは、クランクシャフトの回転数を調整して循環ガスの流量や圧力を調整する回転数調節機構４９を設けている。循環機６に使用されるピストン式の強制移送機６Ａは、この回転数調節機構４９でクランクシャフトの回転数を調整して、循環ガスの流量をコントロールできる。したがって、循環機６の強制移送機は、回転数調節機構４９を流量調整機構として使用できる。
回転数調節機構４９の流量調整機構は、インバータでモータの回転数を制御して、循環機６が循環路８に循環させる循環ガスの流量を調整する。
【００８８】
循環機６は、循環ガスの流量を、空気圧縮器４の流量の５〜２０倍、好ましくは１０〜１５倍とする。循環機は、駆動機構であるモータの回転数だけでなく、シリンダの内径やピストンを往復させるストロークを種々に設計して流量を調整することもできる。
【００８９】
以上のピストン式の強制移送機６Ａからなる循環機６は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止しながら循環ガスを循環できる。
【００９０】
循環式の噴霧乾燥装置は、有機溶剤を溶媒とした液体原料を噴霧して溶媒を外部に漏らさない特徴があるので、循環ガスに不活性ガスを用いて、揮発した有機溶媒の爆発や燃焼を防止する。したがって、循環式の噴霧乾燥装置を運転する場合は、外部の空気を吸い込んで循環ガスに酸素が入り込むことを防ぐため、循環ガスの内圧が最も下がる循環機６の吸い込み口部分の圧力が、大気圧よりも下がらないように、圧力調整機構１６で循環路８の圧力を調整する。このような場合、循環機６は、図４と図５で示すように吐出圧がプラス圧になることを前提とした構造である。
これに対して非常に希ではあるが、噴霧乾燥する粉末、および液体原料が特殊で、噴霧乾燥する条件が大気圧よりも負圧で行わなければならない場合もないわけではない。このような場合、循環機６には循環ガスの外部流出というよりは、大気の吸い込みをなくす構造が求められる。この場合、吐出圧よりも吸い込みの負圧の絶対値が大きくなるので、吸い込み側の気密構造が重要となる。したがって、図４と図５で示す構造のピストン式の強制移送機６Ａの場合、気密性が高いのは、上死点チャンバー４０Ｘである。
この用途に使用されるピストン式の強制移送機６Ａである循環機６は、図６と図７に示すように、大気圧よりも低くなる循環ガスを上死点チャンバー４０Ｘに吸入して、下死点チャンバー４０Ｙから排出する構造として、循環ガスに空気が吸入されるのをより確実に防止できる。
【００９１】
さらに、循環機６には、ピストン式の強制移送機６Ａに代わって、ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂも使用できる。ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂは、気体圧縮器４に使用される図１０に示す構造と同じ構造の強制移送機が使用できる。以上のダイヤフラム式の強制移送機６Ｂからなる循環機６は、ピストン式の強制移送機６Ａのような摺動部がないので、循環ガスが漏れるのを確実に防止しながら循環ガスを循環できる。
【００９２】
ヒーター７は、図３に示すように、循環機６の排出側に配設されており、循環機６を介して噴霧乾燥塔１に還流される循環ガスを加熱する。図３に示すヒーター７は電気ヒータで、制御回路３５でもって供給される電力が制御されて循環ガスを加熱する温度を制御している。図３に示す噴霧乾燥装置は、ヒーター７の排出側の循環路８に温度検出部３６を連結しており、温度検出部３６で噴霧乾燥塔１に還流される循環ガスの温度を検出している。制御回路３５は、温度検出部３６からの入力信号に基づいてヒーター７を制御して循環ガスの温度を最適な温度に制御している。ただ、ヒーターは、電気ヒータに特定せず、循環路に循環される循環ガスを加熱できる他の全ての機構とすることができる。
【００９３】
以上の噴霧乾燥装置は、循環ガスとして、好ましくは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性なガスを使用する。この噴霧乾燥装置は、不活性な循環ガスによって、原料溶液から分離される微粒子や溶媒の変質が防止される。このため、より高品質な状態で微粒子を回収することができる。ただし、循環ガスには、炭酸ガスや空気も使用できる。循環ガスは、図３に示すように、圧力調整機構１６を介して循環路８に供給される。
【００９４】
圧力調整機構１６は、図示しないが、循環ガスのガス圧を計測する圧力センサーと、循環ガスを外部排出し減圧するための減圧制御弁と、不活性ガスのボンベなどの不活性ガス供給手段につながり上記不活性ガスの導入量を制御する導入制御弁、および圧力センサーの値に応じて減圧制御弁、導入の制御弁を制御するシーケンサーまたはマイコンなどで構成される制御手段により実施される。
【００９５】
以上の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器４から加圧された循環ガスをノズル５に供給して、このノズル５で、原料溶液をミストに霧化して噴霧する。このノズル５として、図１１に示す構造のものが使用できる。図１１のノズル５は、原料液体をリング状に噴射する供給口８２を設けている。このノズル５は、中心から順番に、内側リング９１と中間リング９２と外側リング９３を設けている。ノズル５は、内側リング９１の内側に循環ガスの噴射路９４を設け、内側リング９１と中間リング９２との間に原料溶液の溶液路９６を設け、中間リング９２と外側リング９３との間にも循環ガスの噴射路９５を設けている。噴射路９４、９５と溶液路９６はリング状で、噴射路９４、９５から循環ガスを噴射し、中間の溶液路９６からリング状に原料溶液を噴射する。溶液路９６から噴射された原料溶液は、両側から噴射される循環ガスでミストに霧化される。とくに、このノズル５は、内側リング９１の内周面と中間リング９２の内周面を平滑面として先端を尖った形状とし、内側と外側の両面に循環ガスを高速流動させて、先端で両面の循環ガスを衝突させる。このため、溶液路９６から供給される原料溶液は、内側リング９１と中間リング９２の先端で微細なミストに破砕される。このノズル５は、内側リング９１と中間リング９２の先端部における気液界面において、原料溶液と循環ガスを理想的な状態で接触させて、原料溶液を速やかに微細な粒子に霧化する。
【００９６】
内側リング９１は外形を円柱状とし、中間リング９２は内形を円柱状に加工し、内側リング９１と中間リング９２の間に、所定の幅のスリット状の溶液路９６を設けている。溶液路９６は、リング状に形成されており、スリット幅は、原料溶液が詰まらない幅に設計される。このノズル５は、溶液路９６から原料溶液を薄膜にして送り出す必要がない。原料溶液は平滑面８７で薄く引き伸ばされて微細な粒子となって噴射されるからである。したがって、溶液路９６のスリット幅は、送り出される原料溶液の流量、平滑面８７の長さ、平滑面８７に噴射される循環ガスの流速、溶液路９６の内径等を考慮して最適値に設計される。
【００９７】
溶液路９６の直径は、噴射する原料溶液の流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値に設計される。溶液路９６の直径は、たとえば、１０００ｇ／分の原料溶液を噴射するノズル５において、約５０ｍｍφに設計される。流量が大きくなると、溶液路９６は直径を大きく、流量が少なくなると直径を小さく設計する。
【００９８】
内側リング９１と中間リング９２の先端面は、テーパー状に切削加工されて、平滑面８７となっている。内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７は、内側リング９１の平滑面８７に沿って噴射される流動する空気が、内側リング９１と中間リング９２の境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７が同一平面となるとは、内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７に段差ができず、内側リング９１の平滑面８７から中間リング９２の平滑面８７に直線的に空気が流動される状態を意味する。このように、内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７を同一平面のテーパー状に加工するには、内側リング９１と中間リング９２を連結してテーパー加工すればよい。さらに、平滑面８７は、ここに沿って流動する原料溶液が乱流とならないように、原料溶液の流動方向に沿って平滑面８７となっている。図１１に示すノズル５の平滑面８７は、円錐状で全体を平滑面８７に仕上げている。
【００９９】
内側リング９１と中間リング９２に平滑面８７を設けることによって、平滑面８７の中間に溶液路９６が開口される。内側リング９１と中間リング９２に設けられる平滑面８７の傾斜角αは、溶液路９６の平滑面８７に対する角度が鈍角となるように、たとえば、１００〜１７０度、好ましくは１２０〜１６０度、さらに好ましくは１４０〜１６０度、最適には約１５０度に設計される。傾斜角αは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅により傾斜角αは最適値が変わる。傾斜角αは、好ましくは、平滑面８７における溶液路９６の開口幅が２ｍｍを越えないように設計される。
【０１００】
内側リング９１の先端には中心リング９０が配設され、この中心リング９０の先端と内側リング９１との間に噴射口８１が開口されている。中心リング９０は、外周面を内側リング９１の平滑面８７に沿うテーパー状に加工している。中心リング９０と内側リング９１の間に形成される噴射口８１はスリット状で、ここから加圧空気を層流状態に噴射して、平滑面８７に沿って高速流動させる。
【０１０１】
内側リング９１の噴射路９４は空気圧縮器４に連結されている。供給口８２は平滑面８７に沿って流動する循環ガスを噴射する。空気圧縮器４は、たとえば３〜２０ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは４〜１５ｋｇ／ｃｍ２、さらに好ましくは４〜１０ｋｇ／ｃｍ２、最適には約６．５ｋｇ／ｃｍ２の循環ガスを供給口８２に供給する。循環ガスのガス圧を高くすると、平滑面８７に沿って高速流動する循環ガスの流速が速くなって、原料溶液をより効果的に薄く引き伸ばして原料溶液を小さい微粒子のミストにできる。
【０１０２】
さらに、図１１に示すノズル５は、平滑面８７の外周からも循環ガスを噴射している。この循環ガスは、中間リング９２と外側リング９３の間に設けられる循環ガスの噴射口８３から噴射される。ただ、この反応ガスは、必ずしも噴射する必要はない。外側の噴射口から反応ガスを噴射しないで、内側の噴射口からの循環ガスで原料溶液を微粒子のミストにして噴射できるからである。両側から循環ガスを噴射するノズル５は、循環ガスを平滑面８７のエッジ８８で衝突させて、原料溶液の含有成分を循環ガスでより効果的に化学反応できる。ミストをより小さい微粒子にでき、しかも気液界面において原料溶液と循環ガスとを激しく衝突できるからである。
【０１０３】
ふたつの循環ガスを噴射して先端で衝突させるノズル５は、平滑面８７の先端を尖鋭なエッジ８８としている。中間リング９２は先端面に平滑面８７を設け、先端の外周を円筒状に加工して、平滑面８７の先端にエッジ８８を設けている。この形状の中間リング９２は、平滑面８７の先端に（１８０度−傾斜角α）の尖鋭なエッジ８８を形成できる。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リングの外周をテーパー状に加工して、エッジの角度を調整することもできる。
【０１０４】
図１１に示すノズル５は、下記の状態で原料溶液を微粒子の原料溶液にして噴射する。
（１）中心リング９０と内側リング９１の間に設けた噴射路９４と、中間リング９２と外側リング９３の間に設けた噴射路９５に加圧した循環ガスを供給して、内側リング９１と中間リング９２の間に設けた溶液路９６から原料溶液を平滑面８７に送り出す。
（２）平滑面８７に供給された原料溶液は、平滑面８７に沿って高速流動する循環ガスで薄く引き伸ばされて薄膜流となる。
たとえば、平滑面８７に沿って循環ガスをマッハ１．５の流速で流動させて溶液路９６に原料溶液を送り出し、薄膜流の先端部での流速を循環ガスの１／２０とすれば、３０．５ｍ／ｓとなる。平滑面８７の先端に設けたエッジ８８の直径を５０ｍｍとすれば、原料溶液を１リットル／分で供給して薄膜流の膜圧は４μｍとなる。
【０１０５】
（３）４μｍの薄膜流は、平滑面８７のエッジ８８を過ぎると薄すぎて膜状態でいられなくなり、表面張力で粉々にちぎられて微粒子のミストとなる。
（４）微粒子のミストは、エッジ８８で両側からの循環ガスが衝突し、摩擦して振動してミストをさらに小さい微粒子とする。
（５）微粒子のミストは、両側からの循環ガスによって放射状に運ばれる。この状態をホロコーンという。ホロコーンのコーン角度は平滑面８７の角度で決定されるが、各循環ガスの噴射圧でも調整できる。
【０１０６】
さらに、ノズルは、図示しないが、異なる２液を混合して微粒子の微粉末とする構造とすることもできる。このノズルは、例えば、中間リングを内側中間リングと外側中間リングの二重管構造として、内側中間リングと外側中間リングの間に第２液の供給口を設けることができる。このノズルは、異なる２液を混合してなる微粒子の粉末を分離して回収できる。
【０１０７】
以上の噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを気体圧縮器４で加圧してノズル５に供給し、このノズル５で原料溶液をミストに霧化して噴霧している。ただ、本発明の噴霧乾燥装置は、原料溶液をミストに霧化して噴霧する機構をノズルと気体圧縮器には特定しない。噴霧乾燥装置は、図１２に示すように、原料溶液をミストに霧化する噴霧機９を噴霧乾燥塔１内に配置して、この噴霧機９で噴霧乾燥塔１内に噴霧されるミストを噴霧乾燥塔１で微粒子に乾燥することもできる。
【０１０８】
図１２に示す噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１の上部に噴霧機９を配設しており、溶液槽１４から供給される原料溶液を、この噴霧機９でミストに霧化して噴霧乾燥塔１内に噴霧している。この噴霧機９は、図１３に示すように、モータ３５で高速回転される回転板３６と、この回転板３６に定量の原料溶液を供給する供給管３７とで構成している。この噴霧機９は、高速回転する回転板３６にリング状の供給管３７から原料溶液を供給し、高速回転する回転板３６の遠心力で原料溶液の液滴を微細なミストに破砕・拡散して噴霧する。ただ、噴霧機は、原料溶液を回転板でミストに霧化して噴霧する構造に特定しない。噴霧機には、溶液槽から供給される原料溶液をミストに霧化して噴霧できる他の全ての構造が使用できる。
【０１０９】
図１２に示す循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液を微粒子状に乾燥する噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて、循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。さらに、図１２の噴霧乾燥装置は、循環路８に、噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加熱するヒーター７とを備えている。
【０１１０】
循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３とヒーター７とに通過させて噴霧乾燥塔１に循環させている。ただ、噴霧乾燥装置は、必ずしも循環路にヒーターを配置する必要はない。噴霧乾燥塔１にヒーターを配置することもできるからである。さらに、図の循環路８は、粉末回収器２の排出側であって、凝縮器３の供給側に、循環ガスを循環路８に循環させる循環機６を連結している。この噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出されて循環路８で循環される循環ガスを循環機６を介して噴霧乾燥塔１に循環させている。ただ、循環機は凝縮器の排出側に配置することもできる。
【０１１１】
循環機６には、前述の循環機と同じ構造のものが使用できる。すなわち、循環機６は、図４ないし図９に示すように、ピストン式の強制移送機６Ａとすることができ、あるいは、図１０に示すように、ダイアフラム式の強制移送機６Ｂとすることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…噴霧乾燥塔
２…粉末回収器
３…凝縮器
４…気体圧縮器 ４Ａ…ピストン式の強制移送機
４Ｂ…ダイアフラム式の強制移送機
５…ノズル
６…循環機 ６Ａ…ピストン式の強制移送機
６Ｂ…ダイヤフラム式の強制移送機
７…ヒーター
８…循環路 ８Ａ…主循環路
８Ｂ…第１の分岐路
８Ｃ…第２の分岐路
９…噴霧機
１０…チャンバー １０Ａ…乾燥室
１０Ｂ…還流室
１１…排出口
１２…区画壁 １２Ａ…貫通孔
１４…溶液槽
１５…ポンプ
１６…圧力調整機構
２０…サイクロン
２１…排気口
２２…排出口
２３…流入口
２４…往復運動機構
２５…駆動機構
２６…カム
２７…弾性体 ２７Ａ…コイルスプリング
２８…ストッパ
３０…冷却用熱交換器
３１…熱交換パイプ
３４…往復運動機構
３５…モータ
３６…回転板
３７…供給管
３８…逆止弁 ３８Ａ…弁体
３９…経路
４０…シリンダ ４０Ａ…吸入口
４０Ｂ…排気口
４０Ｈ…閉塞端
４０Ｘ…上死点チャンバー
４０Ｙ…下死点チャンバー
４１…ピストン ４１Ｂ…ピストンリング
４２…クランクアーム ４２Ａ…回転軸
４２Ｂ…クランクピン
４３…ピストンシャフト ４３Ａ…傾動軸
４４…逆止弁 ４４Ａ…吸入弁
４４Ｂ…排出弁
４５…駆動機構
４６…コンロッド
４７…閉塞プレート ４７Ａ…貫通孔
４８…シール ４８Ａ…オイルシール
４８Ｂ…圧力シール
４９…回転数調整機構
５０…キャビティ ５０Ａ…吸入口
５０Ｂ…排気口
５０Ｘ…キャビティ
５０Ｙ…キャビティ
５１…ダイヤフラム
５４…逆止弁 ５４Ａ…吸入弁
５４Ｂ…排気弁
５５…駆動機構
５６…電磁石
５７…制御回路
６０…直線運動機構
６１…ガイドロッド
６２…スライドベース
６３…直動ベアリング
８１…噴射口
８２…供給口
８３…噴射口
８７…平滑面
８８…エッジ
９０…中心リング
９１…内側リング
９２…中間リング
９３…外側リング
９４…噴射路
９５…噴射路
９６…溶液路
１０１…噴霧乾燥塔
１０２…サイクロン
１０３…凝縮器
１０５…ノズル
１０６…ブロアー
１０７…ヒーター
２０１…噴霧乾燥塔
２０４…気体圧縮器
２０５…ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料溶液を噴霧乾燥塔の内部にミスト状に噴射し、噴霧されたミストを乾燥して微細な粒子とする噴霧乾燥装置に関し、とくに、原料溶液を霧化する循環ガスを閉ループに循環させる噴霧乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機溶剤を溶媒とした液体原料を噴霧し、乾燥させることによって粉末を得る、不活性ガスを用いた循環式の噴霧乾燥装置が実用化されている。（特許文献１参照）
【０００３】
従来の循環式の噴霧乾燥装置では、ヒーターで加熱された不活性ガスなどの循環ガスにより、噴霧器を備えた噴霧乾燥塔で、噴霧器により噴霧された液体原料を瞬間的に乾燥、粉末化し、サイクロン等の粉末回収器により回収する。粉末回収器を通過した循環ガスは、凝縮器を通過することによりガス中に含まれる溶媒が凝縮され回収され、循環機によりヒーターに送られて循環使用される。
【０００４】
従来の循環式の噴霧乾燥装置を図１に示す。この噴霧乾燥装置は、循環する循環ガスに窒素ガスを使用する。窒素ガスは、ヒーター１０７に加熱されて噴霧乾燥塔１０１に供給される。加熱された窒素ガスは、噴霧乾燥塔１０１の内部にノズル１０５から噴霧されるミストを乾燥して微粒子とする。噴霧乾燥塔１０１から排出される窒素ガスは、サイクロン１０２に供給されて微粒子が分離される。微粒子の分離された循環ガスは、凝縮器１０３で冷却されて循環ガスに含まれる溶媒を分離する。たとえば、ノズルから噴霧される原料溶液の溶媒がアルコールであると、ミストを乾燥して微粒子を分離する状態で窒素ガスに気化したアルコールが含まれる。凝縮器１０３は、循環ガスを冷却して原料溶液に含まれる溶媒のアルコールを分離する。溶媒の分離された循環ガスは、ブロアー１０６で噴霧乾燥塔１０１に循環される。図の噴霧乾燥装置は、２段の凝縮器１０３の間に循環機としてブロアー１０６を連結している。
【０００５】
図１で示された噴霧乾燥装置は、外部からの圧縮ガスを使用しないタイプのノズルを使用している。このようなノズルは、遠心力を利用する回転板方式を使用しているものが一般的であるが、この方式ではミクロンオーダーもしくはサブミクロンオーダーの粉体を得ることが困難である。
【０００６】
さらに、加圧されたガスと液体とを一緒に噴霧するノズルを備える装置も開発されている。（特許文献２参照）
特許文献２に記載されるノズルを図２に示している。このノズル２０５は、液体を加圧された気体流で微細な粒子に破砕して噴霧できる。このノズル２０５は、原料溶液のみでなく、加圧された気体を供給する必要がある。循環式の噴霧乾燥装置は、ノズル２０５に供給する気体に噴霧乾燥塔２０１に循環する循環ガスを使用することができる。ただ、ノズル２０５に供給される循環ガスは、供給する気体の圧力を高くして噴霧するミストの平均粒径を小さくできることから、循環ガスをコンプレッサなどの気体圧縮器２０４で加圧する必要がある。
【０００７】
しかしながら、噴霧器が圧縮ガスを使用するノズルタイプである場合は、圧縮ガスを外部から供給し、ノズルに供給した分だけ凝縮器を通過後に排出する形態のものと、凝縮器通過後のガスをコンプレッサーで吸引しノズルに供給する形態のものが存在する。前者は大量の不活性ガスを必要とし、ランニングコストが高くなる、また、凝縮器でも完全に溶媒を回収できるわけではないので、溶媒が残留しているガスを外部放出することになり、高い溶媒回収率を得ることは不可能である。後者の場合、前者と異なり残留ガスを外部排出する量は抑制されるが、一般的に使用されるピストンを往復運動させる圧縮機は、ピストンにしかシール構造を持たないので、完全な気密状態を作り出すことが困難で、気体を加圧して押し出す排出行程で溶媒が残留したガスが外部に流出し、その分、装置内の内圧を保つために不活性ガスの供給が必要であり、高い溶媒回収率を得ることは困難である。また、一般的な冷房装置に用いられる冷媒圧縮用の圧縮器のように、モーターなど関係部材を一体でケーシングし、気密を確保することも考えられるが、この場合、ケーシング内の油分の流入をピストン部分のシールで完全に抑えることが困難で、圧縮ガスに油分が混入するため、原料の種類、粉末の利用分野によっては、供給するガスとして使用することは出来ない。
【０００８】
さらに、循環ガスを強制送風する循環機に使用される送風機でも同様のことが言える。一般的には、循環機としては、プロペラ式もしくは、ルーツタイプのブロアーが使用されることが多い。しかし、両者ともに高速で回転する回転軸および軸受けを完全な気密状態にシールすることが難しく、完全な気密を実現するのは困難である。
【０００９】
ガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器の上流側に循環機を配置し、加圧状態で循環ガスを凝縮器に送風することが望ましいが、循環機の気密性が低いと、凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、一般的には循環機は凝縮器の下流側に設置される場合が多く循環ガスに溶媒が残留する割合が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１４３６６９号公報
【特許文献２】特開平４−１１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１の装置の送風機や、図２に示す装置の気体圧縮器は、摺動部からの気体漏れを皆無にすることが難しく、循環ガスが外部に漏れる弊害がある。送風機は軸受けのシールを完全にできず、また、ピストン式の気体圧縮器であるコンプレッサは、ピストンとシリンダとの間からの循環ガスの漏れを皆無にはできない。したがって、たとえば、１００リットル／分の流量で吐出圧を０．６ＭＰａとするコンプレッサは、１時間に５０リットルものガス漏れが発生する。ピストンは、その外周にピストンリングを入れて気密性を向上しているが、ピストンリングとシリンダとの間に発生するわずかなガス漏れを皆無にはできない。さらに、ピストンリングはシリンダの内面に沿って拡開して、シリンダとの隙間を閉塞するので、その両端面を常に隙間なく密着できず、この隙間からのガス漏れを皆無にできない。コンプレッサから循環ガスが外部に漏れる装置は、装置内の内圧を一定に保つために循環ガスを補充する必要がある。また、凝縮器では溶媒を完全に回収できないことから、溶媒も循環ガスと一緒に外部に漏れる弊害も発生する。
【００１２】
コンプレッサのガス漏れは、前述したように、一般的な冷房装置に用いられる冷媒圧縮用の圧縮器のようにモーターなどの関係部材を一体として気密のケーシングに内蔵させる構造で解消できる。しかしながら、この構造は、コンプレッサ内の油分が循環ガス側に流入するので、循環ガスを加圧するコンプレッサには使用できない。
【００１３】
潤滑油の混合を阻止するために、コンプレッサはモータとシリンダの両方を気密ケースに収納できない。このため、循環式の噴霧乾燥装置に使用される気体圧縮器は、循環させる循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを皆無にはできず、わずかな漏れが発生する。このため、運転しながら循環ガスを供給する必要があり、また、アルコールなどの溶媒が外部に漏れて設置している環境を悪くする弊害がある。
【００１４】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる循環式の噴霧乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１５】
本発明の噴霧乾燥装置は、要約すると上流側から噴霧器を内蔵した噴霧乾燥塔、乾燥した粉末を回収する粉末回収器、溶媒を回収する凝縮器を備えており、さらに装備される気体圧縮器および循環機は、クランク機構等の回転運動をピストンの往復運動に変換する往復運動機構を用いるものでありながら、さらに往復運動を直線往復運動に変換する独特の機構を追加して、ピストンシャフトおよびピストンを直線往復駆動するもの、もしくはダイヤフラム方式であることを特徴とする。
本発明の噴霧乾燥装置は、用いる気体圧縮器および循環機が回転運動をピストンの往復運動に変換しながら、さらに往復運動を直線往復運動に変換する独特の構造とし、ピストンシャフトおよびピストンを直線往復駆動することを特徴としている。
前述したように、従来のレシプロ式の気体圧縮器では、ピストンでしか圧縮ガスのシールを実施することができない。しかし、本発明の噴霧乾燥装置で用いる気体圧縮器および循環機は、モーター等の回転機で得られた回転運動を、クランクなどの機構を用いて往復運動に変換し、さらに往復運動を直線往復運動にしてピストンシャフトをシールして、従来のレシプロ方式では不可能であったピストンシャフトでのシールが可能になった。
【００１６】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、ピストン式の強制移送機が、ピストンシャフトのシールが可能となったことにより、従来のピストンとシリンダとの間でのみシールしていたものと比較すると格段に気密性が高い気体圧縮器および循環機を得ることが可能である。
また、本発明の噴霧乾燥装置は、用いる気体圧縮器および循環機が、ダイヤフラム方式でも実現可能である。
【００１７】
またダイヤフラム方式でも同様に気密性が高い気体圧縮器、および循環機を得ることが可能である。このような気体圧縮器および循環機を備えた循環式の噴霧乾燥装置は、完全密閉状態なり、循環ガスおよび溶媒を外部に放出することなく噴霧乾燥により製品粉末を得ることができ、対環境性に優れ、運転コストの少ない噴霧乾燥装置を実現する。
また、以上の噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止しながら、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを加圧して圧送するピストン式の強制移送機である気体圧縮器からノズルに供給する循環ガスの圧力を高くできるので、必要であれば、噴霧乾燥塔に噴霧するミストの平均粒径を小さくして製造される微粒子をより小さな微粒子にできる特徴もある。さらにピストン式の強制移送機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分をシールして気密構造とするので、従来のシリンダとピストンの外周面のシールに比較して、気密にシールする領域を狭くして、気密性を向上できる。以上のように、本発明の循環式の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器が循環させる循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを極減するので、循環ガスの供給を極減しながら、アルコールなどの溶媒が外部に漏れて設置環境を悪化させるのを効果的に防止できる特長が実現できる。
【００１８】
とくに、本発明の噴霧乾燥装置は、ピストンシャフトにオイルシールを追加することも可能で、この構造を採用することで、回転軸などに使用されるオイルやグリスが循環ガスに流入することを阻止することが可能である。これは、特に外部からの異物混入が厳禁である医療用途の粉体を製造する場合には、絶大な効果を発揮する。
【００１９】
前述したようにガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器の上流側に循環機を配置し加圧状態で循環ガスを凝縮器に送風することが望ましいが、循環機の気密性が低いと凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、一般的には、循環機は凝縮器の下流側に設置される場合が多い。しかし、本発明の循環式の噴霧乾燥装置に用いる循環機は、気密性が高くガスの外部流出がほとんどないので、凝縮器の上流側に循環機を配置することが可能であり、この構造を採用することで、その結果ガス圧が高い凝縮、つまり回収率の高い凝縮が実現可能である。
【００２０】
当然ではあるが、循環式の噴霧乾燥装置において、気体圧縮器及び循環機の両方にピストン式の強制移送機の気体圧縮器および循環機、もしくは、ダイヤフラム式の強制移送機からなる気体圧縮器および循環機のどちからを使用するのが理想ではあるが、気体圧縮器と循環機のいずれか片方に、ピストン式の強制移送機の気体圧縮器および循環機、もしくは、ダイヤフラム式の気体圧縮器の気体圧縮器および循環機を用いることによっても外部は流出が低減できるので、大きな効果が期待できる。したがって、循環式の噴霧乾燥装置において、気体圧縮器と循環機のいずれか片方にピストン式の強制移送機、もしくは、ダイヤフラム式の強制移送機が装備される場合においても本発明は有効である。
【００２１】
また、循環式の噴霧乾燥機において使用するノズルが圧縮ガスを利用しないタイプのもの、例えば遠心力を利用する回転板方式のノズルを搭載した循環式の噴霧乾燥装置においても、循環機には気密仕様があってガスの外部流出が可能な限り少ないことが求められるので、当然のことながら気密性の高い循環機を搭載する循環式の噴霧乾燥装置を提言する本発明は非常に有効である。
【００２２】
本発明の第１の循環式の噴霧乾燥装置は、加圧された循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４とを備えている。
気体圧縮器４は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを加圧して圧送するピストン式の強制移送機４Ａで、このピストン式の強制移送機４Ａはピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通しているピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。循環式の噴霧乾燥装置は、以上のピストン式の強制移送機４Ａで循環ガスを加圧してノズル５に供給して、ノズル５から原料溶液を微細なミストに霧化して噴霧する。
【００２３】
本発明の第２の循環式の噴霧乾燥装置は、加圧された循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４とを備えている。気体圧縮器４はダイヤフラム式の強制移送機４Ｂである。この噴霧乾燥装置は、このダイヤフラム式の強制移送機４Ｂで循環ガスを加圧してノズル５に供給して、ノズル５から原料溶液を微細なミストに霧化して噴霧する。
【００２４】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器をダイヤフラム式の強制移送機とするので、気体圧縮器における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、気体圧縮器で循環ガスを高圧に加圧してノズルに供給し、噴霧乾燥塔に噴霧するミストの平均粒径を小さくして、より小さな微粒子を製造しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００２５】
本発明の第３の循環式の噴霧乾燥装置は、第１または第２の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８を備えている。この循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備え、第１の分岐路８Ｂは気体圧縮器４を連結してその先端をノズル５に連結しており、第２の分岐路８Ｃはノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。さらに、主循環路８Ａまたは第２の分岐路８Ｃには、循環ガスを循環させる循環機６を連結している。この循環機６は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機６Ａである。このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通しているピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。噴霧乾燥装置は、ピストン式の強制移送機６Ａの循環機６でもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００２６】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備えると共に、この循環路には、循環ガスを循環させる循環機を連結して、この循環機を独特の構造とすることにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる特徴がある。この循環機は、ピストンをシリンダ内で往復運動させて循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、ピストンの往復運動方向に伸びてピストンを往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構を備え、シリンダの往復運動機構側の開口部をピストンシャフトが貫通する閉塞プレートで閉塞し、この閉塞プレートを摺動自在に貫通するピストンシャフトの表面をシールで気密構造に密閉している。この構造の強制移送機は、シリンダの中心軸方向に往復運動するピストンシャフトが、閉塞プレートの貫通孔に設けたシールの内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフトの表面をシールの内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフトと閉塞プレートとの摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、この循環機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分において気密構造に密閉するので、気密に密閉するシールする領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、この循環機を介して循環ガスを循環させる噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００２７】
本発明の第４の循環式の噴霧乾燥装置は、第１または第２の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８を備えている。この循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備え、第１の分岐路８Ｂは気体圧縮器４を連結してその先端をノズル５に連結しており、第２の分岐路８Ｃはノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。さらに、主循環路８Ａまたは第２の分岐路８Ｃには、循環ガスを循環させる循環機６を連結している。この循環機６はダイヤフラム式の強制移送機６Ｂで、このダイヤフラム式の強制移送機６Ｂでもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００２８】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備えると共に、この循環路には、循環ガスを循環させる循環機を連結して、この循環機をダイヤフラム式の強制移送機とするので、循環機における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、循環機で循環ガスを噴霧乾燥塔に循環しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００２９】
本発明の第５の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３を介して噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。循環機６は、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機６Ａである。この循環機６は、ピストン４１の往復運動方向に伸びてピストン４１の往復運動方向に直線運動するピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４、２４とを備えている。さらに、シリンダ４０の往復運動機構３４、２４側の開口部は、ピストンシャフト４３が摺動自在に貫通してなる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。この閉塞プレート４７は、摺動自在に貫通してなるピストンシャフト４３の表面を貫通孔４７Ａに気密構造に密閉するシール４８を備えている。噴霧乾燥装置は、以上のピストン式の強制移送機６Ａである循環機６でもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００３０】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機から噴霧された原料溶液を噴霧乾燥塔で微粒子状に乾燥すると共に、噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを、循環路に連結した独特の構造の循環機を介して噴霧乾燥塔に循環させることにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。この循環機は、ピストンをシリンダ内で往復運動させて循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、ピストンの往復運動方向に伸びてピストンを往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構を備え、シリンダの往復運動機構側の開口部をピストンシャフトが貫通する閉塞プレートで閉塞し、この閉塞プレートを摺動自在に貫通するピストンシャフトの表面をシールで気密構造に密閉している。この構造のピストン式の強制移送機は、シリンダの中心軸方向に往復運動するピストンシャフトが、閉塞プレートの貫通孔に設けたシールの内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフトの表面をシールの内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフトと閉塞プレートとの摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、ピストン式の強制移送機は、ピストンシャフトの表面と閉塞プレートの貫通孔との摺動部分において気密構造に密閉するので、気密に密閉する領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、このピストン式の強制移送機からなる循環機を介して循環ガスを循環させる噴霧乾燥装置は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００３１】
本発明の第６の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３を介して噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。循環機６は、ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂで、このダイヤフラム式の強制移送機６Ｂでもって、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環している。
【００３２】
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機から噴霧された原料溶液を噴霧乾燥塔で微粒子状に乾燥すると共に、噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを、循環路に連結したダイヤフラム式の強制移送機で噴霧乾燥塔に循環させるので、循環機における循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを確実に防止できる。このため、この噴霧乾燥装置は、循環機で循環ガスを噴霧乾燥塔に循環しながら、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを防止できる。
【００３３】
本発明の第７の循環式の噴霧乾燥装置は、第１、第３、及び第５のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、気体圧縮器４または循環機６の往復運動機構３４、２４が、ピストンシャフト４３を往復運動させるクランクアーム４２と、このクランクアーム４２をピストンシャフト４３に連結してなるコンロッド４６と、クランクアーム４２の回転軸４２Ａを回転する駆動機構４５とを備え、あるいは、ピストン４１を往復運動させるカム２６と、このカム２６を回転する駆動機構２５とを備えている。
以上の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器または循環機の往復運動機構として、駆動機構で回転されるクランクアームをコンロッドを介してピストンシャフトに連結し、あるいは、駆動機構で回転されるカムを介してピストンシャフトを往復運動させるので、簡単な機構でピストンシャフトをシリンダの軸方向に直線運動させてピストンを往復運動できる特徴がある。
【００３４】
本発明の第８の循環式の噴霧乾燥装置は、第１、第３、及び第５のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、シリンダ４０の内部をピストン４１の上死点側にある上死点チャンバー４０Ｘと、ピストン４１の下死点側にある下死点チャンバー４０Ｙとに区画すると共に、上死点チャンバー４０Ｘと下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９を備えており、この経路３９には、排出行程で閉弁する逆止弁３８を設けている。
以上の強制移送機は、循環式の噴霧乾燥装置は、上死点チャンバーを加圧する排出行程において、経路が逆止弁で閉塞されて、上死点チャンバー内の循環ガスを加圧しながら確実に外部に排出できると共に、上死点チャンバーの膨張行程においては、下死点チャンバー内の循環ガスを経路に通過させて上死点チャンバーに移動し、下死点チャンバーに圧力がかかるのを防止できるので、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が外部に漏れるのを確実に防止できる。
【００３５】
本発明の第９の循環式の噴霧乾燥装置は、第８の側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、シリンダ４０の下死点よりも閉塞プレート４７側に排気口４０Ｂを設けて、シリンダ４０の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に吸入口４０Ａを設け、又は、シリンダ４０の下死点よりも閉塞プレート４７側に吸入口４０Ａを設けて、シリンダ４０の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に排気口４０Ｂを設けている。
以上の循環式の噴霧乾燥装置は、排気口が設けられるチャンバーを加圧して循環ガスを押し出す排出行程において、膨張するチャンバーに吸入口から気体を吸入するので、吸入口が設けられるチャンバーに負圧がかかるのを有効に防止して、ピストンに作用する負荷を小さくできる。
【００３６】
本発明の第１０の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第９のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａが、複数のシリンダ４０を備えている。
以上の強制移送機は、複数のシリンダを備えているので、循環ガスの循環量を多くできる。
【００３７】
本発明の第１１の循環式の噴霧乾燥装置は、第３ないし第１０のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環機６を、凝縮器３の供給側に配置している。
【００３８】
本発明の第１２の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１１のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、循環ガスを、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガスのいずれかとしている。
【００３９】
本発明の第１３の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１２のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、原料溶液の溶媒をアルコールとしている。
【００４０】
本発明の第１４の循環式の噴霧乾燥装置は、第１ないし第１３のいずれかの側面に係る循環式の噴霧乾燥装置であって、ピストンシャフト４３に、ピストンシャフト４３を直線運動にガイドする直線運動機構６０を連結している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図２】従来の他の循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図４】ピストン式の強制移送機の一例を示す概略構成図である。
【図５】図４に示すピストン式の強制移送機の別行程を示す概略構成図である。
【図６】ピストン式の強制移送機の他の一例を示す概略構成図である。
【図７】図６に示すピストン式の強制移送機の別行程を示す概略構成図である。
【図８】ピストン式の強制移送機の往復運動機構の他の一例を示す概略構成図である。
【図９】図８に示す往復運動機構の別行程を示す概略構成図である。
【図１０】ダイヤフラム式の強制移送機の一例を示す概略構成図である。
【図１１】ノズルの一例を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例にかかる循環式の噴霧乾燥装置の概略構成図である。
【図１３】噴霧器の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための循環式の噴霧乾燥装置を例示するものであって、本発明は循環式の噴霧乾燥装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００４３】
図３に示す循環式の噴霧乾燥装置は、循環ガスを介してノズル５から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する気体圧縮器４と、ガスを循環させる循環機６と、噴霧乾燥塔１に送られる循環ガスを加熱するヒーター７と、循環ガス圧を調整する圧力調整機構１６を備えている。これらの噴霧乾燥装置は、凝縮器３から排出される循環ガスを気体圧縮器４で加圧してノズル５に供給し、このノズル５に供給される循環ガスでもって原料溶液を噴霧乾燥塔１内に噴霧し、噴霧されたミストを噴霧乾燥塔１で微粒子に乾燥して微粒子とする。
循環機６は、循環式の噴霧乾燥装置においては、ガスを循環させることが目的であるので、ガスを循環させることができれば設置する箇所が特定されるものではないが、粉末回収器２の下流で、凝縮器３の前後に配置されることが一般的である。
【００４４】
図３に示す噴霧乾燥装置は、循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、循環路８に連結している圧力調整機構１６とを備えている。図の循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出されるガスを循環させる主循環路８Ａと、この主循環路８Ａの排出側に連結してなる第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃを備えている。
【００４５】
主循環路８Ａは、圧力調整機構１６を連結して、循環される循環ガスの圧力をコントロールしている。圧力調整機構１６は、循環機６の排出側を大気圧とし、あるいは吸入側を大気圧とするように、主循環路８Ａ内の圧力を調整する。
【００４６】
主循環路８Ａは、噴霧乾燥塔１の排出側に配置されて粉末回収器２と凝縮器３とを連結しており、凝縮器３の排出側において、第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃとを連結している。図の主循環路８Ａは、粉末回収器２の排出側であって、凝縮器３の供給側に、循環ガスを循環路８に循環させる循環機６を連結している。ただ、循環機は、凝縮器の排出側に連結することもできる。第１の分岐路８Ｂと第２の分岐路８Ｃは、凝縮器３の排出側であって、噴霧乾燥塔１の供給側に配置している。第１の分岐路８Ｂは、気体圧縮器４を連結して、その先端をノズル５に連結している。第２の分岐路８Ｃは、ノズル５を介することなく噴霧乾燥塔１に連結している。図の第２の分岐路８Ｃは、噴霧乾燥塔１に供給される循環ガスを加熱するヒーター７を備えている。この噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出されて循環路８で循環される循環ガスを循環機６を介して噴霧乾燥塔１に循環し、さらに、凝縮器３から排出される循環ガスの一部を気体圧縮器４で加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給している。
【００４７】
噴霧乾燥塔１は、閉塞されたチャンバー１０を備えており、このチャンバー１０の上部に原料溶液をミストに霧化して噴霧するノズル５を備えている。図の噴霧乾燥塔１は、円筒の下部を下方に向かって細くなるテーパー状として閉塞されたチャンバー１０を設けており、下端には、乾燥された微粒子と循環ガスとを排出する排出口１１を設けている。図３に示す噴霧乾燥塔１は、チャンバー１０の上部に、チャンバー１０を上下に区画する区画壁１２を設けており、この区画壁１２の下方をノズル５から噴霧されたミストを乾燥させる乾燥室１０Ａとし、区画壁１２の上方を循環機６で循環される循環ガスが供給される還流室１０Ｂとしている。噴霧乾燥塔１は、区画壁１２の中心部に貫通孔１２Ａを開口しており、この貫通孔１２Ａの中心に下向きにノズル５を配置している。この噴霧乾燥塔１は、ノズル５から乾燥室１０Ａに噴霧される原料溶液のミストを、区画壁１２の貫通孔１２Ａから乾燥室１０Ａに流入する加温された循環ガスで乾燥して微粒子とし、この微粒子を循環ガスと共に下端の排出口１１から排出する。図３に示す噴霧乾燥塔１は、循環機６から供給される循環ガスをヒーター７で加熱しており、この加熱された循環ガスでもって、乾燥室１０Ａにおいて原料溶液のミストを効率よく乾燥して微粒子の粉末とする。図３に示すように、ヒーター７で加温された循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる噴霧乾燥装置は、図示しないが、チャンバー内にヒーターを設けて加温することもできる。
【００４８】
ノズル５は、気体圧縮器４から供給される加圧された循環ガスを噴射して、原料溶液をミストに霧化して噴霧する。図の噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１のノズル５に、原料溶液を蓄えている溶液槽１４をポンプ１５を介して連結しており、ポンプ１５を運転して溶液槽１４からノズル５に原料液体を供給している。さらに、ノズル５は、気体圧縮器４に連結している。このノズル５は、溶液槽１４から供給される原料液体を、気体圧縮器４から供給される加圧された循環ガスでミストに霧化して噴霧乾燥塔１の内部に噴霧する。
【００４９】
ノズル５から噴霧された原料溶液のミストは、噴霧乾燥塔１の内部において、原料溶液の溶媒が気化されて微粒子となる。原料溶液の溶媒は、例えばエタノールなどのアルコールである。ただ、原料溶液の溶媒はアルコール以外とすることもできる。噴霧乾燥塔１において、原料溶液の溶媒が気化された微粒子は、循環ガスと共に粉末回収器２に移送される。なお、この噴霧乾燥塔１においては、必ずしもノズル５から噴霧される全てのミストを完全に乾燥させて微粒子とする必要はなく、次の工程である粉末回収器２において、未乾燥状態のミストを乾燥して微粒子とすることができる。したがって、噴霧乾燥塔１において未乾燥状態にある一部のミストも、乾燥された微粒子と共に循環ガスで粉末回収部に移送される。
【００５０】
粉末回収器２は、噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する。図に示す粉末回収器２は、サイクロン２０である。図のサイクロン２０は円筒状で、円筒の下部を、下方に向かって細くなるテーパー部としている。サイクロン２０は、天板の中心に、循環ガスを排出する排気口２１を開口し、テーパー部の下端には、循環ガスから分離された微粒子を排出する排出口２２を開口している。このサイクロン２０は、供給される循環ガスを水平面内に回転させて微粒子を循環ガスから遠心分離する。したがって、サイクロン２０は、微粒子を含む循環ガスを接線方向に流入させる流入口２３を開口している。流入口２３から流入されてサイクロン２０の内部で回転する微粒子は、遠心力を受けて外側に加速されてサイクロン２０の内面に沿って落下して下方の排出口２２から排出される。循環ガスは、上方の排気口２１から排出される。さらに、サイクロン２０である粉末回収器２は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスに含まれる未乾燥状態にあるミストを乾燥し、溶媒を気化させて微粒子とする。気化された溶媒は、循環ガスと一緒に上方の排気口２２から排気される。
また、粉末回収器２は、例えばバグフィルターのようなフィルターを用いて実施することも可能である。
本発明において粉末回収器は、循環ガスから粉末を分離することが目的であるので、循環ガスから粉体を分離することができれば、その用いる方法が上記以外の方法であっても本発明を実施する上でなんら問題はない。
【００５１】
凝縮器３は、粉末回収器２の排出側に連結されて、粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスに含まれる気化された溶媒を循環ガスから分離する。この凝縮器３は、粉末回収器２から排出される循環ガスを冷却して、気体の状態にある原料溶液の溶媒を液化して分離する。図に示す凝縮器３は、循環ガスを冷却する冷却用熱交換器３０を内蔵している。冷却用熱交換器３０は、熱交換パイプ３１にフィン（図示せず）を固定している。熱交換パイプ３１に冷却用の冷媒や冷却水を循環させて、冷却用熱交換器３０を冷却する。ノズル５から噴霧されて霧化された原料溶液のミストは、溶媒が気化されて微粒子となり、気化された溶媒が気体となって循環ガスと共に循環される。循環ガスに含まれる気体の状態にある溶媒は、凝縮器３の冷却用熱交換器３０で冷却されて液化し、液化した液滴が凝集されて回収される。凝縮器３で溶媒が分離された循環ガスは、再び噴霧乾燥塔１に循環される。
【００５２】
凝縮器３の目的は、循環ガスから気化された溶媒を回収することにあるので、溶媒を凝縮できるのであれば、用いる熱交換器は上記のような形式に限ったわけではない。また、凝縮方法として、回収する溶媒の種類によっては活性炭もしくはシリカゲルのような物質に吸収させる、また液体に溶かして吸収させる方法なども考えられ、溶媒を回収できるのであれば、上記以外の方法であっても本発明を実施する上ではなんら問題はない。
【００５３】
気体圧縮器４は、凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔１のノズル５に供給する。この気体圧縮器４はピストン式の強制移送機４Ａである。ただ、ピストン式の強制移送機に代わって、後述するダイヤフラム式の強制移送機も使用できる。ピストン式の強制移送機４Ａの拡大断面図を図４ないし図７に示す。
【００５４】
従来のピストン式の気体圧縮器であるコンプレッサーは、モータ等の回転運動をクランクとコンロッドにより、往復運動に変換して、ピストンを上下に往復運動させる。この構造の場合、気密シールはピストン部分で実施される。本発明において、気体圧縮器４や循環機６に使用されるピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストン４１とコンロッド４６との間に、長手方向に直線運動するピストンシャフト４３を連結している。さらに、図に示すピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３に直線運動機構６０を連結している。
【００５５】
直線運動機構６０は、シリンダ４０の閉塞プレート４７に固定している一対のガイドロッド６１と、このガイドロッド６１に沿って往復運動するスライドベース６２とを備えている。ガイドロッド６１は、ピストンシャフト４３の両側にあって、ピストンシャフト４３の往復運動方向に固定されている。スライドベース６２は、ピストンシャフト４３の下端に固定されて、コンロッド４６の上端を傾動できるように連結している。スライドベース６２は、直動ベアリング６３を介して、あるいは摺動メタルを介して、ガイドロッド６１に沿って移動できるように連結している。
【００５６】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、モーター４５により回転軸４２Ａが回転しクランクアーム４２、クランクピン４２Ｂ、およびコンロッド４６で構成されるクランク機構で発生した往復運動が、ピストンシャフト４３をガイドロッド６１とスライドベース６２で構成される直線運動機構６０を経てピストンシャフト４３へ伝えられ、ピストン４１を上下運動させる。以上の強制移送機は、従来のピストン式のコンプレッサーとは異なり、ピストン４１に連結されたピストンシャフト４３が直線運動する。ピストンシャフト４３が直線運動するので、従来型のピストン式のコンプレッサーと異なり、図５で示すように、ピストン部分に加えて、ピストンシャフト４３でもシールが実現可能である。
【００５７】
ピストンシャフト４３のシールは、ピストン側の圧力シール４８Ｂと回転軸４２Ａ側のオイルシール４８Ａで構成され、シリンダ４０の下部を塞ぐ閉塞プレート４７に取り付けられる。ピストンシャフト４３を直線運動にガイドする直線運動機構６０は、ガイドロッド６１にスライドベース６２を往復運動させる機構に限らず、ピストンシャフトを直線運動させる全ての機構とすることができる。
【００５８】
以上のピストン式の強制移送機４Ａの気体圧縮器４は、ピストンシャフト４３を気密にシールして、循環ガスの漏れを阻止できる。ピストンシャフト４３は、ピストン４１と比較するとその直径を大幅に小さくすることができるので、ピストンシャフト４３に用いるシールは非常に狭い領域でシールを実現することができる。ピストンシャフト４３を狭い領域でシールして、循環ガスの漏れを阻止できるので、以上の強制移送機は、高いシール効果が得られ、結果として非常に高い気密性が実現可能である。
【００５９】
図４ないし図７に示すピストン式の強制移送機４Ａは、ピストン４１をシリンダ４０内で往復運動させて、循環ガスを移送する。図のピストン式の強制移送機４Ａは、逆止弁４４を介して循環ガスを吸入し、かつ吸入された循環ガスを逆止弁４４を介して排出するシリンダ４０と、このシリンダ４０内を往復運動するピストン４１と、このピストン４１の往復運動方向に伸びると共に、この方向に直線運動してピストン４１を往復運動させるピストンシャフト４３と、このピストンシャフト４３を往復運動させる往復運動機構３４とを備えている。
【００６０】
シリンダ４０は、その内部を、ピストン４１の上死点側にある上死点チャンバー４０Ｘと、この上死点チャンバー４０Ｘの反対側にあってピストン４１の下死点側にある下死点チャンバー４０Ｙとに、ピストン４１で区画している。図のシリンダ４０は、上死点チャンバー側の端を閉塞端４０Ｈで閉塞して、下死点チャンバー側の端を、ピストンシャフト４３を貫通させる貫通孔４７Ａを有する閉塞プレート４７で閉塞している。図４と図５のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘで循環ガスを押し出し、下死点チャンバー４０Ｙで循環ガスを吸入している。図６と図７のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘで循環ガスを吸入し、下死点チャンバー４０Ｙで循環ガスを押し出している。
【００６１】
シリンダ４０は、往復運動するピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側と、下死点よりも閉塞プレート４７側に通気孔を開口している。図４と図５のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘの通気孔を排気口４０Ｂとし、下死点チャンバー４０Ｙの通気孔を吸入口４０Ａとしている。図６と図７のシリンダ４０は、上死点チャンバー４０Ｘの通気孔を吸入口４０Ａとし、下死点チャンバー４０Ｙの通気孔を排気口４０Ｂとしている。吸入口４０Ａは、シリンダ４０内に循環ガスを吸入する方向に循環ガスを通過させる逆止弁４４である吸入弁４４Ａを連結している。排気口４０Ｂは、シリンダ４０から循環ガスを排出する方向にのみ循環ガスを通過させる逆止弁４４である排出弁４４Ｂを連結している。気体圧縮器４のシリンダ４０は、吸入弁４４Ａを介して吸入口４０Ａを凝縮器３の排出側に連結し、排出弁４４Ｂを介して排気口４０Ｂをノズル５に連結している。
【００６２】
ピストン４１は、シリンダ４０内を往復運動する円柱状としている。ピストン４１は、シリンダ４０の閉塞プレート４７側の中心にピストンシャフト４３を連結しており、このピストンシャフト４３を介して往復運動している。図のピストン４１は、シリンダ４０との間からの循環ガスの漏れを極減するために、その外周にピストンリング４１Ｂを配置してシリンダ４０との気密性を向上している。
【００６３】
さらに、ピストン４１は、シリンダ４０内を往復運動する状態で、閉塞プレート４７に圧力がかかるのを防止するために、上死点チャンバー４０Ｘと下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９を設けている。この経路３９には逆止弁３８を設けている。図４と図５に示す逆止弁３８は、ピストン４１が下死点から上死点に向かって移動する行程、すなわち、上死点チャンバー４０Ｘの排出行程で閉塞され、ピストン４１が上死点から下死点に向かって移動する吸入行程で開弁される。
【００６４】
図４と図５のピストン４１は、図の一部断面図に示すように、軸方向に貫通する貫通孔を設けて経路３９としている。図に示すピストン４１は、上死点チャンバー４０Ｘ側の端面において、経路３９の開口部を開閉自在に閉塞する弁体３８Ａを設けて、上死点チャンバー４０Ｘに向かってのみ気体を通過させる逆止弁３８としている。この逆止弁３８は、図５の矢印Ｂで示すように、ピストン４１を上死点から下死点に向かって、すなわち、図において降下させる行程において、弁体３８Ａを開放して、開口部側の下死点チャンバー４０Ｙの気体を、上死点チャンバー４０Ｘに移動して、下死点チャンバー４０Ｙが加圧されるのを防止する。このため、ピストン４１を降下させる吸入行程において、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒が、ピストンシャフト４３のシール部から外部に漏れるのを確実に防止できる。
【００６５】
また、この逆止弁３８は、図４の矢印Ａで示すように、ピストン４１を下死点から上死点に向かって移動させる状態、すなわち排出行程では、弁体３８Ａが経路３９の開口部を閉塞して、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を加圧しながら排出弁４４Ｂから外部に排出する。この排気行程で、下死点チャンバー４０Ｙには循環ガスが吸入されて減圧されず、この行程においても、ピストンシャフト４３のシール部からのガス漏れを防止できる。
【００６６】
ピストン式の強制移送機４Ａは、図４と図５に破線で示すように、ピストンの経路３９に代わって、ピストン４１の両側であって、シリンダ４０の閉塞端４０Ｈ側である上死点チャンバー４０Ｘと開口部側である下死点チャンバー４０Ｙとを連結する経路３９をシリンダ４０の外部に設けることもできる。この経路３９も逆止弁３８を設けている。経路３９は、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に一端を開口して、ピストン４１の下死点よりも開口端側に他端を開口するように配設される。この経路３９に設けられる逆止弁３８も、下死点チャンバー４０Ｙから上死点チャンバー４０Ｘへの気体の移動を許可するが、上死点チャンバー４０Ｘから下死点チャンバー４０Ｙへの気体の移動を阻止する構造、すなわち、上死点チャンバー４０Ｘの加圧時に閉塞される構造として、ピストン４１のピストンシャフト４３のシール部に圧力がかかるのを防止する。
【００６７】
以上のピストン式の強制移送機４Ａは、ピストン４１が上昇する排出行程においては、逆止弁４４Ａを通過して循環ガスを吸入する。排出行程では、下死点チャンバー４０Ｙに循環ガスが吸入される。下死点チャンバー４０Ｙに吸引されたガスは、ピストン４１が下降するときに逆止弁３８が開いて経路３９を通過して上死点チャンバー４０Ｘに送られる。再度、ピストン４１が上昇する排出行程では、ピストン４１の上側の上死点チャンバー４０Ｘに送られたガスが、ピストン４１で加圧されて逆止弁４４Ｂを通過して、圧縮ガスとして排気されてノズル５に送られる。
【００６８】
ピストン４１が上昇する排出行程において、上死点チャンバー４０Ｘでは、循環ガスが加圧されてガス圧が上昇するため、ピストンリング４１Ｂには大きな圧力がかかることになる。これに比べて、下死点チャンバー４０Ｙでは、ピストン４１が降下する吸入行程においても、内部のガスが経路３９と開いた逆止弁３８を通過して上死点チャンバー４０Ｘに抜けるので大きな圧力は発生せず、したがって圧力シール４８Ｂに大きな圧力がかかることはない。また、ピストン４１が上昇する時には、逆止弁４４Ａを通じて下死点チャンバー４０Ｙにガスを吸い込むので、下死点チャンバー４０Ｙに大きな負圧が発生することもない。したがって、結果的にピストンシャフト４３と閉塞プレート４７の間のシール４８Ｂには、正負の大きな圧力が作用することがないので、気体圧縮器４は高い気密性を確保することが可能となる。
【００６９】
以上のピストン式の強制移送機４Ａは、循環ガスを下死点チャンバー４０Ｙに吸入して、上死点チャンバー４０Ｘから外部に排出するが、図６と図７は循環機６に最適なピストン式の強制移送機６Ａを示す。このピストン式の強制移送機６Ａは、循環ガスを上死点チャンバー４０Ｘに吸入して、下死点チャンバー４０Ｙから排出する。したがって、ピストン式の強制移送機６Ａは、上死点チャンバー４０Ｘに吸入口４０Ａを、下死点チャンバー４０Ｙに排気口４０Ｂを設けている。このピストン式の強制移送機６Ａは、往復運動するピストン４１の下死点よりも開口端側に排気口４０Ｂを設けて、この排気口４０Ｂに排出弁４４Ｂを連結すると共に、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に吸入口４０Ａを設けて、この吸入口４０Ａに吸入弁４４Ａを連結している。
【００７０】
図６と図７のシリンダ４０は、筒体の開口端部に排気口４０Ｂを設けて、筒体の閉塞端４０Ｈに吸入口４０Ａを設けている。さらに、ピストン４１は、図の一部断面図に示すように、軸方向に貫通する経路３９を設けており、この経路３９には、下死点チャンバー４０Ｘの加圧時に閉塞される逆止弁３８を設けている。図のピストン４１は、経路３９の下死点チャンバー４０Ｙ側の開口部を開閉自在に閉塞する弁体３８Ａを設けて逆止弁３８としている。このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を上死点から下死点に移動させる、すなわち降下させる排気行程において、ピストン４１で下死点チャンバー４０Ｙ内の気体を排気口４０Ｂから排出すると共に、上死点チャンバー４０Ｘ内に吸入口４０Ａから気体を吸入する。さらに、このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を下死点から上死点に向かって上昇させて、下死点チャンバー４０Ｙに循環ガスを吸入させる吸入行程において、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を、経路３９を介して下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。
【００７１】
このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を降下させる排出行程においては、逆止弁３８で経路３９を閉塞して、下死点チャンバー４０Ｙ内の気体をピストン４１で排出し、ピストン４１を上昇させる吸入行程においては、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を経路３９に通過させて、下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。
【００７２】
以上のピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１に逆止弁３８のある経路３９を設けて、上昇するピストン４１が下死点チャンバー４０Ｙを減圧するのを防止するが、ピストン内の経路３９に代わって、図の破線で示すように、シリンダ４０の外部に経路３９を設けることもできる。経路３９は逆止弁３８を設けている。逆止弁３８は、上死点チャンバー４０Ｘから下死点チャンバー４０Ｙに向かってのみ循環ガスを移送する。この経路３９は、一端を上死点チャンバー４０Ｘに、他端を下死点チャンバー４０Ｙに連結している。経路３９を上死点チャンバー４０Ｘに連結する連結部は、ピストン４１が往復運動しても、常に上死点チャンバー４０Ｘに連結される位置、すなわち、ピストン４１の上死点よりも閉塞端４０Ｈ側に位置している。また、経路３９を下死点チャンバー４０Ｙに連結する連結部は、ピストン４１が往復運動しても、常に下死点チャンバー４０Ｙに連結される位置、すなわち、ピストン４１の下死点よりも閉塞プレート４７側に位置している。
【００７３】
以上のピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１が降下する排出行程において、逆止弁３８が閉弁されて、ピストン４１で下死点チャンバー４０Ｙ内の気体を排気口４０Ｂから排出して、上死点チャンバー４０Ｘ内に吸入口４０Ａから気体を吸入する。さらに、このピストン式の強制移送機６Ａは、ピストン４１を図において上昇させる行程においては、経路３９の逆止弁３８が開かれて、上死点チャンバー４０Ｘ内の気体を、経路３９を介して下死点チャンバー４０Ｙに流入させる。このピストン式の強制移送機６Ａも、ピストン４１の上昇行程において、下死点チャンバー４０Ｙが減圧されない。このため、下死点チャンバー４０Ｙの排出側の圧力を大気圧とする状態で使用されて、ピストンシャフト４３のシール部の漏れを確実に阻止できる特徴がある。したがって、以上のピストン式の強制移送機６Ａは、排出側の圧力を大気圧とする状態で使用されて、ガス漏れを有効に防止できる。
【００７４】
ピストンシャフト４３は、シリンダ４０の中心に、ピストン４１の往復運動方向に延長して配置されており、先端をピストン４１に連結固定すると共に、後端を閉塞プレート４７に貫通させてシリンダ４０から引き出している。このピストンシャフト４３は、シリンダ４０の開口部を閉塞する閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに摺動自在に貫通している。閉塞プレート４７は、ピストンシャフト４３の表面を気密構造に密閉するシール４８を備えている。シール４８は、２列に離して平行に配置しているオイルシール４８Ａと圧力シール４８Ｂとからなり、オイルシール４８Ａをクランク側に、圧力シール４８Ｂを下死点チャンバー４０Ｙ側に設けている。シール４８は、ゴム状弾性体のＯリングである。Ｏリングのシール４８は、閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに配設しており、ピストンシャフト４３を摺動自在に貫通させている。シール４８は、テフロン（登録商標）、シリコン、天然または合成ゴム等のゴム状弾性体である。このシール４８は、ピストンシャフト４３の表面に隙間なく密着して、ピストンシャフト４３を摺動状態で往復運動させて、ピストンシャフト４３の摺動部分を気密構造とし、この部分から循環ガスが漏れるの阻止する。ただし、シールには、銅、シンチュウ、アルミニウム、ステンレス等の金属をリング状に加工した金属シールも使用できる。以上のピストンシャフト４３は、シール４８を介して、その表面を貫通孔４７Ａに気密に密閉する状態に保持しながら、往復運動機構３４で駆動されて、ピストン４１の往復運動方向に直線運動する。ピストンシャフト４３は、直線運動機構６０で直線運動するようにガイドしている。
【００７５】
直線運動機構６０は、図４と図５に示す強制移送機と同じように、シリンダ４０の閉塞プレート４７に固定している一対のガイドロッド６１と、このガイドロッド６１に沿って往復運動するスライドベース６２とを備えている。ガイドロッド６１は、ピストンシャフト４３の両側にあって、ピストンシャフト４３の往復運動方向に固定されている。スライドベース６２は、ピストンシャフト４３の下端に固定されて、コンロッド４６の上端を傾動できるように連結している。スライドベース６２は、直動ベアリング６３を介して、あるいは摺動メタルを介して、ガイドロッド６１に沿って移動できるように連結している。
【００７６】
往復運動機構３４は、ピストンシャフト４３の後端を連結固定しているスライドベース６２を往復運動して、ピストンシャフト４３を往復運動させる。図６と図７に示す往復運動機構３４は、ピストンシャフト４３が固定されたスライドベース６２を往復運動させるクランクアーム４２と、このクランクアーム４２をスライドベース６２を介してピストンシャフト４３に連結しているコンロッド４６と、クランクアーム４２の回転軸４２Ａを回転する駆動機構４５とを備えている。クランクアーム４２は、クランクピン４２Ｂを介して、コンロッド４６の一端に連結している。一端をクランクアーム４２に連結しているコンロッド４６は、他端を、ピストンシャフト４３を固定しているスライドベース６２に傾動軸４３Ａを介して傾動できるように連結している。駆動機構４５はクランクアーム４２を固定している回転軸４２Ａを回転させるモータである。以上の往復運動機構３４は、図４と図５に示すように、駆動機構４５でクランクアーム４２を回転させて、コンロッド４６を介してスライドベース６２を直線上で、図において上下方向に往復運動させる。
【００７７】
直線運動機構６０にガイドされて往復運動されるピストンシャフト４３は、ガイドロッド６１で直線運動方向に案内されて、直線運動方向以外にブレたり、振動することがない。このため、ピストンシャフト４３のシール４８やピストンリング４１Ｂに無理な負荷が作用することをなく、シール４８およびピストンリング４１Ａの寿命を延ばして、シール効果を最大限に引き出すことが可能である。ただ、本発明は、ピストンシャフト４３を直線運動機構６０を介して往復運動させる機構には特定せず、クランクアームの一端をピストンシャフトにピンを介して回転できるように連結して、直線運動機構を介することなく、クランクアームでピストンシャフトを往復運動させる構造とすることもできる。
【００７８】
ただ、往復運動機構は、以上の構造に特定せず、図８と図９に示すように、ピストンシャフト４３を往復運動させるカム２６と、このカム２６を回転させる駆動機構２５とで構成することもできる。この駆動機構２５は、カム２６を回転させるモータである。図の往復運動機構２４は、ピストンシャフト４３を、スライドベース６２を介してカム２６で往復運動させる。回転するカム２６が、スライドベース６２を往復運動させて、スライドベース６２でピストンシャフト４３を往復運動させる。図の往復運動機構２４は、スライドベース６２を介してカム２６がピストンシャフト４３を往復運動させる。スライドベース６２をカム２６の表面に弾性的に押圧するために、弾性体２７を設けている。弾性体２７はコイルスプリング２７Ａの押しバネで、スライドベース６２と閉塞プレート４７との間にあって、スライドベース６２をカム２６に向かって弾性的に押圧している。コイルスプリングの弾性体は、ガイドロッドを挿通するようにして、閉塞プレートとスライドベースとの間に設けることもできる。この構造の往復運動機構２４は、駆動機構２５であるモータで回転されるカム２６の外周面に沿ってピストンシャフト４３の後端を移動させて、ピストンシャフト４３を往復運動させる。
【００７９】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、往復運動機構３４、２４で往復運動されるピストンシャフト４３がシリンダ４０内のピストン４１を往復運動させる。このピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、シリンダ４０内をピストン４１が往復運動すると、吸入弁４４Ａを介してシリンダ４０内に循環ガスを吸入し、排出弁４４Ｂを介してシリンダ４０内の循環ガスを加圧状態で排出する。気体圧縮器４であるピストン式の強制移送機４Ａは、ノズル５に送風する循環ガスの圧力を変化させる回転数調節機構４９を備えている。図に示す回転数調節機構４９は、駆動機構４５、２５であるモータの運転を制御するインバータである。この回転数調節機構４９は、インバータでモータの回転数を制御して、気体圧縮器４であるピストン式の強制移送機４Ａがノズル５に供給する循環ガスの圧力を調整する。
【００８０】
さらに、以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３を、閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａに対して横ブレすることなく、すなわち、貫通孔４７Ａに設けたシール４８の内面に沿って直線状に移動して、ピストンシャフト４３の表面をシール４８の内面で気密に密閉する状態で摺動する。このため、ピストンシャフト４３と閉塞プレート４７との摺動部分におけるガス漏れを極減できる。さらに、以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、ピストンシャフト４３の表面と閉塞プレート４７の貫通孔４７Ａとの摺動部分において気密構造に密閉するので、従来のように、シリンダ４０の内面とピストン４１の外周面において気密構造に密閉する構造に比較して、気密に密閉する領域を狭くでき、これにより気密性を向上できる。したがって、このピストン式の強制移送機４Ａを気体圧縮器４として使用することにより、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止できる。
【００８１】
以上のピストン式の強制移送機４Ａ、６Ａは、１気筒のシリンダ４０を備える。ただ、ピストン式の強制移送機は、複数のシリンダ、すなわち、２気筒以上のシリンダ４０を備えることもできる。
【００８２】
以上の気体圧縮器４は、ピストン式のピストン式の強制移送機４Ａであるが、気体圧縮器４は、ダイアフラム式の強制移送機４Ｂとすることもできる。ダイアフラム式の強制移送機４Ｂを図１０に示す。この図に示すダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、逆止弁５４を介して循環ガスを吸入し、かつ吸入された循環ガスを逆止弁５４を介して排出するキャビティ５０と、このキャビティ５０内を往復運動するダイアフラム５１と、このダイヤフラム５１を往復運動させる駆動機構５５とを備える。
【００８３】
図に示すダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、キャビティ５０の内部を２分割して、２つのキャビティ５０Ｘ、５０Ｙの間にダイアフラム５１を固定している。一方のキャビティ５０Ｘは、底部の２カ所に通気孔を開口して、吸入口５０Ａと排気口５０Ｂを設けている。吸入口５０Ａは、キャビティ５０Ｘ内に循環ガスを吸入する方向に循環ガスを通過させる逆止弁５４である吸入弁５４Ａを連結している。排気口５０Ｂは、キャビティ５０Ａから循環ガスを排出する方向にのみ循環ガスを通過させる逆止弁５４である排出弁５４Ｂを連結している。キャビティ５０Ａは、吸入弁５４Ａを凝縮器３の排出側に連結すると共に、排出弁５４Ｂをノズル５の供給側に連結する。
【００８４】
ダイアフラム５１は、キャビティ５０内を気密に区画すると共に、キャビティ５０内を往復運動できるように２つのキャビティ５０Ｘ、５０Ｙの間に配置している。図のダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、駆動機構５５を電磁石５６としており、電磁石５６をオンオフに制御して、電磁石５６に磁気的にダイヤフラム５１を吸着させる状態と元の位置に復元する状態とを繰り返して循環ガスを吸入し、また排気している。この駆動機構５５は、電磁石のオンオフを制御回路５７で制御してダイヤフラムの振動の周期を調整し、ダイヤフラム式の強制移送機４Ｂがノズル５に供給する循環ガスの圧力を調整する。ただ、ダイヤフラムを往復運動させる駆動機構は電磁石に特定しない。駆動機構は、ダイヤフラムを往復運動できる他の全ての機構が使用できる。以上のダイヤフラム式の強制移送機４Ｂは、ピストン式の強制移送機４Ａのような摺動部がないので、循環ガスが漏れるのを確実に防止しながら循環ガスを加圧しながら排出できる。
【００８５】
循環機６は、図３に示すように、循環路８に配置されて、循環ガスを循環路８に循環させる。この循環機６には、前述の図４ないし図１０に示す空気圧縮器４と同じ構造のものが使用できる。すなわち、循環機６は、図４ないし図９に示すピストン式の強制移送機６Ａとし、あるいは、図１０に示すように、ダイアフラム式の強制移送機６Ｂとすることができる。
【００８６】
循環機６は、循環式の噴霧乾燥装置においてはガスを循環させることが目的であるので、ガスを循環させることができれば設置する箇所が特定されるものではないが、好ましくは、粉末回収器２の下流で、凝縮器３の前後に配置する。
ガス中から溶媒を凝縮するには、ガス圧が高いほど凝縮効率、つまり回収効率が高くなる。したがって、凝縮器３の上流側に循環機６を配置し加圧状態で循環ガスを凝縮器３に送風することが望ましいが、循環機６の気密性が低いと凝縮前の溶媒の含有濃度が高いガスが外部に流出することになり、溶媒の回収率が著しく損なわれるので、好ましくは 循環機は凝縮器の下流側に設置される。しかし、本発明の循環式の噴霧乾燥装置に用いる循環機６は、気密性が高くガスの外部流出がほとんどないので、凝縮器３の上流側に循環機６を配置することが可能であり、その結果、ガス圧が高い凝縮つまり、回収率の高い凝縮が実現可能である。
【００８７】
図の循環機６は、クランクアーム４２の回転軸４２Ａであるクランクシャフトの回転数を調整して、循環路８に送風する循環ガスの流量を変化できる。図４ないし図９のピストン式の強制移送機６Ａは、クランクシャフトの回転数を調整して循環ガスの流量や圧力を調整する回転数調節機構４９を設けている。循環機６に使用されるピストン式の強制移送機６Ａは、この回転数調節機構４９でクランクシャフトの回転数を調整して、循環ガスの流量をコントロールできる。したがって、循環機６の強制移送機は、回転数調節機構４９を流量調整機構として使用できる。
回転数調節機構４９の流量調整機構は、インバータでモータの回転数を制御して、循環機６が循環路８に循環させる循環ガスの流量を調整する。
【００８８】
循環機６は、循環ガスの流量を、空気圧縮器４の流量の５〜２０倍、好ましくは１０〜１５倍とする。循環機は、駆動機構であるモータの回転数だけでなく、シリンダの内径やピストンを往復させるストロークを種々に設計して流量を調整することもできる。
【００８９】
以上のピストン式の強制移送機６Ａからなる循環機６は、循環ガスや原料溶液に含まれる溶媒の外部漏れを効果的に防止しながら循環ガスを循環できる。
【００９０】
循環式の噴霧乾燥装置は、有機溶剤を溶媒とした液体原料を噴霧して溶媒を外部に漏らさない特徴があるので、循環ガスに不活性ガスを用いて、揮発した有機溶媒の爆発や燃焼を防止する。したがって、循環式の噴霧乾燥装置を運転する場合は、外部の空気を吸い込んで循環ガスに酸素が入り込むことを防ぐため、循環ガスの内圧が最も下がる循環機６の吸い込み口部分の圧力が、大気圧よりも下がらないように、圧力調整機構１６で循環路８の圧力を調整する。このような場合、循環機６は、図４と図５で示すように吐出圧がプラス圧になることを前提とした構造である。
これに対して非常に希ではあるが、噴霧乾燥する粉末、および液体原料が特殊で、噴霧乾燥する条件が大気圧よりも負圧で行わなければならない場合もないわけではない。このような場合、循環機６には循環ガスの外部流出というよりは、大気の吸い込みをなくす構造が求められる。この場合、吐出圧よりも吸い込みの負圧の絶対値が大きくなるので、吸い込み側の気密構造が重要となる。したがって、図４と図５で示す構造のピストン式の強制移送機６Ａの場合、気密性が高いのは、上死点チャンバー４０Ｘである。
この用途に使用されるピストン式の強制移送機６Ａである循環機６は、図６と図７に示すように、大気圧よりも低くなる循環ガスを上死点チャンバー４０Ｘに吸入して、下死点チャンバー４０Ｙから排出する構造として、循環ガスに空気が吸入されるのをより確実に防止できる。
【００９１】
さらに、循環機６には、ピストン式の強制移送機６Ａに代わって、ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂも使用できる。ダイヤフラム式の強制移送機６Ｂは、気体圧縮器４に使用される図１０に示す構造と同じ構造の強制移送機が使用できる。以上のダイヤフラム式の強制移送機６Ｂからなる循環機６は、ピストン式の強制移送機６Ａのような摺動部がないので、循環ガスが漏れるのを確実に防止しながら循環ガスを循環できる。
【００９２】
ヒーター７は、図３に示すように、循環機６の排出側に配設されており、循環機６を介して噴霧乾燥塔１に還流される循環ガスを加熱する。図３に示すヒーター７は電気ヒータで、制御回路３５でもって供給される電力が制御されて循環ガスを加熱する温度を制御している。図３に示す噴霧乾燥装置は、ヒーター７の排出側の循環路８に温度検出部３６を連結しており、温度検出部３６で噴霧乾燥塔１に還流される循環ガスの温度を検出している。制御回路３５は、温度検出部３６からの入力信号に基づいてヒーター７を制御して循環ガスの温度を最適な温度に制御している。ただ、ヒーターは、電気ヒータに特定せず、循環路に循環される循環ガスを加熱できる他の全ての機構とすることができる。
【００９３】
以上の噴霧乾燥装置は、循環ガスとして、好ましくは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性なガスを使用する。この噴霧乾燥装置は、不活性な循環ガスによって、原料溶液から分離される微粒子や溶媒の変質が防止される。このため、より高品質な状態で微粒子を回収することができる。ただし、循環ガスには、炭酸ガスや空気も使用できる。循環ガスは、図３に示すように、圧力調整機構１６を介して循環路８に供給される。
【００９４】
圧力調整機構１６は、図示しないが、循環ガスのガス圧を計測する圧力センサーと、循環ガスを外部排出し減圧するための減圧制御弁と、不活性ガスのボンベなどの不活性ガス供給手段につながり上記不活性ガスの導入量を制御する導入制御弁、および圧力センサーの値に応じて減圧制御弁、導入の制御弁を制御するシーケンサーまたはマイコンなどで構成される制御手段により実施される。
【００９５】
以上の噴霧乾燥装置は、気体圧縮器４から加圧された循環ガスをノズル５に供給して、このノズル５で、原料溶液をミストに霧化して噴霧する。このノズル５として、図１１に示す構造のものが使用できる。図１１のノズル５は、原料液体をリング状に噴射する供給口８２を設けている。このノズル５は、中心から順番に、内側リング９１と中間リング９２と外側リング９３を設けている。ノズル５は、内側リング９１の内側に循環ガスの噴射路９４を設け、内側リング９１と中間リング９２との間に原料溶液の溶液路９６を設け、中間リング９２と外側リング９３との間にも循環ガスの噴射路９５を設けている。噴射路９４、９５と溶液路９６はリング状で、噴射路９４、９５から循環ガスを噴射し、中間の溶液路９６からリング状に原料溶液を噴射する。溶液路９６から噴射された原料溶液は、両側から噴射される循環ガスでミストに霧化される。とくに、このノズル５は、内側リング９１の内周面と中間リング９２の内周面を平滑面として先端を尖った形状とし、内側と外側の両面に循環ガスを高速流動させて、先端で両面の循環ガスを衝突させる。このため、溶液路９６から供給される原料溶液は、内側リング９１と中間リング９２の先端で微細なミストに破砕される。このノズル５は、内側リング９１と中間リング９２の先端部における気液界面において、原料溶液と循環ガスを理想的な状態で接触させて、原料溶液を速やかに微細な粒子に霧化する。
【００９６】
内側リング９１は外形を円柱状とし、中間リング９２は内形を円柱状に加工し、内側リング９１と中間リング９２の間に、所定の幅のスリット状の溶液路９６を設けている。溶液路９６は、リング状に形成されており、スリット幅は、原料溶液が詰まらない幅に設計される。このノズル５は、溶液路９６から原料溶液を薄膜にして送り出す必要がない。原料溶液は平滑面８７で薄く引き伸ばされて微細な粒子となって噴射されるからである。したがって、溶液路９６のスリット幅は、送り出される原料溶液の流量、平滑面８７の長さ、平滑面８７に噴射される循環ガスの流速、溶液路９６の内径等を考慮して最適値に設計される。
【００９７】
溶液路９６の直径は、噴射する原料溶液の流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値に設計される。溶液路９６の直径は、たとえば、１０００ｇ／分の原料溶液を噴射するノズル５において、約５０ｍｍφに設計される。流量が大きくなると、溶液路９６は直径を大きく、流量が少なくなると直径を小さく設計する。
【００９８】
内側リング９１と中間リング９２の先端面は、テーパー状に切削加工されて、平滑面８７となっている。内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７は、内側リング９１の平滑面８７に沿って噴射される流動する空気が、内側リング９１と中間リング９２の境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７が同一平面となるとは、内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７に段差ができず、内側リング９１の平滑面８７から中間リング９２の平滑面８７に直線的に空気が流動される状態を意味する。このように、内側リング９１と中間リング９２の平滑面８７を同一平面のテーパー状に加工するには、内側リング９１と中間リング９２を連結してテーパー加工すればよい。さらに、平滑面８７は、ここに沿って流動する原料溶液が乱流とならないように、原料溶液の流動方向に沿って平滑面８７となっている。図１１に示すノズル５の平滑面８７は、円錐状で全体を平滑面８７に仕上げている。
【００９９】
内側リング９１と中間リング９２に平滑面８７を設けることによって、平滑面８７の中間に溶液路９６が開口される。内側リング９１と中間リング９２に設けられる平滑面８７の傾斜角αは、溶液路９６の平滑面８７に対する角度が鈍角となるように、たとえば、１００〜１７０度、好ましくは１２０〜１６０度、さらに好ましくは１４０〜１６０度、最適には約１５０度に設計される。傾斜角αは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅により傾斜角αは最適値が変わる。傾斜角αは、好ましくは、平滑面８７における溶液路９６の開口幅が２ｍｍを越えないように設計される。
【０１００】
内側リング９１の先端には中心リング９０が配設され、この中心リング９０の先端と内側リング９１との間に噴射口８１が開口されている。中心リング９０は、外周面を内側リング９１の平滑面８７に沿うテーパー状に加工している。中心リング９０と内側リング９１の間に形成される噴射口８１はスリット状で、ここから加圧空気を層流状態に噴射して、平滑面８７に沿って高速流動させる。
【０１０１】
内側リング９１の噴射路９４は空気圧縮器４に連結されている。供給口８２は平滑面８７に沿って流動する循環ガスを噴射する。空気圧縮器４は、たとえば３〜２０ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは４〜１５ｋｇ／ｃｍ２、さらに好ましくは４〜１０ｋｇ／ｃｍ２、最適には約６．５ｋｇ／ｃｍ２の循環ガスを供給口８２に供給する。循環ガスのガス圧を高くすると、平滑面８７に沿って高速流動する循環ガスの流速が速くなって、原料溶液をより効果的に薄く引き伸ばして原料溶液を小さい微粒子のミストにできる。
【０１０２】
さらに、図１１に示すノズル５は、平滑面８７の外周からも循環ガスを噴射している。この循環ガスは、中間リング９２と外側リング９３の間に設けられる循環ガスの噴射口８３から噴射される。ただ、この反応ガスは、必ずしも噴射する必要はない。外側の噴射口から反応ガスを噴射しないで、内側の噴射口からの循環ガスで原料溶液を微粒子のミストにして噴射できるからである。両側から循環ガスを噴射するノズル５は、循環ガスを平滑面８７のエッジ８８で衝突させて、原料溶液の含有成分を循環ガスでより効果的に化学反応できる。ミストをより小さい微粒子にでき、しかも気液界面において原料溶液と循環ガスとを激しく衝突できるからである。
【０１０３】
ふたつの循環ガスを噴射して先端で衝突させるノズル５は、平滑面８７の先端を尖鋭なエッジ８８としている。中間リング９２は先端面に平滑面８７を設け、先端の外周を円筒状に加工して、平滑面８７の先端にエッジ８８を設けている。この形状の中間リング９２は、平滑面８７の先端に（１８０度−傾斜角α）の尖鋭なエッジ８８を形成できる。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リングの外周をテーパー状に加工して、エッジの角度を調整することもできる。
【０１０４】
図１１に示すノズル５は、下記の状態で原料溶液を微粒子の原料溶液にして噴射する。
（１）中心リング９０と内側リング９１の間に設けた噴射路９４と、中間リング９２と外側リング９３の間に設けた噴射路９５に加圧した循環ガスを供給して、内側リング９１と中間リング９２の間に設けた溶液路９６から原料溶液を平滑面８７に送り出す。
（２）平滑面８７に供給された原料溶液は、平滑面８７に沿って高速流動する循環ガスで薄く引き伸ばされて薄膜流となる。
たとえば、平滑面８７に沿って循環ガスをマッハ１．５の流速で流動させて溶液路９６に原料溶液を送り出し、薄膜流の先端部での流速を循環ガスの１／２０とすれば、３０．５ｍ／ｓとなる。平滑面８７の先端に設けたエッジ８８の直径を５０ｍｍとすれば、原料溶液を１リットル／分で供給して薄膜流の膜圧は４μｍとなる。
【０１０５】
（３）４μｍの薄膜流は、平滑面８７のエッジ８８を過ぎると薄すぎて膜状態でいられなくなり、表面張力で粉々にちぎられて微粒子のミストとなる。
（４）微粒子のミストは、エッジ８８で両側からの循環ガスが衝突し、摩擦して振動してミストをさらに小さい微粒子とする。
（５）微粒子のミストは、両側からの循環ガスによって放射状に運ばれる。この状態をホロコーンという。ホロコーンのコーン角度は平滑面８７の角度で決定されるが、各循環ガスの噴射圧でも調整できる。
【０１０６】
さらに、ノズルは、図示しないが、異なる２液を混合して微粒子の微粉末とする構造とすることもできる。このノズルは、例えば、中間リングを内側中間リングと外側中間リングの二重管構造として、内側中間リングと外側中間リングの間に第２液の供給口を設けることができる。このノズルは、異なる２液を混合してなる微粒子の粉末を分離して回収できる。
【０１０７】
以上の噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを気体圧縮器４で加圧してノズル５に供給し、このノズル５で原料溶液をミストに霧化して噴霧している。ただ、本発明の噴霧乾燥装置は、原料溶液をミストに霧化して噴霧する機構をノズルと気体圧縮器には特定しない。噴霧乾燥装置は、図１２に示すように、原料溶液をミストに霧化する噴霧機９を噴霧乾燥塔１内に配置して、この噴霧機９で噴霧乾燥塔１内に噴霧されるミストを噴霧乾燥塔１で微粒子に乾燥することもできる。
【０１０８】
図１２に示す噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１の上部に噴霧機９を配設しており、溶液槽１４から供給される原料溶液を、この噴霧機９でミストに霧化して噴霧乾燥塔１内に噴霧している。この噴霧機９は、図１３に示すように、モータ３５で高速回転される回転板３６と、この回転板３６に定量の原料溶液を供給する供給管３７とで構成している。この噴霧機９は、高速回転する回転板３６にリング状の供給管３７から原料溶液を供給し、高速回転する回転板３６の遠心力で原料溶液の液滴を微細なミストに破砕・拡散して噴霧する。ただ、噴霧機は、原料溶液を回転板でミストに霧化して噴霧する構造に特定しない。噴霧機には、溶液槽から供給される原料溶液をミストに霧化して噴霧できる他の全ての構造が使用できる。
【０１０９】
図１２に示す循環式の噴霧乾燥装置は、噴霧機９から噴霧された原料溶液を微粒子状に乾燥する噴霧乾燥塔１と、この噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを噴霧乾燥塔１に循環させる循環路８と、この循環路８に連結されて、循環路８に循環ガスを循環させる循環機６とを備えている。さらに、図１２の噴霧乾燥装置は、循環路８に、噴霧乾燥塔１で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器２と、この粉末回収器２で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器３と、この凝縮器３で溶媒の分離された循環ガスを加熱するヒーター７とを備えている。
【０１１０】
循環路８は、噴霧乾燥塔１から排出される循環ガスを粉末回収器２と凝縮器３とヒーター７とに通過させて噴霧乾燥塔１に循環させている。ただ、噴霧乾燥装置は、必ずしも循環路にヒーターを配置する必要はない。噴霧乾燥塔１にヒーターを配置することもできるからである。さらに、図の循環路８は、粉末回収器２の排出側であって、凝縮器３の供給側に、循環ガスを循環路８に循環させる循環機６を連結している。この噴霧乾燥装置は、噴霧乾燥塔１から排出されて循環路８で循環される循環ガスを循環機６を介して噴霧乾燥塔１に循環させている。ただ、循環機は凝縮器の排出側に配置することもできる。
【０１１１】
循環機６には、前述の循環機と同じ構造のものが使用できる。すなわち、循環機６は、図４ないし図９に示すように、ピストン式の強制移送機６Ａとすることができ、あるいは、図１０に示すように、ダイアフラム式の強制移送機６Ｂとすることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…噴霧乾燥塔
２…粉末回収器
３…凝縮器
４…気体圧縮器 ４Ａ…ピストン式の強制移送機
４Ｂ…ダイアフラム式の強制移送機
５…ノズル
６…循環機 ６Ａ…ピストン式の強制移送機
６Ｂ…ダイヤフラム式の強制移送機
７…ヒーター
８…循環路 ８Ａ…主循環路
８Ｂ…第１の分岐路
８Ｃ…第２の分岐路
９…噴霧機
１０…チャンバー １０Ａ…乾燥室
１０Ｂ…還流室
１１…排出口
１２…区画壁 １２Ａ…貫通孔
１４…溶液槽
１５…ポンプ
１６…圧力調整機構
２０…サイクロン
２１…排気口
２２…排出口
２３…流入口
２４…往復運動機構
２５…駆動機構
２６…カム
２７…弾性体 ２７Ａ…コイルスプリング
２８…ストッパ
３０…冷却用熱交換器
３１…熱交換パイプ
３４…往復運動機構
３５…モータ
３６…回転板
３７…供給管
３８…逆止弁 ３８Ａ…弁体
３９…経路
４０…シリンダ ４０Ａ…吸入口
４０Ｂ…排気口
４０Ｈ…閉塞端
４０Ｘ…上死点チャンバー
４０Ｙ…下死点チャンバー
４１…ピストン ４１Ｂ…ピストンリング
４２…クランクアーム ４２Ａ…回転軸
４２Ｂ…クランクピン
４３…ピストンシャフト ４３Ａ…傾動軸
４４…逆止弁 ４４Ａ…吸入弁
４４Ｂ…排出弁
４５…駆動機構
４６…コンロッド
４７…閉塞プレート ４７Ａ…貫通孔
４８…シール ４８Ａ…オイルシール
４８Ｂ…圧力シール
４９…回転数調整機構
５０…キャビティ ５０Ａ…吸入口
５０Ｂ…排気口
５０Ｘ…キャビティ
５０Ｙ…キャビティ
５１…ダイヤフラム
５４…逆止弁 ５４Ａ…吸入弁
５４Ｂ…排気弁
５５…駆動機構
５６…電磁石
５７…制御回路
６０…直線運動機構
６１…ガイドロッド
６２…スライドベース
６３…直動ベアリング
８１…噴射口
８２…供給口
８３…噴射口
８７…平滑面
８８…エッジ
９０…中心リング
９１…内側リング
９２…中間リング
９３…外側リング
９４…噴射路
９５…噴射路
９６…溶液路
１０１…噴霧乾燥塔
１０２…サイクロン
１０３…凝縮器
１０５…ノズル
１０６…ブロアー
１０７…ヒーター
２０１…噴霧乾燥塔
２０４…気体圧縮器
２０５…ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された循環ガスを介してノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、この凝縮器で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備えており、
前記気体圧縮器が、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを加圧して移送するピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機でもって、循環ガスを加圧して前記ノズルに供給してノズルから原料溶液をミストに噴霧するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項２】
加圧された循環ガスを介してノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、
この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、この凝縮器で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備えており、
前記気体圧縮器がダイヤフラム式強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを加圧して前記ノズルに供給してノズルから原料溶液をミストに噴霧するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項３】
前記循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備え、この循環路は噴霧乾燥塔から排出されるガスを循環させる主循環路と、この主循環路の排出側に連結してなる第１の分岐路と第２の分岐路を備え、第１の分岐路は気体圧縮器を連結してその先端をノズルに連結しており、第２の分岐路はノズルを介することなく噴霧乾燥塔に連結しており、
さらに、前記主循環路または前記第２の分岐路に、循環ガスを循環させる循環機を連結しており、この循環機がピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機の循環機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる請求項１または２に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項４】
前記循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備え、この循環路は噴霧乾燥塔から排出されるガスを循環させる主循環路と、この主循環路の排出側に連結してなる第１の分岐路と第２の分岐路を備え、第１の分岐路は気体圧縮器を連結してその先端をノズルに連結しており、第２の分岐路はノズルを介することなく噴霧乾燥塔に連結しており、
さらに前記主循環路または前記第２の分岐路には、循環ガスを循環させる循環機を連結しており、この循環機がダイヤフラム式の強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる請求項１または２に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項５】
噴霧機から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、前記噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを前記粉末回収器と前記凝縮器を介して前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路と、この循環路に連結されて循環路に循環ガスを循環させる循環機とを備えており、
前記循環機が、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項６】
噴霧機から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、前記噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを前記粉末回収器と前記凝縮器を介して前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路と、この循環路に連結されて循環路に循環ガスを循環させる循環機とを備えており、
前記循環機がダイヤフラム式の強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項７】
前記ピストン式の強制移送機の往復運動機構が、前記ピストンシャフトを往復運動させるクランクアームと、このクランクアームを前記ピストンシャフトに連結してなるコンロッドと、前記クランクアームを回転する駆動機構とを備え、あるいは、前記ピストンを往復運動させるカムと、このカムを回転する駆動機構とを備える請求項１、３、５のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項８】
前記ピストン式の強制移送機が、前記シリンダの内部を前記ピストンで加圧される上死点チャンバーと、下死点チャンバーとに区画すると共に、前記上死点チャンバーと前記下死点チャンバーとを連結する経路を備えており、この経路に、排出行程で閉弁する逆止弁を設けてなる請求項１、３、５のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項９】
前記ピストン式の強制移送機が、前記シリンダの下死点よりも閉塞プレート側に排気口を設けて、前記シリンダの上死点よりも閉塞端側に吸入口を設け、
又は、前記シリンダの下死点よりも閉塞プレート側に吸入口を設けて、前記シリンダの上死点よりも閉塞端側に排気口を設けてなる請求項８に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１０】
前記ピストン式の強制移送機またはダイヤフラム式の強制移送機が、複数のシリンダを備える請求項１、２、３、４、５、６、７，８、９のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１１】
前記循環機が、前記凝縮器の供給側に配置されてなる請求項３ないし１０のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１２】
前記循環ガスが窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガスのいずれかである請求項１ないし１１のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１３】
前記原料溶液の溶媒がアルコールである請求項１ないし１２のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１４】
前記ピストンシャフトに、ピストンシャフトを直線運動にガイドする直線運動機構を連結している請求項１ないし１３いずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１】
加圧された循環ガスを介してノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、この凝縮器で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備えており、
前記気体圧縮器が、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを加圧して移送するピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機でもって、循環ガスを加圧して前記ノズルに供給してノズルから原料溶液をミストに噴霧するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項２】
加圧された循環ガスを介してノズルから噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、
この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、この凝縮器で溶媒の分離された循環ガスを加圧して噴霧乾燥塔のノズルに供給する気体圧縮器とを備えており、
前記気体圧縮器がダイヤフラム式強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを加圧して前記ノズルに供給してノズルから原料溶液をミストに噴霧するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項３】
前記循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備え、この循環路は噴霧乾燥塔から排出されるガスを循環させる主循環路と、この主循環路の排出側に連結してなる第１の分岐路と第２の分岐路を備え、第１の分岐路は気体圧縮器を連結してその先端をノズルに連結しており、第２の分岐路はノズルを介することなく噴霧乾燥塔に連結しており、
さらに、前記主循環路または前記第２の分岐路に、循環ガスを循環させる循環機を連結しており、この循環機がピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機の循環機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる請求項１または２に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項４】
前記循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路を備え、この循環路は噴霧乾燥塔から排出されるガスを循環させる主循環路と、この主循環路の排出側に連結してなる第１の分岐路と第２の分岐路を備え、第１の分岐路は気体圧縮器を連結してその先端をノズルに連結しており、第２の分岐路はノズルを介することなく噴霧乾燥塔に連結しており、
さらに前記主循環路または前記第２の分岐路には、循環ガスを循環させる循環機を連結しており、この循環機がダイヤフラム式の強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる請求項１または２に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項５】
噴霧機から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、前記噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを前記粉末回収器と前記凝縮器を介して前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路と、この循環路に連結されて循環路に循環ガスを循環させる循環機とを備えており、
前記循環機が、ピストンをシリンダ内で往復運動させて、循環ガスを循環させるピストン式の強制移送機で、このピストン式の強制移送機は前記ピストンの往復運動方向に伸びてピストンの往復運動方向に直線運動するピストンシャフトと、このピストンシャフトを往復運動させる往復運動機構とを備えており、
さらに、前記シリンダの往復運動機構側の開口部は、前記ピストンシャフトが摺動自在に貫通してなる貫通孔を有する閉塞プレートで閉塞しており、この閉塞プレートは、摺動自在に貫通してなるピストンシャフトの表面を貫通孔に気密構造に密閉するシールを備えており、
前記ピストン式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項６】
噴霧機から噴霧された原料溶液のミストを乾燥して微粒子とする噴霧乾燥塔と、この噴霧乾燥塔で乾燥された微粒子を循環ガスから分離して回収する粉末回収器と、この粉末回収器で微粒子の分離された循環ガスを冷却して、原料溶液の溶媒を液化して分離する凝縮器と、前記噴霧乾燥塔から排出される循環ガスを前記粉末回収器と前記凝縮器を介して前記噴霧乾燥塔に循環させる循環路と、この循環路に連結されて循環路に循環ガスを循環させる循環機とを備えており、
前記循環機がダイヤフラム式の強制移送機で、このダイヤフラム式の強制移送機でもって、循環ガスを前記噴霧乾燥塔に循環するようにしてなる循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項７】
前記ピストン式の強制移送機の往復運動機構が、前記ピストンシャフトを往復運動させるクランクアームと、このクランクアームを前記ピストンシャフトに連結してなるコンロッドと、前記クランクアームを回転する駆動機構とを備え、あるいは、前記ピストンを往復運動させるカムと、このカムを回転する駆動機構とを備える請求項１、３、５のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項８】
前記ピストン式の強制移送機が、前記シリンダの内部を前記ピストンで加圧される上死点チャンバーと、下死点チャンバーとに区画すると共に、前記上死点チャンバーと前記下死点チャンバーとを連結する経路を備えており、この経路に、排出行程で閉弁する逆止弁を設けてなる請求項１、３、５のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項９】
前記ピストン式の強制移送機が、前記シリンダの下死点よりも閉塞プレート側に排気口を設けて、前記シリンダの上死点よりも閉塞端側に吸入口を設け、
又は、前記シリンダの下死点よりも閉塞プレート側に吸入口を設けて、前記シリンダの上死点よりも閉塞端側に排気口を設けてなる請求項８に記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１０】
前記ピストン式の強制移送機またはダイヤフラム式の強制移送機が、複数のシリンダを備える請求項１、２、３、４、５、６、７，８、９のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１１】
前記循環機が、前記凝縮器の供給側に配置されてなる請求項３ないし１０のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１２】
前記循環ガスが窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガスのいずれかである請求項１ないし１１のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１３】
前記原料溶液の溶媒がアルコールである請求項１ないし１２のいずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【請求項１４】
前記ピストンシャフトに、ピストンシャフトを直線運動にガイドする直線運動機構を連結している請求項１ないし１３いずれかに記載される循環式の噴霧乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３２６５（Ｐ２０１２−１３２６５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８１６１（Ｐ２０１０−１４８１６１）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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