JP2014509259A - 外部混合型加圧2流体ノズルおよびスプレー乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(1)液体供給物および噴霧化気体がノズルヘッドの内部で接触する内部混合方式と、
(2)液体供給物および噴霧化気体がノズルヘッドの外部で接触する外部混合方式と、
(3)ノズルヘッド内部において2つの噴霧化気体流れを用いることによる内部混合および外部混合の組合せ方式(3流体ノズル)と、
(4)供給液体および噴霧化気体が回転ノズルヘッドのリムにおいて接触する空気カップ噴霧化方式と、である。
リチウムイオン電池粉末のスプレー乾燥
リチウムイオン電池の粉末を、GEA Niro SD6.3パイロットスプレー乾燥機において、外部混合方式の従来型2流体ノズルと、本発明によるGEA Niro COMBI−NOZZLE(商標)とを用いてスプレー乾燥した。結果を表1に示す。
e−PVCラテックスのスプレー乾燥
e−PVCラテックスは、多くの場合、微小な粉末粒子を作製するためにスプレー乾燥され、通常、この目的のためには多数の従来型2流体ノズルが必要になる。それは、約20ミクロンの必要平均粒子サイズを作製するには、これらのノズルの最大容量がおよそ50〜65kg/hであるからである。本発明によるノズルを適用することによって、大幅に低い圧縮空気の使用量でより小さい平均粒子サイズを実現することが可能になる。さらに、COMBI−NOZZLE(商標)の液体供給容量は、200kg/h、500kg/h、あるいはそれより多くにすることが可能である。
高粘度溶融物の噴霧
ポリマーの高粘度溶融物を、COMBI−NOZZLE(商標)を用いて以下の条件でスプレー凝固させた。従来型の噴霧技術の場合は、液滴の形成の貧弱さから生じるフィラメントの形成によって、溶融物を満足し得る形で凝固させることができなかった。
Claims (26)
- 液体の圧力と気体とによって液体を噴霧するための外部混合型加圧2流体ノズルであって、前記ノズルは、上流側端部および下流側端部の間に軸方向に延びる内側の供給液体管(1)であって、供給液体導管(2)、前記上流側端部に位置する供給液体流入口(3)、および前記下流側端部に位置する送出オリフィス(4)を有する内側の供給液体管(1)と、前記内側の供給液体管(1)の半径方向の外側に延びる同軸の第1気体管(5)であって、前記第1気体管(5)および前記内側の供給液体管(1)の間に第1気体導管(6)を形成する第1気体管(5)とを含み、前記第1気体管(5)は、前記下流側端部に位置する気体流出スリット(7)を有するノズルにおいて、前記ノズルが、前記第1気体管(5)の半径方向の外側に延びる同軸の第2気体管(8)であって、前記第2気体管(8)および前記第1気体管(5)の間に第2気体導管(9)を形成する第2気体管(8)をさらに含み、前記第1気体導管(6)は前記上流側端部において閉止され、前記第2気体導管(9)は前記下流側端部において閉止され、ここで、前記第1気体導管(6)および前記第2気体導管(9)は、気体流れの旋回運動をもたらすように調整される1つ以上のスロット(10)によって結合されることを特徴とするノズル。
- 請求項1に記載のノズルにおいて、前記気体流出スリット(7)と、前記送出オリフィス(4)とがほぼ同じ水平位置にあることを特徴とするノズル。
- 請求項1または2に記載のノズルにおいて、前記内側の供給液体管(1)と、前記第1気体管(5)と、前記第2気体管(8)とが同心でありかつ筒状であることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記気体流出スリット(7)が環状であることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記第1気体導管(6)および前記第2気体導管(9)を結合する前記1つ以上のスロット(10)が、前記内側の供給液体管(1)の外面に対して接線方向に延びていることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記1つ以上のスロットが、水平面に対して、上向きまたは下向きの角度に向けられることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記内側の供給液体管(1)および前記第1気体管(5)が、前記下流側端部において中心に向かって半径方向に先細になっていることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記内側の供給液体管(1)の摩耗部分が耐摩耗性のセラミック材料製であることを特徴とするノズル。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載のノズルにおいて、前記内側の供給液体管および/または前記第1気体管が、交換可能であり、および/または、1つ以上のインサートを受け入れるように調整されること、および/または、前記第2気体管の外壁面がランスに装着し得るように調整されることを特徴とするノズル。
- スプレー乾燥された粉末を製造するためのスプレー処理方法において、
a.外部混合型の加圧2流体ノズルと乾燥チャンバとを含むスプレー乾燥装置を用意するステップであって、前記2流体ノズルは供給液体用および噴霧化気体用の流入口を有し、前記乾燥チャンバは、乾燥気体流入口と、使用済み乾燥気体/噴霧化気体用および製品粉末用の出口とを有する、ステップと、
b.前記供給液体を、前記外部混合型2流体ノズルから、前記乾燥チャンバ内において、液体の圧力と噴霧化気体とによって液滴にスプレーするステップと、
c.前記液滴を粉末に乾燥するステップと、
d.前記粉末を製品粉末用の出口から排出し、かつ、使用済みの気体を前記使用済み気体用の出口から排出するステップと、
を含み、ここで、
e.前記供給液体は、8bar(g)以上の圧力で前記ノズルに供給され、
f.前記噴霧化気体は、0.2〜10bar(g)の範囲の圧力で前記ノズルに供給され、
g.前記ノズルにおける噴霧化気体の全量に旋回運動が付与され、かつ、
h.噴霧化気体流量対供給液体流量の重量比は0.1〜10の範囲内である、
ことを特徴とするスプレー処理方法。 - 請求項10に記載のスプレー処理方法において、前記旋回運動が、前記第2気体導管および前記第1気体導管を結合する1つ以上のスロットによって生成され、前記第2導管は、気体供給ラインに接続されると共に、第1気体管と、前記第1気体管(5)の半径方向の外側に延びる第2気体管(8)との間に形成され、前記第1気体導管は、内側の供給液体管と第1気体管との間に形成され、前記第2気体導管(9)は前記下流側端部において閉止され、前記第1気体導管(6)は、前記上流側端部において閉止されると共に、前記下流側端部において気体流出スリットに接続されることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10または11に記載のスプレー処理方法において、前記第1気体導管(6)および前記第2気体導管(9)を結合する前記1つ以上のスロット(10)が、前記内側の供給液体管(1)の外面に対して接線方向に延びていることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜12のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記液体噴霧用の気体の全量が、気体流れの旋回運動を生成するように調整される前記1つ以上のスロットを通過して流れることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜13のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記液体が、10〜150bar(g)の圧力で前記ノズルに供給されることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜14のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記気体が、0.5〜5bar(g)の圧力で供給されることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜15のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記噴霧化気体が、50〜400m/sの回転速度で前記ノズルから噴射されることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜16のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記噴霧化気体が、100〜200m/sの回転速度で前記ノズルから噴射されることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜17のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記噴霧化気体流量対供給液体流量の重量比が0.5〜5であることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜18のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記液滴の平均サイズが30μm未満であることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜19のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記粉末粒子の平均サイズが25μm未満であることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜20のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記粉末粒子の平均サイズが10μm未満であることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜19のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記外部混合型2流体ノズルの液体流量容量が100kg/h以上であることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜20に記載のスプレー処理方法において、前記外部混合型2流体ノズルが、請求項1〜9のいずれか一項に記載のノズルであることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜21に記載のスプレー処理方法において、スプレー乾燥装置の中に2つ以上の外部混合型2流体ノズルが設けられることを特徴とするスプレー処理方法。
- 請求項10〜22のいずれか一項に記載のスプレー処理方法において、前記スプレー乾燥される粉末が、リチウムイオン電池用粉末、電池用粉末、ポリマー粉末、デンプンまたはゼラチン粉末、コーヒー粉末、摩耗性供給物の粉末、無機材料粉末、硬質金属粉末、薬品粉末、および凝固粉末からなる群から選択されることを特徴とするスプレー処理方法。
- リチウムイオン電池用粉末、電池用粉末、ポリマー粉末、デンプンまたはゼラチン粉末、コーヒー粉末、摩耗性供給物の粉末、無機材料粉末、硬質金属粉末、薬品粉末、および凝固粉末からなる群から選択されるスプレー乾燥粉末製造のための、請求項1〜9のいずれか一項に記載の外部混合型2流体ノズルの使用。
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