JP7459434B2 - 静電噴霧乾燥機システム - Google Patents

Description

[0001]この特許出願は、参照により組み入れられる、２０１８年１１月２日に出願された米国仮特許出願第６２／７５４，６９１号の利益を主張する。

[0002]本発明は、一般に、噴霧乾燥機に関し、より詳細には、液体を乾燥粉体形態で噴霧乾燥するための装置及び方法に関する

[0003]噴霧乾燥は、液体スラリーが乾燥チャンバ内に噴霧される良く知られた広く使用されるプロセスであり、液体を粉体状態に乾燥させるために加熱空気が乾燥チャンバ内に導入される。スラリーは、一般に、水などの液体、食品、香料、又は、医薬品などの成分、及び、キャリアを含む。乾燥プロセス中、液体が追い出されて、成分が粉体形態でキャリア内に封入されたまま残る。また、噴霧乾燥は、様々な食品、添加物、及び、化学物質などの封入を必要としない粉体を製造する際にも使用される。

[0004]噴霧乾燥システムは、一般に、構造が比較的大規模であり、高さが数階に達し得る乾燥タワーを有する。機器自体がかなりの設備投資であるだけでなく、機器が使用される設備は、そのような機器を収容するのに十分なサイズ及び形態を成していなければならない。乾燥媒体における加熱要件も高価となり得る。

[0005]より迅速な乾燥を促す荷電粒子を生成するための静電噴霧ノズルを使用することが望ましいが、そのような噴霧器乾燥機システムの大部分がスチール構造であるため、静電的に帯電した液体は、特に意図せずに接地された場合には、電気制御動作を阻害して操作を妨げ、それにより、仕様にしたがって乾燥されない非帯電液の放電をもたらし得るようにシステムの構成要素を帯電させる可能性がある。

[0006]システムを帯電した液体からより良好に絶縁するために非金属材料の静電噴霧乾燥機の乾燥チャンバを形成することが知られているが、粒子が乾燥チャンバの壁に付着して堆積する可能性があり、それにより、システムの使用を妨げる時間のかかる浄化が必要となる。更に、乾燥チャンバ内の加熱空気の雰囲気内の非常に微細な乾燥粉体は、静電噴霧ノズル又はシステムの他の構成要素の不慮のスパーク又は誤動作から危険な爆発状態をもたらす可能性がある。

[0007]また、そのような噴霧乾燥機システムは、異なる形態の液体スラリーを噴霧乾燥するために動作可能でなければならない。例えば、香味料業界では、１回の運転で柑橘類香味料成分を用いてシステムを動作させる必要がある場合があるが、次の動作でコーヒー香味料成分が使用される。乾燥チャンバの壁に付着する残留香味材料は、その後に処理される製品の味を汚染する可能性がある。医薬品分野では、勿論、医薬品の連続的な流れが交差汚染されないことが不可欠である。

[0008]既存の噴霧乾燥機システムは、容易な汎用性を更に欠いてきた。大型の乾燥システム全体の利用を必要としない乾燥用の製品のより少ないロットを流すことが望ましいときがある。更に、特定の用途のために材料がシステム内に噴霧されて乾燥される態様を変更することが望ましい場合がある。更に他の処理では、微粒子と共に使用される液体中へのより迅速な溶解など、最終的な使用をより良く促進させるために乾燥中に微粒子が凝集することが望ましい場合がある。しかしながら、既存の噴霧器は、そのような処理要件の変化に対応するための容易な変更に役立たなかった。

[0009]噴霧乾燥機は、更に、乾燥機システムから出る乾燥ガス中に浮遊したままになり得るとともにシステムから出るガスから濾過されなければならない非常に微細な粒子を生成する傾向がある。そのような微粒子状物質は、フィルタを急速に詰まらせ、それにより、乾燥機の効率的な動作を妨げて、フィルタの頻繁な清掃を必要とする可能性がある。また、既存の噴霧乾燥機は、一般に、浮遊粒子状物質を除去するために複雑なサイクロン分離及びフィルタ配列を利用してきた。そのような機器は、高価であるとともに、高価なメンテナンス及び清掃を必要とする。

[0010]噴霧乾燥機システムに伴う他の問題は、乾燥プロセスの完了後の最終生成物に対する潜在的な損傷である。特に、水分を含むプロセスガス、過剰な熱、又は、酸素に最終生成物が晒されれば、最終生成物の損傷が発生する可能性がある。例えば、一部の噴霧乾燥生成物は、非常に吸湿性があるとともに、生成物が水分を含む乾燥機の排気流に長時間晒されれば、噴霧乾燥プロセスが完了した後に水分を再吸収する場合がある。蒸発冷却は、噴霧乾燥生成物を噴霧乾燥プロセス中の熱への曝露によって引き起こされる損傷から保護するが、一部の噴霧乾燥生成物は、変性或いはさもなければ劣化し始める前に短時間にわたる高温にしか耐えることができない。したがって、加熱された排気流に長時間晒されると、生成物の損傷につながる可能性がある。更に、一部の生成物は、乾燥プロセスの完了後に酸素に晒されれば酸化する可能性もある。

[0011]噴霧乾燥機システムに伴う他の問題は、乾燥プロセスの完了後の最終生成物に対する潜在的な損傷である。特に、水分を含むプロセスガス、過剰な熱、又は、酸素に最終生成物が晒されれば、最終生成物の損傷が発生する可能性がある。例えば、一部の噴霧乾燥生成物は、非常に吸湿性があるとともに、生成物が水分を含む乾燥機の排気流に長時間晒されれば、噴霧乾燥プロセスが完了した後に水分を再吸収する場合がある。蒸発冷却は、噴霧乾燥生成物を噴霧乾燥プロセス中の熱への曝露によって引き起こされる損傷から保護するが、一部の噴霧乾燥生成物は、変性或いはさもなければ劣化し始める前に短時間にわたる高温にしか耐えることができない。したがって、加熱された排気流に長時間晒されると、生成物の損傷につながる可能性がある。更に、一部の生成物は、乾燥プロセスの完了後に酸素に晒されれば酸化する可能性もある。

[0012]本発明の目的は、より効率的で汎用的な動作に適合した噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0013]他の目的は、サイズが比較的小さく、動作の信頼性がより高い、先に特徴付けられたな静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0014]更なる他の目的は、高さが比較的短く、特別な建物又は天井の要件を伴わない位置で設置及び動作され得る静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0015]更なる目的は、交差汚染を伴わずに異なる製品ロットを噴霧乾燥するのに有効な前述のタイプの静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0016]更に他の目的は、特定の乾燥用途のために、サイズ及び処理技術の両方において容易に改変可能な前述の種類の静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0017]更なる目的は、微粒子がその後の使用をより容易にする形態に凝集できるようにする態様で粉体を乾燥させるように動作可能な静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0018]更なる他の目的は、より少ない加熱要件で、したがって、より経済的に、効果的に動作され得る静電噴霧乾燥機システムを提供することである。関連する目的は、感温性化合物を効果的に乾燥させるために動作可能なそのようなタイプの噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0019]他の目的は、異なる容量の乾燥要件のためにモジュールを選択的に利用することができ、噴霧乾燥機システムの動作を停止させることなく修理、保守、及び、モジュール交換に役立つモジュール式静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0020]更に他の目的は、システムの乾燥チャンバ内の微粉及び加熱雰囲気からの電気的誤動作及び危険な爆発の影響を受けにくい上記のタイプの静電噴霧乾燥機システムを提供することである。関連する目的は、システムの起こり得る電気的誤動作を監視及び制御するのに有効な、そのような噴霧乾燥機システムの制御を提供することである。

[0021]他の目的は、乾燥機から出る乾燥ガスから浮遊粒子状物質をより効果的且つ効率的に除去するためのフィルタシステムを有し、メンテナンス要件がより少ないそのようなタイプの噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0022]更なる目的は、乾燥ガスフィルタシステムがフィルタ上の粒子状物質の蓄積を自動的且つより効果的に除去するための手段を含む、先に特徴付けられた噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0023]更に他の目的は、構造が比較的簡単であり、経済的な製造に役立つそのような静電噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0024]他の目的は、最終生成物を損傷から保護する噴霧乾燥機システムを提供することである。

[0025]本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読んで図面を参照すると明らかになる。

図示の噴霧乾燥機システムの粉体処理タワーの側面図である。 図１に示される粉体処理タワーの縦断面図である。 図示の粉体処理タワーの分解斜視図である。 図示の粉体処理タワーと共に使用可能である、組み立てられていない可撓性の非透過性ライナの平面図である。 図Ａ１に示されるものと同様であるが透過性フィルタ材料から形成されるライナの別の実施形態の平面図である。 図示の粉体処理タワーと共に使用可能な、この場合は部分的に非透過性材料から形成されるとともに部分的に透過性フィルタ材料から形成されるライナの他の別の実施形態の平面図である。 図示の粉体処理タワーと共に使用可能な、この場合は非透過性の非導電硬質材料から形成されるライナの他の別の実施形態の平面図である。 静電噴霧ノズルが中心に支持された図示の粉体処理タワーの上端キャップ又は蓋の拡大上面図である。 図４に示される上端キャップ・噴霧ノズルアセンブリの側面図である。 図示の静電噴霧ノズルアセンブリの拡大縦断面図である。 図示の静電噴霧ノズルアセンブリのノズル支持ヘッドの部分拡大断面図である。 図示の静電噴霧ノズルアセンブリの放出端部の部分拡大断面図である。 より粘性の高い液体の噴霧を容易にするために放出噴霧チップが変更された噴霧ノズルアセンブリを示す、図８と同様の部分断面図である。 図８の９－９の線でとられた図示の静電噴霧ノズルアセンブリの横断面図である。 図示の粉体処理タワーの粉体収集コーン及びフィルタ要素ハウジングの部分拡大断面図である。 図１０に示される粉体収集コーン及びフィルタ要素ハウジングの分解斜視図である。 図示の粉体処理タワーと共に使用するためのフィルタ要素ハウジングの別の実施形態の部分断側面図である。 非動作状態にあるその逆ガスパルスフィルタ洗浄デバイスを示す、図１１に示されるフィルタハウジングのフィルタのうちの１つの部分拡大断面図である。 動作状態にある逆ガスパルス空気フィルタ洗浄デバイスを示す、図１１Ａと同様の部分拡大断面図である。 フィルタ要素ハウジング及び粉体収集チャンバの別の実施形態の側面図である。 図１２に示されるフィルタ要素ハウジング及び粉体収集チャンバの上面図である。 図１２に示されるフィルタ要素ハウジング及び粉体収集チャンバの部分拡大破断図である。 図１２に示されるフィルタ要素ハウジング及び関連する上流空気方向プレナムの分解斜視図である。 関連する上側ライナスタンドオフリングアセンブリを伴って上端カバーを乾燥チャンバに固定するための締結装置を示す部分断面図である。 図１２と同様であるが、関連する下側ライナスタンドオフリングアセンブリを伴って乾燥チャンバを粉体収集コーンに固定するための締結装置を示す部分断面図である。 図示された締結具のうちの１つの部分拡大図である。 図示の噴霧乾燥機システムの概略図である。 溶融流ストリームを固化した粒子に噴霧冷却するように動作可能な噴霧乾燥機の別の実施形態の概略図である。 図示の噴霧乾燥システムのための流体供給ポンプ及びその関連する駆動モータを示す部分断面図である。 外側非導電ハウジング内に支持される図示の流体供給ポンプの縦断面図である。 図示の絶縁ライナ及びそのスタンドオフリング支持アセンブリの拡大上面図である。 図１７と同様であるが、より小径の絶縁ライナを支持するスタンドオフリングアセンブリを示す拡大上面図である。 複数の静電噴霧ノズルアセンブリを支持する図示の粉体処理タワーの上端キャップの拡大側面図である。 図１９に示される上端キャップの上面図である。 乾燥用の噴霧液体の上方向のためにその乾燥チャンバの底部の中心に隣接する静電噴霧ノズルを支持するように変更された、図示の粉体処理タワーの縦断面図である。 図２１に示される静電噴霧ノズルアセンブリの底部装着支持体の概略側面図である。 図２２に示される静電噴霧ノズルアセンブリ及び底部装着支持体の上面図である。 図２２及び図２３に示される噴霧ノズル底部装着支持体用の支持ロッドのうちの１つの拡大断面図である。 例示的な粉体乾燥システムの別の形態を示すチャートである。 新鮮な窒素ガスがシステムのガス再循環ラインに導入される噴霧乾燥機システムの別の実施形態の概略図である。 再循環乾燥ガスストリームから粒子状物質を濾過するためにサイクロン分離器／フィルタバッグアセンブリを利用する噴霧乾燥機システムの他の別の実施形態の概略図である。 サイクロン分離器で分離される乾燥微粒子が乾燥チャンバ内に再導入される、図２５Ｂと同様の別の実施形態である。 再循環乾燥ガスから粒子状物質を濾過するための複数の流動床フィルタを有する噴霧乾燥機システムの他の別の実施形態である。 本開示に係る静電噴霧乾燥機システムで用いる電圧発生器障害回復方法を動作させる方法に関するフローチャートである。 本開示に係る静電噴霧乾燥機システムで用いる静電噴霧ノズル内のパルス幅を変調する方法に関するフローチャートである。 複数の粉体処理タワーを有するモジュール式噴霧乾燥機システムの概略上面図である。 図２８に示すモジュール式噴霧乾燥機システムの正面平面図である。 図２８と同様であるが、更なる粉体処理タワーを有するモジュール式噴霧乾燥機システムの上面図である。 粉体収集システムの別の実施形態の側面図である。 図３１の粉体収集システムの収集容器の拡大断面図である。 図３１及び図３２の粉体収集システム用のブランケットガス供給システムの概略図である。 溶融流ストリームを固体粒子状態へ噴霧冷却するように動作可能な噴霧乾燥機の別の実施形態の概略図である。 図３４の噴霧乾燥機システムのパルス噴霧ノズルアセンブリの拡大断面図である。 噴霧乾燥システムの更なる別の実施形態の側面図である。 図３６の噴霧乾燥機と共に使用され得る粉体収集容器の別の実施形態の上面斜視図である。 図３７の粉体収集容器の側面図である。 図３７の粉体収集容器の側断面図である。 スクレーパ装置を示す図３７の噴霧乾燥機システムの乾燥チャンバの一部の拡大図である。 図４０のスクレーパ装置の概略側断面図である。 図３６の噴霧乾燥システムの乾燥ガス入口又は出口ライン上で使用され得るフィルタハウジングの側面図である。 図４２のフィルタハウジングの側断面図である。

[0087]本発明は様々な修正及び別の構成を受け入れる余地があるが、その特定の例示的な実施形態は、図面に示されており、以下で詳細に説明される。しかしながら、本発明を開示された特定の形態に限定しようとする意図はなく、逆に、本発明の思想及び範囲内に入る全ての修正、代替構造、及び、均等物を網羅することが意図であることを理解すべきである。

[0088]ここでより詳細に図面を参照すると、本発明に係る例示的な噴霧乾燥システム１０が示され、この噴霧乾燥システム１０は処理タワー１１を含み、処理タワー１１は、直立円筒構造の形態を成す乾燥チャンバ１２と、加熱空気入口１５及び液体噴霧ノズルアセンブリ１６を有する乾燥チャンバ１２用のカバー又は蓋１４の形態を成す上端閉鎖装置と、乾燥チャンバ１２の底部に支持される粉体収集コーン１８の形態を成す下端閉鎖装置と、粉体収集コーン１８が貫通して延びるとともに加熱空気放出口２０を有するフィルタ要素ハウジング１９と、底部粉体収集チャンバ２１とを備える。乾燥チャンバ１２、収集コーン１８、フィルタ要素ハウジング１９、及び、粉体収集チャンバ２１は全て、好ましくはステンレス鋼から形成される。上端カバー１４は、好ましくは、プラスチック又は他の非導電性材料から形成され、この場合、噴霧ノズルアセンブリ１６を中心で支持する。図示の加熱空気入口１５は、加熱空気を乾燥チャンバ１２内に接線旋回方向で導くように向けられる。フレーム２４が処理タワー１１を直立状態で支持する。

[0089]この実施形態の重要な態様にしたがって、噴霧ノズルアセンブリ１６は、図６－図９に最も良く示されるように、液体スラリーを所望の粉体形態に迅速且つ効率的に乾燥させるために静電的に帯電した粒子の噴霧を乾燥機チャンバ１２内に導くための加圧空気支援静電噴霧ノズルアセンブリである。国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０５６７２８に開示されるタイプのものであってもよい図示の噴霧ノズルアセンブリ１６は、ノズル支持ヘッド３１と、ヘッド３１から下流側に延在する長尺なノズルバレル又はノズル本体３２と、長尺なノズル本体３２の下流側端部にある放出噴霧チップアセンブリ３４とを含む。この場合のヘッド３１はプラスチック又は他の非導電材料から形成され、また、ヘッド３１には、液体供給源と連通する供給ライン１３１に結合するための液体入口取付具３８を受けて液体入口取付具３８と連通する径方向液体入口通路３６が形成される。供給液は、当該技術分野において知られるように粉体形態への乾燥時に所望の成分がキャリア内に封入されるように水などの溶媒、香味料、食品、医薬品などの所望の成分、及び、キャリア有する液体スラリーを含む粉体形態に乾燥され得る様々なスラリー又は同様の液体のいずれかであってもよいことが理解される。キャリアを含まない又は乾燥生成物の封入を必要としない液体を含む他の形態のスラリーが使用されてもよい。

[0090]この場合のノズル支持ヘッド３１には、適切な加圧ガス供給源に結合される空気入口取付具４０を受けて空気入口取付具４０と連通する径方向加圧空気霧化入口通路３９が前記液体入口通路３６の下流側に更に形成される。また、ヘッド３１は、高電圧源に接続されるとともに端部４４ａを有する高電圧ケーブル４４を固定するための取付具４２を受ける径方向通路４１を液体入口通路３６の上流側に有し、端部４４ａは、ヘッド３１内に軸方向で支持されて液体入口通路３６の下流側で延びる電極４８に電気的に接触する当接関係を成して通路４１内に延びる。

[0091]ヘッド３１を液体が通過できるようにするために、電極４８には、液体入口通路３６と連通して電極４８を貫通して下流側に延びる内部軸方向通路４９が形成される。電極４８には、液体入口通路３６と内部軸方向通路４９との間で連通する複数の径方向通路５０が形成される。図示の電極４８は、ヘッド３１の座ぐり孔内に嵌合される下流側で外向きに延びる径方向ハブ５１を有し、ハブとヘッドとの間にはシールＯリング５２が介挿される。

[0092]長尺な本体３２は、プラスチック又は他の適切な非導電材料から形成される外側円筒状本体部材５５の形態を成し、外側円筒状本体部材５５は、円筒状本体部材５５とヘッド３１との間にシールＯリング５６が介挿された状態でヘッド３１のねじ付き孔内に螺合される上流側端部５５ａを有する。ステンレス鋼又は他の導電金属から形成される液体供給チューブ５８が、外側円筒状本体部材５５を貫通して軸方向に延びて、軸方向電極液体通路４９と放出噴霧チップアセンブリ３４との間に液体を連通させるための液体流通路５９を画定するとともに、液体供給チューブ５８と外側円筒状本体部材５５との間に環状霧化空気通路６０を画定する。外側円筒状ノズル本体５５のねじ付き入口端部５５ａの上方に突出する液体供給チューブ５８の上流側端部は、導電関係を成して電極ハブ５１の下方に開口する円筒状孔６５内に嵌合する。電極４８が高電圧ケーブル４４によって帯電された状態で、入口通路３６への液体供給が長尺なノズル本体３２の全長に沿う電極通路４９及び液体供給チューブ５８を通じたその移動中に帯電されることが分かる。この場合の加圧ガスは、径方向空気入口通路３９を通じて液体供給チューブ５８の上流側端部の周囲で連通した後、液体供給チューブ５８と外側円筒状本体部材５５との間の環状空気通路６０内に連通する。

[0093]液体供給チューブ５８は、液体をヘッド３１から長尺なノズル本体部材３２を通って放出噴霧チップアセンブリ３４までのその経路の全体にわたって効率的に帯電させるために電極４８と電気的に接触する関係を成して配置される。その目的のため、放出噴霧チップアセンブリ３４は、シールＯリング７２を間に介挿した状態で液体供給チューブ５８の下流側端部に対して取り囲む関係を成す上流側円筒状部分７１を有する噴霧チップ７０を含む。噴霧チップ７０は、内側に先細る又は円錐状の中間部分７４と、噴霧チップ７０の円筒状流通路７５及び液体放出オリフィス７８を画定する下流側円筒状ノーズ部分７６とを含む。この場合の噴霧チップ７０は、明らかになるように、複数の空気通路７７を画定する上流側円筒状部分７１の外側に延在するセグメント化された径方向保持フランジ７８を有する。

[0094]液体を噴霧チップ７０に導通させる際に液体を静電的に帯電させ続けながら供給チューブ５８から噴霧チップ７０内に及び噴霧チップ７０を貫いて液体を導くために、導電ピンユニット８０が、供給チューブ５８の下流側端部に対して当接する導電関係を成して噴霧チップ７０内に支持される。この場合のピンユニット８０は、噴霧チップ７０の中間円錐部分７４内に支持される下流側円錐壁部分８２が形成された上流側円筒状ハブ部分８１を備える。円筒状ハブ部分８１には、周方向に離間された複数の径方向液体流通路８３（図８）が形成され、径方向液体流通路８３は液体供給チューブ５８と円筒状噴霧チップ通路部分７５との間で連通している。導電ピンユニット８０は、噴霧チップ７０内に着座される際に、液体供給チューブ５８の下流側端部を当接関係で物理的に支持することが分かる。

[0095]噴霧チップから放出する液体に電荷を集中させるために、ピンユニット８０は、液体放出オリフィス７８が電極ピン８４の周囲に環状に配置されるように、噴霧チップ通路７５と同心関係を成して支持される下方に延在する中心電極ピン８４を有する。電極ピン８４は、環状噴霧チップ放出オリフィス７８を越えて約１／４～１／２インチなどの距離だけ延びる、次第に先細る尖端部を有する。突出電極ピン８４が噴霧チップ７０から出る際の突出電極ピンの周囲の液体の接触の増大は、液体粒子の破壊及び分布を向上させるために放出液体に対する電荷の集中を更に高める。

[0096]或いは、図８Ａに描かれるように、より粘性の高い液体を噴霧する際、放出噴霧チップアセンブリ３４は、前述したものと同様であるが下方に延びる中心電極ピン８４を伴わないハブ部分８１を有してもよい。この配置は、より粘性の高い液体が噴霧チップをより自由に通過するようにし、一方で、放出液体に対する帯電は、そのような粘性の高い液体のより効率的な乾燥のために依然として液体の破壊を促進する。

[0097]放出噴霧チップアセンブリ３４は、噴霧チップ７０の周囲に配置される空気キャップ又はガスキャップ９０を更に含み、該キャップは、噴霧チップ７０の周囲に環状霧化空気通路９１を画定するとともに、噴霧チップ７０、ピンユニット８０、及び、液体供給チューブ５８を互いに組み付けられた導電関係で保持する。この場合の空気キャップ９０は、噴霧チップ７０の下流側端部の周囲に円錐状の加圧空気流通路部分９１ａを画定し、加圧空気流通路部分９１ａは、噴霧チップノーズ７６の周囲の環状放出オリフィス９３を通じて加圧空気又はガス放出ストリームを導くとともに噴霧チップ液体放出オリフィス７８から放出する液体を導くために、噴霧チップ保持フランジ７８内の周方向に離間した空気通路７７を介して、液体供給チューブ５８と外側円筒状本体部材５５との間の環状空気通路６０と連通する。噴霧ノズルの内部構成要素を組み付け関係に保持するために、空気キャップ９０は、外側円筒状部材５５の下流側外側ねじ付き端部の周囲に螺合する上流側円筒状端部９５を有する。空気キャップ９０は、噴霧チップ７０を支持するために噴霧チップ７０のセグメント化された径方向フランジ７８を受けて支持する座ぐり孔９６を有し、したがって、ピンユニット８０及び液体供給チューブ５８が上流側電極４８と導電関係にある。

[0098]噴霧ノズルアセンブリ１６は、静電的に帯電した液体粒子の噴霧を乾燥チャンバ１２内に放出するように動作可能である。実際には、図示の静電噴霧ノズルアセンブリ１６が直径７０ミクロン程度などの非常に微細な粒子液滴を生成するように動作され得ることが分かってきた。明らかになるように、加熱空気入口１５及び空気支援噴霧ノズルアセンブリ１６の両方から乾燥チャンバ内に導入されるそのような微細液体噴霧粒子及び加熱された乾燥ガスの破壊及び反発性に起因して、液体粒子は、微粒子形態への迅速且つ効率的な乾燥を受け易い。図示の静電噴霧ノズルアセンブリ１６が本発明に関連して特定の有用性を有することが分かってきたが、既知のタイプの静電液圧回転噴霧ノズル及び大容量低圧静電噴霧ノズルを含む他の静電噴霧ノズル及びシステムを使用できることが理解される。

[0099]本実施形態の更なる重要な特徴にしたがって、乾燥チャンバ１２は、噴霧ノズルアセンブリ１６からの静電的に帯電した液体噴霧粒子が放出される乾燥チャンバ１２の内壁面１２ａに対して同心的離間関係を成して配置される内部非金属絶縁ライナ１００を有する。図２に示されるように、ライナは、乾燥チャンバ１２の外壁面１２ａとの間に好ましくは少なくとも約２インチ（約５ｃｍ）の絶縁空気間隔１０１を設けるように、乾燥チャンバ１２の内径ｄ１よりも小さい直径ｄを有するが、他の寸法が使用されてもよい。この実施形態において、ライナ１００は、非構造的であり、好ましくは非透過性の可撓性プラスチック材料１００ａ（図３及び図３Ａ）から形成される。或いは、明らかになるように、ライナは、硬質の非透過性非導電材料１００ｃ（図３Ｄ）、透過性フィルタ材料１００ｂ（図３Ｂ）、又は、部分的に非透過性材料１００ａ及び部分的に透過性フィルタ材料１００ｂ（図３Ｃ）から形成されてもよい。

[0100]本実施形態の他の態様によれば、処理タワー１１は、乾燥チャンバ１２の外壁に対して電気的絶縁関係を成す環状ライナ１００の組み付け及び装着を容易にする急速取り外し組み付け構造を有する。この目的のため、環状絶縁ライナ１００は、それぞれの上側及び下側スタンドオフリングアセンブリ１０４によって両端で支持される（図１、図３、図１３、図１３Ａ、図１４、図１７）。この場合の各リングアセンブリ１０４は、ライナ１００の端部が取り付けられる内側円筒状スタンドオフリング１０５と、スタンドオフリング１０５に対して外側に延びる径方向関係を成して固定される複数の周方向に離間した非導電ポリプロピレン又は他のプラスチック製のスタンドオフスタッド１０６とを含む。図示の実施形態において、ライナ１００の上端部は、上側リングアセンブリ１０４のスタンドオフリング１０５の上端にわたって折り重ねられて、該上端に対し、ライナ１００の折り重ねられた端部上及びスタンドオフリング１０５上にわたって配置される環状Ｕ形態ゴムガスケット１０８によって取り付けられる（図１３）。ライナ１００の下端部も同様に下側リングアセンブリ１０４のスタンドオフリング１０５の底部の周囲に受け入れられて同様のゴムガスケット１０８によってそこに固定される（図１３）。また、同様のゴムガスケット１０８は、スタンドオフリング１０５の露出した縁部による損傷からライナ１００を保護するためにリングアセンブリ１０４の円筒状スタンドオフリング１０５の内側両端部に支持される。

[0101]各スタンドオフリングアセンブリ１０４を乾燥チャンバ１２内に固定するために、それぞれの装着リング１１０が、例えば溶接によって乾燥チャンバ１２の外面に取り付けられる。ステンレス鋼装着ねじ１１１が、絶縁スタンドオフスタッド１０６と螺合するために装着リング１１０の整列された開口部及び乾燥チャンバ１２の外壁を貫通して延びる。この場合、乾燥チャンバ１２の内壁をシールするために、各スタンドオフスタッド１０６の端部の周囲にゴム製Ｏリング１１２が設けられ、また、ネオプレン結合シーリングワッシャ１１４が各保持ねじ１１１の頭部の周囲に配置される。

[0102]乾燥チャンバ上端カバー１４を上側スタンドオフリングアセンブリ１０４に対してシール関係を成して乾燥チャンバ１２上の所定の位置に固定するために、環状アレイ１２０（図１及び図２）の離間した解放可能ラッチアセンブリ１２１が、スタンドオフスタッド１０６の中間の周方向に離間した位置で装着リング１１０（図１３～図１４）に固定される。ラッチアセンブリ１２１は、カバー１４の上端周縁上にわたって位置決め可能な上方に延びるドローフック１２２を有する既知のタイプを成してもよく、ドローフック１２２は、スタンドオフリング１０５の上縁部の周囲のＵ形状ガスケット１０８及び円筒状乾燥チャンバ１２の上縁部の周囲の同様の大径環状Ｕ形状ガスケット１２６に対して上端カバー１４を保持するためのラッチ位置へのラッチアーム１２４の下方回動動作に伴ってロック位置へ引き下げられる。ラッチアセンブリ１２１は、必要に応じて上端カバー１４の取り外しを可能にするためにドローフック１２２を上方及び外側に移動させるべくラッチフック１２４の逆回動動作によって容易にラッチ解除されてもよい。ラッチアセンブリ１２１の同様の環状アレイ１２０ａが、乾燥チャンバ１２の底部に隣接する装着リング１１０の周囲に設けられ、この場合には収集コーン１８の外側に延びるフランジ１２９と重なり合う関係で下方に配置されるドローフック１２４を有し、収集コーン１８のフランジ１２９をスタンドオフリング１０５の下端縁部及び乾燥チャンバ１２の下端円筒縁部の周囲でゴムガスケット１０８，１２６とシール関係を成して保持する（図１３Ａ）。特定の用途に関し、ライナ１００、Ｏリング、及び、他のシーリングガスケット１０８，１２６がＦＤＡ準拠の材料から形成されてもされなくてもよいことが理解される。

[0103]静電噴霧ノズルアセンブリ１６の動作中、この場合は図１５に描かれる液体保持タンク１３０である液体供給源から静電噴霧ノズルアセンブリ１６に供給される液体は、静電噴霧ノズルアセンブリ１６によって環状ライナ１００により画定される有効乾燥ゾーン１２７に導かれる。液体は、液体供給保持タンク１３０から、噴霧ノズルアセンブリ１６の液体入口取付具３８に接続される液体供給又は送出ライン１３１を介して、好ましくは従来の態様で動作可能な液体誘導ローラシステムを有する蠕動投与ポンプであるポンプ１３２により供給される。この場合の蠕動投与ポンプ１３２は、図１６Ａに描かれるように、プラスチックポンプハウジング３７内に電気的に絶縁された３つのプラスチック製ポンプローラ３３を備える。この場合の液体供給又は送出ライン１３１は、電気的に遮蔽されたチューブであり、また、ステンレス鋼乾燥チャンバ１２は、好ましくは、金属間接触によって固定される支持フレーム２４を介して承認された接地ラインによって接地される。

[0104]電子コントローラ１３３が、電気モータ１３４、ポンプ１３２、液体噴霧ノズルアセンブリ１６、高電圧ケーブル４４に電圧を供給する高電圧発生器などの静電噴霧乾燥機システムの様々なアクチュエータ及び電気又は電子デバイスに動作可能に接続され、それらの動作を制御するように動作する。単一のコントローラが示されるが、２つ以上のコントローラを含む分散コントローラ装置を使用できることが理解されるべきである。図示のように、コントローラ１３３は、プログラマブルロジックコントローラなどのプログラムに応答して動作することができる。コントローラ１３３とシステムの様々な他の構成要素との間の様々な動作可能な接続は、明確にするために図１５から省かれる。

[0105]本実施形態の更なる態様にしたがって、ポンプ１３２は、噴霧ノズルアセンブリ１６によって静電的に帯電した液体からモータ１３４への電荷を防止するために、ポンプ１３２とポンプ１３２を噴霧ノズルアセンブリ１６に結合する液体供給ライン１３１とに対して電気的に絶縁される関係を成して配置される電気モータ１３４（図１６）によって動作される。そのため、駆動モータ１３４は、ポンプ１３２を電気駆動モータ１３４から絶縁する例えば硬質ナイロンから形成される非導電駆動セグメント１３８によってポンプヘッド駆動シャフト１３６に結合される出力シャフト１３５を有する。図示の実施形態における非導電駆動セグメント１３８は、約１．５インチ（約３．８ｃｍ）の直径及び約５インチ（約１２．７ｃｍ）の軸方向長さを有する。この場合、電気モータ駆動シャフト１３５は、ねじ１４１によって非導電駆動セグメント１３８に固定される取付プレート１３９を支持する。ポンプヘッド駆動シャフト１３６は、同様に、ねじ１４１によって非導電駆動セグメント１３８の反対側の端部に取り付けられる取付プレート１４０を支持する。

[0106]静電電圧発生器２２２が、噴霧された液滴を静電的に帯電させる電圧を提供するための電気ライン２２４を介してノズルアセンブリ１６に電気的に接続される。図示の実施形態において、電気ライン２２４は、随意的であるとともに噴霧ノズルアセンブリ１６に供給される電圧及び電流を制御するために手動又は自動で調整され得る可変抵抗素子２２６を含む。また、液体供給ライン１３１とグランド２３２との間には随意的な接地配線２２８も電気的に接続される。接地配線２２８は、流体中に存在する電圧を制御するために手動又は自動で調整され得る可変抵抗器２３０を含む。図示の実施形態において、接地配線は、システムに供給される流体の電荷状態を制御するためにポンプ１３２の前に配置される。システムは、流体の充電状態をコントローラ１３３に通信するセンサを更に含んでもよく、それにより、システムは、可変接地抵抗器２３０の抵抗を制御することによって液体の帯電状態を自動的に監視及び選択的に制御して、システム内の液体ラインから電荷を引き出すことができる。

[0107]同様に適切に接地される駆動モータ１３４は、この場合には、非導電プラスチックモータ装着ハウジング１４４内に支持される。図示の液体保持タンク１３０は、タンク１３０内の液体の量を監視できるようにするために液体スケール１４５上に支持され、また、電気絶縁バリア１４６が、液体保持タンク１３０の下面とスケール１４５との間に設けられる。蠕動ポンプ１３２の代わりに、電気オペレーティングシステムから電気的に絶縁され得るプラスチック圧力ポット及び他のタイプのポンプ及び液体送出システムを使用することができることが理解される。

[0108]この場合、噴霧ノズルアセンブリ１６の霧化空気入口取付具１８に導かれる加圧ガスは、ガス供給ライン１５１（図１５）を介して噴霧ノズルアセンブリ１６の霧化空気入口取付具１８と連通するバルク窒素供給源１５０から生じる。供給ライン１５１には、制御された温度及び圧力で乾燥不活性窒素ガスを噴霧ノズルアセンブリ１６に供給できるようにするためのガス加熱器１５２が設けられる。窒素は、本実施形態に関連して霧化ガスとして説明されるが、乾燥チャンバ内の酸素レベルが静電噴霧ノズルアセンブリ又は乾燥システムの他の電子制御要素のスパーク又は他の電気的機能不全から発火可能な乾燥チャンバ内の乾燥粉体粒子と可燃性雰囲気を生成するレベル未満に維持される限り、他の不活性ガスを使用することができる又は空気を含む他のガスを使用することができることが理解される。

[0109]本実施形態の更に重要な態様にしたがって、噴霧ノズルアセンブリ１６に供給されて乾燥チャンバ１２内に噴霧されている液体の霧化に伴って乾燥チャンバ１２内に導かれる加熱された窒素霧化ガスは、乾燥媒体として乾燥チャンバ１２を通じて連続的に再循環される。図１５を更に参照すると理解されるように、乾燥ガス入口１５及び噴霧ノズルアセンブリ１６の両方から乾燥チャンバ１２内に導入される乾燥ガスは、乾燥チャンバ１２の長さにわたって循環し、乾燥チャンバ１２内に噴霧される静電的に帯電した液体粒子を粉体形態に効率的に乾燥させる。乾燥した粉体は、粉体収集コーン１８を通って粉体収集チャンバ２１へ移動し、そこで、手動又は他の自動化された手段のいずれかの適切な手段によって除去され得る。

[0110]図示の粉体収集コーン１８は、図１０及び図１０Ａに最も良く示されるように、上側円筒状部分１５５と、内側に先細る円錐形中間部分１５６と、乾燥した粉体を粉体収集チャンバ２１内に導くためにフィルタ要素ハウジング１９の中心を貫通して延びる下側円筒状粉体送出部分１５８とを有する。この場合のフィルタ要素ハウジング１９は、粉体収集コーン１８の下側部分に対して取り囲んで外側に離間する関係を成して装着される一対の垂直に積み重ねられる環状ＨＥＰＡフィルタ１６０を有する。図示の粉体収集コーン１８は、その端部の中間に外側に延在する径方向フランジ１６１を有し、径方向フランジ１６１は、径方向フランジ１６１とフィルタ要素ハウジング１９との間に環状シール１６２が介挿された状態でフィルタ要素ハウジング１９内の上側フィルタ１６０上にわたって配置される。乾燥粉体の大部分は、収集コーン１８を通じて粉体収集チャンバ１９内に落下するが、乾燥ガスが、粉体収集コーン１８の底部部分の周囲で上方に移動した後に、フィルタハウジング１９の排気ガス出口２０を通じて出る前に微粉体を抑制して濾別するＨＥＰＡフィルタ１６０を通って外側に移動するため、最も細かい粒子のみが乾燥ガスに同伴されたままである。

[0111]或いは、図１１、図１１Ａ及び図１１Ｂに描かれるように、ハウジング１９ａの中間横方向支持パネル１６３から依存する垂直関係を成して装着される複数の周方向に離間した円筒状フィルタ１６０ａを備えるフィルタ要素ハウジング１９ａが使用されてもよい。収集コーン１８から下側収集チャンバに導かれる粉体粒子を潜在的に伴うガスは、フィルタ１６０ａを通って横方向支持パネル１６３の上方のフィルタ要素ハウジング１９ａ内の共通の排気プレナム１６４へ横方向に流れ、出口ポート２０ａを通ってフィルタ１６０ａによって空気流から制限された粒子と連通する。フィルタ１６０ａを定期的に洗浄するために、フィルタ１６０ａはそれぞれ、その開示が参照により本願に組み入れられる、本出願と同じ出願人に譲渡された米国特許第８，８７６，９２８号明細書に開示されるタイプのそれぞれの逆パルス空気フィルタ洗浄デバイス１６７を有する。逆パルス空気フィルタ洗浄デバイス１６７のそれぞれは、パルス空気供給源に結合するためのそれぞれのガス供給ライン１６７ａを有する。

[0112]図示の逆パルス空気フィルタ洗浄デバイス２１は、図１１Ａ及び図１１Ｂに描かれるように、それぞれ、窒素などの加圧ガス源に結合される圧縮ガス供給ライン１６７ａに接続するために環状リテーナ２４２により固定される排気プレナム１６４の上壁にガス入口２４１を有する逆パルスノズル２４０を含む。ノズル２４０は、入口２４１から排気プレナム１６４及び実質的にフィルタ１６０ａの長さを通じて延びる中空の内側空気通路２４４を画定する円筒状閉鎖底部構造を有する。ノズル２４０には、排気プレナム１６４内の部分に複数の比較的大径の放出穴２４６が形成されるとともに、フィルタ１６０ａ内のノズル２４０の長さに複数のより小さいサイズの空気放出穴２４８が形成される。

[0113]逆パルスノズル２４０の動作中にフィルタ要素ハウジング１９ａから排気プレナム１６４へのプロセスガスの流れを遮断するために、環状排気ポート遮断プランジャ２４９が、排気ポート開閉位置間で排気プレナム１６４内を軸方向に移動するために逆パルスノズル１６０ａの上方に配置される。プランジャ２４９の移動を制御するために、底部開口プランジャシリンダ２５０が、排気プレナム１６４の上壁からシール依存関係を成して装着される。図示のプランジャ２４９は、シリンダ２５０の内部と摺動シール係合するようになっている外周を有する上側の比較的小径の環状シール・ガイドフランジ２５２と、パネル１６３内の排気ポート２５３とシール係合するためにシリンダ２５０の下側末端部の下方に配置される下側のより大径のバルブヘッド２５４とを含む。プランジャ２４９は、好ましくは弾性材料から形成され、また、上側シール・ガイドフランジ２５２及び下側バルブヘッド２５４は、下方に先細る又はカップ形状の形態を有する。

[0114]プランジャ２４９は、逆パルスノズル２４０に沿う限られた軸方向移動のために配置され、逆パルスノズル２４０の外周にわたって固定されるコイルばね２５６によって図３に示されるように常時開位置又は引き込み位置に付勢される。バルブプランジャ２４９がそのような位置に付勢された状態で、プロセスガスは、フィルタ要素ハウジング１９ａからフィルタ１６０ａ、排気ポート２５３を通って排気プレナム１６４に流れる。

[0115]逆パルスガス洗浄サイクル中、圧縮ガスのパルスは、入口ライン１６７ａから逆パルスノズル２４０に導通される。圧縮ガスがノズル１６０ａを通って移動する際、圧縮ガスは、まず最初に、より大きい直径又はプランジャ作動穴２４６を通ってプランジャシール・ガイドフランジ２５２の上方のプランジャシリンダ２５０内に導かれ、その後、より小さい逆パルスノズル穴２４８に導通される。より大きな穴２４９はより低い抵抗の経路をもたらすため、ガスは、最初にプランジャシリンダ２５０に流入し、プランジャシリンダ２５０内の圧力が増大すると、ばね２５６の付勢力に抗してプランジャ２４９を押し下げる。最終的に、圧力は、それがばね２５６の力に打ち勝ってプランジャ２４９を排気ポート２５３に向けて該ポートを一時的に密封するように押し下げるポイントまで高まる。プランジャ２４９が排気ポート２５３を密封した後、外側プランジャシリンダ２５０内の圧縮ガスはもはやプランジャ２４９を移動させることができず、プランジャシリンダ２５０内のガス圧力は、圧縮ガスがその後により小さいノズル穴２４８を通ってフィルタ１６０ａに押し付けられてその外面の周りに蓄積した粒子状物質を除去するポイントまで上昇する。

[0116]逆圧縮空気パルス及びフィルタ１６０ａ上の蓄積された微粒子の排除に続いて、圧力はもはやばね２５６に対抗しない程度までプランジャシリンダ２５０内で散逸する。その後、プランジャ２４９は、ばね２５６の力の下でその引き込み位置又は休止位置まで上方に移動し、乾燥機の継続的な動作のために排気ポート２５３を開封する。

[0117]乾燥チャンバ１２の下端部に装着可能な排気ガスフィルタ要素ハウジング２７０及び粉体収集チャンバ２７１の更なる他の別の実施形態が図１２－図１２Ｂに描かれる。この場合、上側粉体方向プレナム２７２が長尺な乾燥チャンバ１２の下面に装着可能であり、フィルタ要素ハウジング２７０は、複数の垂直に向けられた円筒状フィルタ２７４を含むとともに、粉体方向プレナム２７２の下方に配置され、粉体方向コーン２７５がフィルタ要素ハウジング２７０の下面に結合され、粉体収集チャンバ２７１は粉体方向コーン２７５の下面に支持される。

[0118]図示された粉体方向プレナム２７２は、乾燥チャンバ１２の下面に対してシール関係を成して装着可能であるとともに乾燥チャンバ１２及び乾燥ゾーン１２７から乾燥ガス及び粉体を受けるための開放した上端部を有する外側円筒状ハウジング壁２８９を備える。粉体方向プレナム２７２内には、下方に開口する円錐状に構成された排気プレナム２８１が収容されており、排気プレナム２８１は、その下面に排気チャンバ２８２（図１２Ｂ）を画定するとともに、その上側で乾燥チャンバ１２からの乾燥ガス及び粉体を円錐状排気プレナム２８１の外周にわたって下方及び外側に導く。

[0119]フィルタ要素ハウジング２７０は、環状シール２８５によって粉体方向プレナム２７２の底部周縁にシール関係を成して装着される外側円筒状ハウジング壁２８４と、環状シール２８８によって円錐状排気プレナム２８１の底部周縁にシール関係を成して装着される内側円筒状フィルタシュラウド２８６とを備える。円錐状排気プレナム２８１及び内側円筒状フィルタシュラウド２８６は、複数の径方向支持体２９０（図１２Ａ）によってガス誘導プレナム２７２の外側円筒状ハウジング壁２８９内及びフィルタ要素ハウジング２７０内に支持されて、円錐状排気プレナム２８１の底部外周の周りに連通する空気通路２９１と、内側円筒状フィルタシュラウド２８６と外側円筒状ハウジング壁２８４との間の環状ガス通路２９２とを画定し、粉体方向プレナム２７２を通過するガス及び粉体が、円錐状排気プレナム２８１によってフィルタ要素シュラウド２８１の周りで外側に、下方にある粉体方向コーン２７５内及び収集チャンバ２７１内に導かれるようにする。

[0120]この場合の円筒状フィルタ２７４は、下方に開口する円錐状排気プレナム２８１の下面の下方に固定配置される円形支持プレート２９５に対して依存関係を成して支持される。この場合の円形フィルタ支持プレート２９５は、円筒状シュラウド２８６の上側外周に対して僅かに凹んだ関係を成して装着され、排気チャンバ２８２の底壁を画定する。図示の円筒状フィルタ２７４はそれぞれ、円筒状フィルタ要素２９６と、上側円筒状カートリッジ保持プレート２９８と、下端エンドキャップと、介挿された環状シール要素３００，３０１，３０２を伴うシールプレート２９９とを備えるカートリッジ形態である。フィルタカートリッジを組み付け関係で固定するために、上側カートリッジ保持プレート２９８は、Ｏリングシールリング３０８を間に介挿した状態でナット３０６により固定される下端エンドキャップ２９９の中心開口部を通じて位置決め可能なねじ付き下端部スタッド３０５を伴う従属Ｕ形状支持部材３０４を有する。各フィルタカートリッジの上側保持プレート２９８は、中心支持プレート２９５のそれぞれの円形開口３１０の周りにシール関係を成して固定され、この場合、フィルタ要素２９６は、支持プレート２９５の下面に対して依存関係を成して配置され、また、ホルダプレート２９８の中心開口３１１は、排気チャンバ２８２と円筒状フィルタ要素２９６の内側との間に連通する。この場合のフィルタ要素カートリッジは、内側シュラウド２７４の中心の周りに周方向で離間した関係を成して配置される。

[0121]この場合のフィルタ要素ハウジング２７０は、フィルタカートリッジへの容易なアクセスを可能にするために解放可能なクランプ３１５又は同様の締結具によって粉体方向プレナム２７２に固定される。また、内側フィルタシュラウド２８６は、交換のためのフィルタへのアクセスを可能にするために、ピン及びスロット接続などによって円筒状フィルタ２７４に対して取り囲む関係を成して解放可能に装着される。

[0122]乾燥機システムの動作中、粉体方向プレナム２７２に導かれる乾燥ガス及び粉体が、円錐状排気プレナム２８１の周りで、内側フィルタ要素シュラウド２７４の周囲の環状通路２９１，２９２内に導かれ、チャンバ２７１内での収集のために粉体方向コーン２７５内及び収集チャンバ２７１内に向けて下方に導かれるのが分かる。ガス流中に残っている乾燥粉体の大部分は粉体収集チャンバ２７１内に移動するが、既に示唆したように、乾燥ガスがフィルタを通過して乾燥ガス排気プレナム２８２に入り、乾燥ガス排気ポート３２０を通じて出て、乾燥チャンバ１２に再循環する際に、微細なガス伝播性粒子状物質が環状フィルタ２７４によって分離されて保持される。

[0123]乾燥機システムの使用中に粉体が蓄積した円筒状フィルタ２７４を洗浄するために、各円筒状フィルタ２７４がそれぞれの逆ガスパルス洗浄デバイス３２２を有する。この目的のため、この場合のガス方向プレナム２７２は、適切な加圧空気供給源に結合される外側環状加圧ガスマニホールドチャネル３２１を有する。各逆空気パルス洗浄デバイス３２２は、この場合には空気方向プレナム２７２の外側に装着される、環状加圧ガスマニホールドチャネル３２１とそれぞれの制御バルブ３２６との間に結合されるそれぞれの加圧ガス供給ライン３２５を有する。ガスパルス方向ライン又はチューブ３２８が、制御バルブ３２６から空気方向プレナム２７２及び排気プレナム３２９の円錐壁を通じて径方向に延在し、その後、ガスパルス方向ライン３２８の末端放出端部３２９がフィルタカートリッジ保持プレート２９８の中心開口３１１及びその下の円筒状フィルタ要素２９６に対して位置合わせ関係を成して上方に配置された状態で直角に下方に旋回する。

[0124]制御バルブ３２６の適切な選択的又は自動化された制御によって、制御バルブ２６は、円筒状フィルタ要素２９６の外壁に蓄積された粉体を放出するために、ライン３２８から軸方向で圧縮ガスのパルスを循環フィルタ２７４内に放出するように周期的に動作され得る。パルスガス方向ライン３２８の放出端部３２９は、好ましくは、循環フィルタ２７４の上端部に対して離間した関係を成して配置されて、圧縮ガスインパルスをフィルタ要素２９６に導くことを容易にすると同時に、排気チャンバ２８２からガスを引き込み、蓄積された粉体をフィルタ要素２９６から除去する逆流インパルスを促進させる。好ましくは、空気チューブ３２８の放出端部３２９は、図１２Ｂに３３０として描かれる拡張する空気流がフィルタカートリッジへの到達時にカートリッジ保持プレート２９８の中心開口３１１の直径にほぼ対応する外周を有するように円筒状フィルタ要素の上端部から距離を隔てて離間される。典型的な実施形態では、空気方向チューブ２８が約１インチの直径を有し、放出端部３２９が保持プレート２９８から約２．５インチの距離を隔てて離間される。

[0125]この場合の粉体収集チャンバ２７１は、収集チャンバ２７１の上端部に装着される円形バタフライバルブ３４０（粉体収集チャンバ２７１内で分離した状態で図１２Ｂに示される）を有し、円形バタフライバルブは、乾燥粉体を収集チャンバ２７１内に導くことができるようにする垂直位置又は開放位置と、粉体が除去されているときに乾燥粉体の収集チャンバ２７１内への通過を阻止する水平閉鎖位置との間で回転動作できるように適切な作動デバイス３４１によって動作可能である。或いは、粉体収集チャンバ２７１が開放した下端部から可動コンベヤ上に粉体を直接に堆積させることができることが理解される。

[0126]フィルタ要素ハウジング１９ａから出る乾燥ガスの再循環及び再利用を可能にするために、フィルタハウジング１９の排気出口２０は再循環ライン１６５に結合され、再循環ラインは、凝縮器１６６、送風機１６８、及び、乾燥ガス加熱器１６９（図１５）を介して加熱チャンバ１２の上端カバー１４の加熱ガス入口ポート１５に接続される。凝縮器１７０は、それぞれの冷水供給ライン及び戻りライン１７１，１７２を有する冷水冷却凝縮コイル１７０ａによって排気ガス流ストリームから任意の水蒸気を除去する。凝縮器１７０からの凝縮物は収集容器１７４又はドレインに導かれる。その後、乾燥した窒素ガスは、ガス加熱器１６９を通って送風機１６８により導かれ、ガス加熱器は、加熱ガス入口ポート１５に戻って加熱チャンバ１２に入る変向のための特定の粉体乾燥動作のために、凝縮器１７０内で冷却した後の乾燥ガスを所定の加熱温度に再加熱する。送風機１６８と加熱器１６９との間の再循環ライン１６５に結合される排気制御バルブ１７５は、静電噴霧ノズルアセンブリ１６からシステムに導入される過剰な窒素ガスを適切な排気ダクト作業１７６に放出できるようにする。制御バルブ１７５からの排気流は、静電噴霧ノズルアセンブリ１６によって乾燥チャンバ１２に導入された過剰な窒素と一致するように設定されてもよい。排気流制御バルブ１７５及び送風機１６８の選択的制御によって、乾燥チャンバ１２内の真空又は圧力レベルが、特定の乾燥動作のために又は揮発性物質の蒸発及び排気を制御する目的のために選択的に制御され得ることが理解される。図示の実施形態では冷水凝縮器１７０が示されるが、再循環ガス流ストリームから水分を除去するための他のタイプの凝縮器又は手段を使用できることが理解される。

[0127]静電噴霧ノズルアセンブリ１６及び乾燥ガス入口ポート１５の両方から可撓性ライナ１００によって画定された有効乾燥ゾーン１２７に導入される乾燥ガスは、静電噴霧ノズルアセンブリ１６によって乾燥チャンバ１２内に噴霧された液体粒子の乾燥を容易にする乾燥不活性ガス、すなわち、図示の実施形態では窒素であることが理解される。前述したように、不活性乾燥ガスの再循環、静電噴霧ノズルアセンブリ１６又はシステムの他の構成要素からの意図しないスパークの場合に乾燥チャンバ内での粉体の危険な爆発の機会を防ぐために、乾燥ガスからの酸素のパージも行なう。

[0128]更に、噴霧乾燥システム１０を通る不活性乾燥ガスの再循環は、大幅に低い動作温度で且つ相応に大幅なコスト削減を伴って、噴霧乾燥システム１０の非常にエネルギー効率の良い動作を可能にすることが分かってきた。先に示したように、噴霧されるべきエマルジョンは、一般に、３つの成分、例えば水（溶媒）、デンプン（キャリア）及び香味油（コア）から形成される。その場合、噴霧乾燥の目的は、油の周りにデンプンを形成し、乾燥ガスで全ての水を乾燥させることである。デンプンは、油の周りに保護層として残り、油が酸化するのを防ぐ。この所望の結果は、霧化の前及び最中に負の静電荷がエマルジョンに印加されるときにより容易に達成されることが見出された。

[0129]作動の理論は完全には理解されていないが、噴霧されたエマルジョンの３つの成分のそれぞれは異なる電気的特性を有する。群の中で最も導電性がある水は殆どの電子を容易に引き付け、次に導電性があるのはデンプンであり、最後に最も抵抗がある油は電子を殆ど引き付けない。反対の電荷が引き付けられ、同様の電荷が反発することを知ると、水分子は全て最大の同様の電荷を有し、互いに対して最も反発力を有する。この力は、水分子を液滴の外面に導き、そこで水分子は乾燥プロセスを促進する乾燥ガスに対して最大の表面積を有する。より小さな電荷を有する油分子は、液滴の中心に残る。このプロセスは、より迅速な乾燥又はより低い熱源による乾燥並びにより均一なコーティングに寄与すると考えられる。９０℃の入口乾燥ガス温度で動作する本噴霧乾燥システムによって生成される噴霧乾燥粉体の試験は、１９０℃で動作可能な従来の噴霧乾燥プロセスで乾燥された粉体に匹敵する粉体を見出した。更に、場合によっては、本噴霧乾燥システムは、乾燥ガスを加熱することなく効果的に動作させることができる。

[0130]封入効率、すなわち、乾燥粉体のコーティングの均一性も、より高温の噴霧乾燥で達成されるものと同等であった。更に、低温乾燥は、従来の噴霧乾燥と比較して、環境中に放出される芳香、臭気及び揮発性成分を著しく減少させることが見出され、乾燥粒子の外面がより均一且つ完全にデンプンで形成されていることを更に示している。放出される芳香及び臭気の低減は、作業環境を更に向上させ、オペレータを刺激し、及び／又は、オペレータに有害であり得るそのような臭気をパージする必要性を排除する。また、より低い温度処理は、化合物に損傷又は悪影響を与えることなく、感温性成分（有機又は無機）の噴霧乾燥を可能にする。

[0131]乾燥プロセス中に粒子がライナ１００の表面に付着又は蓄積する可能性がある場合、蓄積した粉体を除去するのに十分な振動運動をライナ１００に周期的に付与するためのライナ振盪デバイスが設けられる。図示の実施形態では、乾燥チャンバ１２は、空気圧タンク１８１に結合された側面空気圧ライナ振盪バルブポート１８０を有し、空気圧タンクは、定期的に作動されて、空気圧ライナ振盪バルブポート１８０を通ってライナ１００と乾燥チャンバ１２の外壁との間の環状空気空間に加圧空気を導き、蓄積した粉体を除去するのに十分な力で可撓性ライナ１００を前後に振盪する。加圧空気は、好ましくは、そのような振盪動作を強めるために、脈動するように空気圧振盪バルブポート１８０に導かれる。或いは、ライナ１００を振盪させるために機械的手段を使用できることが理解される。

[0132]乾燥チャンバ１２内の異なる粉体の流れ間など、噴霧乾燥機システムの連続する異なる選択的使用間の交差汚染を確実に防ぐために、急速取り外し締結具１２１の環状アレイ１２０、１２０ａは、ライナ１００の容易な交換のために乾燥チャンバ１２からカバー１４及び収集コーン１８を分解することを可能にする。ライナ１００は比較的安価な材料で作られているため、異なる粉体の流れ間で使い捨てであることが好ましく、新しい新鮮な交換ライナの交換は過度の費用を伴うことなく影響を受ける。

[0133]この実施形態の他の重要な特徴に沿って、乾燥チャンバ１２は、異なる噴霧乾燥要件に対して容易に変更可能である。例えば、より小さい乾燥要件のために、より小さい直径のライナ１００ａを使用して、有効な乾燥ゾーンのサイズを小さくすることができる。その目的のために、前述したものと同様であるが、より小さい直径の内側スタンドオフリング１０５ａを有するスタンドオフリングアセンブリ１０４ａ（図１８）を、より大きい直径のスタンドオフリングアセンブリ１０４に容易に置き換えることができる。リングアセンブリの置き換えは、上端カバー１４及び収集コーン１８の周方向に離間したラッチ１２１のアレイ１２０、１２０ａのラッチを外し、より大きな直径のリングアセンブリ１０４を乾燥チャンバ１２から取り外し、それらをより小さな直径のリングアセンブリ１０４ａ及びライナ１００ａと交換し、上端カバー１４及び収集コーン１８を乾燥チャンバ１２上に再組み立てして再ラッチすることによって達成することができる。小径ライナ１００ａは、加熱された乾燥ガス及び霧化ガスが導入される乾燥ゾーンを効果的に減少させ、より迅速且つエネルギー効率の良いより小さなロットの乾燥を可能にする。

[0134]より小さなロットランのより効率的な乾燥を更に可能にするために、乾燥チャンバ１２は、乾燥チャンバ１２の長さを短くすることを可能にするモジュール式構造を有する。図示の実施形態において、乾燥チャンバ１２は、複数の、この場合は２つの垂直に積み重ねられた円筒状の乾燥チャンバのモジュール又は部分１８５，１８６を備える。下側チャンバ部分１８６は、上側チャンバ部分１８５よりも長さが短い。この場合も、２つの円筒状の乾燥チャンバ部分１８５，１８６は、前述したものと同様の周方向に離間した急速取り外し締結具１２１のアレイ１０２ｂによって互いに解放可能に固定される。締結具１２１のこのアレイ１０２ｂのための装着リング１１０は、その下端に隣接して上側円筒状乾燥チャンバ部分１８５に溶接され、そのアレイ１０２ｂの締結具１２１は、下側円筒状乾燥チャンバ部分１８６の上端外側径方向フランジ１８８（図１及び図２）の下面に係合して保持するためにドローフック１２２が下方に配置された状態で導かれる。下側円筒状部分１８６を上側円筒状部分１８５及び収集コーン１８に取り付ける締結具１２１の２つのアレイ１０２ａ、１０２ｂが解放されると、下側円筒状部分１８６を取り外すことができ、下側スタンドオフリングアセンブリ１０４は上側チャンバ部分１８５の底部に隣接して再配置され、ライナ１００はより短い長さのライナに置き換えられる。次いで、上側円筒状乾燥機チャンバ部分１８５は、収集コーン１８の外側環状フランジ１２９に係合するアレイ１０２ｂの締結具１２１によって、下側スタンドオフリングアセンブリ１０４を間に挟んで粉体収集コーン１８上に直接に固定することができる。この変更は、より小さなロット乾燥のための加熱要件を更に低減するために、実質的により短い長さの有効乾燥ゾーンの使用を可能にする。

[0135]更なる円筒状乾燥チャンバのモジュール又は部分１８６を追加して、乾燥チャンバ１２の有効長を更に増大させることができることが理解される。サイズが大きくなるかどうかにかかわらず、乾燥チャンバ１２内に噴霧される液体の量を増大させるために、図１９及び図２０に示されるように、複数の静電噴霧ノズルアセンブリ１６を上端カバー１４に設けることができる。共通の液体及び窒素供給源から供給され得る複数の噴霧ノズルアセンブリ１６は、好ましくは、上端カバー１４（図４）のそれぞれの予め閉栓された装着開口部１９０において、互いに周方向に離間した関係で支持される。そのとき使用されない中心装着開口部１９２（図２０）は、適切に閉栓されるか、そうでなければ閉じられてもよい。

[0136]この実施形態の更に他の特徴によれば、乾燥タワー１１のモジュール式急速取り外し構成要素は、静電噴霧ノズルアセンブリ１６を、下向き噴霧のための乾燥チャンバ１２の上端の位置から、乾燥チャンバ１２内への静電的に帯電した液体噴霧の上向きのための乾燥チャンバ１２の下端に隣接する位置に移動させることを更に可能にする。この目的のために、噴霧ノズルアセンブリ１６は、上端カバー１４から取り外され、底部噴霧ノズル装着支持体１９５（図２１－図２４）内に固定されてもよく、この場合、この支持体は、図２１に示されるように、帯電した噴霧パターンを乾燥チャンバ１２内に上向きに噴霧するために静電噴霧ノズルアセンブリ１６を配向するべく、乾燥チャンバ１２の底部に直接に隣接する粉体収集コーン１８の上側円筒状壁部分１５５内に装着される。図示の底部ノズル装着支持体１９５は、図２２－図２４に示されるように、噴霧ノズルアセンブリ１６を上流側端部に隣接して支持するための中心環状装着ハブ１９６を含み、上流側端部は、非導電材料で作られた複数の径方向装着ロッド１９８によって粉体収集コーン１８の上側円筒状部分１５５内に支持される。径方向装着ロッド１９８はそれぞれ、それぞれのステンレス鋼ねじ１９９（図２４）によって、ゴム接着シールワッシャ２００がねじ１９９の頭部と粉体収集円錐部１８の外壁面との間にある状態で円筒状壁部分１５５に固定され、各装着ロッド１９８の外端部と粉体収集円錐部分１８の内壁面との間にはシールＯリング２０１が介挿される。非導電テフロン（登録商標）又は他のプラスチックの液体及び霧化ガス供給ライン２０５，２０６は、粉体収集コーン１８によって絶縁された取付具２０８，２０９に対して径方向外側にそれぞれ接続し、粉体収集コーンは霧化空気及び液体供給ライン１５１，１３１に接続される。また、高電圧電力ケーブル２１０が、絶縁された取付具２１１を介してノズルアセンブリと径方向で接続する。

[0137]静電噴霧ノズルアセンブリ１６が乾燥チャンバ１２の下面に隣接して装着された状態で、カバー１４の中心噴霧ノズル装着開口部１９２、並びに、ガス入口ポート１５が適切に閉栓されてもよい。粉体収集コーン１８は、キャップを外して乾燥ガス再循環ライン１６５に接続することができる接線方向に配向された乾燥ガス入口２１５を更に有し、この場合のカバー１４は、加熱ガス戻りラインに接続するためにキャップを外すこともできる一対の排気ポート２１６を有する。

[0138]噴霧ノズルアセンブリ１６が乾燥チャンバ１２の下面に装着された状態で、乾燥チャンバ１２内に上方に向けられた静電的に帯電した液体噴霧粒子は、この場合には底部加熱ガス入口２１５を通って接線方向に向けられた乾燥ガスによって、及び、噴霧ノズルアセンブリ１６からの加熱霧化ガスによって乾燥され、この場合も、これらのガスはいずれも乾燥不活性ガス、すなわち、窒素である。

[0139]この実施形態によれば、乾燥チャンバ１２内の環状ライナ１００は、好ましくは、前述したように、乾燥ガスが最終的にフィルタ媒体を通って移動してカバー１４内の上側排気ポート２１６から再循環、再加熱、及び底部ガス入口ポート２１５への方向転換のために再循環ライン１６５に出ることを可能にするためのフィルタ媒体１００ｂ（図３Ｂ）で作られる。上方に向けられた乾燥ガス及び霧化ガスによって乾燥された粉体は、前述したように、最終的に粉体収集コーン１８内に向けて下方に浮遊し、粉体収集コーンを通って収集チャンバ１９内に入り、最も細かい粒子のみが濾材ライナ１００によって濾過される。空気圧ライナ振盪器は、この場合も先と同様に、ライナ１００上の粉体の蓄積を防止するために定期的に作動されてもよい。

[0140]以上から、図２５のテーブル２２０に示されるように、処理タワーは、特定の噴霧用途のための様々な処理モードで容易に構成及び動作され得るのが分かる。乾燥チャンバの長さは、円筒状乾燥機チャンバ部分１８６を追加又は除去することによって選択的に変更されてもよく、ライナの材料は、非透過性又は透過性など選択的に決定されてもよく、静電噴霧ノズルの向きは、下向きに噴霧する上端と上向きに噴霧する下端との間で変更されてもよく、処理されたガスの流れ方向は、所望の形態に基づいて下向き又は上向きの間で変更され得る。

[0141]前述の実施形態では、窒素又は他の不活性乾燥ガスが、静電噴霧ノズルアセンブリ１６への霧化ガスとしてシステムに導入されるが、代わりに、窒素ガスを再循環ガスに導入することもできる。図２５Ａに示される噴霧乾燥システムでは、前述したものと同様の部分には前述したものと同様の符号が付されており、窒素又は他の不活性ガスは、ガス送出供給ライン１６９ａを介して乾燥チャンバ１００への導入のため及び前述したような乾燥チャンバ１００から凝縮器１７０及び送風機１６８を介した再循環のために窒素注入ライン１６９ａからガス加熱器１６９内に導入される。その実施形態では、前述したように、窒素ガスを霧化ガスとして静電噴霧ノズルアセンブリ１６に供給することもでき、又は、乾燥チャンバ内に可燃性雰囲気を生成しない限り、空気又は不活性ガスと空気との組み合わせを霧化ガスとして静電噴霧ノズルアセンブリ１６に供給することができる。それ以外の図２５Ａに示される乾燥システムの動作は、前述のものと同じである。

[0142]図２５Ｂを参照すると、粉体収集コーン１８ａが従来のサイクロン分離器／フィルタバッグハウジング１９ａに粉体を導くことを除いて、上記と同様の他の別の実施形態の乾燥システムが示されており、この実施形態では、乾燥生成物が下側出口１９ｂから放出され、放出空気は、凝縮器１７０、送風機１６８、乾燥ガス加熱器１６９、及び、乾燥チャンバ１１を通じた再循環のために上側排気ポートライン１６５から導かれる。図２５Ｃには、図２５Ｂに示すものと同様であるが、サイクロン分離器とフィルタバッグハウジング１９ａと乾燥チャンバ１１の上端との間に微粉体再循環ライン１９ｃを伴う乾燥システムの別の実施形態が示される。サイクロン分離器１９ａで分離された乾燥微粒子は、微粒子の凝集を有する粉体を生成するために、微粉体再循環ライン１９ｃを介して乾燥チャンバ１１に再循環される。ここでも、システムは、そうでなければ前述と同じように動作する。

[0143]ここで図２５Ｄを参照すると、流動床粉体乾燥システムの形態の他の別の実施形態が示される。この場合も、粉体乾燥システムは、円筒状の乾燥チャンバ１２を有し、この乾燥チャンバ内には、同心円状に配置された非透過性ライナ１００と、静電的に帯電した液体粒子を、前述のようにライナ１００によって画定された有効加熱ゾーン１２７内に導くための静電噴霧ノズルアセンブリ１６とが設けられる。この場合、円錐状に形成された収集容器部分１８ｂは、従来型の流動床型スクリーンセパレータ１９ｃを介して、乾燥チャンバ１２から収集チャンバ１９ｂに粉体を連通させる。この実施形態では、図１１Ａの実施形態に関連して説明したものと同様の複数の流動床円筒状フィルタ要素１６０ｂが、乾燥チャンバ１２の上端に隣接する排気プレナム１６４ｂを画定する上側横方向プレート１６３ｂから支持される。この場合、送風機１６８は、排気プレナム１６４ｂから空気を引き出し、そこから粉体及び粒子状物質が、凝縮器１７０及び加熱器１６９を通じたライン１６５を介した導入、底部収集チャンバ１９ｂ内への再導入、及び、乾燥チャンバ１２を通じた上方への再循環のために、濾別されてしまっている。フィルタ１６ｂは、この場合も先と同様に、粉体が蓄積されたフィルタ１６ｂを洗浄するために加圧空気をフィルタ１６ｂに周期的に導くためのそれぞれの空気制御バルブ１６７ｃを有する、参照された米国特許第８，８７６，９２８号明細書に開示されているタイプの逆パルス空気フィルタ洗浄デバイス１６７ｂを有する。

[0144]前述の実施形態の非透過性ライナ１００は、好ましくは、プラスチックなどの可撓性非導電性材料で作られるが、代わりに、図３Ｄに示されるように、硬質プラスチック材料で作ることもできる。その場合、ライナを乾燥チャンバ１２内で同心関係で固定するために、適切な非導電装着スタンドオフ１００ｄを設けることができる。或いは、図３Ｃに示されるように、透過性ライナは、部分的に、例えば一方の直径方向側において、空気が排気のためにライナを通って流れることができるようにする透過性フィルタ材料１００ｂにより形成され、部分的に、例えば反対側の直径方向側において、乾燥粒子がライナに引き込まれるのを防止する非透過性材料１００ａから形成され得る。

[0145]更なる別の実施形態として、図示の噴霧乾燥機システムは、図１５Ａに示されるように、ワックス、ハードワックス、及び、グリセリドなどの溶融流ストリームを低温ガスストリーム状態に噴霧冷却して固化粒子を形成するのに用いるべく容易に変更することができる。前述したものと同様のものには、同様の符号を付している。噴霧冷却中、周囲条件を僅かに上回る融点を有する供給原料が、加熱されて、この場合は断熱体１３０ａに包まれる保持タンク１３０内に配置される。供給原料は、ポンプ１３２を使用して供給ライン１３１を通って霧化ノズル１６に圧送される。溶融供給原料は、この場合の先と同様に、窒素１５０などの圧縮ガスを使用して霧化される。噴霧冷却中、溶融液体供給原料は静電的に帯電しても帯電しなくてもよい。後者の場合、静電噴霧ノズルアセンブリの電極は、通電されない。

[0146]噴霧冷却中、霧化ガス加熱器１５２は、冷却された霧化ガスが霧化ノズル１６に送出されるようにオフにされる。噴霧冷却の間、乾燥ガス加熱器１６９も、オフにされて、除湿コイル１７０ａによって冷却された乾燥ガスを乾燥ガスライン１６５を介して乾燥チャンバ１２に送る。霧化された液滴は、乾燥ガスゾーン１２７に入ると凝固して粒子を形成し、粒子は収集コーン１８に落下し、ガス流が再循環のために出るときに収集チャンバ１９に収集される。取り外し可能なライナ１００は、取り外して廃棄することができるため、乾燥機チャンバの洗浄に役立つ。絶縁空気ギャップ１０１は、乾燥チャンバ１２が外側表面に結露が形成されるのに十分に冷たい状態になるのを防止する。

[0147]この実施形態の依然として更なる特徴を実行する際に、噴霧システム１０は、自動障害回復システムを使用して動作することができ、自動障害回復システムは、乾燥チャンバ内の瞬間的な充電電界破壊の場合にシステムの継続動作を可能にし、一方、継続的な電気的破壊の場合に警報信号を提供する。噴霧システム１０で使用するための電圧発生器障害回復方法を動作させる方法のフローチャートが図２７に示される。図示の方法は、コントローラ１３３（図１５）内で実行されるプログラム又はコンピュータ実行可能命令のセットの形態で動作することができる。図示の実施形態によれば、図２６に示される方法は、注入器入口に流体の加圧供給をもたらすために３００において液体ポンプを作動させる又はさもなければ始動させることを含む。３０２において、電圧供給がアクティブであるかどうかの検証が実行される。３０２において電圧供給が非アクティブであると判定された場合、３０４においてエラーメッセージが機械インタフェースに提供され、３０６では、３０２において判定されたように電圧供給をアクティブにしなかった存在する障害が修正されるまで、電圧発生器及び液体ポンプが作動停止される。

[0148]３０２において電圧供給がアクティブであると判定されるとき、３０８において、液体ポンプが始動される前に所定の時間、例えば５秒の遅延が使用され、遅延が満了した後に３１０において液体ポンプが作動される。ポンプが３１０において作動し続けている間に、３１２において短絡又はアークのチェックが３１２で実行される。３１２において短絡又はアークが検出されると、イベントカウンタ及びタイマも維持されて、所定の期間、例えば３０秒内に所定の数を超える短絡又はアーク、例えば５つの短絡又はアークが検出されたかどうかを判定する。これらのチェックは、３１２において短絡又はアークが検出されるたびに３１４で決定される。所定の期間内に所定の短絡又はアークよりも少ない短絡又はアークが発生した場合、又は、単一の短絡又はアークが検出された場合でも、液体ポンプは３１６で停止され、電圧を生成する電圧発生器は、例えば３１８でシャットダウン及び再起動することによってリセットされ、液体ポンプは、３０８で遅延した後に３１０で再起動され、その結果、システムはスパーク又はアークを引き起こした障害を修復することができ、システムは動作を継続することができる。しかしながら、３１４において所定の数を超えるスパーク又はアークが所定の期間内に発生した場合、３２０においてエラーメッセージがマシンインタフェースにおいて生成され、３０６において、システムは、電圧発生器及び液体ポンプを停止させることによって待機モードに置かれる。

[0149]したがって、一態様では、静電噴霧乾燥システムの障害を修復する方法は、ポンプ始動シーケンスを開始することを含み、これは、最初に電圧発生器の状態を判定し、電圧発生器がまだ作動していない間は液体ポンプをオンにしないことを必要とする。これを達成するために、一実施形態では、電圧発生器が作動するのに十分な時間を可能にするために、液体ポンプがオンになる前に時間遅延が使用される。次いで、液体ポンプが始動され、システムは、ポンプが動作している間、例えば電圧発生器から引き出される電流を監視することによって、スパーク又はアークの存在を継続的に監視する。障害が検出されると、電圧発生器は液体ポンプと同様にオフになり、障害の程度に応じて、システムは自動的に再起動するか、又はシステムを再起動するためにオペレータの注意及び動作を必要とする待機モードに入る。

[0150]最後に、本実施形態の更なる態様を実施する際に、噴霧乾燥システム１０は、静電噴霧ノズルアセンブリによって噴霧される液体への電荷を、特定の噴霧用途及び乾燥生成物の最終的な使用のために噴霧粒子の制御された選択的な凝集を誘発することができる態様で周期的に変化させることができるようにする制御装置を有する。一実施形態において、噴霧された粒子の選択的又は制御された凝集は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）インジェクタコマンド信号の使用によって、高活性化周波数と低活性化周波数との間で噴霧器活性化の時間及び周波数を変化させて、様々な程度の凝集をもたらし得る異なるサイズの噴霧された粒子を生成することによって達成される。他の実施形態において、噴霧された粒子の選択的又は制御された凝集は、噴霧された流体を静電的に帯電させるために印加される電圧のレベルを変調することによって達成され得る。例えば、電圧は、０～３０ｋＶなどの範囲で選択的に変化されてもよい。そのような電圧変動に関して、流体を帯電させるために印加されるより高い電圧は、液滴のサイズを一般に減少させるように作用し、したがって乾燥時間を減少させ、更にキャリアを液滴の外面に向かって移動させ、したがって封入を改善することができると考えられる。同様に、印加される電圧の減少は、液滴のサイズを増加させる傾向があり、特により小さい液滴又は粒子の存在下で凝集を助けることができる。

[0151]噴霧された粒子の凝集に選択的に影響を及ぼし得る他の実施形態は、システムの様々な他の動作パラメータを経時的に選択的に変化させること、又は、高い所定値と低い所定値との間でパルス化することを含む。一実施形態では、霧化ガス圧力、流体送出圧力、及び、霧化ガス温度を変化させて、液滴の粒径及び乾燥時間を制御又は一般に影響を与えることができる。更なる実施形態は、それぞれの絶対又は相対含水量、水分活性、液滴又は粒径などの霧化ガス及び／又は乾燥空気の他のパラメータを変化させることを更に含むことができる。１つの特定の企図される実施形態では、霧化ガス及び乾燥空気の露点温度が能動的に制御され、他の実施形態では、霧化ガス及び／又は乾燥空気の体積又は質量空気流も能動的に制御される。

[0152]噴霧された粒子の凝集を選択的に制御するために静電噴霧ノズル内のパルス幅を調整する方法のフローチャートが図２７に示される。一実施形態によれば、プロセスの開始時に、電圧発生器が３２２においてオンにされる。３２４において、凝集を選択的に制御するＰＷＭ制御がアクティブであるか又は所望であるかの判定が実行される。ＰＷＭが所望でない又はアクティブでない場合、プロセスは、３２６において電圧発生器を電圧設定点に制御することによってシステムを制御し、流体インジェクタは正常に動作する。ＰＷＭが所望である又はアクティブである場合、システムは、所定の期間及びサイクル時間の間、低ＰＷＭ設定値と高ＰＷＭ設定値とを交互に繰り返す。図示の実施形態において、これは、３３０において低パルス持続時間の間、３２８において低ＰＷＭ設定点に制御することによって達成される。低パルス持続時間が満了すると、システムは、３３２において高パルス持続時間が満了するまで３３４において高ＰＷＭ設定点に切り替わり、３２４に戻って更なるＰＷＭサイクルが望まれるかどうかを判定する。ＰＷＭ設定値の変化は、図２７に示されるフローチャートに関連して本明細書で説明されるが、噴霧器ＰＷＭに加えて又はその代わりに、他のパラメータが調整されてもよいことが理解されるべきである。前述したように、使用され得る他のパラメータは、液体を帯電させるために印加される電圧のレベル、霧化ガス圧力、液体送出速度及び／又は圧力、霧化ガス温度、霧化ガス及び／又は乾燥空気の水分含有量、及び／又は霧化ガス及び／又は乾燥空気の体積又は質量空気流を含む。

[0153]したがって、一態様において、噴霧粒子の凝集は、噴霧器の注入時間を変えることによって制御される。高周波数、すなわち、高ＰＷＭにおいて、噴霧器は、より迅速に開閉して、より小さな粒子を生成する。低周波数、すなわち、低ＰＷＭにおいて、噴霧器は、よりゆっくりと開閉して、より大きな粒子を生成する。より大きい粒子及びより小さい粒子が交互の層で乾燥機を通過するにつれて、一部は、物理的に相互作用し、それらの反発電荷に関係なく互いに結合して、癒着により凝集物を生成する。より大きい粒子及びより小さい粒子の特定のサイズ、並びに、生成される単位時間当たりの各粒子サイズのそれぞれの数は、それぞれの高及び低ＰＷＭ設定値、並びに、それぞれの持続時間を設定することによってシステムによって制御することができ、それぞれの特定の用途に適合する。

[0154]依然として更なる特徴によれば、前述したような乾燥チャンバ１１及び静電噴霧ノズルアセンブリ１６を有する複数の粉体処理タワー１０を、図２８及び図２９に示されるように、共通のコンベヤシステム３４０などに粉体を放出するモジュール設計で設けることができる。この場合、複数の処理タワー１０は、階段３４２によって上部にアクセス可能であり、その端部に配置された制御パネル及びオペレータインタフェース３４４を有する共通の作業プラットフォーム３４１の周りに互いに隣接して設けられる。この場合の処理タワー１０はそれぞれ、複数の静電噴霧ノズルアセンブリ１６を含む。図２８に示されるように、８つの実質的に同一の処理タワー１０が設けられ、この場合、スクリューフィード、空気圧、又は、他の粉体移送手段などの共通の粉体コンベヤ３４０上の粉体を回収容器に放出する。

[0155]そのようなモジュール式処理システムは、幾つかの重要な利点を有することが分かっている。最初に、そのシステムは、共通の構成要素、すなわち、実質的に同一の処理粉体処理タワー１０を使用して、ユーザの要件に合わせて調整することができるスケーラブルな処理システムである。また、システムは、図３０に示されるように、更なるモジュールで容易に拡張することができる。また、処理タワー１０のこのようなモジュール式配置の使用は、４０フィート以上の高さであり、設置のために特別な建物レイアウトを必要とする標準的な大規模生産の噴霧乾燥機システムと比較して、より小さい建物の高さ要件（１５～２０フィート）でより大量の粉体の処理を可能にする。モジュール形態は、更に、処理中にメンテナンスのために他のモジュールの動作を中断することなく、システムの個々の処理タワーを分離して保守することを可能にする。また、モジュール配置は、特定のユーザ生産要件のためのエネルギー使用のためにシステムをスケーリングすることを可能にする。例えば、１つの処理要件に５つのモジュールを使用し、別のバッチには３つのみを使用することができる。

[0156]図３１－図３３を参照すると、水分、熱及び／又は酸素への曝露によって引き起こされる損傷から最終生成物を保護するように構成された粉体収集システム３５０の別の実施形態が示される。より具体的には、粉体収集システム３５０は、乾燥プロセスに関連する水分を含むガス、熱及び酸素への曝露から完成した粉体を保護するのに役立つガスブランケットシステムを備える。図３１に示されるように、例えば図１２の実施形態と同様に、この実施形態の粉体収集システム３５０は、粉体収集コーン３５４の底部に配置された開放上端部を有する収集容器３５２を含み、粉体収集コーンは分離プレナム３５６の下端部から垂下する。分離プレナム３５６は、乾燥チャンバ３５８と連通している。乾燥ガス及び粉体（図３１に矢印３５９で全体的に示す）は、図３１に示されるように、乾燥チャンバ３５８から分離プレナム３５６に入る。また、分離プレナム３５６は、水分を含んだ乾燥ガスが分離プレナム３５６を出る排気ガス出口３６０と連通し、粉体は収集コーン３５４内に落下する。この場合、収集容器３５２は、クランプ３６２によって粉体収集コーン３５４の開いた下端部に取り外し可能に固定された取り外し可能な容器として構成される。

[0157]収集容器３５２内へのブランケットガスの導入を容易にするために、収集容器３５２の上端部にアダプタ３６４が設けられる。図示の実施形態において、アダプタ３６４は、図３２に示されるように収集容器３５２の上縁部３６８と係合するゴムシール３６６を含む。アダプタ３６４は、収集容器３５２の上端を囲み、乾燥生成物が粉体収集コーン３５４から収集容器３５２に通過することができる中心通路３７０を画定する。この場合、アダプタ３６４は、収集容器３５２を粉体収集コーン３５４に固定するクランプ３６２に捕捉されるフランジ３７２も画定する。収集容器３５２の内部と連通するブランケットガス入口オリフィス３７４が、アダプタ３６４の側壁に設けられる。このオリフィス３７４は、ブランケットガスが収集容器３５２の内部に導かれ得るようにブランケットガス供給源に接続されてもよい。ブランケットガスは、任意の適切なガスであってもよく、好ましくは低温であり、かなりの量の水分又は酸素を含有しない。窒素は、適切なブランケットガスの一例であるが、他のガス又はガス混合物が使用されてもよい。

[0158]ブランケットガスを入口オリフィス３７４に、したがって収集容器３５２内に導くために使用することができる例示的なブランケットガス供給システム３７８が図３３に示されている。図示のブランケットガス供給システム３７８は、ガス供給ライン３８２を介して入口オリフィス３７４と連通する加圧貯蔵タンクであってもよいブランケットガス供給源３８０を含む。ブランケットガスの流れを制御するために、流量計又はロータメータなどの調整可能な流れ制御デバイス３８４をガス供給ライン３８２に設けることができる。流量制御デバイス３８４は、噴霧乾燥機システムのオペレータによって手動で調整可能であるように構成されてもよく、例えばコントローラから受信した信号に基づいて自動的に調整可能であってもよい。収集容器３５２及び／又はガス供給ライン３８２の過剰な加圧を防止するために、流量制御デバイス３８４と収集容器３５２との間のガス供給ラインに圧力解放バルブ３８６を配置することができる。

[0159]動作中、材料は、乾燥チャンバ３５８内で噴霧乾燥され、分離プレナム３５６内に下方に落下し、その後、重力及びガス流によって収集コーン３５４内に落下する。その後、落下する最終生成物は収集容器３５２に収集される。ブランケットガスは、入口オリフィス３７４を通って収集容器３５２に導入され、収集容器３５２内の落下生成物（図３２の３８８として参照される）及び沈降生成物（図３２の３９０として参照される）を覆う。ブランケットガスは、収集容器３５２及びアダプタ３６４を僅かに加圧し、これにより、排気乾燥ガスが収集容器３５２に入って最終製品を水分、熱及び／又は酸素の有害な影響に晒すことを防止する。過剰なブランケットガスは、粉体収集コーン３５４を通って上方に移動し、分離プレナム３５６に入り、乾燥機の排気ガスと混合し、排気ガス出口３６０を通って乾燥チャンバを出る。流量制御デバイス３８４は、ブランケットガスの十分な流れが収集容器３５２内に導かれて、乾燥チャンバ３５８及び分離プレナム３５６から生じる熱、水分及び酸素から完成した粉体を保護するように設定されてもよい。しかしながら、ブランケットガス流は、完成した粉体が流動化して浮遊するレベル未満に保たれるべきである。また、ブランケットガス流は、乾燥生成物が収集容器３５２内に下方に落下するのを防止する程度まで収集容器３５２を加圧しないように設定されるべきである。必要に応じて、収集容器３５２は、最終生成物を除去するように収集コーン３５４から取り外されてもよい。そうする際、従来のキャップ又は蓋などの閉鎖デバイスを収集容器３５２の開放上端上に配置して、水分及び酸素を含み得る周囲空気への生成物の曝露を防止することができる。

[0160]大気条件又は大気条件付近で固体であるワックス及びポリマーなどの溶融流ストリームの噴霧冷却を実行するための噴霧冷却システム４００として構成された噴霧乾燥機の更なる実施形態が図３４及び図３５に示される。図３４及び図３５の噴霧冷却システム４００は、固体粒子を形成するために、噴霧乾燥機の乾燥チャンバ１２内の低温ガス流中に溶融供給原料材料を放出するように構成される。図３４及び図３５の噴霧冷却システム４００は、図１５Ａの実施形態と幾つかの類似点を有し、前述したものと同様のものには同様の参照番号が付されている。

[0161]この実施形態の重要な一態様によれば、図３４及び図３５の噴霧冷却システム４００は、パルス噴霧ノズルアセンブリ４０２を使用して、溶融材料を乾燥チャンバ１２内に放出する。より具体的には、パルス噴霧ノズルアセンブリ４０２は、オン流状態とオフ流状態とを交互に繰り返すパルス流を生成するように構成される。適切なパルス噴霧ノズルアセンブリ４０２の典型的な実施形態の断面図が図３５に示される。図３５の噴霧ノズルアセンブリ４０２は、電気的に作動され、その下流側端部に固定された放出オリフィス４０７を画定する噴霧チップ４０６を有するノズル本体４０４と、ソレノイドコイル４１０内に配置された金属プランジャ４０８とを含む。ソレノイドコイル４１０は、この場合、ノズル本体４０４から延びる適切な導管４１２に収容された導線によって外部電源に適切に結合される。既知の態様において、ソレノイドコイル４１０の電気的作動は、閉鎖ばね４１４の付勢力に抗してバルブプランジャ４０８を噴霧チップ開位置に移動させるのに有効である。開位置にあるとき、ノズル本体４０４の入口ポート４１６を通って入る溶融材料は、ノズル本体４０４を通過し、噴霧チップ４０６を通ってノズルから放出することができる。ソレノイドコイル４１０が停止されると、閉鎖ばね４１４は、バルブプランジャ４０８を、噴霧チップ４０６からの溶融材料の流れを遮断する噴霧チップ閉位置に移動させる。そのような電気的に作動される噴霧ノズルアセンブリは、溶融流れの断続的な放出のために、開位置と閉位置との間で高速で循環させることができる。

[0162]図示の噴霧ノズルアセンブリ４０２は、溶融供給材料の所望の高温を噴霧チップ４０６から材料が放出されるポイントまで維持するのを助けるために加熱される。更に、図示された噴霧ノズルアセンブリ４０２は、噴霧チップ４０６がノズル本体４０４から取り外されて別の同様に又は異なって構成された噴霧チップと交換され得るように構成される。噴霧ノズルアセンブリ４０２の噴霧チップ４０６は、好ましくは、扇形の放出パターンを生成するように構成され、これは、粒子が噴霧冷却されているときに粒子の衝突を防止するのを助けることができる。しかしながら、用途、供給原料の物理的特性及び化学的又は形態的要件に応じて、フルコーン又は中空コーンの放電パターンを使用することができる。扇形パターンを使用する場合、扇形パターンの直線部が互いに平行になるように配置された複数の噴霧ノズルを使用することができる。このような構成では、液滴の衝突を防ぐのを助けるために、各個別の噴霧ノズルのオン／オフ機能を隣接するノズルと同期させることができる。噴霧チップ４０６をノズル本体４０４上で交換する能力は、噴霧ノズルアセンブリ４０２が、例えば、使用される用途及び／又は原料材料に応じて、異なる噴霧角度及び液滴サイズを生成することを可能にすることができる。図示の実施形態において、ノズル本体４０４及び噴霧チップ４０６は、溶融材料の液圧噴霧化をもたらすように構成される。他の実施形態において、パルス噴霧ノズルアセンブリ４０２は、溶融流ストリームの空気霧化をもたらすように構成されてもよい。

[0163]パルス噴霧ノズルアセンブリ４０２は、ＰｕｌｓａＪｅｔという商標の下で、本出願の譲受人であるＳｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏによって提供されるような市販の既知のタイプのものであってもよい。図示の噴霧ノズルアセンブリ４０２の様々な構成要素及びそれらの動作モードは、米国特許第７，０８６，６１３号明細書に記載されているものと同様であり、その開示は参照により本願に組み入れられる。或いは、パルス噴霧作用を生成することができ、ノズルからの流れを停止し、次いで流れが再び始まるとすぐにノズル先端に全圧を送出するように構成される任意の噴霧ノズルアセンブリを使用してもよい。

[0164]図１５Ａの実施形態のように、噴霧冷却運転中、乾燥チャンバ１２に送出される乾燥ガスは、例えば除湿コイルによって冷却される。パルス噴霧ノズルアセンブリ４０２から放出される霧化された液滴は、乾燥ガスゾーン１２７に入ると凝固して粒子を形成し、粒子は、収集コーン１８に落下し、ガス流が再循環のために出るときに収集チャンバ１９に収集される。取り外し可能なライナ１００は、取り外して廃棄することができるため、乾燥機チャンバの洗浄に役立つ。乾燥チャンバ１２が外側表面に結露が形成されるのに十分なほど低温になるのを防止するために、絶縁空気ギャップ１０１が設けられてもよい。

[0165]溶融供給材料が噴霧乾燥機内に放出されるポイントまで所望の温度に留まるようにするために、噴霧冷却システム４００は、例えば、噴霧ノズルアセンブリ４０２に供給されている溶融供給原料を所望の高温に保つことができる加熱再循環ループを伴って構成されてもよい。そのような再循環ループの一実施形態が図３４に示される。図示の再循環ループは、溶融材料を貯蔵する加熱された液体保持タンク４２０を含む。保持タンク４２０は、噴霧ノズルアセンブリ４０２の入口ポート４１６と連通する供給ライン４２２と、噴霧ノズルアセンブリの再循環ポート４２６と連通する再循環ライン４２４との両方によってノズルアセンブリ４０２に接続される（図３４に概略的に示す）。噴霧ノズルアセンブリ４０２の近くの供給ライン４２２に配置された温度センサ４２８は、溶融材料が所望の温度、例えば融点のすぐ上に維持されるように、保持タンク４２０内の加熱器４３０と通信して制御する。溶融材料を溶融温度のすぐ上に保つことは、乾燥チャンバ１２内で溶融材料の液滴を粒子に変換するために必要な熱伝達の量を減少させ、液滴が可能な限り迅速に凝固されるようにするのに役立つ。

[0166]高い流れは、乾燥ガスの熱容量を圧倒し、不適切な液滴形成につながる可能性がある。噴霧ノズルアセンブリ４０２によって生成されるパルス作用は、高い流れを排除し、溶融材料の完全な圧力送出を可能にし、適切な液滴形成を確実にするのを助けることができる。更に、噴霧ノズルアセンブリ４０２のパルス放出は、液滴形成の劣化にもつながり得る溶融材料の過剰及び過少放出を防止する。

[0167]溶融材料を保持タンク４２０から噴霧ノズルアセンブリ４０２に移動させるために、ポンプ４３２が供給ライン４２２に設けられる。この場合、ポンプ４３２は、ポンプ４３２によって送出される圧力を調整できるようにする可変速駆動装置４３４によって駆動される。ポンプ４３２のための他の調整可能な駆動構成も使用することができる。噴霧ノズルアセンブリ４０２の近くの供給ライン４２２に配置された圧力センサ４３６は、溶融材料の圧力を監視し、この情報は、可変速駆動装置４３４に通信され、ポンプ４３２が一定の圧力で溶融材料を噴霧ノズルアセンブリに供給するようにするべく使用されてもよい。加熱された再循環ループは、噴霧動作が中断されても溶融材料が所望の温度に留まるようにすることを含む、噴霧ノズルアセンブリまでの溶融材料の温度の正確な制御を可能にする。そのような場合、加熱された再循環ループは、噴霧の再開直後に溶融材料が最適なシステム性能にとって望ましい温度にあることを保証する。

[0168]図面の図３６を参照すると、噴霧乾燥システム５００の更なる実施形態が示される。例えば、図１の実施形態と同様に、図３６の噴霧乾燥システム５００は、直立円筒状の乾燥チャンバ５０２と、液体噴霧ノズルアセンブリ５０６及び乾燥ガス入口５０８を有する上端閉鎖装置５０４と、乾燥チャンバ５０２の底部に支持された粉体収集容器５１２を含む下端閉鎖装置５１０とを含む。図３６の実施形態の粉体収集容器５１２は、図３７－図３９により詳細に示される。乾燥ガス排気ストリームから乾燥粉体粒子を除去するために別個のフィルタ装置を使用する代わりに、図３７－図３９の粉体収集容器は、乾燥チャンバ５０２から落下する乾燥粉体最終生成物を内部に捕捉することができるフィルタ収集ソックス５１４を利用する。この収集ソックス５１４は、さもなければ別個のフィルタ要素で失われる完成した粉体を捕捉することによって、噴霧乾燥機システム５００からの製品歩留まりを高めることができる。図示の実施形態において、フィルタ収集ソックス５１４は、フィルタ材料で作られた側壁５１６及び底壁５１８（図３９を参照）を有する。収集ソックス５１４の側壁５１６及び底壁５１８は、共に、乾燥チャンバ５０２と連通することができるように上端部５２２において開いている内部収集領域５２０を画定する。側壁５１６及び底壁５１８のフィルタ材料は、乾燥ガスが乾燥ガス放出口５２４（図３６参照）を介してフィルタ材料を通じて収集ソックス５１４の内部収集領域５２０から引き出されるときに、乾燥ガスに同伴される乾燥粉体粒子がフィルタ材料に捕捉されるように構成されてもよい。これに関して、図１５の排気ガス再循環システムは、図３６の噴霧乾燥機システム５００と共に使用することができる。

[0169]図示の実施形態において、フィルタソックス５１４は、粉体収集容器５１２の側壁５２８を介して支持された環状リング５２６上に支持される。より具体的には、フィルタソックス５１４は、この場合、フィルタ収集ソックス５１４と環状リング５２６との間に配置された膨張可能なシール５３０によって所定の位置に保持される。空にするために粉体収集容器５１２からフィルタソックス５１４を取り外すために、粉体収集容器５１２の下端部５３２をねじ５３３によって取り外すことができ、シール５３０を収縮させて、フィルタ収集ソックス５１４を環状リング５２６から分離することができる。空になったフィルタ収集ソックス５１４が交換される又は新しい収集ソックスが設置されると、収集ソックス５１４の上部が環状リング５２６内に配置され、シール５３０が膨張して、例えば収集ソックスの内径と密接に一致する上方の乾燥チャンバ５０２からのチューブに対してソックスを捕捉する。この場合、シール５３０を膨張させるための空気入口５３４が収集容器５１２に設けられる。収集ソックス５１４が固定されると、収集容器５１２の下部をねじ５３３を使用して再び取り付けることができる。

[0170]乾燥チャンバ５０２からの乾燥粉体の洗浄及び除去を容易にするために、図４０及び図４１に示されるように、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２にスクレーパ装置５４０を設けることができる。図示の実施形態において、スクレーパ装置５４０は、図４１に示されるように、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２の外面５４６に配置されたハンドル部５４４と、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２の内面５５０に配置されたスクレーパ部５４８とを含むことができる。一実施形態によれば、ハンドル部５４４及びスクレーパ部５４８の一方又は両方は、磁石として構成されてもよい。スクレーパ装置５４０の構成要素の一方のみが磁石である限りにおいて、他方の構成要素は、磁石構成要素に引き付けられる磁性材料で作られてもよい。ハンドル部５４４とスクレーパ部５４８の両方が磁石である限り、磁石の極は、ハンドル部５４４とスクレーパ部５４８とが互いに引き付けられるように配置されるべきである。更に、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２は、１つ以上の磁石によって生成された磁場が側壁５４２を通過し、他方の構成要素に引張力を及ぼすことができるように構成されてもよい。例えば、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２がガラス製であってもよい。このようにして、オペレータによる手動操作などによる乾燥チャンバ５０２の側壁５４２の外面５４６に沿ったハンドル部５４４の移動は、側壁５４２の内面５４６に沿ったスクレーパ部５４８の対応する移動をもたらす。スクレーパ部５４８のこの移動は、乾燥チャンバ５０２の側壁５４２の内面５５０に付着した乾燥粉体を除去するのに役立ち、乾燥粉体が次に粉体収集容器５１２に落下し、例えば粉体収集ソックス５１４内に捕捉されることを可能にする。図示の実施形態において、ハンドル部５４４及びスクレーパ部５４８は、略長方形の形態を有する、他の形態が使用されてもよい。

[0171]噴霧乾燥機システム５００に関連する流動ガスストリームから微粒子材料を濾過するために、ＨＥＰＡフィルタ５６２を有するフィルタハウジングアセンブリ５６０を乾燥ガス入口５０８及び出口ライン５２４の一方又は両方に設けることができる（入口及び出口は図３６に示される）。乾燥ガス入口及び出口は、図１５の噴霧乾燥機システムに関して使用することができるガス再循環システムの一部である再循環ライン１６５によって接続されているものとして図３６に示される。一実施形態によれば、ＨＥＰＡフィルタ５６２を有するフィルタハウジングアセンブリ５６０は、乾燥ガス入口及び出口の一方又は両方の近くのこの再循環ライン１６５に設けられてもよい。ＨＥＰＡフィルタ５６２を有するフィルタハウジングアセンブリ５６０の典型的な実施形態が図４２及び図４３に示される（フィルタ５６２は図４３にのみ示される）。ＨＥＰＡフィルタ５６２は、イリノイ州アイタスカのＳｏｌｄｂｅｒｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇによって販売されているようなホッケーパック型フィルタ要素として構成されてもよい。より具体的には、図４３に示されるように、ＨＥＰＡフィルタ５６２は、円筒状フィルタカートリッジ５６６内に保持された波形形態を有するフィルタ要素５６４を含むことができる。フィルタカートリッジ５６６は、横方向に延びるカートリッジ本体フランジ５７０をその一端に有するフィルタ本体５６８を含むことができる。このタイプのフィルタ要素５６４及びフィルタカートリッジ５６６は、米国特許第５，１７８，７６０号明細書に開示されており、その開示は参照により本願に組み入れられる。

[0172]図示のフィルタハウジングアセンブリ５６０は、フィルタハウジングアセンブリ５６０を適切な配管に取り付けるために使用することができる図４２に示されるような両端にクランプ５７４，５７６を有するハウジング本体５７２を含む。この場合、ハウジング本体５７２は、ハウジング本体５７２が他の構成を有してもよいが、第１の端部５７８において比較的大きい直径を有し、第２の端部５８０において比較的小さい直径を有する。図４３に示されるように、ハウジング本体５７２は、第１及び第２の端部５７８，５８０のそれぞれに、外向きに延びるテーパ状フランジ５８２，５８４を更に含む。テーパ状フランジ５８２，５８４のそれぞれは、クランプ５７４，５７６のそれぞれの合わせ面によって係合される。フィルタハウジングアセンブリを隣接する配管にシールするのを助けるために、ハウジング本体５７２の第１及び第２の端部５７８，５８０にガスケット５８６，５８８も設けられる。ＨＥＰＡフィルタ５６２がハウジング本体５７２に組み付けられると、カートリッジ本体フランジ５７０は、この場合はハウジング本体の第１の端部にある環状の切り欠き内又は溝５９０内にあり、フィルタカートリッジ５６６の本体５６８はハウジング本体の内面に当接する。図示の構成において、ホッケーパック型のフィルタは、衛生フランジ接続部間に挟まれる。フィルタハウジングアセンブリ５６０及びＨＥＰＡフィルタ５６２は、噴霧乾燥機システムのガス入口及びガス出口に関連して説明及び図示されているが、フィルタハウジングアセンブリ及びＨＥＰＡフィルタは、ガス流を含む他の用途に適用可能であり得る。

[0173]以上から、動作においてより効率的で汎用的な噴霧乾燥機システムが提供されることが分かる。乾燥効率が向上しているため、噴霧乾燥機システムは、サイズが小さくなるとともに、より経済的に使用することができる。静電噴霧システムは、更に、交差汚染を伴わずに異なる製品ロットを乾燥させるのに有効であり、特定の噴霧用途のために、サイズ及び処理技術の両方において容易に変更可能である。更に、噴霧乾燥システムは、乾燥チャンバの雰囲気内の微粉からの電気的な誤動作及び危険な爆発の影響を受けにくい。システムは、更に、その後の使用をより容易にする形態に凝集する粒子を形成するように選択的に動作され得る。システムは、乾燥機から出る乾燥ガスから浮遊粒子状物質をより効果的且つ効率的に除去するための排気ガス濾過システムを更に有し、排気ガス濾過システムは、運転を妨げる可能性があって費用のかかるメンテナンスを必要とするフィルタ上の乾燥粒子状物質の蓄積を除去するための自動手段を含む。更に、システムは、収集された最終生成物を乾燥チャンバからの水分を含むガス、熱及び酸素への曝露から保護するためのガスブランケットシステムを備えてもよい。しかし、システムは、構造が比較的単純であり、経済的な製造に役立つ。
本発明は、以下の例示的な実施形態も含む。
実施形態１
液体を粉体形態に乾燥させるための静電噴霧乾燥システムであって、
直立姿勢で支持される長尺な構造本体と、
前記長尺な本体内に乾燥チャンバを形成するために前記長尺な本体の上端部及び下端部にある上側閉鎖装置及び下側閉鎖装置と、
前記上側閉鎖装置内に支持される静電噴霧ノズルアセンブリと、
を備え、
前記静電噴霧ノズルアセンブリが、液体を前記乾燥チャンバ内に導くための放出噴霧チップを下流側端部に有するノズル本体を含み、
前記静電噴霧ノズルアセンブリが、前記乾燥チャンバ内に放出されるべき液体の供給源に結合するための液体入口と、前記放出噴霧チップから前記乾燥チャンバ内に微細液体粒子として放出するために前記噴霧ノズルアセンブリを通過する液体を帯電させるための電源に結合するための電極とを有し、
前記上側閉鎖装置が、放出された前記微細液体粒子を粉体状に乾燥させるために乾燥ガスを前記乾燥チャンバ内に導くための乾燥ガス入口を有し、
前記下側閉鎖装置が、前記乾燥チャンバから出る乾燥ガスを導通させる乾燥ガス出口を有し、
前記下側閉鎖装置が、前記乾燥チャンバから乾燥粉体を受けるための粉体収集容器を有し、
前記静電噴霧乾燥システムが、フィルタ材料から形成され、前記粉体収集容器内に装着されるフィルタ収集ソックスを備え、前記フィルタ収集ソックスが、前記乾燥ガスを前記乾燥ガス出口に導通させる前に前記乾燥チャンバからの乾燥粉体を受けて捕捉して収集するために前記乾燥チャンバと連通する上方に開口した側を有し、
前記フィルタ収集ソックスが、前記フィルタ収集ソックス内に収集された乾燥粉体の除去及び取出し、並びに、再利用のための前記粉体収集容器内での交換を可能にするために、前記粉体収集容器内に取り外し可能に支持されている、
静電噴霧乾燥システム。
実施形態２
前記静電噴霧ノズルアセンブリが、加圧ガス供給源に結合するための霧化ガス入口を有し、前記霧化ガス入口が、前記放出ノズルアセンブリから放出する静電帯電した液体を霧化するために加圧霧化ガスを前記ノズル本体に導通させる、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態３
前記粉体収集容器の少なくとも一部が、前記フィルタ収集ソックスの取り外し及び交換を可能にするために取り外し可能である、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態４
前記粉体収集容器の上端部に支持され、前記フィルタ収集ソックスを取り外し可能に支持する環状支持リングを含む、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態５
前記フィルタ収集ソックスを前記環状支持リングに固定するために膨張可能であるとともに前記支持リングからのフィルタ要素ソックスの取り外しを可能にするために収縮可能である膨張可能シールを含む、実施形態４に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態６
前記粉体収集容器が、前記膨張可能シールと連通する空気入口を有する、実施形態５に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態７
前記乾燥ガス出口が、前記乾燥チャンバ内での再使用のために乾燥ガスを前記乾燥ガス入口に再循環させる再循環ラインに結合される、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態８
前記乾燥ガス出口が、前記乾燥ガス出口に導通される際に前記乾燥ガスから残留粉体を濾過するためのＨＥＰＡフィルタを含む、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態９
前記乾燥ガス入口が、前記乾燥チャンバ内に導かれる乾燥ガスを濾過するためのＨＥＰＡフィルタを含み、前記ＨＥＰＡフィルタがそれぞれ、ハウジングと、フィルタカートリッジ内に配置されるホッケーパック形態のＨＥＰＡフィルタ要素とを含む、実施形態８に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１０
前記粉体収集容器が、前記長尺な構造本体の外周に対応する周方向占有面積を有する、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１１
前記長尺な本体が、前記乾燥チャンバを画定する円筒状側壁と、前記乾燥チャンバの前記円筒状壁に蓄積した残留粉体を除去するためのスクレーパ装置とを有し、前記スクレーパ装置が、前記円筒状壁の内面に配置されるスクレーパブレードと、前記円筒状壁の外側に配置される可動ドライバ部材とを含み、前記スクレーパブレード及び前記ドライバ部材のうちの一方が、前記円筒状壁の外側での前記ドライバ部材の移動に伴う前記円筒状壁の前記内面での前記スクレーパブレードの移動を可能にするために、前記ドライバ部材と前記スクレーパブレードとの間に磁気吸引を引き起こすための磁石を有する、実施形態１に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１２
液体を粉体形態に乾燥させるための静電噴霧乾燥システムであって、
直立姿勢で支持される長尺な構造本体と、
前記長尺な本体内に乾燥チャンバを形成するために前記長尺な本体の上端部及び下端部にある上側閉鎖装置及び下側閉鎖装置と、
前記上側閉鎖装置内に支持される静電噴霧ノズルアセンブリと、
を備え、
前記静電噴霧ノズルアセンブリが、液体を前記乾燥チャンバ内に導くための放出噴霧チップを下流側端部に有するノズル本体を含み、
前記静電噴霧ノズルアセンブリが、前記乾燥チャンバ内に放出されるべき液体の供給源に結合するための液体入口と、前記放出噴霧チップから前記乾燥チャンバ内に微細液体粒子として放出するために前記噴霧ノズルアセンブリを通過する液体を帯電させるための電源に結合するための電極とを有し、
前記上側閉鎖装置が、放出された前記微細液体粒子を粉体状に乾燥させるために乾燥ガスを前記乾燥チャンバ内に導くための乾燥ガス入口を有し、
前記下側閉鎖装置が、前記乾燥チャンバから出る乾燥ガスを導通させる乾燥ガス出口を有し、
前記下側閉鎖装置が、前記乾燥チャンバから乾燥粉体を受けるための粉体収集容器を有し、
前記長尺な本体が、前記乾燥チャンバを画定する円筒状側壁と、前記乾燥チャンバの前記円筒状壁に蓄積した残留粉体を除去するためのスクレーパ装置とを有し、前記スクレーパ装置が、前記円筒状壁の内面に配置されるスクレーパブレードと、前記円筒状壁の外側に配置される可動ドライバ部材とを含み、前記スクレーパブレード及び前記ドライバ部材のうちの一方が、前記円筒状壁の外側での前記ドライバ部材の移動に伴う前記円筒状壁の前記内面での前記スクレーパブレードの移動を可能にするために、前記ドライバ部材と前記スクレーパブレードとの間に磁気吸引を引き起こすための磁石を有する、
静電噴霧乾燥システム。
実施形態１３
前記スクレーパブレード及び前記可動ドライバ部材のうちの一方が磁気構成要素を含み、前記スクレーパブレード及び前記可動ドライバ部材のうちの他方が、他方の前記磁気構成要素に引き付けられる材料から形成されている、実施形態１２に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１４
前記可動部材の両方がそれぞれの磁気構成要素を含み、前記磁気構成要素が互いに引き合うように反対の極性を有する、実施形態１２に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１５
前記磁石の磁場が、前記乾燥チャンバの前記円筒状側壁を通過する、実施形態２２に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１６
前記乾燥チャンバの側壁が、ガラスから形成されている、実施形態１５に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１７
前記ドライバ部材がハンドル部を含み、それにより、前記ハンドル部による前記ドライバ部材の手動オペレータ移動によって前記側壁の前記内面に沿う前記スクレーパブレードの対応する移動がもたらされる、実施形態１２に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１８
前記スクレーパブレード及び前記ドライバ部材がそれぞれ長尺な形態を有する、実施形態１２に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態１９
前記粉体収集容器の少なくとも一部が、フィルタ収集ソックスの取り外し及び交換を可能にするために取り外し可能であり、前記フィルタ収集ソックスを取り外し可能に支持する環状支持リングが、前記粉体収集容器の上端部に支持されている、実施形態１７に記載の静電噴霧乾燥システム。
実施形態２０
前記粉体収集容器が、前記長尺な構造本体の外周に対応する周方向占有面積を有する、実施形態１９に記載の静電噴霧乾燥システム。

Claims (9)

1. 液体を粉体形態に乾燥させるための静電噴霧乾燥システムであって、
   直立姿勢で支持される長尺な構造本体を含む粉体処理タワーであって、前記長尺な構造本体が、前記処理タワーの上端部を形成するために前記長尺な構造本体の上端部に固定され該上端部を閉鎖する上側閉鎖装置と、前記処理タワーの下端部を形成するために前記長尺な構造本体の下端部に固定され該下端部を閉鎖する下側閉鎖装置と、を有し、前記上側閉鎖装置と前記下側閉鎖装置との間で前記長尺な構造本体内に乾燥チャンバを備えた粉体処理タワーと、
   前記上側閉鎖装置内に支持される静電噴霧ノズルアセンブリと、
   を備え、
   前記静電噴霧ノズルアセンブリが、液体を前記乾燥チャンバ内に導くための放出噴霧チップを下流側端部に有するノズル本体を含み、
   前記静電噴霧ノズルアセンブリが、前記乾燥チャンバ内に放出されるべき液体の供給源に結合するための液体入口と、前記放出噴霧チップから前記乾燥チャンバ内に微細液体粒子として放出するために前記静電噴霧ノズルアセンブリを通過する液体を帯電させるための電源に結合するための電極とを有し、
   前記上側閉鎖装置が、放出された前記微細液体粒子を粉体状に乾燥させるために乾燥ガスを前記乾燥チャンバ内に導くための乾燥ガス入口を有し、
   前記下側閉鎖装置が乾燥ガス出口を有し、前記乾燥チャンバから出る乾燥ガスが、前記乾燥ガス出口を通って、前記乾燥ガスを前記乾燥チャンバに再び導くために前記乾燥ガス出口に結合された再循環ラインに導かれ、
   前記下側閉鎖装置が、前記乾燥チャンバから乾燥粉体を受けるための粉体収集容器を有し、
   前記静電噴霧乾燥システムが、フィルタ材料から形成され前記粉体収集容器内に装着されるフィルタ収集ソックスを備え、前記フィルタ収集ソックスが、前記乾燥ガスを前記乾燥ガス出口に導通させる前に前記乾燥チャンバからの乾燥粉体を受けて捕捉して収集するために前記乾燥チャンバと連通する上方に開口した側を有し、
   前記フィルタ収集ソックスが、前記粉体収集容器内に取り外し可能に支持されており、
   前記フィルタ収集ソックス内に収集された乾燥粉体の除去及び取出し、並びに、再利用のための前記粉体収集容器内での前記フィルタ収集ソックスの交換を可能にするために、前記フィルタ収集ソックスを取り外せるように、前記粉体収集容器の少なくとも一部が取り外し可能である、
   静電噴霧乾燥システム。
2. 前記静電噴霧ノズルアセンブリが、加圧ガス供給源に結合するための霧化ガス入口を有し、前記霧化ガス入口が、前記静電噴霧ノズルアセンブリから放出する静電帯電した液体を霧化するために加圧霧化ガスを前記ノズル本体に導通させる、請求項１に記載の静電噴霧乾燥システム。
3. 前記粉体収集容器の上端部に支持され、前記フィルタ収集ソックスを取り外し可能に支持する環状支持リングを含む、請求項１に記載の静電噴霧乾燥システム。
4. 前記フィルタ収集ソックスを前記環状支持リングに固定するために膨張可能であるとともに前記環状支持リングからの前記フィルタ収集ソックスの取り外しを可能にするために収縮可能である膨張可能シールを含む、請求項３に記載の静電噴霧乾燥システム。
5. 前記粉体収集容器が、前記膨張可能シールと連通する空気入口を有する、請求項４に記載の静電噴霧乾燥システム。
6. 前記乾燥ガス出口が、前記乾燥ガス出口に導通される際に前記乾燥ガスから残留粉体を濾過するためのＨＥＰＡフィルタを含む、請求項１に記載の静電噴霧乾燥システム。
7. 前記乾燥ガス入口が、前記乾燥チャンバ内に導かれる乾燥ガスを濾過するためのＨＥＰＡフィルタを含み、前記ＨＥＰＡフィルタがそれぞれ、ハウジングと、フィルタカートリッジ内に配置されるホッケーパック形態のＨＥＰＡフィルタ要素とを含む、請求項６に記載の静電噴霧乾燥システム。
8. 前記粉体収集容器が、前記長尺な構造本体の外周に対応する周方向占有面積を有する、請求項１に記載の静電噴霧乾燥システム。
9. 前記長尺な構造本体が、前記乾燥チャンバを画定する円筒状側壁と、前記乾燥チャンバの前記円筒状側壁に蓄積した残留粉体を除去するためのスクレーパ装置とを有し、前記スクレーパ装置が、前記円筒状側壁の内面に配置されるスクレーパブレードと、前記円筒状側壁の外側に配置される可動ドライバ部材とを含み、前記スクレーパブレード及び前記可動ドライバ部材のうちの一方が、前記円筒状側壁の外側での前記可動ドライバ部材の移動に伴う前記円筒状側壁の前記内面での前記スクレーパブレードの移動を可能にするために、前記可動ドライバ部材と前記スクレーパブレードとの間に磁気吸引を引き起こすための磁石を有する、請求項１に記載の静電噴霧乾燥システム。

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