JP2019042618A - コーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容器内の被処理物の物性等をリアルタイムで高精度にモニタリング可能なコーティング装置を提供する。【解決手段】コーティング装置１は、回転軸線Ｏを中心に回転自在に設けられ内部に被処理物３が収容される回転ドラム２と、回転ドラム２に取り付けられ被処理物３の物性値を測定するセンサユニット３１とを有する。センサユニット３１は、測定した被処理物３の物性値を無線通信にて送信可能なＮＩＲセンサを備える。センサユニット３１は、回転ドラム２の回転に伴い、被処理物層と対向する層内位置Ｐinと、被処理物層と対向しない層外位置Ｐoutを有し、層内位置Ｐinにて物性値を測定し、層外位置Ｐoutにて測定した物性値を無線通信にて送信する。【選択図】図３

Description

本発明は、錠剤等の被処理物に対し糖衣等のコーティング処理を行うコーティング装置に関し、特に、被処理物の水分値やコーティング膜厚等の物性値や化学特性値を非接触にて測定可能なコーティング装置に関する。

従来より、医薬品や食品等の製造装置として、回転ドラム（コーティングパン）を用いたコーティング装置が知られている。このようなコーティング装置では、多角形断面（例えば、八角形）の回転ドラム内に錠剤等の被処理物を投入し、回転ドラムを回転させながら、ドラム内部に配したスプレーガンから糖衣液等のコーティング液を噴霧する。被処理物はドラムの回転に伴って転動し、スプレーガンによる噴霧を行いつつ、適宜、熱風や冷風が供給・排気され、コーティング層の形成や乾燥が行われる。

一方、コーティング装置では、安定したコーティング品質を得るため、被処理物の撹拌転動状態や、コーティング液の噴霧量、ドラム内の温度・風量など、種々の要素を検討し、設定する必要がある。このため、錠剤等の粉粒体の造粒やコーティング、乾燥、混合等を行う場合、被処理物の仕上がり状況を観察すべく、各工程の途中で被処理物を適宜採取するいわゆるサンプリングがしばしば行われる。このサンプリングにより、仕上がり状況を観察して処理条件を修正すると共に、処理の終点を予測したり、処理工程の進行に伴う被処理物の物性の推移を把握したりすることができ、所望の製品を得るための重要な処理のひとつとなっている。

ところが、サンプリング処理は、その時点における諸データを得ることは可能であるが、被処理物の状態を連続的にリアルタイムでは把握できない。また、コンタミネーション防止や、作業者の被曝防止のため、装置をコンテインメント（被処理物の封じ込め）対応とするには、サンプリング作業は有利とは言えない。このため、例えば特許文献１のように、ドラム内にセンサを配し、被処理物の状態（温度や水分量）をリアルタイムで検出する方法も提案されている。但し、この方法も、ドラム内のセンサが噴霧されたコーティング液によって汚れてしまうため、データとしての信頼性が低いという課題がある。

そこで、近年では、特許文献２の装置のように、光学センサの一種である近赤外線（ＮＩＲ）センサを処理容器近傍に配置し、パンチング孔を介して検査光を容器内の錠剤層に照射し、錠剤物性を非接触にて検知するものも提案されている。また、特許文献３には、回転ドラム（処理容器）の軸方向の一方の端部にＮＩＲセンサを取り付け、錠剤層とセンサをガラス越しに密着させることにより、連続的に錠剤物性の検知を行えるようにしたコーティング装置も提案されている。

特表２００３−５２７１２９号公報 特表２０１１−５２３８９６号公報 特開２０１１−１３６３３１号公報

しかしながら、特許文献２の装置の場合、センサが処理容器（回転ドラム）から離れて設置されており、パンチング孔を介して検査光の一部のみしか錠剤層に到達しないため、検知効率が低く、検査データの信頼性が低いという問題があった。これに対し、特許文献３の装置では、錠剤層とセンサがガラス越しに接しているため、特許文献２よりも効率の良い検査が可能である。しかしながら、特許文献２のような構成の場合、処理容器が傾斜配置された斜めドラム構造の装置以外のものでは実現が難しく、汎用性が低いという問題がある。

本発明の目的は、処理容器内の被処理物の物性等をリアルタイムで高精度にモニタリング可能なコーティング装置を提供することにある。

本発明のコーティング装置は、回転軸線を中心に回転自在に設けられ、その内部にコーティング処理の対象となる被処理物が収容される回転ドラムと、前記回転ドラムに取り付けられ、前記被処理物の物性値を測定すると共に、測定した前記被処理物の前記物性値を無線通信にて送信可能なセンサ手段と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、センサ手段が無線通信によってデータ送信が可能であるため、配線を考慮することなくセンサ手段を配置でき、回転ドラムの軸方向端部や、コニカル部、胴部、バッフルなど、被処理物と接する部位であれば、設置部位を問わず、何れの場所にもセンサ手段を配置することが可能となる。このため、センサ配置の自由度が高く、いわゆる斜めドラム構造の装置以外にもドラム形状を問わず広く適用可能であり、汎用性が高い。また、センサ手段が無線型であるためコードレス仕様とすることができ、回転ドラムを回転させても、コードが絡まってしまうような干渉事態が生じることがない。

前記コーティング装置において、前記センサ手段として、透光部材を介して前記回転ドラム内の前記被処理物と対向し、前記被処理物の物性を測定する光学センサ（例えば、近赤外線を使用するＮＩＲセンサなど）を用いても良い。

また、前記センサ手段が、前記回転ドラムの回転に伴い、該センサ手段が前記被処理物と対向する層内位置と、該センサ手段が前記被処理物と対向しない層外位置を有するようにしても良い。その場合、前記センサ手段は、前記層内位置にて前記被処理物の物性値を測定し、前記層外位置にて測定した前記物性値を無線通信にて送信するようにしても良い。

本発明のコーティング装置によれば、被処理物の物性値を測定するセンサ手段として、測定した物性値を無線通信にて送信可能なものを用いたので、回転ドラムの軸方向端部やコニカル部以外の部位にも広くセンサ手段を配置することが可能となる。このため、ドラム形状を問わずセンサ手段を配置でき、汎用性の向上が図られる。また、センサ手段が無線型であるためコードレスとすることができ、ドラム回転時にコードが絡まってしまうなどの事態を回避することが可能となる。

本発明の実施の形態１であるコーティング装置の側面図である。 図１のコーティング装置の正面図である。 センサ取付部の構成を示す説明図である。 （ａ）はセンサ取り付け位置の変形例を示す説明図であり、回転ドラムの胴部にＮＩＲセンサユニットを取り付けた例を示しており、（ｂ）はその場合のセンサ取付部の構成を示す説明図である。 センサ取り付け位置の変形例を示す説明図であり、バッフル内にＮＩＲセンサユニットを取り付けた例を示している。 本発明の実施の形態２であるコーティング装置の側面図である。 図６のコーティング装置におけるセンサ取付部の構成を示す説明図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１,２は、本発明の実施の形態１であるコーティング装置１の全体構成を示す説明図であり、図１はその側面図、図２は正面図である。図１,２のコーティング装置１は、いわゆる全面パンチングタイプの回転ドラム（以下、ドラムと略記する）２を使用したジャケットレスタイプの構成となっている。ドラム２内には、コーティング処理の対象となる錠剤等の被処理物３が収容され、そこにコーティング液を噴霧することにより、被処理物のコーティング処理が行われる。

図１に示すように、コーティング装置１は、筐体４の中央部にドラム２を回転自在に設置した構成となっている。ドラム２は、ほぼ水平な回転軸線Ｏを中心に回転し、その内部には、ガムやチョコレート、錠剤等の被処理物３が投入される。ドラム２は、円筒形の胴部５と、胴部５の両端に形成された円錐台状のコニカル部６とを備えている。胴部５はステンレス製の多孔板（パンチングプレート）にて形成されており、胴部５の外周は多数個の通気孔７により通気可能な構成となっている。コニカル部６は孔のないステンレス製板材にて形成されており、一方のコニカル部６の端部（図１において左側：ドラム２の一端側）には前面開口部８が形成されている。他方のコニカル部６の端部（図１において右側：ドラム２の他端側）はエンドプレート９にて閉鎖されており、回転軸１１が取り付けられる。

ドラム２の図１において右側には、電動のドラム駆動モータを用いた図示しないドラム回転機構が配置されている。ドラム２の右端側（他端側）には、前述のように回転軸１１が固定されており、この回転軸１１には図示しないスプロケットが取り付けられている。スプロケットは、チェーンを介して筐体４内に設置されたモータ側のスプロケットと接続されている。モータを回転させると、その回転に伴ってドラム２がチェーン駆動され、回転軸線Ｏを中心に回転する。ドラム２の図１において左端側は、図示しないローラによって支持されている。

筐体４内は、ドラム２を収容するドラム室１２が設けられた二重構造となっており、ドラム室１２の下部にはシンク１３が設けられている。シンク１３は、底部に図示しないドレーン口を備えた水密構造となっており、内部に水等の洗浄液を貯留できるようになっている。コーティング装置１を洗浄する際には、このシンク１３内に洗浄液を溜め、そこでドラム２を回転させドラム内外を溜め洗いする。ドラム洗浄後は、前述のドレーン口より洗浄液を排出し、適宜、濯ぎや乾燥等の処理を行う。

筐体４の正面（図１において左側）は３分割構造となっており、その中央にはチャンバドア１４が配置されている。チャンバドア１４は直方体状の箱形部材であり、筐体４に対し開閉自在に支持されている。チャンバドア１４は、筐体４の前壁４ａ側の面が開放された箱形となっており、内部には給気チャンバ１５が形成されている。給気チャンバ１５は、ドラム２の前面開口部８の前段に配置されている。チャンバドア１４の正面には、中央に監視窓が設けられた点検扉１６が取り付けられている。チャンバドア１４の下部には、処理完了後の製品を取り出すための製品排出口１７が取り付けられている。

筐体前壁４ａの上方には、給気孔１８が設けられている。コーティング装置１は内部給気構造を採用しており、給気孔１８は、筐体４内に配された送気ダクト１９を介して、筐体上面４ｂに設けられた給気口２１と連通している。給気口２１には、給気ダクト２２が接続されている。コーティング装置１では、チャンバドア１４を閉じると、ドラム２の前面開口部８が給気チャンバ１５に対向・連通する。給気口２１に供給されたエアは、送気ダクト１９を通って給気チャンバ１５内に流入し、そこから前面開口部８を介してドラム２内に供給される。

また、筐体４には、ドラム２に供給されたエアを排出するための排気ダクト２３が接続されている。図２に示すように、筐体４内には、ドラム２の胴部５と摺接するシールダクト２４と、シールダクト２４に接続され、排気口２５に向かう上部ダクト２６が設置されている。排気ダクト２３は、排気口２５に接続されている。チャンバドア１４から供給されたエアは、ドラム２からシールダクト２４に排出され、上部ダクト２６から排気口２５を通り、排気ダクト２３を介して装置外へと排出される。

ドラム２の内側には、被処理物の転動流を攪乱し、混合撹拌効率の促進を図るべくバッフル２７が設置されている。バッフル２７は、断面略三角形の山型に形成されており、胴部５内に突設されている。バッフル２７もまた多数の通気孔を備えたステンレス製の多孔板にて形成されており、通気性のある立体バッフルとなっている。ドラム２内にはさらに、コーティング液噴霧用のスプレーガン２８が配置されている。スプレーガン２８は、ドラム２の前面開口部８からドラム内に挿入されており、装置正面側からドラム内に出し入れ自在に設けられている。スプレーガン２８には、図示しないホースを介して、コーティング液や噴霧エアが供給される。このスプレーガン２８により、ドラム２内の被処理物３に対し、所望のタイミングでコーティング液等を適宜スプレーできる。

一方、本発明によるコーティング装置１では、ドラム２のコニカル部６にＮＩＲセンサ（センサ手段）を備えたセンサユニット３１（以下、センサ３１と略記する）が取り付けられている。図１に示すように、コニカル部６の内壁６ａにはセンサ取付部３２が設けられており、このセンサ取付部３２内には無線型のセンサ３１が取り付けられている。図３は、センサ取付部３２の構成を示す説明図である。図３に示すように、センサ取付部３２は、コニカル部６の内側に向かって突設されており、ドラム２内部から見ると円錐台状の凸部として形成されている。

センサ取付部３２の頂面３３には穿孔部３４が設けられており、この穿孔部３４には透明な強化ガラス（透光部材）３５が取り付けられている。センサ３１は、強化ガラス３５を介してドラム２内に臨んで設けられており、センサ３１からの光（近赤外光）がドラム外部からドラム２内に届くように配置されている。センサ３１には、WiFiタイプの防水仕様のものが使用され、その検出データは無線通信を介して制御装置３６に送出される。

コーティング装置１では、センサ３１はドラム２と一体となって回転する。ドラム２の回転に伴い、センサ取付部３２が被処理物層に潜り込むと、被処理物３と強化ガラス３５が接触し、被処理物３とセンサ３１が強化ガラス３５を介して密接する。このとき、センサ３１は、被処理物３に対し近赤外光（波長800〜3000nm程度）を照射し、被処理物３の吸光度、透過率等の化学特性値から、水分値やコーティング膜厚等の物性値を算出する。その後、ドラム２が回転しセンサ３１が被処理物層から離脱すると、センサ３１は、算出したデータを無線通信にて制御装置３６に送信する。制御装置３６側では、センサ３１から送られてきたデータをオペレータに表示し、オペレータは、コーティング液の噴霧量や給気温度、給気風量などを適宜調整する。この場合、噴霧量等の調整は、コンピュータによる自動制御とすることも可能である。

このように、当該コーティング装置１においては、無線ネットワークにてデータの送受信が可能なＮＩＲセンサを使用することにより、コーティング処理中の被処理物３に関する物性値や化学特性値をリアルタイムでモニタリングすることが可能となる。その際、センサ３１では、ドラム２の回転に合わせて、穿孔部３４を介して定期的に光の全てが被処理物３に届き、しかも、ガラス越しにセンサ３１と被処理物３を対向・密接させることができるため、信頼性の高い測定を安定的に行うことができる。

また、コーティング装置１では、センサ３１の位置として、センサ取付部３２が被処理物層内に入り込みセンサ３１が被処理物３と対向する層内位置Ｐinと、被処理物層から離脱しセンサ３１が被処理物３と対向しない層外位置Ｐoutが存在する。このため、当該装置では、被処理物層内にて測定を行い、層外に出たときに演算やデータ送信を行う、という処理形態が可能となる。このような処理形態を採用すると、常にセンサと被処理物が対向する構成に比して、処理プロセスか錯綜せず、センサ３１や制御装置３６の処理負担の軽減を図ることが可能となる。

さらに、センサ３１は、図４,５にように、ドラム２の胴部５やバッフル２７内に配置することも可能である。例えば、胴部５にセンサ３１を配置する場合は、図４（ａ）のように、胴部５にセンサ取付部３２を設け、その中にセンサ３１を収容する。その際、胴部５には、図４（ｂ）に示すように、通気孔７（パンチングプレートの孔）とは別に、強化ガラス３５を取り付けた穿孔部３４を設け、そこに臨んでセンサ３１を配置する。また、図５のように、バッフル２７の中にセンサ３１を配する場合も、通気孔７とは別に、強化ガラス３５を取り付けた穿孔部３４を設け、そこに臨んでセンサ３１を配置する。さらに、エンドプレート９のドラム内部側、すなわち、ドラム２の他端側端部にセンサ３１を配置することも可能である（被処理物３が多く、エンドプレート９の部位まで被処理物層が及ぶ場合に有効）。

このように、無線によるデータ送受信が可能なセンサ３１は、配線を考慮することなく設置可能であり、ドラム２のコニカル部６以外にも、胴部５やバッフル２７、エンドプレート９の内側など、被処理物３と接する部位であれば何れの場所にも取り付けることができる。このため、センサ配置の自由度が高く、いわゆる斜めドラム構造の装置以外にも、ドラム形状を問わず広く適用可能であり、汎用性の向上が図られる。なお、本発明は、斜めドラム構造の装置にも勿論適用可能である。また、複数のセンサ３１を異なる箇所（例えば、コニカル部６と胴部５など）に配置することも可能である。

加えて、コーティング装置１では、センサ３１が無線通信によってデータのやり取りを行うコードレスタイプのため、ドラム２を回転させても、コードが絡まってしまうというような他部材等との干渉が発生せず、装置構成や動作時の取り扱いが簡素化される。また、センサ３１がドラム２の外側に面して配置されているため、センサ３１の洗浄が容易であり、特に、センサ３１に防水仕様のものを使用することにより、ドラムごと丸洗いすることが可能となる。例えば、コーティング装置１では、シンク１３内に洗浄液を溜めてドラム２を溜め洗いする際に、センサ３１も同時に洗浄することができ、メンテナンス性の向上が図られる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、センサ取付部をコニカル部６の外側に突設した構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態２であるコーティング装置４１の側面図、図７は、コーティング装置４１のセンサ取付部４２の構成を示す説明図である。なお、実施の形態２では、実施の形態１と同様の部分、部材等には同一の符号を付し、その説明は省略する。

前述のように、実施の形態１のコーティング装置１では、ドラム２の内側に向かってセンサ取付部３２を突設し、その中にセンサ３１を配置する構成としているが、コーティング処理に際し、コニカル部６や胴部５の内側はフラットである方が好ましい。そこで、実施の形態２のコーティング装置４１では、ドラム２の外側にセンサ取付部４２を突設し、その中にセンサ３１を配置している。すなわち、センサ３１がドラム２の外側に配置されており、コニカル部６の内面はフラットな状態となっている。

図７に示すように、コーティング装置４１では、コニカル部６の外壁６ｂ側にセンサ取付部４２が設けられている。センサ取付部４２内には、無線型のセンサ３１が取り付けられている。センサ取付部４２は、コニカル部外壁６ｂから外側に向かって突設されており、ドラム２の外部に円錐台状の凸部として形成される。外壁６ｂには、センサ取付部４２に対応して穿孔部４３が設けられている。穿孔部４３には、透明な強化ガラス（透光部材）４４が取り付けられている。センサ３１は、強化ガラス４４を介してドラム２内に臨んで設けられており、センサ３１からの光（近赤外光）がドラム外部からドラム２内に届くように配置されている。センサ３１の検出データは無線通信を介して制御装置３６に送出される。

コーティング装置４１においても、センサ３１はドラム２と一体となって回転する。ドラム２の回転に伴い、センサ３１が被処理物層に対向すると（層内位置Ｐin）、被処理物３とセンサ３１が強化ガラス４４を介して密接する。このとき、センサ３１は、被処理物３に対し近赤外光（波長800〜3000nm程度）を照射し、被処理物３の吸光度、透過率等の化学特性値から、水分値やコーティング膜厚等の物性値を算出する。その後、ドラム２が回転しセンサ３１が被処理物層から離脱すると（層外位置Ｐout）、センサ３１は、算出したデータを無線通信にて制御装置３６に送信する。つまり、コーティング装置４１もまた、被処理物層内にて測定を行い、層外に出たときに演算やデータ送信を行う、という処理形態が可能であり、センサ３１や制御装置３６の処理負担軽減が可能である。

コーティング装置４１もまた、無線によりデータの送受信が可能なセンサ３１を使用しており、実施の形態１のコーティング装置１と同様に、コーティング処理中の被処理物３に関する物性値や化学特性値をリアルタイムかつコードレスにてモニタリングできる。また、コーティング装置４１においても、穿孔部４３を介してセンサ３１の光の全てが定期的に被処理物３に届き、しかも、ガラス越しにセンサ３１と被処理物３を対向・密接させることができるため、信頼性の高い測定を安定的に行うことが可能である。

なお、コーティング装置４１では、センサ３１をコニカル部６の外側に配した構成を示したが、この場合も、センサ３１を胴部５の外側（図４参照）や、エンドプレート９のドラム外部側に配しても良い。また、複数のセンサ３１を異なる箇所に配置することも可能である。すなわち、センサ取付部４２をドラム２の外側に突設し、その中にセンサ３１を収容する場合も、配線を考慮する必要ない当該センサ３１は、ドラム２の各所に適宜設置可能である。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、ジャケットレスタイプのコーティング装置を例に挙げて本発明の構成を説明したが、本発明はジャケットを有するタイプ（例えば、特開２０１１−３１１２６号参照）のコーティング装置にも適用可能である。その場合、センサ３１は、回転ドラムのコニカル部のジャケットがない部位やバッフル内に設けたり、バッフル状にドラム内に突設したりする形で設けることが可能である。

本発明は、錠剤のコーティング処理以外にも、菓子等の食品のコーティングにも適用可能である。

１ コーティング装置
２ 回転ドラム
３ 被処理物
４ 筐体
４ａ 筐体前壁
４ｂ 筐体上面
５ 胴部
６ コニカル部
６ａ 内壁
６ｂ 外壁
７ 通気孔
８ 前面開口部
９ エンドプレート
１１ 回転軸
１２ ドラム室
１３ シンク
１４ チャンバドア
１５ 給気チャンバ
１６ 点検扉
１７ 製品排出口
１８ 給気孔
１９ 送気ダクト
２１ 給気口
２２ 給気ダクト
２３ 排気ダクト
２４ シールダクト
２５ 排気口
２６ 上部ダクト
２７ バッフル
２８ スプレーガン
３１ センサユニット
３２ センサ取付部
３３ 頂面
３４ 穿孔部
３５ 強化ガラス（透光部材）
３６ 制御装置
４１ コーティング装置
４２ センサ取付部
４３ 穿孔部
４４ 強化ガラス（透光部材）
Ｏ 回転軸線
Ｐin 層内位置
Ｐout 層外位置

Claims (4)

1. 回転軸線を中心に回転自在に設けられ、その内部にコーティング処理の対象となる被処理物が収容される回転ドラムと、
   前記回転ドラムに取り付けられ、前記被処理物の物性値を測定すると共に、測定した前記被処理物の前記物性値を無線通信にて送信可能なセンサ手段と、を有することを特徴とするコーティング装置。
2. 請求項１記載のコーティング装置において、
   前記センサ手段は、透光部材を介して前記回転ドラム内の前記被処理物と対向し、前記被処理物の物性を測定する光学センサであることを特徴とするコーティング装置。
3. 請求項１又は２記載のコーティング装置において、
   前記センサ手段は、前記回転ドラムの回転に伴い、該センサ手段が前記被処理物と対向する層内位置と、該センサ手段が前記被処理物と対向しない層外位置を有することを特徴とするコーティング装置。
4. 請求項３記載のコーティング装置において、
   前記センサ手段は、前記層内位置にて前記被処理物の物性値を測定し、前記層外位置にて測定した前記物性値を無線通信にて送信することを特徴とするコーティング装置。

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