JP3351812B2

JP3351812B2 - 粒子加工装置用制御装置

Info

Publication number: JP3351812B2
Application number: JP08744392A
Authority: JP
Inventors: 本浩坂
Original assignee: Powrex KK
Current assignee: Powrex KK
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JPH05285363A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒子加工装置に設けた
内部監視部にセットした光学センサからのデータを元
に、画像解析によって粒子形状、表面状態等を検出し、
この結果を元に、粒子加工操作を制御する粒子加工装置
用制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】医薬品或いは食品等の粒体の処理工程を
必要とする分野に於いて、原料粉体の造粒及びコーティ
ングを行う場合、図４に示すような流動層造粒乾燥装置
(A)等が使用される。

【０００３】この流動層造粒乾燥装置(A)は、図４に示
すように、原料室(2)を形成する第１処理容器(1a)と、
噴霧室(3)を形成する第２処理容器(1b)と、フィルター
室(4)を形成する第３処理容器(1c)とによって本体(1)を
構成している。

【０００４】上記各処理容器(1a)(1b)(1c)は、略円筒状
をしており、原料粉体を収納する第１処理容器(1a)の底
面には、多孔盤、金網(5)等が張設してある。

【０００５】また、原料粉体の造粒、コーティングを行
う噴霧室(3)内には、結合剤となるバインダー液を噴霧
するための噴霧ノズル(6)が配置してある。

【０００６】また、フィルター室(4)には、原料粉体と
気流とを濾別するためのバグフィルタ(7)が組込んであ
り、原料粉体が外部に飛散しないようにしてある。

【０００７】更に、第１処理容器(1a)の底面には、送気
ダクト(8)が接続してあり、第３処理容器(1c)の上部に
は、排気ダクト(9)が接続してある。

【０００８】上記構成に於いて、第１処理容器(1a)内に
原料粉体を供給した後、送気ダクト(8)を介して第１処
理容器(1a)の底部から本体(1)内に熱風を吹込み、本体
(1)内に流動層を形成する。

【０００９】そして、上記流動層によって、第１処理容
器(1a)内に供給した原料粉体を本体(1)内で流動させ、
この状態で、噴霧ノズル(6)から結合剤となるバインダ
ー液を噴霧する。

【００１０】そうすると、原料粉体は気流で攪拌流動さ
れながら適度に凝集し、この結果、所望の粒径を有する
造粒物が形成される。

【００１１】ところで、造粒・コーティング等の粒子加
工操作、例えば、上記造粒操作に於いて、品質の安定
化、合理化等を計るためには、造粒操作中、本体(1)内
で原料粉末がどれだけの大きさの造粒物に成長している
のか、どのような形状の造粒物になっているのかを検出
し、その検出結果に基づいて、噴霧ノズル(6)からのバ
インダー液の噴霧量の調節や、造粒作業を停止し、乾燥
作業に移行する造粒作業終了点の検出と言った種々の操
作を行うのが理想的である。

【００１２】しかし、従来、本体(1)内の造粒物の状態
を直接検出する適当な手段がなかった。

【００１３】このため、例えば、流動造粒時に必要な層
内水分制御を行うためには、本体(1)にガラス窓を設
け、このガラス窓の外から赤外線水分センサにより造粒
物の濡れを監視し、この時のデータを元に層内水分制御
を行っている。

【００１４】また、攪拌造粒操作時の作業終了点検出方
法としては、攪拌軸駆動用電動機の消費電力を逐次検出
し、消費電力及び消費電力の変動幅が最小となった時を
作業終了点とする方法等が取られている。

【００１５】また、本体(1)内の造粒物の状態を直接知
る唯一の方法として、本体(1)内の造粒物をサンプリン
グにより外部に取出し、造粒物の評価を行う方法が取ら
れている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】粒子加工操作、例えば
造粒操作に於いて、流動層造粒乾燥装置(A)の本体(1)内
の造粒物の状態を把握し、種々の制御を行うための手段
として、上記した如く、本体(1)内の層内水分の検出、
或いは、攪拌造粒機の攪拌羽根駆動用電動機の消費電力
の検出と言った方法を取ると、上記方法は、何れも、本
体(1)内の造粒物の造粒状態を知るための間接的な情報
であるため、これらの情報だけによって造粒操作に於け
る品質の安定化、合理化等を計るのは不充分であった。

【００１７】また、本体(1)内の造粒物をサンプリング
により外部に取出す方法を取ると、造粒物を直接計測す
ることは出来るが、造粒物を外部に取出すことによる操
作の煩雑さ、時間遅れ等の問題があると同時に、自動化
も困難であり、実用的ではなかった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】粒子加工装置用制御装置
を、粒子加工装置の処理容器側壁部に形成した内部監視
部となるガラス窓と、ガラス窓の内方側に、検出用流路
を形成するため、ガラス窓の内方側対向部に配置した仕
切板と、仕切板の下流側に設けた、揺動自在の可動板か
らなる可動堰と、ガラス窓の外方側に配置した、処理容
器内部を撮像するための光学センサと、光学センサの近
傍に配置した、光学センサによる測定に同期して発行す
るストロボと、光学センサからの画像信号をデジタル処
理するための画像プロセッサと、画像プロセッサからの
データを元に画像解析を行い、粒子加工操作に必要な、
粒子の状態に関する予め設定された項目を算出し、この
演算結果と予め入力された各項目に対する規定値とを比
較し、この時の比較結果に対応した制御信号を出力する
コンピュータと、上記コンピュータからの制御信号に基
づいて、粒子加工装置による粒子加工操作を制御する操
作条件調整回路とによって構成したものである。

【００１９】また、粒子加工装置用制御装置を、粒子加
工装置の処理容器側壁部に形成した内部監視部となるガ
ラス窓と、ガラス窓の内方側に、検出用流路を形成する
ため、ガラス窓の内方側対向部に配置した仕切板と、仕
切板の下流側に設けた、高圧エアによって膨張する弾性
体からなる可動堰と、ガラス窓の外方側に配置した、処
理容器内部を撮像するための光学センサと、光学センサ
からの画像信号をデジタル処理するための画像プロセッ
サと、画像プロセッサからのデータを元に画像解析を行
い、粒子加工操作に必要な、粒子の状態に関する予め設
定された項目を算出し、この演算結果と予め入力された
各項目に対する規定値とを比較し、この時の比較結果に
対応した制御信号を出力するコンピュータと、上記コン
ピュータからの制御信号に基づいて、粒子加工装置によ
る粒子加工操作を制御する操作条件調整回路とによって
構成したものである。

【００２０】

【作用】上記した如く、粒子加工操作時、処理容器内の
粒子の状態を光学センサによって撮像し、その時の画像
データを元に粒子加工操作を制御することにより、粒子
の現在の状態をリアルタイムで確認しながら粒子加工操
作を行うものである。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明を流動層造粒乾燥装置に適用
した時の第１実施例を示すものである。

【００２２】同図に於いて、(A)は、粒子加工装置とな
る流動層造粒乾燥装置である。

【００２３】この流動層造粒乾燥装置(A)は、従来と同
様、原料室(2)を形成する第１処理容器(1a)と、噴霧室
(3)を形成する第２処理容器(1b)と、フィルター室(4)を
形成する第３処理容器(1c)とによって本体(1)を構成し
ている。

【００２４】上記各処理容器(1a)(1b)(1c)は、略円筒状
をしており、原料粉体を収納する第１処理容器(1a)の底
面には、多孔盤、金網(5)等が張設してある。

【００２５】また、原料粉体の造粒、乾燥を行う噴霧室
(3)内には、結合剤となるバインダー液を噴霧するため
の噴霧ノズル(6)が配置してある。

【００２６】また、フィルター室(4)には、原料粉体と
気流とを濾別するためのバグフィルタ(7)が組込んであ
り、原料粉体が外部に飛散しないようにしてある。

【００２７】また、第１処理容器(1a)の底面には、送気
ダクト(8)が接続してあり、第３処理容器(1c)の上部に
は、排気ダクト(9)が接続してある。

【００２８】そして、上記流動層造粒乾燥装置(A)の従
来と異なる点は、第１処理容器(1a)の側壁に、本体(1)
内部監視用の内部監視部となるガラス窓(20)を設けたこ
とである。

【００２９】また、図中(21)は、噴霧ノズル(6)にスプ
レー用の高圧エアを供給するための高圧ホース、(22)
は、噴霧ノズル(6)にバインダー液を供給するためのバ
インダーポンプ、(23)は、バインダー液を貯蔵してある
バインダータンクである。

【００３０】(30)は、上記バインダーポンプ(22)の能力
を制御することにより、造粒物を最適な状態に仕上げる
ための制御装置を示すものである。

【００３１】この制御装置(30)は、光学センサ(31)、画
像処理プロセッサ(32)、コンピュータ(33)、操作条件調
節回路(34)、表示器(35)によって構成されている。

【００３２】上記光学センサ(31)はＣＣＤカメラによっ
て構成されており、ガラス窓(20)を介して、本体(1)の
内部の状態、即ち、本体内部にある造粒物の形状を撮像
するようにしてある。

【００３３】画像処理プロセッサ(32)は、光学センサ(3
1)から出力する画像信号をデジタル濃淡画像に変換し、
この変換後の画像データをコンピュータ(33)に送るもの
である。

【００３４】コンピュータ(33)は、画像処理プロセッサ
(32)からのデータを元に、画像解析を行い、平均粒子
径、標準偏差（大きさのバラツキ）、反射率等の予め設
定された項目を算出し、この演算結果と、予め入力され
た各値とを比較し、バインダーポンプ(22)を制御する操
作条件調整回路(34)に制御信号を出力するようにしてあ
る。

【００３５】尚、操作条件調整回路(34)によるバインダ
ーポンプ(22)の制御方法としては、バインダーポンプ(2
2)を高速で作動させる第１操作条件と、バインダーポン
プ(22)を低速で作動させる第２操作条件と、バインダー
ポンプ(22)を停止させ、造粒操作を終了させて乾燥工程
に移行させる３種の制御を行うようにしてある。

【００３６】また、各制御への移行条件としては、上記
演算結果が、予め入力した値と比較し一定幅以内になる
と、第１操作条件から第２操作条件に移行し、標準偏差
が設定値以下、或いは、スプレー時間が設定値になる
と、造粒操作を終了させ、乾燥工程に移行させるように
してある。

【００３７】また、表示器(35)は、コンピュータ(33)に
よる演算結果、現在の操作条件等を表示するようにして
ある。

【００３８】上記構成に於いて、本発明に係る制御装置
(30)が組込まれた流動層造粒乾燥装置(A)が作動し、造
粒操作が開始されると、光学センサ(31)より周期的（例
えば数秒毎）に検出された本体(1)内の画像データが、
画像処理プロセッサ(32)を介してコンピュータ(33)に送
られる。

【００３９】そうすると、コンピュータ(33)は、画像処
理プロセッサ(32)からのデータを元に、画像解析を行
い、平均粒子径、標準偏差（大きさのバラツキ）、反射
率等の予め設定された項目を算出し、この演算結果と、
予め入力された各値とを比較し、バインダーポンプ(22)
を制御する操作条件調整回路(34)に制御信号を出力す
る。

【００４０】この時、上記演算結果が、予め入力された
値に対し、一定幅に入っていない場合は、バインダーポ
ンプ(22)は第１操作条件、即ち高速で作動する。

【００４１】また、この後、上記演算結果が、予め入力
された値に対し、一定幅に入ってくると、バインダーポ
ンプ(22)の操作は、第１操作条件から第２操作条件に移
行し、バインダーポンプ(22)は低速で作動する。

【００４２】そして、この後、上記演算により求めた標
準偏差が、設定値以下、或いは、スプレー時間が設定値
に達すると、造粒操作を終了させ、乾燥工程に移行させ
る。

【００４３】上記した如く、造粒操作時、本体(1)内の
造粒物の状態を光学センサ(31)によって撮像し、その時
の画像データを元に造粒操作を制御すれば、造粒物の現
在の状態をリアルタイムで確認しながら造粒操作を行う
ことが可能となり、作業環境の温度、湿度と言った外気
条件に影響されない安定した粒子径の造粒が行える。

【００４４】図２は、本発明を流動層造粒乾燥装置に適
用した時の第２の実施例を示すものである。

【００４５】この実施例は、流動層造粒乾燥装置(A)の
第１処理容器(1a)の側壁に、本体(1)の内部監視部とな
るガラス窓(20)を設けると共に、本体(1)内部側のガラ
ス窓(20)と対向する位置に、仕切板(40)を配置し、ガラ
ス窓(20)の内側面に検出用流路(41)を設けたものであ
る。

【００４６】そして、この検出用流路(41)の下流側に、
エアシリンダ(42)によって揺動する揺動板(43)からなる
可動堰(44)を設け、検出用流路(41)内に流入する造粒物
の流速を光学センサ(31)で検出可能な速度に自由にコン
トロール出来るようにしたものである。

【００４７】また、光学センサ(31)の近傍には、光学セ
ンサ(31)による測定に同期して発行するストロボ(45)を
設置してある。

【００４８】尚、上記以外の構成は、第１の実施例と全
く同様である。

【００４９】上記した如く、ガラス窓(20)の内面に検出
用流路(41)を形成し、この検出用流路(41)に可動堰(44)
を設け、更に、光学センサ(31)の近傍に、光学センサ(3
1)の測定に同期するストロボ(45)を設置すれば、本体
(1)内を流動する造流物の動きが非常に早い場合でも、
造流物の状態を光学センサ(31)によって確実に捕らえる
ことが出来る。

【００５０】図３は、本発明を流動層造粒乾燥装置に適
用した第３の実施例を示すものである。

【００５１】この実施例は、第２実施例と同様、ガラス
窓(20)の内面に検出用流路(41)を形成し、この検出用流
路(41)の下流側に設ける可動堰(44)を、高圧エアによっ
て膨張する弾性体、例えばゴム膜(46)によって形成し、
造粒物の移動速度を光学センサ(31)が検出可能な速度に
制御することによりストロボ(45)を排除したものであ
り、それ以外の構成は、第２の実施例と同様である。

【００５２】次に、上記第３の実施例に示す制御装置が
組込まれた流動層造粒乾燥装置(A)に、乳糖（ＤＭＶ２００Ｍ）＝４９０ｇコーンスターチ＝２１０ｇアセトアミノフェン＝３００ｇ合計１．０ｋｇを仕込み、結合剤として、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ
−ＬＥＰ）５．０％の水溶液をスプレーし、造粒した時
の実施例について説明する。

【００５３】この時の、光学センサ(31)による測定周期
は１分とし、コンピュータ(33)に予め入力した値は、平均粒子径＝２３０μｍ標準偏差 σｇ＝１．５第１操作条件の内、スプレー速度を２４ｇ／ｍｉｎ第２操作条件の内、スプレー速度を１４ｇ／ｍｉｎ第１操作条件から第２操作条件に移行する一定幅を、 −１０％である２１０μｍ造粒操作を停止する条件を標準偏差が設定値（σｇ＝
１．５）以下、又は、スプレー時間２０ｍｉｎとし、光
学センサ(31)の測定に連動させて、可動堰(44)を作動
し、検出用流路(41)内の造粒物を一時的に停止させて撮
像した時の造粒結果は、下記の表に示すようになった。

【００５４】

【表１】

【００５５】上記表に示す如く、平均粒子径＝２２９．５１μｍ標準偏差 σｇ＝１．４６と言った、非常に満足する結果が得られた。

【００５６】尚、上記各実施例は、本発明を流動層造粒
乾燥装置(A)に適用した例について説明したが、本発明
は、上記以外の粒子加工装置にも適用できるのは無論で
あり、例えば、フィルムコーティング時にも適用でき
る。

【００５７】このフィルムコーティングに於いては、粒
子表面に高分子フィルム等をスプレーによりコーティン
グするが、コーティングの進行に伴い表面が滑らかにな
り、コーティング剤による光学的反射率が変化するの
で、予め予備実験を行い、コーティング仕上り製品の反
射率をコンピュータ(33)に入力しておき、光学センサ(3
1)により検出した数値と比較しながらコーティング操作
を制御すれば、安定したコーティング操作が行えるよう
になる。

【００５８】また、上記各実施例に於いて、ガラス窓(2
0)の内面に粉体が付着し、光学センサ(31)による撮像の
妨げになる場合は、ガラス窓(20)の側方に下記の様な付
着防止装置(50)を装備すれば、光学センサ(31)による検
出を、より確実に行える。

【００５９】この付着防止装置(50)は、図５及び図６に
示す如く、第１処理容器(1a)の側壁部(1a')に形成した
貫通孔(51)と、上記貫通孔(51)と連通する流体溜り(52)
を形成するため、処理容器内周面側の、上記貫通孔(51)
と対向する位置に設置した、略平板状をしたカバー部材
(53)と、貫通孔(51)と連結した状態で処理容器の外方に
向って伸び、かつ、高圧ホース(54)と連通する連結管(5
5)と、流体溜り(52)に供給された高圧流体を、処理容器
の内周面に沿って噴射させるため、カバー部材(53)の少
なくとも一側辺に設けたスリット(56)とによって形成し
てある。

【００６０】上記構成からなる付着防止装置(50)を、流
動層造粒乾燥装置(A)の処理容器側壁部(1a')に配置し、
この付着防止装置(50)から処理容器内周面に沿って高圧
エアーを噴射させれば、処理容器に形成したガラス窓(2
0)への粉体の付着を確実に防止出来るため、光学センサ
(31)を用いた画像処理をより確実に行えるようになる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明した如く、造粒操作等の粒子加
工時、処理容器内の粒子の状態を光学センサによって撮
像し、その時の画像データを元に粒子加工操作を制御す
れば、粒子の現在の状態をリアルタイムで確認しながら
粒子加工操作を行うことが可能となり、作業環境の温
度、湿度と言った外気条件に影響されない安定した粒子
径の造粒が行える。

【００６２】また、本発明は、処理容器内の状態を光学
センサによって撮像すると言った手段を取っているた
め、粒子加工操作の自動化も非常に容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粒子加工装置用制御装置の第１の
実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る粒子加工装置用制御装置の第２の
実施例の要部を示す概略図である。

【図３】本発明に係る粒子加工装置用制御装置の第３の
実施例の要部を示す概略図である。

【図４】流動層造粒乾燥装置を示す概略図である。

【図５】流動層造粒乾燥装置のガラス窓側方に、粉体の
付着防止装置を設置した状態を、処理容器内周面側から
見た正面図。

【図６】流動層造粒乾燥装置のガラス窓側方に、粉体の
付着防止装置を設置した状態を示す平面断面図。

【符号の説明】

Ａ流動層造粒乾燥装置１本体１ａ第１処理容器１ｂ第２処理容器１ｃ第３処理容器６噴霧ノズル２０ガラス窓２２バインダーポンプ３０制御装置３１光学センサ３２画像処理プロセッサ３３コンピュータ３４操作条件調整回路４０仕切板４１検出用流路４３揺動板４４可動堰４５ストロボ４６ゴム膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子加工装置の処理容器側壁部に形成し
た内部監視部となるガラス窓と、ガラス窓の内方側に、検出用流路を形成するため、ガラ
ス窓の内方側対向部に配置した仕切板と、仕切板の下流側に設けた、揺動自在の可動板からなる可
動堰と、ガラス窓の外方側に配置した、処理容器内部を撮像する
ための光学センサと、光学センサの近傍に配置した、光学センサによる測定
に同期して発行するストロボと、光学センサからの画像信号をデジタル処理するための画
像プロセッサと、画像プロセッサからのデータを元に画像解析を行い、粒
子加工操作に必要な、粒子の状態に関する予め設定され
た項目を算出し、この演算結果と予め入力された各項目
に対する規定値とを比較し、この時の比較結果に対応し
た制御信号を出力するコンピュータと、上記コンピュータからの制御信号に基づいて、粒子加工
装置による粒子加工操作を制御する操作条件調整回路と
からなることを特徴とする粒子加工装置用制御装置。
【請求項２】粒子加工装置の処理容器側壁部に形成し
た内部監視部となるガラス窓と、ガラス窓の内方側に、検出用流路を形成するため、ガラ
ス窓の内方側対向部に配置した仕切板と、仕切板の下流側に設けた、高圧エアによって膨張する弾
性体からなる可動堰と、ガラス窓の外方側に配置した、処理容器内部を撮像する
ための光学センサと、光学センサからの画像信号をデジタル処理するための
画像プロセッサと、画像プロセッサからのデータを元に画像解析を行い、粒
子加工操作に必要な、粒子の状態に関する予め設定され
た項目を算出し、この演算結果と予め入力された各項目
に対する規定値とを比較し、この時の比較結果に対応し
た制御信号を出力するコンピュータと、上記コンピュータからの制御信号に基づいて、粒子加工
装置による粒子加工操作を制御する操作条件調整回路と
からなることを特徴とする粒子加工装置用制御装置。