JPH0889780A

JPH0889780A - 粉体の造粒装置および粒度の測定方法

Info

Publication number: JPH0889780A
Application number: JP6254487A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Saito; 信浩斎藤; Shinji Misono; 伸司味曽野
Original assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Current assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】粉体を造粒して、良質なペレットを安定、か
つ能率的に得ることのできる造粒装置、および造粒ペレ
ットなどの粒子の粒度を高精度で連続的に測定する方法
を提供すること。【構成】造粒機から排出する造粒ペレットを傾斜板上
に流下させる機構と、傾斜板および造粒ペレットに白熱
光を照射する光源と、傾斜板および造粒ペレットの反射
輝度を検知するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラにより検
知した電気信号を造粒ペレットの粒子径に変換する機構
と、該機構により造粒粉体の供給量を制御する機構から
なる粉体の造粒装置。また、粒度の測定方法は粒子を傾
斜板上に流下させて、該傾斜板上の粒子の反射輝度をＣ
ＣＤカメラにより検知し、検知した反射輝度を画像解析
して粒子の大きさに変換して検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カーボンブラックをは
じめ肥料、食品、薬品などの分野で用いられる各種粉体
を連続的に良質のペレットに転化するための造粒装置、
および粒子径や粒子径分布などの粒度を連続的に精度よ
く測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体の造粒は大別すると乾式法と湿式法
に分類される。湿式法は粉体と水または造粒助剤を添加
した水溶液とを連続的に造粒機に供給して、造粒機内で
激しく撹拌転動することにより造粒する方法で、現状に
おける主要な工業的造粒手段とされている。

【０００３】湿式造粒機には種々の形式があるが、例え
ばピン型造粒機は円筒管内を貫通するシャフトに多数の
ピンを植設し、シャフトを高速回転させながら粉体と造
粒水を連続的に供給して、粉体の塑性限界より若干低い
含水率に相当する状態で、激しく撹拌転動させることに
より球状にペレット化させるもので、粉体と造粒水の供
給を一定の割合に維持することが、良質のペレットを形
成する上での重要な条件とされている。しかしながら、
造粒されるペレットの状態は粉体の品質変化および撹拌
ピンの摩耗、円筒管内壁への粉体の付着状態など造粒機
内の状況変化が微妙に影響して刻々に変化する。このた
め、粉体と造粒水との供給割合を適切な割合で安定的に
維持することは非常に困難である。

【０００４】以下、本発明を粉体としてカーボンブラッ
クを例示して詳細に説明するが、本発明で対象とする粉
体はカーボンブラックに制限されるものではない。

【０００５】カーボンブラックの造粒は、図１の符号５
で示すように粉状カーボンブラック入口６、水または造
粒助剤を添加した水溶液などの造粒水供給口７、および
造粒ペレット出口８を備えた円筒管９の内部に、該円筒
管の半径に近い長さの撹拌ピン１２を円筒管内を貫通す
るシャフト１１に多数植設した撹拌手段を装備したもの
で、前記シャフトに連結する電動機１０によって該シャ
フトを高速回転させた状態で、円筒管内に粉状カーボン
ブラックと造粒水をそれぞれ連続供給して撹拌転動する
ことにより、造粒されたペレットは造粒ペレット出口８
から連続的に排出される構造となっている。

【０００６】この場合、カーボンブラックと造粒水の供
給割合が適正範囲を外れ、カーボンブラック量に対して
造粒水の割合が低い場合には未造粒粉のまま造粒機から
排出され、その逆に造粒水の割合が高くなるとペレット
の粒径が粗大化するとともに円筒管内壁および撹拌ピン
に含水量の高いペレットが付着成長し、撹拌機構への負
荷が増大して駆動力とのバランスが崩れ、造粒機全体の
異常振動を誘発するなど、ペレットの性状劣化に加え操
業性の不安定化を招くこととなる。

【０００７】良質なペレットを高能率に得るために、こ
れまでになされた提案の多くは、カーボンブラックと造
粒水との適正割合の変化を自動的に追従制御するもの
で、例えば特公昭４９−１４４７６号公報には継手を介
した造粒機軸と電動機軸との差及び／又は電動機の電流
変化を検出して供給水量を自動的に調節する方法が、特
公昭５１−２０３５２号公報には供給水の管内流量変化
を検知してサージタンク下方に設けた調節弁の開閉を自
動制御する方法が、また特開昭５０−１５７２９７号公
報にはペレットの体積密度を検出して造粒機撹拌軸の回
転数を制御する方法及び／又は撹拌軸駆動用電動機の負
荷変動を検出して供給水量を制御する方法が開示されて
いる。

【０００８】しかしながら、これら提案の供給水量の制
御方法は、造粒機に供給されるカーボンブラック量の変
化に対応して造粒水量を自動的に調節制御する方式であ
るため、供給水量の変動は造粒後の乾燥工程の変動に波
及して、均質安定な乾燥を行う上での支障となる欠点が
ある。

【０００９】この問題を解決するために、本出願人は造
粒時の強制撹拌機構に及ぼす負荷変動を駆動用電動機の
電流変化として検出し、その信号出力により可変速電動
機を速度制御してカーボンブラックの供給量を自動的に
調節する造粒装置を既に提案した（特開昭63−83171 号
公報）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した特開昭６３−
８３１７１号公報記載の造粒装置によれば、変動要素の
少ない造粒水の供給量を固定的に制御し、その造粒水量
に対して適正な割合となるようにカーボンブラック供給
量を制御する方式としたため、造粒後の乾燥工程の安定
化に有効に機能する。ところが、駆動用電動機の電流変
化を検知してこれを出力信号とするのみでは、カーボン
ブラックペレットの粒径ならびにその分布を安定して調
節制御するには十分ではないという問題点がある。とく
に、近年ではカーボンブラックのハンドリング性の問題
から、ペレットの性状は益々重要視されており、良好な
ペレットを安定かつ能率的に製造する技術開発の必要性
が高まっているため、上記の問題は大きな解決課題とし
て残されていた。

【００１１】本発明の目的は、上記問題点の解消を図
り、粉体を造粒して良質なペレットを安定、かつ能率的
に得ることのできる湿式型の造粒装置を提供すること、
ならびに、造粒ペレットをはじめ各種粒子の粒子径や粒
子径分布などの粒度を連続的に精度よく測定することの
できる測定方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による粉体の造粒装置は、造粒機から排出す
る造粒ペレットを傾斜板上に流下させる機構と、傾斜板
および造粒ペレットに白熱光を照射する光源と、傾斜板
および造粒ペレットの反射輝度を検知するＣＣＤカメラ
と、ＣＣＤカメラにより検知した電気信号を造粒ペレッ
トの粒子径に変換する機構と、該機構により造粒粉体の
供給量を制御する機構とからなることを構成上の特徴と
する。

【００１３】また、本発明による粒度の測定方法は、粒
子を傾斜板上に流下させて、該傾斜板上の粒子の反射輝
度をＣＣＤカメラにより検知し、検知した反射輝度を画
像解析して粒子の大きさに変換して検出することを構成
上の特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成に基づいて、本発明の粉体の造粒装置
は、変動要素の少ない造粒水量を固定的に制御し、粉体
の供給量の変動に伴う含水率の変化によるペレット性状
の劣化を、造粒機から排出される造粒ペレットの反射輝
度を検知して、造粒ペレットの大きさに変換して検出
し、粉体供給量を制御する機構により、常に安定して適
正粒の造粒状態を維持することが可能となる。

【００１５】また、本発明の粒度の測定方法によれば、
傾斜板上を流下する粒子の反射輝度をＣＣＤカメラによ
り検知して、輝度変換および画像解析することにより、
反射輝度を粒子の大きさに変換して検出するものであ
り、粒子径や粒子径分布などの粒度を連続的に高精度で
測定することができる。なお、測定対象となる粒子は造
粒ペレットのほか、破砕機や粗粉砕機などにより破砕、
粉砕した粒子などについても適用することができる。な
お、測定される粒子径範囲はＣＣＤ素子の感度により決
まるが、一般的に１００〜１００００μm の範囲であ
る。

【００１６】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例に基づいて具
体的に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る粉体の造粒装置を示
した全体構成説明図で、１は粉体を貯える粉体貯槽、２
はブレード４’を取り付けた回転軸４を装備する粉体供
給装置であり、回転軸４には駆動用の可変速電動機３が
直結されている。５は造粒機で、粉状カーボンブラック
入口６、水または造粒助剤を添加した水溶液などの造粒
水供給口７および造粒ペレット出口８を備えた円筒管９
と、多数の撹拌ピン１２が植設された回転可能なシャフ
ト１１および該シャフトに連結された電動機１０からな
る撹拌機構とによって構成されている。

【００１８】１３は電気的制御機能を持つ制御システム
で、変流器１４、変換器１５、記録調節計１６、増幅器
１７および制御器１８が内蔵されている。１９は造粒ペ
レットの大きさを検出するシステムであり、ＣＣＤカメ
ラ２０、傾斜板２１、光源２２および画像解析装置２３
からなり、制御システム１３は検出システム１９と可変
速電動機３との間に電気的回路をもって接続されてい
る。

【００１９】検出システム１９は、造粒機５から排出さ
れる造粒ペレットの大きさ及び分布を検出するための装
置で、造粒ペレット出口８と乾燥機（図示せず）との間
の造粒ペレットの落下通路内に、ステンレス等の金属製
の傾斜板２１を設置し、傾斜板上を造粒ペレットの一部
が適度の速度で流下するように傾斜角度を調整する。傾
斜板上の造粒ペレットの反射輝度をＣＣＤカメラ２０に
より映像化し、画像解析装置２３により造粒ペレットの
大きさ等を電気信号に変換して検出する。

【００２０】造粒ペレットはＣＣＤカメラにより映像化
されるが、造粒ペレットの影が画像信号として入力され
るのを防ぐために照明付ＣＣＤカメラを用いることが好
ましい。図２に照明付ＣＣＤカメラの構成図を示した。
図２に示すように、照明付ＣＣＤカメラは、工業用ＣＣ
Ｄカメラ２４、対物レンズ２５、拡大レンズ２６、ハー
フミラー２７、集光レンズ２８および照明２９、照度コ
ントローラ３０からなり、光源２２から造粒ペレットに
照射した白熱光の反射輝度はハーフミラー２７を介して
工業用ＣＣＤカメラ２４に入射される。この場合、照度
コントローラ３０により照明２９の光量を調節し、集光
レンズ２８を通してハーフミラー２７に入射することに
より、造粒ペレットの影を画像信号として入力されるの
を防止することができる。

【００２１】ＣＣＤカメラで検知された造粒ペレットの
反射輝度は、画像解析装置２３に入力され、輝度変換な
どの画像解析を行って粒子径、粒子径分布などの粒度特
性が測定される。

【００２２】画像解析装置２３は、高速画像処理を行う
ためヒストグラム処理用ハードウエアおよび輝度変換が
可能な複数のハードウエアルックアップテーブルを備え
ており、図３の系統図に示したように、まず、画像入力
された輝度分布から不用な傾斜板の輝度を削除するため
にヒストグラム処理を行って判別分析しきい値を決定す
る。このしきい値より高い輝度を０とするようにＬＵＴ
（ルックアップテーブル）を作成し、再度輝度変換を行
うことにより造粒ペレットのみが抽出された映像が得ら
れる。

【００２３】このようにして得られた映像は平面形状だ
けでなく立体形状の情報も含んでおり、造粒ペレットを
均質な真球とした場合、球の中心に入射した光が最も強
い反射光をＣＣＤカメラに入射し、中心から離れるにつ
れて入射光は弱くなり、暗い映像となる。この映像、あ
るいは適切なしきい値で２値化処理することにより粒径
を測定することが可能となる。造粒ペレットが重なって
いる場合には、最も明るい点が球の中心であるので、特
定のしきい値で処理して球の中心を検知したのち直径の
計測を行う。

【００２４】造粒ペレットの映像をヒストグラム処理し
て、中心と見なしたい輝度の最低値を円中心しきい値と
し、同様にして円周しきい値を決定する。これらの値を
基にして球中心、球円周、その他の３値処理用のＬＵＴ
（ルックアップテーブル）を作成し、更に、輝度変換す
ることにより３値化映像を高速に作成することができ
る。

【００２５】粒径の計測は、３値化映像を水平方向にス
キャンして円の中心を検知し、次いでこの中心より左右
にスキャンして、両周辺しきい値までの距離を求めて、
この値を直径とする。直径を計測したのち、直径内の円
中心しきい値を０に置き換えてマスクする。この操作を
順次繰り返すことにより、１画面の造粒ペレットの粒子
径および粒子径分布を測定することができる。

【００２６】このようにして測定された造粒ペレットの
粒子径および粒子径分布に関する情報は電気的信号、例
えば電流値に変換して検出され、制御システム１３の変
流器１４に入力される。変流器１４により微小電流に変
えられた検出信号は、次いで電流記録調節計１６への入
力のために変換器１５によって前記変流器１４からの出
力信号を微小電圧に変換して記録する。更に、記録調節
計１６から出力される微小電流信号を増幅器１７によっ
て制御電圧に増幅変換して、制御器１８に入力される。
制御器１８の出力信号により可変速電動機３の動力電圧
を制御することによって、粉体供給装置２の回転軸４の
回転速度を自動的に制御する。

【００２７】なお、図示の実施例では造粒装置としてピ
ン型造粒機を例示して説明したが、本発明の造粒装置は
ピン型造粒機に限られるものではなく、他の方式の湿式
造粒機に適用することが可能である。また、粉体供給装
置としてはスクリュウフィーダーを例示したが、ロータ
リーフィーダー、ベルトコンベアなどの回転あるいは走
行速度によって移送量を調節できる機能を有するフィー
ダーを使用することもできる。

【００２８】また、本発明の粒度の測定方法を造粒ペレ
ットの場合について説明したが、測定対象となる粒子は
造粒ペレットの他に、破砕機、粗粉砕機などにより製造
される粒子についても粒度を測定することが可能であ
る。

【００２９】本発明の造粒装置を用いて、３種類の市販
グレードのカーボンブラックについて造粒試験を行い、
乾燥して得られたペレット性状を本発明の検出、制御機
構を有しない従来の造粒装置による造粒ペレットの性状
と対比して表１に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果から、本発明の造粒装置を用い
て得られた造粒ペレットは、１２５μm 以下の微粉およ
び粗大粒が少なく、５００μm 前後の適正粒が多いこと
が認められる。一方比較例では、微粉および粗大粒とも
多く、相対的に適正粒が少ないことが判る。なお、実施
例のペレットはいずれも丸く、真球に近かったが、比較
例のペレットは丸みに欠けるものが多かった。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の粉体の造粒装置
によれば、変動要素の少ない造粒水量を固定的に制御
し、造粒機から排出される造粒ペレットの粒子径および
粒子径分布を画像解析により検知して、粉体の供給量を
自動的に調節制御するものであるから、ペレット性状を
常に適正な管理領域に維持することができ、良好な造粒
ペレットを安定かつ高能率で得ることが可能となる。更
に、造粒水量の変動が抑制されるので、乾燥工程の安定
化も図ることができる。

【００３３】また、本発明の粒度の測定方法によれば、
粒子径や粒子径分布などの粒度特性を正確に連続測定す
ることが可能であり、例えば造粒装置に適用すれば造粒
装置の運転管理に極めて有効に機能することができる。
更に、破砕、粉砕などにより製造される粒子の粒度特性
の測定にも適用することができるので、広く工業分野に
おいて利用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉体の造粒装置を例示した全体構成説
明図である。

【図２】本発明の照明付ＣＣＤカメラを示した構成図で
ある。

【図３】本発明の検出システムのフローシートを示した
系統図である。

【符号の説明】

１粉体貯槽２粉体供給装置３可変速電動機４回転軸４’ブレード５造粒機６粉状カーボンブラック入口７造粒水供給口８造粒ペレット出口９円筒管 10 電動機 11 シャフト 12 撹拌ピン 13 電気的制御システム 14 変流器 15 変換器 16 記録調節計 17 増幅器 18 制御器 19 検出システム 20 ＣＣＤカメラ 21 傾斜板 22 光源 23 画像解析装置 24 工業用ＣＣＤカメラ 25 対物レンズ 26 拡大レンズ 27 ハーフミラー 28 集光レンズ 29 照明 30 照度コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】造粒機から排出する造粒ペレットを傾斜
板上に流下させる機構と、傾斜板および造粒ペレットに
白熱光を照射する光源と、傾斜板および造粒ペレットの
反射輝度を検知するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラによ
り検知した電気信号を造粒ペレットの粒子径に変換する
機構と、該機構により造粒粉体の供給量を制御する機構
とからなる粉体の造粒装置。
【請求項２】ＣＣＤカメラが照明付ＣＣＤカメラであ
る、請求項１記載の粉体の造粒装置。
【請求項３】粉体がカーボンブラックである、請求項
１又は２記載の粉体の造粒装置。
【請求項４】粒子を傾斜板上に流下させて、該傾斜板
上の粒子の反射輝度をＣＣＤカメラにより検知し、検知
した反射輝度を画像解析して粒子の大きさに変換して検
出することを特徴とする粒度の測定方法。
【請求項５】ＣＣＤカメラが照明付ＣＣＤカメラであ
る、請求項４記載の粒度の測定方法。
【請求項６】粒子がカーボンブラックである、請求項
４又は５記載の粒度の測定方法。