JP2017129291A - 乾燥機及び乾燥機用測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に開示された乾燥機は、穀物を乾燥させる乾燥部と、乾燥部を通過した穀物の水分量を測定する水分計とを備えている。
上述したように、穀物を2つの電極ロール間で圧砕すると、穀物の水分量を測定する度に、穀物のロス(屑)が生じる。また、つぶした穀物が電極ロールに付着するので、付着することにより、測定精度が落ちる可能性がある。
本発明の乾燥機は、穀物を乾燥させる乾燥部と、前記乾燥部を通過した穀物の水分量を非破壊で測定する非破壊測定装置と、を備えている。
前記非破壊測定装置は、前記乾燥部を通過した穀物の水分量を分光分析により測定する分光分析装置である。
前記分光分析装置は、外気温よりも高い温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記分光分析装置は、60°C以下の温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記分光分析装置は、10°C〜50°Cの温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記非破壊測定装置は、単一の装置であり、短い測定間隔で連続的に穀物の水分量を測定する装置である。
前記非破壊測定装置は、5分未満の測定間隔で穀物の水分量を測定する装置である。
前記非破壊測定装置は、前記乾燥部を通過した穀物の水分量を分光分析により測定する分光分析装置である。
前記分光分析装置は、近赤外水分計である。
前記分光分析装置は、60°C以下の温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記分光分析装置は、10°C〜50°Cの温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記分光分析装置は、穀物に含まれるデンプンがアルファ化しない温度で穀物の水分量を測定する装置である。
前記非破壊測定装置は、5分未満の測定間隔で穀物の水分量を測定する装置である。
穀物の水分量を非破壊で測定するので、水分を測定することによる穀物のロス(屑)が生じることを防止することが可能である。また、従来のように電極ロールに穀物が付着することが発生しないため、穀物の付着による測定精度が低下するといったこともなく、高精度の測定をすることができる。
また、乾燥機内の穀物の水分量のばらつき(乾燥機内における穀物の乾燥ムラ)を正確に把握できるため、乾燥ムラを少なくするための処理がしやすい。
分光分析装置(近赤外水分計)は、外気温よりも高い温度で穀物の水分量を精度よく測定することができる。また、分光分析装置(近赤外水分計)は、60°C以下の温度で穀物の水分量を精度よく測定することができる。また、分光分析装置(近赤外水分計)は、10°C〜50°Cの温度で穀物の水分量を精度よく測定することができる。また、分光分析装置(近赤外水分計)は、穀物に含まれるデンプンがアルファ化しない温度で穀物の水分量を精度よく測定することができる。
図1及び図2は、例えば、籾(米)、麦、粟、稗、そば、豆類等の穀物を乾燥する乾燥機1を示している。図1は、乾燥機1の概略構成を示す正面図である。図2は、乾燥機1の概略構成を示す側面図である。以下の説明において、前方とは、乾燥機1の背面から正面に向かう方向であり、後方は、前方の反対の方向である。また、右側とは、乾燥機1の正面に向かって右側であり、左側とは、乾燥機1の正面に向かって左側である。
乾燥機1は、投入部2と、貯留部3と、乾燥部4と、集穀部5と、縦送り部6と、第1横送り部7と、第2横送り部8と、測定装置9とを備えている。
投入部2は、乾燥する穀物を投入する投入口2Aを有していて、ホッパー等で構成されている。貯留部3、乾燥部4及び集穀部5は、箱型に形成された乾燥槽10に設けられている。貯留部3は、乾燥する穀物を貯留する部屋であって、乾燥槽10の上部に設けられている。乾燥部4は、穀物を熱や温風等によって乾燥する装置であって、貯留部3の下方の乾燥槽10内に設けられている。貯留部3と乾燥部4とは連通していて、貯留部3で貯留した穀物が乾燥部4へ流れるようになっている。
複数のガイド部材13a,13b,13cは、集穀部材11の上部で且つ乾燥部4の下方に設けられている。また、複数のガイド部材13a,13b,13cは、集穀部材11の正面板11Aと背面板11Bとの間に前後に並べて設けられている。この複数のガイド部材13a,13b,13cは、乾燥部4から流下する穀物を、集穀部材11の正面板11Aと背面板11Bとの上面に案内する。複数の繰出しロール14a,14b,14c,14dは、ガイド部材13a,13b,13cの下部に設けられていて、回転することで、ガイド部材13a,13b,13cの下部の穀物を下方へと繰り出す。複数の繰出しロール14a,14b,14c,14dから繰り出された穀物は、集穀部5の下部の樋部12へと集められる。
縦送り部6は、投入部2に投入された穀物及び第1横送り部7で送られる穀物を上方に搬送する装置であって、乾燥槽10の側方に設けられている。縦送り部6は、上下に長い箱型のケーシング16と、ケーシング16の内部に設けられた運搬部17とを備えている。運搬部17は、ケーシング16の上部に配置された上スプロケット17Aと、ケーシング16の下部に配置された下スプロケット17Bと、上下のスプロケット17A,17Bに巻き掛けられたベルト17Cと、ベルト17Cに設けられたバケット17Dとを有している。運搬部17は、前部が下降側とされ、後部が上昇側とされている。運搬部17は、図示省略の駆動モータ等によって上スプロケット17A又は下スプロケット17Bを回転させてベルト17Cを動かすことにより、ケーシング16の下部の穀物をバケット17Dで掬ってケーシング16の上部に運搬する。
排出部19は、上部壁19Aと、当接壁19Bと、第1側部壁19Cと、第2側部壁19Dと、案内壁19Eとを有する。上部壁19Aは、第5壁16Eから前方に延出している。当接壁19Bは、上部壁19Aの前端から下方側に延出している。当接壁19Bの上部は下方に行くに従って前方に移行する傾斜状とされている。当接壁19Bの下部は、鉛直方向に沿って形成されている。第1側部壁19Cは、第3壁16Cの上部から前方に延出している。第2側壁は、第4壁16Dの上部から前方に延出している。案内壁19Eは、第1壁16Aの上端から前方に行くに従って下方に移行する傾斜方向に延出している。案内壁19Eの下端と、当接壁19Bの下端との間には、間隔が設けられていて、排出部19の前部下端が下方に向けて開放状とされた排出口19Fとされている。したがって、運搬部17から排出部19へと放擲された穀物は、主として、当接壁19Bに接当して落下し、排出口19Fから排出される。また、一部の穀物は、直接又は案内壁19E上を滑り落ちて、排出口19Fから排出される。
図1、図2に示すように、第2横送り部8は、縦送り部6の上部で排出された穀物を貯留部3の上部に運搬する装置である。第2横送り部8は、スクリュ(第2スクリュという)27と、第2スクリュ27を収容するスクリュケース28とを有する。スクリュケース28は、縦送り部6の排出部19から貯留部3の中途部にまで設けられている。スクリュケース28の右側は、縦送り部6の排出口19Fに接続され且つ連通していて、排出口19Fから排出された穀物がスクリュケース28内に供給される。このスクリュケース28に供給された穀物は第2スクリュ27によって貯留部3へと運搬される。第2スクリュ27によって貯留部3に運搬された穀物は、スクリュケース28の底部28Aの中途部に形成された第1開口36及びスクリュケース28の左端に形成された第2開口37から貯留部3へと排出される。
乾燥後の穀物を横送りする第1横送り部7と、第1横送り部7で送られた穀物を上方へ送る縦送り部6と、縦送り部6の上部に送られた穀物を貯留部3に送る第2横送り部8とから循環部が構成されている。この循環部は、穀物を循環させる装置であって、乾燥部4で乾燥した穀物を貯留部3に送ったり、投入部2に投入された穀物を貯留部3に送る装置である。
非破壊によって測定するとは、穀物を破壊することなく(穀物をつぶすことなく)穀物の水分量を測定することである。従来では、例えば、電極ロールで穀物をつぶす破壊式であったため、電極ロールに付着した穀物を除去するクリーニングが必要であったが、本発明の非破壊測定装置9(非破壊式)では、穀物をつぶすことがないため、当該非破壊測定装置9の測定間隔は、クリーニングによる影響を受けず、短い間隔に設定することができる。
分光分析装置は、分光分析により穀物の水分量を測定する装置であって、穀物が放射または吸収する光のスペクトルを調べて穀物の水分量を測定する装置である。電気容量式水分計は、穀物に交流の電気を流し、その電気容量の変化(キャパシタンス)を水分値に置き換えて表示する水分計である。マイクロ波式水分計は、マイクロ波の水分による減衰など電気的変化量を水分値に置き換えて表示する水分計である。中性子式水分計は、放射線の一種である中性子を利用した水分計である。
また、本実施形態では、穀物の水分量を非破壊で測定するので、穀物の水分量の測定間隔を短くすることができる。また、測定間隔を短くすることで、測定回数を多くすることができる。これにより、複数の水分量を移動平均した水分量を得ることによって、乾燥機1内の穀物の水分量のばらつきを正確に把握することができる。
また、非破壊での測定によって測定回数を多くすることができるので、水分量が極端に高い穀物、又は、水分量が極端に低い穀物が存在していたとしても、これらの穀物の水分量のみが、従来のように乾燥している穀物の水分量の代表値になることを防止することができ、適正に乾燥することができる。また、乾燥機1内の穀物の水分量のばらつきを正確に把握することができるので、乾燥を終わった後の穀物の水分量(実水分量)が、目標の水分量から大きくずれてしまうのを防止することができる。これによって、乾燥終了後に再乾燥するという事態を防止することができる。籾を乾燥する場合、乾燥機1での乾燥を終えた後の籾摺り後に、玄米の水分量が目標水分量を超えていると乾燥機1に再度回す必要がある。この場合、籾が無い状態で乾燥するので、玄米がダメージを受けやすい。本実施形態では、非破壊による測定装置9で穀物の水分量を測定することで、乾燥機1内の穀物の水分量のばらつきを正確に把握することができるので、籾すり後の再乾燥という事態を回避することができる。
また、穀物の水分量を非破壊で測定することによって乾燥機1内の穀物の水分量のムラを正確に把握することができるので、穀物の水分量のムラを少なくするための処理がしやすい。例えば、放冷タンクを利用し、穀物の水分量のムラを少なくする処理がしやすい。放冷タンクは、乾燥機1で乾燥した穀物を所定時間貯留することで放冷するタンクである。
本実施形態では、穀物の水分量を非破壊で測定するので、水分量の測定をする際に穀物のロスがなく、また、測定精度が低下することなく、高精度の測定をすることができる。
具体的には、乾燥機1の特有の温度環境を考慮して、分光分析装置(近赤外水分計)9は、例えば、10°C〜50°Cの雰囲気温度で、穀物の水分量を正確に測定することができる。雰囲気温度とは、例えば、穀物が投受部を通過する場所の温度であり、少なくとも、分光分析装置9で穀物を測定する周囲の温度である。言い換えれば、分光分析装置(近赤外水分計)9の検量線は、乾燥機1の温度環境に対応した設定がなされていて、例えば、穀物自体の温度(穀物温度)が、10°C〜50°Cで穀物の水分量を正確に測定する設定がなされている。
また、穀物に含まれるデンプンは60°Cを超えるとアルファ化するおそれがある。乾燥機1では、アルファ化に考慮して乾燥の温度の設定がなされている。そこで、近赤外水分計(分光分析装置)も、乾燥機1の特有の環境を考慮し、60°C以下の温度(穀物温度又は雰囲気温度)で適正に穀物の水分量を測定することができるよう検量線等の設定なされていることが好ましい。言い換えると、近赤外水分計(分光分析装置)は、デンプンがアルファ化しない穀物温度で、穀物の水分量を測定する装置であるのがよい。したがって、近赤外水分計(分光分析装置)では、穀物温度が40℃超〜60℃以下の範囲で穀物温度を適正に測定することができる。
詳しくは、測定装置9は、第1横送り部7の流通路21内であって、底壁22Cに設けられている。底壁22Cの傾斜部22Cbには、窓29が形成され、傾斜部22Cbの一部を構成する窓29の外側(傾斜部22Cbの下面側)に測定装置9が装着されている。測定装置9の光軸(近赤外線を含む光を照射する光軸)は、窓29に向けられていて、当該測定装置9によって傾斜部22Cb(窓)を流れる穀物の水分量を測定する。これによれば、一様に広がりながら傾斜部22Cbを流れる穀物の水分量を測定装置9によって測定することができる。即ち、乾燥後に循環する大多数の穀物における水分量を測定装置9によって測定することができる。この実施形態では、測定装置9を流通路21の傾斜部22Cbに装着することによって、傾斜部22Cbを流れる穀物の水分量を測定していたが、測定装置9を、傾斜部22Cbの上方に装着して、当該測定装置9の光軸を傾斜部22Cbに向けることによって、傾斜部22Cbを流れる穀物の水分量を測定してもよい。
取り付けられた測定装置9の周囲の構造からみた取付場所として、下記に示す第1の取付場所、第2の取付場所及び第3の取付場所が考えられる。
第1の取付場所は、測定装置9を取り付ける部位が、穀物が搬送される搬送面であって、該搬送面が平面(平坦)な場所である。この場合、測定装置9(近赤外水分計)の投受光面は、平坦であるのがよい。また、搬送面上の測定される穀物の状態は、密状態であっても、粗状態であってもよい。密状態とは、穀物間にすき間がないほど穀物が集まっている状態(過密な状態)をいう。粗状態とは、穀物間に密状態よりも大きなすき間がある状態で穀物が集まっている状態(過疎な状態)をいう。この第1の取付場所では、穀物を循環させながら連続的に効率よく水分量を測定することができる。また、バッチ式に比べて、測定する穀物の量を増加させることができる。また、平面上の穀物を測定するので、穀物の水分量の測定精度を向上させることができる。
第4の取付場所は、穀物の状態が密状態となる場所である。この場合、穀物を測定する面は、平面(平坦)であるか凹部があるかは問わない。また、測定装置9(近赤外水分計)の投受光面は、必ずしも平坦である必要はない。この第4の取付場所では、一度により多くの穀物の水分を測定することができる。
図4は、取付例1を示している。この取付例1については、上述した通りである。
図5は、取付例2を示している。この取付例2は、測定装置9を、流通路21の連通部23に取り付けた例を示している。具体的には、測定装置9は、連通部23の下壁23Aの下面に設けられている。
図7、図8は、取付例4を示している。この取付例4では、ケーシング16の下部に一時貯留部31を設け、この一時貯留部31に測定装置9を取り付けている。一時貯留部31は、穀物を一時貯留する装置である。一時貯留部31は、ケーシング16の第2壁16Bの背面に設けられた貯留ケース32と、貯留ケース32の内部の上下中途部に設けられたシャッタ33とを有する。第2壁16Bには、貯留ケース32の上部に連通する取入口34と、貯留ケース32の下部に連通する戻し口35とが形成されている。ケーシング16の下部の穀物は、バケット17Dが穀物を掬う際にはねとばされることにより、また、貯留ケース32の上方側に位置するバケット17Dから穀物がこぼれ落ちることにより、取入口34から貯留ケース32内に取り入れられる。シャッタ33は、取入口34と戻し口35との間に位置し、上下に揺動することで開閉動作する。シャッタ33を閉じることにより、貯留ケース32内のシャッタ33上方に穀物を貯めることができる。この貯留ケース32内に貯められた穀物の水分量を測定装置9で測定する。水分測定後、貯留ケース32内に貯められた穀物は、シャッタ33を下方に揺動して開くことにより、戻し口35からケーシング16の下部に戻される。
図9は、取付例5を示している。この取付例5は、測定装置9を、排出部19の当接壁19Bに取り付けた例を示している。
図11は、取付例7を示している。この取付例7では、排出部19の当接壁19Bに一時貯留部31を設け、この一時貯留部31に測定装置9を取り付けている。一時貯留部31に関する構造は、取付例4と同様であるので説明を省略する。
図13は、取付例9を示している。この取付例9は、測定装置9を、貯留部3における乾燥槽10に取り付けた例を示している。この場合、測定装置9を、貯留部3の下部に設けるのが好ましい。
図15は、取付例11を実線で示し、取付例12を仮想線で示している。取付例11は、測定装置9を、乾燥部4に取り付けた例を示している。図例では、測定装置9を、乾燥部4の背面壁4Bに取り付けている。なお、測定装置9を、乾燥部4の正面壁4Aに取り付けてもよい。取付例12は、測定装置9を、集穀部5に取り付けた例を示している。図例では、測定装置9を、集穀部材11、及び/又は、ガイド部材13a,13b,13cに取り付けている。
取付例1、取付例2、取付例3、取付例7、取付例9、取付例11、取付例12及び取付例14は、第4の取付場所の例を示している。
取付例5、取付例6、取付例7及び取付例8は、第5の取付場所の例を示している。
取付例4、取付例11及び取付例14は、第7の取付場所の例を示している。
図16に示すように、乾燥機1は、CPU等から構成された第1制御部(第1コントローラ)80Aと、様々な表示を行う表示装置68とを備えている。
第1コントローラ80Aによる演算について説明する。
第1コントローラ80Aには、測定装置9が接続されている。この第1コントローラ80Aは、測定装置9で測定した水分量に基づいて、乾燥機1に関する様々な演算を行う。
第1コントローラ80Aは、乾減率演算部90を備えている。乾減率演算部90は、第1コントローラ80Aに格納されたプログラム、電子・電気回路等から構成されている。乾減率演算部90は、測定装置9(近赤外水分計)9で測定した水分量に基づいて単位時間当たりの水分の減少量である乾減率を演算する。説明の便宜上、測定装置9(近赤外水分計)9で測定した水分量のことを、「測定水分量」という。
水分ムラ演算部91は、乾減率演算部90が減少近似線L2の傾き(乾減率)を求めた後、当該乾減率と、乾燥を開始してからの経過した時間(経過時間)とに基づいて、測定水分値を補正する。具体的には、水分ムラ演算部91は、「補正水分量=測定水分値×経過時間(測定水分値を測定した時点での経過時間)」により、補正水分量を求める。図17Bで示した減少近似線L2に対応して、補正水分量を求めると、補正水分量を補正後の補正線L3は、図17Bに示すようになる。
なお、上述した実施形態では、水分ムラ演算部91は、乾減率と経過時間とに基づいて測定水分量を補正し、補正後の補正水分量の最大値と最小値との差を水分ムラとしていたが、測定水分量のそのものを用いて、水分ムラを求めてもよい。つまり、水分ムラ演算部91は、実測値である測定水分量の最大値と最小値との差から水分ムラを求めてもよい。
目標取得部92は、乾燥機1で乾燥後の穀物の目標の水分量である目標水分量を取得するものである。目標取得部92は、乾燥機1の表示装置68から目標水分量を取得したり、或いは、後述する作物管理コンピュータから目標水分量を取得する。
なお、上述した実施形態では、第1コントローラ80Aは、乾減率演算部90、水分ムラ演算部91及び時間演算部93の全てを備えているが、これに代え、乾減率演算部90、水分ムラ演算部91及び時間演算部93のいずれかを備えていてもよい。
さて、第1コントローラ80Aは、測定水分量に基づいて乾燥機1の制御を行う。第1コントローラ80Aは、例えば、乾減率に基づく制御である「乾減率制御」、水分ムラに基づく制御である「ムラ取り制御」を行う。
乾減制御部95は、乾減率演算部90で求めた乾減率に基づいて、乾燥部4を制御する。乾減制御部95は、例えば、図19に示すように、乾減率演算部90が算出した現在の乾減率(現在算出乾減率)に基づいて、現在から所定時間後である所定時点P1における水分量を予測する。即ち、乾減制御部95は、現在算出乾減率を用いて、所定時点P1での予測水分量を求める。そして、乾減制御部95は、所定時点P1での予測水分量と測定水分量との差(予測水分量−測定水分=乾減率差)を求め、乾減率差がマイナスの場合は、乾燥が進んでいないとして、乾燥部4で出力するバーナーの出力を乾減率差に応じて上げる。一方、乾減制御部95は、乾減率差がプラスの場合は、乾燥が進み過ぎているとして、乾燥部4で出力するバーナーの出力を乾減率差に応じて下げる。
ムラ取り制御部96は、水分ムラ演算部91で求めた水分ムラに基づいて、乾燥部4を制御する。ムラ取り制御部96は、水分ムラ演算部91で求めた水分ムラ(現在水分ムラ)が予め定められた値(水分ムラ設定値)よりも大きい場合に、水分ムラを小さくする制御を行う。具体的には、ムラ取り制御部96は、現在水分ムラが水分ムラ設定値よりも大きい場合、乾燥部4のバーナーの出力を停止する一方で、横送り機構65A及び縦送り機構65Bの駆動モータを駆動させて、穀物を乾燥機1内(貯留部3、乾燥部4、循環部)で循環させる。つまり、ムラ取り制御部96は、穀物を乾燥機1内で循環させることで、穀物の温度を下げて、穀物の温度のバラツキを小さくする。なお、ムラ取り制御部96は、乾燥機1(乾燥槽10)に通風を行う通風装置を駆動させながら、穀物の循環をすることによって、ムラ取り制御を行ってもよい。このように、穀物を循環させながら穀物の温度等を下げることによって、乾燥時の水分ムラを小さくすることができる。
また、本実施形態では、乾燥機1として、穀物を循環させながら乾燥を行う循環式乾燥機を例示したが循環は連続でも間欠でもよい、即ち、連続循環式の乾燥機であっても、間欠式の乾燥機であってもよい。また、穀物を循環させずに乾燥を行う乾燥機、即ち、穀物を所定の位置に静置した状態で乾燥を行う静置式乾燥機であってもよい。
4 乾燥部
9 非破壊測定装置(分光分析装置、近赤外水分計)
Claims (18)
- 穀物を乾燥させる乾燥部と、
前記乾燥部を通過した穀物の水分量を非破壊で測定する非破壊測定装置と、
を備えた乾燥機。 - 前記非破壊測定装置は、前記乾燥部を通過した穀物の水分量を分光分析により測定する分光分析装置である請求項1に記載の乾燥機。
- 前記分光分析装置は、近赤外水分計である請求項2に記載の乾燥機。
- 前記分光分析装置は、外気温よりも高い温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項2又は3に記載の乾燥機。
- 前記分光分析装置は、60°C以下の温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項2又は3に記載の乾燥機。
- 前記分光分析装置は、10°C〜50°Cの温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項2又は3に記載の乾燥機。
- 前記分光分析装置は、穀物に含まれるデンプンがアルファ化しない温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項2又は3に記載の乾燥機。
- 前記非破壊測定装置は、単一の装置であり、短い測定間隔で連続的に穀物の水分量を測定する装置である請求項1〜7のいずれか1項に記載の乾燥機。
- 前記非破壊測定装置は、5分未満の測定間隔で穀物の水分量を測定する装置である請求項1〜8のいずれか1項に記載の乾燥機。
- 乾燥機の乾燥部を通過した穀物の水分量を非破壊で測定する非破壊測定装置である乾燥機用測定装置。
- 前記非破壊測定装置は、前記乾燥部を通過した穀物の水分量を分光分析により測定する分光分析装置である請求項10に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記分光分析装置は、近赤外水分計である請求項11に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記分光分析装置は、外気温よりも高い温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項10又は11に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記分光分析装置は、60°C以下の温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項11又は12に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記分光分析装置は、10°C〜50°Cの温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項11又は12に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記分光分析装置は、穀物に含まれるデンプンがアルファ化しない温度で穀物の水分量を測定する装置である請求項11又は12に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記非破壊測定装置は、単一の装置であり、短い測定間隔で連続的に穀物の水分量を測定する装置である請求項10〜16のいずれか1項に記載の乾燥機用測定装置。
- 前記非破壊測定装置は、5分未満の測定間隔で穀物の水分量を測定する装置である請求項10〜17のいずれか1項に記載の乾燥機用測定装置。
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