(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
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って、温度が違った場合にでも正しい水分量を測定することができるように10℃〜50℃までの温度変化に対応する補正が織り込まれた検量線を有する分光分析装置である請求項1〜4のいずれか1項に記載の乾燥機。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
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。
【0024】
まず、乾燥機の全体構成から説明する。
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。
【0025】
図1〜
図3に示すように、乾燥部4は、正面壁4Aと、背面壁4Bと、複数の給風胴4Cと、複数の排風胴4Dとを有する。複数の給風胴4Cと複数の排風胴4Dとは、正面壁4Aと背面壁4Bとの間に設けられている。また、複数の給風胴4Cと複数の排風胴4Dとは、左から右に向けて交互に並べて設けられている。給風胴4Cと排風胴4Dとの間が、貯留部3の穀物が流れ込む乾燥路4Eとされている。給風胴4Cと排風胴4Dとは、多孔板によって形成され、通気可能である。給風胴4Cには、熱風が供給される。供給された熱風は、給風胴4Cから乾燥路4Eに排出される。乾燥路4Eに排出された熱風は、排風胴4Dから排出される。これによって、乾燥路4E中の穀物が乾燥される。
【0026】
集穀部5は、乾燥部4の下方の乾燥槽10内に設けられている。乾燥部4と集穀部5とは連通していて、乾燥部4内の穀物が集穀部5へ流れるようになっている。集穀部5は、集穀部材11と、樋部12と、複数のガイド部材13a,13b,13cと、複数の繰出しロール14a,14b,14c,14dとを有する。集穀部材11は、乾燥部4の正面壁4Aに連続する正面板11Aと、乾燥部4の背面壁4Bに連続する背面板11Bとを有する。集穀部材11の下部は、正面板11Aと背面板11Bとの間隔が下方に行くに従って漸次狭くなるように形成されている。
【0027】
樋部12は、底板12Aと、底板12Aの前端と正面板11Aの下端とを接続する前板12Bと、底板12Aの後端と背面板11Bの下端とを接続する後板12Cとを有している。樋部12は、上方開放状に形成されていて、集穀部材11内に連通している。
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。
【0028】
集穀部5の下部であって、樋部12とガイド部材13a,13b,13cとの間で且つ正面板11Aと背面板11Bとの間には、バーナーで加熱される遠赤放射体18が設けられている。
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。
【0029】
ケーシング16は、運搬部17の正面側を覆う第1壁16Aと、運搬部17の背面側を覆う第2壁16Bと、運搬部17の乾燥槽10側の側面を覆う第3壁16Cと、運搬部17の乾燥槽10側とは反対側の側面を覆う第4壁16Dと、運搬部17の上方を覆う第5壁16Eと、運搬部17の下方を覆う第6壁16Fと、運搬部17の上部の前方側に設けられた排出部19とを有する。第1壁16Aの上端と第5壁16Eとの間には、間隔が設けられている。
【0030】
排出部19は、後部が開放状とされていて、運搬部17の収容空間の上部と連通している。したがって、バケット17Dによってケーシング16の上部に運搬された穀物は、バケット17Dが反転する際に、排出部19へと放擲される。
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。
【0031】
第1横送り部7は、集穀部5の下部に集められた穀物を縦送り部6の下部へと横送りする装置である。第1横送り部7は、穀物を横送り可能なスクリュ(第1スクリュという)20と、第1スクリュ20で横送りされた穀物を縦送り部6に流す流通路21とを有する。第1スクリュ20の左部は、樋部12内に配置され且つ樋部12に沿って設けられている。第1スクリュ20右部は、樋部12から突出して縦送り部6の下部の前方側にまで設けられている。
【0032】
流通路21は、乾燥槽10の下部とケーシング16とを繋ぐものである。具体的には、流通路21は、樋部12とケーシング16の第1壁16Aの下部とを繋ぐ通路である。この流通路21は、第1スクリュ20の樋部12から突出する部分を収容している。第1スクリュ20は、駆動モータ等の駆動力によって回転することによって樋部12内の穀物を流通路21に向けて送ることが可能である。
【0033】
流通路21は、ケーシング16の下部に連通するシュート部22と、樋部12とシュート部22とを連通(接続)する連通部23とを有する。したがって、第1スクリュ20で送られる穀物は、連通部23を通ってシュート部22に至り、該シュート部22からケーシング16の下部に供給される。また、シュート部22には、投入部2が接続されていて、投入部2に投入された穀物がシュート部22からケーシング16の下部に供給される。
【0034】
図4に示すように、シュート部22は、上壁22Aと、縦壁22Bと、底壁22Cとを有する。また、シュート部22の左側面は、左側壁22Dによって塞がれている。シュート部22の右側面は、右側壁22Eによって塞がれている(
図1参照)。シュート部22の後部は、後方開放状とされている。この後方開放部分が、穀物を排出する排出開口22Fとされている。ケーシング16の第1壁16Aの下部には、穀物を受け入れる受入口24が形成されている。この受入口24は、排出開口22Fに連通している。上壁22Aは、受入口24の上縁から前方に突出している。縦壁22Bは、上壁22Aの前端から下方に延出している。底壁22Cは、縦壁22Bの下端から後方に延出する延出部22Caと、延出部22Caの後端から受入口24の下縁にわたって延出する傾斜部22Cbとを有する。傾斜部22Cbは、第1壁16Aに近づくにしたがって下方に移行する傾斜状となっている。つまり、流通路21は、ケーシング16に近づくにしたがって下方に移行する傾斜面22Gを有している。傾斜面22Gの端部は、受入口24の下縁に接続されている。傾斜面22Gの幅は、ケーシング16の下部の幅と略同じに設定されている。したがって、流通路21を流れる穀物が傾斜面22Gに達すると、当該穀物は傾斜面22Gを滑りながらケーシング16の下部に落下する。それゆえ、傾斜面22Gにおいては、穀物は一様に広がり易く、穀物の運搬時における穀物層の厚みは、傾斜面22Gでは薄くなり易い箇所である。
【0035】
図1、
図4に示すように、連通部23は、第1スクリュ20の上方、下方、前方及び後方を覆う筒状に形成されている。連通部23は、左方及び右方に開放状とされている。連通部23の左端は、樋部12に連通している。連通部23の右端は、シュート部22の左側壁22Dに形成された開口部26を介して、シュート部22内に連通している。
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。
【0036】
穀物は、貯留部3から乾燥部4、集穀部5、第1横送り部7、縦送り部6、第2横送り部8を経て貯留部3へと循環する。この循環は、穀物の水分量が目標の水分量となるまで、繰り返し行われる。
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。
【0037】
測定装置(乾燥機用測定装置)9は、少なくとも乾燥部4によって乾燥する穀物(乾燥部4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9である。なお、測定装置9は、少なくとも穀物の水分量を測定する装置であればよく、穀物の水分量と共に水分以外の穀物の特性を測定する装置であってもよい。
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。
【0038】
非破壊測定装置9としては、例えば、分光分析装置、電気容量式水分計、マイクロ波式水分計、中性子式水分計などがあげられる。なお、非破壊で穀物の水分量を測定できる装置であれば、測定装置9としては、例示したもの以外の装置であってもよい。
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。
【0039】
破壊式の水分計で穀物の水分量を測定する従来の乾燥機では、測定間隔を短くするのに限界がある。測定間隔が長い(測定回数が少ない)と、乾燥機1内の穀物の水分量のばらつき(ムラ)を正確に把握するのが難しい。
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。
【0040】
本実施形態では、高頻度で穀物の水分量を測定することができ、短い測定間隔で穀物の水分量を測定することができる。本実施形態の測定装置9は、短い測定間隔で穀物の水分量を測定する装置である。「短い測定間隔」とは、1回の水分測定において、従来技術の穀物破壊と破壊された穀物の水分測定とにかかる時間よりも短い時間間隔を言う。なお、市場に流通している乾燥機では、破壊式の水分計で穀物の水分量を測定するものであり、測定間隔は、数十分間隔のものが一般的である。本実施形態の乾燥機1では、例えば、10分以下の測定間隔で穀物の水分量を測定することが可能であり、好ましくは5分未満、さらに好ましくは60秒以下の測定間隔での測定が可能である。
【0041】
また、本実施形態では、測定装置9は、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。なお、連続的に測定するとは、所定の時間幅(所定の間隔)で繰り返し測定することであり、例えば、所定のサンプリング周波数を定めておき、サンプリング周波数の間隔で測定する。なお、穀物の水分量を測定する全体をみた場合、一部に測定が行っていない間欠区間があったとしても、間欠区間以外の所定の区間において、所定の時間幅で繰り返し測定している場合は、連続的に測定していることになる。短い測定間隔とは、測定してから次に測定するまでの間隔が1秒以下の間隔であることは当然に含まれるが、数秒〜数十秒でも短い測定間隔であり、数分の間隔でもよい。したがって、短い測定間隔で連続的に穀物の水分量を測定することにより、乾燥機1内の穀物の水分量のばらつきを、より正確に把握することができる。また、乾燥機1では、目標水分量を設定することが好ましく、実際に乾燥を終了したときの実際の穀物の水分量(実水分量)が、予め定められた目標水分量と一致することが望ましい。測定装置9は、短い測定間隔で連続的に穀物の水分量を測定するため、実水分量を目標水分量に一致させやすい。
【0042】
また、測定装置9は、単一の装置であることが好ましい。単一の装置とは、投受光部(後述する投受光部)に着目した場合、測定装置9に設けた投受光部が同じ時間(タイミング)で穀物を測定する装置のことである。なお、測定装置9が有する投受光部の数は限定されない。例えば、測定装置9が複数の投受光部を有している場合であっても、当該複数の投受光部が同一のタイミングで穀物の水分を測定する装置であれば、単一の装置といえる。
【0043】
また、破壊式の水分計で穀物の水分量を測定する従来の乾燥機では、高頻度で穀物の水分量を測定するのが難しく、特に、高水分域では、頻度を上げるのが難しい。これに対し、本実施形態の乾燥機1では、穀物の水分量を非破壊で測定するので、高水分量でも高頻度で測定することができる。
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。
【0044】
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、その結果、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、乾減率を正確に把握することができる。そのため、高い精度で乾減率の制御をすることができる。また、高い精度で乾減率の制御をすることができるので、乾燥終了の予測時刻の精度が向上する。
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。
【0045】
また、穀物を電極ロール間で圧砕する破壊式の水分計では、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、その分、測定精度が落ちる可能性がある。
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。
【0046】
本実施形態では、上述した非破壊測定装置9として、分光分析装置が採用される(非破壊測定装置9は、乾燥部4を通過した穀物の水分量を分光分析により測定する装置である)。分光分析装置は、少なくとも光(測定するための測定光)を照射する投光部と、投光部から照射した光(測定光)を受光するための受光部とを有している。言い換えれば、分光分析装置は、穀物の水分を測定するための投受光部(投光部及び受光部)を有している。分光分析装置は、例えば、近赤外水分計、中赤外分光光度計、紫外可視分光光度計、ラマン分光装置などがあげられる。なお、分光分析装置としては、分光分析により穀物の水分量を測定することができるものであれば、例示したもの以外の装置であってもよい。
【0047】
近赤外水分計は、近赤外分光法により穀物の水分を測定する装置であって、近赤外線を含む光を穀物に照射してその反射率を測定することで穀物の特性の1つである水分(水分量)を測定する装置である。中赤外分光光度計は、中赤外領域の赤外光を用いて分光分析により穀物の水分量を測定する装置である。紫外可視分光光度計は、紫外領域と可視領域の光の領域を用いて分光分析により穀物の水分量を測定する装置である。ラマン分光装置は、穀物にレーザーを照射して、発生したラマン散乱光から穀物の水分量を測定する装置である。本実施形態では、この分光分析装置として、近赤外水分計を採用している(分光分析装置は、近赤外水分計である)。近赤外水分計では、穀物の水分量を(数十秒間隔)で測定することが可能である(連続でも測定可能である)。また、近赤外水分計は、穀物が流動している状態で、水分量を精度よく測定することができる。また、近赤外水分計は、一回の測定で多量の穀物の水分量を測定することができる。また、近赤外水分計で測定する水分量は、質量に対する割合(水分含有量%)である。
【0048】
また、電気容量式水分計では、高水分の穀物の水分量を測定する場合と、低水分の穀物の水分量を測定する場合とで、穀物に流す周波数を変えなければならない。このため、測定精度を高くするのが難しい。これに対して、近赤外水分計では、高水分であっても、低水分であっても穀物の水分量を精度よく測定することができる検量線を使用することで、穀物の水分量が変わっても穀物の水分量を精度よく測定することができる。
【0049】
さて、乾燥機1では、上述したように熱や温風等によって穀物の乾燥を行うことから、乾燥機1内は、比較的厳しい温度環境である。即ち、乾燥機1内の穀物は、乾燥前のコンテナやグレンタンク等に収容された比較的温度環境が安定した状況と比べ、温度環境が変化しやすい状況下に置かれることになる。そのため、乾燥機1における穀物の温度(穀物温度)は、場所によって、時間によって変化する。また、乾燥機1における雰囲気温度も、場所によって、時間によって変化する。
【0050】
本実施形態では、温度(穀物温度、雰囲気温度)が違った場合にでも同じ値がでるように温度補正をする検量線を使用している。言い換えると、穀物温度が変わっても正しい水分量を測定することができる検量線を使用している。特に、乾燥機用測定装置9に適用した分光分析装置(近赤外水分計)では、温度変化による補正を検量線に織り込んでおり、温度測定を行わなくても、精度よく、穀物の水分量を測定することができ、従来の近赤外水分計とは異なっている。従来の分光分析装置(近赤外水分計)では、温度が変化した場合、センサ等で測定した温度に基づき、補正を行わなければならず、温度測定が必須である。
【0051】
即ち、本発明の分光分析装置(近赤外水分計)では、温度変化による補正を検量線に織り込んでいるため、温度測定を行わなくても低温から高温まで測定することができる。言い換えれば、分光分析装置(近赤外水分計)は、温度補正が織り込まれた検量線を有しているため、温度測定を行わなくても穀物の水分量を測定することが可能である。なお、分光分析装置(近赤外水分計)は、低温から高温までの補正が織り込まれた検量線を有していてもよい。
【0052】
乾燥機用測定装置(分光分析装置)9は、穀物を乾燥する乾燥機1において適正に穀物の水分量を測定できるように、乾燥機1における乾燥に対応(適合)した装置である。即ち、乾燥機用測定装置(分光分析装置)9は、乾燥機1のように温度(穀物温度又は雰囲気温度)が変化しやすい状況下でも適正に穀物温度の測定が行える装置である。
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。
【0053】
したがって、本実施形態の近赤外水分計(分光分析装置)は、10°C〜50°Cの温度(穀物温度又は雰囲気温度)で穀物の水分量を測定することができる。さらに言い換えると、乾燥機1における温度環境を考慮し、温度の下限値を10℃、上限値を50℃であるとしたうえで、近赤外水分計(分光分析装置)は、特に、温度(穀物温度又は雰囲気温度)が下限値(10℃)であっても、上限値(50℃)であっても、温度変化による補正が織り込まれた1つの検量線(10℃〜50℃までの温度に対応する1本の検量線)によって、穀物の水分量を正確に検出することができる。近赤外水分計(分光分析装置)は、温度が10℃〜50℃の場合に、検量線によって、当該穀物の水分量を正確に測定することができる。近赤外水分計(分光分析装置)では、特に、穀物温度が40℃を超え、穀物温度が20℃を下回る場合でも、穀物温度を適正に測定することができる。
【0054】
また、本実施形態では、近赤外水分計(分光分析装置)は、外気温よりも高い雰囲気温度で穀物の水分量を正確に測定することが可能である。外気温とは、乾燥機1の外部(周囲)の環境温度のことを言う。例えば、自然の外気温(10°C〜30°C)である。
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。
【0055】
図4に示すように、測定装置9(近赤外水分計)は、乾燥後の穀物を横送りする第1横送り部7に設けられている。第1横送り部7に測定装置9を設けることによって、乾燥後に横に送り出される穀物の水分量を正確に測定する。
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。
【0056】
図4に示すように、投入部2(ホッパー)の下端部は、傾斜部22Cbの上方に設けられている。ホッパーの下端部は、傾斜部22Cbと対向する上壁22Aに接続されている。ホッパーが傾斜部22Cbの上方に設けられ、測定装置9が傾斜部22Cbに設けられているため、ホッパーの投入直後の穀物(乾燥前の穀物)の水分量を測定装置9で測定できると共に、乾燥後に傾斜部22Cbを流れる穀物の水分量を測定することができる。
【0057】
次に、測定装置9を取り付けるための概念的な取付場所(穀物を測定する測定場所)について説明する。
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。
【0058】
第2の取付場所は、測定装置9を取り付ける部位が、穀物が通過する面(搬送面)である。この場合、搬送面は、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。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。この第2の取付場所においても、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。
【0059】
第3の取付場所は、測定装置9(近赤外水分計)の投受光面が平坦であり、この平坦な投受光面上を、穀物を通過させることができる場所である。この場合、投受光面が平坦であれば、穀物が通過する面は、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。この第3の取付場所では、平坦な投受光面上を穀物が通過するので、穀物の水分量の測定精度を向上させることができる。
【0060】
次に、測定装置9が取り付けられる場所の穀物の状態に着目した取付場所として、下記に示す第4の取付場所、第5の取付場所及び第6の取付場所が考えられる。
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。
【0061】
第5の取付場所は、温度が安定している場所である。穀物が搬送される搬送面は、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。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。この第5の取付場所では、測定装置9に作用する温度の影響を排除できるので、測定精度を向上させることができる。
【0062】
第6の取付場所は、穀物が一定の層になっている場所である(穀物が循環する経路以外の場所に溜まり部分を作ることも含む)。穀物が搬送される搬送面は、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。また、測定される穀物の状態は、密状態である。この第6の取付場所では、一度により多くの穀物の水分量を測定することができる。また、離れた箇所からでも測定することが可能である。
【0063】
次に、乾燥ルートからみた第7の取付場所として、乾燥機1における穀物の通常の乾燥ルート(循環ルート)から外れた場所に測定場所を作ることが考えられる。この第7の取付場所は、別途設けた測定場所に穀物を導入し、この測定場所に導入した穀物の水分量を測定し、測定した後は、穀物を測定場所から通常の循環ルートに戻す。この第7の取付場所において、測定時に、測定場所に穀物が留まっているか、測定場所を穀物が動いて通るかは問わない。また、測定場所は、囲まれていても、囲まれていなくてもよい。また、この第7の取付場所では、穀物が搬送される搬送面は、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、平坦であるか否かは問わない。また、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。この第7の取付場所では、取付場所の自由度を向上させることができる。
【0064】
次に、
図4〜
図15を参照して測定装置9の具体的な取付例を説明する。
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。
【0065】
図6は、取付例3を示している。この取付例3は、測定装置9を、集穀部5の樋部12の底板12Aの下面に取り付けた例を示している。
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。
【0066】
なお、
図8に仮想線で示すように、一時貯留部31を、ケーシング16の第3壁16C又は第4壁16Dに設けてもよい。この場合、一時貯留部31は、運搬部17の上昇側寄りに設けられるのがよい。また、一時貯留部31を、ケーシング16の第1壁16Aに取り付けてもよい。
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。
【0067】
図10は、取付例6を示している。この取付例6は、測定装置9を、排出部19の案内壁19E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。
【0068】
図12は、取付例8を示している。この取付例8は、測定装置9を、第2横送り部8のスクリュケース28に取り付けた例を示している。詳しくは、スクリュケース28の排出口19Fとの接続部分に対応する部分に取り付けている。
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。
【0069】
図14は、取付例10を示している。この取付例10では、貯留部3における乾燥槽10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。
【0070】
なお、測定装置9は、各取付例で示す場所に複数設けてもよい。また、複数の取付例を採用してもよい。縦送り部6は、バケットコンベヤタイプの搬送装置を例示したが、縦送り部6として、スクリュコンベヤタイプの搬送装置を採用してもよい。この場合、ケーシング16の下部又は上部の米溜まり部分の穀物の水分量を測定装置9によって直接測定することができる。
【0071】
取付例1、取付例2、取付例3及び取付例12は、第1の取付場所、第2の取付場所及び第3の取付場所の例を示している。
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。
【0072】
取付例9、取付例10、取付例11及び取付例12は、第6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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
乾燥機1による乾燥が開始後、乾減率演算部90は、所定時間毎(例えば、30秒〜60秒毎)に測定水分量を取得する。そして、乾減率演算部90は、所定以上の測定水分量、例えば、測定水分量の数が5以上となった時点で、
図17Aに示すように、測定した全ての測定水分量を用いて最小二乗法により、測定水分量の減少率を示す減少近似線L1(切片、傾き)を求める。そして、乾減率演算部90は、測定水分量の測定間隔と、減少近似線L1を示すパラメータとに基づいて、
図17Bに示すように、減少近似線L1を単位時間当たりの減少近似線L2(切片、傾き)に換算する。減少近似線L2の傾きが乾減率である。乾減率演算部90は、例えば、乾減率演算部90は、1分(60秒)当たりの乾減率を求める。乾減率演算部90は、測定水分量を測定する毎に、既に測定した測定水分量を用いて、乾減率である減少近似線L2の傾きを求める。なお、上述した実施形態では、減少近似線L1(切片、傾き)を求めた後、減少近似線L1を単位時間当たりの減少近似線L2(切片、傾き)に換算しているが、減少近似線L1の計算を省略して、減少近似線L2の傾き(乾減率)を求めてもよい。
【0076】
第1コントローラ80Aは、水分ムラ演算部91を備えている。水分ムラ演算部91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。水分ムラ演算部91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、水分量の最大値と最小値との差である水分ムラを演算する。
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。
【0077】
水分ムラ演算部91は、補正水分量に基づいて、補正水分量の最大値と、補正水分量の最小値との差(水分量の最大値と最小値との差)を求め、求めた差を水分ムラとする。
図17Bの補正線L3の場合、補正水分量の最大値は、15.91%であり、補正水分量の最小値は、15.74%であるため、水分ムラは、0.2%である。
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。
【0078】
第1コントローラ80Aは、目標取得部92と、時間演算部93と、を備えている。目標取得部92及び時間演算部93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。
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。
【0079】
具体的には、表示装置68や作物管理コンピュータでは、例えば、当該表示装置68や作物管理コンピュータに設けられた入力インターフェースによって、所定の乾燥処理に対する目標水分量が設定可能である。目標取得部92は、所定の乾燥処理に対する目標水分量を表示装置68や作物管理コンピュータに要求して、表示装置68や作物管理コンピュータから送信された目標水分量を取得する。なお、目標取得部92は、必ずしも表示装置68や作物管理コンピュータに対して目標水分量の要求をしなくても、表示装置68や作物管理コンピュータから送信された目標水分量を自動的に取得してもよい。
【0080】
時間演算部93は、測定装置9(近赤外水分計)9で測定水分量及び目標水分量に基づいて、目標水分量に到達する到達時間を算出する。具体的には、時間演算部93は、乾燥機1で乾燥開始時の測定水分量と、目標水分量と、乾減率演算部90が求めた乾減率とを用いて、目標水分量に到達する到達時間を算出する。時間演算部93は、「到達時間=(乾燥開始時の測定水分量−目標水分量)/乾減率」により、到達時間を求める。時間演算部93による到達時間の算出は、上述した実施形態に限定されない。例えば、時間演算部93は、測定水分量を測定する毎に、「到達時間=(現在の測定水分量−目標水分量)/乾減率」により到達時間を求めてもよいし、実際の測定水分量が目標水分量に近くなった段階での測定水分量及び乾減率を用いて到達時間を求めてもよい。
【0081】
以上のように、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、時間演算部93を備えているため、測定水分量に基づいて、乾減率、水分ムラ、到達時間を測定水分量によって求めることができる。
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。
【0082】
第1コントローラ80Aは、実際に到達時間に達した際に、測定装置9によって穀物の水分量を測定し、測定した水分量を乾燥機1の乾燥終了後の代表水分量としてもよい。また、乾燥機1において、測定装置9において穀物の水分量を測定したタイミングでは、測定した水分量と目標水分量とが一致することもあるが、測定した水分量が、目標水分量を若干下回ることがある。つまり、測定装置9において、例えば、30回目では目標水分量を上回っており、31回目では目標水分量を下回った場合、第1コントローラ80Aは、31回目の測定結果(測定した水分量)を、乾燥機1の乾燥終了後の代表水分量とする。即ち、第1コントローラ80Aは、測定装置9で測定した水分量を監視して、目標水分量未満で且つ目標水分量に最も近い測定値を、乾燥終了後の代表水分量とする。
【0083】
表示装置68は、上述した測定水分量、乾減率、水分ムラ、到達時間を表示する。例えば、表示装置68の入力インターフェースによって、「水分表示」、「乾減率表示」、「水分ムラ表示」、「経過時間表示」のモードが選択可能である。「水分表示」が選択された場合、
図18Aに示すように、表示装置68は、液晶等の表示部68Aに、測定点に対応する測定水分量の推移を折れ線グラフ等により表示する。「乾減率表示」が選択された場合、
図18Bに示すように、表示装置68は、表示部68Aに減少近似線L2及び乾減率を表示する。
【0084】
また、「水分ムラ表示」が選択された場合、
図18Cに示すように、表示装置68は、表示部68Aに、測定点に対応する補正水分量の推移を折れ線グラフ等により表示すると共に、補正水分量の最大値及び最小値を表示する。なお、「水分ムラ表示」が選択された場合は、補正水分量に代えて、実測値である測定水分量の推移、測定水分量の最大値及び最小値を表示してもよい。
【0085】
さらに、「経過時間表示」が選択された場合、
図18Dに示すように、表示装置68は、表示部68Aに、経過時間に対応する減少近似線L2及び到達時間を表示する。なお、到達時間の表示は、目標水分量に到達する時刻(乾燥終了時間)で表してもよいし、現在の時刻から目標水分量に到達するまでの残り時間(例えば、15分)で表してもよいし、乾燥処理を開始してから目標水分量に到達するまでのトータル長さ(例えば、300分)で表してもよいし、その他の表示であってもよい。
【0086】
なお、上述した実施形態では、表示装置68は、測定水分量、乾減率、水分ムラ、経過時間の全てを表示する構成となっているが、これに代え、測定水分量、乾減率、水分ムラ、経過時間のいずれかを表示する装置であってもよい。
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。
【0087】
第1コントローラ80Aは、「乾減率制御」を行う乾減制御部95を備えている。乾減制御部95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。
【0088】
なお、上述した実施形態では、乾減制御部95は、乾減率差がプラスであるかマイナスであるかに基づいて、バーナーの出力を変更しているが、乾減率差が予め定められた閾値(判定値)以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合には、閾値の大きさに応じてバーナーの出力を変更する制御を行ってもよい。乾減率差が閾値以上プラス、或いは、マイナスにならない場合は、バーナーの出力の変更はしない。
【0089】
また、乾減制御部95は、例えば、現在の乾減率(現在算出乾減率)と予め定められた乾減率(設定乾減率)とに基づいて、乾減率制御を行ってもよい。例えば、乾減制御部95は、現在算出乾減率が設定乾減率よりも大きい場合は、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現在算出乾減率と設定乾減率との差に応じて下げる。一方、乾減制御部95は、現在算出乾減率が設定乾減率よりも小さい場合は、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現在算出乾減率と設定乾減率との差に応じて上げる。また、乾減制御部95は、上述した設定乾減率の代わりに、過去に求めた乾減率(過去算出乾減率)を用いて、乾減率制御を行ってもよい。この場合は、上述した「設定乾減率」を「過去算出乾減率」に読み替えればよい。
【0090】
第1コントローラ80Aは、「ムラ取り制御」を行うムラ取り制御部96を備えている。ムラ取り制御部96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。
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。
【0091】
以上、本発明について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
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。