(57)【要約】【課題】調質タンク内の温度変動、超音波の乱反射、張込排出条件等による調質タンク内の堆積穀物量の検出誤差を簡易な構成により小さく抑えることができる穀物乾燥機を提供する。【解決手段】本発明の穀物乾燥機１は、調質タンク２内に堆積された乾燥対象の穀物量を検出する超音波センサ９と、乾燥制御するための処理温度を検出する温度センサと、これらの信号により構成機器の運転制御をする運転制御部６とを備えて構成され、この運転制御部６は、乾燥制御用の温度センサ１２ｂによる検出温度に基づいて超音波センサ９による堆積穀物量を補正処理するように構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調質タンク内に堆積された乾燥対象の穀物量を検出する超音波センサと、乾燥制御するための処理温度を検出する温度センサと、これらの信号により構成機器の運転制御をする運転制御部とを備える穀物乾燥機において、上記運転制御部は、乾燥制御用の温度センサによる検出温度に基づいて超音波センサによる堆積穀物量を補正処理することを特徴とする穀物乾燥機。
【請求項２】
乾燥するべき穀物を収容する調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、構成機器の運転制御をする運転制御部とを備える穀物乾燥機において、上記調質タンク又は該調質タンク内に設ける超音波センサ支持部には、少なくとも堆積穀物表面に対向する面に超音波を吸収する吸音材を被覆してなることを特徴とする穀物乾燥機。
【請求項３】
乾燥するべき穀物を張込む調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、穀物の張込を制御する張込制御部とを備える穀物乾燥機において、上記張込制御部は、調質タンク内の張込穀物量が所定の張込レベルに達したことを条件に超音波センサにより張込量検出を開始することを特徴とする穀物乾燥機。
【請求項４】
排出するべき穀物を収容した調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、穀物の排出を制御する排出制御部とを備える穀物乾燥機において、上記排出制御部は、調質タンク内の残留穀物量が所定の張込レベルまで減少したことを条件に超音波センサによる残留量検出を終了することを特徴とする穀物乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波センサ付き調質タンクを備えて穀物を乾燥処理する穀物乾燥機に関し、特に、調質タンク内の温度変動、超音波の乱反射、張込排出条件等による調質タンク内の堆積穀物量の検出誤差を簡易な構成により小さく抑えることができる穀物乾燥機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
穀物乾燥機の調質タンク内に超音波センサを設け、この超音波センサにより調質タンク内の張り込み穀物量を検出する超音波式穀物量検出装置を備えた穀物乾燥機が知られている（特許文献１、特許文献２等を参照）。
特許文献１の超音波式穀物量検出装置は、穀物堆積量検出のほかに乾燥機の機種識別にも超音波センサを使用することにより、機種の手動選択に伴う煩雑な操作と誤操作を解消することを可能とし、また、特許文献２の超音波式穀物量検出装置は、検出した穀物の堆積表面位置の記憶データに基づいて調質タンク内を横切る張棒による検出障害を解消することを可能とするものである。
【特許文献１】特開平２−１９０７１７号公報
【特許文献２】特開平２−１９４３２６号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の超音波式穀物量検出装置は、機種の手動選択による誤差や張棒による検出障害を解消できても、それ以外の各種の誤差は解消されていない。例えば、調質タンク内の温度変動、超音波の乱反射、張込排出条件、センサの設置条件等の影響を受けることから、超音波式穀物量検出装置の検出結果の誤差により、穀物の乾燥処理に不都合を生じる場合があった。
【０００４】
本発明の目的は、調質タンク内の温度変動、超音波の乱反射、張込排出条件等による調質タンク内の堆積穀物量の検出誤差を簡易な構成により小さく抑えることができる穀物乾燥機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、調質タンク内に堆積された乾燥対象の穀物量を検出する超音波センサと、乾燥制御するための処理温度を検出する温度センサと、これらの信号により機器の運転制御をする運転制御部とを備える穀物乾燥機において、上記運転制御部は、乾燥制御用の温度センサによる検出温度に基づいて超音波センサによる堆積穀物量を補正することを特徴とする。
上記構成の穀物乾燥機は、乾燥制御用の温度センサを共用して機体温度により音速補正処理して堆積量が算出され、この算出結果に基づいて乾燥制御部により穀物が乾燥制御される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、乾燥するべき穀物を収容する調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、構成機器の運転制御をする運転制御部とを備える穀物乾燥機において、上記調質タンクには、その内面に超音波を吸収する吸音材を被覆してなることを特徴とする。
上記構成の穀物乾燥機は、調質タンク内を反射往復する不要な反射波が吸音材により吸収されるので、超音波センサは、穀物堆積表面からの必要な反射波だけを受けることができる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、乾燥するべき穀物を張込む調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、穀物の張込を制御する張込制御部とを備える穀物乾燥機において、上記張込制御部は、調質タンク内の張込穀物量が所定の張込レベルに達したことを条件に超音波センサにより張込量検出を開始することを特徴とする。
上記構成の穀物乾燥機は、張込制御部により穀物が調質タンクに張込まれ、その際、張込量が所定の張込レベルに達した範囲に限り、超音波センサによる張込量検出処理が行われる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、排出するべき穀物を収容した調質タンクと、この調質タンク内の堆積穀物量を検出する超音波センサと、穀物の排出を制御する排出制御部とを備える穀物乾燥機において、上記排出制御部は、調質タンク内の残留穀物量が所定の張込レベルまで減少したことを条件に超音波センサによる残留量検出を終了することを特徴とする。
上記構成の穀物乾燥機は、排出制御部により穀物が調質タンクから排出され、その際、穀物残留量が所定の張込レベルまで減少する範囲に限り、超音波センサによる残留量検出処理が行われる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の穀物乾燥機は以下の効果を奏する。
上記構成の穀物乾燥機は、乾燥制御用の温度センサを共用して機体温度により音速補正をするようにしたことから、機体が温度変動を受けた場合でも、特段の専用機器を要することのない簡易な構成により、堆積穀物量を高精度で検出することができる。
【００１０】
記調質タンク内に吸音材を被覆することにより、不要な反射波が吸収されるので、超音波センサは、穀物堆積表面からの反射波を効率のみを受けることができる。したがって、乾燥制御部は、複雑な信号処理を要することなく、堆積穀物量を安定して検出することができる。
【００１１】
所定の張込レベルまで調質タンクに穀物が張込まれた時から超音波センサによる張込量検出処理をすることにより、調質タンクの底部露出等の堆積量検出に不適合な範囲を避けて張込量検出処理の精度を確保することができる。
【００１２】
所定の張込レベルまで調質タンクから穀物が排出された時に超音波センサによる残留量検出処理を終了することにより、調質タンクの底部露出等の堆積量検出に不適合な範囲を避けて残留量検出処理の精度を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記技術思想に基づき具体的に構成された本発明の実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本発明の穀物乾燥機の内部構成例についてその正面図を図１に示す。図１において、穀物乾燥機１は、処理対象の穀物を収容する調質タンク２、その収容穀物を下降させつつ加熱乾燥させる乾燥部３、加熱乾燥された穀物を集積する集穀室４、集積された穀物を調質タンク２に戻す昇降機５等からなる機体構造部と運転制御装置６とから構成される他、調質タンク２には穀物の堆積表面Ｓの高さ位置を検出する超音波センサ９を内設して調質タンク２内の穀物量を算出する超音波式穀物量検出装置を構成する。
【００１５】
詳細には、穀物乾燥機１の調質タンク２には、その上部に昇降機５から受けた穀物を調質タンク２に搬入する搬入装置７、この搬入装置７に受ける穀物の流れを検出する穀物流れセンサ７ａ、搬入穀物を拡散させる拡散装置８、その下方の超音波センサ９等を備える。乾燥部３には、集穀室４との間を仕切って斜設した乾燥網１１…、この乾燥網１１…と対向する吸引部１２、１２、これら乾燥網１１…と吸引部１２とによって挟まれた通路の下端出口に備えた操出装置１３、１３等を備える。乾燥網１１は集穀室４側から熱風を受けるとともに吸引部１２、１２に備える吸引ファン１２ａが排気動作することにより、熱風が乾燥網１１から吸引部１２を介して排気される。この熱風が穀物の流れの中を横断することにより、流下する穀物を加熱乾燥させる。また、吸引部１２には排風温度センサ１２ｂを備える。
【００１６】
集穀室４には、操出装置１３から排出された穀物を集積するための傾斜ガイド１４、１４、この傾斜ガイド１４、１４によって集積された穀物を搬出する搬出装置１５、傾斜ガイド１４、１４に臨む遠赤外線放射体１６等を備える。この遠赤外線放射体１６は、集穀室４内に熱風を送り出すダクト状に形成され、送風ファン付きのバーナを備える。また、集穀室４の側部には穀物を張り込むための張込口４ａを開閉可能に設けるほか、乾燥網１１で囲われる空間部には熱風温度センサ４ｂを備える。
【００１７】
昇降機５は、集穀室４の搬出装置１５から受けた穀物を搬入装置７までリフトするバケットコンベヤによって構成される。昇降機５の上端には、搬入装置７に近接して穀物を排出する図示せぬ排出部を備える。
【００１８】
運転制御装置６は、上記穀物乾燥機に備えた各構成機器を制御し、乾燥させるべき目的の穀物を調質タンク２に張り込む張込工程を統括する張込制御機能、張り込まれた穀物を循環させつつ加熱乾燥させる乾燥工程を統括する乾燥制御機能、加熱乾燥終了後に穀物を循環させつつ冷却するポストパージ運転を統括するポストパージ制御機能、穀物を機外に排出する排出工程を統括する排出制御機能、および、各機器の運転過程に応じて穀物乾燥機の構成機器を統括制御する機能を備える。
【００１９】
超音波式穀物量検出装置は、調質タンク２内の超音波センサ９と、音速補正のための温度センサと、これらのセンサ信号により穀物量を算出処理する穀物量検出処理部とによって構成する。超音波センサは、緒音波を送信する送信部と反射波を受信する受信部とが一体的に設けられ、拡散装置８の下方に位置すべく該拡散装置８の中心部に適宜吊下げ部材を介して吊持されるベースプレートに設ける構成である。もって機体中心部下方に向けて超音波を発信しうる構成としている。温度センサは、張込および排出の行程における調質タンク２内の温度が機体内外で一定の関係を有することから、機体外部に設けた外部温度センサ６ａまたは、機体内の既設の温度センサ、例えば、吸引部１２の排風温度センサ１２ｂ、集穀室４の熱風温度センサ４ｂ等の調質タンク２内の温度特定が可能なものから選択する。あるいは、これらの組み合わせによる推定値、例えば重みつき代数和を求めて換算するなどの構成としてもよい。
【００２０】
穀物量検出処理部は運転制御装置６に一体に構成する。穀物量検出処理部における穀物量の算出処理は、図２のフローチャートのように、張込工程または排出工程の条件チェック（Ｓ１）により条件に適合する場合に温度測定して音速補正処理を行う（Ｓ２，Ｓ３）。音速補正処理は、具体的には、温度測定により特定された調質タンク２内の温度により、図３に示す気温と音速の関係から、調質タンク２内における正確な音速を得る行程である。つぎに、超音波受信時間を測定（Ｓ４）することにより、この時間と音速補正処理（Ｓ３）による音速とから距離計算（Ｓ５）をする。超音波受信時間は、図４の超音波センサによる出力信号波形の例のように、超音波センサ９のパルス送信から受信までの時間であり、すなわち、調質タンク２内の穀物の堆積表面Ｓと超音波センサ９との間の距離と対応する。
【００２１】
したがって、調質タンク２内の温度によって補正された超音波信号の伝播速度を使用することにより、精度良く距離計算をすることができる。また、既存の温度センサを共用することにより、特段の専用機器を要することのない簡易な構成とすることができる。
【００２２】
つぎに、調質タンク２内における超音波の過剰反射対策について説明する。調質タンク２内には所定位置に吸音材を取付ける。この吸音材は、調質タンク２内の超音波センサ取付面９ａ、拡散装置８の底面、調質タンク２の天井面２ａ等の穀物堆積表面Ｓに平行して対向する部分を覆うように取付ける。
【００２３】
このように構成することにより、超音波センサ９からの送信音波が穀物堆積表面Ｓから戻った際の再度の反射による超音波の往復を抑えることができる。吸音材が無い場合は、特に、穀物が張込まれて堆積表面Ｓが超音波センサ９に近接した場合に反射による減衰が少ないことから、超音波センサ９は、図５の目的の送信波Ａによる反射波Ｂに続けて往復後の反射波Ｃ，Ｄまで検出することとなるが、吸音材を設けて反射波Ｂを吸収することにより、以後の反射波Ｃ，Ｄの往復を抑えることができる。
【００２４】
つぎに、超音波式穀物量検出装置の検出開始条件について説明する。機内への穀物投入を検出する検出器（例えば、穀物流れセンサ７ａ）が穀物を検出した後に一定時間の経過を待って超音波式穀物量検出装置を稼動する場合において、予め設定したプログラム上の機種テーブル、電気的なオンオフの組み合わせによって機種を決定し、機種に応じた待ち時間に変更することにより、張込量の検出を開始するように張込量検出処理部を構成する。
【００２５】
上記張込量検出処理部の具体的な処理手順は、図６のフローチャートのように、機種判定（Ｓ１）と待ち時間決定（Ｓ２）の行程により機種に応じた待ち時間を決定する。この待ち時間は、調質タンク２の最低張込量に達するまでの時間であり、最低張込量は、乾燥部３の露出壁面による超音波の反射波の乱れがなくなり、超音波センサ９による所定精度の測定が可能となる測定適合範囲の下限である。すなわち、調質タンク２内への穀物投入によりその下部に続く乾燥部３が埋没されて堆積表面Ｓが一様となった状態と対応する。
【００２６】
続いて穀物流れセンサ測定（Ｓ３）と機内張込開始のチェック（Ｓ４）の行程により穀物の投入開始を待つ。穀物の投入開始の場合に限り、タイマーセット・スタート（Ｓ５）とタイムアップのチェック（Ｓ６）の行程により機種に応じた時間の経過を待ち、これに続く張込量測定開始（Ｓ７）の行程により超音波センサ９による張込量の測定が開始される。
【００２７】
このように、最低張込量以上となる範囲で測定するように張込量検出処理部を構成することにより、穀物の投入開始当初の超音波センサ９の不安定な測定を回避して、所定精度による安定した測定が可能となる。その結果、誤った情報によるトラブルを防止することができる。また、上記の場合において、機種別に待ち時間を設定した機種専用の張込量検出処理部を構成する場合は、機種判定（Ｓ１）と待ち時間決定（Ｓ２）の行程を省略することができる。
【００２８】
つぎに、超音波式穀物量検出装置の残留量の検出終了条件について説明する。穀物を機外に排出する排出工程においては、調質タンク２の残留量が最低張込量まで減少した場合に、超音波式穀物量検出装置による穀物量検出を終了し、これを操作パネル上に、例えば、図７の表示例のように、張込量表示部２１の「ＬＬＬ」の表示とともに、ＬＥＤ等の点灯による注意表示部２２を設けて表示するように残留量検出処理部を構成する。
【００２９】
上記残留量検出処理部の具体的な処理手順は、図８のフローチャートのように、機種判定（Ｓ１）、距離測定（Ｓ２）、設定値以下のチェック（Ｓ３）の行程により、機種に応じた最低張込量を設定した上で超音波センサ９による穀物量検出を行い、これを設定値以下の条件に該当するまで繰り返す。設定値以下となった時は、「ＬＬＬ」表示（Ｓ５）の行程により操作パネル上に上記表示を行う。この時、必要により距離測定停止（Ｓ４）の行程を設け、超音波センサ９による穀物量検出を終了する。
【００３０】
このようにして、穀物の排出に際し、残留量が最低張込量まで減少する範囲で超音波センサ９による穀物量の測定を所定の精度で行うことができる。また、上記の場合において、機種別に待ち時間を設定した機種専用の残留量検出処理部を構成する場合は、機種判定（Ｓ１）の行程を省略することができる。
【００３１】
つぎに、超音波センサ９の取付部について説明する。超音波センサ９の取付部は、図９の平面図（ａ）と側面図（ｂ）に示すように、超音波センサ９を固定した保持板２５とこの保持板２５を支持するベースフレーム２６とにより構成する。保持板２５は一端のヒンジ２５ａ，２５ａと他端のシムによる高さ調節部２５ｂ、２５ｂによりベースフレーム２６に対して傾斜可能に構成し、ベースフレーム２６は超音波センサ９を迂回するように屈曲状に形成し、保持板２５のヒンジ２５ａ，２５ａの軸線と直交するねじ軸部２６ａ，２６ａと螺合して回動調節可能な角度調節部２６ｂ，２６ｂを備える。
【００３２】
上記構成の超音波センサ９の取付部は、角度調節部２６ｂ，２６ｂと高さ調節部２５ｂ、２５ｂにより、超音波センサ９の取付姿勢を直交二軸について角度調節が可能となる。したがって、上記取付部により超音波センサ９の中心軸線を穀物の堆積表面Ｓに垂直に調節することによって堆積表面からの主たる反射方向に合わせることができる。超音波センサ９は、５〜６°の傾斜によって反射波を受信できなくなり（コンクリート面）、特に、検出距離が長い時は穀物堆積表面Ｓからの反射波の検出が不安定となることがあるが、上記のように直交２軸について角度調整が可能に構成することにより、反射波を捕らえることができる。また、傾斜センサを超音波センサ９の取付部や穀物乾燥機１の機体に取付け、傾斜が予め設定した角度以上で報知するように構成することにより、メンテナンスが容易となる。
さらに、上記２軸回りの調整を夫々行う調整モータを構成することにより、所定角度範囲を往復移動させながら反射波を捕らえることができるよう構成すると、堆積表面Ｓの状態が変化しても、いちいち調整作業を行わずとも良くなり検出精度を向上できる。
【００３３】
つぎに、穀物量検出処理部における反射波の検出処理について説明する。穀物量検出処理部は、超音波センサ９と穀物の堆積表面Ｓとの間の距離が予め設定した距離より短くなると、最初の受信波を堆積表面として距離を算出するように構成する。図１０の超音波センサによる受信波形に示すように、所定のタイミングＡで送信された送信パルスの反射波Ｂを検出した後にさらに反復して反射波Ｃが検出される場合がある。検出距離が短い場合は、堆積表面Ｓで反射してもその強度が強いために発生する。したがって、検出器から測定面までの距離が一定値以内の場合は、最初の反射信号を測定面とすることによって安定した測定が可能となる。
【００３４】
上記超音波センサに使用される超音波の周波数帯域は、穀物乾燥機１の運転によって発生する超音波の周波数以上の超音波を使用する。穀物乾燥機１の運転によって発生する超音波の周波数は、図１１の検出信号波形Ａのように、超音波センサ９の信号Ｂに一般に用いられる４０ｋＨｚと同じ帯域であることから、この中から超音波センサの信号Ｂを安定して検出するのは困難であった。
【００３５】
しかし、穀物乾燥機１の運転中に発生する超音波の周波数の上限があることが測定により判明したので、この点に着目することにより、上述のように、穀物乾燥機１による乾燥作業において発生する周波数を越える高帯域の超音波を使用することによって上記問題を解決し、安定したレベル検出を行うことができる。
【００３６】
上記穀物量検出処理部の信号検出処理系については、図１２の機能ブロック図に示すように、超音波センサ９の受信信号を信号処理部３１に受け、その処理信号Ａを微分回路３２に受けて微分信号Ｂとする。この微分信号Ｂは、コンパレータ３３で信号判別して運転制御部６に割込入力する。処理信号Ａと微分信号Ｂは、図１３の波形図に示すように、受信信号の変化率に基づいて反射波を検出することができる。
【００３７】
従来は、予め設定した閾値によって、受信信号に含まれる反射波を検出していたが、穀物乾燥機１の超音波センサ９の受信信号は、受信レベルの変動が大きいために反射波の安定検出が困難であった。しかし、上記構成の信号検出処理系により、受信レベルの変動が大きい場合に、閾値によっては検出できない受信信号を安定して検出することができる。
なお上例では遠赤外線乾燥機について説明したが、熱風で乾燥する形態の調質タンクにおいても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穀物乾燥機の内部構成例を示す正面図
【図２】穀物量検出処理部における堆積量の算出処理のフローチャート
【図３】気温と音速の関係を示すグラフ
【図４】超音波センサによる出力信号波形の一例
【図５】超音波反射による超音波センサの出力波形の一例
【図６】張込量検出処理部の処理手順図
【図７】張込量表示部の表示例
【図８】残留量検出処理部の処理手順図
【図９】超音波センサの取付部の平面図（ａ）と側面図（ｂ）
【図１０】超音波センサによる信号波の受信波形
【図１１】超音波センサの検出信号波形
【図１２】受信信号の信号処理の機能ブロック図
【図１３】処理信号Ａと微分信号Ｂの波形図
【符号の説明】
１  穀物乾燥機
２  調質タンク
３  乾燥部
４ｂ  熱風温度センサ
６  運転制御部
６ａ  外部温度センサ
７ａ  穀物流れセンサ
８  拡散装置
９  超音波センサ
９ａ  超音波センサ取付面
１２ｂ  排風温度センサ
２１  張込量表示部
２２  注意表示部
Ｓ  堆積表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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