(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穀粒送り螺旋（３３）などの穀粒繰出機構から供給される穀粒を単粒ごとに圧砕してその電気信号を出力する一対の電極ロール（４６ａ，４６ｂ）を備える検出機構部（４０ｂ）、該電気信号を処理して水分値に換算する制御回路部（３９）からなる穀粒水分測定装置において、当該制御回路部（３９）には、あらかじめ設定した粒数区分毎に各測定水分値に基づく度数分布を求めると共にこの度数分布を正規化する正規化処理手段、及びこの正規化された度数分布を穀粒乾燥の進行に従って順次求め、これら正規化された度数分布を累積する累積処理手段を備えて構成してなる穀粒水分測定装置。
【請求項２】
請求項１における累積処理手段による結果得られる度数分布を整粒、青未熟粒、又は粃の割合算出の根拠データとする穀粒水分測定装置。
【請求項３】
請求項１における累積処理手段による累積回数は乾燥の進行と共に順次上積みするよう構成する穀粒水分測定装置。
【請求項４】
請求項１における累積処理手段による累積回数は張り込まれる穀粒量によって決定される構成である穀粒水分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、穀粒乾燥機等に利用する穀粒水分測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来穀粒乾燥機等の昇降機に装着して揚穀穀粒を一粒ごとに取り込む形態の水分計とし、例えば１００粒の水分を測定し、未熟粒や粃の割合を算出する形態が公知である（例えば特公平３−５５０９号公報）。
【０００３】
ところで、上記公報に記載される形態では、予め設定した全サンプルデータ数に対する所定偏差幅を超える高含水率データ数の比率とする程度であるから、自ずと該全サンプルデータ数に１００粒等の制約が生じる。従って、所定時間間隔で行われる測定毎にばらつきが生じることとなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、穀粒送り螺旋（３３）などの穀粒繰出機構から供給される穀粒を単粒ごとに圧砕してその電気信号を出力する一対の電極ロール（４６ａ，４６ｂ）を備える検出機構部（４０ｂ）、該電気信号を処理して水分値に換算する制御回路部（３９）からなる穀粒水分測定装置において、当該制御回路部（３９）には、あらかじめ設定した粒数区分毎に各測定水分値に基づく度数分布を求めると共にこの度数分布を正規化する正規化処理手段、及びこの正規化された度数分布を穀粒乾燥の進行に従って順次求め、これら正規化された度数分布を累積する累積処理手段を備えて構成してなる。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、上記累積処理手段による結果得られる度数分布を整粒、青未熟粒、又は粃の割合算出の根拠データとする物である。また、累積処理手段による累積回数は乾燥の進行と共に順次上積みするよう構成するか、又は張り込まれる穀粒量によって決定される構成である。
【０００６】
【発明の作用効果】
例えば乾燥途中において、順次所定粒数毎に水分を算出し、この原データを正規化処理する。所定時間間隔で順次実行する水分測定毎に正規化処理を施しながら、累積処理を行い、当該時点での水分分布を表すことができる。
【０００７】
原データを正規化処理しながら、順に累積処理を施す作用を行うことによって整粒と青未熟粒又は粃との境界区分の仕分けが精度よく実行でき、各割合算出精度も高くなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例を図面に基づき説明する。１は穀物乾燥装置の機枠で、内部には貯留室２、乾燥室３、集穀室４の順に積み重ねられ、外部に設ける昇降機５の駆動によって穀物を循環させながら、乾燥室３部でバーナ６燃焼と吸引ファン７とにより発生する熱風を浴びせて乾燥する公知の形態である。
【０００９】
８は繰り出しドラムで正逆に回転しながら所定量の穀物を流下させる。９は上記昇降機５に通じる下部移送装置、１０は昇降機５上部側に接続する上部移送装置で、貯留室２上部の拡散盤１１に穀物供給できる。バーナ６や穀物循環機構等は、乾燥制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶するメモリを備えるコンピュータによって行なわれる。即ち、操作盤１２には液晶形態の表示部１３を設け、該表示部１３の下縁に沿って４個の押しボタン形態のスイッチ１４〜１７、及びやや離れて非常停止スイッチ１８を配設している。該スイッチ１４〜１７はその機能が表示部１３に表示されるもので、図例では、順に張込・乾燥・排出・通風の各運転用スイッチに構成されるが、表示部１３の画面変更に従って異なる機能を具備せしめ得る構成である。
【００１０】
内蔵の制御部は操作盤１２面のスイッチ情報や乾燥機機枠１各部に配設したセンサ類からの検出情報等を受けて必要な比較演算のもと、バーナ燃焼量の制御，穀物循環系の起動・停止制御，表示部１３の表示内容制御等を行う。上記操作盤１２のスイッチ類は、張込・乾燥・排出・通風の各設定のほか、穀物種類、設定水分（仕上げ水分）、張込量、タイマ増・減等を設定できる。
【００１１】
図５は制御ブロック図を示し、上記操作盤１２を有するコントロールボックスに内蔵するコンピュータの演算制御部１９には上記スイッチ類からの設定情報のほか、水分計２０検出情報、昇降機５の投げ出し部に設ける穀物流れ検出器２１の穀物検出情報、熱風温度検出情報等が入力される。一方出力情報としては、バーナ６の燃焼系信号、例えば燃料供給信号，その流量制御信号、あるいは上下移送螺旋，昇降機５，繰出バルブ８等の穀物循環系モータ制御信号、吸引ファン７モータ制御信号，各表示部への表示出力等がある。
【００１２】
昇降機５はバケット式で、無端ベルト３０に多数のバケット３１，３１…を取り付け、外周を側壁５ａにより覆った構造で、バケット３１により集穀室４より出る穀粒を掬い上げて上昇し貯留室２へと運ぶ。昇降機５の側壁５ａの正面内側に、一粒式水分計２０の穀粒取り込み部３２の前縁をバケット用無端ベルト３０のバケット３１の近くまで差し込んで設置し、側壁５ａの内側で、穀粒取り込み部３２の底部排出口下方に、穀粒送り螺旋３３の始端部をのぞませる。
【００１３】
この穀粒取り込み部３２の前縁と穀粒送り螺旋３３の始端部は、バケット用無端ベルト３０の上昇側と下降側のベルト内側に位置するので、ベルト３０やバケット３１の移動に支障はない。一粒水分計の筐体は、フレーム３４と、そのフレーム３４を覆うカバー３５とからなる。このうち、フレーム３４は、昇降機５の側面に沿い、昇降機５との間を仕切る底板３６と、底板３６上に一体的に起立させた仕切板３７とからなり、フレーム３４に組付けたモータ３８，制御部３９と機構部４０とを当該仕切板３７により仕切る。
【００１４】
仕切板３７にモータ３８の駆動軸４１を貫通して水平に固定し、この駆動軸４１の先端に、はすば歯車４２を固定する。上記はすば歯車４２とは回転軸心を一致させて順次下位に第２はすば歯車４３，第３はすば歯車４４を噛合させるものである。そして、第２はすば歯車４３の軸４５には第１電極ロール４６ａを、第３はすば歯車４４の軸４７には第２電極ロール４６ｂを夫々固定するものである。
【００１５】
上記仕切板３７と平行に、いずれも透明の樹脂材からなる中間仕切４８と電極ロール取付板４９とを、仕切板３７から突出すべく一体に成形する取付脚部５０，５０…に着脱自在にボルト（図示せず）止めにより共締めしている。なお、仕切板３７と中間仕切４８との間隔は上記取付脚部５０の存在によって確保し、中間仕切４８と電極ロール取付板４９との間隔はこの取付板４９と一体成形する幅狭の起立部５１によって確保する。従って、前記軸４５及び軸４７は一端を仕切板３７に軸受し、他端を電極ロール取付板４９に軸受支持させる構成である。
【００１６】
さらに、底板３６の所定位置に、穀粒送り螺旋３３の回転軸５２を挿通し、この回転軸５２にはすば歯車５３を固定し、駆動軸４１のはすば歯車４２と直角に噛合する。図８は一粒式水分計を昇降機５内側から見た背面図で、穀粒取り込み部３２は、底板３６より昇降機５内部に突出し、その上部開口５５の開口縁を斜め下方に傾斜させ、開口面積を大きく形成すると共に、この開口５５に複数の弾線を並べてその根元を固定することにより、櫛状の異物除去体５６を形成している。
【００１７】
穀粒取り込み部３２の下部は、断面Ｖ字状に間隔を狭め、その一側を穀粒送り螺旋３３の真上まで延伸し、他側の下端に底部排出口５７を形成し、これに穀粒送り螺旋３３の先端部を接続する。そして穀粒送り螺旋３３と平行で上縁を穀粒取り込み部３２の外側に回転自在に軸支した穀粒送り板５８を垂設し、バネ５９により穀粒送り螺旋３３の外周に接するように付勢する。
【００１８】
前記穀粒送り螺旋３３の終端部の下方に穀粒落下路６０を設ける。この穀粒落下路６０の上部入口と穀粒送り板５８との間に形成される間隙に穀粒飛込防止板（図示せず）を設置してこの間隙を閉鎖している。穀粒落下路６０は、第１，第２電極ロール４６ａ，４６ｂが斜めに位置してこれらの接近する部分に向けて誘導壁を形成し、穀粒を電極ロール４６ａ，４６ｂの間隙に誘導する。なお穀粒落下路６０は、電極ロール４６ａ，４６ｂの左右に接近する中間仕切４８と電極ロール取付板４９とによって形成されるものであるが、その間隔は、両電極ロール４６ａ，４６ｂによる圧砕部付近では圧砕穀粒の侵入を防止しうるよう狭く形成している。すなわち、当該圧砕部付近の間隔が狭くなるよう中間仕切４８と電極ロール取付板４９の内壁面をやや膨出状に形成するものである。
【００１９】
なお、穀粒送り螺旋３３は、円柱体の外周に２本の線状突起６２の間に穀粒の１粒に見合う浅い凹部６３を形成し、穀粒送り螺旋３３の先端の一定範囲を除き、上記２本の線状突起５３の外側を断面台形に切削して螺旋状の深い溝６４を形成する。
【００２０】
６５は、傾斜状に配設する電極ロール４６ａ，４６ｂの下方に沿って設ける圧砕済穀粒の排出案内部で、この圧砕済穀粒を昇降機内空間へ還元案内する構成である。この排出案内部６５は、前記電極ロール取付板４８と一体成形される起立部５１と同様に成形される構成である。
【００２１】
ところで前記電極ロール４６ａ，４６ｂは、穀粒圧砕のために表面に規則正しい斜め方向のローレット処理を施すものであるが、軸方向矢視において、その端面カット処理は施さず、当該端面側に位置する左右のロール４６ａ，４６ｂが頂端線同士で接触し合うよう、つまり頂点ｐ，ｐ…が最外側ラインＬに沿って形成されるよう加工及び軸への組付けを行っている。こうすることにより、左右ロール間隙が適正であるかの確認作業等に非常に便利である。
【００２２】
前記制御部３９には、回路基板６６上に各種制御回路を構成するものであるが、この基板６６には数ボルトまでの弱電回路を一まとめにして構成する。一方、モータトランス６７に代表される強電部はこの基板６６から離れた位置に、例えばモータ３８と制御部３９との間の底板３６に支持させる構成としている。
【００２３】
６８は、前記操作盤１２を備えるコントローラと水分計の制御回路３９やモータトランス６７を接続するためのハーネスであって、底板３６に開口６９を形成すると共に、昇降機５にはこの開口６９に一致して断面矩形のトンネル状貫通筒７０を当該昇降機５の前後に亘って設けてある。
【００２４】
前記カバー３５は、逆皿型の形状となし、前記仕切板３７，中間仕切４８，電極ロール取付板４９の上端面に接するように取付られるもので、このカバー３５の取付状態で、左右に、モータ３８，制御基板６６及びモータトランス６７を配置する制御部３９、歯車を上下に配置する伝動機構部４０ａ、並びに一対の電極ロール４６ａ，４６ｂを備える検出機構部４０ｂに区分けされる。
【００２５】
前記制御部３９の機能について説明する。この制御部３９から所定時間間隔で水分測定信号が出力される。例えば１５分間隔である。水分測定信号が出力されると、モータ３８が起動し各部を回転連動し、穀粒の取り込みが始まり、各粒毎の電気信号が入力される。制御部３９ではこれら電気信号を夫々に処理して水分値信号として記憶する。所定粒数、例えば１００粒の電気信号が入力されると、先ずノイズや異常粒信号を取り除くための上下限カット処理が行われる。この上下限カット処理は、１００粒の平均水分値Ｘや標準偏差σから例えば、上限カット閾水分値（＝ＭH）、下限カット閾水分値（＝ＭL）を決定することにより実行できる。なお、ＭH＝平均水分値Ｘ＋３×標準偏差σ、ＭL＝平均水分値Ｘ−１.１×標準偏差σとすると、取り込み粒Ｍは、ＭL＜Ｍ＜ＭHとなる。上記のように算出された後、正規化手段による正規化処理が行われる。この正規化処理は、一粒水分値ｘ、平均水分値ｘ、標準偏差σとするとき、一粒水分値と平均水分値との差（ｘ−Ｘ）を標準偏差σで徐した値（＝ｕとする）の分布状況をもって表される。即ち、平均値「０」、標準偏差「１」の正規化状態を得るものである（例えば図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）など）。
【００２６】
同じ要領で次回測定信号が出力されたときの１００粒についても、上下限カット処理及び正規化処理が施される。ある籾乾燥をサンプルとして横軸に検出水分値を表し、縦軸に度数を表すと、乾燥初期、乾燥途中、仕上がり、の水分測定分布は図１２のようになり、穀粒乾燥が進むにしたがって低水分側に移動している。これを上記上下限カット処理及び正規化処理を施しつつ、初回からｎ回目までを累積して「ｎ」で徐した結果が図１３のＡに示される（累積処理）。産地や品種の異なる籾の場合が同図Ｂ，Ｃのように表される。
【００２７】
こうして求められた度数分布に基づき、青未熟粒割合や粃割合を算出することができる。その一例を示せば、正規化され、累積処理された度数分布において、予め実験的に決定された度数ａを基準ラインとして、高水分域及び低水分域夫々において当該基準ラインよりも低い度数部分の合算α又はβの全度数Ｎに対する比率をもって青未熟粒割合ＲA又は粃割合ＲSとする。
【００２８】
即ち、ＲA＝（α／Ｎ）×１００（％）、ＲS＝（β／Ｎ）×１００（％）である。上記正規化，累積の一連の処理のうち、累積処理にあたっては、その累積回数を初回から乾燥の進行に従い順次上積みする構成とするが、次のように累積回数を設定してもよい。即ち、別途構成する張込量センサからの検出結果に基づき、予め設定してある穀粒量−累積回数関係グラフ（図１４）により累積回数を求める形態である。このように構成すると、穀粒の多小に応じた累積回数が設定でき、穀粒量が多いにも拘らず累積回数が少ないと乾燥機内全体を測定できない恐れをなくし、判定に要する時間の最適化ひいては判定精度の向上がはかれる。なお、張込量データとしては目視確認による手動設定のデータでもよい。またこれらのほか、予め設定した回数をもって累積回数とすることもできる。
【００２９】
上記いずれの累積処理を行っても、その結果得られる青未熟粒割合、及び粃割合の算出精度はきわめて高い。その裏付けは、図１５に示されている。即ち、外観品位測定装置（図示せず）で測定した青未熟粒の結果と、本件実施例による正規化，累積処理の手順を経た結果とを比較することによってその精度が測れる。図は横軸に測定回数をとり、縦軸に本件実施例による算出比率値と外観品位測定装置による算出値との「差」を真の青未熟粒割合（≒外観品位測定装置の検出値）で徐した値（×１００％）としている。図中実線は実施例による正規化，累積処理の手順を経た値に関するもので、ほとんど外観品位測定装置の結果と一致していることが判明した。
【００３０】
なお、図中破線は正規化処理のみの結果との比較であるが、大きく上下に変動していて精度の粗さは否めない。このように、原データを正規化処理しながら、順に累積処理を施すことによって整粒と青未熟粒又は粃との境界区分の仕分けが精度よく実行でき、各割合算出精度も高くなる効果がある。
【００３１】
上例の作用について説明する。基本画面を呼び出しスイッチ１４をＯＮすると、ホッパに投入された乾燥すべき穀物は昇降機５を経て貯留部２に張り込まれる。張込完了すると、停止スイッチ１６をＯＮして各部を一旦停止する。次には乾燥作業に移行するためスイッチ１５をＯＮし、画面を穀物種類・乾燥モード設定画面に切り替え、前段で穀物種類設定スイッチ１４を押して当該張込穀物の種類を設定し、かつ乾燥モードを選択設定する。尚別途に設ける設定画面により同じ要領で水分設定機能スイッチをもって希望の乾燥仕上げ水分値を設定する。
【００３２】
こうすることにより、昇降機５上下移送螺旋、繰出バルブ等は運転を開始し、かつバーナ６も駆動状態におかれて熱風乾燥を開始するものである。ここで、熱風温度は選択された穀物種類毎に予め乾燥速度が決められており、当該乾燥速度にそって熱風温度が決定されることとなり、乾燥室３の穀物流路を流下するうち熱風が作用して乾燥し、集穀室４から昇降機５を経て貯留室２に戻され調質作用を受ける。このような循環を所定水分に達するまで繰返し行う。
【００３３】
上記の乾燥運転中、所定時間間隔で水分測定が行われる。即ち所定時間間隔で一粒水分計のモータ３８に駆動指令信号が出力される。昇降機５内バケット３１で掻き上げられる穀粒の一部は溢出流下し、その一部が穀粒取り込み部３２を経て穀粒送り螺旋３３と穀粒送り板５８との間で受けられ、一粒毎に穀粒送り螺旋３３終端側、つまり水分計本体内へ導入される。この穀粒送り螺旋３の終端部から穀粒落下路６０を流下しながら通過して電極ロール４６ａ，４６ｂの間に案内される。電極ロール４６ａ，４６ｂは互いに逆回転していて、穀粒を取り込みつつ圧砕しながらその電気抵抗値が検出されるものとなる。制御回路部３９では、所定粒数、例えば１００粒の電気抵抗値に見合う電気信号が入力される。制御回路部３９では、前記した正規化処理及び累積処理が施され、穀粒の平均水分値とし表示部１３画面に表示出力すると共に、同時に青未熟粒割合や粃割合を求める。
【００３４】
前記の正規化処理及び累積処理に基づく度数分布表に基づき乾燥制御を行う。例えば、図１３のＡ，Ｂ又はＣのように表された度数分布のうち＋（プラス）側度数と−（マイナス）側度数の比率を算出し、その算出結果に基づき、乾燥初期等の通風乾燥の要否判定を行わせる構成である。｛（＋（プラス）側度数）／（−（マイナス）側度数）｝×１００（％）がＮを越えるか下回るかで上記通風乾燥の要否を判定する。Ｎを越えるときは、ばらつき解消乾燥運転は必要でなく、例えば「通風乾燥不要」とし、逆にＮ％を下回るときは「通風乾燥要」と判定する。Ｎは例えば「１」に設定される。
【００３５】
又、図１７に示すものは、正規化処理及び累積処理に基づく度数分布に予め設定した基準度数分布を重ね、両者の誤差の大小に基づき、所謂通風乾燥を施すか否かを決定するものである。つまり正規性を推測することができるから、精度の高い乾燥制御運転を実行できる。ここで基準度数分布の設定にあたっては、累積された度数分布のピーク値が平均値「０」に一致すべく平行移動して得るなど種々の方法がある。
【００３６】
上記のように、正規化，累積処理によって精度の高い青未熟粒割合や粃割合を算出することができるが、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）の正規化の状態から青未熟粒比率の概要を知ることができる。即ち、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、青未熟粒比率は（ａ）＜（ｂ）＜（ｃ）の関係にあることは容易に知ることとなるが、この傾向は、正規化された度数分布の級数「０」の度数を比較することと等しい。つまり、当該級数「０」ブロックの度数を算出するのみで、予め制御装置に記憶させておく設定度数との比較によって青未熟粒が「多い」「普通」「少ない」などの表示が可能となるが、上記の構成にあっては、複雑な算出式を要しないため迅速容易に表示出力が行われて便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  穀物乾燥機の正面図である。
【図２】  穀物乾燥機の正断面図である。
【図３】  水分計の分解斜視図である。
【図４】  コントロールボックスの制御盤正面図である。
【図５】  制御ブロック図である。
【図６】  水分計の正断面図である。
【図７】  同上の側断面図である。
【図８】  同上の背面図である。
【図９】  電極ロールの平面図である。
【図１０】  電極ロールのローレット部拡大側面図である。
【図１１】  （ａ）（ｂ）（Ｃ）正規処理した水分分布一例である。
【図１２】  原データによる水分分布一例である。
【図１３】  正規化，累積処理した度数分布一例である。
【図１４】  張込量−累積回数関係グラフである。
【図１５】  外観品位測定装置との比較線図である。
【図１６】  フローチャートである。
【図１７】  正規化，累積処理した度数分布別例である。
【符号の説明】
１…乾燥機枠，２…貯留室，３…乾燥室，４…集穀室，５…昇降機，６…バーナ，７…吸引ファン，８…繰出バルブ，９…下部移送装置，１０…上部移送装置，１１…拡散盤，１２…操作盤，１３…表示部，１４〜１７…スイッチ，１８…非常停止スイッチ，１９…演算制御部，２０…水分計，３０…無端ベルト，３１…バケット，３２…穀粒取り込み部，３３…穀粒送り螺旋，３４…フレーム，３５…カバー，３６…底板，３７…仕切板，３８…モータ，３９…制御部，４０…機構部，４１…駆動軸，４２…はすば歯車，４３…はすば歯車，４４…はすば歯車，４５…軸，４６ａ…第１電極ロール，４６ｂ…第２電極ロール，４７…軸，４８…中間仕切，４９…電極ロール取付板，５０…取付脚部，５１…起立部，５２…回転軸，５３…はすば歯車，５５…開口，５６…異物除去体，５７…底部排出口，５８…穀粒送り板，５９…バネ，６０…穀粒落下路，６１…穀粒飛込防止板，６２…線状突起，６３…凹部，６４…深い溝，６５…排出案内部，６６…回路基板
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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