JP3497305B2 - 穀粒等の粒状被処理物流量の測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自走自脱式コンバ
イン及び据え置き式の脱穀機における脱穀装置等の穀粒
収穫機や、穀粒選別装置、籾乾燥装置、精米器等の穀粒
処理装置において、穀粒等の粒状被処理物の単位時間あ
たりの流量を測定するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、コンバイン等の脱穀装置におけ
る扱室にて脱穀された籾や穀粒等の被処理物は、扱室の
下方に備えられた揺動選別機構と、その前方下部に配置
された唐箕フアンによる選別風とにより穀粒と藁屑とに
比重選別され、精粒としての穀粒を一番樋に集める一
方、枝梗付着粒や穂切れ粒等の二番還元物は二番受樋に
集め、その二番還元スロワーから二番還元筒を介して前
記扱室に還元して再処理する。

【０００３】この場合、単位時間あたりの脱穀量が多過
ぎるとこれにつれて二番還元物の量が多くなり、扱室内
での処理量が多過ぎて過負荷の状態が生じる。

【０００４】この状態を感知して扱室への穀稈の供給量
を減少させたり、揺動選別機構におけるチャフシーブの
水平に対する傾斜角度を変更したり、コンバインの前進
速度を減速させて脱穀量を減少させたりするため、実開
昭６０−１２１７４１号公報では、二番還元筒に超音波
センサを設けて、当該二番還元筒内の単位時間当たりの
穀粒の流量を測定することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の超音波センサ
は、例えば、前記先行技術のように、超音波を発射する
発信器とこれを受ける受信器の対を、二番還元筒等、粒
状被処理物が通過する通路の側板等に相対向して設けて
通路内の被処理物の流量が多いと超音波の透過量（透過
率）が少なくなる現象を利用して流量を検出するいわゆ
る超音波透過型測定装置や、発信器と受信器とを通路の
同じ側に配設し、発信器から発射した超音波が粒状被処
理物に反射されたものを受信器にて受信し、この超音波
の反射量（反射率）が粒状被処理物の流量に比例するこ
とを利用したいわゆる超音波反射型測定装置が採用され
ている。

【０００６】一方、粒状被処理物が二番還元筒等の通路
に沿って風と共に搬送される場合やスロワーにより投げ
上げ搬送される場合には、当該粒状被処理物同士の衝突
や通路の壁面と粒状被処理物との衝突又は擦れにより超
音波が発生することは避けられないから、前記いずれの
測定装置においても、発信器から発射した超音波を基準
にして受信器に到達した部分の超音波の透過率や反射率
を測定すべきであるのに、前記の衝突による超音波や、
発信器から発射された超音波が粒状被処理物や側板に当
たって乱反射した後の超音波や、脱穀装置等における各
種回転部分等から発生する超音波も受信器にて受信する
ことになり、このような超音波をノイズと考えるとこの
超音波ノイズが前記透過するなどした超音波に上載せさ
れて受信すると、前記透過率を正確に反映したことにな
らないので粒状被処理物の流量の測定結果に誤差をもた
らすと云う問題があった。

【０００７】このような問題は、籾乾燥機、籾摺後にお
ける混合米から玄米を選別するための回転式穀粒選別装
置、精米機等における穀粒等の粒状被処理物が通過する
通路にその粒状被処理物の流量検出用の超音波センサを
設けた場合においても同様である。

【０００８】他方、特開平３−８４８０号公報では、揺
動選別機における穀粒選別用の傾斜板に静電容量形セン
サを配置して、流落ちる穀粒の有無を判断することを提
案しているが、穀粒の流下量を計測するまでには至って
いないのであった。

【０００９】本発明者は、静電容量形センサでは、自由
電荷を持たない非導電性物（誘電体）であっても、これ
を電極に接近させると誘電体（絶縁物）の分子レベルで
電荷が移動するという分極が発生して、結果的には、誘
電体（絶縁物）の量に応じて電極の静電容量が増減する
という現象を利用して、電気的に絶縁物である籾などの
穀粒の流量を測定することを提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に記
載の発明では、コンバイン等の穀粒収穫機や穀粒処理装
置における流穀板に、該流穀板表面に沿って通過する穀
粒等の粒状被処理物の通過量によって変化する静電容量
を計測するように構成した静電容量形センサを配置し、
該静電容量形センサは、前記流穀板の表面に立設し、且
つ粒状被処理物の流れ方向に沿う広幅の平面を備えた電
気絶縁性の基板と、該基板の広幅の平面に沿って配置す
る一対の電極面とにより構成し、両電極面を前記粒状被
処理物の流れ方向に沿って長手の櫛歯状となし、且つ各
櫛歯部を相互に隣接形成したものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の穀粒等の粒状被処理物流量の測定装置において、前記
電気絶縁性の基板における表裏両方の広幅の平面に、そ
れぞれ前記一対の電極面を形成したものである。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の穀粒等の粒状被処理物流量の測定装置において、前記
流穀板の表面に立設し、且つ粒状被処理物の流れ方向に
開放された枠体における一対の縦板の間に平行状に、前
記電気絶縁性の基板を配置したものである。

【００１３】

【発明の効果】本発明では、流穀板表面に沿って通過す
る穀粒等の粒状被処理物の単位時間当たりの通過量と、
ある一瞬（短時間）の流穀板表面上の粒状被処理物の層
厚さとは比例するという現象と、流穀板の表面沿って配
置した静電容量形センサにおける電極での分極による電
荷量（静電容量）は、当該流穀板表面上の誘電体である
粒状被処理物の層厚さに比例するという現象を利用し
て、静電容量形センサによる静電容量を計測すれば、そ
の時々の粒状被処理物流量を知ることができるのであ
る。

【００１４】この場合、静電容量形センサにおける電気
絶縁性の基板を流穀板の表面に立設するにあたり、当該
基板の広幅面が前記流穀板の表面に沿って流れる粒状被
処理物の流れ方向に沿うように配置し、この基板の広幅
面（表裏両面または片面）に張設する一対の電極面を、
前記粒状被処理物の流れ方向に沿って長手の櫛歯状とな
し、且つ各櫛歯部を相互に隣接形成すると、前記流穀板
の上面（表面）を流れる粒状被処理物の層厚さに相当す
る深さの部分だけ、電極面の表面が粒状被処理物で埋ま
ることになり、この埋まった部分の深さに応じた粒状被
処理物による分極現象にて、電荷（静電容量）が変化す
るので、これによっても、単位時間当たりの穀粒の流量
測定を正確に行えるという効果を奏する。

【００１５】そして、前記電気絶縁性の基板における表
裏両方の広幅の平面に、それぞれ前記一対の電極面を形
成すれば、検査領域を２倍等に簡単に増大させることが
できる。また、流穀板の表面に立設し、且つ粒状被処理
物の流れ方向に開放された枠体における一対の縦板の間
に電気絶縁性の基板を平行状に配置すれば、ユニット化
が簡単にできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明をコンバインに適用し
た実施例について説明すると、符号１はコンバインにお
ける脱穀装置または据え置き式の脱穀装置における扱胴
２を内蔵した扱室を示し、扱室１の下部の処理室２１に
は、排塵口３を除いてクリンプ網４が張設されている。

【００１７】符号５は前記処理室２１内にてリンク６に
支持された揺動選別機構を示し、該揺動選別機構５は、
処理室２１の一側板２１ａと他側板２１ｂに沿って配設
する左右両側板７，７、その前部間に設けたフイードパ
ン８、フイードパン８の後部側に排塵口３の下部にわた
って設けたチャフシーブ１０とから成り、揺動選別機構
５は図示しない駆動手段により前記扱胴２の軸線２ａと
同方向に前後揺動する構成である。

【００１８】前記チャフシーブ１０は前記揺動方向と略
直角に長手の細幅板製のフイン１１を適宜間隔にて多数
枚並設してなり、揺動選別機構５の下部に設けた唐箕フ
アン１５からの選別風を上向き斜め後方に通過させる風
量を調節可能となるように、前記フイン１１の傾斜角度
を駆動モータ（図示せず）により調節自在に構成してい
る。

【００１９】前記チャフシーブ１０の後部には、先端が
排塵フアン１２の方向に延びるふるい線１３を、チャフ
シーブ１０の下部には選別網１４を各々備える。

【００２０】前記唐箕フアン１５の後方には一番受樋１
６付き一番スクリューコンベア１７が、その後方には二
番受樋１８付きスクリューコンベア１９が各々配設さ
れ、前記一番受樋１６の後側には後端が二番受樋１８の
上方に向かって延びる一番流穀板２０が設けられ、チャ
フシーブ１０に基端を固着したゴム板２２，２３にて、
チャフシーブ１０から落下した穀粒等を一番流穀板２０
上を介して前記一番受樋１６側又は二番受樋１８側に選
択的に導くことができるように構成する。

【００２１】なお、揺動選別機構５の後端に基端を固着
したゴム板２５にて、穀粒等の落下物を二番受樋１８の
後側から後向き上斜め方向に延びる二番流穀板２４に導
くように構成されている。

【００２２】前記二番受樋１８から扱室１内に二番還元
被処理物を還元するするための二番還元筒２６は脱穀装
置における処理室２１の一側板２１ａに沿って設け、該
二番還元筒２６の下端には、前記二番受樋１８の一側端
において前記処理室２１の一側板２１ａに略直角な方向
のスクリューコンベア１９の軸端に二番還元スロワー２
７を設けるのである。

【００２３】二番還元筒２６は、断面矩形状等の任意形
状であり、その下端部から上端放出部に行くに従って断
面積が小さくなるように形成する。

【００２４】なお、符号２８は穀稈を扱室１における扱
胴２の下方に導くフイードチェンであり（図１及び図２
参照）、図５に示す符号２９は一番受樋１６の下端か
ら、図示しない穀粒タンクに穀粒を揚穀するための揚穀
筒である。

【００２５】そして、前記一番流穀板２０及び二番流穀
板２４にはそれぞれ一番受樋１６や二番受樋１８に流下
する穀粒の流量を検出するための静電容量形センサ３
０，３１を配置する（図３参照）。さらには、揺動選別
機構５における流穀板としてのフイードパン８の後端
（下端）には選別網１４方向に流下する穀粒の流量を検
出するための静電容量形センサ３２を配置するのである
（図４参照）。

【００２６】静電容量形センサ３０，３１，３２の第１
参考例は、流穀板２０，２４やフイードパン８側にその
横幅（図３及び図４の紙面と直角方向）の略全体にわた
る長さＬの一方の電極３０ａ，３１ａ，３２ａを配置
し、その上方に適宜距離隔て配置したブラケットには、
前記一方の電極３０ａ，３１ａ，３２ａと対峙させて平
行状にほぼ同じ長さＬの他方の電極３０ｂ，３１ｂ，３
２ｂをそれぞれ配置したものである。

【００２７】図６は一つの静電容量形センサ３０を代表
してその計測の回路図（ブロック図）を示すものであ
り、粒状被処理物の流量を測定すべき静電容量形センサ
３０一方の電極３０ａ側と、比較用（基準用）の静電容
量形センサ３４の一方の電極とに発振回路３３に接続し
て、交流電界を加える。この場合、比較用の静電容量形
センサ３４は、その静電容量が温度、湿度等の使用環境
によって変化しないものであり、粒状被処理物を通過さ
せないことは勿論であって、いわゆる基準の静電容量を
知るためのセンサとなるものであって、通常、所定の静
電容量値のコンデンサを使用する。

【００２８】そして、静電容量形センサ３０の他方の電
極３０ｂからの検出信号を電気容量／電圧変換回路（Ｃ
／Ｖ変換）３５ａを介して、前記検出した静電容量を電
圧に変換した後、電圧比較回路３６に入力する。同様
に、比較用（基準用）の静電容量形センサ３４の他方の
電極からの検出信号を電気容量／電圧変換回路（Ｃ／Ｖ
変換）３５ｂを介して、前記検出した静電容量を電圧に
変換した後、電圧比較回路３６に入力する。そして、前
記比較用（基準用）の静電容量形センサ３４による粒状
被処理物の流量が０の基準の検出値（電圧値）に対する
測定用の静電容量形センサ３０の電圧値の差の出力値を
差動増幅回路３７に入力し、該増幅回路３７にて電圧を
増幅し、制御するためのコントローラユニット３８に入
力する。

【００２９】これにより、各静電容量形センサは、各流
穀板２０，２４や流穀板としてのフイードパン８の幅全
体にわたってそれぞれ流下する穀粒の流れＡ，Ｂ，Ｃに
対して直交するように配置されているので、穀粒の単位
時間当たりの穀粒流量を計測することができる。

【００３０】そして、コントローラユニット３８にて前
記電圧値が高いと穀粒流量が大きいと判断し、また、電
圧値が低いと穀粒流量が小さいと判断して、所定の駆動
回路３９を作動させてアクチュエータ４０を駆動するの
である。例えば、一番受樋１６への穀粒流量が大きいと
きには、揺動選別機構５におけるフイン１１の傾斜角度
を大きくなるように立たせ、反対に流量が少ないときに
はフイン１１の傾斜角度を小さくなるようにに寝かすと
いうように前記フイン１１の角度を増減させるモータを
駆動する一方、その状態の表示をする表示メータに接続
するのである。

【００３１】その他、例えば、二番還元筒２６内の被処
理物の流量が大きくなれば、コンバインの走行速度を減
速して刈取り脱穀量を減少せしめたり、揺動選別機構５
におけるフイン１１を立てて一番受樋側への穀粒落下量
を増大させたりし、反対に被処理物の流量が少ない時に
は、刈取り脱穀量を増大するためコンバインの走行速度
を早めたり、さらには、揺動選別機構５の振動数や振動
振幅を大きくして揺動選別作用を増大せしめたり、唐箕
フアン１５の回転速度を上げるなどにより単位時間当た
りの穀粒選別能力を増大させるなどの制御を実行すれば
良い。

【００３２】図７及び図８は静電容量形センサ４１の第
２参考例を示し、この参考例では、流穀板２０（２４，
８等）の表面に、一方の電極面４１ａと他方の電極面４
１ｂとを、平面視で相互に櫛歯状に並ぶように平板状に
配置するものである。この場合、両電極面４１ａ，４１
ｂの各櫛歯部同士が互いに相手の櫛歯部の隙間に位置す
るよう噛み合わせ状に配置し、且つ隣接する電極面４１
ａ，４１ｂの各櫛歯部同士の間に適宜寸法ｅ１，ｅ２の
隙間があるように配置する。

【００３３】そして、両電極面４１ａ，４１ｂの各櫛歯
部の長手方向にほぼ沿うように粒状被処理物の流れ方向
（図７の矢印Ｅ）としても良いし、前記矢印Ｅと交叉す
る方向、即ち、一方の電極面４１ａにおける櫛歯部から
他方の電極面４１ｂにおける櫛歯部に交互に粒秒被処理
物が通過するように、静電容量形センサ４１を配置して
も良いのである。

【００３４】いずれにしても、前記第２参考例の静電容
量形センサ４１の構成によれば、流穀板２０の表面に沿
って流下する層厚さＨ１の穀粒の層４３が一方の電極面
４１ａと他方の電極面４１ｂとに跨がっている状態での
静電容量を計測することで、前記と同様に単位時間当た
りの穀粒流量を計測できるのである。

【００３５】なお、前記各参考例において、静電容量形
センサの各電極の表面を、合成樹脂製のフイルム、例え
ば、ポリプロピレンやポリイミド樹脂などの膜体４２で
覆って、湿度等による電極の劣化を防止することが好ま
しい。

【００３６】なお、前記参考例において、粒状被処理物
の流れの巾のほぼ全体にわたるように、前記静電容量形
センサ３０，３１，３２，４１を形成したが、粒状被処
理物の流れの巾の一部を測定するように前記各静電容量
形センサを形成し、その検出値から流穀板の巾全体での
粒状被処理物の流量を換算して求めるようにしても良
い。

【００３７】図９〜図１１に示す第１実施例では、粒状
被処理物の流れの巾の一部を検出するようにした静電容
量形センサ５０の例であり、ユニット化されたものであ
る。この構成について説明すると、代表にて示す流穀板
２０の表面に立設する断面下向きコ字状の枠体５１は透
明なアクリル樹脂等に構成し、左右一対の縦板５１ａ，
５１ａの下端を流穀板２０にビスまたは接着剤等にて固
定する。この場合、各縦板５１ａの広幅面が粒状被処理
物の流れ方向（図９及び図１１の矢印Ｆ方向）に沿うよ
うに配置する。そして、電気絶縁性の基板５２を、前記
左右一対の縦板５１ａ，５１ａの間に、それらの広幅面
が平行状となるように配置し、基板５２の上端をブラケ
ット６０を介して縦板５１ａ又は／及び上板５１ｂに固
定する。この場合、基板５２の下端を流穀板２０に固定
しても良い。

【００３８】そして、前記基板５２の表裏両広幅面また
は片方の広幅面に、一方の電極面５３ａと他方の電極面
５３ｂとを、正面視で相互に櫛歯状に並ぶように平板状
に配置するものである。この場合、両電極面５３ａ，５
３ｂの各櫛歯部同士が互いに相手の櫛歯部の隙間に位置
するよう噛み合わせ状に配置し、且つ隣接する電極面５
３ａ，５３ｂの各櫛歯部同士の間に適宜寸法ｅ１，ｅ２
の隙間があるように配置する（図１１参照）。

【００３９】そして、一対の櫛歯状の電極面５３ａ，５
３ｂの各櫛歯部の長手方向は前記粒状被処理物の流れ方
向（図９及び図１１の矢印Ｆ方向）に沿うように形成す
るものであり、さらに詳述すると、図１１の二点鎖線で
示す粒状被処理物の流れの層５４の層厚さＨ２（図１１
参照）が増大するのに比例して、下方（流穀板２０の表
面に近い側）の櫛歯部から前記層５４内に潜るようにな
っているから、その部分の粒状被処理物による電荷（静
電容量）の変化を検出して、粒状被処理物の層厚さを測
定することができる。前記枠体５１における縦板５１ａ
に下端からの寸法を目視できる目盛り５９を付しておけ
ば、静電容量形センサ５０による粒状被処理物の層厚さ
Ｈ２を目にて観察することができる。

【００４０】なお、前記下向きコ字状の枠体５１の上面
等に、比較用の静電容量形センサ５５としての所定静電
容量値のコンデンサを発泡スチロール樹脂などのシール
材５６にて被覆した状態で固定配置する。また、図１２
に示すような検出回路５７を設けた回路基板等の回路装
置５８をシールした状態で前記枠体５１の上面等に固定
配置すれば、センサとしてユニット化できるものであ
る。

【００４１】図１２の検出回路５７の主要な部品は図６
の回路ブロック図と略同じであるので、同じ符号を付し
て詳細な説明は省略する。なお、測定用の静電容量形セ
ンサとしての両電極面５３ａ，５３ｂと、前記比較用の
静電容量形センサ５５とを同じ電気絶縁性の基板５２上
に配置しても良い。

【００４２】なお、本発明はコンバインばかりでなく、
籾と玄米の選別装置や精米装置等にも適用できることは
云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱穀装置の断面図である。

【図２】図１のII−II線矢視断面図である。

【図３】第１参考例を示す流穀板部分の要部拡大断面図
である。

【図４】フイードパン部分の要部拡大断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】静電容量形センサ及び制御装置のブロック回路
図である。

【図７】静電容量形センサの第２参考例の平面図であ
る。

【図８】図７の VIII −VIII線矢視断面図である。

【図９】静電容量形センサの第１実施例の斜視図であ
る。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線矢視断面図である。

【図１２】静電容量形センサの第１実施例に対する検出
回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 扱室 ２ 扱胴 ５ 揺動選別機構 ８ フイードパン １０ チャフシーブ １１ フイン １６ 一番受樋 １８ 二番受樋 １７，１９ スクリューコンベア ２０，２４ 流穀板 ３０，３１，３２，４０，５０ 静電容量形セン
サ ３０ａ，３１ａ，３２ａ 一方の電極 ３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ 他方の電極 ４０ａ，５３ａ 一方の電極面 ４０ｂ，５３ｂ 他方の電極面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンバイン等の穀粒収穫機や穀粒処理装
   置における流穀板に、該流穀板表面に沿って通過する穀
   粒等の粒状被処理物の通過量によって変化する静電容量
   を計測するように構成した静電容量形センサを配置し、
   該静電容量形センサは、前記流穀板の表面に立設し、且
   つ粒状被処理物の流れ方向に沿う広幅の平面を備えた電
   気絶縁性の基板と、該基板の広幅の平面に沿って配置す
   る一対の電極面とにより構成し、両電極面を前記粒状被
   処理物の流れ方向に沿って長手の櫛歯状となし、且つ各
   櫛歯部を相互に隣接形成したことを特徴とする穀粒等の
   粒状被処理物流量の測定装置。
2. 【請求項２】 前記電気絶縁性の基板における表裏両方
   の広幅の平面に、それぞれ前記一対の電極面を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の穀粒等の粒状被処理
   物流量の測定装置。
3. 【請求項３】 前記流穀板の表面に立設し、且つ粒状被
   処理物の流れ方向に開放された枠体における一対の縦板
   の間に、前記電気絶縁性の基板を平行状に配置したこと
   を特徴とする請求項２に記載の穀粒等の粒状被処理物流
   量の測定装置。