JP7256949B2 - 粒状物用の選別機 - Google Patents

Description

本発明は、粒状物用の選別機に関する。

粒状物を選別する装置として、シュート式の光学選別機が知られている（例えば、下記の特許文献１）。かかる光学選別機では、供給装置によって粒状物がシュート上に定量供給される。供給された粒状物は、シュート上を流下され、シュート下流端から落下する。その際、粒状物は、光学的に検知され、良品であるか、それとも不良品であるかが判別される。そして、良品および不良品の一方がエジェクタノズルから噴射されたエアによって軌道を変えられる。その結果、良品と不良品とは、互いに異なる軌道で落下することになる。こうして、粒状物は、良品と不良品とに選別される。

特開２０１０－１４２６７８号公報

上述の光学選別機では、粒状物のシュート上への供給量が所定範囲内にある場合には、所望の選別精度が得られるが、供給量が過大になったり、過小になったりすると、選別精度が低下する。例えば、供給装置の始動直後は、供給装置内に貯まっていた粒状物が一斉にシュート上に供給されて、供給量が過大になることがある。この場合、粒状物は、エジェクタノズルから噴射されるエアの軌道上に複数の粒状物が重なった状態で落下することがある。そのような状況が生じると、選別精度が低下する。

あるいは、粒状物の選別の終了直前には、僅かな量の粒状物が供給装置から供給される。この場合、シュートに供給される粒状物の分布密度が小さくなるので、一つの粒状物は、隣接する粒状物と接触することなく落下し得る。換言すれば、一つの粒状物は、隣接する粒状物によって水平方向の移動を規制されない。このため、粒状物は、本来想定される軌道に対して斜めに落下し得る。この場合、エジェクタノズルから噴射されるエアの粒状物に対する命中精度が低下し、ひいては、選別精度が低下する。

また、この種の装置は小型化が求められる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態によれば、粒状物用の選別機が提供される。この選別機は、シュートを有する光学選別部であって、シュート上を流下され、シュートの下流端から落下した粒状物を少なくとも第１品質物と第２品質物とに光学的に選別する光学選別部と、粒状物をシュート上に供給する供給装置と、粒状物の搬送経路における光学選別部の後段に設けられ、第１品質物を選別機から排出する排出口と、光学選別部から排出される第１品質物の排出先を、第１品質物を光学選別部よりも前段の搬送経路に戻すための第１の通路と、第１品質物を排出口側に搬送するための第２の通路と、の間で切り換える切換バルブと、を備えている。

かかる選別機によれば、切換バルブは、シュート上への粒状物の供給量が選別精度の観点から望ましい範囲内にあるときは、光学選別部から排出される第１品質物の排出先を第２の通路に設定し、上記範囲内にないときは、上記排出先を第１の通路に設定することができる。それによって、上記範囲内にないときの第１品質物は、光学選別部に戻され、再度選別されることになるので、選別精度の低下が抑制される。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、選別機は、切換バルブを制御する制御部を備えている。制御部は、供給装置の始動からの所定の初期期間の間、第１品質物の排出先を第１の通路に設定し、所定の初期期間の経過後、第１品質物の排出先を第１の通路から第２の通路へ切り換える。かかる形態によれば、供給装置の始動直後においてシュート上への粒状物の供給量が過大になったとしても、第１品質物は、光学選別部に戻され、再度選別されることになる。したがって、選別精度の低下が抑制される。

本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、選別機は、選別機によって受け入れられた粒状物を光学選別部側へ搬送するための第１の揚穀機であって、第１の通路から第１品質物を受け入れ可能に第１の通路に連通する第１の揚穀機と、光学選別部から排出される第１品質物を排出口側へ搬送するための第２の揚穀機であって、第２の通路から第１品質物を受け入れ可能に第２の通路に連通する第２の揚穀機と、を備えている。光学選別部は、第１の揚穀機と第２の揚穀機との間に配置される。シュートは、第１の揚穀機と第２の揚穀機とが並ぶ方向に見て、第１の揚穀機および第２の揚穀機と少なくとも部分的に重複するように位置する。かかる形態によれば、第１の揚穀機と第２の揚穀機とが並ぶ方向と直交する方向（以下、直交方向とも呼ぶ）における第１の通路および第２の通路の延在距離を短くすることができる。したがって、直交方向における機体幅を低減することができる。

本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、シュートの下流端は、第１の揚穀機と第２の揚穀機とが並ぶ方向に見て、第１の揚穀機および第２の揚穀機と少なくとも部分的に重複するように位置する。かかる形態によれば、直交方向における第１の通路および第２の通路の延在距離を最短化することができる。

本発明の第５の形態によれば、シュートを有する光学選別部を備える選別機を用いて粒状物を選別する方法が提供される。この方法は、光学選別部に粒状物を供給して、粒状物を少なくとも良品と不良品とに選別する工程と、光学選別部への粒状物の供給量が所定の範囲から逸脱する場合に、光学選別部によって良品として選別された粒状物を光学選別部に再度供給する工程と、を備えている。かかる方法によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。

本発明の一実施形態による選別機の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による選別機の側面図である。 図２の選別機の斜視図である。 図２の選別機の断面図である。 図２の選別機の断面図である。

図１は、本発明の一実施形態による選別機１０の概略構成を示すブロック図である。
図２は、選別機１０の側面図である。図３は、選別機１０の斜視図である。図４および図５は、選別機１０の断面図である。選別機１０は、本実施形態では、穀物（例えば、米）用である。ただし、選別機１０は、種々の粒状物（例えば、プラスチック）の選別に使用することができる。

図１に示すように、選別機１０は、穀物の搬送経路の順に、投入口１５、第１の揚穀機２０、第１のタンク３０、供給装置４０、光学選別部５０、切換バルブ６０、第１の通路６５、第２の通路６６、第２の揚穀機７０、第２のタンク８０、排出口８５および計量部９０を備えている。また、選別機１０は、選別機１０の動作全般を制御する制御部１００を備えている。

図１および図４に示すように、投入口１５に投入された穀物は、第１の揚穀機２０によって上方に搬送され、第１のタンク３０に投入される。第１のタンク３０に貯留された穀物は、供給装置４０によって定量ずつ切り出され、光学選別部５０において選別される。供給装置４０は、本実施形態では、ロータリーバルブである。ただし、供給装置４０は、他の任意の形式（例えば、振動フィーダ）であってもよい。

図４に示すように、光学選別部５０は、いわゆるシュート式であり、シュート５１を備えている。第１のタンク３０から供給装置４０によってシュート５１上に定量供給された穀物は、シュート５１上を流下され、シュート５１の下流端５３から落下した際に、良品（第１品質物とも呼ぶ）と不良品（第２品質物とも呼ぶ）とに光学的に選別される。

具体的には、光学選別部５０は、検知部と、エジェクタノズルと、を備えている。検知部は、シュート５１から落下した穀物に可視光線および近赤外線を照射し、穀物からの反射光または透過光を検知する。検知部は、検知した光から得られる画像に基づいて、選別対象物が良品であるか、不良品であるかを穀物の粒ごとに判断する。不良品であると判断された穀物は、エジェクタノズルから噴射されたエアによって軌道を変えられ、不良品排出樋に導かれ、その後、機外へ排出される。一方、良品であると判断された穀物は、軌道を変えることなく落下する。図４では、第１品質物が軌道を変えることなく落下する経路を矢印ＡＲ１で示している。光学選別部５０は、シュート式である限り、他の任意の公知の方式であってもよい。例えば、穀物は、第１品質物と、第２品質物と、第１品質物と第２品質物との中間の品質の第３品質物に選別されてもよい。この場合、第３品質物は、再度、光学選別部５０に投入されてもよい。

図１および図５に示すように、第１品質物は、軌道を変えることなく矢印ＡＲ１の方向に落下した後、第１の通路６５または第２の通路６６へ導かれる。光学選別部５０から排出された第１品質物の排出先は、第１の通路６５および第２の通路６６の前段に設けられた切換バルブ６０によって、第１の通路６５と第２の通路６６との間で切り換えられる。本実施形態では、切換バルブ６０は、電磁弁であり、図５に示すように弁体が支点を中心に枢動可能に構成されている。この切換バルブ６０は、第１の通路６５の入口および第２の通路６６の入口のうちの一方を閉じるとともに他方を開くように構成される。図５では、第１の通路６５の入口が閉じられた状態を実線で、第２の通路６６の入口が閉じられた状態を２点鎖線で示している。この第１品質物の排出先の切換動作は、制御部１００によって制御される。切換バルブ６０は、図示する例に限らず、任意の形式で実現可能である。例えば、第１の通路６５の入口および第２の通路６６の入口のそれぞれに対して、スライドゲートが設けられてもよい。

第１の通路６５は、第１品質物を光学選別部５０の前段に戻すために、穀物の搬送経路のうちの光学選別部５０よりも前段に連通する。図１および図５に示すように、本実施形態では、第１の通路６５は、第１の揚穀機２０の入口に連通しており、第１の揚穀機２０は、第１の通路６５から第１品質物を受け入れ可能に構成されている。このため、第１の通路６５に排出された第１品質物は、図５に矢印ＡＲ２で示すように、第１の揚穀機２０によって再び上方に搬送され、第１のタンク３０に貯留され、その後、光学選別部５０によって再度選別されることになる。

一方、第２の通路６６は、第１品質物を後段（すなわち、排出口８５側）に搬送するために設けられている。具体的には、第２の通路６６は、第２の揚穀機７０の入口に連通しており、第２の揚穀機７０は、第２の通路６６から第１品質物を受け入れ可能に構成されている。このため、第２の通路６６に排出された第１品質物は、図５に矢印ＡＲ３で示されるように、第２の揚穀機７０によって上方に搬送され、第２のタンク８０に投入される。例えば図４に示すように、第２のタンク８０の下方には、第１品質物を選別機１０（より具体的には第２のタンク８０）から排出するための排出口８５が設けられている。

図３に示すように、計量部９０は、ロードセルを備えるベース部９１と、ベース部９１から上方に向けて平行に延在する２つのロッド部９２と、第１品質物を梱包するための袋と係合可能な係合部９３と、を備えている。係合部９３に係合された袋内に所定量の第１品質物が排出口８５から切り出された後、計量が行われる。

上述した選別機１０において、供給装置４０による光学選別部５０への穀物の供給量が所定の範囲から逸脱する場合（すなわち、供給量が上限値よりも多い場合、および、供給量が下限値よりも小さい場合、のうちの少なくとも一方の場合）に、第１の通路６５の入口が開けられ、かつ、第２の通路６６の入口が閉じられるように切換バルブ６０が制御される。すなわち、光学選別部５０から排出される第１品質物の排出先が、第１の通路６５に設定される。その結果、光学選別部５０から排出される第１品質物は、光学選別部５０に戻され、再度選別されることになる。したがって、穀物の供給量が選別精度の低下につながる程度に多く、または、少なくなった場合に、光学選別部５０から排出される第１品質物を再度選別することによって、選別精度の低下を抑制できる。

一方、供給装置４０による光学選別部５０への穀物の供給量が所定の範囲内にある場合には、第１の通路６５の入口が閉じられ、かつ、第２の通路６６の入口が開けられるように切換バルブ６０が制御される。すなわち、光学選別部５０から排出される第１品質物の排出先が、第２の通路６６に設定される。その結果、光学選別部５０から排出される第１品質物は、通常時の処理として排出口８５側へ搬出される。

本実施形態では、制御部１００は、上述の制御のより具体的な一態様として、供給装置４０の始動からの所定の初期期間の間、光学選別部５０から排出される第１品質物の排出先を第１の通路６５に設定する。一方、所定の初期期間の経過後は、当該排出先を第１の通路６５から第２の通路６６へ切り換える。かかる制御によれば、供給装置４０の始動直後においてシュート５１上への穀物の供給量が過大になったとしても、選別精度の低下が抑制される。

初期期間は、例えば、供給装置４０の始動開始からの予め定められた時間であってもよい。あるいは、初期期間は、他の運転パラメータに基づいて設定されてもよい。例えば、初期期間は、供給装置４０（ロータリーバルブ）が所定回数回転（例えば、２回転）するまでの期間であってもよい。初期期間は、供給装置４０の始動直後の穀物の供給量の時間的な変動特性に基づいて、実験的または経験的に設定されてもよい。

切換バルブ６０の切換は、上記の態様に限らず、任意の態様で行われてもよい。例えば、切換バルブ６０の切換は、制御部１００に接続されたユーザインタフェースを介して入力されるユーザからの指令に基づいて、任意のタイミングで手動操作によって行われてもよい。

図４に示すように、投入口１５、光学選別部５０および計量部９０は、この順に第１の方向Ｄ１に並んで配置されている。シュート５１は、穀物の流れにおける上流端５２と下流端５３とを有している。このシュート５１は、鉛直方向に対して傾けて設置されている。より具体的には、投入口１５と計量部９０との間に配置されたシュート５１は、第１の方向Ｄ１において、上流端５２が計量部９０側に位置し、かつ、下流端５３が投入口１５側に位置するように、傾けて配置されている。

図３および図４から分かるように、光学選別部５０は、第１の方向Ｄ１と鉛直方向とに直交する第２の方向Ｄ２において、第１の揚穀機２０と第２の揚穀機７０との間に配置されている。換言すれば、第２の方向Ｄ２は、第１の揚穀機２０と第２の揚穀機７０とが並ぶ方向である。また、図４に示されるように、シュート５１は、第２の方向Ｄ２に見て、第１の揚穀機２０および第２の揚穀機７０と少なくとも部分的に重複するように位置している。図４において、第１の方向Ｄ１における第１の揚穀機２０および第２の揚穀機７０が配置される領域は、領域Ａ１として示されている。

かかる配置によれば、第１の方向Ｄ１における第１の通路６５および第２の通路６６の延長距離を短くすることができる。その結果、選別機１０の第１の方向Ｄ１における機体幅を低減することができる。しかも、本実施形態では、シュート５１の下流端５３は、第２の方向Ｄ２に見て、第１の揚穀機２０および第２の揚穀機７０と少なくとも部分的に重複するように位置する。このため、第１の通路６５および第２の通路６６の第１の方向Ｄ１における延長距離を最短化（ゼロか、ほぼゼロに）することができる。このように搬送距離が短くなることによって、搬送中に穀物を傷付けるリスクが低減される。さらに、選別機１０の軽量化や、振動フィーダを設置する必要がないことに起因する消費電力量および振動の低減といった効果も得られる。

上述の選別機１０は、他の方式の選別機と組み合わせて使用することも可能である。例えば、投入口１５の位置（すなわち、第１の方向Ｄ１における排出口８５と反対側の端部）に粒選別部が設置されてもよい。この場合、投入口は、粒選別部に設けられることになる。粒径選別部は、選別網筒を用いて穀物の粒径に応じて穀物の選別を行う。粒径選別部では、所定以上の粒径を有する穀物が良品として選別され、当該良品は、第１の揚穀機２０に導かれる。所定未満の粒径を有する穀物は、不良品として選別され、機外へ排出される。

このように粒選別部が設置される場合、第１の揚穀機２０にホッパが設けられてもよい。こうすれば、粒選別部で不良品として選別された穀物を第１の揚穀機２０に直接的に投入することができる。例えば、農家は、相対的に品質の高い穀物を商業用に出荷し、相対的に品質の低い穀物を自家食用にすることがある。そのような場合に、例えば、粒選別部に米を投入し、相対的に粒径が小さい米（いわゆる、くず米）が不良品として排出された場合に、粒選別部から良品として排出された米を後段の光学選別部５０で処理した後に、別途、粒選別部から排出されたくず米を自家食用に光学選別部５０で選別することができる。

また、粒選別部には、透明窓（例えば、丸窓）が設けられてもよい。こうすれば、穀粒の散らばり具合を目視確認できるので、選別状況の良否を容易に確認できる。同様に、第１の揚穀機２０および第２の揚穀機７０の少なくとも一方の側面には、透明窓（例えば、長尺窓）が設けられてもよい。こうすれば、第１の揚穀機２０または第２の揚穀機７０のバケットベルトが通過している箇所を目視確認することによって、正常に動作しているか、バケットの脱落がないか等を容易に確認できる。窓の近傍にＬＥＤなどの照明装置が設けられてもよい。同様に、光学選別部５０において、エジェクタノズルから噴射されるエアの圧力調節を行うエアレギュレータの設置箇所にも透明窓が設けられてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。

１０…選別機
１５…投入口
２０…第１の揚穀機
３０…第１のタンク
４０…供給装置
５０…光学選別部
５１…シュート
５２…上流端
５３…下流端
６０…切換バルブ
６５…第１の通路
６６…第２の通路
７０…第２の揚穀機
８０…第２のタンク
８５…排出口
９０…計量部
９１…ベース部
９２…ロッド部
９３…係合部
１００…制御部

Claims (1)

1. シュートを有する光学選別部を備える選別機を用いて粒状物を選別する方法であって、
   前記光学選別部に前記粒状物を供給して、該粒状物を少なくとも良品と不良品とに選別する工程と、
   前記光学選別部への前記粒状物の供給量が上限値よりも多い場合、および、前記供給量が下限値よりも小さい場合、のうちの少なくとも一方の場合に、前記光学選別部によって良品として選別された前記粒状物を前記光学選別部に再度供給する工程と
   を備える方法。

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