JP7361420B2

JP7361420B2 - 水分計測装置および荷受システム

Info

Publication number: JP7361420B2
Application number: JP2022085350A
Authority: JP
Inventors: テセマアベベアシェナフィ
Original assignee: 近江度量衡株式会社
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-10-16
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JP2019015698A; JP2022128607A; JP7084015B2

Description

本発明は、粉粒体に含まれる水分を計測する水分計測装置、及び粉粒体の荷受システムに関する。

農家が収穫した籾や麦などの穀物は、カントリーエレベーターやライスセンターなどの乾燥貯蔵施設へ運ばれる。そこでは、各農家から荷受した穀物を一括で乾燥処理し、その後、出荷されるまで貯蔵している。各農家から荷受された穀物は一括して処理されるため、農家に対する代価の算定は荷受時に計測された穀物の重量によって算定される。ここで、荷受時における穀物は、その乾燥程度（穀物内の水分）が農家ごとに異なっているため、荷受時に計測した穀物の重量をそのまま代価の算定に用いると不平等になる。そこで、荷受時の重量を平均的な水分における重量へと換算し、換算後の重量に基づいて代価が算定されている。

特許文献１には、荷受時における穀物の重量計測装置が記載されている。この重量計測装置は、所定の重量単位（１００ｋｇ）の穀物を収容可能なホッパーと、当該ホッパー内に設けられた電極と、を備えており、グランドに接続されたホッパーと電極の間に生じる静電容量を計測し、当該静電容量に基づいて穀物の水分を算出し、算出された水分に応じて荷受時の重量を換算することとしている。

特公昭６１－３０６９５号公報

上記重量計測装置では、ホッパー全体が電極として機能しているため、例えば、ホッパーに充填された穀物の表層部分（上層部分）が、平坦であるか傾斜しているかによって、ホッパーと穀物の接触面積、すなわち静電容量を計測するための電極面積が異なることとなり、計測される静電容量にばらつきが生じ、水分の計測精度をより向上させるのが困難となっている。

本発明は、穀物などの粉粒体に含まれる水分の計測精度を向上させた水分計測装置、及び荷受システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、粉粒体の水分を測定する水分測定装置であって、前記粉粒体を収容する収容体内に設けられ、該粉粒体に没する複数の電極を有する検出部と、前記複数の電極間の静電容量を計測する計測部と、前記計測された静電容量に基づいて前記水分を導出する水分導出部と、を備えることを特徴とする。

また、前記電極は、絶縁性の隔壁を介して前記収容体に取り付けられていることを特徴とする。

また、前記複数の電極は、前記収容体の中心部に設けられ、前記収容体と導通する内側電極と、前記絶縁体を介して前記収容体の内壁に取り付けられた複数の外側電極と、を備えることを特徴とする。

また、前記内側電極は丸棒状であり、前記複数の外側電極は、前記内側電極の周面に対向するよう円弧状に湾曲していることを特徴とする。

前記検出部を複数備え、前記計測部は、前記検出部ごとに前記静電容量を計測し、前記水分導出部は、前記計測された静電容量の平均値に基づいて前記水分を導出する、ことを特徴とする。

本発明の荷受システムは、上記の水分測定装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、静電容量を計測するための複数の電極が、粉粒体内に没するように設けられている。このため、静電容量を計測するための電極面積が、収容された粉粒体の表層態様に関わらず、常に一定となるので、従来と比較して静電容量の計測結果にばらつきが少なく、そのため、水分計測の精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る荷受システムの概略図上記荷受システムのブロック図（ａ）水分計測装置の検出部を中心軸に沿って切断した場合の断面図、（ｂ）検出部を中心軸に直交して切断した場合の断面図、（ｃ）検出部の使用態様を示した図水分計測装置の検出部の変形例であり、（ａ）中心軸に沿って切断した場合の断面図、（ｂ）中心軸に直交して切断した場合の断面図

以下、本発明に係る水分計測装置および荷受システムの実施形態を、穀物である籾を例にして、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の荷受システム１０は、籾Ｍの乾燥貯蔵施設に設けられており、図１に示すように、トラックスケール１２（図２）の検出部１４と水分計測装置１６（図２）の検出部１８が制御盤２０に配線接続された構成となっている。

トラックスケール１２（図２）の検出部１４は、一般に、矩形平板状の計量台２２が、一方の主面を上方に向けた状態で、その四隅近傍に配された４つのロードセル２４によって支持された構成となっている。各ロードセル２４は、計量台２２の下方に位置する水平かつ極めて頑丈な基礎２６との間に設けられている。本実施形態では、地面を掘り下げて形成された窪みに基礎２６を設置しており、計量台２２が地面と同じレベルに配されている。各ロードセル２４の出力は配線５８により制御盤２０へと接続されている。

図２に示すように、制御盤２０には各ロードセル２４の出力に基づいて重量を計測する重量計測器２８が設けられている。重量計測器２８は、各ロードセル２４から出力されたアナログ信号をデジタル信号へと変換して重量を算出している。重量計測器２８は、制御盤２０に設けられたコンピュータ３０と通信可能に接続されており、計測結果をコンピュータ３０へと送信する。

上記の検出部１４と重量計測器２８によって、トラックＴ及びその積載物である籾Ｍの重量を計測するトラックスケール１２が構成されている。当該トラックスケール１２による計測は、図１に示すように、先ず、籾Ｍが収容されたフレキシブルコンテナバック（以下、「フレコンバックＦ」という。）をトラックＴに積載した状態で重量が計測され、計測された重量がコンピュータ３０へと送信される。その後、施設内に設けられた荷受ホッパー（不図示）に籾Ｍを投入して空になった状態のフレコンバックＦをトラックＴに積載した状態で重量が計測され、計測された重量がコンピュータ３０へと送信される。コンピュータ３０は、不図示の中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）およびメモリ（不図示）を備えており、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで、図２に示すように、重量計測器２８から重量を取得する重量取得部３４、及びフレコンバックＦに籾Ｍが収容された状態における重量からフレコンバックＦが空になった状態における重量を減じて入荷量を算出する入荷量算出部３６として機能する。

上記のコンピュータ３０は静電容量計測器３８と通信可能に接続されている。静電容量計測器３８には、複数の（本実施形態では４つの）検出部１８（図１）が配線接続されている。検出部１８は、図３に示すように、収容体４０と、複数の電極４２，４４と、を備えている。

収容体４０は、フレコンバックＦ内の籾Ｍに入れられることで、その内部に籾Ｍを収容する。収容体４０の形状は、特に限定されないが、本実施形態では施設の作業者が把持できる程度の大きさに形成された円筒部４６と、当該円筒部４６の上端を閉じる蓋部４８と、から構成されている。収容体４０は、銅や鉄などの導電性の部材により形成されている。

上記の収容体４０内には、１つの内側電極４２、及び複数の（本実施形態では２つの）外側電極４４が設けられている。これらの電極４２，４４としては、銅製のものが好ましい。

内側電極４２は、棒状の電極であり、円筒部４６内に位置する丸棒部４２ａと、円筒部４６の下端から突出した逆円錐状部４２ｂと、から構成されている。当該内側電極４２は、円筒部４６の中心線Ｃ（筒軸）と同軸となるように配され、その上端が蓋部４８にネジ５０により固定されている。よって、内側電極４２は、収容体４０と導通しており、蓋部４８に取り付けられた配線６８ａにより制御盤２０に接続されている。制御盤２０内において、内側電極４２はグランドに接続されている。なお、本実施形態の内側電極４２は、全体が銅などの導電性部材により形成されているが、非導電性の丸棒部４２ａと逆円錐状部４２ｂの表面に導電層を形成したものであってもよいし、丸棒部４２ａの表面のみに導電層を形成したものであってもよい。

外側電極４４は、内側電極４２と同じ方向に延在する板状の電極であり、その主面が内側電極４２の周面と対向するように円弧状に湾曲している。このような２つの外側電極４４が、上記の内側電極４２の周りに、互いに対向するよう配置されており、それぞれ隔壁５２を介して収容体４０に取り付けられている。隔壁５２は、フッ素樹脂などの絶縁性素材から成る半円筒状の部材であり、円筒部４６の内周面４６ａに沿って、円筒部４６の下端から上端にかけて延在している。隔壁５２の外周面５２ｂは、両面テープなどの接着手段によって円筒部４６の内周面４６ａと面接合している。隔壁５２の内周面５２ａの中央には凹部５４が形成されており、当該凹部５４に外側電極４４が嵌め込まれている。これにより、外側電極４４と収容体４０とは隔壁５２によって電気的に絶縁された状態となっている。各隔壁５２と円筒部４６を貫通する穴５６が開設されおり、当該穴５６に通された配線６８ｂが各外側電極４４に接続されている。

図１に戻り、各検出部１８の配線６８ａ，６８ｂは、制御盤２０から計量台２２の上方にかけて延在する案内管６０を通じて制御盤２０に接続されている。図２に示すように、制御盤２０内では、各検出部１８からの配線６８ａ，６８ｂが静電容量計測器３８に接続されている。静電容量計測器３８は、内側電極４２と外側電極４４の間の静電容量を検出部１８ごとに計測し、各検出部１８の静電容量をコンピュータ３０へと送信する。

コンピュータ３０は、上記のＣＰＵ（不図示）がメモリ（不図示）に記憶されたプログラムを実行することで、静電容量計測器３８から送信された各検出部１８の静電容量を取得する静電容量取得部６２、取得した静電容量を合算した値に検出部１８の個数の逆数を乗じることで静電容量の平均値（以下「平均静電容量」という。）を算出し、当該平均静電容量に対応する水分を導出する水分導出部６４、及び水分と上記入荷量をディスプレイに表示したり、プリンタに印刷する、又は当施設のメインコンピュータ（不図示）への送信などの出力を行う出力部６６として機能する。

ここで、上記水分の導出を行うために、本実施形態では、予め、籾Ｍの標準試料（既知の水分となるように乾燥調節された籾Ｍ）における静電容量を計測し、計測結果に基づいて静電容量と水分の関係を表す検量線の式を決定し、当該式をプログラムに定めることとしている。そして、ＣＰＵは、平均静電容量を算出すると、当該平均静電容量を当該式に代入して水分を算出している。

このように、本実施形態では、複数の検出部１８、静電容量計測器３８、静電容量取得部６２、及び水分導出部６４によって、籾Ｍの水分を検出する水分計測装置１６が構成されている。当該水分計測装置１６は、図３（ｃ）に示すように、フレコンバックＦ内の籾Ｍに検出部１８が入れられると、収容体４０内が籾Ｍで満たされ、外側電極４４と内側電極４２が籾Ｍに没することとなり、この状態で水分の計測が行われる。

本実施形態の水分計測装置１６によれば、静電容量を計測するための複数の電極４２，４４が、籾Ｍ内に没するように設けられている。このため、フレコンバックＦに入れられた籾Ｍの表層部分Ｍｓ（図１）が傾斜していたとしても、複数の電極４２，４４の全面が籾Ｍと接することとなり、静電容量を計測するための有効面積（接触面積）が常に一定となる。すなわち、電極の面積（Ｓ）に比例し、電極間距離（ｄ）に反比例する静電容量の面積（Ｓ）を一定にすることが可能となる。

したがって、従来では、ホッパー内に入れられた籾Ｍの表層部分が平坦であるか傾斜しているかによって、電極として機能するホッパー壁面と籾Ｍとの接触面積が異なったため、上記面積（Ｓ）にバラつきが生じて、静電容量の測定精度をより向上させるのが困難であったが、本実施形態では、上記のとおり籾Ｍとの接触面積が常に一定となるので静電容量の計測結果にばらつきが生じにくく、その結果、水分計測の精度を向上させることができる。

また、外側電極４４が隔壁５２によって収容体４０と電気的に絶縁されているので、外側電極４４から収容体４０に直接電気が流れることなく、内側電極４２に向かってのみ電気が流れることとなる。すなわち、電極間距離（ｄ）が一定となっており、静電容量の計測として理想的な電極の構成となっている。このため、精度の高い計測を実現することができる。

また、水分計測装置１６の検出部１８は、手持ち可能な大きさであるため、取り扱いやすい。なお、１つの検出部１８によって計測される静電容量は、搬入される籾Ｍ全体の一部分のものであるが、本実施形態では複数の検出部１８を備え、各検出部１８により計測された静電容量を平均化するため、計測箇所による静電容量のばらつきを軽減することができる。

また、検出部１８の収容体４０、内側電極４２、及び外側電極４４の形状が、円（弧）形状であるため、検出部１８を籾Ｍ内に埋没させ易い。

また、内側電極４２の下端が逆円錐形状であるため、フレコンバックＦ内に検出部１８を入れやすい。

以上、本発明に係る水分計測装置および荷受システムを実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態で実施されても構わない。

＜変形例＞
（１）上記実施形態では、水分計測装置１６は複数の検出部１８を有しているが、これに限られず、１つであっても構わない。

（２）収容体４０の円筒部４６及び隔壁５２において、外側電極４４から離れた位置（２つの外側電極４４の間）に、切欠きや貫通孔を形成しても構わない。また、蓋部４８において内側電極４２や隔壁５２から離れた位置（内側電極４２と隔壁５２の間）に貫通孔を形成しても構わない。

（３）また、収容体は、図４に示すように角筒部１４６と、方形の底部１４８と、を備えても構わない。また、角筒部１４６内に設けられる内側電極１４２と外側電極１４４は、主面が同一形状の平板状であっても構わない。なお、内側電極１４２は、Ｌ字金具１４７を介してネジ１５０により底部１４８に連結されている。また、外側電極１４４は、板状の隔壁１５２を介して角筒部１４６に取り付けられている。

（４）また、収容体は、図４に示すように上向きに開口し、当該開口を通じて籾が収容体１４０内に充填されても構わない。なお、このような態様においては、内側電極１４２が収容体１４０内に収まるように配置される。例えば、内側電極１４２と外側電極１４４の上端が同じレベルになるように設けられるのが好ましい。

（５）上記実施形態では、籾ＭがフレコンバックＦに入れられた態様であったが、これに限られず、トラックＴの荷台に組み立てられた籾コンテナに籾Ｍが入れられ、当該籾コンテナの複数個所に各検出部１８が入れられることで、水分が測定される態様であっても構わない。

（６）上記実施形態では、籾Ｍを例に説明したが、麦など他の穀物であってもよい。また、穀物に限られず水分を含む粉粒体であってもよい。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

上記したトラックスケールの検出部は、実施形態の態様に限定されず、公知の他のトラックスケールの検出部であってもかまわない。

１０ … 荷受システム
１６ … 水分計測装置
１８ … 検出部
３８ … 静電容量計測器
４０ … 収容体
４２，１４２ … 内側電極
４４，１４４ … 外側電極
５２，１５２ … 隔壁
６４ … 水分導出部
Ｍ … 籾

Claims

トラックに積載された穀物の重量を計測するトラックスケールと、
前記トラックスケール上において、前記トラックに積載された状態にある前記穀物の水分を計測する水分計測装置と、
を備え、
前記水分計測装置は、
前記トラックに積載された穀物を部分的に収容する収容体内に設けられ、該収容された穀物に没する複数の電極を有する複数の検出部と、
前記検出部の各々の前記複数の電極間の静電容量を計測する計測部と、
前記計測された複数の検出部の静電容量に基づいて前記水分を導出する水分導出部と、
を備える穀物の荷受システム。