| 【発明の名称】 |
農産物貯蔵倉庫の調湿制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】稲田 浩三
【氏名】中村 和博
【氏名】村田 敏
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 農産物を貯蔵すべき倉庫内に冷却空気を供給しながら低温貯蔵する農産物貯蔵倉庫において、庫内を除湿する除湿手段と当該庫内を加湿する加湿手段とを備え、貯蔵農産物の重量変動速度に基づいて目標庫内湿度と庫内湿度との差を予測し、当該差を解消すべく加湿手段又は除湿手段に動作指令する庫内制御手段を設けてなる農産物貯蔵倉庫の調湿制御装置。
【請求項２】 動作指令によって作動する加湿手段又は除湿手段の調湿空気の温度を予め設定する庫内温度に調節して供給すべく構成してなる請求項１記載の農産物貯蔵倉庫の調湿制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、農産物貯蔵倉庫の調湿制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、例えば玄米を荷受する玄米センターにおいては、荷受玄米毎に選別調整作業を加えた後、フレコン袋に収容後、立体自動倉庫などの玄米貯蔵庫にて所定雰囲気中で貯蔵しておき、需要に応じて当該倉庫から取り出すものである。ところで、上記倉庫での貯蔵期間は長期にわたるため、低温での雰囲気中にあっては徐々に乾燥が進み、当初の状態から外れる品位や内部品質となってしまう場合がある。つまり、これら品質状況は荷受段階で把握されるのが常であるから、貯蔵期間が長い場合には、注意を要する。
【０００３】ところが、一般には温度による管理が主となって、湿度による管理が行なわれ難い。その原因は湿度センサにあり、長期の使用に耐え信頼性を維持するのが困難なためである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、この発明は、農産物を貯蔵すべき倉庫内に冷却空気を供給しながら低温貯蔵する農産物貯蔵倉庫において、庫内を除湿する除湿手段と当該庫内を加湿する加湿手段とを備え、貯蔵農産物の重量変動速度に基づいて目標庫内湿度と庫内湿度との差を予測し、当該差を解消すべく加湿手段又は除湿手段に動作指令する庫内制御手段を設けてなる農産物貯蔵倉庫の調湿制御装置の構成とする。
【０００５】また、加湿手段や除湿手段で調湿される空気の温度を予め設定する庫内温度に調節して供給するものとする。
【０００６】
【発明の作用及び効果】一般に農産物の鮮度保持のため貯蔵庫内は低温とするが、冷却空気を供給する空調装置の運転に伴って庫内湿度が低下すると、庫内の平衡含水率が低下し、予め調質された農産物はこの含水率に近づこうとして乾燥が進んだり、あるいは逆に温度変化などの要因で含水率が急に上昇するが、庫内に設けた重量測定手段で重量変動速度を監視することにより、水分変動速度が予測され、ひいては目標とする理想的な湿度と現在湿度との差を予測しうるものであり、この差を解消すべく、加湿手段や除湿手段を作動させることにより庫内を適正湿度に維持しうるものである。従って、庫内に湿度センサを設けずともよく、長期にわたる調湿制御を精度高く実行できる。
【０００７】また、加湿手段や除湿手段で調湿される空気の温度を予め設定する庫内温度に調節して供給する構成とすると、加湿空気や除湿空気による温度変動を伴わないため、理想の調湿条件に達し易い。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図は玄米荷受調製センターの概要を示し、荷受設備１，玄米調製設備２，貯留設備３，均質化設備４，計量設備５，自主検査設備６，その他設備からなる。上記のうち、荷受設備１には、荷受毎に異なる荷受ホッパ７，７で受けることができるように複数のホッパを備え、該ホッパ７，７の荷受玄米は、コンベア８を介して荷受計量機９に供給される構成である。荷受計量機９には、荷受計量機操作盤１０が接続され、計量データがあらかじめ入力された荷受玄米毎に対応して記憶される構成としている。１１，１１は一時貯留タンクで、計量後の玄米を一時貯留し、次工程の玄米調製設備２に送られる構成としている。
【０００９】玄米調製設備２は、粒選別機１２，１２…と石抜機１３，１３…とからなり、このうち粒選別機１２，１２…では、投入された玄米を受けて整粒と屑粒とに選別分離する構成とし、粒選別機１２，１２…からの整粒は各選別機１２毎に接続した石抜機１３に供給され、比重選別処理され整粒中に混在する石等の夾雑物を除去するものとしている。一方粒選別機１１からの屑粒は屑米計量機１４によって計量した後紙袋詰めされる構成である。
【００１０】上記玄米調製設備２による調製後の整粒玄米は一時貯留タンク１５からなる貯留設備３に移される。この貯留設備３でしばらく貯留され１ロット分に達すると続く均質化装置４に供給される。均質化装置４は、穀物混合を目的とするものであって、タンク部に投入された玄米が所定量に達すると自動的に基部側に設置した起振機構（図示せず）が作動し全体を振動しながら、タンク部内の整粒玄米を混合処理する構成である。
【００１１】上記の均質化工程を経て、整粒玄米は計量設備５の計量タンク１６，１６に供給案内される。計量タンクの一方の排出口下方にはフレコンスケール１７をのぞませ、他方には計量機構を備えた自動紙袋紐結束機１８をのぞませる。１９はパレタイズロボットである。自主検査設備６は、前記荷受計量機９の荷受玄米の一部をサンプリングして取出し、図外サンプル粒選別機によって整粒と玄米とに分離し、夫々を計量して整粒歩留まりを測定する構成である。このうち整粒を図外粒判定器に供給して着色粒、胴割粒等の所謂品位を測定し、等級判定する構成としている。これらデータは前記荷受計量機操作盤１０に送信される。
【００１２】２０は操作室で、前記荷受計量機操作盤１０のほか、各部を運転制御する主操作盤２１、事務処理装置、在庫管理装置等のための各種操作盤を備えている。上記荷受設備１から自主検査設備６は建屋３０内に納められるが、これら各設備とは荷捌スペース３１を隔て、立体自動倉庫３２が設置されている。立体自動倉庫３２は、フレコン乃至積み重ねられた紙袋を、予め設けられた棚設備に、スタッカークレーンなどの積み上げ・詰み降ろし装置にてパレット３３毎積み上げるもので、倉庫３２内を前後に長い３室ａ，ｂ，ｃに仕切り、各室にはスタッカークレーン３４，３４…を各２系列毎に設け、これらスタッカークレーン３４，３４…には左右対向すべく棚設備３５，３５…を構成している。スタッカークレーンの載置台部３６は、各棚設備３５の入口で停止し、適宜押出し機構の動作を伴って載置台部３６から所定の棚設備３５に移される構成である。
【００１３】なお、前記計量設備５からのフレコンＦや紙袋Ｐは、パレット積み状態でフォークリフト３８にて荷捌きスペース３１を経由して所定の入口３９，３９に移されると、ローラコンベア形態の分配移送コンベア４０，４０にて荷受台４１，４１に移され、更に進んで上記スタッカークレーン３４の載置台部３６に供給される構成である。倉庫３２のｂ室正面側に設ける荷受台４１，４１を通過してａ室又はｃ室への移送も可能に構成され、中央１ケ所の荷受によって、各室入り口に待機するスタッカークレーン３４の載置台部３６に移した後、各室入口近傍に配設したクレーン操作盤４２，４２…にて所定棚設備を指定することによって、以後は自動的に移送される構成である。
【００１４】なお、倉庫３２は前記のように、３室ａ，ｂ，ｃに仕切られるが、夫々の室の奥側上方に空調装置４３，４３…を備える。即ち、装置には冷凍ユニットが組み込まれこれの運転に伴い冷却空気を発生し、庫内に供給しうる構成である（冷却空気供給手段）。同時に、冷凍ユニットは蒸発器４４，送風ファン４５などを有し、送風空気を蒸発器４４によって冷却しその冷却空気を送風ファン４５によって供給される構成であって、凝縮器４６、圧縮器４７等を付随して冷媒循環を行なわせる所謂冷凍サイクルを構成し、導入空気は蒸発器４４の通過に伴い冷媒が気化する際の吸熱によって除湿化され（除湿手段）、その後凝縮器４６を通過し過熱蒸気である冷媒は液化する。
【００１５】なお、各空調装置４３には送気ダクト４８及び送気管４９を接続し、該送気管４９には通気孔を複数設けて室の前後に亘って長く形成し、各棚設備３５の高さ毎もしくは所定段数宛てに配設するものである。また、この空調装置４３，４３…の前側下方には、加湿手段としての超音波加湿器５０，５０…を設置している。該超音波加湿器５０は従来周知のもので、貯水槽内に貯められた水を振動子が発する超音波によって飛散させて霧を発生させ、この生成霧を噴射ノズルから放出する構成である。５１は送風ファンである。
【００１６】次いで調質制御手段５２について説明する。この制御手段５２の演算制御部５３には、入力装置５４を介して、サンプル玄米の計量器５５検出信号，庫内温度検出センサ５６の検出信号等を入力し、一方出力装置５７を介して上記空調装置４３を運転停止する運転信号，超音波加湿器５０の運転停止指令信号等を出力する。
【００１７】上記サンプル玄米の計量手段について、適当容積を有して側面四周及び上面蓋部を通気網形態となしたサンプル箱５８を上記計量器５５に載せて倉庫３２各室に配置させておく。サンプル玄米は、前記自主検査設備６の整粒玄米を一部サンプリングして準備するか、前記計量設備５に至った玄米をサンプリングするなどによって確保するものである。計量信号は、所定時間間隔毎に制御手段５２に送信される構成とする。
【００１８】上記調湿制御手段５２の演算制御部５３は、上記の入力信号を受けると、予め設定記憶した運転プログラムに基づいて冷却空気供給手段又は除湿手段としての空調装置４３あるいは加湿手段としての超音波加湿器５０を起動し又は停止制御するものである。玄米搬入前の準備段階では、空調装置４３により冷却空気供給運転して庫内を所定温度Ｔに維持する（図５点線）。なお、その管理は温度センサ５６の検出結果に基づく。
【００１９】さて、玄米が搬入されると、演算制御部５５では、次式に基づく処理を行なう。即ち、∂Ｗ／∂θ＝Ｗ0×∂Ｍ／∂θ （１）
∂Ｍ／∂θ＝κ（χ−χe）＝κΔχ （２）
である。ここで、Ｍはサンプル玄米の含水率、Ｗはサンプル玄米の重量、Ｗ0はサンプル玄米の絶乾重量、χは貯蔵庫内絶対湿度、χeは目標絶対湿度、κは乾燥速度係数や平衡含水率の式から計算される定数、θは時間である。
【００２０】サンプル玄米の重量変化を監視すると、上記の式（１）のサンプル玄米の重量変動速度と含水率の変動速度との関係から、含水率の変動速度が判り、次いで式（２）より、Δχ、即ち庫内絶対湿度と目標絶対湿度との差が求められる。そこで、この差Δχ（＝χ−χe）を「０」に近づけるよう演算制御部５３は、除湿手段としての空調装置４３及び加湿手段としての超音波加湿器５０にＯＮ，ＯＦＦ信号を出力するものである。
【００２１】ここに、搬入された玄米（サンプル玄米も同様）は施設持込み前に含水率値などの調質を実施済であって、目標の品位を備えるものとすべきであるから、上記目標絶対湿度χは、庫内搬入時の玄米をそのまま、例えば含水率を維持する平衡湿度に対応するものとする。上記Δχが正のときは除湿制御される。このまま庫内雰囲気で放置すると玄米は吸湿して含水率が上昇するものと予測されるから、前記空調装置４３を運転して除湿をはかる。ここで、蒸発器４４の下手側にはヒータ６０を、その前後に温度センサ６１，６２を備えており、上記Δχを解消するため、導入空気を冷却しつつ、庫内供給直前では予め設定した目標温度Ｔに近い温度を確保できるよう、上記温度センサ６１，６２の各検出値を比較しながらヒータ６０制御するものである。仮にΔχ1（＞０）を解消する手順について、図５の湿り空気線図に基づき説明すれば、蒸発器４４を通過する導入空気は徐々に冷却され、飽和蒸気となり（イ）、更に冷却が続くと高湿度を維持して冷却が進み（ロ）、次いでヒータ６０によって加熱して所定庫内温度Ｔと略同等温度の除湿空気を供給しうる（ハ）。演算制御部５５は、上記のΔχ1に見合う冷却程度である上記の点（ロ）を、温度センサ６１で監視し、庫内温度に略等しい温度で供給しうるか否かを温度センサ６２で監視しながら運転するものである（図５実線）。除湿運転の時間は、上記の要領で発生した除湿空気が庫内に充満するまでとなり、庫内容積Ｖ、送風ファン４５能力ｖ、及びその効率ηとから、運転時間ｔ1＝（Ｖ／ｖ）／ηによって決定する。
【００２２】一方、前記Δχが負のときは、加湿制御が行われ、超音波加湿器５０を運転する。なお、この加湿器５０と送風ファン５１との間にヒータ６３を備えている。よって、仮にΔχ2（＜０）とすると、絶対湿度を現在位置（ａ）から空気温度を変えないでΔχ2分上げればよいから（ｂ）、庫内容積Ｖとから、必要な加湿水量Ｗw（＝Δχ2・Ｖ）が算出できる。さらに超音波加湿器５０の能力Ｗbにて、加湿時間ｔ2（＝Ｗw／Ｗb）が算出され、当該時間上記ヒータ６３も通電しておく。温度センサ６４を設け、庫内温度Ｔに略等しい温度の加湿空気が供給されるよう通電制御する。なお、ヒータ６３の通電時間は、厳密には加湿前後の空気のエンタルピ差により決定されるが、加湿水量が判明しているので、蒸発潜熱により決定してもよい（図５の２重線）。
【００２３】玄米サンプル計量手段について、上記実施例では、サンプル箱５８を設ける形態としたが、このサンプル箱５８に収容される玄米が薄層となって雰囲気温度に馴染み易いものとすると重量変動が的確に把握できて精度を高くなる。なおこのサンプル箱５８に代えて、フレコンＦを載せるパレット部をロードセルで支え、フレコンＦ重量の変動を直接監視することにより前記サンプル重量Ｗとしてもよい。この場合には、サンプルを採取するための行程を要しないため、構成の簡素化がはかれ、然もフレコン重量をそのまま計量できるため、実態に即した重量変動を得られて湿度制御の精度が高い。なお、ロードセルは適当な箇所のみに設けてもよく、全体に設けてもよい。
【００２４】また、加湿手段として、上例では超音波加湿器５０を用いたが、そのた蒸気型加湿器を用いてもよい。上記の調湿制御について、図６のフローチャートに基づき説明する。先ず庫内適正温度Ｔを５℃〜１５℃の範囲で図外入力手段によって、適宜温度ＴSに選択設定する。サンプル玄米をサンプル箱５８に収容し計量器５５に載せて、倉庫内３２に置くと、その計量信号は所定タイミング、例えば１時間おきで演算制御部５５に送られる。２４時間経過の時点で、演算制御部５５では、重量変動速度（∂Ｗ／∂θ）よりΔχが算出される。Δχ＞０では除湿手段が、逆にΔχ＜０では加湿手段が夫々の場合に従って所定時間作動される。
【００２５】ここで、Δχ＝Δχ1＞０のとき、空調装置４３は運転され、除湿運転に入る。上記のように蒸発器の作用によって温度が下がり、蒸発器下手側の温度センサ６１の検出値が、目標とする絶対湿度χ相当の温度となると、ヒータ６０がＯＮする。このヒータ６０の作用によって温度センサ６２の検出値が、上記庫内設定温度ＴSになると、送風ファン４５をＯＮして庫内に供給される。送風ファン４５による除湿空気の前記供給時間ｔ1はタイマによって管理される。
【００２６】一方、Δχ＝Δχ1＜０のときは、超音波加湿器５０とヒータ６３とを運転し加湿運転に入る。温度センサ６４が庫内設定温度ＴSになると送風ファン５１はＯＮして庫内に加湿空気が前記ｔ2時間供給される。上記実施例では、目標湿度と庫内湿度との差Δχを式（２）によって予測する形態としたが、稼働初期には湿度センサのデータを基準として調湿制御を行なう方が好ましい場合もある。即ち、玄米の吸湿、放湿の速度は極めて緩やかであるため、庫内雰囲気による玄米の平衡含水率と目標含水率（＝初期含水率）とが極端に相違していてもその判別に長時間を要し、加湿の時期を逸することとなる。ところが稼働初期に湿度センサを用意し当該センサの出力値をもって加湿の要否や時期を判断することにより、当該稼働初期の作動遅れを防止できる。
【００２７】荷受設備１に持ちこまれた原料玄米は、順次玄米調製、均質化などの行程を経て、フレコンＦあるいは紙袋Ｐの複数段積み状にしてパレット３３に載せられ、立体自動倉庫３２に入る。同時に、自主検査設備６にて品位判定され、ここでの用済サンプル整粒をサンプル箱５８に詰め替え、上記フレコンＦあるいは紙袋Ｐ状態で搬入された倉庫３２の３室のうち共通のａ，ｂ又はｃ室適所に静置する。
【００２８】調湿制御手段５２の図外起動スイッチをＯＮすると、図６のフローチャートに従って除湿手段や加湿手段が制御され玄米は搬入当時の含水率値を維持すべく環境制御されることとなる。こうして全数出荷搬出されるまで庫内は適正湿度と温度に維持しうる。なお、倉庫３２は３室ａ，ｂ，ｃに仕切られており、各室では、搬出時期の相違や、品位による等級等によって調質の内容を異ならせて設定でき、顧客の需要に応じた玄米貯蔵管理を実施できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１２５
【氏名又は名称】井関農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月１７日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４６７２４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１５０４４ |
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