JP2008045865A

JP2008045865A - 穀粒乾燥装置

Info

Publication number: JP2008045865A
Application number: JP2006224628A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mukoyama; 直樹向山; Eiji Nishino; 栄治西野; Hitoshi Kimoto; 斉木本; Wataru Izumihara; 亘泉原
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】循環通路によって循環供給された塵埃混じりの空気が加熱室から噴出する事態を回避して運転環境を確保しつつ、効率的な乾燥運転が可能となる穀粒乾燥装置を提供する。
【解決手段】穀粒乾燥装置は、熱風室（１３）に乾燥風を供給する加熱手段（４）と、該加熱手段（４）を備え且つ前記熱風室（１３）と連通する加熱室（５）と、前記乾燥風を吸引して排出する排気手段（７）と、該排気手段（７）で排出された排気を加熱室（５）に循環供給する循環通路（２０）とを備え、前記循環通路（２０）には開口部（２０ｗ）を形成するとともに、該開口部（２０ｗ）の開口面積を変更する開口調節部材（２０ｒ）を設けたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、取込んだ外気を加熱した熱風で穀粒を乾燥する乾燥部と、その排出熱風を循環する循環通路とを備える穀粒乾燥装置に関するものである。

特許文献１（図１）に示されるように、取込んだ外気を加熱した熱風で穀粒を乾燥する乾燥部と、その排出熱風を循環する循環通路とを備える穀粒乾燥装置が知られている。
この穀粒乾燥装置は、穀粒乾燥の程度に応じて排気熱風の循環量を制御することにより、熱風排出に伴う加熱ロスを抑えつつ、所定の穀粒乾燥速度によって効率よく穀粒乾燥運転をすることができる。
特願昭６１−１９５２６６号公報

しかしながら、上記構成の穀粒乾燥装置は、穀粒乾燥運転の制御条件により熱風の循環量が多くなった場合等に循環通路終端部の圧力が外気圧を超え、その結果、乾燥部を通過した後の塵埃混じりの循環排気が乾燥部の外気導入口から噴出して装置まわりを汚し、運転環境の悪化とともに穀粒乾燥装置の耐久上の問題を招いていた。

解決しようとする問題点は、循環供給された塵埃混じりの空気が外気導入口から噴出する事態を回避して運転環境を確保しつつ、効率的な穀粒乾燥運転が可能となる穀粒乾燥装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、熱風室（１３）に乾燥風を供給する加熱手段（４）と、該加熱手段（４）を備え且つ前記熱風室（１３）と連通する加熱室（５）と、前記乾燥風を吸引して排出する排気手段（７）と、該排気手段（７）で排出された排気を加熱室（５）に循環供給する循環通路（２０）とを備え、前記循環通路（２０）には開口部（２０ｗ）を形成するとともに、該開口部（２０ｗ）の開口面積を変更する開口調節部材（２０ｒ）を設けたことを特徴とする。

上記構成により、加熱手段により加熱された乾燥風は、穀粒を乾燥させつつ排気手段により排気され、また、循環通路に送出された排気の一部は開口部の開閉に応じて加熱室に戻されることにより、循環通路内が減圧調節された上で残余の排気が加熱手段に循環供給される。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、開口調節部材（２０ｒ）は排気手段（７）から循環通路（２０）に供給される排気量に応じて開閉制御することを特徴とする。
上記構成により、循環通路から加熱手段に供給される排気圧力は、同循環通路に受ける排気流量と対応して変化する一方、同排気流量と対応する開口部の開閉により圧力変化が抑えられる。

請求項１の構成により、循環通路に送出された排気は開口部の開閉に応じて乾燥部に戻され、循環通路内が減圧調節されつつ残余の排気が加熱手段に循環供給されることから、上記穀粒乾燥装置は、開口部の開閉調節によって加熱手段に対する供給圧力を外気圧以下に調節することができ、その結果、循環供給された塵埃混じりの排気が外気導入口から噴出する事態を回避しつつ、効率的な乾燥運転が可能となる。

請求項２の構成により、開口部の開閉調節により、加熱手段に供給される排気の圧力変化が抑えられることから、上記穀粒乾燥装置は、開口部の開閉制御により、循環通路に受ける排気流量が変動しても循環通路の出口側を所定の圧力に維持することができるので、安定した乾燥運転が継続される。

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１は、穀粒乾燥機の内部構成を示す内部透視正面図である。
穀粒乾燥機は、塔型構成の箱体１の上段部に穀粒を貯留する貯留室１０を、下段部にその穀粒を受けて乾燥する乾燥部１１を構成する。
箱体１の前側は、正面図を図２に示すように、乾燥部１１から穀粒を上送するバケットコンベヤ等による昇降機２と、熱風を発生させる加熱手段であるバーナー４を内設した加熱室５と、乾燥作業を操作する各種スイッチを備える操作盤６とを備え、箱体１の天井側は昇降機２で上送した穀粒を箱体１内まで搬送する搬送装置３を備える。
箱体１の後ろ側は、背面図を図３に示すように、排気口２３を形成し、箱体１内の熱風を吸引排出する排気手段である排気ファン７を設け、箱体１の側面には、穀粒を投入する投入口１９を開閉する開閉扉１９ａを備える。そして、排気ファン７の排出側から加熱室５まで連通するダクトによる循環通路２０を乾燥部１１を貫通して設ける。

（詳細構成）
機体各部について詳細に説明すれば、昇降機２には穀粒の水分を検出する水分計９と箱体１内の穀粒を機外に排出する穀粒排出口１８とをそれぞれ設け、搬送装置３の搬送途中には搬送装置３で搬送される穀粒に混じる藁屑等の夾雑物を集塵する集塵装置５０を設ける。加熱室５の前側には多数のスリットを形成した外気導入口３１を設ける。

貯留室１０の上部には搬送装置３内の上部ラセン３ａで搬送された穀粒を貯留室１０内に拡散する拡散羽根１２を備えている。乾燥部１１はバーナー４で発生させた熱風が通過する熱風室１３と、貯留室１０から穀粒が流下する流下通路１４と、排気ファン７の吸引作用を受ける排風室１５とから構成される。なお、バーナー４の燃焼面４ａは熱風室１３に対向する構成としている。

流下通路１４の下端部には流下通路１４を流下した穀粒を所定量ずつ繰り出す定量繰出手段としてのロータリバルブ１６を設け、このロータリバルブ１６の下方にはロータリバルブ１６で繰り出された穀粒を受けて昇降機２に搬送する下部ラセン１７を設けている。

また、排風調節弁２２を循環通路２０の始端部に設けており、全閉により排気の全てを循環通路２０側に送出するべく開度自在に構成することで、排気ファン７から排出された排気を機外への排出と加熱室５への循環との割合を調節できるようにしている。また、排風調節弁２２は円盤状に形成されており、下部が後側に向かって上部が前側に向かって回動することで、排気を循環通路２０に向かって案内する案内板を兼ねる構成としており、駆動モータ３３で回動する構成である。

（循環通路）Ｆ４
循環通路２０は、機体の部分破断による拡大側面図を図４に示すように、排気ファン７の排出側に取り付けられており、その始端側には前後方向に回動調節する排風調節弁２２と循環通路２０の底部にあって凹部に形成する第一塵埃貯留部２０ａを設けている。そして循環通路２０は排気ファン７の下方から箱体１内の熱風室１３内を貫通して循環通路２０の終端部の上方に備える加熱室５に連通する構成としている。循環通路２０の終端部の底部には凹部に形成する第二塵埃貯留部２０ｂを設けている。

第一塵埃貯留部２０ａには貯留された塵埃を作業者が取り出すための清掃口２０ｃを設ける。また、第二塵埃貯留部２０ｂは前側に引き出し式に構成している。すなわち、第一塵埃貯留部２０ａと第二塵埃貯留部２０ｂはいずれも箱体１外に備えることで貯留された塵埃を作業者が除去しやすくする構成である。また、循環通路２０を熱風室１３の内部を貫通することで排気の熱を保温できる構成としている。また、循環通路２０の底面部には、塵埃排出用のスライドシャッター付きの清掃口（不図示）を設ける。

操作盤６については、図示はしないが、張込量の設定スイッチ、仕上がり水分の設定スイッチ、穀物種類の設定スイッチ、張込開始スイッチ、通風開始スイッチ、乾燥開始スイッチ、排出開始スイッチと、停止スイッチ、各種数値の表示板等を備えている。また、操作盤６内には乾燥作業の制御をする制御部を備えている。
そのほかに、図示はしないが、循環通路２０には排気ファン７で排出された排気の温度を検出する排気温度センサと、排気の相対湿度を検出する排気湿度センサとを設け、また、外気導入口３１の近傍に外気温センサを配置し、排気ファン７の近傍に排気湿度センサを配置し、それらの信号に応じて運転制御を行う。

（乾燥処理）
次に、乾燥作業について説明する。
作業者は張込開始スイッチを操作して開閉扉１９ａを開けて投入口１９に穀粒を投入していく。投入された穀粒は下部ラセン１７に供給され昇降機２まで搬送され、昇降機２から搬送装置３を経て貯留室１０に供給されていく。穀粒の投入終了後、乾燥開始スイッチを操作すると燃焼バーナ４が作動し、燃焼面４ａに炎が発生して、熱風が熱風室１３に供給される。一方、ロータリバルブ１６も駆動を開始し、流下通路１４を流下する穀粒を順次下部ラセン１７に繰り出していく。熱風室１３に供給された熱風は熱風室１３を形成する熱風室体１３ａに多数形成するスリット（図示せず）を通過して流下通路１４に流入する。そして、流下する穀粒中の水分を奪って排風室１５に流入する。そして、排風室１５に流入した熱風は排風ファン７で吸引され排風として循環通路２０に排出される。

循環通路２０に排出された排風は排風調節弁２２で遮られ下方に流入し、乾燥機前側の加熱室５に向かって排出され、その途中で排風中に含まれる塵埃は搬送始端側の第一塵埃貯留部２０ａ及び搬送終端側の第二塵埃貯留部２０ｂに落下して貯留される。

次に排風調節弁２２の開度の制御方法について説明する。
外気温度センサで検出された外気温が２０℃で外気湿度センサで検出された外気湿度が７０％で制御部で演算された絶対湿度（Ｚ）が１３９／ｍ３とする。そして、制御目標とする排風（Ｙ）を例えば排風温度が３０℃で排風湿度が７０％、そして絶対湿度（Ｕ）を２５９／ｍ３とした場合とする。そして、本実施例の排風ファン７の風量を１９００ｋｇ／ｈで、穀粒乾燥機に供給された穀粒（籾）量を８００ｋｇ、乾減率（一時間あたりに乾燥される水分の割合）を１．２％／ｈとした場合、どの程度の割合の排風を熱風室１３に還元するかを以下の式より求める。

絶対湿度（Ｕ）−絶対湿度（Ｚ）＝１２（ｇ／ｍ３） …（イ）
外気が吸水できる最大吸水量は
１２×１９００／１０００≒２３（ｋｇ） …（ロ）
そして、一時間あたりに乾燥機から除去される水分量は
８００（ｋｇ）×１．２（％／ｈ）＝９．６（ｋｇ／ｈ）…（ハ）
（ロ）の式と（ハ）の式より
２３／９．６＋２３≒０．７１→７１％ …（ニ）
すなわち、排風ファン７から排出される排風量の７１％を熱風室１３に還元すべく排風調節弁２２を調節する。

なお、排風調節弁２２が排風量の７１％より多くの量を熱風室１３に還元するよう調節された場合には、多くなればなるほど還元される水分量が多くなるため、穀粒から新たに水分を除去し難くなる。また、排風調節弁２２が排風量の７１％より少ない量を熱風室１３に還元した場合には熱風室１３に還元される熱量が少なくなるため、穀粒の温度の上昇がし難くなり乾燥速度が遅くなる。

本実施の形態の式に基づいて排風調節弁２２の開度を調節して排風を熱風室１３に還元する割合を調節することで、排風ファン７から排出された排風が帯びる熱、すなわち吸水力をできる限り適正に利用することで燃焼効率の良い乾燥作業を行うことができる。

本実施の形態の乾燥制御についてさらに詳述すると、外気温度センサと外気湿度センサで外気の温度と湿度とを検出し、制御部で外気の絶対湿度を演算し、外気の絶対湿度と穀物水分や外気絶対湿度の条件から予め設定する排風の絶対湿度とを比較する温度及び相対湿度時の排風の絶対湿度とを比較して、その差異（増加水量）を外気が吸収できる最大の吸水量として演算する。そして、一方では乾燥作業により乾燥機から蒸発する蒸発水量（本実施の形態では前述の一時間あたりに乾燥機から除去される水分量）を求め、増加水量が乾燥作業による蒸発水量と合算された値に対する割合が、排風を還元できる割合と考えるものである。すなわち、前記（二）の式は
増加水量／増加水量＋蒸発水量
を示している。

従来の熱風乾燥においては、穀粒の表面の水分を除去する毎に穀粒内部の水分が熱伝導を利用した水分移動で穀粒の表面に順次出てくる性質を利用して乾燥するため、高速乾燥を行なうために急激に高温で乾燥を行なうと穀粒表面と内部との水分差が大きくなり、胴割れを起こし易いという欠点があるのに対し、本実施の形態の排風乾燥においては、排風中に含まれる熱と水分を同時に熱風路に還元することで、穀粒表面から除去されようとする水分を排風中に含まれる水分で抑止して穀粒内部の水分勾配を一定にすることで穀粒を割れ難くすると共に、排風中の熱を余分に与えることで穀温を短時間で上昇させることで、高速な乾燥を可能にするものである。

（循環通路詳細）
次に、上記循環通路について詳細に説明する。
循環通路２０の途中部に、すなわち、第一塵埃貯留部２０ａと後述の開口部２０ｗ…との間に、全断面回動板を軸支して構成される開閉弁２０ｅを設けて構成する。穀粒乾燥装置の運転条件により排気口２３から１００％を排出する場合は、上記開閉弁２０ｅを全閉して運転する。この穀粒乾燥装置は、乾燥部１１が機体前面側から外気を吸引していることから排気ファン７側に排気抵抗を受けると循環通路２０から排気を吸引することとなるが、上記のように排気口２３から１００％を排出する場合において、排気ファン７の出口付近で風の抵抗を受けても、上記開閉弁２０ｅにより循環通路２０の側に排気が逃げるのを防止することができる。

また、循環通路２０には、乾燥部１１と連通する開閉調節可能な複数の開口部２０ｗ…を循環通路２０の長手方向に沿って配置する。各開口部２０ｗの開閉手段としての開口調節部材は、スライドシャッター２０ｓに手動制御用の操作ロッド２０ｒを連結してこの操作ロッド２０ｒを機体外部まで延ばして構成する。

上記構成の循環通路２０は、加熱室５側の通風抵抗が変化しない限り、排気循環量（率）によって循環通路２０内の圧力勾配が定まり、また、排気ファン７側は大気圧より高い吐出圧を受け、排気循環量が大きい場合は加熱室５側の減圧の圧損の方が大きく、バーナー近傍まで加圧状態となるので、循環通路２０の全長における中間範囲でプラスからゼロになり、循環通路２０の出口である加熱室５の側で大気圧よりややマイナスになるようにスライドシャッター２０ｓを開閉操作することにより、各開口部２０ｗからの減圧を受けて加熱室５に近づくにつれて徐々に圧力低下するように調節する。このようにスライドシャッター２０ｓを開閉操作することにより、加熱室５付近で循環供給された排気による塵埃の吹き出しを防止することができる。

（開閉制御）Ｆ５
次に、上記開口部２０ｗの自動開閉制御について説明する。
開口部２０ｗのスライドシャッター２０ｓを電動駆動式とし、図５の循環量によるシャッター制御特性線図に示すように、排気循環量に応じてシャッター開度を大きくするように開閉制御する。このように、循環空気流量に応じて開口部を開閉制御することにより、乾燥制御条件から排気循環量が多量に必要な場合において、加熱室５の加圧状態を調整して加熱室５側の圧力を所定の範囲に維持することができるので、穀粒乾燥処理を安定して継続することができる。

また、燃焼量に応じてシャッター開度を制御することにより、バーナーの適正燃焼を確保することができる。例えば、図６の燃焼量によるシャッター制御特性線図に示すように、ＯＮｔｉｍｅ１０以下の「小燃焼」、ＯＮｔｉｍｅ１１〜３４の「中燃焼」、ＯＮｔｉｍｅ３５以上の「大燃焼」の３区分によりシャッター開度を制御することにより、乾燥制御上、排気循環量が多量に必要な場合において、小燃焼時の炎の断ち切れ、大燃焼時の炎の巻き込みによるカップの焼き焦げによる花火状のパチパチ燃焼を防止することができる。

その他、排気絶対湿度に応じてシャッター開度を増加するように制御することにより、排気循環量が多量に必要な場合におけるバーナーの適正燃焼を確保することができる。具体的には、排気絶対湿度が２０，２５，３０ｇ毎立方メートルの区分による開度特性に対応してシャッター開度を増加するように開度制御することにより、絶対湿度が３０ｇ毎立方メートルを越える状態で加圧した場合に、燃焼部の一次空気および二次空気の酸素分圧が上昇して火炎がリフト気味になるのを防止することができる。

さらに、乾燥機全体風量（吐出量）に応じてシャッター開度を増加するように制御することにより、排気循環量が多量に必要な場合におけるバーナーの適正燃焼を確保することができる。具体的には、「標準」「＋１０％」「＋２０％」の全体風量区分に対応してシャッター開度を増加するように制御することにより、麦乾燥の初期時等に乾燥機の吐出風量（全体風量）が増加すると入口風量が増加し、必然的に燃焼部周辺の風速が上昇し、これが過大になった場合において、前記同様に、小燃焼時の炎の断ち切れ、大燃焼時の炎の巻き込みによるカップの焼き焦げによる花火状のパチパチ燃焼を防止することができる。

（循環通路配置）Ｆ７
上記循環通路の配置については、図７の要部拡大断面図に示すように、熱風室１３に臨むバーナー４を高位置に配置し、流下通路１４の乾燥網１４ａおよび循環通路２０まで十分な距離を確保するべく構成する。

上記構成により、バーナー４から乾燥網１４ａまで十分な距離が確保できることから、バーナー４から出た熱風が乾燥網１４ａを直接通過する構成の場合に熱風が当たる部位と当たらない部位との間で生じる温度斑が緩和され、循環通路２０の排気とバーナー４の熱風との混合が促進され、斑のない乾燥処理が可能となる。

（バーナー部）Ｆ８
次に、バーナー部の構成について説明する。
燃焼空気の取り入れについては、図８の燃焼部の縦断面図に示すように、バーナー４の上方に設けた一次空気取入れ口の上に風調ファン４ｂのケーシング４ｃを設置し、その上にモータ４ｍを組み付けて、風調ファン４ｂを駆動することにより、取り入れた一次空気をバーナー４に供給する。

このように、一次空気を燃焼部の上部から取り入れることにより暖かい空気を利用でき、燃焼状態が安定する。また、バーナーケース上側の空気の流れの速い部分で吸入するため埃の吸引を少なくでき、また、吸引部にかかる静圧が二時空気の変動に対して一次空気を補正するように働くため、燃焼状態がより安定される。

次に、外気導入部については、図９の構成説明用の縦断面図に示すように、外気導入口３１から取り入れた外気と循環通路２０からの循環空気を混合させる部分において、循環空気の向きを変更させるルーバー２０ｘを設け、このルーバー２０ｘの曲面に長穴のスリット２０ｐ…を形成する。

通常のルーバーでは風向きを変更できても、背面から外気を取り入れる場合は完全な抵抗となるが、ルーバー２０ｘの曲面に長穴のスリット２０ｐ…を形成することにより、下方から排出される風の向きを変えつつ、ルーバーの背面から導入される外気の妨げにならず、また、循環空気と導入外気とが合流する際に、スリット２０ｐ…によって発生した乱流によって混合される。

この場合において、上記ルーバー２０ｘと合わせて曲げ半径の異なる別のルーバー２０ｙを配置し、それぞれのルーバーの曲面に長穴スリット２０ｐ…を形成することにより、導入外気と循環空気の合流部のそれぞれの位置において、効果的に循環空気の向きを変え、かつ、導入外気と混合させることができる。

また、バーナーカバー３１ａは、図１０の要部斜視図に示すように、そのスリット３１ｐの方向がルーバー２０ｘのスリット２０ｐの方向（図例では、バーナーカバー３１ａのスリットは横方向、ルーバー２０ｘのスリットは縦方向）とクロスして構成する。この場合、横方向のスリット３１ｐを通過した空気は、次に縦方向のスリット２０ｐを通過するので、上記構成により、熱風がよく混合されて温度が均一になり斑のない乾燥処理が可能となる。

（燃料ポンプ）
バーナー部の燃料ポンプ２５については、図１１のバーナー部の機器配置図に示すように、熱風室１３の外に燃料ポンプ２５を配置して図示せぬカバーを設け、燃料パイプ２５ｐでバーナー４に燃料を供給する。燃料パイプ２５ｐは、銅材により形成するとともに、過熱しない範囲でバーナー４の燃焼部の近傍を経由して長い経路により熱風で予熱可能に構成する。加熱室５の側壁５ａには、燃料ポンプ２５のオイルレベラーに放射熱が作用するように長穴スリットによる格子部５ｂを形成する。

上記構成のバーナー部は、熱風室１３の外に燃料ポンプ２５を配置することにより、循環空気内の塵埃を受けることがないので、燃料ポンプを熱風室配置とした場合に循環空気内の塵埃が燃料ポンプのオイルレベラー内に侵入してポンプ能力が損なわれる事態を回避することができ、また、バーナー４から発生する熱の影響がなくなるので、温度環境が安定してポンプの安定動作が可能となる。

また、長い燃料パイプ２５ｐに循環空気の熱を受けるとともに、バーナー４の燃焼部からの放射熱とを受け、さらに、燃料ポンプ２５のオイルレベラーが暖められることにより燃料が予熱されることから、バーナー４の燃焼を安定化することができる。

本発明の穀粒乾燥機の内部構成の正面図である。図１の循環型穀粒乾燥機の正面図である。図１の循環型穀粒乾燥機の背面図である。機体の部分破断による拡大側面図である。循環量によるシャッター制御特性線図である。燃焼量によるシャッター制御特性線図である。要部拡大断面図である。燃焼部の縦断面図である。外気導入部の構成説明用の縦断面図である。要部斜視図である。バーナー部の機器配置図である。

符号の説明

１箱体
４バーナー（加熱手段）
５加熱室
７排気ファン（排気手段）
１１乾燥部
１３熱風室
１４流下通路
１４ａ乾燥網
１５排風室
２０循環通路
２０ｒ操作ロッド
２０ｓスライドシャッター
２０ｗ開口部
２２排風調節弁
２３排気口
３１外気導入口

Claims

熱風室（１３）に乾燥風を供給する加熱手段（４）と、該加熱手段（４）を備え且つ前記熱風室（１３）と連通する加熱室（５）と、前記乾燥風を吸引して排出する排気手段（７）と、該排気手段（７）で排出された排気を加熱室（５）に循環供給する循環通路（２０）とを備え、前記循環通路（２０）には開口部（２０ｗ）を形成するとともに、該開口部（２０ｗ）の開口面積を変更する開口調節部材（２０ｒ）を設けたことを特徴とする穀粒乾燥装置。
開口調節部材（２０ｒ）は排気手段（７）から循環通路（２０）に供給される排気量に応じて開閉制御することを特徴とする請求項１記載の穀粒乾燥装置。