JP2008298324A - 穀粒乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】
穀粒乾燥機内に積み重ねて張り込んだ穀粒層それぞれの穀粒の水分を測定し、張込穀粒のバラツキ具合からバラツキを解消させるための乾燥制御を行なうことを課題とする。
【解決手段】
張込穀粒を循環手段で循環中に張込穀粒量に応じた測定回数分前記水分測定装置（９）で代表水分値（ｍ）を測定すると共に該代表水分値の平均水分値（ｎ）を演算し、前記代表水分値（ｍ）を結ぶ折れ線グラフと代表水分値の平均水分値（ｎ）を示す直線グラフを作成し、前記折れ線グラフと直線グラフとの間にできる領域（ｇ）の値を演算し、該領域（ｇ）の内最大の領域の値の絶対値（Ｘ）から前記平均水分値と各代表水分値との差の値が設定範囲以下になるために必要な張込穀粒の水分差解消循環時間（Ｈ）を演算し、該水分差解消循環時間（Ｈ）より乾燥速度（Ｚ）を演算して乾燥制御する構成とした。
【選択図】 図１１

Description

本発明は穀粒乾燥機に関するものである。

特許文献１には、乾燥速度及び水分速度を設定して乾燥時間を演算して乾燥制御する技術が開示されている。
特開平１１−３０４８１号公報

大型の穀粒乾燥機においては、異なる圃場の収穫穀粒を同じ穀粒乾燥機に積み重ねて張り込む場合がある。そうなると圃場により収穫時の穀粒の水分が大幅に異なる場合があり、穀粒乾燥機内には異なる水分の穀粒層が積み重ねられることになる。そのため、通常の乾燥制御を行なうと、穀粒層毎の混ざり具合が足らず、バラツキ度合いが大きいまま設定水分値に到達し乾燥制御を終了させてしまうことがあった。

本発明は、穀粒乾燥機内に積み重ねて張り込んだ穀粒層それぞれの穀粒の水分を測定し、張込穀粒のバラツキ具合からバラツキを解消させるための乾燥制御を行なうことを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項1記載の発明においては、貯留室（１０）から乾燥室（１１）を経て再度貯留室（１０）に張込穀粒を循環させる循環手段と、張込穀粒量を設定できる張込穀粒量設定手段（２０）と、穀粒を乾燥する乾燥手段（４）と、張込穀粒から一回の水分測定で複数のサンプル穀粒を取り込んで水分測定を行ない代表水分値を測定する水分測定装置（９）と、前記循環手段や乾燥手段（４）や水分測定装置（９）を制御する制御部（４１）とを設け、
張込穀粒を循環手段で循環中に前記水分測定装置（９）で張込穀粒量に応じた測定回数分の代表水分値（ｍ）を測定すると共に該代表水分値の平均水分値（ｎ）を演算し、
前記代表水分値（ｍ）を結ぶ折れ線（ｆ）と代表水分値の平均水分値（ｎ）を示す直線（ｅ）を表示するグラフを作成し、前記折れ線（ｆ）と直線（ｅ）との間にできる領域（ｇ）の面積を比較し、該領域（ｇ）の内最も広い面積の領域を示す値（Ｘ）から張込穀粒のバラツキ解消循環時間（Ｈ）を演算し、該バラツキ解消循環時間（Ｈ）より乾燥速度（Ｚ）を演算して乾燥制御する穀粒乾燥機とする。

請求項2記載の発明においては、前記乾燥速度（Ｚ）で予め設定した水分値まで乾燥するために必要な乾燥循環時間が前記バラツキ解消循環時間（Ｈ）よりも短い時間である場合に、その差の循環時間（ｖ）を通風制御することを特徴とする請求項１記載の穀粒乾燥機とする。

請求項１記載の発明においては、水分の異なる穀粒層の水分バラツキ度合いに応じてバラツキ解消循環時間（Ｈ）や乾燥速度（Ｚ）を設定することで、異なる穀粒層の水分バラツキを解消させることができる。

請求項2記載の発明においては、請求項１の発明で演算された乾燥速度（Ｚ）で予め設定した水分値まで乾燥するために必要な乾燥循環時間が前記バラツキ解消循環時間（Ｈ）よりも短い時間である場合に、その差の循環時間（ｖ）を通風制御することで、予め設定された水分値に乾燥することができると共に、穀粒層の水分バラツキを解消することができる。

本発明を実施するための最良の形態の一つとして、穀粒乾燥機について詳細に説明する。
穀粒乾燥機は穀粒を収容する多段からなる箱体１を備え、箱体１の前側は穀粒を揚穀する昇降機２と、熱風を発生させる燃焼バーナ４を内装する燃焼バーナ収容室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で揚穀した穀粒を箱体１内まで搬送する搬送装置３を備え、箱体１の後ろ側は箱体１内の熱風を吸引する排風ファン７を備え、箱体１の側方には穀粒を投入する投入口１９を開閉する開閉扉１９ａを備えている。そして、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。また操作盤６内には乾燥作業の制御をする制御部４１を備えている。

箱体１内は上段に貯留室１０を、下段に乾燥室１１を備えている。
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と、箱体１内の穀粒量を検出する張込穀粒量検出センサ２０とを設けている。この張込穀粒量検出センサ２０は錘２０ａを紐２０ｂで吊り下げ支持する構成で、巻回装置２０ｃで錘２０ａを下降させて張り込まれた穀粒の上面に当接させて、錘２０ａを上昇させることで張り込み穀粒の張込高さ位置を検出して張込量を検出するものである。

乾燥室１１は燃焼バーナ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、排風ファン７の吸引作用を受ける排風室１５とから構成される。なお、燃焼バーナ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ロータリバルブ１６を設け、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昇降機２に搬送する下部ラセン１７を設けている。

操作盤６について説明すると、張込スイッチＳＷ０、通風乾燥スイッチＳＷ１、乾燥スイッチＳＷ２、排出スイッチＳＷ３、停止スイッチＳＷ４、乾燥速度や穀物種類等を設定する液晶の表示画面ｈ等を備えている。

ここで乾燥速度について説明すると、乾燥速度は遅い（乾減率０．６％）、やや遅い（乾減率０．７％）、標準（乾減率０．８％）、速い（乾減率０．９％）を手動で設定できる構成である。

図３のブロック図について説明すると、外気温度センサＳＥ１や熱風温度センサＳＥ２や張込穀粒量検出センサ２０、穀温センサＳＥ８等の各種センサの情報が制御部４１に入力される。そして、燃焼バーナ４、水分計９、排風ファン７や、循環手段であるロータリバルブ１６、下部ラセン１７、昇降機２、上部ラセン３ａ、拡散羽根１２に出力される。

次に穀粒の張込工程から乾燥工程の各工程について説明する。
張込スイッチＳＷ０を押すと下部ラセン１７と昇降機２と上部ラセン３ａと拡散羽根１２が駆動を開始し、作業者は開閉扉１９ａを開けて収穫した穀粒を投入する。投入された穀粒は下部ラセン１７、昇降機２、上部ラセン３ａで順次搬送され、拡散羽根１２で貯留室１０内に拡散される。

作業者が停止スイッチＳＷ４を押すと下部ラセン１７と昇降機２と上部ラセン３ａと拡散羽根１２の駆動が停止して張り込み工程が終了する。
乾燥工程を開始するときには乾燥スイッチＳＷ２を押すと、燃焼バーナ４が燃焼を開始し、排風ファン７や集塵装置５０が駆動を開始すると共に、ロータリバルブ１６、下部ラセン１７と昇降機２と上部ラセン３ａと拡散羽根１２が駆動を開始して穀粒の循環が行なわれる。循環する穀粒は、乾燥室１１の穀粒流下通路１４を流下するときに熱風室１３からの熱風を浴びながら乾燥されていき、水分計９で設定時間毎に測定されながら、設定水分まで乾燥されていく。

次に、張込工程から乾燥工程終了までの乾燥工程の詳細と表示画面ｈの切り替わりについて図４及び図５に基づいて説明する。
張込工程が開始されると昇降機２の駆動モータの負荷電流センサＳＥ７の検出値と過負荷値がそれぞれ時系列に表示される（画面イ）。すなわち、昇降機２の穀粒詰まりの有無を検出している。

作業者が停止スイッチＳＷ４を押すと、張込工程が停止されると共に、張込穀粒量検出センサ２０が張込穀粒量の検出を開始する。その間待機画面（画面ロ）が表示され、張込量の検出が終了すると、画面には張込量（３０００ｋｇ）と、張込レベル（本実施例ではＬＶ１〜ＬＶ１０）と、張り込み可能量（本実施例では残り３０００ｋｇ）がそれぞれ表示される（画面ハ）。

そして、穀物種類や張込量、水分設定、乾燥速度等の乾燥条件の設定画面（画面ニ）が表示され、詳述はしないが作業者が画面に触れて適宜設定できるものとする。
なお、作業者が再度張込スイッチＳＷ０を押すと、張込工程が再開され画面は張り込み作業時の待機画面（画面イ）に切り換わり、前述と同じ順番を繰り返す。

張込穀粒量検出センサ２０あるいは手動の張込量設定スイッチ（図示せず）で張込穀粒量が検出され制御部４１に入力されると、図８の通り張込穀粒量に応じた水分測定回数ｋを、張込穀粒量が乾燥開始後に一回循環するまでの循環時間ｔ内に設定時間毎に行なうようにする。なお、一回循環する時間ｔは張込穀粒量から制御部４１で演算し、その循環時間ｔを測定回数ｋで等分した時間毎に水分測定を行う。例えば図８に示すように、張り込みレベルがＬＶ１０で張込穀粒量が６０００ｋｇの場合には一回循環するのに４８分要し、測定回数は１２回、すなわち４分間隔に水分を測定するものである。

乾燥スイッチＳＷ２を押すと燃焼装置４が燃焼を開始すると共に、穀粒が箱体１内の循環を開始する。そのとき画面は運転中である旨を表示し（画面ホ）、そして、乾燥開始直後からの一回循環するまで設定された回数を設定時間毎に水分計９で水分測定を行なう。そのとき画面は乾燥初期の水分測定中である旨を表示する（画面へ）。

なお、一回の水分測定では図７に示すとおり３２粒ずつ測定し、その都度その平均水分値である代表水分値（ｍ）を検出している。そして、一回の水分測定で検出された３２粒の穀粒の水分のバラツキ具合を測定毎に画面に表示し（画面ト）、乾燥開始から一回循環が終了すると穀粒層（ＬＶ１〜ＬＶ１０）毎に測定された代表水分値（ｍ）を表示する（画面チ及び図１０）ことで穀粒層の水分の分布状態を表示する。

乾燥工程開始直後に張込穀粒量に応じた水分測定の回数を設定できることで、穀粒乾燥機内全体の各層の穀粒の水分分布状態を適正に把握することができる。
次に、穀粒乾燥機内全体の各穀粒層の水分分布状態から、水分のバラツキ具合を均一化するための循環時間及び乾燥速度の設定を以下説明する。

収穫した籾を順次穀粒乾燥機内に投入し、前述のように張込穀粒量に応じた回数分設定間隔毎に水分を測定する。すなわち、設定間隔毎に測定された各水分値をそれぞれが穀粒層毎の代表水分値ｍとし、図１１は各代表水分値ｍと代表水分値の平均水分値ｎをグラフ化したものである。そして、各代表水分値ｍすなわち、図１１は籾の水分値が２３％程度の穀粒層と１７％程度の異なる水分の穀粒層を張り込んだことを示している。

全ての穀粒層の代表水分値の平均水分値ｎは２１．７％と演算され、操作盤ｈで設定する仕上水分を１４．０％とする。また、この穀粒乾燥機に投入した張込穀粒量は４９００Ｋｇで、穀粒乾燥機内を一循環する循環能力は７．５トン／ｈである。

そして、図１１グラフにおいて、全ての穀粒層の代表水分値ｍの平均水分値ｎを示す直線ｅと、各穀粒層毎の代表水分値ｍを結ぶ折れ線ｆとの間に形成される複数の領域ｇの面積をそれぞれ演算して比較し、最も広い領域の面積を示す値の絶対値Xを求める。なお、図１１の代表水分値ｍに記載されている数値は平均水分値ｎとの差を示している。

次に値Xを下記の式に代入して循環回数Rを演算する。
X／０．０１＜Ａ^R
この式は試験から導き出された式でＡは穀物種類毎の定数で籾を1.4とし、小麦を２とする。

図１１のグラフからＲを演算すると以下のようになる。
全代表水分値の平均水分値ｎより高い連続する測定個所の面積ｇを演算すると、
1.6×1＋3.4×1＋2.3×1＋2.5×1＋3.4×1＝１３．２
一方、全代表水分値の平均水分値ｎより低い連続する測定個所の面積ｇを演算すると、
−2.4×１＋−3.1×１＋−3.5×１＋−3.8×１＝−１２．８
すると絶対値は13.2のほうが大きいためＸ＝１３．２とする。

そして、Ｘ＝１３．２を上記の式に代入すると
13.2／0.01＜1.4^Ｒ
1320＜1.4^Ｒ
従ってＲ＝２２で張込穀粒が略均一化するためには循環回数は２２回必要ということになる。

そして、乾燥作業で張込穀粒が略均一化するための循環に要する時間Ｈは
Ｈ＝循環回数×張込穀粒量／循環能力であるから
Ｈ＝２２×４９００／７５００
Ｈ≒１４．４と演算される。

すなわち、張込穀粒の水分バラツキを均一化（代表水分値ｍと平均水分値ｎとの差が設定範囲内、本実施の形態では０．５％以内）にするために必要なバラツキ解消循環時間Ｈは１４．４時間とされる。

次に、このバラツキ解消循環時間Ｈより、必要な乾燥速度Ｚを以下の式のように演算する。
Ｚ（％／ｈ）＝（穀粒張込時の平均水分値―仕上水分値）／バラツキ解消循環時間
Ｚ＝（21.7−14.0）／14.4≒0.53％／ｈ
すなわち、１時間当たり０．５３％ずつの水分を乾燥する速度、すなわち乾減率が必要となる。

但し、本実施の形態の穀粒乾燥機は最も遅い乾燥速度を０．６％／ｈとしているため、仕上水分値にするまで必要な循環時間は
（21.7−14.０）／0.6≒12.8ｈとなる。

そのため14.4ｈ−12.8＝1.6ｈと余分に必要な循環時間ｖについては乾燥途中に通風時間に切り替えて循環させるようにする。通風時間に切り替えるタイミングとしては、乾燥開始前に余分な循環時間ｖ（１．６時間）通風を行ってから熱風乾燥に切り替えるか、ある程度初期の乾燥を行なって設定水分以下（１８％程度）を検出すると通風に切り替え、余分な循環時間ｖ（１．６時間）を通風すると、再度バーナ４による熱風乾燥に戻して仕上げ設定水分値まで乾燥すると良い。

次に別の張込穀粒のグラフについて説明する。
図１２のグラフは２２％〜２３％程度の穀粒層と１９％〜２０％程度の穀粒層が交互に積み重なっていることを示している。そして、張込穀粒量は４９００Ｋｇとし、図１１と同様に全穀粒層の代表水分値の平均水分値ｎを示す直線ｅと測定した代表水分値ｍを結ぶ折れ線ｆとの間に形成される面積ｇで最大面積を見つける。

ｓの部分が一番広い面積ということでＸ＝２．５となる。
そして下の式に代入すると
X／０．０１＜Ａ^R
Ｒ＝１７となり、
Ｈ＝１７×４９００／７５００
Ｈ≒１１．１
すなわち、張込穀粒の水分バラツキを均一化（代表水分値ｍと平均水分値ｎとの差が設定範囲内、本実施の形態では０．５％以内）にするために必要なバラツキ解消循環時間Ｈは１１．１時間とされる。

そして前述と同様、このバラツキ解消循環時間Ｈより必要な乾燥速度Ｚを以下の式のように演算する。
Ｚ（％／ｈ）＝（穀粒張込時の平均水分値―仕上水分値）／バラツキ解消循環時間
Ｚ＝（21.0−14.0）／11.1≒0.63％／ｈ
すなわち、乾減率０．６３％の速度で乾燥制御を行う。

この場合、乾燥速度をやや遅い（乾減率0.7％）の速度にすると、その分設定水分値までに要する乾燥時間が早くなるため、余分になる循環時間ｖは前述の通り通風制御とする。

図１１は隣接する穀粒層の代表水分値ｍが連続して平均水分値ｎよりも高い又は低いことを示し、面積ｇが比較的広くなり、比較的層の厚い二つの穀粒層が存在することを示し、その分バラツキを均一化するには比較的長い循環時間を要する。また、図１２では隣接する穀粒層の代表水分値ｍが平均水分値ｎを挟んで高低にあり、面積ｇが比較的狭くなり、層の薄い穀粒層が交互に積み重なっていることを示し、バラツキを均一化するには比較的短い循環時間で良い。

以上の穀粒乾燥機内全体の各層の穀粒の水分分布状態から、水分のバラツキ具合を均一化するための制御は穀粒層毎の水分分布のバラツキを自動に是正する制御を行なうか否かを選択するスイッチを表示画面ｈに表示して作業者に選択させるようにすると良い。

また、本実施の形態のロータリバルブ１６をはじめとする循環手段の循環量は一定であることを前提にバラツキ解消循環時間Ｈを算出しているが、所望のバラツキ解消循環時間Ｈを設定し、それに応じて循環手段の循環量を変更するよう制御する構成としても良い。

また、本実施の形態は循環時間の制御によって穀粒層の水分のバラツキを解消させるものであるが、水分の高い穀粒層を検出し、その穀粒層が乾燥室１１を通過するタイミングを循環時間から演算し、その穀粒層が乾燥室を通過する時に燃焼バーナ４の燃焼温度を上昇させることで穀粒層毎の水分のバラツキを均一にする構成としても良い。

設定された測定回数ｋが終了して穀粒層の分布状態を表示した後は、張込穀粒量にかかわらず設定時間毎に水分値を測定し、測定毎にそのバラツキ度合を表示する。なお、測定間隔時間は乾燥開始の測定間隔より長い間隔（例えば２０分毎）で測定することで、水分測定のためのサンプル穀粒を無用に多数使用することを防止すると共に水分測定データを保管するデータ容量を小さなものにできる。

そして乾燥工程中は、すなわち穀粒水分の減少の経過と乾燥工程の終了予測を画面に表示する（画面リ）構成とする。画面リにおいては実線が過去のデータで破線が予測を示している。

設定した水分値に達すると乾燥工程は終了し、終了時の水分バラツキを画面に表示し（画面ヌ）、次いで張込穀粒量検出センサが乾燥工程終了時の張込穀粒量の検出を開始する（画面ル）。

張込穀粒量を検出すると図８に基づいて一回循環するのに要する時間を算出し、所望の循環回数分（例えば一回分）通風循環をおこなう。例えば乾燥工程終了時の穀粒量がＬＶ４の場合には一回の循環時間を２４分と算出され、排風ファン７及びロータリバルブ１６と下部ラセン１７と昇降機２と上部ラセン３ａと拡散羽根１２の循環手段が駆動を開始して２４分間通風循環工程を行なってから自動停止する。

この構成により、張込穀粒を冷却するのに張込穀粒量に適した通風循環工程を行なうことができるため、無駄な電力を使用する防止することができる。
通風循環工程中の画面は図９に示すように穀温と外気温度の変化を時系列にしたグラフが表示される。このため、通風循環工程を行いながら籾摺作業に適した穀温になっているかどうかの判断がし易い。すなわち、穀温が外気温度に達した場合には作業者が手動で通風循環工程を停止することができる。また、穀温が外気温度に達すると設定時間に達していなくても通風循環工程を自動停止する構成にして電力の省エネを図っても良い。

なお、通風循環工程は張込量に応じてではなく、予め作業者が乾燥終了後の通風時間を設定できる構成としても良い。
なお、本実施例では穀温と外気温の変化を時系列に表示をしているが、水分値の変化を同一のグラフに表示しても良い。

正面から見た穀粒乾燥機の内部を示す図 側面から見た穀粒乾燥機の内部を示す図 穀粒乾燥機の操作盤図 張込工程における表示画面の切り替えを示す図 乾燥工程における表示画面の切り替えを示す図 ブロック図 乾燥開始直後の水分測定の測定結果を示す図 張込量と一回の循環時間と水分測定回数の関係を示す図 通風循環工程における穀温と外気温度の変化を時系列で示す図 穀物層毎の水分分布を示す図 穀物層毎の水分分布を示す図 穀物層毎の水分分布を示す図 循環時間及び乾燥速度を演算する工程図

符号の説明

４ 燃焼装置（燃焼バーナ）
１０ 貯留室
１１ 乾燥室
２０ 張込穀粒量設定手段
９ 水分測定装置
４１ 制御部
ｍ 各穀粒層毎の代表水分値
ｎ 代表水分値の平均水分値
ｆ 代表水分値を結ぶ折れ線グラフ
ｅ 代表水分値の平均水分値
ｇ 折れ線グラフと直線グラフとの間にできる領域
Ｘ 最大の領域の値の絶対値
Ｈ バラツキ解消循環時間
Ｚ 乾燥速度

Claims (2)

1. 貯留室（１０）から乾燥室（１１）を経て再度貯留室（１０）に張込穀粒を循環させる循環手段と、張込穀粒量を設定できる張込穀粒量設定手段（２０）と、穀粒を乾燥する乾燥手段（４）と、張込穀粒から一回の水分測定で複数のサンプル穀粒を取り込んで水分測定を行ない代表水分値を測定する水分測定装置（９）と、前記循環手段や乾燥手段（４）や水分測定装置（９）を制御する制御部（４１）とを設け、
   張込穀粒を循環手段で循環中に前記水分測定装置（９）で張込穀粒量に応じた測定回数分の代表水分値（ｍ）を測定すると共に該代表水分値の平均水分値（ｎ）を演算し、
   前記代表水分値（ｍ）を結ぶ折れ線（ｆ）と代表水分値の平均水分値（ｎ）を示す直線（ｅ）を表示するグラフを作成し、前記折れ線（ｆ）と直線（ｅ）との間にできる領域（ｇ）の面積を比較し、該領域（ｇ）の内最も広い面積の領域を示す値（Ｘ）から張込穀粒のバラツキ解消循環時間（Ｈ）を演算し、該バラツキ解消循環時間（Ｈ）より乾燥速度（Ｚ）を演算して乾燥制御する穀粒乾燥機。
2. 前記乾燥速度（Ｚ）で予め設定した水分値まで乾燥するために必要な乾燥循環時間が前記バラツキ解消循環時間（Ｈ）よりも短い時間である場合に、その差の循環時間（ｖ）を通風制御することを特徴とする請求項１記載の穀粒乾燥機。

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