JP2021085627A - 循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 下方から排出中の乾燥後の穀物（乾燥籾又は半乾籾）と、新たに乾燥させる乾燥前の穀物（生籾）とを明確に分ける境界を検出して、穀粒の排出から穀粒の循環への切り換えをタイミングよく行う。【解決手段】 穀物を貯留する貯留部２と、穀物の乾燥を行う乾燥部３と、乾燥部３の下方から排出された穀物を揚穀して貯留部２の上部に還流させる揚穀部４と、穀物を貯留部２に還流させる循環位置と穀物を機外排出する排出位置とに切り換える切換手段１４と、を備えた循環式穀物乾燥機１において、レベルセンサ１７の検出情報と流下速度検出センサ２２の検出情報とに基づき、乾燥後の穀物と乾燥前の穀物との境界を探索するとともに、この境界が所定位置に到達したときに、乾燥前の穀物が機外排出されないよう、切換手段１４を排出位置から循環位置への切り換え制御を実行する制御手段を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置に関する。

従来、循環式穀物乾燥機において、乾燥後の穀物を機外へ排出するに際し、乾燥後の穀物を乾燥機本体の下方から排出しながら同時に、新たに乾燥させる穀物を乾燥機本体に上方から投入することで、乾燥後の穀物を乾燥機本体から全て排出した後に、新たに乾燥させる穀物を前記乾燥機本体に投入する場合に比べ、乾燥機本体内の穀物の入れ換えにかかる時間を半分に短縮でき、効率よく使用する循環式穀物乾燥機の使用方法が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、乾燥後の穀物を乾燥機本体の下方から排出しながら同時に、新たに乾燥させる穀物を乾燥機本体に上方から投入する際には、下方から排出中の乾燥後の穀物と、新たに乾燥させる穀物とを明確に分けることが必須であり、穀物の排出中は、新たに乾燥させる乾燥前の穀物を乾燥機本体の下方から排出しないような、何らかの工夫が必要である。

特開２０１９−１４８３８１号公報

そこで、本発明は上記課題を解決するために、下方から排出中の乾燥後の穀物（乾燥籾又は半乾籾）と、新たに乾燥させる乾燥前の穀物（生籾）とを明確に分ける境界を検出して、穀粒の排出から穀粒の循環への切り換えをタイミングよく行うことのできる循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため本発明は、
穀物を貯留する貯留部と、該貯留部から流下する穀物に対して乾燥風を送給して穀物の乾燥を行う乾燥部と、該乾燥部の下方から排出された穀物を揚穀して前記貯留部の上部に還流させる揚穀部と、穀物を前記貯留部に還流させる循環位置と穀物を機外排出する排出位置とに切り換える切換手段と、を備えた循環式穀物乾燥機において、
前記循環式穀物乾燥機は、穀物の乾燥が終了して、該乾燥後の穀物を機外に排出するに際し、前記乾燥後の穀物を前記乾燥部の下方から機外に排出しながら同時に、新たに乾燥させる乾燥前の穀物を前記貯留部の上方から投入する操作を行うものであって、
前記貯留部には、該貯留部に貯留された穀物の貯留量を検出するレベルセンサと、該貯留部に貯留された穀物が前記貯留部を流下するときの流下速度を検出する流下速度検出センサと、が設けられ、
前記乾燥部には、前記レベルセンサの検出情報と前記流下速度検出センサの検出情報とに基づき、前記乾燥後の穀物と前記乾燥前の穀物との境界を探索するとともに、この境界が所定位置に到達したときに、前記乾燥前の穀物が機外排出されないよう、前記切換手段を排出位置から循環位置への切り換え制御を実行する制御手段を備えたことを特徴とする循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置とした。

請求項２記載の発明では、前記レベルセンサが、錘と、該錘を吊り上げるロープと、前記錘の巻き上げを行う電動機と、前記錘のレベルを検知するリフト計と、を備えた巻き取り式レベルセンサであることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、前記レベルセンサが、マイクロ波を穀物の堆積層に照射し、該マイクロ波が穀物の堆積層で反射して反射パルスが再度センサに受信されるまでの往復伝播時間を測定してレベルを検知するマイクロ波レベルセンサであることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記流下速度検出センサが、前記貯留部内に堆積した穀物を取り入れて流下速度を検出する筒状部材と、該筒状部材上部の開口部を開閉する開閉シャッタと、該開閉シャッタを開閉駆動するエアシリンダと、前記筒状部材の内部で複数の箇所で穀物のレベルを検知するレベル計と、を備えたセンサであることを特徴とする。

本発明にあっては、穀物の乾燥が終了し、乾燥後の穀物を機外に排出するに際し、乾燥後の穀物を乾燥部の下方から機外に排出しながら同時に、新たに乾燥させる乾燥前の穀物を、前記貯留部の上方から投入する操作を行うものであり、貯留部に貯留された穀物の貯留量を検出するレベルセンサと、該貯留部に貯留された穀物の流下速度を検出する流下速度検出センサとの検出情報に基づき、前記乾燥後の穀物と前記乾燥前の穀物との境界を探索するとともに、この境界が所定位置に到達したときに、前記切換手段を排出位置から循環位置への切り換え制御を実行するものであるから、乾燥部の下方から排出中の乾燥後の穀物（乾燥籾又は半乾籾）と、新たに乾燥させる乾燥前の穀物（生籾）とを明確に分ける境界を検出することができ、切換手段の排出から循環への切り換え操作をタイミングよく行えるものとなる。したがって、乾燥前の穀物（生籾）が誤って機外排出されるなどのおそれがなくなる。

循環式穀物乾燥機の一例を示す概略縦断面図である。 本発明に係る循環式穀物乾燥機の制御構成を説明するブロック図である。 制御部のフローチャートである。 新たに乾燥させる生籾を投入して生籾堆積層ＮＭが半乾籾堆積層ＨＭに重なったときの境界Ｋを示す作用図である。 流下速度検出センサにより穀物の流下速度を検出する際の作用図である。

以下、本発明に係る循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、循環式穀物乾燥機の一例が示されている。図１に示すように、循環式穀物乾燥機１は、上部に配置する貯留部２と、下部に配置する乾燥部３と、乾燥部３下部と貯留部２上部とを連絡する揚穀部４とを備えている。乾燥部３には、一対の多孔状隔壁５，５で仕切られた穀物流下路６が複数個設けられており、貯留部２に貯留された穀物が流下することができるようになっている。そして、隣り合う穀物流下路６，６で囲まれる空間を熱風室７に、乾燥部３の両側の穀物流下路５と機壁８との間の空間及び乾燥部３の中央を排風室９にそれぞれ形成される。

熱風室７には、バーナ１０により生成された熱風が送給され、穀物流下路６を通過して排風室９側に流れるようになっている。これにより、穀物流下路６内の穀物が乾燥されることとなる。穀物流下路６下部にはロータリーバルブ１１が設けられており、乾燥された穀物を集穀ホッパ１２へ落下させるようになっている。集穀ホッパ１２の底部にはスクリューコンベア１３が設けられており、穀物を揚穀部４の下部に供給するようになっている。この穀物は揚穀部４により貯留部２の上方へ揚穀され、揚穀部４上部に設けた切換弁１４を介して機内に循環されるか、機外に取り出されるようになっている。

切換弁１４には循環用シュート１５と排出用シュート１６とが分岐して接続され、切換弁１４の切り換えによって、循環用シュート１５を介して機内循環するか、又は、排出用シュート１６を介して機外排出するかを選択可能となっている。符号２９は半乾燥となった穀物を乾燥部３の下方から排出しながら同時に、新たに乾燥させる生籾を貯留部２上方から投入するための生籾投入管である。この生籾投入管２９の上流には図示しないフローコンベア等が接続されていて、荷受部などから生籾が供給され搬送されてくる形態となっている。

貯留部２上部にはレベルセンサ１７が設けられており、貯留部２への穀物の貯留量（張り込み量）を検出できるようになっている。レベルセンサ１７は、錘１８と、錘１８を吊り上げるロープ１９と、錘の巻き上げを行う電動機２０と、錘１８のレベルを検知するリフト計２１とを備えて構成される。このような巻き取り式のレベルセンサ１７は、錘１８を所定の速度で巻き下げ（下降させ）、錘１８が穀物の堆積層に当たると、ロープ１９の張力が減少するので、その時の巻き下げ量を検知して、穀物の貯留量（張り込み量、堆積量）を検知するという構成である。
なお、このようなレベルセンサ１７に限らず、貯留部２内の上下方向における任意の箇所で穀物の有無を検知することができるものであればよい。例えば、貯留部２内の上部に設置し、穀物の貯留量を監視できるものとして、マイクロ波を穀物の堆積層に照射し、マイクロ波が穀物の堆積層で反射して、反射パルスが再びセンサに受信されるまでの往復伝播時間を測定してレベルを検知するといった、マイクロ波レベル計などを採用してもよい。そのほか、周知のレベルセンサを採用することができるが、ここでは説明を省略する。

貯留部２内の下部には、貯留部２内の穀物が流下する流下速度を検出する流下速度検出センサ２２が設けられる。流下速度検出センサ２２は、貯留部２内に堆積した穀物を取り入れて流下速度を検出する筒状部材２３と、この筒状部材２３上部に設けた上開口部２３ａを開閉するための開閉シャッタ２４と、この開閉シャッタ２４を開閉駆動するエアシリンダ２５と、前記筒状部材２３内の複数箇所に設けられた穀物のレベルを検知するレベル計２６，２７，２８とを備えて構成される。
これにより、穀物の流下速度を検出したいときは、開閉シャッタ２４を開放して貯留部２内の穀物を上開口部２３ａから筒状部材２３内に取り入れた後、開閉シャッタ２４を閉鎖して測定を開始する。つまり、開閉シャッタ２４が閉鎖されているため、新たな穀物が流入しないが、筒状部材２３内に取り入れられた穀物は下開口部２３ｂから流出する。このとき、筒状部材２３内の穀物は、貯留部２内の穀物と同スピードで下方に流下することとなり、レベル計２６，２７，２８の検知タイミングを知ることで筒状部材２３内の流下速度が算出され、これを利用して貯留部２内の穀物の流下速度も把握することができる。

次に、本発明に係る循環式穀物乾燥機の制御構成を説明する。図２は本発明に係る循環式穀物乾燥機の制御構成を説明するブロック図である。
制御部５０は、各種の操作スイッチが設けられた操作盤５１や循環式穀物乾燥機１の各部に配設したセンサ類からの検出情報などを受けて所定の演算処理により、バーナ１０の燃焼量の制御や、穀物を機内循環させるか機外排出するかを切り換える切換弁１４の制御や、循環流量を変更するようロータリーバルブ１１の回転数の制御などを行う。

制御部５０の入力側には、各種操作スイッチが設けられた操作盤５１、水分計等の水分検出手段５２、外気温度を計測し取得する外気温度検出手段５３、熱風室７の熱風温度や排風室９の排風温度を計測し取得する熱風温度検出手段５４、貯留部２への穀物の貯留量（張り込み量）を検出するための前記レベルセンサ１７、及び貯留部２内の穀物が流下する流下速度を検出するための前記流下速度検出センサ２２等が設けられている。

制御部５０の出力側には、ロータリーバルブ１１を駆動するためのバルブモータ５５、集穀ホッパ１２底部のスクリューコンベア１３や揚穀部４や上部のスクリューコンベア（図示せず）など穀物搬送機構を駆動する搬送系駆動モータ５６、穀物を機内循環させるか機外排出するかを切り換える切換弁１４の制御を行う切換弁駆動モータ５７、バーナや燃料ポンプ等のバーナ燃焼系出力５８、排風ファンなどを駆動する吸引ファンモータ５９、操作盤５１内の表示部６０が設けられている。さらに、制御部５０には、ＲＯＭ／ＲＡＭなどからなる記憶手段６１が接続されている。

次に、制御部５０の制御構成について、図３のフローチャート及び図４の作用図に基づいて説明する。
本発明では、特開２０１９−１４８３８１号公報の段落００３７に記載のような循環式穀物乾燥機の使用方法を想定している。すなわち、投入１巡目において約１７％の水分状態まで水分値が低下した半乾籾ＨＭ（図４参照）を機外へ排出するに際し、乾燥部３下方から揚穀部４、排出用シュート１６を介して排出しながら、同時に、投入２巡目において新たに乾燥させる生籾ＮＭ（図４参照）を貯留部２上方から半乾籾ＨＭの上に重ねて投入するようにしている。

そして、半乾籾は排出状態にあるから半乾籾ＨＭは図４の矢視の方向へ順次流下していくが、切換弁１４をタイミングよく切り換えをしないと、未乾燥の生籾ＮＭまでも機外排出するおそれが生じる。このため、半乾籾ＨＭと生籾ＮＭとを明確に分ける境界Ｋを検出し、境界Ｋがロータリーバルブ１１，１１（図１参照）を越えない（通り過ぎない）ように切換弁１４を機内循環側に切り換える必要がある。

図３のフローチャートに従って説明すると、ステップ１００において、まず、生籾の投入前の半乾籾ＨＭの堆積高さを貯留部２のレベルセンサ１７により算出する。ここで、レベルセンサ１７は、錘１８を所定の速度で下降させ、錘１８が穀物の半乾籾ＨＭに当たれば、ロープ１９の張力が減少するので、その時の巻き下げ量を検知して、穀物の貯留量（張り込み量、堆積量）を検知する。例えば、貯留部２の高さがＨ１、ロータリーバルブ１１から乾燥部３上部までの高さがＨ２とし、レベルセンサ１７の検出値がＸとすれば（図１参照）、Ｈ１およびＨ２は固定値であるから、半乾燥籾ＨＭの堆積高さは

により求めることができる。

次に、ステップ１０１において、半乾籾ＨＭの流下速度を流下速度検出センサ２２により算出する。エアシリンダ２５を駆動して開閉シャッタ２４を開操作すると、筒状部材２３には上開口部２３ａから穀物が取り込まれる。穀物が上開口部２３ａ付近まで達したときに、開閉シャッタ２４を閉操作して摺り切り、新たな穀物が筒状部材２３に流入しないようにしておく。そうすると、図４（ｂ）に示すように、筒状部材２３内に取り入れられた穀物は下開口部２３ｂから排出され、貯留部２の半乾籾ＨＭと同スピードで下方に流下するようになる。

このとき、筒状部材２３内の容量は既知であり、固定値となっているので、例えば、レベル計２６とレベル計２７との間の距離を０．５メートル、レベル計２７とレベル計２８との間の距離を０．５メートルなどとして設定しておけば、半乾籾ＨＭの表面がレベル計２６からレベル計２７に至るまでの時間と、レベル計２７からレベル計２８に至るまでの時間とを計測し、平均値を算出するなどすれば、筒状部材２３内を穀物が流下する流下速度を把握することができる。

一方で、ステップ１０１で求めた流下速度がそのまま穀物の排出速度とみなされるのではなく、ロータリーバルブ１１の稼働時間を加味して穀物の排出速度を求める必要もある。したがって、ステップ１０２では、ロータリーバルブ１１の稼働時間を求める。

そして、ステップ１０３では、半乾籾ＨＭ上に生籾ＮＭを重ねて投入を開始し、その境界Ｋがロータリーバルブ１１付近に接近する時間Ｔを推定する。

上記数式３の係数Ｋは、推定時間Ｔを様々な条件を加味して修正することを示す。図３のフローチャートのステップ１０３では、係数Ｋを導くために、以下の（１）から（３）の条件のあてはめを行っている。
（１）投入する生籾ＮＭの水分が、半乾籾ＨＭの水分より高い場合は、水分が高い生籾が機外排出されないように、境界Ｋがロータリーバルブ１１，１１を必ず越えることがない（必ず通り過ぎない）よう、早めの推定時間Ｔに設定する。
（２）投入する生籾ＮＭの水分が、半乾籾ＨＭの水分より低い場合は、しっかり乾燥を行って次工程での仕上げ乾燥が不要となるように、境界Ｋがロータリーバルブ１１，１１を越える程度に、遅めの推定時間Ｔに設定する。
（３）投入する生籾ＮＭの水分が、半乾籾ＨＭの水分と同程度の場合は、高水分側への水分のバラツキを考慮し、安全面を考えて（１）と同じような推定時間Ｔの設定をする。
（４）乾燥条件（原料、品種、初期水分、仕上げ水分、流下速度、推定時間Ｔ）は、記憶手段６１に記憶しておき、流下速度検出センサ２２が故障した場合は記憶したデータに基づいて切換弁１４の制御を行う。

次に、境界Ｋがロータリーバルブ１１付近に接近する推定時間Ｔが算出されたら、ステップ１０４では、生籾の投入を開始してから推定時間が到来したか否かの判断をする。推定時間が到来した場合、ステップ１０５に至り、制御部５０は機外排出作業を停止するとともに切換弁駆動モータ５７に切り換え信号を送り、切換弁１４（図１参照）を循環側に切り換える。そして、ステップ１０６に至って、新たに投入された生籾ＮＭを循環しながら乾燥する作業が開始される。ステップ１０４で推定時間が到来しない場合、ステップ１０１にリターンする。

ステップ１０７では生籾ＮＭが約２４％の水分状態から約１７％の水分状態の半乾状態となったか否かが水分検出手段５２などを利用して監視が行われる。すなわち、乾燥が終了したか否かの確認である。仮に、水分が未だに約２０％であったら再乾燥されることとなる。

乾燥が終了すればステップ１０９の排出作業の開始となるが、それに先立って生籾ＮＭ投入の第３巡目があるか否かの判断が行われる。第３巡目がある場合、上記同様の半乾籾ＨＭを排出しながら同時に生籾ＮＭを投入する作業のためにステップ１００にリターンする。第３巡目がない場合、ステップ１０９の通常の排出作業の後、乾燥作業終了となる。

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。

例えば、本実施形態の図１に示す乾燥部３は一対の多孔状隔壁５，５で仕切られた穀物流下路６を複数個設けた構成であるが、これに限らず、熱風を多数の山形の空気路に通過させて穀物の乾燥を行う山形多管部を設けた構成の穀物乾燥機（例えば、特開平１１−２３７１８１の図２参照）であってもよい。この形式の穀物乾燥機にあっては、乾燥部と貯留部との容積が半々程度となるため、穀物乾燥機の機壁側と中央側との間で穀物の流下速度が異なると予想される。このため、流下速度検出センサ２２を複数個備えてその平均値を算出するようにするとよい。

また、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。

本発明は、循環式穀物乾燥機に利用することができる。特に、乾燥後の穀物を乾燥機本体の下方から排出しながら同時に、新たに乾燥させる穀物を乾燥機本体に上方から投入する使用方法に適したものである。

１ 循環式穀物乾燥機
２ 貯留部
３ 乾燥部
４ 揚穀部
５ 多孔状隔壁
６ 穀物流下路
７ 熱風室
８ 機壁
９ 排風室
１０ バーナ
１１ ロータリーバルブ
１２ 集穀ホッパ
１３ スクリューコンベア
１４ 切換弁
１５ 循環用シュート
１６ 排出用シュート
１７ レベルセンサ
１８ 錘
１９ ロープ
２０ 電動機
２１ リフト計
２２ 流下速度検出センサ
２３ 筒状部材
２３ａ 上開口部
２３ｂ 下開口部
２４ 開閉シャッタ
２５ エアシリンダ
２６ レベル計
２７ レベル計
２８ レベル計
２９ 生籾投入管
５０ 制御部
５１ 操作盤
５２ 水分検出手段
５３ 外気温度検出手段
５４ 熱風温度検出手段
５５ バルブモータ
５６ 搬送系駆動モータ
５７ 切換弁駆動モータ
５８ バーナ燃焼系出力
５９ 吸引ファンモータ
６０ 表示部
６１ 記憶手段

Claims (4)

1. 穀物を貯留する貯留部と、該貯留部から流下する穀物に対して乾燥風を送給して穀物の乾燥を行う乾燥部と、該乾燥部の下方から排出された穀物を揚穀して前記貯留部の上部に還流させる揚穀部と、穀物を前記貯留部に還流させる循環位置と穀物を機外排出する排出位置とに切り換える切換手段と、を備えた循環式穀物乾燥機において、
   前記循環式穀物乾燥機は、穀物の乾燥が終了して、該乾燥後の穀物を機外に排出するに際し、前記乾燥後の穀物を前記乾燥部の下方から機外に排出しながら同時に、新たに乾燥させる乾燥前の穀物を前記貯留部の上方から投入する操作を行うものであって、
   前記貯留部には、該貯留部に貯留された穀物の貯留量を検出するレベルセンサと、該貯留部に貯留された穀物が貯留部を流下するときの流下速度を検出する流下速度検出センサと、が設けられ、
   前記乾燥部には、前記レベルセンサの検出情報と前記流下速度検出センサの検出情報とに基づき、前記乾燥後の穀物と前記乾燥前の穀物との境界を探索するとともに、この境界が所定位置に到達したときに、前記乾燥前の穀物が機外排出されないよう、前記切換手段を排出位置から循環位置への切り換え制御を実行する制御手段を備えたことを特徴とする循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置。
2. 前記レベルセンサは、錘と、該錘を吊り上げるロープと、前記錘の巻き上げを行う電動機と、前記錘のレベルを検知するリフト計と、を備えてなる巻き取り式レベルセンサであることを特徴とする請求項１記載の循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置。
3. 前記レベルセンサは、マイクロ波を穀物の堆積層に照射し、該マイクロ波が穀物の堆積層で反射して反射パルスが再度センサに受信されるまでの往復伝播時間を測定してレベルを検知する構成のマイクロ波レベルセンサであることを特徴とする請求項１記載の循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置。
4. 前記流下速度検出センサは、前記貯留部内に堆積した穀物を取り入れて流下速度を検出する筒状部材と、該筒状部材上部の開口部を開閉する開閉シャッタと、該開閉シャッタを開閉駆動するエアシリンダと、前記筒状部材内の複数箇所に設けられた穀物のレベルを検知するレベル計と、を備えて構成されるセンサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の循環式穀物乾燥機における穀物の循環・排出制御装置。

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