JP5267634B2 - 穀粒乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は穀粒乾燥機に関する。

特許文献には、排風ファンから排出された排風を燃焼バーナ側に供給して再度熱風室に供給して乾燥作業に用いる技術が記載されている。

特開２００７−１０２４７号公報 特開昭６１−１９５２６６号公報

排風を適切に熱風室側に供給することを課題とする。

課題を解決するために請求項１記載の発明は、燃焼バーナ（５）と、燃焼バーナ（５）で発生した熱風が通過する熱風室（１１）と、熱風を吸引して排風として機外に排出する排風ファン（６）とを設けた穀粒乾燥機において、排風ファン（６）の排出側には排風ダクト（２０）を設け、排風ダクト（２０）には排風ファン（６）で排出された排風を取り入れる排風供給ダクト（２１）を接続すると共に、排風ダクト（２０）内には排風供給ダクト（２１）側と機外側それぞれ排出する排風の割合を調節するよう開閉動作する第一調節板（２３）を設け、排風供給ダクト（２１）内に排風ダクト（２０）から供給される排風の量を調節する第二調節板（２２）を設け、第一調節板（２３）が開動作をするときには第二調節板（２２）が閉動作をし、第一調節板（２３）が閉動作をするときには第二調節板（２２）が開動作を行う調節弁駆動モータ（２５）を制御する制御部を設けたことを特徴とする穀粒乾燥機とする。

請求項２記載の発明は、排風ダクト（２０）は円形とし、排風供給ダクト（２１）は方形とした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３記載の発明は、排風供給ダクト（２１）には排風を左右両側に分散する排風分散通路（２６）を接続し、排風分散通路の左右両端からそれぞれ熱風室（１１）内を貫通する熱風室内貫通通路（２７）を接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の穀粒乾燥機とする。

請求項４記載の発明は、熱風室（１１）は箱体（１）内の左右両側に設け、排風室（１２）を該左右両側の熱風室（１１）の間に設けたことを特徴とする請求項３記載の穀粒乾燥機とする。

本発明により、排風を適切に熱風室側に供給することができる。また、外気温度が低い場合において、排風と熱風が混合した高温高湿度の混合気体が排風として通過する排風室内を結露し難くすることができる。

穀粒乾燥機の内部を説明する斜視図 乾燥部と集穀部の構成を説明する斜視図 乾燥部と集穀部の構成を説明する正面図 第一調節弁と第二調節弁の連動構成を説明する側面図 排風供給ダクトと排風分散通路と排風ファンを示した斜視図 バーナケース及び熱排風通過ケースの内部を説明する斜視図

発明を実施するための最良の形態としての穀粒が循環する穀粒乾燥機について説明する。
図１は穀粒乾燥機の内部を説明する斜視図で、直方体形状の箱体１の内部に上部から穀粒を貯留する貯留部２、貯留部２で貯留した穀粒を乾燥する乾燥部３、乾燥部３で乾燥した穀粒が集まる集穀部４とを設ける。なお、本実施の形態では箱体１の長手方向ｓを前後方向、短手方向ｔを左右方向と呼ぶ。

箱体１の長手方向ｓすなわち前後方向の一端でかつ乾燥部３に対向する左右中央位置にスリット状の外気取り入れ口５０を正面側に多数形成したバーナケース４０に収容された燃焼バーナ５を、他端には乾燥部３に対向する左右中央位置に排風ファン６をそれぞれ設ける。また、箱体１の前後方向の一端にあってかつバーナケース４０に隣接する位置には穀粒を揚穀する昇降機７を設け、箱体１の上部には昇降機７で揚穀した穀粒を貯留部２に搬送する上部搬送装置８及び上部搬送装置８で搬送中の穀粒に混合する藁屑等の夾雑物を吸引除去する吸塵ファン９を設けている。１０は穀粒の水分を検出する水分計で昇降機７に取り付け揚穀中の穀粒からサンプル穀粒を取り込み水分を検出する。

乾燥部３は箱体１の左右両端部に燃焼バーナ５で発生した熱風が通過する熱風室１１を設け、箱体１の左右中央部に排風ファン６と連通する排風室１２を設け、熱風室１１と排風室１２との間には貯留室２の穀粒が順次通過する穀粒流下通路１３を設け、穀粒流下通路１３の下端部には穀粒を集穀部４に繰り出すロータリバルブ１４を設けている。集穀部４には穀粒を昇降機７に搬送する下部ラセン１５を設けている。

排風ファン６は円形のファン胴６ａ内部に軸流遠心式のファン羽根６ｂと、ファン羽根６ｂで発生させる排風に圧力を与える固定板６ｃとを内装し、排風ファン６の排風排出側には円形の排風ダクト２０を連結している。排風ダクト２０の上部には排風を箱体１内側に供給するための方形の排風供給ダクト２１を設け、排風供給ダクト２１の排風入口には排風供給ダクト２１内に供給される排風の量を調節する第二調節弁２２を設けている。排風ダクト２０内には排風を排風ダクト２０外と排風供給ダクト２１に排出する量の割合を調節する第一調節弁２３を設けている。

第一調節弁２３と第二調節弁２２は横軸心の回動軸２３ａ及び回動軸２２ａでそれぞれ回動する構成とし、第一調節弁２３と第二調節弁２２とは連結ロッド２４で連結し、第一調節弁２３と第二調節弁２２との回動動作を調節弁駆動モータ２５で連動する構成としている。第二調節弁２２が全閉位置ｇａにあって排風が排風供給ダクト２１内に排出されない時には、第一調節弁２３が全開位置ｆａにあって排風を全て機外に排出される。

反対に第二調節弁２２が全開位置ｇｂにあって、排風が最も排風供給ダクト２１内に最も多くの排風が排出される時には、第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂに位置する。なお、第一調節弁２３と第二調節弁２２はそれぞれ無段階に開閉調節できる構成とし、排風供給ダクト２１に排出する排風量を制御部（図示せず）で適宜調節している。

第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂにあるときに、排風ダクト２０の内周面２０ａと第一調節板２３の端部２３ａとの間に設定間隔の隙間ｚができるよう第一調節弁２３の回動軸２３ａから端部までの長ｂを排風ダクト２０の中心から内周面２０ａまでの長さより短くし、第一調節弁２３の面積を排風ダクトの開口面積より小さく構成している。ｊは第一調節弁２３の回動軌跡である。

また、第一調節弁２３がもっとも排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂは、図４に示すように後ろ下がり傾斜に位置する構成とし、第二調節弁２２は前下がり傾斜に位置する構成とすることで、排風を排風供給ダクト２１内に案内し易くしている。

排風供給ダクト２１と箱体１との間には排風供給ダクト２１内を通過した排風を左右両側に分散する排風分散通路２６であるケースを排風ファン６の左右両側に亘って設ける。排風分散通路２６の左右両端部と後述する熱風室内貫通通路２７の後端部とを第一排風開口部ｍで連通する構成としている。

熱風室内貫通通路２７は左右の熱風室１１内前後方向に沿って備える筒形状の通路で、本実施の形態では断面形状で上部が尖った台形状に形成している。箱体１とバーナケース４０の間には箱体１内を循環して還元された排風が通過する第一還元通路４１と燃焼バーナ５で発生した熱風が通過する熱風通路４２を内部に形成する熱排風通過ケース４３を備えている。そして、熱風室内貫通通路２７の前端部と第一還元通路４１とを第二排風開口部ｐで連通する構成とすると共に、第一還元通路４１とバーナケース４０の左右両側に形成する第二還元通路４４とを第三排風開口部ｒで連通する構成としている。バーナケース４０の下方には第三還元通路４５を形成しており、第二還元通路４４と第三還元通路４５とを第四排風開口部ｄで連通する構成としている。

熱排風通過ケース４３内の熱風通路４２は第三還元通路４５と、第五排風開口部ｅを介して連通すると共にバーナケース４０と第一熱風開口部ｃで連通する熱排風混合通路４６と、熱排風混合通路４６を通過した熱風を第二熱風開口部ｖから第三熱風開口部ｗを経て熱風室１１に供給する熱風供給通路４７とを設けている。

熱排風通過ケース４３の構成について詳述する。
第一還元通路４１と熱風供給通路４７とは箱体１の正面左右両側にあって上下二段に形成し、熱排風混合通路４６は左右中央側にあってバーナケース４０に対向する位置に設けている。第一熱風開口部ｃは熱排風混合通路４６及びバーナケース４０の中央部に、第五熱風開口部ｅは熱排風混合通路４６の下部にそれぞれ形成している。

なお、本実施の形態では排風供給ダクト２１から第三還元通路４５に至るまでの排風が通過する経路を総称して排風循環通路と呼ぶ。また第一還元通路４１と第二還元通路４４と第三還元通路４５の部分については還元通路と呼ぶ。

次に燃焼バーナ５で発生した熱風が排風となって排風循環通路を経て再度熱風室１１に供給されるまでの過程について説明する。
燃焼バーナ５で発生した熱風はバーナケース４０から第一熱風開口部ｃを通過し、熱排風混合通路４６から第二熱風開口部ｖ、熱風供給通路４７、第三熱風開口部ｗを通過して熱風室１１に供給される。

熱風室１１内の熱風は多数のスリット（図示省略）を形成する穀粒流下通路１３を流下する穀粒内を通過し、穀粒から水分を奪って排風室１２に供給され、排風ファン６で吸引されて排風ダクト２０に排風として排出される。

排風ダクト２０内の排風は第一調節弁２３及び第二調節弁２２の開度の制御により適宜必要な排風量を排風循環通路を経て再度熱風室１１側に循環すべく排風供給ダクト２１に供給される。

排風供給ダクト２１に供給された排風は排風分散通路２６で左右に分散され、第一排風開口部ｍから熱風室内貫通通路２７に供給される。そして、熱風室内貫通通路２７内の排風は第二排風開口部ｐから第一還元通路４１、第三排風開口部ｒ、第二還元通路４４、第四排風開口部ｄ、第三還元通路４５、第五排風開口部ｅを経て熱排風混合通路４６に供給される。そこで熱風と混合されて熱風供給通路４７を経て熱風室１１に供給される。

熱風室１１に供給された排風と熱風の混合空気は熱風に排風に含まれる熱と水分が加わることから高温でかつ湿度の高い状態であり、これを穀粒に晒すと、混合空気の高熱の作用により穀温を早く上昇させながら、穀温上昇により穀粒の内部から急激に気化されようとする水分を混合空気中の湿気で抑えながら気化させることで、穀粒中における水分の急激な移動すなわち気化による穀粒の胴割れを防止しながら効率よく穀粒中の水分を除去して乾燥作業を行なうことができる。

次に本実施の形態の構成から発生する効果について説明する。
第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂにあるときに、排風ダクト２０の内周面２０ａと第一調節板２３の端部２３ｂとの間に隙間ｚができるよう第一調節板２３の面積を排風ダクト２０の開口面積より小さく構成することで、排風に含まれる比較的大きな塵埃が排風ダクト２０から隙間ｚから機外に排出され易くなり、排風供給ダクト２１から第三還元通路４５に至るまでの排風循環通路内に塵埃が堆積し難くする事ができ、排風の通過を円滑にすることができる。また、排風供給ダクト２１を排風ダクト２０の上方にあるため、大きな塵埃が排風供給ダクト２１に入り難くして機外に排出し易くすることができる。

熱風室内貫通通路２７を熱風室１１内に設けることで、熱風室内貫通通路２７内部の温度も高くなり、塵埃を含む高湿度の排風が熱風室内貫通通路２７内部で結露して塵埃が付着したりするのを防止することができる。また、排風室１２内に排風を通過する通路を設けると排風室１２の空間が小さくなり排風ファン６の吸引力が低下するという欠点が生じるが、熱風室１１内に備えることで本実施の形態によりそれを防止することができる。

熱風室１１を箱体１の左右両側に設け、排風室１２を箱体１の中央部に設けたことで、外気温度が低い場合において、排風と熱風が混合した高温高湿度の混合気体が排風として通過する排風室１２内を結露し難くすることができる。

熱風室内貫通通路２７から熱排風混合通路４６に排風を供給するまでにバーナケース４０に隣接する第一還元通路４１から第三還元通路４５までの還元通路を経て燃焼バーナ５の燃焼面に対向する熱排風混合通路４６に供給することで排風を燃焼バーナ５に直接晒すことによる燃焼バーナ５の劣化を防止することができる。また、還元通路中に熱排風混合通路４６より低い位置に第三還元通路４５を設けることで、第一還元通路４１から排風を第三還元通路４５に向かって落下させてから熱排風混合通路４６に向かって上昇するため、第三還元通路４５に排風中の塵埃を多く堆積することが可能になり、熱排風混合通路４６及び熱風室１１に供給される塵埃の量を減少させることができる。還元通路をバーナケース４０に隣接して設けることで、排風の保温性を向上させることができる。

次に第一調節弁２３及び第二調節弁２２の開度の制御方法について説明する。
外気温度センサ（図示せず）で検出された外気温が２０℃で外気湿度センサ（図示せず）で検出された外気湿度が７０％で制御部（図示せず）で演算された絶対湿度（Ｚ）が１３ｇ／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２５ｇ／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％ …（二)
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１１に還元すべく第一調節弁２３及び第二調節弁２２を調節する。

なお、第一調節弁２３及び第二調節弁２２が排風量の７１％より多くの量を熱風室１１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、第一調節弁２３及び第二調節弁２２が排風量の７１％より少ない量を熱風室１１に還元した場合には熱風室１１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１に還元する割合を調節することで、排風ファン６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、前記外気温度センサと前記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（ニ）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室（１１）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。

１ 箱体
５ 燃焼バーナ
６ 排風ファン
１１ 熱風室
１２ 排風室
２０ 排風ダクト
２１ 排風供給ダクト
２２ 第二調節板
２３ 第一調節板
２５ 調節弁駆動モータ
２６ 排風分散通路
２７ 熱風室内貫通通路

Claims (4)

1. 燃焼バーナと、燃焼バーナで発生した熱風が通過する熱風室と、熱風を吸引して排風として機外に排出する排風ファンとを設けた穀粒乾燥機において、
   排風ファンの排出側には排風ダクトを設け、排風ダクトには排風ファンで排出された排風を取り入れる排風供給ダクトを接続すると共に、排風ダクト内には排風供給ダクト側と機外側それぞれ排出する排風の割合を調節するよう開閉動作する第一調節板を設け、
   排風供給ダクト内に排風ダクトから供給される排風の量を調節する第二調節板を設け、第一調節板が開動作をするときには第二調節板が閉動作をし、第一調節板が閉動作をするときには第二調節板が開動作を行う調節弁駆動モータを制御する制御部を設けたことを特徴とする穀粒乾燥機。
2. 排風ダクトは円形とし、排風供給ダクトは方形としたことを特徴とする請求項１記載の穀粒乾燥機。
3. 排風供給ダクトには排風を左右両側に分散する排風分散通路を接続し、排風分散通路の左右両端からそれぞれ熱風室内を貫通する熱風室内貫通通路を接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の穀粒乾燥機。
4. 熱風室は箱体内の左右両側に設け、排風室を該左右両側の熱風室の間に設けたことを特徴とする請求項３記載の穀粒乾燥機。

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