JP5402950B2 - 穀粒乾燥機 - Google Patents

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、排風の一部をバーナ部に還元する技術に記載されている。そして、実験値に基づいて設定した基準排風絶対湿度と、乾燥作用中の排風温度及び排風湿度の変化から演算する絶対湿度とを比較し、基準排風絶対湿度になるように開閉弁を調節する技術が記載されている。

特開昭５９−２００１７９号公報

特許文献１においては、予め理論値を設定して排風の戻し量を制御する技術であるが、乾燥作業における張り込まれる穀粒の状態はまちまちで個々の乾燥作業に応じた排風戻し乾燥制御を行なえない。

本発明は、個々の乾燥作業に応じた排風循環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記載の発明では、熱風を発生させる燃焼装置（４）と、燃焼装置（４）で発生した熱風が通過する熱風室（１３）と、穀粒を乾燥して穀粒中の水分を吸収した熱風が流入する排風室（１５）と、排風室（１５）内に流入した熱風を吸引して排風として排出する排風ファン（７）と、排風ファン（７）から排出された排風を熱風室（１３）に還元する還元通路（２０）と、穀粒の水分値を検出する水分計（９）と、乾燥作業を制御する制御部とを設け、乾燥工程中に水分計（９）で検出される穀粒の水分値に対応する排風の絶対湿度（Ｕ）を、穀粒の水分値が高いときは高く、穀粒の水分値が低いときは低くなるよう予め設定し、該排風の絶対湿度（Ｕ）になるよう排風ファン（７）から排出された排風が熱風室に還元される量を調節制御することを特徴とする穀粒乾燥機とする。
とする。

請求項２記載の発明は、熱風室（１３）に還元する排風の絶対湿度（Ｕ）を乾燥工程の進行中に検出する穀温に応じて制御部で変更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３記載の発明は、排風ファン（７）から排出された排風を熱風室（１３）側に還元する割合を調節する調節手段（２２）を設け、排風を熱風室（１３）側に還元する割合を外気温度が高いほど下げると共に、穀粒の張込量が多いほど熱風室（１３）側に還元する排風の割合を下げるよう調節手段（２２）を制御する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。

乾燥工程中に水分計（９）で検出される穀粒の水分値に対応する排風の絶対湿度（Ｕ）を、穀粒の水分値が高いときは高く、穀粒の水分値が低いときは低くなるよう予め設定し、該排風の絶対湿度（Ｕ）になるよう排風ファン（７）から排出された排風が熱風室に還元される量を調節制御する。そのため、穀物の水分値に応じて熱風室（１３）に還元する排風の絶対湿度（Ｕ）を変更できるので、乾燥工程の進行に応じて排風ファン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。

また、穀温に応じて熱風室（１３）に還元する排風の絶対湿度（Ｕ）を変更することができる。
また、外気温が低いときには排風を効率よく使用して穀温を上昇させて乾燥作業を行えるものでありながら、穀粒が傷むほどの穀粒温度への上昇を防止することができる。

穀粒乾燥機の側面図 穀粒乾燥機の背面図 穀粒乾燥機の正面図 正面から見た穀粒乾燥機の断面図 排風循環率と外気温度との関係を示した図 穀物水分と排風絶対湿度との関係を示した図

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を備えている。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。そして、排風ファン７の排出側と燃焼バーナ収容室５との間を還元通路２０で連通する構成としている。

還元通路２０は排風ファン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調節弁２２と還元通路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。そして還元通路２０は排風ファン７の下方から箱体１内の熱風室１３内を貫通して還元通路２０の終端部の上方に備える燃焼バーナ収容室５に連通する構成としている。還元通路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。２０ｃは第一塵埃貯留部２０ａに貯留された塵埃を作業者が取り出すための清掃口である。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２０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、還元通路２０を熱風室１３の内部を貫通することで排風の熱を保温できる構成としている。

バーナ収容室５の前側には多数のスリットからなる外気導入口３１を設けている。
還元通路２０には調節弁２２を設けており、排風の全てを還元通路２０側（図１実線）に還元する状態から排風の一部を機外排出通路２３側（図１二点差線）に前後方向に開度自在に調節可能に構成することで、排風ファン７から排出された排風を機外への排出と熱風室１３への還元との割合を調節できるようにしている。また、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、排風を還元通路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。

なお、還元通路２１には排風ファン７で排出された排風の温度を検出する排風温度センサ（図示せず）と、排風の相対湿度を検出する排風湿度センサ（図示せず）とを設けている。

なお、本実施の形態の穀粒乾燥機においては、図示はしないが外気温の温度を検出する外気温センサや外気湿度を検出する外湿度センサを設けている。
操作盤６について説明すると、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６７、各種数値の表示板等を備えている。

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還元通路２０に排出される。

還元通路２０に排出された排風は調節弁２２で遮られ下方に流入し、乾燥機前側の燃焼バーナ収容室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排塵貯留室２０ａ及び搬送終端側の排塵貯留室２０ｂに落下して貯留される。

次に調節弁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１３に還元すべく調節弁２２を調節する。

なお、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、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、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。

図５は外気温度と排風循環率との関係を示したグラフでａ〜ｅはそれぞれ異なる張込量毎の曲線を示しており、ａからｅに向かって張込量が多くなっている。図５に示すように外気温度が約４０℃を超えると排風を還元する必要がなく、外気温度が低くなるにつれて排風の循環率を上げて穀温の上昇を図ることを示している。そして、調節弁２２で排風が機外に放出する割合と熱風室１３に還元する割合は外気温度によって変更するよう制御する。例えば、外気温度が約１０℃の場合熱風室１３に還元する排風量の割合を７０％程度になるよう調節弁２２を調節し、外気温度が３５℃近くなると、排風のほとんどを機外排出通路２３から機外に排出する構成とする。この構成によると外気温が低いときには排風を効率よく使用して穀温を上昇させて乾燥作業を行えるものでありながら、穀粒が傷むほどの穀粒温度（例えば３５℃以上）への上昇を防止することができる。

図６は目標とする排風絶対湿度と穀物水分との関係を示した図である。
制御目標とする基準となる排風（Ｙ）の絶対湿度（Ｕ）は、図６のグラフに基づき穀温や穀物水分に応じて任意に設定変更できる構成としても良いし、乾燥工程の進行或いは外気温の変更に応じて自動に制御部で変更する構成としても良い。

ところで、還元通路２０の調節弁２２は乾燥作業開始時は排風を機外排出通路２３側に排出される側の位置に設定している。すなわち、燃焼バーナ４の場合には燃焼バーナ４が立ち上がり燃焼状態が安定するまでの排風は循環させない構成としている。そして、燃焼状態が安定してから調節弁２２を切り替えて排風を熱風室１３に還元・循環させる構成にすることで、乾燥初期の燃焼が安定していないときの排風が熱風室１３に入り込むことを防止することができる。この場合に排風の還元・循環を開始するタイミングとして貯留室１０の穀粒が乾燥作業がなされて再度貯留室１０に還元されるまでの時間であり、例えば燃焼バーナ４が燃焼を開始してから設定時間経過後に調節弁を制御する構成とする。

また、還元通路２０から燃焼バーナ収容室５の側方に流入した排風は、燃焼バーナ収容室５の前側に設けた外気取り入れ口５ａから流入した外気と共に燃焼バーナ４の後側から熱風室１３に供給される。燃焼バーナ４の場合に、燃焼面４ａの側方や前方に排風が供給される構成だと外気の流入量の変動が大きくなり燃焼炎に乱れが生じ、燃焼が不安定になるが、燃焼バーナ４の後ろ側からすなわち、燃焼面４ａと反対方向から排風及び外気を供給する構成としたことで、燃焼面４ａの炎の乱れを防止することができる。また、外気を遮断するダンパ等を必要とせず、略一定量の外気を導入しながら排風循環を可能とした。

本発明の実施例の一つについて説明する。
燃焼バーナ４の作動が開始され、燃焼状態が安定した後、調節弁２２が全閉状態にして還元通路２０の排風を燃焼バーナ収容室５に還元する。そして、排風湿度センサ２５が所定時間ごとに排風の相対湿度を検出していき、排風の相対湿度が予め設定した上限の相対湿度（例えば９０％）になったことを検出すると、調節弁２２を開方向に作動して排風を機外に排出し、その後排風湿度センサ２５で検出した相対湿度が設定した下限相対湿度（例えば７０％）以下まで低下したことを検出すると、再度調節弁２２を閉状態にして排風を循環する構成とする。この構成により、排風に多くの水分を吸収させてから排出し、湿度の高くなった排風を排出してから再度調節弁２２を閉状態にして排風を循環させることで、燃焼効率の良い排風の循環ができる。

次に乾燥作業終了時の調節弁２２の制御について説明する。
穀粒が設定した水分に到達したことを検出して乾燥作業が終了すると、調節弁２２は順次開く方向に制御がなされる。機外に排出する排風量を少しずつ増加させることで、乾燥作業終了直後は排風の多くを循環させることで還元通路２０を冷却するようにすると共に、順次機外に排出する排風量を増加させて熱風室１３の冷却を図ることができるものである。

４ 燃焼装置
７ 排風ファン
１３ 熱風室
１５ 排風室
２０ 還元通路
２２ 調節手段（調節弁）
Ｕ 熱風室に還元する排風の絶対湿度

Claims (3)

1. 熱風を発生させる燃焼装置（４）と、燃焼装置（４）で発生した熱風が通過する熱風室（１３）と、穀粒を乾燥して穀粒中の水分を吸収した熱風が流入する排風室（１５）と、排風室（１５）内に流入した熱風を吸引して排風として排出する排風ファン（７）と、排風ファン（７）から排出された排風を熱風室（１３）に還元する還元通路（２０）と、穀粒の水分値を検出する水分計（９）と、乾燥作業を制御する制御部とを設け、
   乾燥工程中に水分計（９）で検出される穀粒の水分値に対応する排風の絶対湿度（Ｕ）を、穀粒の水分値が高いときは高く、穀粒の水分値が低いときは低くなるよう予め設定し、
   該排風の絶対湿度（Ｕ）になるよう排風ファン（７）から排出された排風が熱風室に還元される量を調節制御することを特徴とする穀粒乾燥機。
2. 熱風室（１３）に還元する排風の絶対湿度（Ｕ）を乾燥工程の進行中に検出する穀温に応じて制御部で変更することを特徴とする請求項１記載の穀粒乾燥機。
3. 排風ファン（７）から排出された排風を熱風室（１３）側に還元する割合を調節する調節手段（２２）を設け、
   排風を熱風室（１３）側に還元する割合を外気温度が高いほど下げると共に、穀粒の張込量が多いほど熱風室（１３）側に還元する排風の割合を下げるよう調節手段（２２）を制御する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。

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