JP5545815B2 - 循環式穀物乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、籾（もみ）や麦などの穀物を乾燥する循環式穀物乾燥機に係り、特に、乾燥運転の際の低燃費化、省エネ化に関するものである。

従来、循環式穀物乾燥機において、穀物の乾燥運転の際に、熱風生成バーナーに使用する灯油燃料の燃焼消費量を低減することを目的としたものが知られている（特許文献１）。この特許文献１のものは、乾燥運転する際に、作業者が所望する乾燥仕上予約時刻（乾燥仕上り希望時刻）をあらかじめ入力し、乾燥開始後に、乾燥開始時刻から乾燥終了までの乾燥所要時間を計算し、該乾燥所要時間が前記乾燥仕上予約時刻に対して時間的に余裕があるときには、乾燥運転の途中に熱風生成バーナー等を全停止する休止運転（調質運転）を任意時間行い、この休止運転の間に燃焼しない分だけの灯油量を低減するものであった。

特開平１１−１３２６５７号公報

上記特許文献１に記載のものは、前記休止運転する間にバーナー等を停止して燃料消費量を低減する効果はある。しかし、休止運転する条件としては、穀物水分値が２０％以下で、かつ、外気温度の一番低い深夜から朝方の時間帯に限って行なわれるものであり、穀物水分値が２０％まで乾燥されるまでの時間及び前記外気温度の低い時間帯以外のときには何ら燃料消費量を低減する手段が講じられていないものであった。
そこで、本願発明は上記問題点にかんがみ、乾燥仕上予約時刻を守りながら、灯油燃料の消費量をより低減できる循環式穀物乾燥機を提供することを技術的課題とするものである。

本発明の循環式穀物乾燥機は上記課題を解決するため、
穀物を流下させながら通風して乾燥を行う乾燥部と、
穀物水分を測定する穀物水分測定部と、
穀物水分値が所定の水分値になるまで乾燥運転を継続するとともに、あらかじめ設定した乾燥仕上予約時刻に乾燥が仕上がるように制御する運転制御部と、
を備えた循環式穀物乾燥機において、
前記運転制御部は、穀物に外気を通風して乾燥を行う送風乾燥運転、穀物に熱風を通風して乾燥を行う熱風乾燥運転又は穀物への通風を停止する調質運転のいずれかを選択可能であって、前記各運転を随時切り換えて実行する省エネ乾燥運転モードを備えており、現在の外気条件で送風乾燥運転したときの予測乾減率ｄＶを演算するとともに、該予測乾減率ｄＶに基づいて乾燥仕上予測時刻を求め、前記乾燥仕上予測時刻と前記乾燥仕上予約時刻から乾燥時間の時間的な余裕の有無を判断し、乾燥時間に時間的な余裕があり、かつ、前記予測乾減率ｄＶが所定値以上である場合に前記送風乾燥運転を選択し実行する、という技術的手段を講じた。

また、前記運転制御部は、乾燥時間に時間的な余裕があり、かつ、前記予測乾減率ｄＶが所定値以上である場合でも、測定穀物水分値が所定水分値よりも低いときには前記調湿運転を選択して実行するとよい。これにより、休止（調湿）運転（全停止）によって、排風機の駆動停止による電力使用量の低減の省エネ効果も得られる。

さらに、前記運転制御部は、前記予測乾減率ｄＶが所定値未満のときは乾減率を小さくした前記熱風乾燥運転を選択して実行するとよい。これにより、乾燥仕上予約時刻を守るための乾燥効率（乾燥作用の進行）を確保できる。

また、前記運転制御部は、乾燥時間に時間的な余裕がないと判断したときには、乾減率を大きくした前記熱風乾燥運転を選択して実行するとよい。これにより、乾燥仕上予約時刻を守るための乾燥効率（乾燥作用の進行）を確保できる。

さらに、前記運転制御部は、前記乾燥仕上予約時刻までに乾燥仕上げが間に合わないと判断したときには警告報知するとともに、乾減率を大きくした前記熱風乾燥運転を選択して実行するとよい。

本発明の循環式穀物乾燥機は、乾燥運転開始後に、現在の外気条件（温度、湿度等）で送風乾燥運転したときの予測乾減率ｄＶを演算し、該予測乾減率ｄＶに基づいて送風乾燥（送風運転）したときの乾燥仕上予測時刻を求め、前記乾燥仕上予測時刻と乾燥仕上予約時刻から乾燥時間の時間的な余裕の有無を判断し、該乾燥仕上予約時刻に対して乾燥時間に時間的な余裕があるときには、該予測乾減率ｄＶが所定値以上か否かを考慮して、前記予測乾減率ｄＶが所定値以上の場合に、前記送風乾燥運転を選択し実行するようにしたので、乾燥仕上予約時刻を守りながら的確でかつ効率的な乾燥を進行することができる。また、外気温度の低い時間帯に限ることなく、全ての時間帯において送風運転による灯油燃料の消費量低減の省エネ効果を得ることが可能となる。

本発明の循環式穀物乾燥機における前方斜視図を示す。 本発明の循環式穀物乾燥機における後方斜視図を示す。 本発明の循環式穀物乾燥機における正面縦断面図を示す。 本発明の運転制御部におけるブロック図を示す。 本発明における省エネ乾燥運転プログラムのフロー図を示す。 本発明の省エネ乾燥運転プログラムに関係する計算式の一覧表を示す。 本発明の省エネ乾燥運転プログラムに関係する計算例１を示す。 本発明の省エネ乾燥運転プログラムに関係する計算例２を示す。 本発明の省エネ乾燥運転プログラムに関係する予測除水量Ｗと送風空気吸水可能量Ｅの関係を表すグラフを示す。

図１は、本発明における循環式穀物乾燥機１の前方側斜視図であり、図２は同上の後方側斜視図であり、図３は同上の正面側から見た縦断面図である。循環式穀物乾燥機１は、穀物を貯留する貯留部２、乾燥風を通風して穀物の乾燥を行う乾燥部３及び前記通風を受けた穀物を機外に取り出す取出部４を重設して構成し、さらに、前記取出部４には、取出された穀物を前記貯留部２に還流する穀物還流手段５を接続する。該穀物還流手段５とは昇降機５ａ及び上部搬送部５ｂのことを指す。前記上部搬送部５ｂの搬送終端部には、貯留部２内に臨ませた穀物分散装置５ｃを配設する。前記貯留部２は天井壁や側壁によって囲んで形成する。前記乾燥部３は機体中央に横設した熱風胴６と、該熱風胴６の両側に横設され、有孔壁により形成された乾燥室（穀物流下通路）７，７と、該乾燥室７の各側方に横設した排風胴８，８とを備えている。そして、熱風胴６の一端開口部には熱風を供給するように熱風発生手段（バーナー）９が接続される。該熱風発生手段９により生成された熱風は、熱風胴６、乾燥室７，７及び排風胴８，８を通過し、排風胴８，８の排風口に接続される排風機１０の吸引作用によって機外に排風される。なお、乾燥部３の機体を形成する側壁には穀物を張り込むための開閉蓋３ａが備えてある。

前記取出部４は、前記左右の乾燥室７，７の下端が交わる中央位置に横設されたロータリーバルブ１１と、該ロータリーバルブ１１の下方に設置して穀物を集穀する漏斗状の集穀板（ダッシュボード）１３，１３と、該集穀板１３，１３の下部の下部搬送部１２とから形成される。そして、前記ロータリーバルブ１１から繰出された穀物が前記下部搬送部１２により集穀されて機外に搬出されるようになっている。なお、前記下部搬送部１２の搬送終端側は前記昇降機５ａの搬送始端側と接続し、搬出された穀物が前記昇降機５ａに搬送されるようになっている。また、前記昇降機５ａの側部には公知の穀物水分計１５が配設されている。符号１４は、循環式穀物乾燥機の運転を制御する運転制御部である。

次に、前記循環式穀物乾燥機１の構成について詳細に説明する。図４は運転制御部１４の一例を示すブロック図である。運転制御部１４は、中央演算部（以下「ＣＰＵ」という）１９を構成するとともに、該ＣＰＵ１９とそれぞれ電気的に接続した入出力回路（以下「Ｉ／Ｏ」という）２０、書き込み専用の記憶部２１（以下「ＲＯＭ」という）及び書き込み・読み込み兼用記憶部２２（以下「ＲＡＭ」という）とから構成される。そしてさらに、前記Ｉ／Ｏ２０には、乾燥運転ボタンや張込運転ボタン、張込量設定ダイヤル、仕上げ水分値設定ダイヤル等からなる各種運転操作ボタン２３が電気的に接続されている。この運転操作ボタン２３には、通常の乾燥運転ボタンや送風運転ボタンのほか、本発明に関する省エネ乾燥運転モードボタンを備えている。このほか前記Ｉ／Ｏ２０には、前記穀物水分計１５や熱風発生手段９、前記昇降機５ａやロータリーバルブ１１などの各モータ（図示せず）を駆動させる動力系駆動回路２４、乾燥運転条件等を入力設定するための入力設定部１８のほか、後述する外気温度センサー１６及び外気湿度センサー１７と電気的に接続してある。また、運転制御部１４には時計機能も備えてある。

また、前記運転制御部１４には、該運転制御部１４の近傍などの任意の箇所に外気温度センサー１６及び外気湿度センサー１７が配設されており、これら外気温度センサー１６及び外気湿度センサー１７は前述のように運転制御部１４に検出信号を送るようにしてある。

前記運転制御部１４のＲＯＭ２１内には、本発明の特徴構成である、いわゆる省エネ乾燥運転プログラムの一例が記憶してある（図５のフロー図参照）。

作用：
次に、前記循環式穀物乾燥機１の作用を説明する。循環式穀物乾燥機１は、本発明の省エネ乾燥運転を開始する前に、前記入力設定部１８から乾燥仕上予約時刻（乾燥仕上希望時刻）Ｔ０や乾燥仕上水分値、穀物の張込量等を入力設定するとともに、この外の設定条件を入力設定する。そして、この後、前記運転操作ボタン２３の省エネ乾燥運転モードボタンを押すことによって、前記運転制御部１４による前記省エネ乾燥運転プログラムの実行が開始される。なお、穀物はあらかじめ張り込み済みとする。

ステップ１、２：
前記省エネ乾燥運転モードボタン（運転操作ボタン２３）を押して前記省エネ乾燥運転プログラムを実行開始する。該省エネ乾燥運転プログラムを実行開始すると、まず、循環式穀物乾燥機１の循環系である前記穀物還流手段５やロータリーバルブ１１、下部搬送部１２等が駆動し運転が開始される。

ステップ３：
あらかじめ入力設定した前記乾燥仕上予約時刻Ｔ０を読み込む。

ステップ４：
前記外気温度センサー１６及び外気湿度センサー１７により外気温度及び外気湿度を測定して各値を読み込む。

ステップ５：
次に、前記外気温度値と外気湿度値を基にして外気飽和水蒸気圧及び外気水蒸気圧を例えば、図６（ａ）に示した計算式によって求め、次いで、該外気飽和水蒸気圧と外気水蒸気圧を基にして外気絶対湿度Ｃ及び外気飽和絶対湿度Ｄも求める。そして、該外気絶対湿度Ｃと外気飽和絶対湿度Ｄの差を演算し、そのときの外気条件において送風乾燥（送風運転）した場合に、１ｋｇの外気が今後吸水可能な吸水量である送風空気吸水可能量Ｅを求める。これらの演算についても、図６（ａ）に示した計算式によって求めることができる。

ステップ６：
次に、現在、調質運転中であるか否かを判定する。前記省エネ乾燥運転プログラム開始直後の当該ステップ６の判断においては、調質運転のほか、乾燥運転（熱風乾燥：バーナー燃焼と送風）や外気による送風運転（送風乾燥：送風のみ）は行なっていないので、次のステップ７に進む。一方、調質運転中であるときにはステップ１０に進む。

ステップ７：
前記穀物水分計１５で穀物水分を測定して値を読み込む。

ステップ８、９：
前記測定水分値が、前記乾燥仕上水分値となっているか否かを判断し、前記乾燥仕上水分値となっていれば乾燥終了し、一方、前記乾燥仕上水分値に未到達であれば、次のステップ１０に進む。

ステップ１０：
このステップでは、送風乾燥（送風運転）時における予測除水量Ｗと予測乾減率ｄＶを求める。前記予測除水量Ｗは、そのときの外気条件において送風乾燥（送風運転）した場合の１時間当たりに除水される水分量の予測値である。前記予測除水量Ｗは、図７に示したように、現在の外気条件に基づいて求めた前記送風空気吸水可能量Ｅ（ステップ５で算出済み）との関係において比例の相関がある。このため、前記予測除水量Ｗは、前記送風空気吸水可能量Ｅとの関係において実験的に図６（ａ）に示した関係式（計算式）を適宜作成し、これにより求めるようにするとよい。このとき図６（ａ）において、予測除水量Ｗの計算式における係数は単なる一例である。また、前記送風空気吸水可能量Ｅについては、図７に示したように、穀物水分値（籾水分）の高・低において変化し、また、穀物の張込量等に応じて適宜決定する送風量Ｑによっても変化するので、これらの項目も考慮に入れて前記予測除水量Ｗは求める必要がある。

一方、前記予測乾減率ｄＶは、現在の外気条件において送風乾燥（送風運転）した場合の１時間当たりに乾燥される乾減率の予測値である。前記予測乾減率ｄＶの計算は、例えば、図６（ｂ）の計算例１に示したように、まず、現在の外気条件に基づいて求めた上記予測除水量Ｗを考慮に入れ、１時間後の推定籾水分（推定穀物水分）Ｙ（％）＝２３．７％を求め、次いで、測定水分値２４％から２３．７％を引き算することにより、計算例１の場合、予測乾減率ｄＶは０．３％／ｈとして求めることができる。また、図６（ｃ）の計算例２についても同様に予測乾減率ｄＶを求めることができる。

ステップ１１：
次に、乾燥仕上予測時刻Ｔ１を算出する。該乾燥仕上予測時刻Ｔ１は、前記ステップ１０で算出した、現在の外気条件において送風乾燥（送風運転）した場合の予測乾減率ｄＶと、乾燥仕上水分値とから求める。

ステップ１２、２０、２１：
次に、このステップでは、前記乾燥仕上予約時刻Ｔ０から前記乾燥仕上予測時刻Ｔ１を引き算して、乾燥余裕時間の有無の判断を行う。そして、この引き算によって求めた時間（乾燥余裕時間）がゼロ時間未満の場合は、送風乾燥を行えば乾燥余裕時間は無くなり、前記乾燥仕上予約時刻Ｔ０に乾燥仕上げが間に合わない可能性があるため、この旨を警告報知（ステップ２０）するとともに、熱風乾燥運転（ステップ２１）を開始して前記乾燥仕上予約時刻Ｔ０に乾燥仕上げを間に合わせるよう試みる。そして、該熱風乾燥運転（ステップ２１）は、穀物が熱風乾燥によって胴割を生じない範囲内で高速乾燥（乾減率を大きめ）を行なう。一方、前記乾燥余裕時間がゼロ時間未満でない場合は、現在の外気条件において送風乾燥を行っても乾燥仕上予約時刻Ｔ０までに時間的余裕があると判断し、ステップ１３に進む。なお、前記熱風乾燥運転は、前記バーナー９を駆動して熱風を生成して穀物に通風して乾燥する運転のことである。

ステップ１３：
このステップでは、前記ステップ１２において時間的余裕があると判断された場合に、前記乾燥余裕時間がどの程度あるかを判断する。前記乾燥余裕時間が例えば４時間よりも長い場合には、乾燥余裕時間が長いと判断してステップ１４に進む。一方、前記乾燥余裕時間が４時間よりも短い場合には、乾燥余裕時間が短いと判断してステップ１９に進む。

ステップ１４、１６：
このステップでは、前記ステップ７で測定した穀物水分値が１８％未満か否かを判断すし、穀物水分値が１８％よりも高い場合は、ステップ１５に進んで送風乾燥するか否かの最終的な判断を行なう。一方、穀物水分値が１８％よりも低い場合には、ステップ１６に進んで調質運転（全停止運転、休止運転）を開始する。該調質運転により、バーナー９の燃焼及び送風機１０の駆動が共に停止するので、灯油消費量の低減及び電力使用量の低減による省エネ効果を奏する。

ステップ１５、１７、１８：
このステップは、ステップ１０で求めた前記予測乾減率ｄＶが所定の乾減率以上か否かを判定して、現在の外気条件において送風乾燥（送風運転）した場合に乾燥作用の進行程度を予測し、送風乾燥するか否かの最終判断を行なう。前記予測乾減率ｄＶが例えば０．２％／ｈ以上である場合には、送風運転しても現在の外気条件において乾燥作用の進行が確保されることが予測されるため、ステップ１７に進んで送風乾燥（送風運転）を開始する。一方、前記予測乾減率ｄＶが０．２％／ｈ未満の場合には、送風運転しても現在の外気条件においては乾燥作用の進行の確保ができないことが予測されるため、乾燥仕上予約時刻Ｔ０を確実に守ること及び高水分の乾燥穀物にカビ等を生じさせることがないよう安全な乾燥を行なうことを目的にステップ１８に進んで熱風乾燥運転を開始する。そして、該熱風乾燥運転（ステップ１８）は、灯油の燃焼量等を抑えて低速乾燥（乾減率を小さめ）で行なう。なお、前記熱風乾燥運転は、前記バーナー９を駆動して熱風を生成して穀物に通風して乾燥する運転のことである。

ステップ１９：
なお、前記ステップ１３において乾燥余裕時間が４時間よりも短いと判断された場合は、乾燥余裕時間がさらにどの程度短いかを判断して、熱風乾燥を高速乾燥で行なうか低速乾燥で行なうかを判断する。このとき、乾燥余裕時間が例えば１時間よりも短い場合には高速で熱風乾燥を行い（前記ステップ２１）、一方、乾燥余裕時間が例えば１時間よりも長い場合には低速で熱風乾燥を行う（前記ステップ１８）。

以上のステップにより、現在の外気条件において、乾燥仕上予約時刻Ｔ０（乾燥仕上希望時刻）に乾燥仕上げを間に合わせ、かつ、バーナー燃焼をできるだけ行わないで灯油燃料の消費量を低減して省エネ効果を得る目的で、送風乾燥（ステップ１７）、調質運転（全停止運転）（ステップ１６）、熱風乾燥（高速）（前記ステップ２１）、熱風乾燥（低速・ゆっくり）（前記ステップ１８）のいずれかの運転が選択・実行される。そして、この後、前記ステップ４に戻って、上記と同様の判断・処理が乾燥仕上り停止水分になるまで繰り返し行なわれる。これにより、外気温度や外気湿度の外気条件が変化した場合において、随時、前記送風乾燥した場合の前記予測乾減率ｄＶを求めるとともに穀物水分値も監視し、例えば、乾燥余裕時間が長く又は短く変化したり、穀物水分値が低下等することに伴って、随時、送風乾燥（ステップ１７）、調質運転（ステップ１６）、熱風乾燥（高速）（前記ステップ２１）及び熱風乾燥（低速・ゆっくり）（前記ステップ１８）の各運転切換えが的確に実効されることになる。

以上のように、本発明は、現在の外気条件に基づいて送風乾燥（乾燥運転）した場合の予測乾減率ｄＶを求めるものであり、該予測乾減率ｄＶに基づいて正確な乾燥仕上予測時刻Ｔ１を求め、該乾燥仕上予測時刻Ｔ１に基づいて送風乾燥した場合に乾燥仕上予約時刻Ｔ０に間に合うか否かの正確な判断をすることができるものである。このため、乾燥仕上予約時刻Ｔ０を守る目的において、送風乾燥の選択が可能か否かを的確に判断することができる。また、上記で求めた前記乾燥仕上予測時刻Ｔ１に基づき、該乾燥仕上予約時刻Ｔ０までに乾燥余裕時間がある場合には、前記予測乾減率ｄＶに基づいて、現在の外気条件で送風乾燥した場合の乾燥作用の進行予測の程度を確かめたうえで送風乾燥の選択・実行を行なうので、乾燥作用の進行を確保して効率的な乾燥が行なえ、かつ、灯油燃料の消費量の低減化となり省エネ効果が向上する。

本発明によれば、循環式穀物乾燥機において、外気条件に基づいて送風乾燥（乾燥運転）した場合の予測乾減率ｄＶを求め、乾燥の進行程度を確認して乾燥仕上予約時刻Ｔ０を守りながら送風運転の選択を実行し、灯油燃料の消費量の低減による省エネ効果を得ることが可能となる。

１ 循環式穀物乾燥機
２ 貯留部
３ 乾燥部
３ａ 開閉蓋
４ 取出部
５ 穀物還流手段
５ａ 昇降機
５ｂ 上部搬送部
５ｃ 穀物分散装置
６ 熱風胴
７ 乾燥室
８ 排風胴
９ 熱風発生手段（バーナー）
１０ 排風機
１１ ロータリーバルブ
１２ 下部搬送部
１３ 集穀板
１４ 運転制御部
１５ 穀物水分計
１６ 外気温度センサー
１７ 外気湿度センサー
１８ 入力設定部
１９ 中央演算部（ＣＰＵ）
２０ 入出力回路（Ｉ／Ｏ）
２１ 書き込み専用記憶部（ＲＯＭ）
２２ 書き込み・読み込み兼用記憶部（ＲＡＭ）
２３ 運転操作ボタン
２４ 動力系駆動回路

Claims (5)

1. 穀物を流下させながら通風して乾燥を行う乾燥部と、
   穀物水分を測定する穀物水分測定部と、
   穀物水分値が所定の水分値になるまで乾燥運転を継続するとともに、あらかじめ設定した乾燥仕上予約時刻に乾燥が仕上がるように制御する運転制御部と、
   を備えた循環式穀物乾燥機において、
   前記運転制御部は、穀物に外気を通風して乾燥を行う送風乾燥運転、穀物に熱風を通風して乾燥を行う熱風乾燥運転又は穀物への通風を停止する調質運転のいずれかを選択可能であって、前記各運転を随時切り換えて実行する省エネ乾燥運転モードを備えており、現在の外気条件で送風乾燥運転したときの予測乾減率ｄＶを演算するとともに、該予測乾減率ｄＶに基づいて乾燥仕上予測時刻を求め、前記乾燥仕上予測時刻と前記乾燥仕上予約時刻から乾燥時間の時間的な余裕の有無を判断し、乾燥時間に時間的な余裕があり、かつ、前記予測乾減率ｄＶが所定値以上である場合に前記送風乾燥運転を選択し実行することを特徴とする循環式穀物乾燥機。
2. 前記運転制御部は、乾燥時間に時間的な余裕があり、かつ、前記予測乾減率ｄＶが所定値以上である場合でも、測定穀物水分値が所定水分値よりも低いときには前記調質運転を選択して実行する請求項１に記載の循環式穀物乾燥機。
3. 前記運転制御部は、前記予測乾減率ｄＶが所定値未満のときは乾減率を小さくした前記熱風乾燥運転を選択して実行する請求項１に記載の循環式穀物乾燥機。
4. 前記運転制御部は、乾燥時間に時間的な余裕がないと判断したときには、乾減率を大きくした前記熱風乾燥運転を選択して実行する請求項１乃至３の何れかに記載の循環式穀物乾燥機。
5. 前記運転制御部は、前記乾燥仕上予約時刻までに乾燥仕上げが間に合わないと判断した
   ときには警告報知するとともに、乾減率を大きくした前記熱風乾燥運転を選択して実行する請求項１乃至３の何れかに記載の循環式穀物乾燥機。
   
   

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