JP6123581B2 - 農作物用乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、穀物や野菜等の農産物を乾燥する農産物乾燥機に関する。

特許文献１及び特許文献２には乾燥室(熱風室)から排風ファンで排出した排風を、再度乾燥室内に戻すことで排風に含まれる熱を乾燥作用に再利用する農作物用乾燥機が開示されている。

特開２００９‐２９３８１２号公報 特開２００９−２４９４８号公報

農作物用の乾燥機は、高速で回転するカップ状の霧化筒により、燃料（灯油や軽油）を回転する気化筒の先端で放射状に飛散させ、筒の外周から噴出する空気流によって霧化する形式のロータリバーナ、又は、燃料をポンプの圧力にて噴霧するガンタイプバーナを使用している。

ガンタイプバーナは、乾燥温度を変更制御するために、通常、１周期（例えば１分間）における燃焼工程と燃焼停止工程の時間をそれぞれ増減させて燃焼工程と燃焼停止工程を交互に繰り返す制御がなされる。例えば、目標とする乾燥温度が高いと燃焼工程を５０秒、停止工程を１０秒とし、目標とする乾燥温度が低いと燃焼工程を４０秒、燃焼停止工程を２０秒とする。

本発明は、排風を再利用する農作物用の乾燥機にガンタイプバーナを搭載したときに、適切な乾燥を行うことを課題とする。

本発明は、かかる課題を解決するために次のような技術的手段を講ずる。
請求項１記載の発明は、燃焼バーナと、穀物を乾燥する乾燥室と、排風ファンと、排風ファンから排出された排風を乾燥室に戻す排風戻し筒と、該排風を機外に排出する量と排風戻し筒に排出する量を調節する排風調節機構を備えた農作物用乾燥機において、
燃焼バーナは燃焼工程と燃焼停止工程を交互に行うものであって、
燃焼工程から燃焼停止工程に移行すると、排風戻し筒側に排出する排風量を増加させるべく排風調節機構を作動させ、
燃焼工程と燃焼停止工程は設定時間毎の周期で行うものであって、
１つの周期における燃焼工程時間と燃焼停止工程時間の割合をそれぞれ変更可能とし、
前記１つの周期における燃焼停止工程時間の割合が多くなるほど、排風調節機構による排風戻し筒側に排出する排風量の増加量を増加させる側に補正することを特徴とする農作物用乾燥機とする。

請求項２記載の発明は、燃焼バーナと、穀物を乾燥する乾燥室と、排風ファンと、排風ファンから排出された排風を乾燥室に戻す排風戻し筒と、該排風を機外に排出する量と排風戻し筒に排出する量を調節する排風調節機構を備えた農作物用乾燥機において、
燃焼バーナは燃焼工程と燃焼停止工程を交互に行うものであって、
燃焼工程から燃焼停止工程に移行すると、排風戻し筒側に排出する排風量を増加させるべく排風調節機構を作動させ、
燃焼工程と燃焼停止工程は設定時間毎の周期で行うものであって、
１つの周期における燃焼工程時間と燃焼停止工程時間の割合をそれぞれ変更可能とし、
前記１つの周期における燃焼停止工程時間が設定以下の場合には、排風調節機構による排風戻し筒側に排出する排風量を増加させる制御を規制することを特徴とする農作物用乾燥機とする。

請求項１記載の発明は、燃焼停止工程中は乾燥室（２）に戻す排風量を増加させることで、乾燥熱量と水分を更に多く付与することで穀温を維持し、胴割れを防止することができる。

また、燃焼停止工程時間が長くなるほど排風戻し量を多く戻すことができるので、乾燥熱量と水分を更に多く付与することで穀温を維持し、胴割れを防止することができる。

請求項２記載の発明は、燃焼停止工程時間が設定以下となると、排風戻し筒（１２）側に排出する排風量を増加させる制御を規制することで、次の周期の燃焼工程時の燃焼バーナ（７）の着火時に、戻し排風量の増加による着火不良を防止することができる。

側面から見た穀物乾燥機の内部を説明する図 正面から見た穀物乾燥機の内部を説明する図 背面から見た排風調節機構を説明する図 側面から見た排風調節機構を説明する図 側面から見た燃焼バーナの構成を説明する図 燃焼バーナの燃焼工程と燃焼停止工程の周期を説明するタイムチャート ブロック図 操作盤図 乾燥運転のフローチャート

本発明の実施の形態の農作物用乾燥機について、以下説明する。
箱体状の機壁Ｋ内部に穀物を貯留する貯留室１と穀物を乾燥させる乾燥室２を設ける。
乾燥室２は内部を空洞とする筒状の遠赤外線放射体３を備える熱風室６と、穀物が流下する穀物流下室４と、排風室５を備える。機壁Ｋの正面側には燃焼バーナ７を設け、燃焼バーナ７をバーナケース８で覆う。機壁Ｋの背面側には排風ファン９を設ける。排風ファン９のファン胴１０に接続する排風排出筒１１の上部には排出された排風を熱風室６に戻す排風戻し筒１２を設け、排風戻し筒１２は、背面側の機壁Ｋと接続し、背面側の機壁Ｋに形成する排風戻し口１３を介して排風戻し筒１２を通過した排風を熱風室６に供給する構成である。排風ファン９の排出側には排風を機外に排出する排風量と、排風戻し筒１２に排出する排風量の割合を調節する排風調節機構Ｈを設ける。排風調節機構Ｈは排風排出筒１１に設ける第一排風調節弁１４と、排風戻し筒１２内に設ける第二排風調節弁１５を設ける。第一排風調節弁１４は第一調節モータ１６で駆動し、第二排風調節弁１５は第二調節モータ１７で駆動する。そして、第一排風調節弁１４及び第二排風調節弁１５それぞれを適宜調節制御することで排風戻し筒１２から熱風室６に戻す排風量を調節する構成である。

遠赤外線放射体３は熱風室６内にあって燃焼バーナ７の燃焼面と対向する位置に設ける。前後方向に長い円筒状に形成し、その後部に熱風排出筒１８を設ける。熱風排出筒１８は熱風排出口１９が前側に向くよう側面視半円状に曲げて形成される。

燃焼バーナ７で生成された熱が排風ファン９の吸引作用で遠赤外線放射体３及び熱風排出筒１８の内部を通過して熱風室６内に熱風として供給され、該熱風は穀物流下室４内を通過し、排風室５を経て排風ファン９で吸引・排出される。排風ファン９で排出された排風は排風戻し筒１２を経て排風戻し口１３から熱風室６の後部に供給され、熱風室６内で熱風と混合し、穀物流下室４の穀物に作用する。

昇降機２０と上部ラセン２１で貯留室１に供給された穀物は穀物流下室４に流下し、乾燥運転の開始後に、穀物流下室４の下端部に設けるロータリバルブ２２により下部ラセン２３に設定量ずつ繰り出され、下部ラセン２３で昇降機２０に供給され、再度貯留室１に供給されるいわゆる循環式の穀物乾燥機である。

機壁Ｋの前側には制御部Ｓを内蔵する操作パネル２４を設け、昇降機２０にはサンプル穀物を採取して水分値を測定する水分計２５を設けている。
操作パネル２４について説明する。

張込スイッチ３０・通風スイッチ３１・乾燥スイッチ３２・排出スイッチ３３・停止スイッチ３４の運転スイッチＵを設けている。乾燥運転中の熱風温度・測定水分値・乾燥運転の終了までの残時間を順次表示する運転表示パネル３５を設けている。また、張込量を設定するための張込量スイッチ３６・到達目標水分値を設定する水分設定スイッチ３７・張込量スイッチ３６及び水分設定スイッチ３７の設定数値を表示する設定表示パネル３８・設定表示パネル３８の設定値を変更する数値増減スイッチ３９を設けている。また、乾燥対象の穀物種類を設定する穀物設定スイッチ４０・乾燥速度を設定する乾燥速度設定スイッチ４１を設けている。

符号は付さないが、熱風室６内の温度を検出する熱風温度検出センサ、外気温度を検出する外気温度センサを設けている。
次に、燃焼制御と排風調節機構Ｈによる乾燥制御について説明する。

本実施の形態の燃焼バーナ７はいわゆるガンタイプバーナであり、燃料タンク４３からポンプ４４で繰り出した燃料をノズル４５から噴霧し、イグナイタ（図示せず）で発火させて燃焼する公知のバーナである。本実施の形態のポンプ４４の繰り出し能力は一定とし、常時燃焼すると乾燥温度は一定となる。しかしながら、穀物乾燥機は穀物の張込量や外気温度によって必要な乾燥温度を変更制御する必要があるので、燃焼工程と燃焼停止工程を設定時間（例えば１分）の周期で行うことで乾燥温度を制御する。すなわち、目標とする乾燥温度が低い程、１周期における燃焼工程時間を短くし（例えば４０秒）、１周期における燃焼停止工程時間を長く（例えば２０秒）する。目標とする乾燥温度が高い程、１周期における燃焼工程時間を長く（例えば５５秒）し、燃焼停止工程時間を短く（例えば５秒）する。

次にフローチャートに基づいて、乾燥運転について説明する。
オペレータが張込スイッチ３０を操作すると昇降機２０及び上部ラセン２１が駆動して張込穀物を順次、貯留室１内に張込む。そして、張込運転が終了すると、オペレータは張込量スイッチ３６で張込穀粒量を設定し、水分設定スイッチ３７で到達目標水分値（例えば１４％）を設定し、穀物設定スイッチ４０で対象穀物を設定し、乾燥速度設定スイッチ４１で乾燥速度を設定する。

次に、乾燥スイッチ３２を操作すると乾燥運転が開始され、ロータリバルブ２２、下部ラセン２３、昇降機２０、上部ラセン２１の循環系が駆動を開始すると共に、燃焼バーナ７が燃焼を開始する。

排風調節機構Ｈは設定された張込量及び乾燥速度と、水分計２５で測定される穀物水分値、外気温度等の条件に基づいて調節動作がなされる。例えば、乾燥初期には穀温を上昇させるべく排風を排風戻し筒１２側へ戻す割合を７０％程度になるように第一排風調節弁１４と、第二排風調節弁１５を制御する。乾燥運転の継続により、水分計２５で測定される水分値が低下するにつれて排風戻し筒１２側へ戻す割合を徐々に低下させ、到達目標水分値に近づくとほとんど全ての排風を排風排出筒１１から機外に排出する。

燃焼バーナ７は、前述の通り、燃焼工程と燃焼停止工程を設定時間毎の周期（１分）で行う。
燃焼工程から燃焼停止工程に移行すると、排風を熱風室６に戻す量を増加する側に補正するよう排風調節機構Ｈを制御する。そして、当該燃焼停止工程の終了までに排風調節機構Ｈを前回の燃焼工程時の位置に戻す制御を行う。すなわち、燃焼停止工程時には、一時的に熱風室６に戻す排風の量を増加させる制御を行う。本実施の形態では、標準で５％程度増加させる。例えば、排風戻し割合が前述の７０％の場合には７５％を戻し、当該燃焼停止工程が終了するときにはまた７０％に戻す。この増加量は例えば乾燥初期においてはさらに多くする補正（例えば６％程度の増加）をし、乾燥運転の進行に従い増加量を減少する補正（例えば４％程度）を行っても良い。排風を利用する穀物乾燥機においては、乾燥初期は乾燥効率を高めるために穀温を上昇させる必要があるので熱風室６に戻す排風の量を増加させ、乾燥運転が進行し、目標とする水分値に近づくにつれ、穀温を上昇させる必要が少なくなるので熱風室６に戻す排風の量を減少させる。そのため、燃焼停止工程時の戻し排風量の増加量もそれに合わせて補正する。

あるいは、１周期における燃焼停止工程の時間が長くなるほど排風調節機構Ｈによる排風戻し量の増加量を多くする側に補正する。
なお、燃焼停止工程時における排風調節機構Ｈによる排風戻し量の増加制御は１周期における燃焼停止工程時間が設定時間以下の場合（例えば燃焼工程時間５０秒より長く・燃焼停止工程時間１０秒以下）は規制している。すなわち、燃焼停止工程中に排風戻し量を増加させると熱風室６内の温度分布等に変化が生じ、熱風室６内が安定するまでには、それなりの時間が必要である。そして第一排風調節弁１４と、第二排風調節弁１５が増加側に作動を行う時間及び増加分を戻す作動を行う時間が必要であり、戻し排風量の一時的な増減で生じる熱風室６内の変化が安定するまでに時間が必要である。設定時間以下（短時間）の燃焼停止工程時に排風戻し量の増加制御を行うと、熱風室６に生じた乱流が次の周期の燃焼工程開始時点で安定せず、熱風室６内の温度分布不良が生じることで、燃焼バーナ７の着火に必要な外気取り入れ量の減少等につながり、着火し難くなる場合が生じる。そのため、燃焼停止工程時における排風量の一時的な増加制御を行うには、燃焼停止工程時間が設定時間以上必要となる。

燃焼停止工程時の排風戻し量の増加制御は、当該燃焼停止工程の終了までに元に戻すべく排風調節機構Ｈを制御する。すなわち、前記増加させた分を減少させるべく第一排風調節弁１４と第二排風調節弁１５を作動させる。そして、次の周期の燃焼工程の開始時点までに熱風室６内を安定させた状態で着火することで着火不良を防止する。

本実施の形態の乾燥制御は、排風に含まれる乾燥熱量と水分を穀物に付与することで、穀粒表面からの水分蒸発を抑止し、付与される熱量が穀粒内部に作用することで、穀温が急激に上昇して穀粒中の水分移行が促進されても水分勾配が急激に高くならず、穀物の胴割れが発生し難くするものである。そのため、燃焼停止工程中の急激な穀温の低下による胴割れの発生を防止するため、燃焼工程停止中は熱風室６に戻す排風量を増加させ、乾燥熱量と水分を更に付与することで穀温を維持し、胴割れを防止することができるのである。

排風ファン９は排風ファンモータ４２により駆動する。排風ファンモータ４２を固定速モータを用いても良いが、可変速モータを使用し、燃焼工程から燃焼停止工程に移行したときに、排風ファン９の回転を標準から低速側に制御しても良い。それにより排風ファン９で吸引する熱風量を減少させることで燃焼停止中の熱風室６内の急激な温度の減少（穀温の低下）を低減し、胴割れを防止することができる。さらに、前述の排風ファン９の回転を低速側に制御すると共に、排風を熱風室６に戻す割合を増加させても良い。燃焼停止工程から燃焼工程に移行したときには排風ファン９の回転を標準に復帰させるのは言うまでもない。

２ 乾燥室
６ 熱風室
７ 燃焼バーナ
９ 排風ファン
１２ 排風戻し筒
Ｈ 排風調節機構

Claims (2)

1. 燃焼バーナと、穀物を乾燥する乾燥室と、排風ファンと、排風ファンから排出された排風を乾燥室に戻す排風戻し筒と、該排風を機外に排出する量と排風戻し筒に排出する量を調節する排風調節機構を備えた農作物用乾燥機において、
   燃焼バーナは燃焼工程と燃焼停止工程を交互に行うものであって、
   燃焼工程から燃焼停止工程に移行すると、排風戻し筒側に排出する排風量を増加させるべく排風調節機構を作動させ、
   燃焼工程と燃焼停止工程は設定時間毎の周期で行うものであって、
   １つの周期における燃焼工程時間と燃焼停止工程時間の割合をそれぞれ変更可能とし、
   前記１つの周期における燃焼停止工程時間の割合が多くなるほど、排風調節機構による排風戻し筒側に排出する排風量の増加量を増加させる側に補正することを特徴とする農作物用乾燥機。
2. 燃焼バーナと、穀物を乾燥する乾燥室と、排風ファンと、排風ファンから排出された排風を乾燥室に戻す排風戻し筒と、該排風を機外に排出する量と排風戻し筒に排出する量を調節する排風調節機構を備えた農作物用乾燥機において、
   燃焼バーナは燃焼工程と燃焼停止工程を交互に行うものであって、
   燃焼工程から燃焼停止工程に移行すると、排風戻し筒側に排出する排風量を増加させるべく排風調節機構を作動させ、
   燃焼工程と燃焼停止工程は設定時間毎の周期で行うものであって、
   １つの周期における燃焼工程時間と燃焼停止工程時間の割合をそれぞれ変更可能とし、
   前記１つの周期における燃焼停止工程時間が設定以下の場合には、排風調節機構による排風戻し筒側に排出する排風量を増加させる制御を規制することを特徴とする農作物用乾燥機。

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