JP6464564B2 - 穀物乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、バーナーの燃焼制御による熱風を受けて穀物を乾燥する穀物乾燥機に関するものである。

特許文献１の穀物乾燥機は、乾減率等を所定の条件範囲に調整することにより、飼料穀物を含む多様な穀種について、穀物の品質劣化を抑えて適正な乾燥処理を可能とするものである。

特開６３−１７６９８８号公報

しかしながら、乾燥穀物の用途が異なる場合、例えば、用途が食用米と相違する飼料米についての乾燥は、その用途に合わせた乾燥方法が必要となるとともに、多用途化に際して操作の複雑化を招くという問題を伴う。

本発明は、食用穀物と飼料穀物について、それぞれの目的に沿った乾燥を一つ機体によって可能とするとともに、多用途化に際して操作性を確保することができる穀物乾燥機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、燃焼バーナ（５）と排風ファン（６）とを備え、張込穀物を循環させつつ熱風によって乾燥する乾燥部（３）と、乾燥速度を設定するための乾燥速度設定手段（５６）とを備え、上記張込穀物の穀物量に対応して上記乾燥速度設定手段（５６）による設定乾燥速度による上記燃焼バーナ（５）の制御を可能に構成した穀物乾燥機において、上記張込穀物の張込量及び上記設定乾燥速度に基づき上記燃焼バーナ（５）を制御する食用穀物乾燥モード（５５）と、張込量にかかわらず上記燃焼バーナ（５）を制御する飼料穀物乾燥モード（５５）とを選択可能に設け、前記乾燥部（３）は、前記排風ファン（６）から戻した排風を熱風に混入して乾燥する排風戻し機構（２１）を選択適用可能に備え、この排風戻し機構（２１）を前記食用穀物乾燥モード（５５）に限って選択適用することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成において、前記排風ファン（６）は、回転速度を高速と低速に切換え可能に構成するとともに、前記飼料穀物と前記食用穀物の乾燥モード（５５）に対応して高速と低速に切換えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明の構成において、前記乾燥部（３）は、前記張込穀物中の塵埃を排出する排塵ファン（９）を備え、この排塵ファン（９）は、回転速度を高速と低速に切換え可能に構成するとともに、前記飼料穀物と前記食用穀物の乾燥モード（５５）に対応して高速と低速に切換えることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、穀物乾燥機は、乾燥部（３）の燃焼バーナ（５）と排風ファン（６）により、循環する張込穀物を乾燥し、このとき、食用穀物乾燥モード（５５）と飼料穀物乾燥モード（５５）の選択によって燃焼バーナ（５）が制御され、すなわち、食用穀物乾燥モード（５５）では、張込穀物量および乾燥速度設定手段（５６）による設定乾燥速度に沿って燃焼バーナ（５）が制御され、また、飼料穀物乾燥モード（５５）では、張込穀物量にかかわらず燃焼バーナ（５）が制御されることから、簡易なモード選択操作により、食用穀物乾燥モード（５５）では、張り込んだ穀物量と設定の乾燥速度に応じた食用穀物としての乾燥品質を確保することができ、また、飼料穀物乾燥モード（５５）では、粉砕籾等の飼料に適する胴割れを伴う飼料穀物としての乾燥品質を短時間で確保することができる。
また、食用穀物乾燥モード（５５）の選択により、水分と熱を含む排風を利用する排風戻し機構（２１）が適用されて省エネ、高速、高品質の食用米乾燥が可能となり、また、飼料穀物乾燥モード（５５）の選択により、多くの塵埃を伴う飼料米について、排風中の塵埃の戻りが抑えられて塵埃の排出を促進することができる。

請求項２に係る発明により、請求項１に係る発明の効果に加え、前記排風ファン（６）は、前記食用穀物乾燥モード（５５）時に低速回転され、前記飼料穀物乾燥モード（５５）時に高速回転して食用穀物時より排風が促されることから、多くの塵埃を伴う飼料米について、塵埃の排出を促進することができる。

請求項３に係る発明により、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、前記排塵ファン（９）は、回転速度を切換え可能に前記張込穀物から排塵し、前記食用穀物乾燥モード（５５）時に低速回転され、前記飼料穀物乾燥モード（５５）時に高速回転して食用穀物時より排塵が促されることから、多くの塵埃を伴う飼料米について、塵埃の排出を促進することができる。

本発明の実施形態にかかる穀物乾燥機全体の内部構造の斜視図 図１の穀物乾燥機の乾燥部と集穀部の構成の内部斜視図 図１の穀物乾燥機の外部構成を含めた乾燥部と集穀部の構成図 図１の穀物乾燥機の排風排出部の要部背面斜視図 図１の穀物乾燥機の排風排出部の要部縦断面図 図１の穀物乾燥機の乾燥部の通風流線を表す平面図 図１の穀物乾燥機のシステム構成図 水分斑層の区分例を示す図 図１の穀物乾燥機の制御ボックスの操作盤の正面図 乾燥モードの選択による乾燥制御のフローチャート

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１には本発明の実施形態にかかる穀物乾燥機１全体の内部構造の斜視図を示す。図１は貯留部２から上の部分を乾燥部３から分離して持ち上げた状態を示し、本体の長手方向を前後方向、短手方向を左右方向とする。また図２には、この穀物乾燥機１の乾燥部３と集穀部４の構成の内部斜視図を、図３には、外部構成を含めた乾燥部３と集穀部４の構成図を示す。

穀物乾燥機１は、その内部に上から貯留部２、乾燥部３、集穀部４の順に形成し、その外周部に設けた昇穀機７の駆動によって穀粒を循環させながら、燃焼バーナ５の燃焼と排風ファン６とにより発生する熱風を乾燥部３で穀粒に浴びせて乾燥する、いわゆる循環式の穀物乾燥機である。乾燥部３の穀粒出口には正逆に回転しながら所定量の穀粒を流下させるロータリバルブ１４を備え、その繰出し穀粒を昇穀機７に通じる集穀部４の下部螺旋１５に受け、昇穀機７の上部側に接続する上部搬送装置８で貯留部２の拡散盤（不図示）に供給することにより、張込み穀粒が貯留部２の全面に均一に堆積貯留される。

本体の前側でかつ乾燥部３の左右中央位置に、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を取り付け、該バーナケース４０内には燃焼バーナ５を収容配置する。この燃焼バーナ５の燃焼盤面は本体と対向するよう載置する。合わせて本体の後側には乾燥部３の左右中央位置に排風ファン６を設ける。

本体の前側でバーナケース４０に隣接する位置には穀粒を揚穀する昇穀機７を設け、本体の上部には、移送螺旋を内装し昇穀機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入する藁屑等の夾雑物を吸引除去する排塵ファン９を設ける。また穀粒の水分を検出する水分計１０を昇穀機７に取り付け設定時間毎に揚穀中の穀物のうちサンプル穀物を取り込み単粒毎の電気抵抗値を検出することにより水分値を算出する。

乾燥部３には、機体の前面板３ａと背面板３ｂとの間に左右の穀粒流下通路１３，１３を架設し、それぞれの穀粒流下通路１３、１３を挟むように、左右外側の熱風室１１、１１と、中央の排風室１２とを形成する。熱風室１１は、燃焼バーナ５で生成した乾燥熱風が通過し、排風室１２は左右中央部で排風ファン６と連通している。穀粒流下通路１３の下端部には穀粒を集穀部４に繰出すロータリバルブ１４を設け、ロータリバルブ１４の回転により貯留部２の穀粒が順次通過する構成である。

（排風混合）
図４には本発明の実施形態にかかる穀物乾燥機１の排風排出部の要部背面斜視図を、図５には排風排出部の要部縦断面図を、図６には乾燥部３の通風流線を表す平面図を示す。

排風排出部は、背面板３ｂから箱体外側に排風ダクト２０を突出して設け、排風ダクト２０の上部に排風供給ダクト２１を連結するとともに、排風ダクト２０から前方に連通して背面板３ｂから箱体内側に向かって排風室１２にファン胴６ａを張出し、固定板６ｃとファン羽根６ｂを取付けることにより排風ファン６をその先端が排風室１２内に張出すように構成する。また、ファン胴６ａの上部にファンモータ６ｄを配置し、背面側に伝動ベルト６ｅを設けてファン羽根６ｂを駆動する。

ファンモータ６ｄが排風ファン６と一体的に排風室１２に内設されることから、外気に対する排風漏れを生じることなく、外付けのファンモータ６ｄによる簡易なファン駆動部を構成することができる。また、このファンモータ６ｄは回転数調節手段である後述のファン用インバータ７３により回転数を調節することができる構成としている。

排風ファン６は断面円形のファン胴６ａ内部に、軸流式のファン羽根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の排風排出側には断面円形の排風ダクト２０を連結している。このように本発明にかかる穀物乾燥機１は排風ファン６からの排風の一部を戻して熱風に混合し、再度穀物乾燥に利用する構成を備える。

排風を混合する構成に付いて説明する。排風ファン６からの排風は、機外に排出する流出排風と、熱風室側に還流する戻し排風とに分けられ、排風ダクト２０内には流出排風と戻し排風との割合を調節する排風調節手段である第一調節弁２３を設けると共に、排風供給ダクト２１の排風入口には排風供給ダクト２１内に供給される戻し排風の量を調節する第二調節弁２２を設ける。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、このうち回動軸２３ａには第一調節弁駆動モータ２５を連結し、回動軸２２ａにも第二調節弁駆動モータ２６を連結している。そして排風供給ダクト２１から戻りダクト２７に流入する戻し排風量は制御装置１７で適宜調節する。

排風供給ダクト２１は、排風ファン６の上部から左右両側に亘って設け、戻し排風を左右両側に分散する。排風戻し手段を構成する戻りダクト２７は左右の熱風室１１内を前後方向に沿って備える筒形状の通路で、本実施の形態では円状に形成しており、排風ファン６から排出される排風の一部を熱風室１１側に戻す。

本体とバーナケース４０の間には熱排風通過ケース４３を備える。そして、戻りダクト２７の一端と熱排風通過ケース４３とを連通する構成とし、戻りダクト２７から戻された戻し排風は熱排風通過ケース４３で燃焼バーナ５で生成される熱風と混合する。

次に燃焼バーナ５で生成した熱風が排風ファン６の吸引作用を受けて乾燥熱風として熱風室１１から流下通路１３の穀粒に作用した後、一部戻し排風となって戻りダクト２７を経て、熱排風通過ケース４３で熱風と混合して熱風室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で生成した熱風はバーナケース４０から熱風室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、穀粒に作用して水分を奪って排風室１２に排出され、排風ファン６にて排風ダクト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量の戻し排風を戻りダクト２７を通じて熱排風通過ケース４３に供給され、燃焼バーナ５により生成した熱風と混合して供給される。

上記構成により、排風ファン６からの戻し排風を、燃焼バーナ５で生成した熱風と混合して熱風室１１に供給することによって、燃焼バーナ５から供給する熱風に排風中の熱が加わり、穀粒流下通路１３の穀粒にその熱を適切に作用させることができ短時間で穀温を適切な温度にまで上昇させることができる。これにより、穀粒内部また穀粒間の水分移行が活発にすることができ、穀粒の胴われを防止しながら高速乾燥をすることができる。また穀粒流下通路１３の穀粒に作用する熱風の絶対湿度が高くなるので、穀粒表面からの気化量を抑止することができ、この点でも穀粒の胴われを防止することができる。

また、穀粒中の水分の気化を抑止するものとして、穀粒から一旦除去した水分を戻して穀粒に与えるため、新たに加湿された加湿水分除去のための余分な燃焼が不要で燃料効率を高くすることができる。

（制御システム）
図７は、本発明の実施形態にかかる穀物乾燥機１のシステム構成図である。制御装置１７は、バーナケース４０の上部の制御ボックスに内蔵する。この制御装置１７への信号入力機器として、穀物乾燥機１の外周に設置した外気温度センサ７０、熱風室の温度を測定する熱風温度センサ７１、昇穀機７に設けた水分計１０、貯留部２の内壁上部に設けた張込量検出センサ７２を設け、制御装置１７はこれらの検出信号を受けるとともに、操作盤１６上に設けたスイッチ類からの入力信号を受ける。そして制御装置１７は、熱風室１１に送り込む熱風を生成する燃焼バーナ５、排風量調節のための第一調節弁２３や第二調節弁２２を駆動する第一調節弁駆動モータ２５及び第二調節弁駆動モータ２６、排風ファン６のファンモータ６ｄの回転数を調節するファン用インバータ７３、昇穀機７を駆動する昇穀機モータ等の動力等の出力機器を接続し、信号入力機器からの信号やスイッチ類からの入力信号に応じてこれらの出力機器の動作を制御する。

（操作パネル）
図９は制御ボックスの操作盤１６の正面図を示す。操作盤１６は左側に「ヒートリサイクル（登録商標）」と称する排風を戻しつつ乾燥する排風混入乾燥の状態等を示す状態表示パネル５１、中央に張込運転スイッチ６１・通風乾燥スイッチ６２・乾燥運転スイッチ６３・排出運転スイッチ６４・停止スイッチ６５を設ける操作パネル５２、右側に穀粒の張込量の設定や状態を示したり穀粒の設定水分値を示したりするサブパネル５３とその下方に乾燥対象の穀物の種類を選択する穀物設定ボタン５５及び表示、乾燥速度を選択する設定ボタン５６及び表示灯を備える。穀物設定ボタン５５には選択枝として籾や麦等の食用穀物に加えて飼料穀物（飼料籾）を設け、それぞれの乾燥モードの乾燥制御パターンを選択可能に構成する。乾燥速度の設定ボタン５６は、「遅い」「普通」「速い」等の選択により、張込量に応じて燃焼バーナ５を制御する乾燥速度設定手段であり、食用穀物の選択による食用穀物乾燥モードの場合に所望の乾燥速度の設定操作を要する。

（乾燥制御処理）
上記構成の穀物乾燥機１における本発明の実施形態にかかる運転制御の大要を説明する。
食用穀物とりわけ籾の乾燥運転は、貯留部２に張込まれた穀粒を循環しつつ、使用者が設定した乾燥速度に沿って乾燥部３に乾燥熱風を供給し、乾燥目標水分値Ａまで順次乾燥処理する。

また、穀物層毎の水分斑を小さくすることを使用者が所望した場合には、水分斑の収束モード（図示せず）を選択して乾燥しても良い。すなわち、貯留部２の張込み穀粒を１循環させる間に張込量に応じた複数回の異なるタイミングで穀粒の水分値を測定する一巡測定を行い、この一巡測定によって得られた張込み穀粒の穀物層別の縦方向の水分分布状態、即ち水分斑の程度を把握する（図８参照）。そして、この水分斑を穀粒の循環によって所定幅内に収束するために要する予定循環時間を算出し、この予定循環時間で乾燥目標水分値Ａに至る乾燥速度により乾燥循環運転を行う。

また、飼料穀物の乾燥運転は、張込量と無関係に飼料穀物に適する高速領域の所定の乾燥速度で高温乾燥することによって胴割れを促す。この場合、塵埃排出のために、排風戻し制御は適用せずに全排風を排出する。また、飼料穀物は生育段階で除草や消毒等を行わないことが多いため、収穫時に雑草等が混ざり、塵埃が多く発生する。そのため、飼料穀物から混入塵埃の排出を促進するために、排風ファン６、排塵ファン９をインバータ制御等によって食用穀物の場合より増速する。特に排塵ファン９は、火災の原因となる混入ごみを効果的に排出するために、増速して除塵力をアップする。

次に、食用穀物と飼料穀物の２つの選択モードによる乾燥制御について詳細に説明する。
制御処理は、そのフローチャートを図１０に示すように、穀物張込工程の完了に続き、飼料穀物の乾燥モードの当否判定の第１のステップ（以下において、「Ｓ１」の如く略記する。）により、穀物設定ボタン５５で「飼料」を選択した場合は、続く乾燥運転スイッチ６３のオン操作（Ｓ２）により、飼料穀物乾燥モードの制御パターンによる乾燥運転が開始される。この飼料穀物乾燥モードの場合は、乾燥速度用の設定ボタン５６を操作する必要はない。

飼料穀物乾燥モードによる乾燥運転は、通風循環運転から開始（Ｓ３）される。この通風循環運転は、少なくとも張込量１循環について実施することにより、省エネを図りつつ穀物中の塵埃を排出する。

次いで、穀物の水分値の判定（Ｓ３ａ）により所定の設定水分値未満になるまで通風循環運転（Ｓ３ｂ）を行うことによって省エネを図る。また、通風循環は、あらかじめ定めた通風時間の範囲内とすることにより、次の高速乾燥（Ｓ４）に円滑に移行する。

高速乾燥（Ｓ４）は、排風戻し制御の適用なしで、張込量にかかわらず燃焼バーナ５を制御することによって高温熱風乾燥を行うことで、高速領域の乾燥速度（例えば、毎時1.2％以上）を実現し、同時に、排風ファン６および排塵ファン９を増速して食用穀物の場合より高速の回転数に切換えて排塵を促す。

この高速乾燥制御において、目標水分値についての該当判定（Ｓ５）によって飼料穀物の乾燥を停止（Ｓ６）することにより、飼料穀物に混入している多くの塵埃の排出を促進するとともに、高温乾燥によって胴割れを促すよう燃焼バーナ５を制御することによって、高速領域の乾燥速度を実現し、例えばトリ用飼料としての粉砕籾に適した乾燥処理を実施することができる。

また、食用籾や麦等の食用穀物の乾燥の場合（Ｓ１ａ）は、乾燥速度、目標水分値、張込量を設定（Ｓ１ｂ）した上で、乾燥スイッチ６３のオン操作（Ｓ１ｃ）により、排風戻し制御の適用による設定乾燥速度と張込量に基づく乾燥運転（Ｓ１ｄ）を行う。

この排風戻し制御による乾燥運転において、目標水分値についての該当判定（Ｓ１ｅ）によって食用穀物の乾燥を停止（Ｓ１ｆ）することにより、食用穀物の乾燥制御について、水分と熱を含む排風を利用する排風戻し制御が適用されて、省エネ、高速、高品質の食用穀物の乾燥が可能となる。

（別制御例）
次に、飼料穀物乾燥モードにおける別の乾燥制御例について説明する。
飼料穀物乾燥モードについて省エネ乾燥機能を選択可能に構成する。具体的には、飼料穀物乾燥モードにおいて速度設定を「おそい」に操作をした場合に、所定の高水分の範囲を通風乾燥とし、所定水分になるか所定時間の通風乾燥を経てから、乾燥速度制御なしに最低燃焼による熱風乾燥に移行する制御パターンを設けることにより、最小限の燃料消費による省エネの飼料穀物乾燥が可能となる。

また、飼料穀物乾燥モードについて籾摺用乾燥機能を選択可能に構成する。具体的には、飼料穀物乾燥モードにおいて速度設定を「普通」に操作した場合に、所定の高水分の範囲を通風乾燥とし、所定水分になるか所定時間の通風乾燥を経てから、排風戻し制御による熱風乾燥に移行する制御パターンを設ける。この制御パターンにより、胴割れなしに、飼料穀物の高速、省エネ重視の乾燥が可能となることから、乾燥後に籾摺りを行うブタ用飼料等の乾燥について適用することができる。

また、飼料穀物乾燥モードについて最速乾燥機能を選択可能に構成する。具体的には、飼料穀物乾燥モードにおいて速度設定を最高速の「お急ぎ」に操作した場合に、穀物の水分値と無関係に、初期通風なしに、いきなり上限の乾燥速度による制御パターンを設ける。この制御パターンにより、胴割れを伴った最速乾燥が可能となることから、粉砕籾飼料用の高速乾燥に適用することができる。

１ 穀物乾燥機
３ 乾燥部
５ 燃焼バーナ
６ 排風ファン
９ 排塵ファン
２１ 排風戻し機構
５２ 操作パネル
５３ サブパネル
５５ 穀物設定ボタン
５６ 乾燥速度設定ボタン

Claims (3)

1. 燃焼バーナ（５）と排風ファン（６）とを備え、張込穀物を循環させつつ熱風によって乾燥する乾燥部（３）と、乾燥速度を設定するための乾燥速度設定手段（５６）とを備え、上記張込穀物の穀物量に対応して上記乾燥速度設定手段（５６）による設定乾燥速度による上記燃焼バーナ（５）の制御を可能に構成した穀物乾燥機において、
   上記張込穀物の張込量及び上記設定乾燥速度に基づき上記燃焼バーナ（５）を制御する食用穀物乾燥モード（５５）と、張込量にかかわらず上記燃焼バーナ（５）を制御する飼料穀物乾燥モード（５５）とを選択可能に設け、前記乾燥部（３）は、前記排風ファン（６）から戻した排風を熱風に混入して乾燥する排風戻し機構（２１）を選択適用可能に備え、この排風戻し機構（２１）を前記食用穀物乾燥モード（５５）に限って選択適用することを特徴とする穀物乾燥機。
2. 前記排風ファン（６）は、回転速度を高速と低速に切換え可能に構成するとともに、前記飼料穀物と前記食用穀物の乾燥モード（５５）に対応して高速と低速に切換えることを特徴とする請求項１に記載の穀物乾燥機。
3. 前記乾燥部（３）は、前記張込穀物中の塵埃を排出する排塵ファン（９）を備え、この排塵ファン（９）は、回転速度を高速と低速に切換え可能に構成するとともに、前記飼料穀物と前記食用穀物の乾燥モード（５５）に対応して高速と低速に切換えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穀物乾燥機。

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