JPS5963479A - 穀粒乾燥機におけるバ−ナの熱風制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 乾燥機により穀粒を乾燥する場合、穀粒の品種によって
最適な乾燥速度の値が違うので、同じ値の乾燥速度でも
ある品種の穀粒にとっては速すぎて胴割れを生じたり、
また別の品種の穀粒にとっては遅すぎて必要以上に乾燥
時間が長くなって能率が悪いという弊害を生ずる。

このため穀粒ごとに乾燥速度を最適な値に調整しその値
を終始維持するように熱風を制御する必要がある。

乾燥速度は穀粒の含水率（％）の単位時間当りの減少値
であるから、ある時間の含水率をａ、それより単位時間
後の含水率をｂとすると、その時点の乾燥速度Ｐ（％／
時間）は、ｐ＝ａ−ｂ（１式） である。

いま乾燥速度Ｐのときに穀粒より蒸発する水の単位時間
当りの重量すなわち除水量Ｑ（Ｋｇ／時間）は、ある時
間の穀粒の重量をＡ（Ｋｇ）、それより単位時間後の砂
粒の重量をＢ（Ｋｇ）とすると、 Ｑ＝Ａ−Ｂ（２式） になる。

ところで水分を除いた穀粒個有の重量は乾燥前後で変り
ないから次式が成立つ。

Ａ−Ａａ／１００＝Ｂ−Ｂｂ／１００（３式）（１式）
と（３式）よりｂおよびＢを求めて（２式）に代入する
と、 となる。

一般に籾や麦の適正な乾燥速度Ｐは０．６から１．２（
％／時間）までの範囲内であるが、仮りにＰ＝０．８で
一定として１０００Ｋｇの穀粒全体から毎時間蒸発する
除水量Ｑを（４式）から求めると、Ａ＝１０００Ｋｇだ
から ａ＝２５（％）のときは、Ｑ＝１１（Ｋｇ／時間）ａ＝
２０（％）のときは、Ｑ＝１０（Ｋｇ／時間）ａ＝１５
（％）のときは、Ｑ＝９．３（Ｋｇ／時間）となる。

同様にＰ＝１．０、Ｏ．９および０．７でそれぞれ一定
とした場合について、含水率に対応する除水量Ｑを（４
式）より計算し、それぞれの場合の含水率と除水量Ｑの
関係をグラフに示すと第４図のとおりになる。

このように乾燥速度Ｐをある一定の値に決めると、除水
量Ｑは含水率ａと穀粒の重量Ａから（４式）の計算によ
り求まる。

従ってあらかじめ乾燥速度Ｐを乾燥すべき穀粒に対し最
適な値に選び穀粒の重量Ａを設定しておけば、その乾燥
速度Ｐと穀粒の重量Ａおよび乾燥中の穀粒の含水率ａと
から除水量Ｑが決まり、さらにその除水量Ｑの値に実際
の除水量ｑを一致させるように乾燥すれば、乾燥速度Ｐ
をその穀粒に最適な一定の値に維持して乾燥できる。

しかして穀粒に熱風を浴せて乾燥する場合、穀粒から蒸
発した水は排風に含まれ機外に排出されるのであるから
、実際の除水量ｑの値は、熱風と排風の絶対湿度の差と
熱風の単位時間当りの風量Ｗ（Ｋｇ）との積より求まる
。

絶対湿度は空気１Ｋｇ当りに含まれる水のグラム数であ
るから、これをキログラム数に換算すると、実際の除水
量ｑについて次式が成り立つ。

ｑ＝（排風の絶対湿度−熱風の絶対湿度）×Ｏ，００１
ｘＷ（Ｋｇ／時間）（５式）熱風と排風の絶対湿度差は
両者の湿度差に比例するからその比率をｋとすると、 ｋ＝熱風と排風の絶対湿度差／熱風と排風の温度差（６
式）となる。

そこで乾燥機を実際に運転するとき、通常の熱風湯度は
４０℃から５０℃の間であり、いま仮りに熱風の絶対温
度が４乃至８（ｇ／Ｋｇ）で、排風温度２１℃乃至２７
℃だとすると、第５図の湿り空気線図に破線で示すよう
に、そのときの排風湿度における絶対湿度は表１のとお
りにそれぞれ求まる。

これよりその範囲内でｋの値は０．４２であることが判
明する。

従って（５式）と（６式）から ｑ＝（熱風の温度−排風の温度）Ｘ０．４２ｍＸＷ（７
式） となる。ここでｍは乾燥機と穀粒の温度上昇等により失
う分を差し引いた効率で、乾燥機の機種や仕様および穀
粒の種類品質などにより決まる一定の補償係数である。

０．４２ｍは定数だからこれをｋ１とし、また熱風の温
度をＴａ（℃）、熱風の温度をＴｂ（℃）とすれば、（
７式）は次のように書き直すことができる。

ｑ＝（Ｔａ−Ｔｂ）ｘｋｌｘＷ（８式）この（８式）よ
り実際の除水量ｑは、あらかじめ補償係数ｍないしｋ１
と風量Ｗを決めておけば、熱風と排風の温度Ｔａおよび
Ｔｂを測定することによりそれらの測定値から求めるこ
とができる。

このようにして（８式）から求めた実際の除水量ｑを、
（４式）の計算で求めた最適な除水量Ｑに一致するよう
に乾燥することにより、乾燥速度Ｐをその穀物に最適な
一定の値にする制御装置を、発明者らは以前に特願昭５
７−１１０８１９号として提案した。しかしその従来装
置は、風量Ｗを一定のすま変更せず熱風温度Ｔａのみを
上げたり下げたり制御して実際の除水量ｑを基準の除水
量Ｑに一致させるので、乾燥する穀粒量Ａ（Ｋｇ）が多
く基準の除水量Ｑが大きいときは、熱風温度Ｔａを高く
することにより、（８式）における排風温度Ｔｂとの温
度差（Ｔａ−Ｔｂ）を大きくし、逆に乾燥する穀粒量Ａ
（Ｋｇ）が少なく除水量Ｑが小さいときには熱風温度Ｔ
ａを低く設定し排風温度Ｔｂとの温度差（Ｔａ−Ｔｂ）
を小さくする必要があった。

この従来装置における穀粒量Ａ（Ｋｇ）と熱風の設定温
度Ｔａ（℃）との関係をグラフに示すと、第６図の破線
のとおりである。

このグラフからも明らかなように、従来装置では穀物の
品種に適した乾燥速度で乾燥できても乾燥する穀粒量Ａ
の多少により熱風温度Ｔａの違いが大きく、バーナの燃
焼状態を穀粒量Ａにより大巾に調整しなけれはならない
ばかりか、少量の穀粒を乾燥する場合には熱風温度Ｔａ
を低くして排風温度Ｔｂとの差を小さくするので、熱効
率（ここで熱効率とは燃料の発熱量と穀物から蒸発する
水の蒸発熱との比率をいう）が悪く不経済であるという
欠点があった。

ところでそもそも乾燥速度Ｐが一定の場合に、穀粒を乾
燥するのに必要なエネルギー量Ｅは穀粒量Ａに比例する
と共に、熱風温度Ｔａと風量Ｗの積により決まるから次
式が成り立つ。

エネルギー量Ｅ＝ｋ２×穀粒量Ａ（９式）エネルギー量
Ｅ＝ｋ３Ｘ熱風温度Ｔａ×風量Ｗ（１０式） （ここでｋ２およびｋ３は比例定数） これらの式から明らかなとおり、穀粒量Ａが多い場合も
少ない場合も同一の乾燥速度Ｐで乾燥するには、穀粒量
Ａが多い場合それに比例してエネルギー量Ｅも大きくす
る必要があり、それには熱風温度Ｔａだけ上昇するより
も熱風温度Ｔａと風量Ｗの両者を増大したほうが熱風温
度Ｔａ自体の上昇分が少なくて足りる。同様に穀粒量Ａ
が少ない場合それに比例してエネルギー量Ｅを小さくす
る必要があるが、それには熱風温度Ｔａだけ下降するよ
りも風量Ｗも熱風温度Ｔａと一緒に減少したほうが熱風
温度Ｔａ自体の下降分が少なくて足りるのである。

本発明はこの点に着目して熱風の風量Ｗを穀粒量Ａに応
じて増減することにより上記従来の欠点を解消し、あわ
せて穀粒の品種に適した一定の乾燥速度で乾燥すること
を目的とする。

すなわち本発明では第６図の実線に示すように、乾燥速
度Ｐをある一定の値として仮定した場合、乾燥する穀粒
量Ａが多いときは、（１０式）における風量Ｗの値も増
大してそれにより熱風温度Ｔａを従来より低く設定し、
また穀粒量Ａが少ないときは、風量Ｗも減少することに
より熱風温度Ｔａを従来より高く設定する。そしてこの
ように、穀粒量Ａに応じて熱風温度Ｔａを設定したら、
その設定した温度Ｔａになるようにバーナを燃焼させる
と共に、初期設定した風量ＷＯと熱風と排風の温度Ｔａ
およびＴｂの測定値とから（８式）により実際の除水量
ｑを計測し、との除水量ｑが（４式）による計算で求め
た基準の除水量Ｑに一致するように風量Ｗを制御するの
である。

次に本発明を図面に示す実施例にもとづいて説明する。

１は乾燥機の貯留室でその底部中央に断面が逆■字形の
山形板２を設け、その左右に対向して誘導斜板３、３を
装置する。山形板２の両側縁と誘導斜板３、３の下縁に
それぞれ多孔板４を接続し、その相対する２枚１組の多
孔板４により乾燥室５、５を形成する。

乾燥室５、５の下端の排出口はロータリバルブ６を介し
樋状の流穀室７にのぞませ、その中央の凹溝に横架する
送穀ラセン８の送出端を昇穀機９の下部取入口に接続す
る。

昇穀機９の上部には給穀ラセン１０を接続し、その終端
を貯留室１の天井板中央に吊り下げる拡散板１１の上方
に開口する。

そして乾燥板の正面と背面に相対してバーナ１２と吸引
ファン１３を取付け、バーナ１２を左右の乾燥室５、５
の内側の熱風室１４にのぞませると共に、ファン１３を
乾燥室５、５の外側と乾燥機の外壁により囲まれだ排風
室１５に接続する。１６は熱風室１４のバーナ１２と反
対側を閉鎖する遮板である。

穀粒は昇穀機９と給穀ラセン１０を経て拡散板１１によ
り貯留室１内に平均に張込まれ、乾燥室５を流下する。

その除バーナ１２の熱風が中央の熱風室１４から左右の
乾燥室５に進入し流下中の穀粒を乾燥して湿気を含んだ
排風が排風室１５を経てファン１３により機外に排気す
る。

乾燥後の穀粒はロータリバルブ６の回転により流穀室７
に落ち、送穀ラセン８と昇穀機９により再び貯留室１に
戻る。

しかして本発明では乾燥機の熱風室１４と排風室１５の
内部に温度センサＳａ、Ｓｂをそれぞれ取付け、これに
より実際の熱風温度Ｔａと排風温度Ｔｂを測定する。

そして乾燥機に張込む穀物量Ａを設定する穀粒量設定回
路１７を設け、これを熱風温度設定回路１８に接続し、
しかして回路１７の可変抵抗を調節することにより穀粒
量Ａを設定し、その出力に応じて回路１８により機内の
穀温が一定になるように熱風温度を設定する。

１９は比較回路で、その入力側に熱風温度設定回路１８
と熱風の温度センサＳａを接続し、これにより比較回路
１９の出力側に接続した電磁弁のようなバーナ１２の燃
料系統に介在した燃料制御装置２０を操作して実際の熱
風温度が設定温度に等しくなるように燃料の流量を制御
してバーナ１２を燃焼する。

次に穀粒量設定回路１７を乾燥速度設定回路２１と共に
基準除水量設定回路２２に接続し、この回路２１の可変
抵抗のダイヤルを調節することにより、だとえは烈■米
や胴割れのしやすい品種の場合には乾燥速度をＰ＝０．
６乃至０．８程度の遅い速度に設定し、胴割れしにくい
品種はＰ＝０．９乃至１．２程度に１また飼料用麦はＰ
＝１．０乃至１，５の早い速度に設定する。

そしてこれら穀粒量Ａ、乾燥速度Ｐおよび含水率ａの値
から基準となるべき計算上の除水量Ｑを（４式）にもと
づいて回路２２において算出し、その算出した値に比例
した電圧を出力する。

一方、温度センサＳａ、Ｓｂを実測除水量計算回路２２
に接続し、この回路２３により熱風温度Ｔａ、排風温度
Ｔｂおよび初期設定した風量ＷＯの値から実際の除水量
ｑを（８式）にもとづいて実測し、その実測した値に比
例した電圧を出力する。

そして回路２２と回路２３の出力側を比較回路２４に接
続し、回路２４の出力側を増巾回路２５に接続して回路
２２乃至２５により風量設定回路２６を構成し、その出
力側を吸引ファン１３のモータ２８の回転数制御回路２
７に接続する。

これにより実測した実際の除水量ｑが計算により求めた
基準の除水量Ｑに等しくなるように吸引ファン１３のモ
ータ２８の回転数を調整して熱風の風量Ｗを制御する。

風量Ｗとモータ２８の回転数との関係はあらかじめ実測
し両者の関係を記憶しておく。

なおこのようにあらかじめ配憶した関係に従って風量Ｗ
を調節するかわりに、熱風室１４または排風室１５の気
圧から風量を測定し、その測定値と回路２６の設定風量
Ｗを比較し、両者の偏差を０にするようなフィードバッ
ク制御により風量を制御してもよい。

本発明において熱風温度Ｔａは穀粒量Ａに応じて一旦設
定したら乾燥が終るまで一定であるから、乾燥が進むに
従い穀粒の含水率ａは減少し排風温度Ｔｂが上昇する結
果、熱風と排風の温度差すなわち（８式）における（Ｔ
ａ−Ｔｂ）が小さくなる。従って熱風の風量Ｗを乾燥が
進むに従い増大するように制御し（８式）の除水量ｑの
値を除水量Ｑに等しく一定に保つのである。

これを要するに本発明においては、乾燥すべき穀粒に最
適な乾燥速度Ｐを設定し、その値と穀粒量Ａとから乾燥
速度Ｐが一定になるような基準の除水量Ｑを含水率ａに
応じて算出し、これと実際の除水量ｑが基準の除水量Ｑ
にいつも一致するようにバーナの熱風の風量を制御する
ので穀物の種類や品質ごとにそれに最適な一定の乾燥速
度で乾燥できるという効果を生ずる。

また本発明では熱風の風量Ｗを増加ないし減少して実際
のの除水量ｑを、乾燥量Ａにより決まる基準の除水量Ｑ
に一致させるので、穀粒量Ａが多い場合と少ない場合と
で熱風温度Ｔａの差が少なく、このためバーナ１２の調
整巾が小さくて足りるばかりでなく、少量の穀粒を乾燥
する場合に熱風温度Ｔａを高くすることにより風量Ｗを
小さくできるので、熱風が乾燥室５を通過する速度が遅
くなり従って熱風と穀粒との接触時間が長くなり、この
ため風と排風の温度差（Ｔａ−Ｔｂ）が従来に比べて大
きくなって、熱風のエネルギーが効率よく穀粒からの水
の蒸発熱に転換して熱効率の良い乾燥ができ、燃料費を
節約できるという効果を生ずる。

穀物量Ａが少ない場合も従来より熱風温度Ｔａは低いの
で穀温の上昇をおさえ穀物の胴割れを防ぐことができる
という効果を生ずる。

また本発明では実際の降水量ｑを熱風と排風の絶対湿度
差からではなく温度差から求めるので、高価な湿度計は
必要なく安価な温度センサにより高精度の計測ができる
という効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した穀粒乾燥機の縦断正面図、第
２図はその横断平面図、第３図はその制御系統のブロッ
ク図、第４図は１０００Ｋｇの穀粒を乾燥速度Ｐ（％／
時間）一定で乾燥した場合の除水量Ｑと含水率との関係
を乾燥速度Ｐをパラメータにして示すグラフ。第５図は
湿り空気線図で熱風と排風の温度と絶対湿度の関係を示
す。第６図は乾燥速度Ｐ＝一定の場合の乾燥する穀物量
Ａ（Ｋｇ）と熱風の設定温度Ｔａ（℃）の関係を示すグ
ラフで、破線は従来装置のものを実線は本発明装置のも
のをそれぞれ表わしている。 第１図 ７８ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乾燥する穀粒量に応じて設定した熱風温度になるように
   バーナを燃焼制御すると共に、初期設定した熱風風量と
   熱風および排風の温度の測定値とから実際の除水量ｑを
   計測し、この除水量ｑが穀粒量および任意の乾燥速度に
   応じて計算により求めた基準の除水量Ｑに一致するよう
   にバーナの熱風の風量を制御して乾燥速度を一定に保つ
   ことを特徴とする穀粒乾燥機におけるバーナの熱風制御
   装置。