JP2012177548A - 穀粒乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、穀粒の胴割れを防止しながら所謂高速乾燥を継続して行なうことを課題とする。
【解決手段】
乾燥対象物に乾燥用熱風を作用させて乾燥する乾燥部と、乾燥中の乾燥対象物の水分を定期的に検出する水分検出手段と、乾燥対象物通過後の排風を前記乾燥用熱風に合流させる戻し手段と、該排風の戻し量を調節する調節手段と、乾燥対象物の水分値に応じて排風の戻し量又は全排風量に対する戻し比率を予め設定し記憶する手段と、前記調節手段を前記水分検出手段によって検出された水分値に応じた排風の戻し量又は戻し比率に作動する制御手段とを設けた乾燥装置とする。
【選択図】 図９

Description

本発明は、穀粒や椎茸等の農産物や海産物、若しくは木材等の乾燥方法に関するものである。

特許文献１における乾燥装置においては、乾燥穀粒の水分値に関連してバーナ部へ戻す排風量を制御して、排風を有効に再利用することで省エネルギー効果を得られ、外気が低いときのバーナの適正燃焼を維持しようとするものである。

ところが、外気条件が高温で、かつ多湿な外気条件のもとで排熱風を循環利用することになり、穀温が上昇し穀物の品質を劣化させることとなるとして、特許文献２では、排熱風の再利用を外気の混合比が２０ｇｒ／ｋｇ以下となっている外気条件の場合のみ利用し、この混合比以下のときには排熱風を再利用しないこととし、穀物乾燥能力の低下や穀温の上昇による品質劣化を未然に防止しようとしている。

特開昭６１−１９５２６６号公報 特許２５９９２７０号公報

特許文献1及び特許文献２においては、乾燥初期における排熱風の混合比が高い値のときには再利用する排熱風の量を少なく、乾燥が進んで乾燥中期、仕上期になるにつれて段階的に利用する排熱風の量が自動的に増加して乾燥に必要なエネルギー効率を高めることができるとしているが、乾燥時間を短縮する技術については何ら記載が無く、穀粒の胴割れを防止しながら所謂高速乾燥を継続して行なうために改良の余地がある。

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。
すなわち、請求項１に係る発明は、乾燥対象物に乾燥用熱風を作用させて乾燥する乾燥部と、乾燥中の乾燥対象物の水分を定期的に検出する水分検出手段と、乾燥対象物通過後の排風を前記乾燥用熱風に合流させる戻し手段と、該排風の戻し量を調節する調節手段と、
乾燥対象物の水分値に応じて排風の戻し量又は全排風量に対する戻し比率を予め設定し記憶する手段と、前記調節手段を前記水分検出手段によって検出された水分値に応じた排風の戻し量又は戻し比率に作動する制御手段とを設けた乾燥装置とする。

請求項２に係る発明は、乾燥開始後に排風を略全て機外に排出する排風全量機外排出工程（Ａ１）をすべく調節手段を調節した後に、水分検出手段で検出される乾燥対象物の水分値に応じて乾燥部（３）に戻す排風戻し制御工程（Ａ３）をすべく調節手段（２２，２３）を調節することを特徴とする請求項1記載の乾燥装置とする。

請求項１の発明では、乾燥対象物の表面に必要な水分を与えながら熱を与えることができる。そのため、乾燥対象物内部の水分勾配を小さい状態にしながら、乾燥対象物内部の温度を上昇させるため、胴割れの少ない高速の乾燥を行なうことができる。また、乾燥部（３）に戻す排風量を水分検出手段（１０）で検出する穀粒の水分値に対応して調節することで、排風の湿度を検出する湿度センサを必要とせず、コスト高にならない。

請求項２記載の発明においては、乾燥初期に乾燥対象物に含まれる塵埃の多くを機外に排出してから排風を戻すことで、乾燥部（３）に戻す塵埃量を減少することができる。

本実施の形態を穀粒乾燥機に用いた場合について説明する。
図１は穀粒乾燥機の内部を説明する斜視図で、直方体形状の本体１の内部に上部から穀粒を貯留する貯留部２、貯留部２で貯留した穀粒を下方に流下しながら乾燥する乾燥部３、乾燥部３で乾燥した穀粒が集まる集穀部４とを設ける。そして貯留部２に張り込まれた穀粒は乾燥部３で乾燥されて集穀部４に供給され、再度貯留部２に供給され調質される構成のいわゆる循環式の穀粒乾燥機の構成である。

なお、本実施の形態では本体１の長手方向ｓを前後方向、短手方向ｔを左右方向と呼ぶ。
本体１の前後方向の前側でかつ乾燥部３に対向する左右中央位置に、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を収容配置している。そして、燃焼バーナ５の燃焼盤面５ｄを本体１側と対向するよう燃焼バーナ５を載置している。

本体１の前後方向の後側には乾燥部３に対向する左右中央位置に排風ファン６を設ける。
また、本体１の前後方向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降機７を設け、本体１の上部には移送螺旋（図示せず）を内装し、昇降機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吸塵ファン９を設けている。

１０は穀粒の水分を検出する水分計で、昇降機７に取り付け設定時間毎に揚穀中の穀粒のうちサンプル穀粒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は、本体１の左右両側に燃焼バーナ５で生成した乾燥熱風が通過する熱風室１１を設け、本体１の左右中央部に排風ファン６と連通する排風室１２を設け、熱風室１１と排風室１２との間には穀粒流下通路１３を設け、穀粒流下通路１３の下端部には穀粒を集穀部４に繰り出すロータリバルブ１４を設け、ロータリバルブ１４の回転により貯留室２の穀粒が順次通過する構成である。

集穀部４には穀粒を昇降機７に搬送する下部螺旋１５を設けている。
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。

排風ダクト２０内には排風を排風ダクト２０外と排風供給ダクト２１に排出する量の割合を調節する第一調節弁２３を設けている。
排風ダクト２０の上部には排風を本体１内側に供給するための断面方形の排風供給ダクト２１を設け、排風供給ダクト２１の排風入口には排風供給ダクト２１内に供給される排風の量を調節する第二調節弁２２を設けている。

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には調節弁駆動モータ２５を連結している。第一調節弁２３と第二調節弁２２とは連結ロッド２４で連結し、第一調節弁２３と第二調節弁２２との回動動作が連動する構成としている。第二調節弁２２が全閉位置ｇａにあって排風が排風供給ダクト２１内に排出されない時には、第一調節弁２３が全開位置ｆａにあって排風を全て機外に排出される。

反対に第二調節弁２２が全開位置ｇｂにあって、排風が最も排風供給ダクト２１内に最も多くの排風が排出される時には、第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂに位置する。なお、第一調節弁２３と第二調節弁２２はそれぞれ無段階に開閉調節できる構成とし、排風供給ダクト２１に排出する排風量を制御部Ｆで適宜調節している。

上記のように、排風戻り量の演算によって、第一調節弁２３の回動角度θが決定され、軸２３aに組み込んだ角度検出センサ２３ｂにて回動角度θが検出されるまで調節弁駆動モータ２５を正逆転連動する構成としている。なお、第二調節弁２２は、第一調節弁２３に連動するものであるから、その回動角度は検出しない構成としているが、両調節弁を独立的に回動調節するように構成してもよくこの場合には夫々に角度検出センサおよび調節弁駆動モータを設けるものである。

第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂにあるときに、排風ダクト２０の下部の内周面２０ａと第一調節板２３の該周縁２３ａとの間に設定間隔の隙間ｚができるよう第一調節弁２３の回動軸２３ａから外周までの長さｂを排風ダクト２０の中心から内周面２０ａまでの長さより短くし、第一調節弁２３の面積を排風ダクト２０の開口面積より小さく構成している。ｊは第一調節弁２３の回動軌跡である。

また、第一調節弁２３がもっとも排風の量を排風供給ダクト２１側に排風を排出する閉位置ｆｂは、図４に示すように前下がり傾斜に位置する構成とし、第二調節弁２２は後ろ下がり傾斜に位置する構成とすることで、排風を排風供給ダクト２１内に案内し易くしている。

排風供給ダクト２１と本体１との間には排風供給ダクト２１内を通過した排風を左右両側に分散する排風分散通路となる排風分散ケース２６を排風ファン６の上部から左右両側に亘って設ける。排風分散ケース２６の左右両端部と後述する熱風室内貫通通路を形成する戻りダクト２７の後端部とを第一排風開口部ｍで連通する構成としている。

戻りダクト２７は左右の熱風室１１内前後方向に沿って備える筒形状の通路で、本実施の形態では断面形状で上部が尖った台形状に形成している。
本体１とバーナケース４０の間には本体１内を通過して戻された排風が通過する第一戻し通路４１と燃焼バーナ５で生成した熱風が通過する熱風通路４２を内部に形成する熱排風通過ケース４３を備えている。そして、戻りダクト２７の一端と第一戻し通路４１とを第二排風開口部ｐで連通する構成とすると共に、第一戻し通路４１とバーナケース４０の左右両側に形成する第二戻し通路４４とを第三排風開口部ｒで連通する構成としている。バーナケース４０の下方には塵埃貯留ケース４５を形成している。塵埃貯留ケース４５の左右両側の上端部に第四排風開口部ｄを形成して第二戻し通路４４と連通する構成としている。

熱排風通過ケース４３の構成について詳述する。
熱排風通過ケース４３内の熱風通路４２は、バーナケース４０と第一熱風開口部ｃで連通する第一熱風通路４６と、第一熱風通路４６を通過した熱風を第二熱風開口部ｖから第三熱風開口部ｗを経て熱風室１１に供給する第二熱風通路４７とを設けている。

第一戻し通路４１と第二熱風通路４７とは本体１の正面左右両側にあって上下二段に形成し、第一熱風通路４６は左右中央側にあってバーナケース４０に対向する位置に設けている。第一熱風開口部ｃは第一熱風通路４６及びバーナケース４０の中央部に形成している。

なお、本実施の形態では排風供給ダクト２１から第二戻し通路４４に至るまでの排風が通過する経路を総称して戻し通路と呼ぶ。
燃焼バーナ５の周囲について説明する。

バーナケース４０内にあって燃焼バーナ５の左右に隣接して設ける第二戻し通路４４には排風を排出する第五排風開口部ｅを設ける。第五排風開口部ｅの位置は燃焼バーナ５の燃焼盤面位置ｋより本体１側に向かって設け、多数のスリット状に形成している。そして、第五排風開口部ｅは燃焼バーナ５の燃焼盤面５ｄと同様本体１側と対向するよう形成している。

そして、第五排風開口部ｅから排出される排風と燃焼バーナ５で生成した熱風とを燃焼バーナ５の燃焼炎Ｑ側に位置する熱排風混合部４０ａで混合され、混合された熱排風が熱風通路４２、すなわち第一熱風通路４６と第二熱風通路４７の順に通過し、熱風室１１に供給される構成である。

また、第五排風開口部ｅは図７及び図８に示すように、本体下側に向かっても多数のスリットが形成されている。
燃焼バーナ５の上方でかつ燃焼盤面位置ｋより本体１側には燃焼バーナ５の一次空気を吸引して燃焼バーナ５に供給するバーナファン５ａを設け、燃焼炎Ｑの上方に位置することで暖気化して空気ダクト５ｂを介して燃焼バーナ５に送風できる構成としている。

７０は風の流れの有無を検出する風検知板である。５ｃは燃焼バーナ５に燃焼を供給する燃焼ポンプである。
熱排風通過ケース４３の側壁に燃焼炎Ｑの状態を確認するスリット状の燃焼炎確認用開口部４３ａを設け、燃焼炎の状態を確認できるだけでなく外気を導入できるため熱風が通過する熱排風通過ケース４３の熱で側壁を熱くなり難くしている。

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、排風となって排風室１２及び戻し通路を経て、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から第一熱風開口部ｃを通過し、第一熱風通路４６から第二熱風開口部ｖ、第二熱風通路４７、第三熱風開口部ｗを通過して熱風室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排風量を戻し通路を経て再度熱風室１１側に循環すべく排風供給ダクト２１に供給される。

排風供給ダクト２１に供給された排風は排風分散ケース２６で左右に分散され、第一排風開口部ｍから戻りダクト２７に供給される。そして、戻りダクト２７内の排風は第二排風開口部ｐから第一戻し通路４１、第三排風開口部ｒ、第二戻し通路４４を経て第五排風開口部ｅから燃焼バーナ５の燃焼炎Ｑの側方から燃焼炎Ｑの噴出する方向と並行して排出され、燃焼バーナ盤面と対向する位置にある熱排風混合部４０ａで熱風と混合して第一熱風開口部ｃから第一熱風通路４６に供給される。なお、第二戻し通路４４の排風に含まれる塵埃は自重で落下して第四排風開口部ｄを通過して塵埃貯留ケース４５に貯留される。

次に本実施の形態の構成に伴う作用及び効果について説明する。
排風ファン２０からの排風を熱風室１１に供給することによって、燃焼バーナ５で供給する熱風に排風中の熱が加わり、熱風室１１ひいては流下通路１３の穀粒に作用させ得て短時間で穀温を上昇させることができる。そして、排風の戻し量を制御することによって穀粒流下通路１３の穀粒に作用する乾燥熱風の絶対湿度を高くし、穀粒表面からの気化量を抑止することができる。

排風と混合した乾燥熱風を供給すると穀粒表面から蒸発しようとする気化量を高くなった穀粒表面の絶対湿度により抑止する一方、穀粒に作用する熱は主に穀温の上昇を促進し、穀粒内の水分流動性を高め、穀粒単位の内部と表面側との水分勾配を小さくでき、胴割れが少なく、かつ高速で乾燥作業を行なえる。

また、本実施の形態では穀粒中の水分の気化を抑止するものとして、例えば特開平７−２６０３５１号に記載されているように別の加湿器を用いて穀粒に加湿するのではなく、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が良いものでありながら高速な乾燥を行なえる。

また、第一調節弁２３が最も排風の量を排風供給ダクト２１側に排出する閉位置ｆｂにあるときに、排風ダクト２０の下側の内周面２０ａと第一調節板２３の端部２３ｂとの間に隙間ｚができるよう第一調節板２３の面積を排風ダクト２０の開口面積より小さく構成することで、排風に含まれる比較的大きな塵埃が排風ダクト２０の隙間ｚから機外に排出され易くなり、排風供給ダクト２１から第三戻し通路４５に至るまでの排風循環通路内に塵埃が堆積し難くする事ができ、排風の通過を円滑にすることができる。また、排風供給ダクト２１が排風ダクト２０の上方にあるため、大きな塵埃が排風供給ダクト２１に入り難くして機外に排出し易くすることができる。

戻しダクト２７を熱風室１１内に設けることで、戻しダクト２７内部の温度も高くなり、塵埃を含む高湿度の排風が戻しダクト２７内部で結露して塵埃が付着したりするのを防止することができる。また、排風室１２内に排風を通過する通路を設けると排風室１２の空間が小さくなり排風ファン６の吸引力が低下するという欠点が生じるが、熱風室１１内に備えることで本実施の形態によりそれを防止することができる。

熱風室１１を本体１の左右両側に設け、排風室１２を本体１の中央部に設けたことで、外気温度が低い場合において、排風と熱風が混合した高温高湿度の混合気体が排風として通過する排風室１２内を結露し難くすることができる。

戻しダクト２７から第一熱風通路４６に排風を供給するまでにバーナケース４０に隣接する第二戻し通路４４を経て第五排風開口部ｅから燃焼バーナ５の燃焼炎Ｑの側方において燃焼炎Ｑの噴出方向と並行状態で熱排風混合部４０ａに排風を排出することで、燃焼炎Ｑが乱流せず、安定した燃焼バーナ５の燃焼を行なうことができるものである。しかも燃焼バーナ５の燃焼側で排風を合流させるため、戻し排風量の変化による燃焼バーナ５周辺を通過する風の量の変化を小さくすることができ、燃焼炎Ｑの変化を小さくすることができる。そして、排風と熱風の混合を促進させることができる。そして、排風を燃焼バーナ５に直接晒さないことにより、塵埃や水分等の作用による燃焼バーナ５の劣化を防止することができる。

また、塵埃貯留ケース４５に排風中の塵埃を多く落下堆積させることが可能になり、第一熱風通路４６及び熱風室１１に供給される塵埃の量を減少させることができる。戻し通路をバーナケース４０に隣接して設けることで、排風の保温性を向上させることができる。

本実施の形態のように、外気を直接燃焼バーナ５で加熱して燃焼ガスに含まれた空気を乾燥対象物に供給する乾燥機においては、塵埃の含まれる排風を燃焼バーナ５の燃焼炎Ｑで加熱すると塵埃が燃焼し、該燃焼した塵埃が穀粒に供給されて穀粒の品質が低下する場合が生じていたが、本実施の形態により、塵埃の燃焼がされ難く穀粒の品質低下を防止することができる。

次に、本実施の形態の乾燥制御について説明する。
図９は乾燥作業に伴う穀温の変化及び水分値の変化を示すグラフで、Ｌ１は本実施の形態の乾燥工程を示し、Ｌ２は従来の乾燥工程を示す。また、Ｌ３は本実施の形態の水分値の変化を示し、Ｌ４は従来の水分値の工程を示す。

Ｌ２は従来の乾燥工程で、燃焼バーナ５が燃焼量を一定にした場合のグラフであるが、燃焼を開始してから次第に穀温が上昇し、仕上げ水分に到達するまで穀温が略一定の傾きで上昇していることを示している。

それに対して、Ｌ１の乾燥工程は以下の工程を行なう。
まず、燃焼バーナ５の燃焼開始後、所定時間（例えば張り込み穀粒が一循環する時間）においては第一調節板２３を全開し、排風を略全量を機外に排出し、燃焼開始直後に多く発生する塵埃が再度戻し通路から熱風室１１内に供給されることを防止する（乾燥初期全量機外排出工程Ａ１）。

所定時間経過すると、戻す排風の割合が所定以上（例えば７５％以上）の状態でしばらく一定にするよう第一調節板２３と第二調節板２２を調節し、排風ファン２０から排出された排風の多くを戻し通路側に排出し、熱排風混合部４０ａ内に供給される。そして、排風と燃焼バーナ５で発生した熱風と混合され、熱風室１１から流下通路１３の穀粒に供給される（乾燥初期全量戻し工程Ａ２）。

そのため、供給された熱により穀粒の表面から蒸発しようとする水分が、熱と共に供給された水分によって抑止され、水分が穀粒内部にとどまる。そして穀温は燃焼バーナで生成した熱に排風の熱がプラスされて穀粒に付与されることにより、多くの熱が与えられ穀温が急激に上昇する。

なお、この工程は外気温度によって戻し量が補正され、外気温が高くなるほど還戻す排風の割合を低くするよう第一調節板２３と第二調節板２２を調節している。また、この工程は全乾燥工程で最も多くの排風を戻す工程である。

その後、設定時間毎に水分計１０で検出する穀粒水分値に応じた水分量を含む排風絶対湿度Ｈａの排風を戻す調節を行なう（排風絶対湿度戻し工程Ａ３）。そして、穀粒流下通路１３内が飽和水蒸気圧を超えて結露しない程度に、すなわち飽和水蒸気圧未満でかつ飽和水蒸気圧近傍になる排風絶対湿度Ｈａの排風を供給する。

仕上げ水分値に近くなると、第一調節弁２３と第二調節弁２２は排風を順次機外に排出する割合を高くするよう調節制御することで、穀温を順次低下させ、設定水分に到達して乾燥作業終了した後の籾摺り工程を早く行なえるようにしている（仕上排出工程Ａ４）。

ここで、穀粒を例に乾燥理論、すなわち、穀粒に水分と熱を与えるということを図１１で説明すると、
従来の乾燥制御では図１１の（Ａ）に示すように、燃焼バーナ５で発生して穀粒に供給された乾燥熱風による乾燥熱量を１００とすると、乾燥初期には主として穀粒内の水分が蒸発されるための熱量である気化熱量に消費され（例えば９５）、残りは穀温の上昇に用いられる。すなわち、乾燥初期は穀粒の水分値が高いために供給された熱量の多くが水分の気化に用いられる。そのため、乾燥熱量を単純に増加させるだけでは穀粒表面側の乾燥が穀粒内部側より促進され、かえって穀粒中の水分勾配が高くなり胴割れがしやすくなってしまう。

それに対し、本実施の形態の乾燥制御については、図１１の（Ｂ）で示すように、乾燥初期に排風を戻して所定条件の乾燥熱風を生成することにより、胴割れし難く高速乾燥を可能にするものである。すなわち、燃焼バーナ５で発生した熱量を１００とし、さらにこの乾燥熱風の熱量に排風中に含まれる排風の熱量５０が加わるとすると、乾燥熱風に排風が合流した熱量全体は１５０となる。ここで新たな乾燥風の条件は絶対湿度が飽和水蒸気圧近傍でかつ該飽和水蒸気圧以下であることを知見している。

そして、新たな乾燥風が穀粒に作用すると熱量を与えられた穀粒中の水分が穀粒表面から気化しようとする一方で、絶対湿度が上記のように飽和水蒸気圧近傍でかつ飽和水蒸気圧以下に調整されることにより穀粒表面からの水分検出は抑止され、付与される熱量は穀粒内部に作用し、例えば気化熱量に用いられる熱量は従来の９５より低い６０となり、穀温上昇に用いられる熱量が９０となる。そのため、穀温が急激に上昇するが穀粒中の水分移行が促進され水分勾配が急激に高くならず、胴割れが発生し難いものである。

そして、戻り排風の排風量を乾燥中に検出する穀粒の水分値に対応して調節することができるため、排風の湿度を検出する湿度センサ等を必要とせず、コスト高にならず、また、適正な水分、すなわち穀粒流下通路１３が飽和水蒸気圧未満でかつ飽和水蒸気圧近傍を保つ程度の水分を乾燥対象物に与えながら乾燥することができる。

以上に説明の新たな乾燥風の条件は、燃焼バーナ５による乾燥熱風と排風との合流によって得られることを知見している。すなわち、穀粒に作用する乾燥風は水分を吸収して排風となって排出されるが、この排風の絶対湿度に着目して排風戻し量を調整しようとする。

ここで、図１０のグラフに示すように排風絶対湿度は穀粒の水分値に略対応していることが試験により知見されている。すなわち、穀粒の水分値が高い程排風絶対湿度も高くなっている。これは、穀粒表面から気化しようとする水蒸気圧が高いため、それを抑止するためにその分多くの排風湿度を必要としているためであり、乾燥作業が進行し、穀粒水分値が下がるほど穀粒から気化する水分量が減り、穀粒中の水分を抑止するための水分量が少なくともよくなるためである。本実施例では、図１０のグラフを制御部Ｆの記憶部ＭＥに記憶しておき、検出水分値のデータに基づき必要とする排風絶対湿度の値を導き出す構成としている。

飽和水蒸気を超えると結露して穀粒が蒸れて品質が損なわれる恐れがあるが、超えない程度に、排風中に含まれる熱と水分を穀粒に与えることで穀粒内部に多くの熱を供給すると共に、穀粒の表面から蒸発しようとする水分を排風中の水分により穀物対象物の内部に抑止する。穀粒内部に熱と供給すると内部水分の表面側の移行が促進されるため、穀粒内部の水分勾配を小さくすることができ、高速で乾燥させるものでありながら穀粒の内部が亀裂等を起こし難くすることができる。

次に調節弁の開度を調節するための制御例について代表数値を用いて説明する。
外気温度センサＴＡで検出された外気温が２０℃で、外気湿度センサＴＨで検出された外気湿度が７０％で制御部Ｆで演算された絶対湿度（Ｚ）が１３ｇ／ｍ３とする。そして、前述の図１０で水分計１０で検出した穀粒水分値に対応して設定されている制御目標とする排風（Ｙ）の絶対湿度（Ｕ）が２５ｇ／ｍ３である場合とする。そして、本実施例の排風ファン７の風量は１９００ｋｇ／ｈで、穀粒乾燥機に供給された穀粒（籾）量を８００ｋｇ、乾燥速度を示す乾減率（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に戻すかを以下の式より求める。

絶対湿度（Ｕ）−絶対湿度（Ｚ）＝１２（ｇ／ｍ３） …Ｂ１
外気が吸水できる最大吸水量は
１２×１９００／１０００≒２３（ｋｇ） …Ｂ２
そして、一時間あたりに穀粒から除去される水分量は
８００（ｋｇ）×１．２（％／ｈ）＝９．６（ｋｇ／ｈ） …Ｂ３
Ｂ２の式とＢ３の式より
２３／（９．６＋２３）≒０．７１ →７１％ …Ｂ４
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１１に戻すべく調節弁駆動モータ２５を制御して第一調節弁２３及び第二調節弁２２を調節する。

すなわち、排風の戻し割合に見合う前記第一調節弁２３の回動角度θを予め記憶部ＭＥに記憶しておき、上記計算結果に基づく排風割合７１％に対応するよう調節弁駆動モータ２５を正・逆転連動する。

前述の演算式についてさらに詳述すると、前記外気温度センサＴＡと前記外気湿度センサＨＡでそれぞれ検出された外気の温度と湿度から制御部（図示せず）で外気の絶対湿度（Ｚ）を演算し、外気の絶対湿度（Ｚ）と水分計１０で検出された穀粒水分の条件から予め設定する排風の絶対湿度（Ｕ）との差異（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（式Ｂ１と式Ｂ２）。そして、一方では乾燥作業により穀粒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穀粒から除去される水分量）を求め（式Ｂ３）、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、排風を戻す割合と考えるものである。

すなわち、前記式Ｂ４は
増加水量／（穀物から蒸発する水量＋増加水量）
を示している。この式においては、いわゆる連続的に乾燥対象物に乾燥作用をなす乾燥機について特に有効である。

但し、本実施の形態のように穀粒を貯留部２と乾燥部３とを循環させて乾燥作用と調質作用（いわゆるテンパリング）を交互に行なう穀粒乾燥機においては、前述のように乾燥部で熱と水分を供給した穀粒が貯留部２に循環されると、供給する熱と水分が多すぎた場合に、穀粒内部の水分の移行より穀粒表面からの乾燥が進行し、穀粒の胴割れが増加する場合がある。

そこで、特に穀粒乾燥機の場合には式Ｂ４に変わって下記の式Ｂ５に基づいて乾燥制御を行なっても良い。
増加水量／（穀物から蒸発する水量＋排風の絶対湿度（Ｕ）） …Ｂ５
２３／（９．６＋４７．５）≒０．４２ すなわち、４２％の排風を戻すようにする。

なお、４７．５（ｋｇ）とは前述の絶対湿度（Ｕ）の２５ｇ／ｍ３と排風ファンの風量１９００ｋｇ／ｈとから算出される。
４７．５＝２５×１９００／１０００ …Ｂ６
テンパリング方式で乾燥を行なう循環型の乾燥機においては、貯留部２に停留している間の表面乾燥を抑制するために、式Ｂ５では貯留部２を通過する絶対湿度が設定する排風の絶対湿度になるように、単位時間あたりに穀物内を通過する風が持つ総水量を変更補正する。

なお、第一調節弁２３及び第二調節弁２２が排風量の７１％より多くの量を熱風室１１に戻すよう調節された場合には、多くなればなるほど戻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、第一調節弁２３及び第二調節弁２２が排風量の７１％より少ない量を熱風室１１に戻した場合には熱風室１１に戻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。

本実施の形態の式から排風を戻す割合を調節することで、排風ファン６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。

図１２は前述の図１０に基づく穀粒水分値と排風絶対湿度に基づいて設定する排風を戻す割合を補正することを示す図である。
補正する条件として外気温度と穀粒張込量を示している。すなわち、外気温度が高い程排風を戻す割合を低減させるよう補正する。そして曲線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５は張込量毎による排風戻し率の補正を示し、張込量が多いほど排風を戻す割合を低減させるよう補正する。

外気温度が高くなるほど穀粒の乾燥が促進するのでその分排風を戻す量を低減できる。また、張込量が多いほど最も上昇する穀温が高くなるためその分排風を戻す量を低減できる。

上記実施例では、排風戻し量として排風全量に対する戻し割合を導き出す手段として説明したが、排風戻し量を記憶手段に記憶しておき、当該排風戻し量を制御する形態でもよい。

また、本実施の形態では乾燥速度を示す乾減率を１．２％としたが、乾減率によって排風を戻す割合が変更される。
なお、本実施の形態では外気湿度センサＨＡから外気の絶対湿度を求めているが、外気湿度センサの代わりに外気温度基準による外気の絶対湿度を定めてこれを代用値としても良い。

本実施の形態では籾・麦・豆等の穀粒乾燥機について記載したが、そのほかに椎茸や材木や海産物等の自然から採取された物で、乾燥対象物の表面部分と内部中心部分に水分勾配を伴うものを乾燥対象物とする乾燥機の場合にも利用可能である。

穀粒乾燥機全体の内部を説明する斜視図 乾燥部と集穀部の構成を説明する斜視図 乾燥部と集穀部の構成を説明する正面図 第一調節弁と第二調節弁の連動構成を説明する排風ファンの側面図及び背面図 排風供給ダクトと排風分散ケースと排風ファンを示した斜視図 バーナケース及び熱排風通過ケースの内部を説明する斜視図 バーナケース内部を説明する側面図 バーナケース内部を説明する斜視図 乾燥工程と穀温の関係を示すグラフ 排風絶対湿度と穀粒水分値との関係を示す図 穀粒に供給する熱について説明する図 外気温度及び張込量による排風を還流する割合を変更することを示す図 ブロック図

１ 本体
５ 燃焼バーナ
５ａ 燃焼バーナの燃焼盤面
６ 排風ファン
１１ 熱風室
１３ 穀粒流下通路
２０ 排風ダクト
２２ 第二調節板
２３ 第一調節板
２３ａ回動軸
２４ ロッド
４４ 第二戻し通路
ｋ 燃焼バーナの燃焼盤面位置
ｅ 第五排風開口部
Ｑ 燃焼炎

Claims (2)

1. 乾燥対象物に乾燥用熱風を作用させて乾燥する乾燥部と、
   乾燥中の乾燥対象物の水分を定期的に検出する水分検出手段と、
   乾燥対象物通過後の排風を前記乾燥用熱風に合流させる戻し手段と、
   該排風の戻し量を調節する調節手段と、
   乾燥対象物の水分値に応じて排風の戻し量又は全排風量に対する戻し比率を予め設定し記憶する手段と、
   前記調節手段を前記水分検出手段によって検出された水分値に応じた排風の戻し量又は戻し比率に作動する制御手段と、
   を設けた乾燥装置。
2. 乾燥開始後に排風を略全て機外に排出する排風全量機外排出工程（Ａ１）をすべく調節手段を調節した後に、水分検出手段で検出される乾燥対象物の水分値に応じて乾燥部（３）に戻す排風戻し制御工程（Ａ３）をすべく調節手段（２２，２３）を調節することを特徴とする請求項1記載の乾燥装置。

Images