サイロ

貯蔵サイロは円筒形の構造物で、一般的に直径は 3～27メートル、高さは10～90メートルです。より高く幅の広いものは、スリップフォーム工法やジャンプフォーム工法によるコンクリートで造られています。サイロの材質は多岐にわたり、木製、コンクリート製、鋳造コンクリート製、鋼製パネルなどが用いられており、それぞれコスト、耐久性、気密性において異なる特性を持っています。穀物、セメント、木材チップなどを貯蔵するサイロは、通常、エアスライドやオーガーを用いて荷降ろしされます。サイロからの荷降ろしは、鉄道貨車、トラック、コンベアなどで行うことが可能です。   

サイレージを貯蔵するタワー型サイロは、通常、山積みされたサイレージの上部から荷下ろしされます。元々は、一般的な熊手よりもはるかに多くの爪（12本対4本）を持つサイレージフォークを使って手作業で行われていましたが、現代では機械式荷下ろし機が使用されています。底部荷下ろし機も時折使用されますが、修理が難しいという問題があります。

タワーサイロの利点は、上部数フィートを除いて、サイレージが自重によってしっかりと圧縮される傾向があることです。ただし、これは薪などの材料にとっては不利になる場合があります。タワーサイロはフランクリン・ハイラム・キングによって発明されました。

カナダ、オーストラリア、アメリカ合衆国では、多くの地方都市や穀物生産地の大規模農家が、周辺の町から穀物を集め、列車、トラック、またははしけで加工業者や輸出港へ輸送するために、穀物エレベーターと呼ばれる木製またはコンクリート製の塔型サイロ群を所有している。豊作の年には、余剰穀物はサイロや貯蔵庫を使わずに山積みにされ、かなりの損失が生じる。

低酸素タワー型サイロ

低酸素サイロは、内容物を常に低酸素環境に保ち、発酵内容物を高品質に維持し、樽型サイロやバンカーの上層部で発生する可能性のあるカビや腐敗を防ぐように設計されています。低酸素サイロは、飼料の初期投入時のみ大気に直接開放され、荷降ろしシュートでさえ空気の侵入を防ぐように密閉されています。

時間の経過に伴う気圧変化の影響を受けないような巨大な構造物を設計するのは費用がかさむ。そこで、サイロ構造は外気に対して開放されているものの、サイロの通気口に密閉された大きな不透過性の袋によって外気と内部の空気が分離されている。日中の暖かい時間帯に太陽の光でサイロが温められると、内部に閉じ込められたガスが膨張し、袋が「息を吐き出して」収縮する。夜になるとサイロが冷え、内部の空気が収縮し、袋が「息を吸い込んで」再び膨張する。

象徴的な青色のハーベストア低酸素サイロはかつて非常に一般的でしたが、そのアンローダー機構の速度が現代のバンカーサイロの出力速度に追いつかず、このタイプのサイロは衰退していきました。アンローダーの供給機構がサイロの底、何トンものサイレージの下に設置されているため、アンローダーの修理費用もハーベストアの評判を大きく損ないました。カッターチェーンが破損した場合、修理には最大1万ドルかかることがあります。破損したアンローダーを掘り出し、構造物の底にあるサイレージの中に埋もれた破損部品を回収するために、サイロを別の方法で部分的に、あるいは完全に空にする必要が生じる場合もあります。

2005年、ハーベストア社はこれらの問題を認識し、バンカー型荷役機との競争力を維持するため、従来モデルの2倍の流量と、はるかに高い強度を持つ荷役機チェーンを備えた新型荷役機の開発に取り組みました。現在では、機構の破損リスクを低減し、フィーダースイープアームの動きを制御するために、負荷感知式ソフトスタート可変周波数駆動モーターコントローラーも使用しています。

バンカーサイロは、通常コンクリートの壁で囲まれた溝状の貯蔵庫で、トラクターとローダーを使って充填・圧縮されます。充填された溝は気密性を保つためにプラスチック製の防水シートで覆われます。これらのサイロは通常、トラクターとローダーで荷降ろしされます。安価で、特に大規模な作業に適しています。

袋サイロは、直径が通常8～12 フィート（2.4～3.6 メートル）の頑丈なプラスチック製の筒で、貯蔵する材料の量に応じて長さが調整されます。専用の機械で充填され、両端が密封されます。荷降ろしにはトラクターとローダー、またはスキッドステアローダーを使用します。袋は破れながら部分的に廃棄されます。袋サイロは初期投資がほとんど必要ありません。生育状況や収穫状況に応じてより広いスペースが必要な場合の一時的な対策として使用できますが、毎年使用する農場もあります。

穀物貯蔵庫は通常、サイロよりもずっと背が低く、^{[ 1 ]}セメントや穀物などの乾燥物を保管するために使用されます。穀物は貯蔵庫に保管される前に、穀物乾燥機で乾燥されることがよくあります。貯蔵庫は円形または四角形の場合がありますが、円形の貯蔵庫は、保管物が詰まったり固まったりする角がないため、より簡単に空にすることができます。^{[ 2 ]}

貯蔵される穀物は、粉末状、種子、または穂軸状の場合があります。貯蔵された穀物は乾燥しているため、サイレージよりも軽く、床下式穀物荷下ろし機で容易に取り扱うことができます。収穫後の乾燥を促進するため、一部の穀物貯蔵庫には、貯蔵穀物への空気の浸透を容易にするために、中空の穴あきまたは網状の中央シャフトが設けられています。

セメントサイロには、セメントやフライアッシュ（PFA）などの粉体材料を保管および排出するために使用される、低レベル移動式サイロや固定式直立セメントサイロなど、さまざまな種類があります。低レベルサイロは完全に移動可能で、容量は100～750トンです。輸送が容易で、現場での設置も簡単です。これらの移動式サイロには通常、デジタル表示とプリンターを備えた電子計量システムが装備されています。これにより、サイロから排出されるセメントや粉体の量を制御でき、サイロ内に残っているものを正確に表示することもできます。固定式直立サイロの容量は200～800トンです。^{[ 3 ]}これらは、セメントやその他の粉体の保管のためのメンテナンスの手間が少ないオプションと考えられています。セメントサイロは、ビン供給式バッチプラントと組み合わせて使用​​できます。

冬季の道路維持管理用の砂と塩は、円錐形のドーム型（透明なトラス屋根）サイロに保管されます。これらは北米、特にカナダと米国でより一般的です。その形状は、固形物を積み重ねたときに形成される自然な形状に基づいています。^{[ 4 ]}ドームは、円形の鉄筋コンクリートベースにシングル材を取り付けたプレハブの木製パネルでできています。開口部のあるキャノピー入口により、フロントエンドローダーが簡単に充填および回収できます。これらは通常、主要幹線道路または主要幹線道路沿いにあります。

ホッパーボトムタンクとも呼ばれるプラスチックサイロは、射出成形、回転成形、ブロー成形などのさまざまなプロセスで製造されます。これらは、多種多様なポリエチレンプラスチックを使用して製造されます。サイロは軽量で、畜産や穀物栽培を行う農家にとって小規模な貯蔵に最適です。軽量設計とコスト効率の良い材料により、プラスチックサイロは従来の鋼鉄製ビンに代わる優れた選択肢となります。多くの農家を悩ませてきた「穀物の腐敗や害虫が発生しやすい」布製サイロとは異なり^{[ 6 ]} 、プラスチックサイロはより安全で、穀物を新鮮で腐敗しない状態に保ちます。固定式のホッパーボトムビンまたは移動式パレットビンとして設計できます。

布製サイロは、剛性の構造フレーム内に吊り下げられた布製バッグで構成されています。 バッグの素材にはポリエステルベースの布がよく使用され、布の孔のサイズに特に注意が払われます。サイロの布の上部は、サイロ充填中に通気フィルターとして機能するように設計されているため、孔のサイズがやや大きく作られていることがよくあります。一部の設計では、布の中に金属糸が組み込まれており、布の表面から地面への静電気伝導経路を提供します。布製サイロのフレームは通常、鋼鉄でできています。布製サイロは、従来のサイロに比べてコストが比較的低いため、魅力的な選択肢です。ただし、布製サイロを粒状または粒子状の可燃性物質の貯蔵に使用する場合、可燃性粉塵の危険性に対処する確立された業界の合意規格^{[ 7 ]}で規定されている従来の方法は、システムの相当なエンジニアリング分析なしには適用できません。

フレキシブルサイロは、粉体や顆粒の保管に最も汎用性が高く、費用対効果に優れたソリューションです。丈夫で無毒なトレビラ生地で作られたこのサイロは、2ミクロンまでの粒子サイズに対応でき、集塵装置を必要とせずに空気圧で充填できます。45度の角度で傾斜した生地製のサイロコーンは、製品排出時に自由に屈曲するため、砂糖、小麦粉、炭酸カルシウムなどの取り扱いが難しい製品でも、排出部に取り付けられた小型バイブレーターによる補助を最小限に抑えながら、効率的に搬送できます。トレビラ生地は通気性に優れているため、内壁に結露が発生するのを防ぎます。これにより、製品の塊や固まりを防ぎます。

^2m³から1000m³を超える^サイズまで、リジッドサイロは非常に幅広い用途に対応し、さまざまな材料で構築できます。リジッドサイロには、異なるグレードの製品用に区画化するために、複数の垂直仕切りを設けることができます。^{[ 8 ]}

飼料サイロへの充填は、飼料収穫機を使用して行われます。飼料収穫機は、エンジンと運転席を備えた自走式の場合もあれば、PTOを介して動力を供給するトラクターの後ろに牽引される場合もあります。

収穫機にはドラム状の切断刃が複数備えられており、繊維質の植物材料を1インチ以下の小さな断片に切断し、機械による送風とオーガーによる搬送を容易にする。細かく切断された植物材料は、収穫機によって自動荷降ろしシステムを備えた飼料運搬車に送風される。

タワー型飼料の充填は、通常、パドル状の羽根を持つ非常に大きなファンであるサイロブロワーを使用して行われます。材料は振動ホッパーに供給され、回転するらせん状のオーガーによってブロワーに押し込まれます。

送風機には通常、サイロに吹き込まれる植物性物質に水分を加えるための給水接続部が設けられています。送風機は電動モーターで駆動される場合もありますが、予備のトラクターを使用する方が一般的です。

飼料運搬車のサイレージの下にある大型の低速コンベアチェーンが、サイレージの山を前方へ移動させる。前方では、回転する歯の列がサイレージの山を砕き、高速の横方向コンベアに落とす。このコンベアはサイレージを運搬車の側面から送風機のホッパーへと注ぎ込む。

サイロバッグへの充填は、ニュートラルギアに入れたトラクターのPTO（動力取り出し軸）から駆動される移動式ソリを使用して行われ、バッグが充填されるにつれてソリは徐々に前進します。充填中のバッグの配置方向はトラクターの操舵によって制御されますが、通常はバッグは一直線に並べられます。

バッグへの飼料の積み込みは、タワー式と同様の方法で行われますが、飼料運搬車はバッグローダーと共に徐々に前進させる必要があります。ローダーは、回転するカム状のらせん状の歯と大きな櫛状の爪を用いて、飼料をバッグに押し込みます。飼料は大きな開口部から押し込まれ、歯が回転して外側に戻る際に、櫛状の爪の間を通過します。カム状のオーガー歯は、鋼鉄製の爪を使って飼料を拭き取り、バッグ内に飼料を閉じ込めます。

充填を開始する前に、袋全体が何層にも折り畳まれた筒状の状態でローダーに載せられ、厚いプラスチックの山が形成されます。プラスチックは伸縮性がほとんどないため、ローダーの充填シュートは、このプラスチックの山がローダーの開口部周辺に収まるように、袋の最終サイズよりもわずかに小さくなっています。チューブに充填されるにつれて、プラスチックはローダーの縁に沿ってゆっくりとほどけていきます。

サイロバッグの内容物は充填時に加圧され、その圧力は大型ブレーキシュー圧力調整器によって制御されます。この圧力調整器は、ローダーの両側にある2つの大型ウインチドラムを支えています。ドラムから伸びるケーブルはバッグの後端まで達し、そこで大きなメッシュバスケットがバッグの後端を閉じた状態に保持します。

発酵中のカビの発生を防ぎ、気密性を確保するため、サイロバッグチューブの両端をまとめて折り畳み、結束して閉じ、酸素がバッグ内に入らないようにします。バッグローダーを取り外す際は、圧力を解放して後端を地面に倒す必要があるため、周囲の人にとって危険となる場合があります。

サイロアンローダーとは、単塔型サイロ内部で使用される、円筒形の回転式飼料ピックアップ装置を具体的に指す。

サイロアンローダーの主要動作部品は、サイロ屋根の中央上部に設置された滑車を介して鋼製ケーブルでサイロ内に吊り下げられています。アンローダーの垂直位置は、サイロ外部に設置された電動ウインチによって制御されます。

タワーサイロの夏季充填では、アンローダーをウインチでサイロの最上部までできるだけ高く引き上げ、駐車位置に設置します。サイロへの充填はサイロブロワーで行います。サイロブロワーとは、文字通り非常に大きなファンで、サイロ側面の10インチのチューブを通して大量の加圧空気を送り込みます。充填中は、充填チューブの潤滑を助けるために、少量の水が空気流に混入されます。サイロ底部のハンドルで操作する上部の小さな調整可能なノズルにより、サイレージをサイロの手前側、中央側、または奥側に落とすことができ、均等に層状に充填できます。完全に充填されたら、露出したサイレージの山の上部を大きな厚手のサイロ用プラスチックシートで覆い、酸素を遮断して、秋に山全体が発酵し始めるようにします。

冬期に家畜を屋内に閉じ込める必要がある場合、サイロのプラスチックカバーを取り外し、アンローダーをサイレージの山の上に降ろし、サイロ側面のヒンジ付きドアを開けてサイレージを吹き出します。サイロ側面には、これらのアクセスドアが垂直に並んでおり、ドアの隣には排出チューブがあり、チューブの側面には取り外し可能なカバーが複数付いています。排出チューブとアクセスドアは通常、サイロに取り付けられた大きなU字型のシールドで覆われており、サイロでの作業中に農家を風、雪、雨から守ります。

サイロアンローダー機構は、互いに逆方向に回転する一対の歯付きオーガで構成されており、サイレージの表面を削り取り、アンローダーの中心に向かって引き寄せます。歯付きオーガは中心ハブを中心に円を描くように回転し、サイレージの山の表面を均等に削り取ります。中央にある大型の送風機がサイレージを持ち上げ、サイロの扉から吹き出します。サイレージは重力によってアンローダーチューブを通ってサイロの底部まで落下し、通常は自動コンベアシステムに送られます。

通常、アンローダーはオペレーターによって一度に約1.2cmずつ下げられ、ウインチケーブルがピンと張ってアンローダーがそれ以上材料を拾わなくなるまで、少量の材料しか拾い上げられません。その後、オペレーターはアンローダーをさらに約1.2cm下げ、このプロセスを繰り返します。下げすぎると、アンローダーが処理できる量よりもはるかに多くの材料を吸い上げてしまい、材料があふれてブロワー、排出口、アンローダーチューブが詰まる可能性があります。その結果、サイロに登って詰まりを取り除くという時間のかかる作業が発生します。

サイレージがコンベアシステムに入ると、手動または自動の分配システムで処理できます。最もシンプルな手動分配システムは、ピックアップチャンネルの下にあるスライド式の金属製プラットフォームを使用します。プラットフォームを開くと、飼料は開口部からシュートを通ってワゴン、手押し車、または積み上げられた山に落ちます。閉じると、飼料は開口部を通り過ぎてコンベアの他の部分へと流れていきます。コンピューターによる自動化と、給餌小屋の全長にわたって設置されたコンベアを使用すれば、サイレージを上から各動物に自動的に供給でき、供給量は場所ごとにカスタマイズできます。

サイロに飼料を充填するには、2台のトラクターを非常に近い場所に駐車し、両方ともフルパワーでPTOシャフトを稼働させ、1台はサイロブロワーを駆動し、もう1台は刈り取ったばかりの飼料をブロワーに積み込む飼料運搬車を駆動する必要があります。農家は、回転するシャフトと高速コンベアがひしめくこの非常に危険な環境の中を絶えず動き回り、資材の流れを確認して速度を調整し、積み込みの合間にすべての機器を始動・停止しなければなりません。

サイロへの充填準備には、アンローダーをウインチで最上部まで引き上げる必要があり、アンローダーで拾い上げられなかった底部の飼料はサイロの床から取り除かなければなりません。この作業では、農家は数トンもの重さがある機械が、細い鋼鉄製のケーブルで50フィート（約15メートル）以上も頭上に吊り下げられている真下で作業することになります。アンローダーが落下すれば、農家は即死する可能性が高いでしょう。

荷降ろし作業には、農家が定期的にサイロに登って上部の扉を閉め、下部の扉を開け、その過程で荷降ろしシュートを扉から扉へと移動させる必要があるため、特有の危険が伴います。サイレージの発酵によってメタンガスが発生し、時間が経つにつれて放出され、サイロ上部の酸素を押し出します。他の予防措置を講じずに直接サイロに入った農家は、メタンガスによって窒息し、意識を失い、誰にも気づかれることなく静かに窒息死する可能性があります。サイロに新鮮な空気を送り込むために必要に応じて使用できるよう、サイロブロワーを常にサイロに取り付けておくか、誰かがサイロに入る前に新鮮な空気を送り込むための専用の電動ファンシステムを用意する必要があります。

荷降ろし機構が詰まった場合、農家はサイロに登り、荷降ろし機の上に直接立ち、送風口に手を伸ばして柔らかいサイレージを掘り出さなければなりません。詰まりを取り除いた後は、荷降ろし機がすぐにサイレージの山に食い込んで再び詰まらないように、飼料を荷降ろし機の周りに均一に広げる必要があります。この作業中、農家は、誤って作動すれば数秒で命を落とす可能性のある機械の上または近くに立っています。これは、誰かがサイロ内で荷降ろし機の作業をしている最中に、納屋にいる誰かが知らずに荷降ろし機構のスイッチを入れた場合などに起こり得ます。

サイロ底部のオーガーやその他の開口部から穀物を排出する際、別の作業員が穀物の上に立ち、穀物を「下ろす」ことで、穀物がサイロから均等に流れ出るようにします。しかし、穀物の中の不安定な部分が、下を歩いている作業員の足元で崩れ落ちることがあります。これは穀物の閉じ込め事故と呼ばれ、作業員は数秒のうちに穀物の中に完全に埋まってしまう可能性があります。閉じ込め事故は、穀物を移動させている時や、サイロの側面に詰まった大きな穀物の塊を取り除く時にも発生する可能性があります。これはしばしば窒息死につながります。

貯蔵庫やそれに付随するダクト、建物が爆発する事例も数多く報告されています。貯蔵庫内の空気が穀物粉塵などの微細な粒子で満たされると、火花がきっかけとなって粉塵爆発が発生し、コンクリート製のサイロや隣接する建物を吹き飛ばすほどの威力を持つことがあります。通常、爆発によって周囲の穀物や建物に引火します。火花は、金属が金属製のダクトに擦れること、あるいは乾燥した粉塵がダクト内を移動する際に発生する静電気によって発生することが多いです。

サイロ内のビン洗浄が必要となる主な問題は、「ブリッジング」と「ラットホーリング」の2つです。ブリッジングは、ビン底部の排出機構に材料が絡み合い、重力による貯蔵材料の排出システムへの流れを阻害するときに発生します。ラットホーリングは、材料がビンの側面に付着し始めるときに発生します。これにより、ビンの稼働容量が低下するだけでなく、新しい材料と古い材料の相互汚染も発生します。ビンを洗浄する方法はいくつかあり、その多くにはそれぞれリスクが伴います。しかし、1990年代初頭から音響洗浄機が利用可能になりました。これらは非侵襲的でリスクが最小限であり、小粒子ビンを清潔に保つための非常に費用対効果の高い方法を提供できます。