(57)【要約】【課題】気体に固体が混ざった混合流体から該固体を分離するサイクロン装置、およびそのサイクロン装置を備えた籾乾燥システムに関し、コンパクトでありながらも大流量の混合流体を受け入れることができ、自重が小さな固体の分離効率が高められたサイクロン装置、およびそのサイクロン装置が設けられた籾乾燥システムを提供する。【解決手段】流体導入セクション２２が、コニカルセクション２３に接続され内周面が円筒状をした円筒部２２１と、円筒部２２１に接続され内周面が円筒部２２１に向かって漸次拡径した球面部２２２とを有するものであり、流体導入管２１が、円筒部２２１に接続し混合流体を円筒部２２１に導入する第１導入管２１１と、球面部２２２に接続した第２導入管２１２とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体に固体が混ざった混合流体から該固体を分離するサイクロン装置であって、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、前記円筒部に接続し混合流体を該円筒部に導入する第１導入管と、前記拡径部に接続した第２導入管とを有するものであることを特徴とするサイクロン装置。
【請求項２】
前記第２導入管が、混合流体を前記拡径部に導入するものであることを特徴とする請求項１記載のサイクロン装置。
【請求項３】
前記第２導入管が、大気中の気体を前記拡径部に導入するものであることを特徴とする請求項１記載のサイクロン装置。
【請求項４】
前記拡径部が、内周面に前記円筒部に向かって漸次拡径した曲面を有するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のサイクロン装置。
【請求項５】
前記流体導入管が、混合流体を受け入れる共通の受入口と、該受入口から分岐し前記第１導入管および前記第２導入管それぞれにつながった分岐部とを有するものであることを特徴とする請求項１又は２記載のサイクロン装置。
【請求項６】
前記第１導入管が、前記円筒部に開口した導入口に向けて細くなった絞り部を有するものであることを特徴とする請求項５記載のサイクロン装置。
【請求項７】
前記第１導入管が、前記円筒部に接続した側とは反対側に第１受入口を有するものであり、
前記第２導入管が、前記拡径部に接続した側とは反対側に第２受入口を有するものであり、
前記第１受入口と前記第２受入口はつながったものではなく、前記第１導入管と前記第２導入管は別個独立なものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のサイクロン装置。
【請求項８】
前記第１導入管が、前記第２導入管よりも太いものであることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項記載のサイクロン装置。
【請求項９】
気体を外部に排出するための排出管を備え、
前記排出管は、前記流体導入セクション内で上下方向に延在し、前記第２導入管よりも太いものであることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項記載のサイクロン装置。
【請求項１０】
籾を温風で乾燥させる乾燥機と、
前記乾燥機から排出された、気体に芒が混ざった混合流体から芒を分離するサイクロン装置とが設けられ、
前記サイクロン装置が、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、前記円筒部に接続し混合流体を該円筒部に導入する第１導入管と、前記拡径部に接続した第２導入管とを有するものであることを特徴とする籾乾燥システム。
【請求項１１】
前記乾燥機の排出口に一端が接続した配管を備え、
前記流体導入管が、前記配管の他端に接続し混合流体を受け入れる共通の受入口と、該受入口から分岐し前記第１導入管および前記第２導入管それぞれにつながった分岐部とを有するものであることを特徴とする請求項１０記載の籾乾燥システム。
【請求項１２】
前記乾燥機の排出口に一端が接続した配管と、
大気中の気体を吸い込み、吸い込んだ気体を送出口から送り出すブロワとを備え、
前記第１導入管が、前記配管の他端に接続し混合流体を受け入れる第１受入口を有するものであり、
前記第２導入管が、前記送出口に接続し前記ブロワが吸い込んだ気体を受け入れる第２受入口を有するものであることを特徴とする請求項１０記載の籾乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体に固体が混ざった混合流体から該固体を分離するサイクロン装置、およびそのサイクロン装置を備えた籾乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、気体に固体が混ざった混合流体からその固体を分離するサイクロン装置として、逆円錐状のコニカルセクションの上端に半球状の流体導入セクションの下端を接続したものを提案している（特許文献１参照）。この特許文献１で提案したサイクロン装置では、流体導入セクションに導入された混合流体が、流体導入セクションにおける半球状の内周面に沿って滑らかに旋回しながらその向きを下向きに大きく変化させることになる。しかも、半球状の流体導入セクションの内周面ではその旋回半径が急激に増大するので、混合流体の流速は急激に減少し、混合流体の流れは、流体導入セクションの下端に到達した時点ではかなり緩やかな流れとなって、コニカルセクションに移行することになる。このため、混合流体に含まれている固体がたとえサブミクロンサイズのものであっても、混合流体から容易に分離することができ、固体は、自重によって、コニカルセクションの内壁面に沿って落下する。
【０００３】
ここで、自重が非常に小さく、ミクロンサイズの固体として、籾の表面に無数に存在する針状の芒を例にあげて説明する。コンバインで収穫した籾には、２０％〜３０％の水分が含まれており、籾は高い水分率のままであるとカビの発生などによって変質しやすいため、籾を水分量が１５％以下になるまで乾燥することが一般的である。籾の乾燥には、温風を循環させる循環式の乾燥機が用いられる場合がある。循環式の乾燥機内では、籾が温風によって撹拌され籾から芒がとれる。また、乾燥機に投入された籾には、土や虫が付着している場合がある。さらに、乾燥機には、籾と一緒に藁の一部も投入されてしまう場合もある。乾燥機からは、乾燥に用いた温風や籾から出た水蒸気といった気体に、土や虫や藁や芒といった固体が混ざった混合流体が排出される。乾燥機から排出された混合流体は、湿式集塵機に送られる場合がある（例えば、特許文献２の図２等参照）。
【０００４】
湿式集塵機では、乾燥機から排出された混合流体にシャワー水をかけ、混合流体中の固体をシャワー水の中に取り込み、乾燥機下部の水受けに流下させ、最終的に汚水として回収する。個体分を取り除かれた残りの流体はメッシュ部材を通してから大気中に放出する。
【０００５】
しかしながら、芒は、径が非常に小さい上に比重が極めて小さく、シャワー水の中にすべてを取り込むことは困難である。また、芒は、非常に小さい上に形状も針状であるため、メッシュ部材で取り除こうとしても、メッシュ部材を通り抜けてしまう。
【０００６】
さらに、乾燥機下部の水受けに溜まった汚水は短時間で腐敗し、雨水のように簡単に用水路等に排水できず、排水処理または専門業者の回収などが必要になる。
【０００７】
そこで、乾燥機から排出された混合流体を、特許文献１で提案したサイクロン装置に送り、芒を分離することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許５７２７１０８号公報
【特許文献２】特開平６−３１９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、農業法人や農協などで行われる籾の集約型乾燥システムで使用される乾燥機は非常に大型で、それらの大型乾燥機から排出された混合流体は、例えば、２００〜３００ｍ３／分といった大流量であるため、特許文献１で提案したサイクロン装置に送り込もうとすると、サイクロン装置の大型化は避けられない。本願出願人の研究によれば、特許文献１で提案したサイクロン装置では、分離効率を考えた場合、半球状の流体導入セクションの直径は、その流体導入セクションに開口した導入口の径の６倍程度の長さが必要になる。また、導入口を通過する混合流体の流速は２０ｍ／秒前後が好ましい。以上のことから、２００〜３００ｍ３／分といった大流量の混合流体を特許文献１で提案したサイクロン装置に送り込もうとした場合、上記導入口の径は６０ｃｍ程度になり、その結果、３６０ｃｍといった大きな直径の半球状の流体導入セクションが必要になってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、コンパクトでありながらも大流量の混合流体を受け入れることができ、自重が小さな固体の分離効率が高められたサイクロン装置、およびそのサイクロン装置が設けられた籾乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するサイクロン装置は、
気体に固体が混ざった混合流体から該固体を分離するサイクロン装置であって、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、前記円筒部に接続し混合流体を該円筒部に導入する第１導入管と、前記拡径部に接続した第２導入管とを有するものであることを特徴とする。
【００１２】
コニカルセクションの上端に、拡径部がない円柱状の流体導入セクションの下端を接続した一般的なサイクロン装置では、円柱状の流体導入セクションの直径は、その流体導入セクションに開口した導入口の径の２倍程度の長さですむことが知られている。このため、前記第１導入管を太くしても前記円筒部の直径は２倍程度に抑えられる。一方、前記第２導入管は細くして前記拡径部の直径を前記円筒部の直径に合わせることができる。こうすることで、上記サイクロン装置によれば、コンパクトでありながらも大流量の混合流体を受け入れることができる。しかも、前記拡径部があることで、前記第２導入管から導入された流体は、該拡径部の内周面によって、下向きに大きく変化させられる。一方、前記円筒部では、遠心力により自重の大きな固体は外側に集まるのに対して、粒子径が小さいまたは比重が軽いなど、気体の流れに乗り易い小さな自重の固体は、浮き上がって、本来であれば、サイクロン装置の中心軸付近を流れる上昇気流に巻き込まれて流体から分離することが困難であるが、前記拡径部で生じた下向きの流れによって、自重が小さな固体であっても、上昇気流に巻き込まれずに、下方へ向けられ、自重が小さな固体の分離効率が高められる。
【００１３】
ここで、前記コニカルセクションは、前記流体導入セクションから離れるにつれて漸次縮径する逆円錐状の内周面を有するものであってもよい。また、前記第１導入管は、混合流体を前記円筒部の接線方向から該円筒部に導入するものであり、前記第２導入管は、混合流体を前記拡径部の接線方向から該拡径部に導入するものであってもよい。また、前記第１導入管は、混合流体が供給される供給口に取り外し可能に接続される第１受入口を有するものであり、前記第２導入管は、前記供給口とは別の、混合流体が供給される供給口に、取り外し可能に接続される第２受入口を有するものであってもよい。なお、流体導入管は、断面形状が円形のものに限らず多角形のものであってもよい。
【００１４】
また、
前記第２導入管が、混合流体を前記拡径部に導入するものであってもよい。
【００１５】
あるいは、
前記第２導入管が、大気中の気体を前記拡径部に導入するものであってもよい。
【００１６】
さらに、前記第２導入管は、前記第１導入管が前記円筒部に混合流体を導入する流速よりも速い流速で大気中の気体を前記拡径部に導入するものであってもよい。
【００１７】
また、
前記拡径部が、内周面に前記円筒部に向かって漸次拡径した曲面を有するものであってもよい。
【００１８】
例えば、前記拡径部は球面部であってもよい。
【００１９】
また、
前記流体導入管が、混合流体を受け入れる共通の受入口と、該受入口から分岐し前記第１導入管および前記第２導入管それぞれにつながった分岐部とを有するものであってもよい。
【００２０】
こうすることで前記流体導入管がコンパクトになり、サイクロン装置全体としても、よりコンパクトになる。
【００２１】
さらに、
前記第１導入管が、前記円筒部に開口した導入口に向けて細くなった絞り部を有するものであってもよい。
【００２２】
前記絞り部を設けることで、前記第１導入管の導入口を通過する混合流体の流速が高められる。このため、絞り部の絞り具合によって、前記第１導入管の導入口を通過する混合流体の流速を調整することができる。
【００２３】
また、
前記第１導入管が、前記円筒部に接続した側とは反対側に第１受入口を有するものであり、
前記第２導入管が、前記拡径部に接続した側とは反対側に第２受入口を有するものであり、
前記第１受入口と前記第２受入口はつながったものではなく、前記第１導入管と前記第２導入管は別個独立なものであることを特徴とするサイクロン装置であってもよい。
【００２４】
このサイクロン装置によれば、前記第１導入管に受け入れる流体の流量や流速と、前記第２導入管に受け入れる流体の流量や流速とを別々に調整することができ、流体を受け入れる自由度が増す。
【００２５】
また、
前記第１導入管が、前記第２導入管よりも太いものである。
【００２６】
例えば、前記第１導入管は、前記第２導入管の３倍程度の太さのものであってもよい。この構成により、分離効率が良好なコンパクトなサイクロン装置を実現することができる。
【００２７】
さらに、前記円筒部は、該円筒部の上下方向の長さが前記拡径部の上下方向の長さよりも長いものであってもよい。
【００２８】
また、
気体を外部に排出するための排出管を備え、
前記排出管は、前記流体導入セクション内で上下方向に延在し、前記第２導入管よりも太いものであってもよい。
【００２９】
前記排出管によって、混合流体から固体が分離された後の気体を、サイクロン装置の外部に排出することができる。しかも、前記排出管の太さも確保されているため、大流量の混合流体を受け入れても、気体をサイクロン装置の外部に排出することができる。
【００３０】
なお、排出管も、断面形状が円形のものに限らず多角形のものであってもよい。
【００３１】
上記目的を解決する籾乾燥システムは、
籾を温風で乾燥させる乾燥機から排出されると、
前記乾燥機から排出された、気体に藁、土、芒などの微細な個体が混ざった混合流体から藁、土、芒などの微細な個体を分離するサイクロン装置とが設けられ、
前記サイクロン装置が、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、前記円筒部に接続し混合流体を該円筒部に導入する第１導入管と、前記拡径部に接続した第２導入管とを有するものであることを特徴とする。
【００３２】
上記籾乾燥システムによれば、上記サイクロン装置が設けられている。
【００３３】
また、
前記乾燥機の排出口に一端が接続した配管を備え、
前記流体導入管が、前記配管の他端に接続し混合流体を受け入れる共通の受入口と、該受入口から分岐し前記第１導入管および前記第２導入管それぞれにつながった分岐部とを有するものであってもよい。
【００３４】
あるいは、
前記乾燥機の排出口に一端が接続した配管と、
大気中の気体を吸い込み、吸い込んだ気体を送出口から送り出すブロワとを備え、
前記第１導入管が、前記配管の他端に接続し混合流体を受け入れる第１受入口を有するものであり、
前記第２導入管が、前記送出口に接続し前記ブロワが吸い込んだ気体を受け入れる第２受入口を有するものであることを特徴とする籾乾燥システムであってもよい。
【００３５】
前記乾燥機から排出される混合流体は流量や流速が変化する。一方、前記ブロワでは、前記送出口から送り出される気体の流量や流速を一定に保つことができる。そのため、前記第２導入管から前記拡径部に導入する気体の流量を多くしたり流速を高めた状態を保つことができ、該拡径部の内周面によって生じる下向きの流れを、前記乾燥機から排出される混合流体の流量や流速に関わらず、常に安定した流れにすることができる。この結果、自重が小さな芒が、上昇する気流に巻き込まれずに、前記拡径部で生じた下向きの流れによって下方へ押し込まれ、芒の分離効率がさらに高められる。また、前記拡径部で生じる下向きの流れをより強いものにしたい場合には、前記ブロワで吸い込む気体の流量を高めればよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、コンパクトでありながらも大流量の混合流体を受け入れることができ、自重が小さな固体の分離効率が高められたサイクロン装置、およびそのサイクロン装置が設けられた籾乾燥システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に相当する籾乾燥システムを示す図である。
【図２】図１に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分の背面、右側面、および左側面を示す図である。
【図３】図１に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分の平面および底面を示す図である。
【図４】第２実施形態の籾乾燥システムを示す図である。
【図５】（ａ）は図４に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分を真上から見たときの図（平面図）であり、（ｂ）は同部分を右側（配管側）から見たときの図（右側面）である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に相当する籾乾燥システムを示す図である。
【００４０】
図１に示す籾乾燥システムＤＳは、循環式の乾燥機１とサイクロン装置２を備えている。
【００４１】
乾燥機１には大量の籾が投入される。コンバインで収穫した籾には、２０％〜３０％の水分が含まれている。また、収穫直後の籾は水分むらが多い。このため、乾燥機１では、最初に５〜６時間以上送風のみ行い、その後、温風を供給する。高水分状態で高温乾燥を行うと、品質が低下する可能性が高くなるため、水分が１９％以下になるまでは、できるだけ４０℃以下の低温で乾燥させる。この乾燥機１では、１４．５％以下の水分量になるまで籾を乾燥させる。ただし、あまり水分量を減らすと籾が割れてしまうため、注意が必要である。
【００４２】
籾の表面には、無数に針状の芒が存在する。芒は、太さが１μｍ〜１０μｍ程度、長さが１０μｍ〜１ｍｍ程度であり、比重が極めて小さい。また、乾燥機１に投入された籾には土や虫が付着している場合がある。さらには、籾と一緒に藁の一部も投入されてしまう場合もある。乾燥機１内では、循環する温風によって籾が撹拌され、籾から芒がとれる。乾燥機１の排出口１１からは、乾燥に用いた温風や籾から出た水蒸気といった気体に、土や虫や藁や芒といった固体が混ざった混合流体が排出される。
【００４３】
図１に示すサイクロン装置２は、本発明のサイクロン装置の一実施形態に相当するものである。このサイクロン装置２は、流体導入管２１と、流体導入セクション２２と、コニカルセクション２３と、捕集セクション２４と、排出管２５を備えている。乾燥機１の排出口１１とサイクロン装置２における流体導入管２１の受入口２１０は、配管３によって接続されている。なお、配管３は、乾燥機１の排出口１１に対しても、流体導入管２１の受入口２１０に対しても、取り外し可能に接続されている。この配管３の、受入口２１０に接続した口は、サイクロン装置２に混合流体を供給する供給口に相当する。
【００４４】
図１には、サイクロン装置２の正面が示されており、図２（ａ）は図１に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分の背面図であり、同図（ｂ）はその右側面図であり、同図（ｃ）はその左側面図である。また、図３（ａ）は図１に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分の平面図であり、同図（ｂ）はその底面図である。
【００４５】
流体導入セクション２２には、コニカルセクション２３に接続され内周面が円筒状をした円筒部２２１と、円筒部２２１に接続され内周面が円筒部２２１に向かって漸次拡径した球面部２２２が設けられている。球面部２２２の内周面は、真球体の上半分になる半球体の上端部を水平にカットして得られる、半球体の表面の一部である。この球面部２２２は、拡径部の一例に相当する。
【００４６】
流体導入管２１は、円筒部２２１に第１導入口２１１ａで接続した第１導入管２１１と、球面部２２２に第２導入口２１２ａで接続した第２導入管２１２とを有する。第１導入管２１１は、混合流体を円筒部２２１の接線方向から円筒部２２１に導入するものであり、第２導入管２１２は、混合流体を球面部２２２の接線方向から球面部２２２に導入するものである。また、第１導入管２１１にしても第２導入管２１２にしても、詳しくは後述する排出管２５の外周面に沿って混合流体を導入する位置に設けられており、断面形状は円形である。第１導入管２１１は、第１基部２１１１に、第１導入口２１１ａが設けられた第１口部２１１２が接続されたものである。第２導入管２１２は、第２基部２１２１に、第２導入口２１２ａが設けられた第２口部２１２２が接続されたものである。いずれの接続部分も、接続端に設けられたフランジどうしを合わせてボルトで結合されている。流体導入管２１の受入口２１０は一つであり、図１に示すサイクロン装置２では、上述のごとく配管３が接続している。流体導入管２１には、この受入口２１０から分岐して第１導入管２１１の第１基部２１１１および第２導入管２１２の第２基部２１２１それぞれにつながった分岐部２１３が設けられている。流体導入管２１における、配管３が取り外し可能に接続する受入口２１０は、第１導入管２１１専用の受入口と第２導入管２１２専用の受入口といったような別個独立なものではなく、第１導入管２１１と第２導入管２１２共通の受入口である。
【００４７】
コニカルセクション２３は、上端部が流体導入セクション２２の下端部に接続しており、流体導入セクション２２から離れるにつれて漸次縮径する逆円錐状の内周面を有するものである。また、図１に示す捕集セクション２４は、コニカルセクション２３の、流体導入セクション２２が設けられた側とは反対側に接続している。すなわち、捕集セクション２４は、コニカルセクション２３の下端に接続し、コニカルセクション２３の下端開口２３ａよりも大きな断面積の内部空間が形成されたものである。本実施形態の捕集セクション２４は、円筒状のものである。混合流体から分離された固体は、コニカルセクション２３の内周面に沿って落下し、捕集セクション２４に捕集される。
【００４８】
図１に点線で示す排出管２５は、流体導入セクション２２内で上下方向に延在したものである。すなわち、図１に示すサイクロン装置２では、排出管２５は、円筒部２２１の下端付近から、流体導入セクション２２の中心軸に沿って球面部２２２の上端に向かって延在したものである。この排出管２５は、コニカルセクション２３内の気体を外部に排出するためのものである。なお、本実施形態の排出管２５は、コニカルセクション２３内には存在していないが、コニカルセクション２３内に下方部分が存在していてもよい。すなわち、排出管２５は、コニカルセクション２３内における、コニカルセクション２３の長さ方向中心位置よりも流体導入セクション２２側の位置から、流体導入セクション２２の中心軸に沿って流体導入セクション２２を貫通するようにして設けられたものであってもよい。また、排出管２５は、コニカルセクション２３の下端開口２３ａよりも径が大きなものである。
【００４９】
乾燥機１の排出口１１から排出される混合流体の流量は、２００〜３００ｍ３／分程度もある。一方、サイクロン装置２の流体導入セクション２２への流体導入速度は２０ｍ／秒前後が好ましい。これら２つの条件から、流体導入管２１の、流体導入セクション２２に開口する導入口の径は６０ｃｍ程度が必要になる。
【００５０】
また、サイクロン装置２の分離効率を考えた場合、球面部２２２の直径は、第２導入口２１２ａの径の６倍程度の長さが必要になる一方、円筒部２２１の直径は、第１導入口２１１ａの径の２倍程度の長さですむ。したがって、第１導入口２１１ａの径と第２導入口２１２ａの径を同じ径にした場合には、球面部２２２の直径と円筒部２２１の直径の比率は３：１になる。本実施形態のサイクロン装置２では、第２導入口２１２ａの径と第１導入口２１１ａの径の比率を、この３：１の比率に合わせて設計している。すなわち、流体導入管２１の受入口２１０の径を６０ｃｍにする一方、第１導入管２１１における第１導入口２１１ａの径を４５ｃｍにするとともに第２導入管２１２における第２導入口２１２ａの径は１５ｃｍにしている。よって、第１導入管２１１は、第２導入管２１２よりも太いものである。ただし、第１導入管２１１は、第１導入口２１１ａを通過する流体導入速度を高めるため、絞られている。すなわち、図１や図２（ａ）や図３に示すように、６０ｃｍの径であった受入口２１０から分岐部２１３にかけて流体導入管２１の径は細くなっており、さらに、第１導入管２１１における第１基部２１１１が分岐部２１３側から第１口部２１１２側に向けて漸次細くなり、第１口部２１１２の径は４５ｃｍまで絞られている。本実施形態では、第１基部２１１１が絞り部の一例に相当し、第１導入口２１１ａの手前（第１基部２１１１と第１口部２１１２の接続箇所）で既に４５ｃｍまで絞られているが、第１導入管２１１は、分岐部２１３側の端部から第１導入口２１１ａまで、連続して細くなっていってもよいし、段階的に細くなっていってもよい。
【００５１】
球面部２２２の直径は９０ｃｍになり、円筒部２２１の直径も９０ｃｍになる。したがって、６０ｃｍの６倍の３６０ｃｍに比べると、流体導入セクション２２は相当細く抑えられている。
【００５２】
ここで、その他の部位の大きさについて詳述する。なお、ここでの長さは、上下方向の長さであって高さに相当する。円筒部２２１の長さは、円筒部２２１の直径と同じ９０ｃｍである。また、円筒部２２１の長さは球面部２２２の長さよりも長い。コニカルセクション２３の長さは、円筒部２２１の直径の４倍弱の長さである。排出管２５の径は、第１導入口２１１ａの径と同じである。したがって、排出管２５は、第２導入管２１２よりも太いものである。また、捕集セクション２４の直径は、円筒部２２１の直径と同じ９０ｃｍであるが、円筒部２２１の直径よりも長くてもよい。
【００５３】
以上の記載では、
「  気体に固体が混ざった混合流体から該固体を分離するサイクロン装置であって、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、混合流体を前記円筒部に導入する第１導入管と、混合流体を前記拡径部に導入する第２導入管とを有するものであることを特徴とするサイクロン装置。」
について説明した。
【００５４】
また、
「  籾を温風で乾燥させる乾燥機から排出されると、
前記乾燥機から排出された、気体に藁、土、芒などの微細な個体が混ざった混合流体から藁、土、芒などの微細な個体を分離するサイクロン装置とが設けられ、
前記サイクロン装置が、
流体導入管と、
前記流体導入管から混合流体が導入される流体導入セクションと、
前記流体導入セクションに接続したコニカルセクションとを備え、
前記流体導入セクションが、前記コニカルセクションに接続され内周面が円筒状をした円筒部と、該円筒部に接続され内周面が該円筒部に向かって漸次拡径した拡径部とを有するものであり、
前記流体導入管が、混合流体を前記円筒部に導入する第１導入管と、混合流体を前記拡径部に導入する第２導入管とを有するものであることを特徴とする籾乾燥システム。」
についても説明した。
【００５５】
以上説明した本実施形態のサイクロン装置２によれば、流体導入セクション２２の太さが相当細く抑えられているものの、２００〜３００ｍ３／分といった大流量の混合流体を受け入れ、排出管２５の径も第１導入口２１１ａの径と同じ長さが確保されているため、大流量の混合流体を受け入れても、気体をサイクロン装置２の外部に排出することができる。しかも、球面部２２２があることで、第２導入管２１２から導入された混合流体は、球面部２２２の内周面によって、下向きに大きく変化させられる。一方、円筒部２２１では、遠心力により自重の大きな土や虫や藁などは外側に集まるのに対して、自重が小さな芒などは、浮き上がって、本来であれば、サイクロン装置２の中心軸付近を流れる上昇気流に巻き込まれて排出管２５によってサイクロン装置２の外に放出されてしまうが、球面部２２２で生じた下向きの流れによって、自重が小さな芒などであっても、上昇気流に巻き込まれずに、下方へ向けられる。コニカルセクション２３の内周面では、その内周面に沿って旋回する流体の流れ（旋回流）が生じている。コニカルセクション２３の内周面は、逆円錐状に形成されているため、旋回半径が下方に向かうにつれて徐々に小さくなり、これに伴って旋回流の流速は徐々に速くなる。このため、この旋回流は、コニカルセクション２３の下端開口２３ａに到達した時点ではある程度速い流れになって、捕集セクション２４に流入する。この旋回流には、球面部２２２で生じた下向きの流れによって下方へ向けられた芒などが含まれている。上述のごとく、捕集セクション２４の内部空間は、下端開口２３ａよりも大きな断面積の空間であるため、旋回流は、捕集セクション２４に流入すると流速が急激に減少する。このため、捕集セクション２４に流入した旋回流に含まれていた芒は、流体から分離され、捕集セクション２４に捕集される。
【００５６】
実際、球面部２２２がない、逆円錐状のコニカルセクションの上端に、円柱状の流体導入セクションの下端を接続した一般的なサイクロン装置では、乾燥機１から排出された混合流体から、自重の大きな土や虫や藁は分離することができていた。しかしながら、自重の軽い芒は、上昇気流に巻き込まれて排出管から放出されてしまい、流体から分離することは困難であった。本実施形態のサイクロン装置２によれば、上述のごとく、第２導入口２１２ａの径と第１導入口２１１ａの径の比率が３：１であることから、円筒部２２１に導入される混合流体の流量と、球面部２２２に導入される混合流体の流量の比率は９：１になる。したがって、球面部２２２に導入される混合流体の流量は全体の１０％分にしか満たないが、１０％分の流量しかなくても、自重が小さな芒などを下向きに押し込むことができ、本実施形態のサイクロン装置２によれば、芒などの分離効率が高められる。また、図１に示す籾乾燥システムでは、芒の分離効率が高められたサイクロン装置２が設けられている。
【００５７】
また、上述のごとく、サイクロン装置２の流体導入セクション２２への流体導入速度は２０ｍ／秒前後が好ましい。第１導入管２１１における絞り具合によって、第１導入口２１１ａを通過する流体導入速度を調整することができるが、流体導入速度が低すぎる場合（例えば、乾燥機１からの流体排出速度が低すぎる場合等）には、図１に示す排出管２５の下流側（出口側）に吸引手段（例えば、ファン）を設け、排出管２５の下流側からその吸引手段によって吸引することで、流体導入速度を高めることができる。
【００５８】
なお、第１導入管２１１と第２導入管２１２は分岐部２１３を介して共通の受入口２１０を有するものであるが、第１導入管２１１を、混合流体が供給される配管３の供給口に取り外し可能に接続される第１受入口を有するものとし、第２導入管２１２も、配管３の上記供給口に取り外し可能に接続される第２受入口を有するものとし、第１導入管２１１と第２導入管２１２とを別個独立なものとしてもよい。すなわち、流体導入管が２本ある構成としてもよい。ただし、本実施形態のような分岐部２１３を設けた構成の方が、流体導入管２１がコンパクトになり、サイクロン装置２全体としても、よりコンパクトになる。
【００５９】
続いて、第２実施形態の籾乾燥システムＤＳ’について説明する。以下の説明では、第２実施形態特有の点を中心に説明し、これまで説明した事項と重複する事項は説明を省略する場合がある。また、以下の説明においては、これまで説明した構成部材の名称と同じ名称の構成部材については、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明する。
【００６０】
図４は、第２実施形態の籾乾燥システムを示す図である。
【００６１】
図４に示す籾乾燥システムＤＳ’も、図１に示す籾乾燥システムＤＳと同じく、循環式の乾燥機１とサイクロン装置２と配管３を備えており、さらに、大気取込用ブロア４も備えている。また、図４に示すサイクロン装置２も、図１に示すサイクロン装置２と同じく、流体導入管２１と、流体導入セクション２２と、コニカルセクション２３と、捕集セクション２４と、排出管２５を備えている。
【００６２】
流体導入管２１は、円筒部２２１に第１導入口２１１ａで接続した第１導入管２１１と、球面部２２２に第２導入口２１２ａで接続した第２導入管２１２とを有する。第１導入管２１１は、円筒部２２１に接続した第１導入口２１１ａ側とは反対側の端部に第１受入口２１１５を有する。配管３は、乾燥機１の排出口１１と第１受入口２１１５を結ぶものである。第２実施形態では、第１受入口２１１５は、第１導入管２１１専用の受入口になる。第１導入管２１１は、乾燥機１から排出された混合流体を円筒部２２１に導入するものである。
【００６３】
図５（ａ）は、図４に示すサイクロン装置のうち捕集セクションを除いた部分を真上から見たときの図（平面図）であり、同図（ｂ）は、同部分を右側（配管側）から見たときの図（右側面）である。
【００６４】
図５（ｂ）に示すように、第１受入口２１１５の形状は円形である。一方、第１導入口２１１ａの形状は矩形であり、円筒部２２１の穴開け加工が円形に比べて容易になる。なお、図４では、第１導入口２１１ａの開口部分に左下がりのハッチングを施している。第１導入管２１１には流路形状変更部２１１６が設けられている。この流路形状変更部２１１６は、流路を形成する内周面形状が、第１受入口２１１５側が円形であるのに対して第１導入口２１１ａ側は矩形であり、図４や図５（ａ）に示すように、第１受入口２１１５側から第１導入口２１１ａ側に向かって上下方向に拡がる一方、図５（ｂ）に示すように、第１受入口２１１５側から第１導入口２１１ａ側に向かって幅方向には狭まっている。ただし、第１受入口２１１５の開口面積よりも、第１導入口２１１ａの開口面積の方が広くなっている。混合流体は、第１導入口２１１ａから、円筒部２２１の中央部分に配置されている排出管６５の外周面に沿って導入される。
【００６５】
第２導入管２１２は、第２基部２１２１の一端に、第２導入口２１２ａが設けられた第２口部２１２２が接続されたものである。第２導入管２１２は、球面部２２２に接続した第２導入口２１２ａ側とは反対側の端部、すなわち第２基部２１２１の他端に第２受入口２１２５を有する。大気取込用ブロア４は、吸込口４１と送出口４２を有し、吸込口４１から大気中の気体を吸い込み、吸い込んだ気体を送出口４２から送り出す。第２導入管２１２の第２受入口２１２５は、大気取込用ブロア４の送出口４２に接続しており、第２実施形態では、第２受入口２１２５は、第２導入管２１２専用の受入口になる。第２導入管２１２は、大気取込用ブロア４で吸い込んだ大気中の気体を球面部２２２に導入するものである。
【００６６】
図４や図５に示す流体導入セクション２２およびコニカルセクション２３は、図１や図２に示す流体導入セクション２２およびコニカルセクション２３と同じである。したがって、図４に示す流体導入セクション２２における球面部２２２の直径は９０ｃｍになり、円筒部２２１の直径も９０ｃｍである。また、図４に示す捕集セクション２４および排出管２５も、図１に示す捕集セクション２４および排出管２５と同じである。
【００６７】
第２実施形態のサイクロン装置２では、第１導入管２１１が乾燥機１からの混合流体を円筒部２２１に導入する一方、第２導入管２１２が大気中の気体を球面部２２２に導入する。乾燥機１では、籾自体の量や、籾の水分量によって、温風の量を調製し、籾から出る水蒸気の量も変わってくる。このため、乾燥機１から排出される混合流体の流量や流速が変化してしまうことは避けられないのが実情である。図１に示すサイクロン装置２でも、第２導入管２１２から導入された混合流体は、球面部２２２の内周面によって、下向きに大きく変化させられるが、乾燥機１から排出される混合流体の流量が減少し、流速が低下した場合には、下向きの流れの強さも弱くなり、結果として、芒の分離効率に影響が出てくる恐れがある。一方、第２実施形態の大気取込用ブロア４では、送出口４２から送り出される大気中の気体の流量や流速を一定に保つことができる。そのため、第２導入管２１２から球面部２２２に導入する気体の流量を多くし、流速を高めた状態を保つことができ、球面部２２２の内周面によって生じる下向きの流れを、乾燥機１から排出される混合流体の流量や流速に関わらず、常に安定したものにすることができる。この結果、自重が小さな芒が、上昇気流に巻き込まれずに、球面部２２２で生じた下向きの流れによって下方へ押し込まれ、芒の分離効率がさらに高められる。また、球面部２２２で生じる下向きの流れをより強いものにしたい場合には、大気取込用ブロア４で吸い込む大気中の気体の流量を高めればよい。例えば、第１導入口２１１ａからの流速が１０ｍ／秒である場合であっても、第２導入口２１２ａからの流速は、２０ｍ／秒を常に維持することができる。すなわち、第２導入管２１２は、第１導入管２１１が円筒部２２１に混合流体を導入する流速（第１流速）に影響されずに設定された、第１流速よりも速い第２流速で大気中の気体を球面部２２２に導入するものである。
【００６８】
図４に示す籾乾燥システムＤＳ’は、吸込口５１と送出口５２を有する固体搬送用ブロア５も備えている。さらに、図４に示す籾乾燥システムＤＳ’では、配管３に接続したサイクロン装置２が一次分離手段になり、この一次分離手段とは別に、二次分離手段になる二次サイクロン装置６と、二次サイクロン装置６に着脱自在な袋体７も備えている。
【００６９】
二次サイクロン装置６も、一次分離手段であるサイクロン装置２と同じく、流体導入管６１と、流体導入セクション６２と、コニカルセクション６３と、排出管６５を有する。流体導入管６１は、一次分離手段であるサイクロン装置２における複数本構成の流体導入管２１とは異なり、１本構成である。また、二次サイクロン装置６では、コニカルセクション６３の下端に、捕集セクション２４のような剛体で形成された収容空間を設けるのではなく、コニカルセクション６３の下端に対して着脱自在な袋体７で形成される収容空間を設けている。
【００７０】
図４に示す捕集セクション２４には、搬送口２４１が設けらており、この搬送口２４１と固体搬送用ブロア５の吸込口５１は接続されている。また、固体搬送用ブロア５の送出口５２と二次サイクロン装置６の流体導入管６１も接続されている。したがって、捕集セクション２４に捕集された、芒等の固体は、固体搬送用ブロア５を駆動することで、混合流体になって、捕集セクション２４から固体搬送用ブロア５を通って二次サイクロン装置６の流体導入セクション６２まで搬送される。
【００７１】
二次サイクロン装置６の流体導入セクション６２には円筒部はなく、この流体導入セクション６２は球面部のみによって構成され、コニカルセクション６３はこの球面部に接続している。ここでの球面部も、その内周面は、真球体の上半分になる半球体の上端部を水平にカットして得られる、半球体の表面の一部である。流体導入管６１は、混合流体をこの球面部の接線方向から球面部に導入するものであって、排出管６５の外周面に沿って混合流体を導入する位置に設けられている。また、一次分離手段であるサイクロン装置２とは、流体導入セクション６２とコニカルセクション６３の長さの比率も異なる。二次サイクロン装置６における、流体導入セクション６２の全長Ｈ２とコニカルセクション６３の全長Ｈ３の比（Ｈ２／Ｈ３）は１／１０以上１／５以下である。すなわち、流体導入セクション６２に対してコニカルセクション６３が十分に長い。これらの構成により、混合流体から気体と固体を再度分離し、気体は排出管６５を通って排出され、芒等の固体は、袋体７の中に捕集される。この袋体７は、いわゆるフレキシブルコンテナバッグであり、中身が一杯になると交換し、そのまま廃棄することができるものである。この籾乾燥システムＤＳ’では、捕集セクション２４で一時的に固体を貯めておくことができるため、固体搬送用ブロア５を停止させた状態で、袋体７の交換を行うことができ、最終的な固体の廃棄を容易に行うことができる。
【００７２】
なお、二次分離手段として、サイクロン構造ではなく、バグフィルタ等の他の方式の分離手段を設けてもよい。
【００７３】
本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、これまで説明した籾乾燥システムＤＳ，ＤＳ’では、循環式の乾燥機１を使用しているが、乾燥機は循環式に限定されることはなく、温風を用いた乾燥機であればよい。
【００７４】
また、本明細書では、自重の小さな固体として芒を例にあげて説明したが、自重の小さな固体は芒に限られない。したがって、本発明のサイクロン装置は、籾乾燥システムに限って使用するものではなく、広く一般に使用することができる。
【００７５】
また、球面部２２２の内周面は、真球体の上半分になる半球体の表面の一部によって構成されたものであったが、半球体の表面全体によって構成されたものであってもよい。また、真球体でなくてもよく楕円体の上半分になる曲面体の表面の一部によって構成されたものであってもよい。すなわち、内周面が円筒部２２１に向かって漸次拡径した曲面を有するものであってもよい。さらには、球面部２２２に代えて円錐部を設けてもよい。ここにいう円錐部とは、内周面が、円錐の上側部分を水平にカットして得られる直線状の傾斜面で構成されたものである。ただし、直線状の傾斜面よりも曲面の方が、混合流体を下向きに大きく変化させやすい。
【符号の説明】
【００７６】
ＤＳ，ＤＳ’  籾乾燥システム
１  乾燥機
２  サイクロン装置
３  配管
２１  流体導入管
２１１  第１導入管
２１２  第２導入管
２１３  分岐部
２２  流体導入セクション
２２１  円筒部
２２２  球面部
２３  コニカルセクション
２５  排出管
４  大気取込用ブロア
５  固体搬送用ブロア
６  二次サイクロン装置
７  袋体
【図１】
2020078792.tif 000003
【図２】
2020078792.tif 000004
【図３】
2020078792.tif 000005
【図４】
2020078792.tif 000006
【図５】
2020078792.tif 000007