(57)【要約】【課題】コンバインにおいてエンジン近傍にＤＰＦを配置すると、ＤＰＦ濾過機能の再生時にＤＰＦ内部だけでなくＤＰＦユニット周辺の温度が上昇し、ＤＰＦユニット外部に付設したセンサユニット内部の温度センサの制御部や圧力センサが、使用許容温度の超過により故障や断線を起こすという問題があった。特に刈取作業時以外に行うフィルタの強制的な間欠再生では、温度上昇が顕著になり故障や断線の起こる可能性が高かった。【解決手段】ディーゼルエンジンＥの排気口に接続したディーゼルパティキュレートフィルタを、脱穀部５と貯留部６との間に備え、前記フィルタを内包するＤＰＦユニット１０外部に付設したセンサユニット９を冷却するための送風装置を備えたコンバインにより上記問題を解決した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行部（３）で支持された機体フレーム（２）の前部に刈取部（４）を設けると共に、
前記機体フレーム（２）上の側部に脱穀部（５）を、反対の側部に貯留部（６）をそれぞれ搭載し、
前記走行部（３）、刈取部（４）及び脱穀部（５）の動力源であるエンジン（Ｅ）を備えると共に、
このエンジン（Ｅ）の排気口に接続され、エンジン（Ｅ）からの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦユニット（１０）を前記脱穀部（５）と貯留部（６）の間に備え、
該ＤＰＦユニット（１０）の近傍に配置したセンサユニット（９）を冷却する送風装置を備えたコンバイン。
【請求項２】
前記送風装置として、エンジン（Ｅ）の出力軸に嵌合した外周に放射状のブレード（１６）を有するフライホイール（１５）を備える請求項１記載のコンバイン。
【請求項３】
前記送風装置として、前記脱穀部（５）の下方に位置する唐箕（１７）の回転軸を介して駆動され、ＤＰＦユニット（１０）の周囲の熱気を唐箕（１７）へ向けて送風する軸流ファン（１８）を備える請求項１に記載のコンバイン。
【請求項４】
前記機体フレーム（２）を前記走行部（３）に対して昇降させるシリンダ（１９）を備え、
前記ＤＰＦユニット（１０）に捕集された粒子状物質を除去する再生制御の実行に伴って、
前記走行部（３）に対して前記機体フレーム（２）を上昇させるべく前記シリンダ（１９）を作動させる構成とした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンバイン。
【請求項５】
前記ＤＰＦユニット（１０）の再生制御の実行に伴い、
前記刈取部（４）を前記機体フレーム（２）に対して上昇させる構成とした請求項４に記載のコンバイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機として搭載したディーゼルエンジンの排気管にディーゼルパティキュレートフィルタを設けたコンバインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原動機として搭載したディーゼルエンジンの排気管にディーゼルパティキュレートフィルタ（以後、「ＤＰＦ」または単に「フィルタ」という。）を設けて排気中の粒子状物質を濾過除去するコンバインがある。このようなコンバインにおいては、フィルタの濾過機能の再生を容易にするためにＤＰＦをエンジン排気口の近傍に設置することが望ましく、特許文献１では、脱穀部と貯留部との間にＤＰＦを設けた構成のコンバインが開示されている。
【０００３】
ＤＰＦの再生時にはＤＰＦに流れ込む排気ガスの温度を２５０〜３００℃に上昇させ、ＤＰＦ内をその温度に維持して粒子状物質を燃焼させることにより濾過機能の再生を行う。コンバインでは、刈取作業時にはディーゼルエンジンの回転数を最高回転域に維持するため、排気ガスの温度が上記温度以上になりＤＰＦ濾過機能の連続再生が可能であり、刈取作業時以外はエンジン回転数が低いため排気ガスの温度が高くならず、別途強制的な間欠再生を行い対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３５８４６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＰＦ濾過機能の再生を行うためにはＤＰＦ自体は一定の温度以上に維持されている必要があるが、コンバインにおいてエンジン近傍にＤＰＦを配置した場合には走行風が届かないなど風通しが悪くなり、ＤＰＦユニット内部およびＤＰＦユニット周辺の温度が上昇する。これにより、ＤＰＦユニット外部に付設したセンサユニット内部の温度センサの制御部や圧力センサの温度が上昇し、使用許容温度の超過による故障や断線が起こる可能性があるという問題があった。特に刈取作業時以外に行うフィルタの強制再生では、温度上昇が顕著になり故障や断線の起こる可能性が高かった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１記載の発明は、走行部（３）で支持された機体フレーム（２）の前部に刈取部（４）を設けると共に、前記機体フレーム（２）上の側部に脱穀部（５）を、反対の側部に貯留部（６）をそれぞれ搭載し、前記走行部（３）、刈取部（４）及び脱穀部（５）の動力源であるエンジン（Ｅ）を備えると共に、このエンジン（Ｅ）の排気口に接続され、エンジン（Ｅ）からの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦユニット（１０）を前記脱穀部（５）と貯留部（６）の間に備え、該ＤＰＦユニット（１０）の近傍に配置したセンサユニット（９）を冷却する送風装置を備えたコンバインである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、前記送風装置として、エンジン（Ｅ）の出力軸に嵌合した外周に放射状のブレード（１６）を有するフライホイール（１５）を備える請求項１記載のコンバインである。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、前記送風装置として、前記脱穀部（５）の下方に位置する唐箕（１７）の回転軸を介して駆動され、ＤＰＦユニット（１０）の周囲の熱気を唐箕（１７）へ向けて送風する軸流ファン（１８）を備える請求項１に記載のコンバインである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、前記機体フレーム（２）を前記走行部（３）に対して昇降させるシリンダ（１９）を備え、前記ＤＰＦユニット（１０）に捕集された粒子状物質を除去する再生制御の実行に伴って、前記走行部（３）に対して前記機体フレーム（２）を上昇させるべく前記シリンダ（１９）を作動させる構成とした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンバインである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、前記ＤＰＦユニット（１０）の再生制御の実行に伴い、
前記刈取部（４）を前記機体フレーム（２）に対して上昇させる構成とした請求項４に記載のコンバインである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、ＤＰＦユニット（１０）の近傍に配置したセンサユニット（９）を冷却する送風装置を備えることにより、センサユニット（９）の温度を下げることが可能となる。即ちＤＰＦの再生効率を維持したままセンサの故障や断線を防止できる。またＤＰＦユニット（１０）に蓄積した藁屑などの可燃物を除去することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジン（Ｅ）の出力軸に嵌合した外周に放射状のブレード（１６）を有するフライホイール（１５）を備えることにより、送風装置のための別途の動力伝達機構を設ける必要がなくなり、コンバイン構成の変更を最小限に抑えることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記脱穀部（５）の下方に位置する唐箕（１７）の回転軸を介して駆動され、ＤＰＦユニット（１０）の周囲の熱気を唐箕（１７）へ向けて送風する軸流ファン（１８）を備えることにより、センサユニット（９）自体またはこの周囲の温度を低下させ、このセンサユニット（９）の故障を防止することができ、ＤＰＦユニット（１０）により熱せられた空気を脱穀部（５）の下部に供給することで、脱穀した穀粒の水分を除去することが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１から請求項３に記載の発明の効果に加えて、ＤＰＦユニット（１０）に捕集された粒子状物質を除去する再生制御の実行に伴って、走行部（３）に対して前記機体フレーム（２）を上昇させるべく前記シリンダ（１９）を作動させる構成としたことで、機体フレーム（２）上のＤＰＦユニット（１０）に冷却風が適切に供給され、ＤＰＦユニット（１０）の外部温度、即ちセンサユニット（９）の温度を下げることが容易となる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加えて、ＤＰＦユニット（１０）の再生制御の実行に伴い、前記刈取部（４）を前記機体フレーム（２）に対して上昇させることで、ＤＰＦユニット（１０）により適切に冷却風が供給され、ＤＰＦユニット（１０）の外部温度、即ちセンサユニット（９）の温度を下げることがより容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コンバインの全体構成図である。
【図２】コンバインのエンジン周辺部の透視側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図４】フライホイールの拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係るコンバインの全体構成図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係るコンバインの要素配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。なお、本件においては、機体からその前進方向に向いて左右と称する。
【００１８】
図１に示すように本発明に係るコンバインは、クローラで構成する走行部３で支持した機体フレーム２の前部に穀稈を刈り取る刈取部４を設け、その機体フレーム２上の左側に刈取部４から供給される刈取穀稈を処理する脱穀部５を設ける。加えて右側に脱穀部５において脱穀された穀粒を蓄える貯留部６を設けると共に、走行部３、刈取部４及び脱穀部５の動力源であるディーゼルエンジンＥを貯留部６の前方に配置する。コンバインの使用者は、ディーゼルエンジンＥの上部に配置した操縦部７からコンバインを操作し、走行、刈取等の一連の操作を行う。貯留部５に蓄えた穀粒は、貯留部５後部に立設する縦オーガ等により構成される穀粒排出部８により外部に取り出す構成である。
【００１９】
ディーゼルエンジンＥは、走行部３・刈取部４・脱穀部５等の全ての駆動部を駆動する動力を生じる。このディーゼルエンジンＥはその右側に冷却ファン１２を設けると共にその右外側に図示しないラジエータを設け、サイドカバーで覆う構成としている。
【００２０】
機体フレーム２の略中央、即ち脱穀部５と貯留部６の間にボックス状のＤＰＦユニット１０を配置している。このＤＰＦユニット１０は、通常内部にＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）およびＤＰＦを内包し、ディーゼルエンジンＥからの排気ガスは、その中に含まれる炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）をまずＤＯＣで分解され、次にその中の黒煙を主体とする粒子状物質等をＤＰＦで捕集した後、機体の後下方に向かった排気管２０を通って排出される。
【００２１】
粒子状物質を捕集するとＤＰＦは目詰まりを起こし濾過機能が低下するが、濾過機能の再生を行うことにより連続してＤＰＦを使用することが可能となる。コンバインでのＤＰＦ再生工程は以下のようになる。刈取作業のような重負荷運転を行う場合は、「連続再生」が可能である。即ちディーゼルエンジンの回転数を高速回転域に維持している為、排気ガスの温度が高くなり、この高温の排気ガスをそのままＤＰＦに流し込むことで、粒子状物質を燃焼させるための温度である２５０〜３００℃にＤＰＦ内部を維持でき、内部の粒子状物質を連続的に燃焼することができ、継続した使用が可能となる。刈取作業を行わない軽負荷運転のときは、別途「間欠再生」を強制的に行う。間欠再生の方法としては、エンジンのクランク運動の上支点以降で気筒内に燃料噴射を行うポスト噴射を用いる方式や、エンジンへの吸気を絞る方式があり、いずれかの方法によりディーゼルエンジンＥからの排気ガスの温度を上げ、粒子状物質を燃焼させて再生を図る。強制再生は、再生を行うタイミングにより、他の操作（例えば穀粒の搬出操作）の信号によって行う自動再生と、ＤＰＦユニット１０に付設している圧力センサ１１の表示等にしたがってコンバイン使用者が行う手動再生とに分類できる。
【００２２】
本発明に係るコンバインのエンジン周辺部の透視側面図を図２に示す。ディーゼルエンジンＥからの排気ガスが、ＤＰＦユニット１０に供給され、粒子状物質を取り除いた後排気管２０から機体後方に向けて排出されている。ＤＰＦユニット１０の中には、ＤＯＣとＤＰＦとを内包し、外部にはセンサユニット９を付設する。ＤＰＦは再生を行う必要があるため２５０〜３００℃になることを前提にしており、ＤＰＦユニット１０は二重管構造をとった上で内部にＤＰＦを配置し、二つの管の間には断熱材を挟みこみ内部の熱が外部へ伝わるのを防止している。センサユニット９にはＤＰＦの温度を測定するための３個の温度センサ１４の制御部と、ＤＰＦ内の圧力を測定する２個の圧力センサ１１を備えている。３個の温度センサ１４の測温部はＤＰＦユニット１０における排気の流れ方向において、ＤＯＣの上手と、ＤＯＣとＤＰＦの間、ＤＰＦの下手の部位に夫々挿入し、２個の圧力センサ１１はＤＯＣとＤＰＦの中間部、ＤＰＦの後部に通じる管をセンサユニット９にまで設け、その差圧を測定することで内部の目詰まりの状態を監視する。
【００２３】
ＤＰＦ内部の温度は一定以上に維持する必要があるものの、ＤＰＦユニット１０外部に付設したセンサユニット９は使用許容温度以下で使用される必要がある。そのために前記断熱材等が挟み込まれているが、コンバインにおいてエンジンＥ近傍にＤＰＦユニット１０を配置した場合には冷却のための走行風等が適切に届かず、ＤＰＦユニット１０外部に付設したセンサユニット９内部の温度センサ１４の制御部や圧力センサ１１の温度が上昇し、使用許容温度の超過による故障や断線が起こる可能性があるという問題があった。特に刈取作業時以外に行うフィルタの強制再生では、機体が停止していることが多く温度上昇が顕著になり故障や断線の起こる可能性が高かった。
【００２４】
図３に本発明の第１実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。（ａ）は右方向からの側面図、（ｂ）は正面図であり、雲形部分はその内部の構成を示したものである。第１実施形態においては、ディーゼルエンジンＥの出力軸は機体走行方向と垂直をなすように配置し、このエンジンＥの左側にあるフライホイール１５には、その外周に平板形状の８本のブレード１６を放射状に等分に配置し、いわゆる遠心送風機を構成する形成した（図４参照）。エンジンＥが回転することでフライホイール１５も回転し、その外周にブレード１６を配置しているので、フライホイール１５はエンジンＥの出力軸と垂直な方向へ空気が流れを生じさせる送風装置となる。ＤＰＦユニット１０は、脱穀部５と貯留部６の間に機体走行方向に沿って配置されており、フライホイール１５により生じた空気の流れを受けるようになるので、この送風装置によりＤＰＦユニット１０外部の温度が上がるのを防止できる。
【００２５】
ＤＰＦユニット１０の外部に付設したセンサユニット９を冷却するための送風装置を備えることにより、ＤＰＦ内部の温度を所定の温度に維持しながら外部温度を下げることが可能となる。即ちＤＰＦの再生効率を維持したままセンサの故障や断線を防止できる。加えてＤＰＦユニット１０に蓄積した藁屑などの可燃物を除去することができる。
【００２６】
更に、ディーゼルエンジンＥの出力軸が機体走行方向に垂直に配置され、送風装置が前記エンジンＥの出力軸に嵌合したフライホイール１５であって、外周に放射状に形成したブレード１６を有するものであることにより、既存のフライホイールの形状を変更することで送風装置とすることができる。即ち送風装置のための別途の動力分割機構を設ける必要がなくなり、コンバイン構成の変更を最小限に抑えることができる。
【００２７】
次に図６に本発明の第３実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。（ａ）は右方向からの側面図、（ｂ）は正面図であり、雲形部分はその内部の構成を示したものである。第一実施形態との違いは、ディーゼルエンジンＥの出力軸にフライホイール１５に替えて、又はフライホイール１５と共に複数の羽根を有する多翼ファン１３を設ける構成とした点である。多翼ファン１３により生じる空気の流れは、エンジンＥの軸方向ではなくその軸と垂直な方向への流れである。この送風装置においても第１実施形態と同様ＤＰＦユニット１０外部の温度が上がるのを防止できる。加えてＤＰＦユニット１０に蓄積した藁屑などの可燃物を除去することができる。
【００２８】
図５に本発明の第２実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。（ａ）は正面図、（ｂ）は左方向からの側面図であり、雲形部分はその内部の構成を示したものである。第２実施形態においては、脱穀部５の下方に位置する唐箕１７の軸に軸流ファン１８を嵌合する構成としている。唐箕１７の軸とは、唐箕１７の中に設けた風選のためのファンの軸であり、その軸を脱穀部５の外部に延伸して使用する。機体フレーム２上で脱穀部５と貯留部６は隣接しており、唐箕１７の軸に軸流ファン１８を設けることで、脱穀部５が駆動されると、軸流ファン１８は機体の右方向へ向けて空気が流れを生じさせる送風装置となる。ＤＰＦユニット１０は、この送風装置によって生じた空気の流れを受けるようになるので、この送風装置によりＤＰＦユニット１０外部の温度が上がるのを防止できる。加えてＤＰＦユニット１０に蓄積した藁屑などの可燃物を除去することができる。
【００２９】
送風装置が、脱穀部の下方に位置する唐箕１７の軸に嵌合した軸流ファン１８であることにより、送風装置のための別途の動力分割機構を設ける必要がなくなり、コンバイン構成の変更を最小限に抑えることができる。
【００３０】
図７に本発明の第４実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。（ａ）は右方向からの側面図、（ｂ）は正面図であり、雲形部分はその内部の構成を示したものである。第４実施形態においては、送風装置として別途電動ファン２１を設ける構成とした。送風装置による送風により、ＤＰＦ外部だけでなくフＤＰＦ内部の温度を下げ、ＤＰＦ内の粒子状物質の燃焼効率を下げてしまう場合がある。そのような場合には、電動ファン２１を反対方向に回転させたり、停止させたりすることで、ＤＰＦ内部の温度上昇を妨げることを防止できる。
【００３１】
図８に本発明の第５実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。本実施形態に係るコンバインにおいては、圃場の凹凸がある場合であっても機体フレーム２を含む上部の要素の平衡を保つための２以上のシリンダ１９を２本以上設けており、このシリンダ１９により機体フレーム２は走行部３との相対的な上下位置を変更することができる構成となっている。また、ＤＰＦユニット１０はディーゼルエンジンＥの近傍であって機体フレーム２上に設けられているので、そのＤＰＦユニット１０からの排気が通過する排気管２０も機体フレーム２近傍に設け、排気を機体の後下方に行う。併せてＤＰＦユニット１０の前方に電動ファン２１を設けている。
【００３２】
本実施形態ではＤＰＦの間欠再生を、コンバインの使用者が手動で行う。即ちＤＰＦに設けた圧力センサ１１により測定されているＤＰＦの入口と出口での差圧が一定以上になると、操作画面上に使用者にその旨を知らせる警告が表示される。その表示に従い、操作画面上に別途用意したＤＰＦの手動再生ボタンを使用者が押すことにより、ポスト噴射により強制的にＤＰＦ濾過機能の再生を行う。コンバイン使用者のＤＰＦ再生手動ボタンからの信号がコンバインの制御装置に入力されると、ポスト噴射を行う信号を制御装置が出力し、それと併せて走行部３から機体フレーム２を持ち上げる信号を出力する制御構成を有する。機体フレーム２を持ち上げる信号の出力は、強制的に手動でＤＰＦの再生を行う操作に伴い行われ、その出力信号と同時であるか一定の時間をおいて行われる。加えてポスト噴射を行う信号を制御装置が出力するのと併せて、刈取部４の位置を上昇させる信号を出力する制御構成を有する。
【００３３】
コンバイン使用者のＤＰＦ再生を強制的に行う操作に伴い、走行部３から機体フレーム２を持ち上げる制御構成を有することにより、特にＤＰＦの強制再生をする場合に機体フレーム２上のＤＰＦユニット１０に冷却風が適切に供給され、ＤＰＦユニット１０の外部温度、即ちセンサユニット９の温度を下げることが容易となる。電動ファン２１を使用することでより大きな効果を得ることができる。
【００３４】
また、使用者の前記フィルタの再生を強制的に行う操作に伴い、刈取部４の位置を上昇させる制御構成を有することにより、ＤＰＦユニット１０により適切に冷却風が供給され、ＤＰＦユニット１０の外部温度、即ちセンサユニット９の温度を下げることがより容易となる。
【００３５】
本実施形態においてＤＰＦ再生のための警告は、例えば間欠ブザーやマルチアイメッセージを操作画面に表示させることにより行う。最初の警告を発したときは強制再生が必要である旨の警告に留めるが、その警告後に粒子状物質の堆積量が一定以上に到達した場合には、強制再生を行わない限り作業が継続できない制御構成としている。またコンバイン使用者は操作画面を切り替えることにより、ＤＰＦ内の粒子状物質の堆積量を画像により確認することができる。加えて、ＤＰＦの強制再生のうち手動再生では、その再生操作を行っているときに再生完了までの残り時間を作業モニタで確認できる。
【００３６】
図９に本発明の第６実施形態に係るコンバインの全体構成図を示す。本実施形態に係るコンバインにおいては、ＤＰＦユニット１０からの排気管２０の排気出口に近傍にＤＣモータで駆動する拡散板２２を設ける構成とした。ＤＰＦの強制再生はコンバインを停止させた状態で行うことが多く、高温の排気ガスを同じ場所に向けて排出される。前記拡散板によりこの排気ガスを拡散させ、高温の排気ガスによる藁屑などの発火を防止する。
【００３７】
また図１０に排気ガスの温度を下げる方法を採用した第７実施形態を示す。図１０は平面図であり、コンバインの要素であるエンジンＥとＤＰＦを隣接して設け、矢印は排気の流れを示している。また雲形部分はその内部の構成を示したものである。この実施形態においてはＤＰＦ後の排気管をエンジン冷却ファン１２の軸方向に向け、軸方向に向けた部分について二重管構造とし、エンジン冷却ファン１２からの風を引き込む構成とする。この場合ディフューザー効果により排気ガスの温度を下げることができ、高温の排気ガスによる藁屑などの発火を防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  コンバイン
２  機体フレーム
３  走行部
４  刈取部
５  脱穀部
６  貯留部
７  運転部
８  穀粒排出部
９  センサユニット
１０  ＤＰＦユニット
１５  フライホイール
１６  ブレード
１７  唐箕
１８  軸流ファン
２０  排気管
Ｅ  ディーゼルエンジン
【図１】
2013176342.tif 000003
【図２】
2013176342.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013176342.tif 000007
【図６】
2013176342.tif 000008
【図７】
2013176342.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013176342.tif 000011
【図１０】
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