穀粒の冷却装置
【課題】短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行う熱交換機をチェックビンの内部に組み込むことを可能にし、これにより、チェックビンに一時的に貯留する小麦の量が減少することを可能な限り防止した穀粒の冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却空気を導入する空気供給装置と、この空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気の間で熱交換する熱交換機本体と、温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、熱交換機本体は、その内部に、供給空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、温度の上昇した空気を集めて排出する複数の空気排出樋とを備え、複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、上部と下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことにより、上記課題を解決する。
【解決手段】冷却空気を導入する空気供給装置と、この空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気の間で熱交換する熱交換機本体と、温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、熱交換機本体は、その内部に、供給空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、温度の上昇した空気を集めて排出する複数の空気排出樋とを備え、複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、上部と下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことにより、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この導入された空気を高温の穀粒の間を通過させて、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、高温の穀粒と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて排出する空気排出装置とを有し、高温の穀粒と冷却された空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却するようにした穀粒の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製粉装置（ミル）によって小麦等の穀粒を製粉する際に、原料となる穀粒の温度が高いと粉砕能力が落ちて、製品となる小麦粉等の穀粉の歩留りが悪くなるということは、以前から知られている。この現象は、夏などに暑い日が続くようになると顕著になるものであって、このようなときには、小麦を貯留する大型のサイロから搬送コンベアで搬送され、製粉するミルの直前で一時的に貯留するチェックビン（バッファのための小型のサイロ）に到達した小麦の温度は、４０°Ｃを超えるような高温になっており、この小麦を製粉すると、小麦粉の歩留りが明らかに悪くなる現象が生じていた。しかし、従来は、これは止むを得ないものとして格別の対策をとることもなく放置されていた。
【０００３】
実験の結果、この現象は、小麦を１０°Ｃ程度冷却して、３０°Ｃ程度の温度にすることによって大幅に改善されることが明らかになったが、小麦を製粉する際には１０〜２０ｔ／ｈｒ程度の能力を有する大型の製粉装置を使用するのが通例であり、小麦を貯留しているサイロも屋外に設置された非常に大型のものであって、この大型のサイロに貯留されている小麦全体をまとめて冷却するのでは非常に大型の冷却装置を必要とし、また、冷却された空気を小麦の間を通すことによってサイロの小麦全体を冷却するためには、空気冷却装置や送風装置が大型化するとともに、その後に、小麦をミルに搬送する搬送コンベアで再び温度が上昇するので、エネルギー効率が非常に悪いものとならざるを得ない。
【０００４】
これに対しては、ミルの直前で小麦を一時的に貯留するチェックビンにおいて小麦を冷却することも考えられるが、通常のチェックビンの容量は、ミルへの供給量に換算して数分〜十数分間分程度の小麦を貯留する容量しかなく、製粉装置を収納している建物との関係もあって、チェックビンを大きくして容量を増加することも困難なことが多い。このため、チェックビンに小麦を冷却する熱交換装置を配置するためには、短時間で効率よく冷却することが必要であり、冷却空気の風量を大きくして、エネルギー利用効率の高い冷却をすることが必要不可欠となる。
【０００５】
しかしながら、従来の穀粒の冷却装置は、単に冷却空気を送り込むだけのものが多く、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却をするための方法はほとんど検討されていなかった。そのため、従来の穀粒の冷却装置では、単に、空気供給装置で適当な量の冷却空気を送り込むだけのものであり、空気供給装置から冷却空気を送り込み、空気排出装置で温度の上昇した空気を排出するように構成された穀粒の冷却装置でも、空気供給装置から導入される空気の温度や空気量，空気排出装置で排出される空気の温度や空気量はきちんと管理されてはおらず、熱交換機の内部における冷却空気の流れがどのようにエネルギー効率に関係するかについても充分には考慮されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行う熱交換機を、バッファのための小型のサイロであるチェックビンの内部に組み込むことを可能にするとともに、この熱交換機をチェックビンの内部に組み込むことによってチェックビンに一時的に貯留する小麦の量が減少することを可能な限り防止した穀粒の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、前記熱交換機本体は、その内部に、前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部が略平行に形成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、前記複数の空気排出樋は、それぞれ平行に並列して配置されているのが好ましい。
また、前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されているのが好ましい。
また、前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置するのが好ましい。
【０００９】
また、前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されているのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋が下段側に、前記複数の空気排出樋が上段側に配置されているのが好ましい。
また、上段側の前記複数の空気排出樋および下段側の前記複数の前記空気供給樋の組が複数組配置されているのが好ましい。
また、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、それぞれ前記前記熱交換機本体の対向する側壁に設けられるのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋と前記複数の空気排出樋とが、相互に千鳥状に対を成して配置されているのが好ましい。
【００１０】
また、前記空気供給装置と前記空気排出装置とが、中間に空気冷却装置を有する閉回路で連結されており、前記空気供給装置で供給される空気量Ｑi と前記空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したのが好ましい。なお、ここでいう空気量とは、質量流量（例えば、Ｋｇ／ｍｉｎ単位）であることが好ましい。
また、前記空気供給装置と前記空気排出装置とは、それぞれ、給気ポンプと排気ポンプとを有し、これら給気ポンプと排気ポンプとの少なくとも一方が風量の調節可能なポンプであるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、前記熱交換機本体は、その内部に、前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記複数の空気排出樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置するのが好ましい。
また、前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されているのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、それぞれ、前記前記熱交換機本体の対向する側壁に設けられるのが好ましい。
【００１３】
上記の各条件を満たすように構成された本発明に係る穀粒の冷却装置は、穀粒を安定して搬送しつつ、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことが可能であり、また、このような穀粒の冷却装置を、バッファのための小型のサイロであるチェックビンの内部に組み込むことを可能とするとともに、この装置をチェックビンの内部に組み込む際における、チェックビンの容量低下を抑えたものとすることが可能なものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気の間で熱交換を行う熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行って温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気の間で熱交換を行うことによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置において、空気供給装置と空気排出装置とを連動して、空気供給装置で供給される空気量Ｑi と空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したことによって、熱交換機と外部との空気の流通をなくし、更に、空気供給樋と空気排出樋のセットの間の空気の流れも防止したので、温度の高い小麦と温度の低い空気とが対向する方向に移動しながら熱交換する対向流となり、短時間で効率よく且つエネルギー効率の高い冷却を行う熱交換機を得ることができたものである。
【００１５】
ここで、空気供給樋と空気排出樋のセットの数は、できるだけ少ない数、望ましくは、１セットとすることが求められ、冷却効率の面からも、他の空気供給樋と空気排出樋のセットからショートカットして回り込む空気によって供給する空気量に限度が生じる点からも、空気供給樋と空気排出樋のセットの数はできるだけ少ない数とすることが望ましい。そして、このように構成することによって、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができ、空気供給樋と空気排出樋のセットの数はできるだけ少ない数とすることによって、空気供給樋と空気排出樋とを設けることによるチェックビンの容量の減少を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の穀粒の冷却装置について、添付の図面に示される好適実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例に係る穀粒の冷却装置を示す正面図、図２は、同右側面図、図３は、同左側面図、また、図４は、空気供給樋と空気排出樋との配列を示す側断面図である。ここで、図１〜図３に示すように、本発明に係る穀粒の冷却装置は、穀粒を貯留するサイロ、特にチェックビンに組み合わせて好適に採用可能なものである。
【００１８】
本実施例の穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入し、穀粒（本実施例の穀粒の冷却装置は、小麦の製粉装置に好適に組み合わせて使用可能であるので、以下、小麦を例に挙げる）とこの冷却された空気との間で熱交換を行わせることによって小麦を冷却するものであって、所定の温度に冷却された空気を小麦の間を分散して通過させ、小麦と空気の間で熱交換する熱交換機本体１０として、小麦を貯留するサイロ、特に、小麦を製粉する直前に一時的に貯留するチェックビン１２を使用するものである。
【００１９】
そして、この熱交換機本体１０を構成するチェックビン１２の上部には、図示されていない大型のサイロから小麦を供給する搬入コンベア１４が設けられており、また、上記チェックビン１２の下部には、図示されていないミルに小麦を供給するロート状のダクト１６が設けられている。
【００２０】
ここで、前述のように、製粉装置（ミル）を収納している建物との関係もあって、チェックビン１２の容量を大きくすることができないことが多いので、搬入コンベア１４は、可能な限りチェックビン１２の容量に制限を与えないように背の低い搬送コンベアとすることが望ましい。また、ダクト１６も、チェックビン１２の容量を可能な限り大きくするために、全高さの低いものとすることが望ましく、本実施例では、チェックビン１２の底面を４分割し、そのそれぞれにダクト１６を設けてミルに接続する搬出コンベア１８に接続して、この搬出コンベア１８内で、４ヶ所のダクト１６から流出した小麦を合流させることによって全高さの低いダクト１６を構成している。
【００２１】
チェックビン１２の両側面には、図示されていない空気冷却装置によって所定の温度に冷却された空気をチェックビン１２に導入するための空気供給装置となる給気管２０と、小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を排出するための空気排出装置となる排気管２２とが配置されている。本実施例の給気管２０は、図２および図３からも明らかなように、下部が２股に分岐して、給気管２０とチェックビン１２とを接続する上下２段に構成された接続部２４ａ，２４ｂに連結されている。
【００２２】
なお、この接続部２４ａ，２４ｂは、チェックビン１２の前後方向の幅全体に広がっており、所定の温度に冷却された空気をほぼ均一な圧力および流量で、チェックビン１２の内部に設けられた後述する空気供給樋２８に導入して、小麦の間に分散させるように構成されている。
また、排気管２２の下部も２股に分岐して、排気管２２とチェックビン１２とを接続する上下２段に構成された接続部２６ａ，２６ｂに連結されており、同様にチェックビン１２の前後方向の幅全体に広がって、小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を後述する空気排出樋３０で集めて回収し、チェックビン１２の幅方向の全体からスムーズに排出できるようになっている。
【００２３】
この２股に分岐した給気管２０及び排気管２２には、風量調整ゲート３２ａ，３２ｂおよび３４ａ，３４ｂが設けられており、接続部２４ａ，２４ｂに導入する冷却空気の風量と、接続部２６ａ，２６ｂから排出される小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気の風量を調節可能としており、上側の空気供給樋２８ａと下側の空気供給樋２８ｂおよび上側の空気排出樋３０ａと下側の空気排出樋３０ｂとの風量のバランスを調整することが可能になっている。
【００２４】
本実施例の穀粒の冷却装置においては、給気管２０と排気管２２の接続部２４ａ，２４ｂおよび２６ａ，２６ｂが、それぞれ所定のピッチで上下２段に形成されており、給気管２０の上側の接続部２４ａが排気管２２の２個の接続部２６ａ，２６ｂの中央に、排気管２２の下側の接続部２６ｂが給気管２０の２個の接続部２４ａ，２４ｂの中央に配置されるように、給気管２０の接続部２４ａ，２４ｂが、排気管２２の接続部２６ａ，２６ｂより半ピッチずつ下側になって千鳥状に配置されている。
【００２５】
図４は、給気管２０と排気管２２の接続部２４ａ，２４ｂおよび２６ａ，２６ｂにそれぞれ連結された空気供給樋２８と空気排出樋３０との配列を示す側断面図である。図に示すように、熱交換機本体１０を構成するチェックビン１２の内側には、その断面形状が、中央部が上に凸となる形状、また、下部が開放された形状の空気供給樋２８と空気排出樋３０とが、チェックビン１２の全幅にわたって、相互に平行に多数並列して千鳥状に配置されている。
【００２６】
上側の空気供給樋２８ａは、チェックビン１２の右側の側壁に設けられた開口部３６を介して給気管２０の上側の接続部２４ａに連通しており、上側の空気排出樋３０ａはチェックビン１２の左側の側壁に設けられた開口部３８を介して排気管２２の上側の接続部２６ａに連通している。同様に、下側の空気供給樋２８ｂは給気管２０の下側の接続部２６ｂに、下側の空気排出樋３０ｂは排気管２２の下側の接続部２６ｂに開口部（図示されていない）を介して連通している。
【００２７】
また、チェックビン１２の内部は、一時的に貯留されている小麦が、充満して流下しているので、空気供給樋２８から導入された冷却空気は、空気供給樋２８の下端から溢流して、図４中に矢印で示すように、小麦の間を通過しながら熱交換を行って小麦を冷却した後、空気排出樋３０で集められて排出される。
【００２８】
上述の、空気供給樋２８ａ，２８ｂは、給気管２０から供給された空気を小麦の間に導入して分散させるためのものであり、また、空気排出樋３０ａ，３０ｂは、小麦との間で熱交換を行って温度の上昇した空気を集めて排気管２２から排出するものであって、上下２段に形成された１セットの空気供給樋２８と空気排出樋３０とでは、空気を導入する空気供給樋２８が下側に、空気を集めて排出する空気排出樋３０が上側になるように相互に平行に多数並列して千鳥状に配置されている。なお、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットは、この図示のように、上下の２セットに限定されるものではなく、１セットないし上下に重なって配置された数セットの任意のセット数にすることができる。
【００２９】
本発明者の実験によれば、ここで、上述の空気供給樋２８と空気排出樋３０との配置については、前述の通り、空気供給樋２８相互間、および、空気排出樋３０相互間の流路をほぼ平行とするとともに、その縦横比（縦／横）を２以上とすることが好ましい。なお、２段構成とされている各段については、空気供給樋２８（２８ａおよび２８ｂ）相互間の流路は、空気排出樋３０（３０ａおよび３０ｂ）相互間の流路より広くなっていることが望ましい。
【００３０】
さらに、この２段の空気供給樋２８と空気排出樋３０との形状も、図から明らかなように、全く同一の形状とする必要はないが、後述するように、空気供給樋２８から導入する空気量と空気排出樋３０から排出する空気量とをほぼ一致させるために、空気供給樋２８の入口断面積と空気排出樋３０の出口断面積とをほぼ同じにすることが望ましい。
【００３１】
また、前述のように、穀粒を安定して搬送しつつ、短時間で効率よく、かつ、エネルギー効率の高い冷却を行うためには、冷却装置内における処理風速を上げることが好ましいが、ここでの問題は、冷却対象とする穀粒がこの風速で、不用意に装置内から持ち出されることである。この持ち出しは、しっかり防止しなければならない。
【００３２】
この点についての本発明者の実験によれば、処理風速を上げる際に、空気排出樋３０の形状について、次のような配慮をすれば、上述のような問題が防止できることが確認された。すなわち、空気排出樋３０における、空気吸入口（樋下面）の面積Ｓ１と空気排出口（側面）の面積Ｓ２との間に、
Ｓ２≧０．０７２Ｓ１
なる関係を持たせることである。
【００３３】
この関係式は、空気排出樋３０の空気吸入口（樋下面）における穀粒の吸入、および、空気排出口（側面）からの穀粒の噴出現象が発生する限界速度の値から得られたものであり、この関係が維持されていれば、処理風速を所望の範囲内で上げた場合にも、前述のような穀粒の不用意な持ち出しは発生しない。
【００３４】
本実施形態に係る冷却装置では、給気管２０と排気管２２とは、図１に示すように、中間にモーター４０で駆動される送風ポンプ４２と空気冷却装置４４を有する閉回路で連結されており、空気排出装置となる排気管２２から排出された空気がそのまま空気冷却装置４４で冷却され、再び冷却空気となって空気供給装置となる給気管２０から供給される。従って、この実施例では、小麦と熱交換を行って温度の上昇した空気と所定の温度に冷却された空気の量（質量流量、以下同じ）は常に一定であり、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とは、常に、
Ｑi ＝Ｑo
となっている。
【００３５】
このように構成することにより、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、常に一定になるので、風量調整ゲート３２ａ，３２ｂによって空気供給樋２８ａ，２８ｂに供給される冷却空気の風量を均等に分配し、また、風量調整ゲート３４ａ，３４ｂによって空気排出樋３０ａ，３０ｂから排出される風量が均等になるように調整すれば、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入されて小麦の間を分散して通過し、小麦との間で熱交換を行って空気排出樋３０ａ，３０ｂに集められる空気の流れは、給気管２０から供給される空気量Ｑi と排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、
Ｑi ＝Ｑo
となって、このときの空気の流れは、図４に矢印で示すように、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットの内部で完結し、他のセットとの間での空気の流れはほとんど生じなくなる。
【００３６】
このように他のセットとの空気の流れがほとんど生じなくなると、熱交換が行われる際の小麦と空気の流れは、図４に示すように、チェックビン１２内を流下する小麦に対してほぼ完全な対向流となって、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができる。しかし、小麦との間で熱交換が行われることによって温度の上昇した空気を冷却装置で冷却することになるので、冷却のためのエネルギー効率としては損失が生じるが、流量を正確に測定することすら困難な空気の流れにおいて、給気管２０と排気管２２との空気の流量が完全に一致するので、流量の制御が容易である長所を有している。
【００３７】
あるいは、給気側の空気供給装置に給気ポンプ（図示しない）を設け、この給気ポンプで供給された空気を空気冷却装置４４で冷却して、給気管２０，接続部２４ａ，２４ｂを経由して空気供給樋２８ａ，２８ｂに供給し、小麦と熱交換を行って温度が上昇して空気排出樋３０ａ，３０ｂによって排気管２２に集められた空気は、排気側の空気排出装置に排気ポンプ（図示されていない）を設けて、この排気ポンプで排出するように構成することもできる。この場合には、給気ポンプまたは排気ポンプの少なくとも一方を、ルーツブロア等の風量の調節可能なポンプとして、給気管２０から供給される空気量Ｑi と排気管２２で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるとともに、ごくわずかに
Ｑi ＞Ｑo
となるように風量を調整する。
【００３８】
このように構成すると、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、ほとんど一致しており、わずかに空気供給装置で供給される空気量Ｑi が空気排出装置で排出される空気量Ｑo より多くなるので、供給された空気のごく一部が熱交換機本体１０において外部に洩れ出すのみで、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入されて小麦の間を分散して通過し、小麦との間で熱交換を行って温度が上昇して空気排出樋３０ａ、３０ｂで集められる空気の流れは、図４に矢印で示すように、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットの内部でほぼ完結し、わずかな空気が外部に流出するのみで、他のセットに流れる空気はほとんど生じなくなる。
【００３９】
この場合には、ごくわずかな空気であっても空気が外部に流出するので、その影響で熱交換が行われる際の小麦と空気との流れは完全な対向流とならないが、熱交換を行って温度の上昇した空気よりも温度の低い外気を冷却して供給するので、エネルギー効率は、上昇することが期待される。しかし、空気の流量を正確に測定することが困難であるとともに、同じ質量流量であっても、冷却された空気と小麦との間で熱交換を行って温度の上昇した空気との体積は異なるので、風量の調節可能なポンプを使用したとしても流量の調整が困難である短所を有しており、給気管２０と排気管２２との空気量のバランスがくずれると、熱交換が行われる際の小麦と空気の流れが対向流でなくなり、エネルギー効率が大幅に低下する可能性がある。
【００４０】
ただし、上述した要件は、必ずしも穀粒の移動方向と冷却風の方向とが対向流を構成しない場合においても有効なものであり、これらの構成を平行流型の穀粒冷却装置に適用した場合にも、穀粒冷却装置を効率的に運転するために極めて有効なものである。
【００４１】
本実施形態に係る穀粒の冷却装置は、このように構成されているので、空気供給装置である給気管２０と空気排出装置である排気管２２とを、閉回路で連結し、あるいは給気ポンプまたは排気ポンプの少なくとも一方を調節可能なポンプとなどの方法によって連動することによって、給気管２０で供給される空気量Ｑi と排気管２２で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成することができる。
【００４２】
以上のように構成されている本実施例の穀粒の冷却装置は、給気管２０で供給する空気量Ｑi と排気管２２で排出する空気量Ｑo とをほぼ一致させることによって、熱交換機本体１０となるチェックビン１２の内部に外気が流入することはなく、また、チェックビン１２の外部に空気が流出することもほとんどないので、搬入コンベア１４で搬入された小麦がチェックビン１２内を流下するとともに、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入された冷却空気のほとんどは、図４に矢印で示すように、小麦の間を分散して通過し、空気排出樋３０ａ，３０ｂに向かって上昇することによって小麦との間で熱交換が行われる。このため、温度の高い小麦と温度の低い空気とが対向する方向に移動しながら熱交換する対向流となるので、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができる。
【００４３】
この対向流は、空気供給樋と空気排出樋とのセットの数が１セットのときに最も正確に発現してほぼ完全な対向流となり、セットの数が増加するにしたがって他のセットに流れる空気の量も増加する。また、熱交換機としての冷却効率も１セットの場合に最も効率が良い。何故ならば、例えば２セットの場合に、搬入された小麦の温度をｔ0 °Ｃとし、上の空気供給樋と空気排出樋のセットでｔ1 °Ｃに、下の空気供給樋と空気排出樋のセットで目標とするｔ2 °Ｃに冷却するときには、上のセットに供給される空気は熱交換を行うことによってｔ0 °Ｃまで温度が上昇するが、下のセットに供給される空気は、ｔ1 °Ｃまでしか温度が上昇せず、ｔ0 −ｔ1 に相当する冷却能力を有するままで排気管から排出されることになるからである。
【００４４】
このため、空気供給樋と空気排出樋とのセットの数は、可能な限り少ないことが望ましい。しかし、少ないセットの数で所要の温度まで冷却するためには、供給する冷却空気の量を増加しなければならないが、冷却する空気量を増加するために空気流の流速を上げると、麦の流動化して空気排出樋から排気管に吸い出される現象が生じる。このため、冷却する空気の量（空気流の流速）には限度がある。そして、この現象は、他の空気供給樋と空気排出樋のセットからショートカットして回り込む空気があると、その部分の空気の流速が上昇するのでより生じ易くなる。したがって、実際の設計においては、このようなことを考慮して空気供給樋と空気排出樋のセットの数や供給する冷却空気（および排出する温度の上昇した空気）の量を決定しなければならない。
【００４５】
従来の穀粒の冷却装置では、前述のように、給気管で供給する空気量と排気管で排出する空気量とをほぼ一致させて、空気供給樋と空気排出樋とのセットの内部で完結させて冷却空気の流れを一定にすることや、穀粒と冷却空気との流れを対向させ、対向流によって熱交換して冷却することは意図されておらず、単に、冷却空気を導入することによって穀粒を冷却することのみを目的とするものであって、対向流と平行流が混在しているものとなっていた。周知のように、熱交換機の効率は対向流が最も高く、平行流が混在するにしたがって低下するので、高い割合で平行流が混在している熱交換機は、高い熱効率を期待することができないものであった。
【００４６】
本発明に係る穀粒の冷却装置は、もちろん、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、米や大麦等の穀粒にも同様に適用できるものであり、チェックビンばかりでなく、大型のサイロにも同様に適用できるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各種の改良や変更を行っても良いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る穀粒の冷却装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１に示した穀粒の冷却装置の右側面図である。
【図３】図１に示した穀粒の冷却装置の左側面図である。
【図４】空気供給樋と空気排出樋との配列を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 熱交換機本体
１２ チェックビン
１４ 搬入コンベア
１６ ダクト
１８ 搬出コンベア
２０ 給気管
２２ 排気管
２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ 接続部
２８ａ，２８ｂ 空気供給樋
３０ａ，３０ｂ 空気排出樋
３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ 風量調整ゲート
３６，３８ 開口部
４０ モーター
４２ 送風ポンプ
４４ 空気冷却装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この導入された空気を高温の穀粒の間を通過させて、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、高温の穀粒と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて排出する空気排出装置とを有し、高温の穀粒と冷却された空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却するようにした穀粒の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製粉装置（ミル）によって小麦等の穀粒を製粉する際に、原料となる穀粒の温度が高いと粉砕能力が落ちて、製品となる小麦粉等の穀粉の歩留りが悪くなるということは、以前から知られている。この現象は、夏などに暑い日が続くようになると顕著になるものであって、このようなときには、小麦を貯留する大型のサイロから搬送コンベアで搬送され、製粉するミルの直前で一時的に貯留するチェックビン（バッファのための小型のサイロ）に到達した小麦の温度は、４０°Ｃを超えるような高温になっており、この小麦を製粉すると、小麦粉の歩留りが明らかに悪くなる現象が生じていた。しかし、従来は、これは止むを得ないものとして格別の対策をとることもなく放置されていた。
【０００３】
実験の結果、この現象は、小麦を１０°Ｃ程度冷却して、３０°Ｃ程度の温度にすることによって大幅に改善されることが明らかになったが、小麦を製粉する際には１０〜２０ｔ／ｈｒ程度の能力を有する大型の製粉装置を使用するのが通例であり、小麦を貯留しているサイロも屋外に設置された非常に大型のものであって、この大型のサイロに貯留されている小麦全体をまとめて冷却するのでは非常に大型の冷却装置を必要とし、また、冷却された空気を小麦の間を通すことによってサイロの小麦全体を冷却するためには、空気冷却装置や送風装置が大型化するとともに、その後に、小麦をミルに搬送する搬送コンベアで再び温度が上昇するので、エネルギー効率が非常に悪いものとならざるを得ない。
【０００４】
これに対しては、ミルの直前で小麦を一時的に貯留するチェックビンにおいて小麦を冷却することも考えられるが、通常のチェックビンの容量は、ミルへの供給量に換算して数分〜十数分間分程度の小麦を貯留する容量しかなく、製粉装置を収納している建物との関係もあって、チェックビンを大きくして容量を増加することも困難なことが多い。このため、チェックビンに小麦を冷却する熱交換装置を配置するためには、短時間で効率よく冷却することが必要であり、冷却空気の風量を大きくして、エネルギー利用効率の高い冷却をすることが必要不可欠となる。
【０００５】
しかしながら、従来の穀粒の冷却装置は、単に冷却空気を送り込むだけのものが多く、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却をするための方法はほとんど検討されていなかった。そのため、従来の穀粒の冷却装置では、単に、空気供給装置で適当な量の冷却空気を送り込むだけのものであり、空気供給装置から冷却空気を送り込み、空気排出装置で温度の上昇した空気を排出するように構成された穀粒の冷却装置でも、空気供給装置から導入される空気の温度や空気量，空気排出装置で排出される空気の温度や空気量はきちんと管理されてはおらず、熱交換機の内部における冷却空気の流れがどのようにエネルギー効率に関係するかについても充分には考慮されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行う熱交換機を、バッファのための小型のサイロであるチェックビンの内部に組み込むことを可能にするとともに、この熱交換機をチェックビンの内部に組み込むことによってチェックビンに一時的に貯留する小麦の量が減少することを可能な限り防止した穀粒の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、前記熱交換機本体は、その内部に、前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部が略平行に形成されたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、前記複数の空気排出樋は、それぞれ平行に並列して配置されているのが好ましい。
また、前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されているのが好ましい。
また、前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置するのが好ましい。
【０００９】
また、前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されているのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋が下段側に、前記複数の空気排出樋が上段側に配置されているのが好ましい。
また、上段側の前記複数の空気排出樋および下段側の前記複数の前記空気供給樋の組が複数組配置されているのが好ましい。
また、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、それぞれ前記前記熱交換機本体の対向する側壁に設けられるのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋と前記複数の空気排出樋とが、相互に千鳥状に対を成して配置されているのが好ましい。
【００１０】
また、前記空気供給装置と前記空気排出装置とが、中間に空気冷却装置を有する閉回路で連結されており、前記空気供給装置で供給される空気量Ｑi と前記空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したのが好ましい。なお、ここでいう空気量とは、質量流量（例えば、Ｋｇ／ｍｉｎ単位）であることが好ましい。
また、前記空気供給装置と前記空気排出装置とは、それぞれ、給気ポンプと排気ポンプとを有し、これら給気ポンプと排気ポンプとの少なくとも一方が風量の調節可能なポンプであるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、前記熱交換機本体は、その内部に、前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記複数の空気排出樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置するのが好ましい。
また、前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されているのが好ましい。
また、前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたのが好ましい。
また、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、それぞれ、前記前記熱交換機本体の対向する側壁に設けられるのが好ましい。
【００１３】
上記の各条件を満たすように構成された本発明に係る穀粒の冷却装置は、穀粒を安定して搬送しつつ、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことが可能であり、また、このような穀粒の冷却装置を、バッファのための小型のサイロであるチェックビンの内部に組み込むことを可能とするとともに、この装置をチェックビンの内部に組み込む際における、チェックビンの容量低下を抑えたものとすることが可能なものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、この導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気の間で熱交換を行う熱交換機本体と、穀粒と熱交換を行って温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気の間で熱交換を行うことによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置において、空気供給装置と空気排出装置とを連動して、空気供給装置で供給される空気量Ｑi と空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したことによって、熱交換機と外部との空気の流通をなくし、更に、空気供給樋と空気排出樋のセットの間の空気の流れも防止したので、温度の高い小麦と温度の低い空気とが対向する方向に移動しながら熱交換する対向流となり、短時間で効率よく且つエネルギー効率の高い冷却を行う熱交換機を得ることができたものである。
【００１５】
ここで、空気供給樋と空気排出樋のセットの数は、できるだけ少ない数、望ましくは、１セットとすることが求められ、冷却効率の面からも、他の空気供給樋と空気排出樋のセットからショートカットして回り込む空気によって供給する空気量に限度が生じる点からも、空気供給樋と空気排出樋のセットの数はできるだけ少ない数とすることが望ましい。そして、このように構成することによって、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができ、空気供給樋と空気排出樋のセットの数はできるだけ少ない数とすることによって、空気供給樋と空気排出樋とを設けることによるチェックビンの容量の減少を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の穀粒の冷却装置について、添付の図面に示される好適実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例に係る穀粒の冷却装置を示す正面図、図２は、同右側面図、図３は、同左側面図、また、図４は、空気供給樋と空気排出樋との配列を示す側断面図である。ここで、図１〜図３に示すように、本発明に係る穀粒の冷却装置は、穀粒を貯留するサイロ、特にチェックビンに組み合わせて好適に採用可能なものである。
【００１８】
本実施例の穀粒の冷却装置は、所定の温度に冷却された空気を導入し、穀粒（本実施例の穀粒の冷却装置は、小麦の製粉装置に好適に組み合わせて使用可能であるので、以下、小麦を例に挙げる）とこの冷却された空気との間で熱交換を行わせることによって小麦を冷却するものであって、所定の温度に冷却された空気を小麦の間を分散して通過させ、小麦と空気の間で熱交換する熱交換機本体１０として、小麦を貯留するサイロ、特に、小麦を製粉する直前に一時的に貯留するチェックビン１２を使用するものである。
【００１９】
そして、この熱交換機本体１０を構成するチェックビン１２の上部には、図示されていない大型のサイロから小麦を供給する搬入コンベア１４が設けられており、また、上記チェックビン１２の下部には、図示されていないミルに小麦を供給するロート状のダクト１６が設けられている。
【００２０】
ここで、前述のように、製粉装置（ミル）を収納している建物との関係もあって、チェックビン１２の容量を大きくすることができないことが多いので、搬入コンベア１４は、可能な限りチェックビン１２の容量に制限を与えないように背の低い搬送コンベアとすることが望ましい。また、ダクト１６も、チェックビン１２の容量を可能な限り大きくするために、全高さの低いものとすることが望ましく、本実施例では、チェックビン１２の底面を４分割し、そのそれぞれにダクト１６を設けてミルに接続する搬出コンベア１８に接続して、この搬出コンベア１８内で、４ヶ所のダクト１６から流出した小麦を合流させることによって全高さの低いダクト１６を構成している。
【００２１】
チェックビン１２の両側面には、図示されていない空気冷却装置によって所定の温度に冷却された空気をチェックビン１２に導入するための空気供給装置となる給気管２０と、小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を排出するための空気排出装置となる排気管２２とが配置されている。本実施例の給気管２０は、図２および図３からも明らかなように、下部が２股に分岐して、給気管２０とチェックビン１２とを接続する上下２段に構成された接続部２４ａ，２４ｂに連結されている。
【００２２】
なお、この接続部２４ａ，２４ｂは、チェックビン１２の前後方向の幅全体に広がっており、所定の温度に冷却された空気をほぼ均一な圧力および流量で、チェックビン１２の内部に設けられた後述する空気供給樋２８に導入して、小麦の間に分散させるように構成されている。
また、排気管２２の下部も２股に分岐して、排気管２２とチェックビン１２とを接続する上下２段に構成された接続部２６ａ，２６ｂに連結されており、同様にチェックビン１２の前後方向の幅全体に広がって、小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を後述する空気排出樋３０で集めて回収し、チェックビン１２の幅方向の全体からスムーズに排出できるようになっている。
【００２３】
この２股に分岐した給気管２０及び排気管２２には、風量調整ゲート３２ａ，３２ｂおよび３４ａ，３４ｂが設けられており、接続部２４ａ，２４ｂに導入する冷却空気の風量と、接続部２６ａ，２６ｂから排出される小麦と熱交換を行うことによって温度の上昇した空気の風量を調節可能としており、上側の空気供給樋２８ａと下側の空気供給樋２８ｂおよび上側の空気排出樋３０ａと下側の空気排出樋３０ｂとの風量のバランスを調整することが可能になっている。
【００２４】
本実施例の穀粒の冷却装置においては、給気管２０と排気管２２の接続部２４ａ，２４ｂおよび２６ａ，２６ｂが、それぞれ所定のピッチで上下２段に形成されており、給気管２０の上側の接続部２４ａが排気管２２の２個の接続部２６ａ，２６ｂの中央に、排気管２２の下側の接続部２６ｂが給気管２０の２個の接続部２４ａ，２４ｂの中央に配置されるように、給気管２０の接続部２４ａ，２４ｂが、排気管２２の接続部２６ａ，２６ｂより半ピッチずつ下側になって千鳥状に配置されている。
【００２５】
図４は、給気管２０と排気管２２の接続部２４ａ，２４ｂおよび２６ａ，２６ｂにそれぞれ連結された空気供給樋２８と空気排出樋３０との配列を示す側断面図である。図に示すように、熱交換機本体１０を構成するチェックビン１２の内側には、その断面形状が、中央部が上に凸となる形状、また、下部が開放された形状の空気供給樋２８と空気排出樋３０とが、チェックビン１２の全幅にわたって、相互に平行に多数並列して千鳥状に配置されている。
【００２６】
上側の空気供給樋２８ａは、チェックビン１２の右側の側壁に設けられた開口部３６を介して給気管２０の上側の接続部２４ａに連通しており、上側の空気排出樋３０ａはチェックビン１２の左側の側壁に設けられた開口部３８を介して排気管２２の上側の接続部２６ａに連通している。同様に、下側の空気供給樋２８ｂは給気管２０の下側の接続部２６ｂに、下側の空気排出樋３０ｂは排気管２２の下側の接続部２６ｂに開口部（図示されていない）を介して連通している。
【００２７】
また、チェックビン１２の内部は、一時的に貯留されている小麦が、充満して流下しているので、空気供給樋２８から導入された冷却空気は、空気供給樋２８の下端から溢流して、図４中に矢印で示すように、小麦の間を通過しながら熱交換を行って小麦を冷却した後、空気排出樋３０で集められて排出される。
【００２８】
上述の、空気供給樋２８ａ，２８ｂは、給気管２０から供給された空気を小麦の間に導入して分散させるためのものであり、また、空気排出樋３０ａ，３０ｂは、小麦との間で熱交換を行って温度の上昇した空気を集めて排気管２２から排出するものであって、上下２段に形成された１セットの空気供給樋２８と空気排出樋３０とでは、空気を導入する空気供給樋２８が下側に、空気を集めて排出する空気排出樋３０が上側になるように相互に平行に多数並列して千鳥状に配置されている。なお、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットは、この図示のように、上下の２セットに限定されるものではなく、１セットないし上下に重なって配置された数セットの任意のセット数にすることができる。
【００２９】
本発明者の実験によれば、ここで、上述の空気供給樋２８と空気排出樋３０との配置については、前述の通り、空気供給樋２８相互間、および、空気排出樋３０相互間の流路をほぼ平行とするとともに、その縦横比（縦／横）を２以上とすることが好ましい。なお、２段構成とされている各段については、空気供給樋２８（２８ａおよび２８ｂ）相互間の流路は、空気排出樋３０（３０ａおよび３０ｂ）相互間の流路より広くなっていることが望ましい。
【００３０】
さらに、この２段の空気供給樋２８と空気排出樋３０との形状も、図から明らかなように、全く同一の形状とする必要はないが、後述するように、空気供給樋２８から導入する空気量と空気排出樋３０から排出する空気量とをほぼ一致させるために、空気供給樋２８の入口断面積と空気排出樋３０の出口断面積とをほぼ同じにすることが望ましい。
【００３１】
また、前述のように、穀粒を安定して搬送しつつ、短時間で効率よく、かつ、エネルギー効率の高い冷却を行うためには、冷却装置内における処理風速を上げることが好ましいが、ここでの問題は、冷却対象とする穀粒がこの風速で、不用意に装置内から持ち出されることである。この持ち出しは、しっかり防止しなければならない。
【００３２】
この点についての本発明者の実験によれば、処理風速を上げる際に、空気排出樋３０の形状について、次のような配慮をすれば、上述のような問題が防止できることが確認された。すなわち、空気排出樋３０における、空気吸入口（樋下面）の面積Ｓ１と空気排出口（側面）の面積Ｓ２との間に、
Ｓ２≧０．０７２Ｓ１
なる関係を持たせることである。
【００３３】
この関係式は、空気排出樋３０の空気吸入口（樋下面）における穀粒の吸入、および、空気排出口（側面）からの穀粒の噴出現象が発生する限界速度の値から得られたものであり、この関係が維持されていれば、処理風速を所望の範囲内で上げた場合にも、前述のような穀粒の不用意な持ち出しは発生しない。
【００３４】
本実施形態に係る冷却装置では、給気管２０と排気管２２とは、図１に示すように、中間にモーター４０で駆動される送風ポンプ４２と空気冷却装置４４を有する閉回路で連結されており、空気排出装置となる排気管２２から排出された空気がそのまま空気冷却装置４４で冷却され、再び冷却空気となって空気供給装置となる給気管２０から供給される。従って、この実施例では、小麦と熱交換を行って温度の上昇した空気と所定の温度に冷却された空気の量（質量流量、以下同じ）は常に一定であり、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とは、常に、
Ｑi ＝Ｑo
となっている。
【００３５】
このように構成することにより、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、常に一定になるので、風量調整ゲート３２ａ，３２ｂによって空気供給樋２８ａ，２８ｂに供給される冷却空気の風量を均等に分配し、また、風量調整ゲート３４ａ，３４ｂによって空気排出樋３０ａ，３０ｂから排出される風量が均等になるように調整すれば、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入されて小麦の間を分散して通過し、小麦との間で熱交換を行って空気排出樋３０ａ，３０ｂに集められる空気の流れは、給気管２０から供給される空気量Ｑi と排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、
Ｑi ＝Ｑo
となって、このときの空気の流れは、図４に矢印で示すように、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットの内部で完結し、他のセットとの間での空気の流れはほとんど生じなくなる。
【００３６】
このように他のセットとの空気の流れがほとんど生じなくなると、熱交換が行われる際の小麦と空気の流れは、図４に示すように、チェックビン１２内を流下する小麦に対してほぼ完全な対向流となって、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができる。しかし、小麦との間で熱交換が行われることによって温度の上昇した空気を冷却装置で冷却することになるので、冷却のためのエネルギー効率としては損失が生じるが、流量を正確に測定することすら困難な空気の流れにおいて、給気管２０と排気管２２との空気の流量が完全に一致するので、流量の制御が容易である長所を有している。
【００３７】
あるいは、給気側の空気供給装置に給気ポンプ（図示しない）を設け、この給気ポンプで供給された空気を空気冷却装置４４で冷却して、給気管２０，接続部２４ａ，２４ｂを経由して空気供給樋２８ａ，２８ｂに供給し、小麦と熱交換を行って温度が上昇して空気排出樋３０ａ，３０ｂによって排気管２２に集められた空気は、排気側の空気排出装置に排気ポンプ（図示されていない）を設けて、この排気ポンプで排出するように構成することもできる。この場合には、給気ポンプまたは排気ポンプの少なくとも一方を、ルーツブロア等の風量の調節可能なポンプとして、給気管２０から供給される空気量Ｑi と排気管２２で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるとともに、ごくわずかに
Ｑi ＞Ｑo
となるように風量を調整する。
【００３８】
このように構成すると、空気供給装置である給気管２０から供給される空気量Ｑi と空気排出装置である排気管２２から排出される空気量Ｑo とが、ほとんど一致しており、わずかに空気供給装置で供給される空気量Ｑi が空気排出装置で排出される空気量Ｑo より多くなるので、供給された空気のごく一部が熱交換機本体１０において外部に洩れ出すのみで、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入されて小麦の間を分散して通過し、小麦との間で熱交換を行って温度が上昇して空気排出樋３０ａ、３０ｂで集められる空気の流れは、図４に矢印で示すように、空気供給樋２８と空気排出樋３０とのセットの内部でほぼ完結し、わずかな空気が外部に流出するのみで、他のセットに流れる空気はほとんど生じなくなる。
【００３９】
この場合には、ごくわずかな空気であっても空気が外部に流出するので、その影響で熱交換が行われる際の小麦と空気との流れは完全な対向流とならないが、熱交換を行って温度の上昇した空気よりも温度の低い外気を冷却して供給するので、エネルギー効率は、上昇することが期待される。しかし、空気の流量を正確に測定することが困難であるとともに、同じ質量流量であっても、冷却された空気と小麦との間で熱交換を行って温度の上昇した空気との体積は異なるので、風量の調節可能なポンプを使用したとしても流量の調整が困難である短所を有しており、給気管２０と排気管２２との空気量のバランスがくずれると、熱交換が行われる際の小麦と空気の流れが対向流でなくなり、エネルギー効率が大幅に低下する可能性がある。
【００４０】
ただし、上述した要件は、必ずしも穀粒の移動方向と冷却風の方向とが対向流を構成しない場合においても有効なものであり、これらの構成を平行流型の穀粒冷却装置に適用した場合にも、穀粒冷却装置を効率的に運転するために極めて有効なものである。
【００４１】
本実施形態に係る穀粒の冷却装置は、このように構成されているので、空気供給装置である給気管２０と空気排出装置である排気管２２とを、閉回路で連結し、あるいは給気ポンプまたは排気ポンプの少なくとも一方を調節可能なポンプとなどの方法によって連動することによって、給気管２０で供給される空気量Ｑi と排気管２２で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成することができる。
【００４２】
以上のように構成されている本実施例の穀粒の冷却装置は、給気管２０で供給する空気量Ｑi と排気管２２で排出する空気量Ｑo とをほぼ一致させることによって、熱交換機本体１０となるチェックビン１２の内部に外気が流入することはなく、また、チェックビン１２の外部に空気が流出することもほとんどないので、搬入コンベア１４で搬入された小麦がチェックビン１２内を流下するとともに、空気供給樋２８ａ，２８ｂから導入された冷却空気のほとんどは、図４に矢印で示すように、小麦の間を分散して通過し、空気排出樋３０ａ，３０ｂに向かって上昇することによって小麦との間で熱交換が行われる。このため、温度の高い小麦と温度の低い空気とが対向する方向に移動しながら熱交換する対向流となるので、短時間で効率よく、かつエネルギー効率の高い冷却を行うことができる。
【００４３】
この対向流は、空気供給樋と空気排出樋とのセットの数が１セットのときに最も正確に発現してほぼ完全な対向流となり、セットの数が増加するにしたがって他のセットに流れる空気の量も増加する。また、熱交換機としての冷却効率も１セットの場合に最も効率が良い。何故ならば、例えば２セットの場合に、搬入された小麦の温度をｔ0 °Ｃとし、上の空気供給樋と空気排出樋のセットでｔ1 °Ｃに、下の空気供給樋と空気排出樋のセットで目標とするｔ2 °Ｃに冷却するときには、上のセットに供給される空気は熱交換を行うことによってｔ0 °Ｃまで温度が上昇するが、下のセットに供給される空気は、ｔ1 °Ｃまでしか温度が上昇せず、ｔ0 −ｔ1 に相当する冷却能力を有するままで排気管から排出されることになるからである。
【００４４】
このため、空気供給樋と空気排出樋とのセットの数は、可能な限り少ないことが望ましい。しかし、少ないセットの数で所要の温度まで冷却するためには、供給する冷却空気の量を増加しなければならないが、冷却する空気量を増加するために空気流の流速を上げると、麦の流動化して空気排出樋から排気管に吸い出される現象が生じる。このため、冷却する空気の量（空気流の流速）には限度がある。そして、この現象は、他の空気供給樋と空気排出樋のセットからショートカットして回り込む空気があると、その部分の空気の流速が上昇するのでより生じ易くなる。したがって、実際の設計においては、このようなことを考慮して空気供給樋と空気排出樋のセットの数や供給する冷却空気（および排出する温度の上昇した空気）の量を決定しなければならない。
【００４５】
従来の穀粒の冷却装置では、前述のように、給気管で供給する空気量と排気管で排出する空気量とをほぼ一致させて、空気供給樋と空気排出樋とのセットの内部で完結させて冷却空気の流れを一定にすることや、穀粒と冷却空気との流れを対向させ、対向流によって熱交換して冷却することは意図されておらず、単に、冷却空気を導入することによって穀粒を冷却することのみを目的とするものであって、対向流と平行流が混在しているものとなっていた。周知のように、熱交換機の効率は対向流が最も高く、平行流が混在するにしたがって低下するので、高い割合で平行流が混在している熱交換機は、高い熱効率を期待することができないものであった。
【００４６】
本発明に係る穀粒の冷却装置は、もちろん、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、米や大麦等の穀粒にも同様に適用できるものであり、チェックビンばかりでなく、大型のサイロにも同様に適用できるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各種の改良や変更を行っても良いことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る穀粒の冷却装置の構成例を示す正面図である。
【図２】図１に示した穀粒の冷却装置の右側面図である。
【図３】図１に示した穀粒の冷却装置の左側面図である。
【図４】空気供給樋と空気排出樋との配列を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 熱交換機本体
１２ チェックビン
１４ 搬入コンベア
１６ ダクト
１８ 搬出コンベア
２０ 給気管
２２ 排気管
２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ 接続部
２８ａ，２８ｂ 空気供給樋
３０ａ，３０ｂ 空気排出樋
３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ 風量調整ゲート
３６，３８ 開口部
４０ モーター
４２ 送風ポンプ
４４ 空気冷却装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、
この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、
穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、
前記熱交換機本体は、その内部に、
前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、
穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、
前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする穀粒の冷却装置。
【請求項２】
前記複数の空気排出樋は、それぞれ平行に並列して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項３】
前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項４】
前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項５】
前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置することを特徴とする請求項４に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項６】
前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の空気供給樋が下段側に、前記複数の空気排出樋が上段側に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項８】
上段側の前記複数の空気排出樋および下段側の前記複数の前記空気供給樋の組が複数組配置されていることを特徴とする請求項７に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項９】
前記空気供給装置と前記空気排出装置とが、中間に空気冷却装置を有する閉回路で連結されており、前記空気供給装置で供給される空気量Ｑi と前記空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１０】
前記空気供給装置と前記空気排出装置とは、それぞれ、給気ポンプと排気ポンプとを有し、これら給気ポンプと排気ポンプとの少なくとも一方が風量の調節可能なポンプであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１１】
所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、
この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、
穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、
前記熱交換機本体は、その内部に、
前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、
穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、
前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とする穀粒の冷却装置。
【請求項１２】
前記複数の空気排出樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１３】
前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置することを特徴とする請求項１２に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１４】
前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１５】
前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１】
所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、
この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、
穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、
前記熱交換機本体は、その内部に、
前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、
穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、
前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする穀粒の冷却装置。
【請求項２】
前記複数の空気排出樋は、それぞれ平行に並列して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項３】
前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項４】
前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項５】
前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置することを特徴とする請求項４に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項６】
前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の空気供給樋が下段側に、前記複数の空気排出樋が上段側に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項８】
上段側の前記複数の空気排出樋および下段側の前記複数の前記空気供給樋の組が複数組配置されていることを特徴とする請求項７に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項９】
前記空気供給装置と前記空気排出装置とが、中間に空気冷却装置を有する閉回路で連結されており、前記空気供給装置で供給される空気量Ｑi と前記空気排出装置で排出される空気量Ｑo とをほぼ一致させるように構成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１０】
前記空気供給装置と前記空気排出装置とは、それぞれ、給気ポンプと排気ポンプとを有し、これら給気ポンプと排気ポンプとの少なくとも一方が風量の調節可能なポンプであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１１】
所定の温度に冷却された空気を導入する空気供給装置と、
この空気供給装置により導入された空気を穀粒の間を通過させ、穀粒と空気との間で熱交換を行わせる熱交換機本体と、
穀粒と熱交換を行うことにより温度の上昇した空気を排出する空気排出装置とを有し、穀粒と空気との間で熱交換を行わせることによって穀粒を冷却する穀粒の冷却装置であって、
前記熱交換機本体は、その内部に、
前記空気供給装置で供給された空気を穀粒の間に導入して分散させる複数の空気供給樋と、
穀粒との間で熱交換を行うことによって温度の上昇した空気を集めて前記空気排出装置で排出する複数の空気排出樋とを備え、
前記空気排出樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気排出樋の断面形状と略同じ形状を持つ第１の開口部を介して、前記空気排出装置に連結されていることを特徴とする穀粒の冷却装置。
【請求項１２】
前記複数の空気排出樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気排出樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気排出樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１３】
前記第１の開口部の下端部は、前記空気排出樋の前記開放された下部より上方に位置することを特徴とする請求項１２に記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１４】
前記空気供給樋は、その延在方向の端部で、前記熱交換機本体の側壁に設けられ、前記空気供給樋の断面形状と略同じ形状を持つ第２の開口部を介して、前記空気供給装置に連結されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の穀粒の冷却装置。
【請求項１５】
前記複数の空気供給樋は、それぞれほぼ平行に並列して配置され、
前記空気供給樋は、その断面形状が中央部が上に凸となる形状に形成されるとともに下部が開放されており、隣接する前記空気供給樋間にほぼ平行な流路が形成されるように、前記上に凸となる形状に形成された上部と前記開放された下部との間の対向する２つの側面部がほぼ平行に形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の穀粒の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１６７０７５（Ｐ２００７−１６７０７５Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３５０６３（Ｐ２００７−３５０６３）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【分割の表示】特願２００１−１９０７０６（Ｐ２００１−１９０７０６）の分割
【原出願日】平成１３年６月２５日（２００１．６．２５）
【出願人】（０００２２６９９８）株式会社日清製粉グループ本社 (125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【分割の表示】特願２００１−１９０７０６（Ｐ２００１−１９０７０６）の分割
【原出願日】平成１３年６月２５日（２００１．６．２５）
【出願人】（０００２２６９９８）株式会社日清製粉グループ本社 (125)
【Ｆターム（参考）】
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