JP2014108065A - コンバイン - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置から排出される排気ガスの温度を低下させる。
【解決手段】本発明の課題は、機体フレーム（１）上に搭載されたグレンタンク（５）と、グレンタンク（５）内に貯留された穀粒を機外へ排出する排出装置（８）と、排出装置（８）に穀粒搬送用の圧縮空気を供給するブロワ（３２）と、エンジン（Ｅ）から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ（５１）と、該ＤＰＦ（５１）で浄化された排気ガスを機外へ排出する排気管（５５）と、該排気管（５５）から排出される排気ガスに外気を混合して温度を低下させる排気希釈部（６０）と、該ブロワ（３２）からの圧縮空気を前記排出装置（８）側へ供給する状態と排気希釈部（６０）側へ供給する状態とに切替可能な切替弁（７０）を備えることにより解決される。
【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンからの排気ガスを浄化する排気浄化装置を備えるコンバインに関する。

従来、コンバインの機体上に搭載された脱穀装置とグレンタンクの間に排気浄化装置を配置する技術が知られている（特許文献１）。

特開２０１１−２４５１０号公報

しかし、特許文献１記載の発明における排気浄化装置は、この排気浄化装置から、排気ガスが高温のままの排出されるため、排気管終端部の近傍における安全性が低いという問題があった。

そこで、本発明の主たる課題は、かかる問題点を解消することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
請求項１に係る発明は、機体フレーム（１）上に搭載されたグレンタンク（５）と、グレンタンク（５）内に貯留された穀粒を機外へ排出する排出装置（８）と、排出装置（８）に穀粒搬送用の圧縮空気を供給するブロワ（３２）と、エンジン（Ｅ）から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ（５１）と、該ＤＰＦ（５１）で浄化された排気ガスを機外へ排出する排気管（５５）と、該排気管（５５）から排出される排気ガスに外気を混合して温度を低下させる排気希釈部（６０）と、該ブロワ（３２）からの圧縮空気を前記排出装置（８）側へ供給する状態と排気希釈部（６０）側へ供給する状態とに切替可能な切替弁（７０）を有したコンバインである。

請求項２に係る発明は、前記ＤＰＦ（５１）で捕集された粒子状物質を除去する再生制御が実行された場合に、前記切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わる構成とした請求項１記載のコンバインである。

請求項３に係る発明は、前記ＤＰＦ（５１）の周辺温度が所定温度以上となった場合に、前記切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わる構成とした請求項１記載のコンバインである。

請求項４に係る発明は、前記切替弁（７０）を排気希釈部（６０）側へ圧縮空気を供給する状態に切替える形状記憶合金製のアクチュエータ（７３）を備え、該アクチュエータ（７３）を前記ＤＰＦ（５１）の近傍に配置し、ＤＰＦ（５１）の周囲温度が所定温度以上となった場合に、前記アクチュエータ（７３）が作動して切替弁（７０）が切替わる構成とした請求項１または請求項３記載のコンバインである。

請求項５に係る発明は、前記切替弁（７０）を手動で切替える手動操作部（７１Ａ）を備えた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンバインである。

請求項１記載の発明によれば、排気管（５５）から排出される排気ガスに外気を混合して温度を低下させる排気希釈部（６０）と、ブロワ（３２）からの圧縮空気を排出装置（８）側へ供給する状態と排気希釈部（６０）側へ供給する状態とに切替可能な切替弁（７０）を有しているので、排気希釈部（６０）によって機外へ排出される排出温度を低下させ、排気管（５５）周辺の安全性を高めることができる。また、排気希釈部（６０）へ空気を供給するための送風機構を排出装置（８）の穀粒排出用のブロワ（３２）と兼用することで、排気希釈機構のコストを低減するとともにコンパクト化し、安価に提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加え、ＤＰＦ（５１）の再生制御が実行された場合に、切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わるので、排気管（５５）から放出される排気ガスの温度が高まるときに排気希釈を実行して排気管（５５）周辺の安全性を更に高めることができる。

請求項３記載の発明によると、上記請求項１記載の発明の効果に加え、ＤＰＦ（５１）の周辺温度が所定温度以上となった場合に、切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わるので、排気管（５５）から放出される排気ガスの温度が高まるときに排気希釈を実行して排気管（５５）周辺の安全性を更に高めることができる。

請求項４記載の発明によると、上記請求項１または請求項３記載の発明の効果に加え、ＤＰＦ（５１）の周囲温度が所定温度以上となった場合に、形状記憶合金製のアクチュエータ（７３）が作動して切替弁（７０）が切替わるので、自動的に切替弁（７０）が切り替わる構成を低コストで実現できるとともに、ＤＰＦ（５１）の熱気により故障が発生しやすい電気式温度センサーとそれに基づき作動するアクチュエータを用いる場合と比して、耐久性が高く、切替弁（７０）の切替えを確実化できる。

請求項５記載の発明によると、上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明の効果に加え、切替弁（７０）を手動で切替えることが可能であるため、乾燥した穀稈の刈取作業や圃場に樹木の枝が張出しているなど、周囲に可燃物が存在する場合に、圧縮空気を切替弁（７０）を排気希釈部（６０）側へ切替えて、安全な作業を行うことができる。

コンバインの側面図である。 コンバインの平面図である。 コンバインの側面図である。 コンバインの要部を示す正面図である。 コンバインの要部を示す側面図である。 コンバインの要部を示す背面図である。 コンバインの要部を示す側面図である。 コンバインの要部を示す平面図である。 コンバインの要部を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。なお、理解を容易にするために便宜的に方向を示して説明しているが、これらにより構成が限定されるものではない。

コンバインは、図１〜図３に示すとおり、刈取った穀稈を全稈投入して脱穀する所謂普通型コンバインであり、図１に示すように、機体フレーム１の下方には土壌面を走行するための左右一対のクローラからなる走行装置２が設けられ、機体フレーム１の上方左側には脱穀・選別を行う脱穀装置３が設けられ、脱穀装置３の前方には圃場の穀桿を収穫する刈取装置４が設けられている。刈取装置４で刈取られた穀稈は、この刈取装置４の後側に配置される搬送エレベータ７によって、全稈投入型の脱穀装置３へ移送され、脱穀装置３で脱穀・選別された穀粒は脱穀装置３の右側に設けられたグレンタンク５に貯留される。そして、グレンタンク５に一時的に貯留された穀粒は、排出装置８により、機外へと排出される。

また、機体フレーム１の上方右側には操作者が搭乗する操縦部６が設けられ、操縦部６の下方にはエンジンＥを格納したエンジンルームが設けられている。
なお、走行装置２による走行速度は、操縦部６の変速レバーにより無段階に変速することができる。

刈取装置４は、機体に対して上下に昇降自在であり、圃場に植立する穀稈を分草する左右両側の分草体を有し、この左右の分草体の間に導入された刈取対象となる穀稈を受け入れるテーブル１１と、分草体で分草した穀稈をテーブル１１内へ掻き込む掻込リール１３を備えている。テーブル１１には、その底部に穀稈を所定高さで切断する刈刃装置１２を有し、掻込リール１３で掻き込まれて刈刃装置１２で切断された穀稈をテーブル１１から搬送エレベータ７の前端部へ集約して送り込む掻込オーガを備える。
〈脱穀装置〉
脱穀装置３は、図３に示すように、上部に穀稈の脱穀を行う扱室２０を備え、扱室２０の下側に脱穀された穀粒の選別を行なう選別室２１を備えている。

扱室２０には、前部に投入された穀稈を後方に搬送する搬送螺旋２５Ａを有し、中間部から後部にかけて複数の扱歯２５Ｂを有する扱胴２５が前後壁に軸架された扱胴軸に回転自在に支持されている。

選別室２１の上部には、揺動選別装置２２が設けられ、選別室２１の下部には揺動選別装置２２の前部のシーブに空気を送風する唐箕２３Ａと、揺動選別装置２２から漏下する穀粒を回収する第１集穀装置２３Ｂと、揺動選別装置から漏下する枝梗等が付着した穀粒を回収する第２集穀装置２３Ｃとが前側から順に設置されている。

第１集穀装置２３Ｂで回収された穀粒は、脱穀装置３の右側に設置された第１揚穀装置６６によってグレンタンク６に揚送される。第１揚穀装置２６は、第１集穀装置２３Ｂから穀粒を取り込む取込部２６Ａと、穀粒を下部から上部に搬送する昇降部２６Ｂと、昇降部２６Ｂに連通する排出部２６Ｃとから構成されており、排出部２６Ｃは、グレンタンク５の投入口５Ａに連通している。また、第１揚穀装置２６は、脱穀装置３とグレンタンク５によって挟まれた空間を基部から上部に向かい略垂直に設置されている。

第２集穀装置２３Ｃによって回収された枝梗等が付着した穀粒は、脱穀装置５の右側に設置された第２揚穀装置２７によって扱室２０の前後中間部に揚送される。第２揚穀装置２７は、第２集穀装置２３Ｃから穀粒を取り込む取込部２７Ａと、穀粒を下部から上部に搬送する昇降部２７Ｂと、昇降部２７Ｂに連通する排出部２７Ｃとから構成されており、排出部２７Ｃは、扱室２０に連通している。また、第２揚穀装置２７は、脱穀装置３とグレンタンク５によって挟まれた空間を基部から上部に向かい略垂直に設置されている。
〈グレンタンク〉
グレンタンク５は、第１揚穀装置２６の排出部２６Ｃから投入口５Ａへ向けて放出された穀粒を貯留する容器である。このグレンタンク５の下部には、貯留された穀粒を前記排出装置８へ送り出すための繰出し装置３０が設けられ、穀粒を繰出し装置３０側へ円滑に案内するために、グレンタンク５の下部には傾斜面を形成されている。

具体的には、前部に配置され後下がりに傾斜する前部傾斜面５Ｂと、後部に配置され前下がりに傾斜する後部傾斜面５Ｃと、右側部（外側部）に配置され、左下がりに傾斜する右部傾斜面５Ｄと、左側部（内側部）に配置され右下がりに傾斜する左部傾斜面５Ｅが夫々前記繰出し装置３０側へ穀粒を案内する。
〈排出装置〉
排出装置８は、繰出し装置３０から送り出された穀粒を上方へ移送する縦移送部８Ａと、縦移送部８Ａの移送終端部に連設され、穀粒を水平方向へ移送する横移送部８Ｂを有し、この縦移送部８Ａと横移送部８Ｂの内部には可撓性を有する搬送チューブが設けられている。なお、横移送部８Ｂの移送終端部には穀粒運搬車の荷台等に穀粒を排出するための排出口が形成されている。

繰出し装置３０の下部は圧送通路３１に連通している。繰出し装置３０が駆動されることで、穀粒が一定量ずつ圧送通路３１内に繰出され、圧送通路３１内の穀粒は、繰出し装置３０の前側に配置されるブロワ３２から送り出される圧縮空気によって縦移送部８Ａ側へ送り出される。

なお、ブロワ３２は、後述のＤＰＦ５１の周辺に吸込口が配置されている。
なお、操縦部６には、排出クラッチ操作具が設けられ、この排出クラッチ操作具を操作することで、ブロワ３２及び繰出し装置３０の駆動状態を切替える。
〈グレンタンクのメンテナンス機構〉
機体フレーム１におけるグレンタンク５の後方の部位には、グレンタンク５を回動支点４１まわりに回動自在に支持する支持フレーム４０が設けられている。すなわちグレンタンク５は、同一軸心で回動自在に支持する上側支持部４２と下側支持部４３に支持されることで、前部が機体外側方（左側方）へ移動することが可能に構成されている。

グレンタンク５の後壁に備える上側ピン４２Ａが支持フレーム４０のボス部４２Ｂに嵌まり込み、グレンタンク５の後壁に固定されている延伸フレーム部５Ｆに備えるボス部４３Ａに支持フレーム４０の下側ピン４２Ｂが嵌まり込んでいる。そのため、グレンタンク５は、外側に移動させたあとに、上方へ持ち上げて上側支持部４２及び下側支持部４３を分離することで、機体から取り外すことができる。

なお、前記ブロワ３２及び繰出し装置３０は、グレンタンク５側に支持されており、一体的に機体外側方へ移動する。
〈排気処理装置〉
エンジンＥから排出される排気ガスを浄化するために、脱穀装置３とグレンタンク５の間には、排気処理装置５０が設けられている。この排気処理装置５０は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ５１（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ，粒子状物質捕集フィルター）と、排気が流入する管路内に供給される尿素水により、窒素酸化物を反応させるＳＣＲ５２（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，選択還元触媒）を含む。ＳＣＲ５２は、管路内の窒素酸化物量を検出する検出センサと、この検出センサにより検出された窒素酸化物の量に応じて管路内へ尿素水を噴射するノズルを有し、管路内に噴射された尿素水が加水分解してアンモニアガスに変化することで、このアンモニアにより窒素酸化物は窒素ガスと水とに還元される。
ＤＰＦ５１及びＳＣＲ５２は、外面が遮熱体で覆われている。

ＤＰＦ５１は、左右方向で脱穀装置３とグレンタンク５の間の位置であって、前後方向でエンジンＥと第１揚穀装置２６の間の位置に配置されている。また、ＳＣＲ５２は、第２揚穀装置２７の後側の位置に配置されている。

また、ＤＰＦ５１及びＳＣＲ５２は、正面視において、第１揚穀装置２６及び第２揚穀装置２７と重なるように配置されている。
そして、エンジンＥとＤＰＦ５１は、第１排気管５３で接続され、ＤＰＦ５１とＳＣＲ５２は第２排気管５４で接続され、ＳＣＲ５２の後部には、排気ガスを大気中に放出する第３排気管（排気管）５５が接続されている。

第２排気管５４は、第１揚穀装置２６及び第２揚穀装置２７と平面視で重なるように、これらの下側を迂回してＳＣＲ５２に接続され、第３排気管５５は、ＳＣＲ５２の後部から略鉛直方向に立ち上がって上方へ延伸されている。

第３排気管５５の上端部は、脱穀装置３の上端部よりも高く、グレンタンク５の上端部よりも低く形成することが望ましく、また、縦移送部８Ａ回りに旋回する排出装置８との干渉を防止するため、横移送部８Ｂの下端部よりも低くすることが好ましい。

また、第３排気管５５の上端部は、後方に向けて湾曲させてもよく、その場合、第３排気管５５の後端部が機体前後方向よりもやや後側が脱穀装置３の方向を向くように設置することが好ましい。
〈尿素水タンク〉
ＳＣＲ５２に供給する尿素水を貯蔵する尿素水タンク５６は、グレンタンク５後部の下側、すなわち、前記後部傾斜面５Ｃの下側に配置されている。後部傾斜面には、尿素水タンク５５を支持する搭載フレーム５７が設けられている。

この搭載フレームは、前記延伸フレーム部５Ｆと後部傾斜面５Ｃの上下方向中間部を連結するように設けられている。
そして、尿素水タンク５６からＳＣＲ５２へ尿素水を供給する供給ホース５８は、延伸フレーム部５Ｆに形成された孔から後方へ延出され、中間部を支持フレーム４０に支持されて、ＳＣＲ５２に至る。すなわち、供給ホース５８の中間部は、グレンタンク５の回動支点４１の近傍で支持されている。

なお、尿素水タンク５６は、脱穀装置３における、第１集穀装置２３Ｂと第２集穀装置２３Ｃの間の第１下方空間Ｓ１や、第２集穀装置２３Ｃの後方の第２下方空間Ｓ２に配置することもできる。

尿素水タンク５６に尿素水を補給するための給水口は、エンジンＥの燃料タンクの給油口とともに、縦揚穀部８Ａと脱穀装置３の間から後方へ向けて開口される。
また、尿素水タンク５６が第１下方空間Ｓ１や第２下方空間Ｓ２に配置されている場合、脱穀装置３の左側面の近傍に開口させることもできる。
〈ＤＰＦ再生制御〉
前記ＤＰＦ５１は、多孔フィルターにより炭素を主成分とする微粒子を濾過によって捕集するが、この微粒子が堆積すると濾過目合いが塞がり、排気抵抗が増大する。そのため、ＤＰＦ５１の前後差圧等により、所定量以上の微粒子が堆積した状態が検出されると、吸気絞りやエンジン回転の増速、ポスト噴射等によりＤＰＦ５１内の温度を上昇させ、微粒子を燃焼させる（再生制御）。

この再生制御時には、ＤＰＦ５１が高温となるため、遮熱体の外側の温度も上昇することとなる。
〈排気温度低減機構〉
図７に示すように、第３排気管５５の外周には、外筒（排気希釈部）６０が設けられており、この外筒６０の下端部（第３排気管５５の排気ガスの流れ方向で上手側となる部位）には、前記ブロワ３２からの送風経路から分岐した送風ダクト６１を接続している。

すなわち、図８に示すとおり、ブロワ３２と繰出し装置３０を接続する圧送通路３１には、ブロワ３２からの送風を繰出し装置３０側と、送風ダクト６１側とに切替える切替弁７０が設けられており、この切替弁７０には、機体外側方から操縦者が手動で切替操作を行うレバー部（手動操作部）７１Ａと、アクチュエータ７３と接続された連動アーム部７１Ｂを備え、回動軸７１Ｃ回りに回動自在な切替操作機構７１が設けられており、回動軸７１Ｃと一体で切替弁７０内に設けられた図示せぬ弁体が回動することで、風路が切替えられる。

アクチュエータ７３は、形状記憶合金製の弦巻バネであり、ＤＰＦ５１周囲の温度が所定温度以上に上昇した場合に伸張することで連動アーム部７１Ｂに連結されたロッド７２が切替弁７０内の弁体を回動軸７１Ｃ回りに回動させることで、風路を送風ダクト６１側へ切替える。なお、このアクチュエータ７３は、約摂氏２００度から伸張を開始する。

また、図示は省略するが、コンバインは、アクチュエータ７３の作動状態、又は、弁体の回動軸７１Ｃまわりの回動角度を検出する検出手段を有しており、切替弁７０が送風ダクト６１側へ切り換わっていることを検出すると（弁体の角度が所定以上送風ダクト６１へ送風する側の角度である状態を検出すると）、エンジンＥの駆動力により、ブロワ３２を自動的に駆動する（排気希釈状態）。

ブロワ３２が駆動され、かつ、切替弁７０が送風ダクト６１側へ切り替わった状態では、送風ダクト６１から外筒６１内へ空気が流入し、第３排気管５５周囲の温度を低減するとともに、第３排気管５５の排気流れ方向下手側端部（上端部）において、高温の排気ガスとブロワ３２からの比較的低温の空気が混合されて機外へ排出されることで、排気ガスの出口温度を低下させる。

また、排気希釈状態においては、操縦部６の排出クラッチ操作具の操作が行われた場合に、繰出し装置３０が駆動されないように牽制するとともに、操縦者に警報装置等により通知する。

なお、アクチュエータ７３は、電力を用いるものや、流体圧力を用いるものを採用することもでき、この場合、ＤＰＦ５１の周囲に設置した温度センサーの検出温度が所定以上となったとき、又は、ＤＰＦ５１の再生制御実行が検出されたときに、前記排気希釈状態を現出させることが好ましい。

そして、排気希釈状態において、排出クラッチ操作具の操作が行われた場合の制御態様としては、上述のように繰出し装置３０の駆動を牽制するか、または、切替弁７０を繰出し装置３０側へ切替えて繰出し装置３０を駆動するか、排気希釈状態の続行の可否を操縦者が指示するよう通知するかの、いずれかを採用することができる。

また、アクチュエータ７３による切替状態に関らず、強制的に切替弁７０を切替える、強制切替手段を設けることも好ましい。
〈排気処理装置の第２の態様〉
第２の態様は、図９に示すとおり、排気処理装置５０のＤＰＦ５１が第１集穀装置２３Ｂと第２集穀装置２３Ｃの間であって、脱穀装置３の下部に形成される第１下方空間Ｓ１に配置され、ＳＣＲ５２が第２集穀装置２３Ｃの後方であって、脱穀装置３の下部に形成される第２下方空間Ｓ２に配置されている点で上記の第１の態様と相違する。第１排気管５３は、エンジンＥから後方へ延伸し、第１揚穀装置２６の下方を通過して、ＤＰＦ５１へ接続され、第２排気管５４は、脱穀装置３の外側方（右側方）を迂回して配索されている。第３排気管５５は、ＳＣＲ５２から脱穀装置３の内側（左側）へ延伸し、脱穀装置３とグレンタンク５の間から、上方へ延出され、脱穀装置３の上端よりも上側へ至る。

１ 機体フレーム
５ グレンタンク
８ 排出装置
３２ ブロワ
５１ ＤＰＦ
５５ 第３排気管（排気管）
５８ 供給ホース
７０ 切替弁
７１Ａ 手動操作部
７３ アクチュエータ

Claims (5)

1. 機体フレーム（１）上に搭載されたグレンタンク（５）と、
   グレンタンク（５）内に貯留された穀粒を機外へ排出する排出装置（８）と、
   排出装置（８）に穀粒搬送用の圧縮空気を供給するブロワ（３２）と、
   エンジン（Ｅ）から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ（５１）と、該ＤＰＦ（５１）で浄化された排気ガスを機外へ排出する排気管（５５）と、
   該排気管（５５）から排出される排気ガスに外気を混合して温度を低下させる排気希釈部（６０）と、
   該ブロワ（３２）からの圧縮空気を前記排出装置（８）側へ供給する状態と排気希釈部（６０）側へ供給する状態とに切替可能な切替弁（７０）を有した
   コンバイン。
2. 前記ＤＰＦ（５１）で捕集された粒子状物質を除去する再生制御が実行された場合に、前記切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わる構成とした
   請求項１記載のコンバイン。
3. 前記ＤＰＦ（５１）の周辺温度が所定温度以上となった場合に、前記切替弁（７０）が圧縮空気を排気希釈部（６０）側へ供給する状態に自動的に切替わる構成とした
   請求項１記載のコンバイン。
4. 前記切替弁（７０）を排気希釈部（６０）側へ圧縮空気を供給する状態に切替える形状記憶合金製のアクチュエータ（７３）を備え、該アクチュエータ（７３）を前記ＤＰＦ（５１）の近傍に配置し、
   ＤＰＦ（５１）の周囲温度が所定温度以上となった場合に、前記アクチュエータ（７３）が作動して切替弁（７０）が切替わる構成とした
   請求項１または請求項３記載のコンバイン。
5. 前記切替弁（７０）を手動で切替える手動操作部（７１Ａ）を備えた
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンバイン。

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