JP2019515231A - 熱風乾燥建屋用の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱風乾燥建屋に用いられる新規な方法及び装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明による装置は、燃料を燃やすための燃焼チャンバと、燃焼ガスが燃焼チャンバを出ることを可能にするための排気パイプと、燃焼ガスを排気パイプを通して燃焼チャンバから引き出すことと燃焼チャンバ及び排気パイプの中に装置の外側の圧力に対する負圧を生成することとを行うためのファンと、を備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、熱風乾燥建屋（ｂａｒｎ）用の装置及び方法に関し、より詳細には、典型的にはタバコを乾燥させる又は他の同様の処理を行う一部として負圧を熱風乾燥建屋内に発生させるための装置及び方法に関する。

タバコ葉の収穫後の処理には通常、タバコ葉から水分を取り除くための、また感覚特性の所望の特質を得るための乾燥のステップが含まれる。乾燥処理の一部として、タバコ葉は通常、建屋の棚の上に置かれる（又は棚から吊り下げられる）。建屋には、ファン、熱交換器及び炉を含む加熱隔室が含まれる。ファンは、空気を建屋から加熱隔室に入れるために使用され、この隔室で空気は、炉及び熱交換器によって加熱された後に建屋の主領域に戻される。タバコ乾燥に使用されるこのような建屋の一例が、ブラジル特許第８２０１４５１Ａ号に開示されている。

このようなシステムでは、炉からの熱風（通常は３０〜８０℃の範囲）が加熱隔室を出て建屋に入る。建屋では、乾燥処理の一部として、熱風により水分がタバコ葉から蒸発し、この蒸発した水分によって空気がいくらか冷却される。冷却された空気は次に、炉で再加熱されるように元の加熱隔室に引き込まれる。

したがって空気は、加熱隔室と、乾燥させるタバコを収容する建屋との間で再循環する。この再循環は、建屋から加熱隔室の中に戻る冷却された空気が周囲空気（外気）よりも一般にまだ暖かいので、乾燥処理の効率を向上させる助けになる。したがって、再循環した空気を所望の温度まで加熱するのに必要なエネルギーの入力は、外気をその温度まで加熱する場合よりも少なくなる。

多くの実施態様において、炉ではその燃料源として木材が多くの国で燃やされ、こうした木材は最も一般的で費用対効果が高いエネルギー源になっている。このようなシステムでは（また他の種類の炉でも）、建屋の内部で再循環する空気が炉内の燃焼により生じる煙で汚染されないことを保証することが、このような汚染が処理されるタバコに悪影響を及ぼす場合があり得るので、重要である。

本開示は、添付の特許請求の範囲で定義される。

燃料を燃やすための燃焼チャンバと、燃焼ガスが燃焼チャンバを出ることを可能にするための排気パイプと、燃焼ガスを排気パイプを通して燃焼チャンバから引き出すことと燃焼チャンバ及び排気パイプの中に装置の外側の圧力に対する負圧を生成することとを行うためのファンと、を備える装置が提供される。

熱風乾燥建屋に負圧を生成する方法が提供され、この方法は、燃焼チャンバで燃料を燃やすステップと、燃焼ガスが燃焼チャンバを出ることを可能にするための排気パイプを用意するステップと、燃焼ガスを排気パイプを通して燃焼チャンバから引き出すことと燃焼チャンバ及び排気パイプの中に大気圧に対する負圧を生成することとを行うようにファンを動作させるステップとを含む。

次に、本発明の様々な実施形態について、単なる例として以下の図面を参照して詳細に説明する。

本発明のいくつかの実施態様による、タバコ乾燥処理用の熱風乾燥建屋の概略図である。 本発明のいくつかの実施態様による、図１に示されたような熱風乾燥建屋用の加熱器の概略図である。 本発明のいくつかの実施態様による図１の熱風乾燥建屋に使用できる、炉及び熱交換器を含む別の加熱システムの概略図である。 本発明のいくつかの実施態様による図３Ａの加熱システムの側面図である。 本発明のいくつかの実施態様による図３Ａの加熱システムの上面図である。 本発明のいくつかの実施態様による図３Ａの加熱システムの別の概略図である。 本発明のいくつかの実施態様による図２又は図３Ａ〜３Ｄに示されたもの等の、加熱器を備えた加熱隔室を含む図１に示されたような熱風乾燥建屋の斜視図である。 本発明のいくつかの実施態様による、図４のほぼ反対の方向から見た、図４の熱風乾燥建屋の加熱隔室の図である。 本発明のいくつかの実施態様による、図１〜５に示されたようなタバコを乾燥させる負圧システムが、タバコ葉に見られるＢａＰ（ベンゾ（ａ）ピレン）のレベルを低減させるのにどれだけ役立つことができるかを概略的な形で示すグラフである。 本発明のいくつかの実施態様による、例えば図１〜５に示されたような熱風乾燥システムによってタバコを乾燥させる処理を概略的な形で示す流れ図である。

図１は、本発明のいくつかの実施態様による、熱風乾燥建屋１００におけるタバコ乾燥処理の概略図である。タバコ乾燥処理は、壁１４０によって主乾燥チャンバ１２０と加熱隔室１３０に分割されている熱風乾燥建屋１００の中で行われる。加熱隔室領域の中には、ファン１５０及び加熱器１６０が設置されている。加熱器は、図２又は図３Ａ〜３Ｄに示されたもの等、当業者に知られている任意の適切な加熱器又は加熱システムであればよい。乾燥チャンバの中に、乾燥させるべきタバコ葉のための複数の棚１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃが設置されている。

例えば前述のブラジル特許第８２０１４５１Ａ号に示されているような典型的な建屋配置構成では、加熱器１６０は、換気システムすなわちファン１５０と実質的に同じ位置である建屋１００の前方の領域に設置されている。特に、図１に示された実施態様では、加熱器１６０は換気扇１５０の真下に位置する。

動作時、ファン１５０は、建屋１００の中の空気を再循環させるために使用される。特に、ファンは、熱が加熱器から空気流へ伝達されるように、加熱隔室１３０の中の空気を加熱器１６０へ向けて、その先へと矢印Ａで示されるように押し進める。こうすることにより、分割壁１４０の下部の適切な開口１４１Ｃを通って乾燥チャンバ１２０の下部へと移動する矢印Ｂで示す加熱された空気流が生じる。次に、加熱された空気は、矢印Ｃで示されるように上昇し（この空気流はタバコの棚１２２Ａ、１２２Ｂ及び１２２Ｃによって混じり合うことを示すために、矢印が破線で示されている）、タバコ棚１２２Ａ、１２２Ｂ及び１２２Ｃを通り抜けて浸透する。この手順により、矢印Ｃで表された空気流がタバコから水分を引き出し、その結果、空気流がわずかに冷却され、それに加えてタバコが乾燥することになる。

空気流が乾燥チャンバ１２０の上部に達した後、空気流は、矢印Ｄで示されるように、分割壁１４０の上部の適切な開口１４１Ｂを通って元の加熱隔室１３０の中へ移動する。次に空気流は、矢印Ｅで示されるようにファン１５０に引き込まれ、次に空気が建屋１００の中で再循環すると、別のサイクルが開始する。

図１は概略的なものであり、例えば、乾燥チャンバ１２０の中のタバコ棚の数及び／又は構成、建屋１００の中の（又は建屋に隣り合う）加熱隔室の構造及び配置等に関して、一実施態様から別のものに変形したものとすることができることを理解されたい。

加えて、建屋１００はまた、空気中の水分含有量が非常に高い（又は飽和している）場合には、これにより空気が、タバコ葉から水分を引き出すのにあまり効果的でなくなるので、再循環空気の一部を放出する機能を有することもある。高温で湿った空気を建屋１００から放出するにつれて、低温で湿気の少ない空気を代わりとして建屋に引き込むことができる。この場合、新たに導入されるこの空気は、タバコ葉を乾燥させるのに建屋の内部の動作温度にまで加熱されなければならない。（図を簡単にするために、空気を建屋１００から放出するための出口、及び外気を建屋１００の中に導入するための入口は図１から省かれていることに留意されたい。）

このような限定された放出にもかかわらず、タバコを乾燥させるのに使用される空気は、図１の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥで示されるように、建屋の内部を全体的に再循環する。この空気の再循環は、空気を主乾燥チャンバ１２０から引き出し、また加熱隔室１３０の中に引き込むファン１５０によって駆動される。加熱隔室は、例えば分割壁１４０を適切に配置することによって、図１に矢印Ａで示された空気流を加熱器１６０に比較的接近して通過させるようにサイズ設定される。こうすることは、熱が（再）循環空気流に効率的に伝達されて、主乾燥チャンバ１２０のタバコが加熱（乾燥）されることを確実にするのに役立つ。熱交換器（図１に図示せず、図３Ａ〜３Ｄ参照）が、加熱器１６０から空気流Ａへの熱伝達を高めるために利用されることがある。

上記のように、タバコを乾燥させるために薪燃料（又は他の同様の燃焼燃料）を使用する建屋では、例えばパイプ又は炉の割れ目若しくは穴を介して、又はパイプの不適切な設備を介して、煙が建屋の中に漏洩する危険がある。このような漏洩はタバコ葉を汚染する場合があり、この汚染は建屋内の葉の品質を低下させるおそれがあり、またタバコの感覚的な特質に差し障ることもあり、したがって、タバコの定性的な特性の一部が失われることになる。しかし、本書に記載の加熱器１６０は、１つ又は複数の部片からなる一体化構造を有することができ、組み立てられた、又は溶接された接合部によって、炉２１０が熱交換器に接合されている（一体化されている）。このような構造は、炉と熱交換器の間の連結部からの漏洩の危険を最小限にするのに役立つ。したがって、このような加熱器１６０は、かなりの数の国において現在採用されているエネルギー源（薪）を使用する機能を保持しながら、タバコ品質を改善するための効果的な方法を実現する。

このような加熱器１６０により、建屋１００で乾燥させているタバコ葉の汚染が低減することになり得るが、この加熱器を他の方策で補完して、煙が建屋１００の中に入らないようにする助けにすることもまた賢明なことである。それに応じて、潜在的ないかなる汚染もさらに低減するために、乾燥建屋１００に含まれるどの通気口、換気扇、ダクト又は他の空気循環システムにも適切なフィルタを取り付けることができる。

図２は、本発明のいくつかの実施態様による、図１の建屋１００に使用できるような加熱器１６０を示す。図２の加熱器１６０は、２つの主要機能を有する。第１に加熱器１６０は、燃料（通常は木材）を燃やして熱源を得るためのストーブすなわち炉として機能する。第２に加熱器１６０は、図１に示される炉から循環空気流へ効率的に熱を伝達する助けになる（気体間）熱交換器として機能し、以て、乾燥処理の必要に応じて建屋１００の内部の温度を上げる、又は維持するのに役立つ。

したがって加熱器１６０は、炉すなわちストーブ２１０になる下部と、炉の最上部に設置された熱交換器２１９になる上部とを備える。炉２１０（したがって加熱器１６０全体）は、各側面に２つの、４つの脚２７０によって支持され、これらの脚は建屋１００の床に例えばねじで固定して、炉を所定の位置に確実に保持することができる。

炉は、例えば木材である燃料が中で燃えて熱が生成されるチャンバ２１１を含む。チャンバは概して円筒形状を有し（パイプに類似）、円筒の中心軸線はほぼ水平に置かれている。円筒の中心軸線に平行な方向に定められたチャンバの一端（本書では前面と呼ぶ）に、扉２１５がある。この扉は、燃料をチャンバ２１１に入れることができるように開くことができる。

チャンバ２１１で燃やされる燃料の残留物、例えば灰は、炉チャンバ２１１の下に置かれた灰皿２１６の中に落ちる。灰皿もまた概して円筒形状を有し、灰皿の円筒形状の中心軸線がほぼ水平に、チャンバ２１１の円筒の軸線に実質的に平行に置かれている。灰皿の（円筒の軸線に沿って測定された）全長は、チャンバの（円筒の軸線に沿って測定された）全長とほぼ一致し、それ故に、チャンバと灰皿は互いにほぼ同一の広がりを持つ。

灰皿２１６は、灰を灰皿から取り出すのに使用できる扉２１８を備える。この灰皿の扉２１８は、チャンバ２１１の扉２１５のほぼ下にある。この構成により、簡単なアクセス及び構成が可能になり、例えば、加熱器１６０が前面からアクセスできることを確実にすることにより、燃料がチャンバ２１１の中に扉２１５を通して入れられることも、また灰が灰皿２１６から扉２１８を通して取り出されることも可能になる。

脚２７０はチャンバ２１１を、灰皿２１６が建屋の床の上又は上方に保持されるように支持することができる。上方に配置することは、例えば、加熱器まわりの空気循環の強化を可能にするのに、また熱いときの灰皿２１６によって建屋の床が過熱しないようにするのに役立つ。

熱交換器２１９は、加熱器１６０の各側面に１列の、２列のパイプ２２０Ａ及び２２０Ｂと、熱風プレナム２３０とを含む。両列のパイプは、均等にサイズ設定され形づくられ、断面が実質的に円形である。各列のパイプ２２０Ａ、２２０Ｂは、チャンバ２１１からプレナム２３０まで上向きに延びる。このようにしてパイプは、熱風が炉２１０から上昇しプレナム２３０に入る経路を形成する。加熱された気体は、排気管２５０を経由してプレナム２３０を出ることができる。特に、動作の際に炉からのガス状／蒸気燃焼生成物（及び熱風）は、パイプ２２０を通って上に進むとプレナム２３０に入り、プレナムから排気管２５０に入る（それから排気管を出る）。

灰皿はまた、建屋の外側に通じるパイプにつながっている空気入口弁２０３及び小型ファンを備える（この小型ファン及びパイプは、図を簡単にするために図２から省かれているが、図４には空気入口弁２０３が示されている）。ファンはパイプを介して外気を引き入れ、次に、この外気が空気入口弁２０３をまず通過して灰皿２１６に入り、灰皿から炉チャンバ２１１に入る。したがって、空気入口弁２０３（それに加えて、付随するファン及びパイプ）は、炉内の動作（燃焼）を支援するための空気注入システムの一形態と考えることができる。より詳細に以下で説明するように、空気入口弁２０３は、空気注入速度を変えるように、したがってその結果として燃焼の度合いを変えるように制御することができる。燃焼生成物がこの空気入口から漏洩する（建屋内部に入る）危険は、そうなるには漏洩ガスが、ファンによって生じる圧力差（及び入ってくる空気流）に抗して流れる必要があるので、ほとんどないか全くないことに留意されたい。

タバコを乾燥させるのに使用される空気は、図１の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥで示されるように、建屋の内部を全体的に再循環する。この空気の再循環は、空気を主乾燥チャンバ１２０から引き出し、また加熱隔室１３０の中に引き込むファン１５０によって駆動される。加熱隔室は、例えば分割壁１４０を適切に配置することによって、図１に矢印Ａで示された空気流を加熱器１６０に比較的接近して通過させるようにサイズ設定される。こうすることは、熱が炉２１０から（再）循環空気流に効率的に伝達されて、主乾燥チャンバ１２０内のタバコが加熱（乾燥）されることを確実にするのに役立つ。熱交換器２１９は、パイプの列２２０Ａ、２２０Ｂを含めて、この熱伝達の効率性を助長するように構成されることを理解されたい。

図３Ａ〜３Ｄは、本発明のいくつかの実施態様による図１の建屋１００に使用できるような、代替加熱システム１６０を示す。図３Ａ〜３Ｄの加熱システム１６０は、炉すなわちストーブ２１０、及び熱交換器２１９を含む。図２に示されたものと類似している炉２１０は（例えば、一体化構造を持っていないことがあるが）、木材等の燃料を燃やして熱源を得るために使用される。熱交換器２１９は（例えば）、図１に示される炉から循環空気流へ効率的に熱を伝達する助けになる気体間熱交換器２１９として機能し、以て、乾燥処理の必要に応じて建屋１００の内部の温度を上げる又は維持するのに役立つ。

炉２１０（したがって加熱器１６０全体）は、各側面に２本の、４本の脚２７０によって支持され、これらの脚は建屋１００の床に例えばねじで固定して、炉を所定の位置に確実に保持することができる。例えば、図３Ｂ及び図３Ｄに示された脚２７０Ｂ−１及び２７０Ｂ−２を参照されたい。

炉は、例えば木材である燃料が中で燃えて熱が生成されるチャンバ２１１を含む。チャンバは概して円筒形状を有し（パイプに類似）、円筒の中心軸線はほぼ水平に置かれている。円筒の中心軸線に平行な方向に定められたチャンバの一端（本書では前面と呼ぶ）に、扉２１５がある。この扉は、燃料をチャンバ２１１に入れることができるように開くことができる。

チャンバ２１１で燃やされる燃料の残留物、例えば灰は、炉チャンバ２１１の下に置かれた灰皿２１６の中に落ちる。灰皿もまた概して円筒形状を有し、灰皿の円筒の中心軸線がほぼ水平に、チャンバ２１１の円筒の軸線に実質的に平行に置かれている。灰皿の（円筒の軸線に沿って測定された）全長は、チャンバの（円筒の軸線に沿って測定された）全長とほぼ一致し、それ故に、チャンバと灰皿は互いにほぼ同一の広がりを持つ。

灰皿２１６は、灰を灰皿から取り出すのに使用できる扉２１８を備える。灰皿のこの扉２１８は、チャンバ２１１の扉２１５のほぼ下にある。脚２７０はチャンバ２１１を、灰皿２１６が建屋の床の上又は上方に保持されるように支持することができる。

熱交換器２１９は、組み立てられたか溶接された接合部によって炉２１０に結合され、熱風が炉２１０から上昇して排気管２５０に入り、そこから出ることになる。排気管２５０は次に、図４を参照して以下でより詳細に説明するように、パイプ３０５及び垂直煙突３２５に連結される。例えば図３Ｃ及び図３Ｄに示された熱交換器２１９の構成及び経路は、図２に示された実施態様とはいくらか異なっていることを理解されたい。図２及び図３Ａ〜３Ｄは、加熱システム１６０の例示的な実施態様を表し、当業者には多くの別の実現可能なものが知られていることに留意されたい。

図４は、本発明のいくつかの実施形態による、主乾燥チャンバ及び加熱隔室１３０を含む建屋１００の斜視図である。図４の建屋１００は、図１の建屋１００に概して類似していると考えられが、最前面に、すなわち主乾燥チャンバに対向する加熱隔室１３０の側面に、追加の空間を含む。この追加の空間は、例えば、図２に示された加熱器１６０に概して類似していると考えることができる、加熱器１６０の特定の部分にアクセスするのに使用することができる。したがって、図４に示された加熱隔室１３０は、広範囲の熱風乾燥システム（それだけには限らないが、図１に示された特定の建屋構造を含む）と一緒に利用でき、また広範囲の実施可能な加熱器（それだけには限らないが、図２に示された特定の構造の加熱器、又は図３Ａ〜３Ｄに示された加熱システムを含む）を利用できることを理解されたい。加熱隔室１３０の内部空間が見やすくなるように、図４ではファン１５０、加熱器１６０のいくつかの細部、及び（部分的に）いくつかの壁が省かれていることにもまた留意されたい。

図５は、本発明のいくつかの実施形態による、加熱隔室を含む熱風乾燥建屋の図である。大まかに言えば、図５は、図４の加熱隔室と考えることができるが、ほぼ反対の方角から、すなわち加熱器扉２１５の反対側の加熱器の端部から見たものと考えることができる。

図３、図４及び図５に示されるように、パイプすなわち導管３０５は、加熱器１６０から建屋１００の外に出て外部の垂直煙突パイプ３２５に通じている。加熱器１６０の排気管２５０はパイプ３０５につながり、それにより、空気と、炉２１０内の燃焼燃料からのガス状燃焼生成物（それに加えて、付随する煙粒子等）である蒸気とを、熱交換器２１９、排気管２５０、及び排気パイプ３０５を経由して煙突３２５から排出することができる。したがって、排気管２５０は、パイプ３０５を介して煙突３２５（又は他の何らかの形の通気口、図３Ａ〜３Ｄ参照）に連結されるが、この煙突は建屋の外側に設置されており、それにより高温のガス及び蒸気は、建屋の内部ではなく建屋の外側に放出される。排気通気口の位置は、建屋の中で（例えば、湿気で飽和した空気を置換するために）再循環させる空気を供給するための、どの外部空気取り入れ口からもかなりの距離のところでなければならないことに留意されたい。これを実現するのに役立つ１つの方法は、煙突３２５を十分な高さにすることであり、それにより、排気ガスは広い領域にわたって（また、どの空気入口からも離れて）分散又は消散する。したがって、いくつかの実施態様では、煙突３２５は、図４及び図５に示されたものよりも建屋１００から遠くに設置され、及び／又は図４及び図５に示されたものよりも高いことがある。

図４及び図５では、ファン３２０は排気パイプ３０５と煙突３２５の接合部、特に水平排気パイプ３０５が垂直煙突３２５に結合するところに設置されている。いくつかの実施態様では、このファン３２０は遠心ファンであるが、別の実施態様では異なる形の吸引デバイスを使用することができる。加えて、全システムの中におけるファンの位置は、任意の所与の実施態様の状況に応じて、いくらか異なり得る（以下でより詳細に論じるように）。加熱器隔室１３０はまた、制御パネル３４０を備え、この制御パネルを使用してファン３２０を、及びまた入力弁２０３に設置されたファンも（自動的に）制御することができる（やはり、以下でより詳細に説明するように）。

ファン３２０は、ガスを加熱器１６０から排気パイプ３０５を通して引き出すように動作可能である。加えて、ファン３２０は、負圧を排気パイプ３０５、排気管２５０、熱交換器２１９よび炉２１０の中に形成するのに十分な能力（吸引力）を有する。この文脈では、負圧とは、概して大気圧に近い建屋内の雰囲気圧よりも低い圧力を意味する。

既存の熱風乾燥システムでは、燃焼チャンバ２１１内は高温であること、及び燃焼ガスが蓄積することにより、燃焼チャンバ２１１（及び連結された構成要素）内に正圧（負圧ではない）が一般に生成されることに留意されたい。この正圧により、加熱器から建屋の内部への燃焼ガス（及び付随する煙粒子等）の漏洩が助長されるおそれがあり、以て、乾燥させるタバコが汚染することになり得る。

対照的に、ファン３２０によって加熱システムの中に負圧を生成することは、煙が炉２１０及び／又は熱交換器２１９（及び付随するパイプ）から漏洩する危険を低減又は除去し、したがって、乾燥させるタバコが汚染する危険が低減する。特に、全加熱システムの構成要素（炉２１０、熱交換器２１９、排気管２５０及び排気パイプ３０５）のうちの１つに、又はこのような構成要素間の結合部に、微小な穴又は他の形の漏洩がある場合には、ファン３２０によって生成される負圧により、加熱システム外側の穴側面の圧力が、加熱システム内側の穴側面の圧力よりも高くなる。その結果、このような穴を通る空気又は蒸気の流れがもしあれば、加熱システムの外側から（すなわち、建屋の周囲環境から）加熱システムの内部に向かう傾向があることになる。同じことが、加熱システムに生じた他のいかなる形の開口部にも当てはまる。例えば炉２１０の扉２１５が、例えばもっと多くの薪をチャンバ２１１に入れるために開いている場合、負圧構成はやはり、（チャンバ２１１の中への空気流を優先して）開いた扉２１５から出る空気流を低減するのに役立つ。

いかなるこのような流れも加熱システムの中に向かわせるのは、煙及び他の燃焼生成物が加熱システムから漏洩又は漏出して建屋に入ることを防止するのに役立つが、むしろ、このような燃焼生成物が概ね予測経路を経由して（排気パイプ３０５、ファン３２０及び煙突３２５を通って）建屋１００を出ることを確実にする。したがってこのことが、燃焼生成物が主乾燥チャンバ１２０に入ることを防止する、それ故に、乾燥させているタバコと接触し場合により汚染することを防止する助けになる。

煙突３２５はファン３２０の下流にあることに留意されたい。したがって、ファンは空気を煙突に押し込む傾向がある（空気を排気パイプ３０５から引き出すこととは対照的に）。したがってこれにより、煙突３２５内に正圧が生成され、言い換えると、煙突内部の圧力が雰囲気圧（一般に大気圧である）よりも一般に大きくなる。その結果、ファン３２０は一般に建屋１００の外側に設置され（図５に示されるように）、或いは少なくとも建屋の内側壁にすぐ隣り合って設置され、それにより、ファン３２０のすぐ下流に生成される高（正）圧の領域が建屋の外側に位置することになる。したがってこれは、このような正圧によって生じる漏洩がもしあれば、建屋の内部に流れ込むのではなく、外部に放出できることを確実にするのに役立つ。

図５は、ファン３２０によって生成される流れを概略的に示す。特に、破線で形成された矢印は、加熱システムを通る主空気／蒸気（煙を含む）の流れ、すなわち入口弁２０３を通り抜け、炉チャンバ２１１に入り、炉チャンバの最上部から出て熱交換器２１９（図５には図示せず）に入り、排気パイプ３０５に入り、ファン３２０を通り、煙突３２５をのぼり、次いで煙突３２５の最上部から漏出する流れを示す。図５はまた、短い点線で形成され灰色で中が塗りつぶされた矢印もまたいくつか含む。これらの点線の矢印は、潜在的な漏洩箇所の空気／蒸気の流れを示す。特に、ファン３２０によって生成された負圧は、破線の矢印で表されているように、燃焼生成物をこれらの潜在的漏洩場所から主空気／蒸気流に引き込む傾向があり、それによって燃焼生成物が煙突３２５から望ましいように排出又は放出されることになる（建屋の内部に漏洩又は漏出するのではなく）。

既存の熱風乾燥建屋はすでに加熱器１６０、排気パイプ３０５、及び煙突３２５を備えている場合があることを理解されたい。これらの状況では、ファン３２０は、図４及び図５に示されているようにファンを配置することによって既存の熱風乾燥建屋に簡単に組み込むことができる。熱風乾燥建屋の構成全体に大規模な変更を加える必要なしに、ファン３２０を既存の熱風乾燥建屋に後付けできるこの機能は、建屋１００の運用において大幅な稼働不能時間を回避するのに、また負圧システムを実施しながらコストを抑制するのに役立つ。

図６は、本書に記載のような負圧システムが、タバコ葉に見られるＢａＰ（ベンゾ（ａ）ピレン）のレベルを低減させるのにどれだけ役立ち得るかを概略的な形で示すグラフである。特に、最も左側の棒は、乾燥前のタバコ葉のＢａＰレベルを表し、これは比較的低レベルであることが分かる。しかし、最も右側の棒は、従来の乾燥では乾燥後にタバコ葉のＢａＰレベルが大幅に増大することになり得ることを示す。この増大は一般に、乾燥処理を促進するために使用される加熱器１６０から主乾燥チャンバ１２０の中に漏出する燃焼生成物（排気ガス等）に起因すると考えられ、この燃焼生成物がタバコ葉に舞い降りることも定着することもある。対照的に中央の棒は、タバコ葉のＢａＰ汚染が、本書に記載の負圧加熱システムを使用することによって大幅に低減され得ることを示す。特に、負圧システムは、加熱器１６０から乾燥チャンバ１２０の中へ燃焼生成物（ＢａＰ等）が漏出することを防止するのに役立ち、したがって、このような生成物が乾燥チャンバで乾燥させているタバコを汚染できないことを確実にするのに役立つ。中央の棒のＢａＰの低減は、最も右側の棒と比較して９５％ほどの大きさにもなり得ることが分かっており、それにより、結果として得られる乾燥タバコは、ＢａＰレベルが乾燥前の未乾燥の緑葉に見いだされるもの（最も左側の棒の通り）に近くなる。

図７は、本発明のいくつかの実施態様による、例えば図１〜５に示されたような熱風乾燥システムによってタバコを熱風乾燥させる処理を概略的な形で示す流れ図である。乾燥処理は６１０で、比較的低温の乾燥チャンバ１２０内のタバコから開始する。それに応じて、６２０で、炉２１０の中への空気入口弁２０３及び付随するファンが、高流量の空気を炉の中に供給して高速の燃焼を支援するように設定される。同時に６３０で、ファン３２０が同様に、排気生成物等を燃焼チャンバから高速で取り除くように高レベルに設定され、以て、上述のように、加熱システム（炉２１０、熱交換器２１９、排気管２５０及び排気パイプ３０５）の中の負圧を維持する助けになる。

炉の動作の結果として、６４０で建屋内の温度が上昇する。過熱しないようにするために、６５０で炉２１０の中への空気入口弁２０３及び付随するファンが、低流量の空気を炉の中に供給して低減燃焼の度合い（上記の６２０及び６３０の空気流及び燃焼の度合いと比較して）を支えるように設定される。同様に、ファン３２０はまた６６０で、加熱システムの中の負圧を依然として維持しながら、排気生成物等を燃焼チャンバから低速で取り除くように設定される。

図７は２段階処理を表し、炉２１０の中への高流量の空気、及び炉２１０からの燃焼生成物の第１の段階と、その後に続く低流量の第２の段階とがあるが、実際には流量は、建屋温度の緩やかな上昇に合わせるためにもっと緩やかに低減できることを理解されたい。例えば、空気入口弁２０３及びファン３２０の流量は、温度上昇につれて、連続的に、又は２つ以上の不連続な（漸進的段階）で、低減することができる。

いくつかの実施態様では、空気入口弁２０３は、乾燥チャンバ１２０（及び／又は炉２１０）が所望の温度に達した後に閉じることができる。これらの状況では、ファン３２０は加熱システムの中に負圧を生成するように（加熱器１６０からの煙漏洩を抑制し続けるように）依然として動作することができるが、炉チャンバ２１１の中の火が消えないようにする助けにするために、低減された度合いにある。

したがって、空気入口弁２０３及びファン３２０は、熱風乾燥処理に二重機能性をもたらす。第１に、これらの空気入口弁及びファンは、上述のように、加熱システムの中に負圧を生成して加熱器１６０からの煙漏洩を低減する助けになるように構成することができる。第２に、これらの空気入口弁及びファンは、通常では建屋温度が上がるにつれて燃焼の度合いが低下するように燃焼の度合いを制御する構成にすることができる。この燃料速度制御の機能は、加熱システムの中の負圧を維持しながら実行され、それにより第１及び第２の機能は互いにタンデムの形で実行されることに留意されたい。

空気入口弁２０３及びファン３２０の設定は、制御パネル３４０によって決めることができる。いくつかの実施態様では、この設定は自動（又は半自動）で行うことができる。例えば、制御パネルは、乾燥チャンバ１２０の現在の温度についての情報を建屋の１つ又は複数の温度センサから受けることができる。制御パネルは次に、測定された建屋の温度に応じて空気入口弁２０３及びファン３２０の流量を設定することができ、それによって流量は、建屋の温度が上昇すると一般に低減される。

いくつかの実施態様では、ファン３２０は周波数インバータを備え（図示せず）、この周波数インバータは、ファンからの流量を制御するために制御パネル３４０によって使用される。周波数インバータからの出力は、ファン３２０の動作（回転）を駆動するために使用される。制御パネル３４０は、適切なコマンドを周波数インバータに送出してファンの回転周波数を低減又は増大させ、したがって、ファンからの流量（及び結果として得られた圧力差）をそれぞれ低減又は増大させることができる。

例示的な実施態様では、ファン３２０は、電力定格が約５５０ワットの遠心ファンであり、排気パイプ３０５、排気管２５０及び熱交換器２１９の中に約７５０パスカルの圧力低下を生成（発生）する。この圧力低下は、大気圧又は雰囲気圧（通常１００，０００パスカルのオーダである）に対して７５０パスカル（約０．７５％）の負圧に相当する。

これらの数値は単なる例示として提示されており、装置の特定のファン及び全体的な構成に応じて、別の実施態様では異なる出力レベルを有するファンを使用し、及び／又は異なるレベルの負圧を生成し得ることを理解されたい。例えば、ファンによって生成される圧力の低下（負圧）は、大気圧の少なくとも０．１％、０．２％、０．３％、０．５％、又は０．７％とすることができ、また、これらの下限の（いずれか）１つと大気圧の１％、２％、又は５％以下の上限とが合わさることにより成る範囲内にあり得る。

全体として、負圧を与えること、及び燃焼の度合いの制御を含む本書に記載の熱風乾燥手段は、乾燥の別々の段階での燃焼の度合いの改善、薪消費の低減、建屋の煙漏洩の低減、灰皿２１６（及び加熱器１６０の他の構成要素）内の灰堆積の低減、及びタバコ品質の向上（煙汚染等の低減）を含む、いくつかの利点を提供する。

上記の説明では、加熱器１６０のいくつかの実施形態に焦点を合わせたが、当業者には、任意の所与の実施態様の状況による様々な潜在的な修正、拡張、簡略化等が認識されよう。例えば、本書に記載のシステムは、異なる植物部位及び／又は食物（タバコだけでなく）を、例えば穀物及び茶を乾燥又は保存処理するのに使用することができる。また、炉２１０には、木材ではなく液化石油ガス（ＬＰＧ）、石炭、バイオマス等の別の熱（燃焼）源を使用することもできる。加えて、いくつかの実施態様では、ファン３２０を一定速度で動作させて負圧を生成することがあるが、ファン３２０を使用して燃焼の度合いを制御しようとすることはない。実際、このような実施態様では、上述の負圧を与える第１の機能は実行するが、図７に示された、建屋温度（及び／又は任意の他の関連パラメータ）に応じて燃焼の度合いを変える第２の機能は実行しない。

当業者には、加熱器が異なる種類の（例えばガス−液体間の）熱交換器を、熱がどのようにして炉から加熱されるべき材料まで伝達されるかに応じて、含み得ることがさらに理解されよう。加えて、煙漏洩を低減又は最小化するのに役立つ他の技術はまた、説明した加熱器１６０を修正することによって使用することもでき、或いは、フランジ及びクランプとのパイプ接合部（例えば、排気管２５０用）、熱交換器用の単一の連続ピースパイプ（接合部なし、例えば溶接された原接合部）、及び／又はこのような接合部に封止材料（例えば自動車業界で使用される合成ポリマー）を使用すること等、すでに市販されている従来のシステムに利用することもできる。

結論として、様々な問題に対処し、技術を進歩させるために、本開示では例示によって、特許請求された本発明を実践できる様々な実施形態を示す。本開示の利点及び特徴は、諸実施形態の単なる代表例であり、網羅的及び／又は排他的なものではない。これらの利点及び特徴は、特許請求された本発明を理解することを助け教示するためにだけ提示されている。本開示の利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の態様は、特許請求の範囲によって定義される本開示に対する限定、又は他特許請求の範囲の等価物に対する限定と解釈されるべきものではないこと、並びに、特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用することができ、また修正を加えることができることを理解されたい。様々な実施形態は、本書に特に記載されたもの以外の、開示された要素、構成要素、特徴、部材、ステップ、手段等の様々な組み合わせを適切に備えるか、これらから成るか、これらから本質的に成ることができる。本開示は、現在は特許請求されていない、しかし将来は特許請求される可能性がある、他の発明を含み得る。

Claims (27)

1. 熱風乾燥建屋用の装置であって、
   燃料を燃やすための燃焼チャンバと、
   燃焼ガスが前記燃焼チャンバを出ることを可能にするための排気パイプと、
   前記燃焼ガスを前記排気パイプを通して前記燃焼チャンバから引き出すことと、前記燃焼チャンバ及び排気パイプの中に当該装置の外側の圧力に対する負圧を生成することとを行うためのファンと
   を備える装置。
2. 前記燃焼チャンバと前記排気パイプとの間に設置された、前記建屋の中を再循環する空気加熱用の熱交換器をさらに備え、前記負圧が前記熱交換器の中にも生成されるようになっている、請求項１に記載の装置。
3. 前記ファンが前記建屋に隣り合って、又は前記建屋の壁に設置されている、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記ファンが前記建屋の外側に設置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記建屋が煙突をさらに備え、前記ファンが前記排気パイプと前記煙突との間に設置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記燃焼チャンバの中に空気供給を行うための空気入口弁をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記燃焼チャンバの中への空気供給として、空気を前記建屋の外側から前記空気入口弁を介して供給するための入口ファンをさらに備える、請求項６に記載の装置。
8. （ｉ）前記排気パイプを通して前記燃焼ガスを引き出すための前記ファンと、
   （ｉｉ）前記空気入口弁を経由する前記空気供給と
   を調整することによって、 前記燃焼チャンバの燃焼の度合いを制御するための制御システムをさらに備える、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記制御システムが、前記燃焼ガスを前記排気パイプを通して引き出すためのファンを、低速で動作するように調整し、前記燃焼チャンバの前記燃焼の度合いを低下させるために、前記負圧を維持しながら、前記空気入口弁を経由する前記空気供給を低減させる、請求項８に記載の装置。
10. 前記建屋の温度を測定するための１つ又は複数のセンサをさらに備え、
    前記測定された温度に基づいて、前記制御システムが、前記燃焼ガスを前記排気パイプを通して引き出すための前記ファンと、前記空気入口弁を経由する前記空気供給とを調整する、請求項９に記載の装置。
11. 前記制御システムが、前記測定された温度の上昇に応じて、前記負圧を維持しながら前記燃焼の度合いを低減するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記燃焼ガスを前記排気パイプを通して引き出すための前記ファンを調整するために、前記制御システムで使用するための周波数インバータをさらに備える、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記負圧が、当該装置から前記建屋の中への燃焼ガスの漏洩を防止するように作用する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記ファンが遠心ファンである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 当該装置が木材を前記燃焼チャンバで燃やすように構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記負圧が大気圧の少なくとも０．２％である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記負圧が大気圧の少なくとも０．６％である、請求項１６に記載の装置。
18. 熱風乾燥建屋に負圧を生成する方法であって、
    燃焼チャンバで燃料を燃やすステップと、
    燃焼ガスが前記燃焼チャンバを出ることを可能にするための排気パイプを用意するステップと、
    前記燃焼ガスを前記排気パイプを通して前記燃焼チャンバから引き出すことと、前記燃焼チャンバ及び前記排気パイプの中に大気圧に対する負圧を生成することとを行うようにファンを動作させるステップと
    を含む方法。
19. 空気を前記燃焼チャンバの中へ空気入口弁を介して供給するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ファンと、前記空気入口弁を経由する空気供給とを調整することによって、前記燃焼チャンバ内の燃焼の度合いを制御するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ファンを低速で動作するように調整するステップと、前記空気入口弁を経由する前記空気供給を低減して前記燃焼チャンバ内の前記燃焼の度合いを、前記負圧を維持しながら低下させるステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記建屋の温度を測定するステップと、前記測定された温度に基づいて、前記ファン、及び前記空気入口弁を経由する前記空気供給を調整するステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記測定された温度の上昇に応じて、前記負圧を維持しながら前記燃焼の度合いを低減するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記負圧が前記建屋の中への燃焼ガスの漏洩を防止するように作用する、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記負圧が大気圧の少なくとも０．２％である、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記負圧が大気圧の少なくとも０．６％である、請求項２５に記載の方法。
27. 添付の図面を参照して本書で実質的に定義された、熱風乾燥建屋用の装置。