JP5570061B2

JP5570061B2 - 玉葱選別施設とその稼働方法

Info

Publication number: JP5570061B2
Application number: JP2010163150A
Authority: JP
Inventors: 明原口; 喜雄池田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: JP2012026599A

Description

本願発明は、玉葱の鬼皮を使用した暖房システムを有する玉葱選別施設、並びに前記玉葱選別施設の稼働方法に関するものである。

各種施設の暖房には灯油又は重油のような化石燃料が使用されることが多いが、化石燃料の埋蔵量は有限でしかもコストが高騰傾向にあることから植物由来のバイオマス燃料が着目されており、現実に使用されている。農業関連施設に使用するバイオマス燃料として、例えば特許文献１には竹をチップ化したものが開示されており、特許文献２には茸の培地を粉砕してペレット状等に形成したものが開示されている。

特開２００９−１３６２５９号公報特開２００６−１２０８９０号公報

さて、玉葱の産地には選別施設が設置されている。この選別施設では、玉葱をコンベヤで搬送しつつ良品と不良品とを仕分けたり大きさごとに分けたり箱詰めしたりしており、人手による作業も多い。玉葱は保存性に優れており、そこで、収穫した玉葱をストックしておいて長期にわたって出荷しており、従って、選別施設も長期にわたって稼働している。

そして、玉葱の選別施設は秋から春を挟んで稼働している場合も多いため、選別施設には暖房設備を設けていることが多い。特に、北海道や東北地方のような寒冷地の玉葱選別施設では暖房設備が必要不可欠である。この暖房の燃料として従来は灯油を使用することが多かった。

他方、玉葱は薄い鬼皮で包まれており、選別工程では鬼皮が剥がれ落ち、これが大量に溜まっていた。そして、選別工程で発生した鬼皮は従来はゴミとして扱われており、焼却処分していた。しかし、これでは焼却コストが嵩む問題がある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、玉葱の鬼皮を有効利用して選別施設全体の稼働コストを低減せんとするものである。

請求項１の発明は、建屋（１）内に設けた玉葱の選別装置と、前記建屋（１）内の一部又は全部を暖房する暖房システムとを備えた玉葱選別施設であって、前記暖房システムは、前記選別装置で発生した鬼皮を破砕して小片化する破砕機（１６）と、前記破砕機（１６）で破砕した鬼皮を固めて鬼皮ペレットと成す造粒機（２０）と、前記鬼皮ペレットを燃料に使用して温風を発生させる一次温風発生装置（２２）〜（２５）と、前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）で発生した温風を燃焼空気に使用する温風機（２６）とを備え、前記造粒機（２０）は、前記破砕機（１６）で破砕した鬼皮をペレット化のために加圧する加圧機（３６）と、ペレット化されずに浮遊する残皮を集める吸皮ファン（３８）とを有し、前記吸皮ファン（３８）で集めた残皮を前記加圧機（３６）に戻すように構成しているというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した玉葱選別施設の稼働方法であって、前記暖房システムを運転する時期には、前記造粒機（２０）で製造した鬼皮ペレットを前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）の燃料としてそのまま使用する一方、前記暖房システムを運転しない時期には鬼皮ペレットをストックし、前記暖房システムを運転する時期に至ると前記ストックしていた鬼皮ペレットを前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）の燃料に使用するというものである。

本願発明によると、従来はゴミとして焼却処分していた玉葱鬼皮を暖房の燃料として使用するものであるため、暖房の燃料費を節約できるのみならず、焼却に要していた費用を無くすことができる。このため玉葱選別施設の稼働コストを低減できる。

玉葱の鬼皮はそのままでも燃やすことも不可能ではないが、鬼皮は薄くて飛びやすいため、なんら加工を施さずに鬼皮だけを炉内で燃やすと、炎が他の鬼皮に移らずに消えてしまう現象が頻繁に発生していた。すなわち、玉葱鬼皮は、何等の加工を施していないと火種を維持しにくいという問題があった。この点については、バーナーで常に火炎を保持しておくことが考えられるが、これではバーナーの燃料代が嵩むため、鬼皮を燃料化することのメリットが薄れるおそれがある。

これに対して本願発明のように鬼皮をペレット化すると、ペレットの群は炉内で浮遊することなく密着した状態に保持されるため、バーナーで火種を保持しておかなくても、ペレットからペレットに順次燃え移らせて持続的に燃焼させることができる。従って、請求項２の発明によると暖房システムを安定的に運転することができて、玉葱鬼皮を暖房燃料に利用してコストを抑制することが確実ならしめられる。また、ペレット化することで鬼皮の密度が高くなるため、保管や取り扱いも便利になる。

鬼皮のペレットを暖房機の燃料に直接使用することも可能であるが、この場合は暖房機を改造せねばならない場合があり、また、鬼皮のみでは暖房に必要な熱量を確保できない場合も多い。従って、鬼皮は補助的な燃料として位置づけるのが得策と言える。

そして、本願発明の構成を採用すると、従来の温風機はそのまま使用しつつ、鬼皮の燃焼で発生した温風を燃焼空気に使用することで効率をアップできるため、既存の設備を有効利用して設備コストのアップを抑制できると共に、鬼皮の排出量の増減にも柔軟に対応できる。

暖房システムでどこを暖房するかはユーザーの希望に委ねられているが、既述のように玉葱選別施設には暖房が必要である場合が多い。従って、本願発明のように玉葱選別施設の暖房システムに玉葱鬼皮を使用すると、玉葱選別施設のランニングコストを抑制できて好適である。すなわち、施設内で発生した鬼皮を施設の暖房に使用することで、施設全体の稼働コストを低減できるのである。

玉葱選別施設は通年とは言わないまでもかなり長期にわたって稼働しているのが普通であり、従って、暖房を必要としない時期にも稼働している場合が多い。他方、鬼皮は選別施設が稼働している限り排出され続ける。

そして、本願発明を採用すると、暖房システムの使用時には、選別装置から排出された玉葱鬼皮はいわば連続処理されて暖房システムの燃料に使用され、暖房システムの不使用時に発生した鬼皮はペレット化して貯蔵されるため、必要最小限度の貯蔵スペースで鬼皮を有効利用することができる。なお、ペレット化された鬼皮は様々の手段で貯蔵できるが、蓋付きのコンテナに貯蔵すると取り扱いし易い利点がある。この場合、コンテナにペレット乾燥用のブロワーを設けると好適である。

玉葱選別施設の概略平面図である。暖房システムのブロック図である。鬼皮の処理システムを示す概略側面図である。燃焼システムを示す機能側面図である。ペレットの姿の例を示す図である。ペレット貯蔵コンテナの一部破断概略正面図である。年間ベースでの玉葱選別施設の稼働状態説明図である。１日ベースでの玉葱選別施設の稼働状態説明図である。

(1).玉葱選別施設の概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて施設の概略を説明する。玉葱選別施設は主建屋１を有しており、主建屋１に、２本の受け入れコンベヤ２と、３本の不良品選別コンベヤ３と、良品を大きさごとに分ける等級選別ライン４と、等級ごとに分けられた玉葱を箱詰めする多数の箱詰めライン５と、箱詰めされた玉葱を搬送する排出コンベヤ６とを設けている。排出コンベヤ６は主建屋１の外側まで延びており、箱詰めされた玉葱は配送コンベヤ７を経由してトラックに積み込まれて出荷される。

受け入れコンベヤ２の始端部は主建屋１の外に露出しており、かつ、受け入れコンベヤ２には搬入コンベヤ８が接続されている。玉葱はコンテナ（図示せず）に入れて保管されており、コンテナを搬入コンベヤ８に載せて移送してから、コンテナをひっくり変えすことで玉葱だけを受け入れコンベヤ２に移し替る。空のコンテナは戻しコンベヤ９で戻される。

不良品選別コンベヤ３では、腐った玉葱や傷付いた玉葱など商品にならない不良品がピックアップされる。不良品は不良品排除コンベヤ１０で排出されて、廃棄等の処置が採られる。

玉葱の選別や箱詰め等は人手に頼る作業も多くあり、そこで、玉葱選別施設では多くの人が作業に従事している。図１では、作業員が作業をしているエリアを点線で囲って表示している。すなわち、本実施形態では、主建屋１の内部のうち受け入れコンベヤ２の上流側に位置した第１エリア１１ａ、不良品排除コンベヤ１０の箇所の第２エリア１１ｂ、箱詰めライン５の箇所の第３エリア１１ｃ、排出コンベヤ６の途中に設けた第４エリア１１ｄの各エリアに作業員が配置されている。

第１エリア１１ａでは、コンテナから放出された玉葱を受け入れコンベヤ２に広げる作業を行い、第２エリア１１ｂでは不良品を選別する作業を行い、第３エリア１１ｃではパッキング等の作業を行い、第４エリア１１ｄでは検査やラベリング等の作業を行っている。そして、これら各エリア１１ａ〜１１ｄは壁やシート類で囲われており、これら４つのエリア１１ａ〜１１ｄにダクト１２を介して温風が送られる。すなわち、本実施形態では４つのエリア１１ａ〜１１ｄのみが暖房される。

主建屋１の一角には暖房設備室１３を併設しており、この暖房設備室１３に、暖房システムの中核となる暖房用装置類を配置している。この点を図２以下の図面に基づいて説明する。なお、暖房用装置類を主建屋１の内部に配置しても良いことは勿論である。

(2).暖房システムの概要
図２に全体を示すように、暖房設備室１３には、まず、造粒に関連した装置類として、選別装置から搬送されてきた玉葱鬼皮から泥を分離する揺動式等の泥皮分離装置１５、玉葱鬼皮を小片に破砕する破砕機１６、破砕された玉葱鬼皮を仮溜めする仮溜めサイロ１７、仮溜めサイロ１７から供給された玉葱鬼皮を所定量に計量して所定量の水を加えて混合する定量混合機１８、定量混合機１８から送られた所定量ずつの玉葱鬼皮を仮置きする造粒用定量供給ホッパー１９、造粒用定量供給ホッパー１９から供給された玉葱鬼皮をペレット化する２台の造粒機２０、造粒機２０で製造された鬼皮ペレットを一時的に保管する貯留タンク２１が配置されている。

更に、暖房設備室１３には、燃焼工程を構成する装置類として、貯留タンク２１から供給された鬼皮ペレットを蒸し焼きする乾溜炉２２、乾溜炉２２で生成した未燃焼ガスを燃焼させる燃焼炉２３、燃焼炉２３で発生した燃焼済ガスによって温風を発生させるための温水ボイラー２４及び熱交換器２５、熱交換器２５で発生した温風を燃焼用空気（一次空気）として使用する灯油式温風機２６が配置されている。灯油式温風機２６には暖房用のダクト１２が接続されている。

温水ボイラー２４には粉塵を処理するためのサイクロン式等の集塵装置２７が接続されている。本実施形態では、乾溜炉２２、燃焼炉２３、温水ボイラー２４、熱交換器２５により、請求項に記載した一次温風発生装置が構成されている。従って、熱交換器２５から放出される温風が一次温風になる。

(3).造粒工程の詳細
更に、各部位の詳細を説明する。まず、造粒工程を構成する装置類を図３に基づいて説明する。玉葱選別装置で発生した玉葱鬼皮は、例えば真空吸引式ダクト２８で集められ、第１コンベヤ２９で泥皮分離装置１５に搬送される。第１コンベヤ２９はベルト式や真空式など、各種のものを使用できる。泥皮分離装置１５で分離された泥は図示しない土回収コンテナに集められる。

泥が除去された玉葱鬼皮は第２コンベヤ３０で破砕機１６に送られ、破砕された玉葱鬼皮は第３コンベヤ３１及びサイクロン式分離機３２を介して仮溜めサイロ１７に溜められる。仮溜めサイロ１７に貯蔵された玉葱鬼皮はスクリュー式等の第４コンベヤ１７ａで混合機１８に送られる。

混合機１８で適度の水を含んだ玉葱鬼皮は、真空式等の第５コンベヤ３３で造粒用定量供給ホッパー１９に送られる。本実施形態の造粒用定量供給ホッパー１９はサイクロン方式になっており、分離した小片は戻りコンベヤ３４を介して仮溜めサイロ１７に戻される。玉葱鬼皮は造粒用定量供給ホッパー１９からミキサー３５に送られて、ここで玉葱鬼皮と水分とが混ざり合う。なお、ここで更に加水することも可能である。

ミキサー３５で水分と混ざり合った玉葱鬼皮はスクリュー式等の加圧機３６に送られ、ここで加圧されてペレットとなる。図５に鬼皮ペレット３７の形態の例を示している。（Ａ）では棒状に形成し、（Ｂ）では立方体状に形成し、（Ｃ）では球状に形成している。もちろん、これら以外の任意の形態を採用できる。鬼皮ペレット３７の含水率は２３〜４０％が好適であった。

造粒機２０の内部には、ペレット化されずに（或いはペレットから分離して）浮遊している残皮を集める吸皮ファン３８を設けている。吸皮ファン３８で集められた残皮は補助ホッパー（サイクロン）３９に戻されて加圧機３６にリターンする。なお、１台の造粒用定量供給ホッパー１９に対して２台の造粒機２０を配置しているが、１台のミキサー３５から２つの造粒機２０に原料を当時に供給しても良いし、交互に供給してもよい。

造粒機２０で製造された鬼皮ペレット３７はスクリュー式等の移載コンベヤ４０で貯留タンク２１に送られる。貯留タンク２１は例えばバケットコンベヤのような昇降コンベヤ４１を有しており、鬼皮ペレット３７は、昇降コンベヤ４１で貯留タンク２１の上部に持ち上げられてから第６コンベヤ４２に移行し、第６コンベヤ４２で乾溜炉２２に投入される。

(4).燃焼工程の詳細
次に、燃焼工程を構成する装置類の詳細を図４に基づいて説明する。乾溜炉２２は鬼皮ペレット３７を不完全燃焼させて未燃焼ガスを発生させるものであり、内部にはロストル２２ａを設けている。着火バーナー４３も有している。また、ロストル２２ａの下方には灰を除去するゲート４５を設けている。更に、乾溜炉２２の燃料投入口にはシャッター４４を設けており、シャッター４４は鬼皮ペレット３７の投入時だけ開いている。乾溜炉２２にはファン４６で空気が吹き込まれる。燃焼炉２３には着火バーナー４７を設けている。また、燃焼炉２３にもファン４８で空気が送られる。

温水ボイラー２４の内部には水が通る受熱用細管群４９が配置されている。他方、熱交換機２５の内部には放熱用細管群５０が配置されており、両細管群４９，５０は循環管５１で接続されている。そして、受熱用細管群４９と放熱用細管群５０とに水を循環させることにより、熱交換器２５で空気が加温される。図示していないが、熱交換器２５は空気を放熱用細管群５０に送るためのファンを有している。

灯油式温風機２６は従来から知られたものであり、灯油を燃料として空気を加温し、加温された空気はダクト１２で暖房エリア１１ａ〜１１ｄに温風が送られる。敢えて述べるまでもないが、灯油式温風機２６は間接加温式であり、清浄空気をパイプ群に通してこれを燃焼ガス通路に晒すか、又は、清浄空気が通過する通路に燃焼ガスが通るパイプ群を晒すかして、清浄空気を加温してこれをダクト１２に送っている。そして、灯油式温風機２６で灯油を燃焼させるための燃焼空気として、熱交換器２５で加温された空気（一次温風）を使用している。

温水ボイラー２４に入った燃焼済ガスはサイクロン式の集塵機２７に流入し、ここで粉塵が集塵され、浄化されたガスは煙突５２から大気に放出される。

(5).まとめ
以上のとおり、玉葱選別施設の暖房にいわばゴミとしての玉葱鬼皮を使用するものであり、廃物を有効利用するものであるため、従来に比べて暖房費を節約できると共に焼却のためのコストを皆無にすることができる。従って、玉葱選別施設の稼働コストを低減できる。

そして、本実施形態のように鬼皮を鬼皮ペレット３７として使用すると、密度が高くなって鬼皮ペレット３７が互いに密着した状態に保持されるため、乾溜炉２２では着火バーナー４３を点火し続けていなくても鬼皮ペレット３７の群の燃焼が持続する。従って、暖房システムを安定的に運転できると共に、着火バーナー４３の燃料を節約してコストを抑制できる。

さて、鬼皮ペレット３７の燃焼によって発生した清浄温風を暖房の温風として使用することも可能であるが、鬼皮ペレット３７のみでは施設全体の暖房に必要な熱量を賄いきれないのが普通である。そこで、本実施形態のように鬼皮ペレット３７の燃焼によって生じた一次温風を灯油温風機２６の燃焼空気に使用すると、すなわち、鬼皮ペレット３７を使用した燃焼システムを灯油温風機２６の補助として使用すると、臨機応変に対応することができる。この点に関連して、暖房システムの稼働態様を図７，８を参照しつつ補足説明する。

図７では玉葱選別施設の稼働時期を示している。この実施形態では、玉葱選別施設は８月の半ばから４月の半ばまで稼働している。そして、稼働開始から１０月半ばまでは暖房システムは運転されておらず、１０月半ばから４月半ばまでの間は暖房システムを運転している。

そこで、暖房システムが運転されていない夏場の時期に製造した鬼皮ペレット３７はストックしておき、暖房システムの運転が始まると、ストックしていた鬼皮ペレット３７を貯留タンク２１に適量ずつ投入して、玉葱選別施設の稼働によって生成される鬼皮ペレット３７に足して使用していく。灯油温風機２６を安定的に運転するには生成される熱量をなるべく一定化するのが好ましく、そこで、ストックしていた鬼皮ペレット３７は、暖房システムを使用している時期を通じてなるべく均等に消費するのが好ましいと言える。

鬼皮ペレット３７のストック手段は必要に応じて任意に選択できるが、例えば、図６に示すように移動式の貯留コンテナ５４を使用することができる。この貯留コンテナ５４は、上面に蓋付きの投入口５５を有して、下面に蓋付きの排出口５６を有しており、更に、内部を乾燥状態に保持するための排気ファン（ブロアー）５７を設けている。貯留コンテナ５４における投入口５５や排出口５６の位置は任意に設定できる。

移動式の貯留コンテナ５４を使用せずに固定式のサイロを設けて、サイロから貯留タンク２１にコンベヤで搬送することも可能であるが、移動式の貯留コンテナ５４を使用すると、倉庫等の任意の場所におけるため融通性に優れている。そして、乾燥用の排気ファン５７を設けると、どこに置いても内部を乾燥状態に保持できる利点がある。

図８では、１日における玉葱選別施設の稼働状態と暖房システムの運転状態とを示している。この例では、選別作業は８時から開始して１７時に終了するが、１２時から１３時までは休憩であり、休憩時間には玉葱鬼皮は発生しない。他方、玉葱選別施設は広いため始業前１時間程度のプレ暖房が必要であり、かつ、休憩時間中も暖房は維持しておく必要がある。

従って、１日ベースで見ると、鬼皮ペレットを製造できないが暖房システムは稼働させねばぱならない時間が２時間程度ある。そこで、この２時間については、夏場にストックしておいた鬼皮ペレット３７を使用する。これにより、暖房システムを安定して運転することができる。なお、実際の稼働においては、暖房システムの運転中に発生した鬼皮ペレット３７を部分的にストックしておいて、夏場にストックしておいた鬼皮ペレット３７は先に使い切るといったことも可能である。要は、玉葱選別施設の稼働によって発生した鬼皮を均した状態で暖房システムに使用したらよいのである。

(6).その他
本願発明は、上記の他にも様々に具体化できる。例えば、ペレットの原料には玉葱の鬼皮以外の可燃性夾雑物が多少混入していても差し支えない。また、玉葱の鬼皮に他の材料（例えば籾殻や藁チップなど）を付加的に混合することも可能である。暖房システムでどのエリアを暖房するかはユーザーの選択に委ねられており、建物の内部全体を暖房することも可能である。

温風機の熱源は灯油には限らず、重油や石炭、あるは電気を使用することも可能である。玉葱鬼皮を使用した燃焼システムで発生した温風をそのまま暖房に使用することも可能である。より具体的には、玉葱鬼皮を使用した燃焼システムで発生した清浄温風と従来の温風機で発生した温風とを混合して、これをダクトで送るといったことも可能である。

本願発明は玉葱選別施設に具体的に適用して有用性を発揮する。従って、産業上利用できる。

１主建屋
３不良品選別コンベヤ
４等級選別ライン
１１ａ〜１１ｄ暖房エリア
１２暖房用ダクト
１３暖房設備室
１６破砕機
１７定量混合機
２０造粒機
２１貯留タンク
２２一次温風発生装置を構成する乾溜炉
２３一次温風発生装置を構成する燃焼炉
２４一次温風発生装置を構成する温水ボイラー
２５一次温風発生装置を構成する熱交換器
２６灯油式温風機

Claims

建屋（１）内に設けた玉葱の選別装置と、前記建屋（１）内の一部又は全部を暖房する暖房システムとを備えた玉葱選別施設であって、
前記暖房システムは、前記選別装置で発生した鬼皮を破砕して小片化する破砕機（１６）と、前記破砕機（１６）で破砕した鬼皮を固めて鬼皮ペレットと成す造粒機（２０）と、前記鬼皮ペレットを燃料に使用して温風を発生させる一次温風発生装置（２２）〜（２５）と、前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）で発生した温風を燃焼空気に使用する温風機（２６）とを備え、
前記造粒機（２０）は、前記破砕機（１６）で破砕した鬼皮をペレット化のために加圧する加圧機（３６）と、ペレット化されずに浮遊する残皮を集める吸皮ファン（３８）とを有し、前記吸皮ファン（３８）で集めた残皮を前記加圧機（３６）に戻すように構成している、
玉葱選別施設。
請求項１に記載した玉葱選別施設の稼働方法であって、
前記暖房システムを運転する時期には、前記造粒機（２０）で製造した鬼皮ペレットを前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）の燃料としてそのまま使用する一方、前記暖房システムを運転しない時期には鬼皮ペレットをストックし、前記暖房システムを運転する時期に至ると前記ストックしていた鬼皮ペレットを前記一次温風発生装置（２２）〜（２５）の燃料に使用する、
玉葱選別施設の稼働方法。