JP2006090661A - 穀粒乾燥装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】バーナ仕様に伴なう効率や火災発生の欠点を解消し、一様な高品質乾燥を高速で処理することができる簡易な構成の穀粒乾燥装置を得ることにある。
【解決手段】穀粒乾燥装置は、乾燥対象の穀粒を案内する穀粒通路と、この穀粒通路に臨んで通過穀粒Gを加熱昇温することによって穀粒中の水分を放出するために穀粒を加温する発熱機構とを備えて構成され、上記発熱機構は、筒状の導電性材料による外周部材31と、その中空部に配置されて同外周部材31に及ぶ磁界を形成する磁気部材33とからなり、この磁気部材33の磁界を外周部材31に対して変動可能に構成し、かつ、温度センサ31Aの検出温度に基づいて上記外周部材31の温度を所定の限度内に制御する制御部14cを設ける。
【選択図】図18

Description

本発明は、生籾等の穀粒を例えば所定水分値まで乾燥するための穀粒乾燥装置に関するものである。
特許文献1に示すように、貯留部に横設した複数の通風管からなる加熱部を設け、この加熱部は始端に熱発生装置を接続し、終端側を排風装置に接続させることにより、貯留部を流下中の穀粒が通風管と接触してその穀温を適度に昇温させることにより、穀粒中の水分が中心部と表面部との歪みを生じないため胴割れなどの障害を生じることなく以下の乾燥通風によって良好に乾燥されるものである。
しかし、筒状の通風管の中空部を通過する熱風は、上流側から下流側に向かって次第に放熱して冷却されることから、通風管の表面温度も軸線に沿って温度勾配を生じることとなるので、照射位置による熱線密度の変化によって乾燥斑を避けることができず、穀粒品質を損なうこととなる。この問題を解決するべく乾燥斑のない均一な加熱をするためには、穀粒の加熱と混合を何度も繰り返すことによって一様に乾燥する方法があるが、乾燥終了まで長時間を要することから、高速乾燥処理には適用できないという問題があった。
また、熱発生装置としてバーナを使用するため温度管理の精度に制限があり、外気を介在してこの温度を上昇させるため効率が悪いものとなっている。しかも灯油を燃料とするから火災の危険も伴い、二酸化炭素の発生等環境問題においても改善を求められる。
特開2000−266466号公報
解決しようとする問題点は、バーナ仕様に伴なう効率や火災発生の欠点を解消し、一様な高品質乾燥を高速で処理することができる簡易な構成の穀粒乾燥装置を得ることにある。
請求項1に係る発明は、乾燥対象の穀粒を案内する穀粒通路と、この穀粒通路に臨んで通過穀粒を加熱昇温することによって穀粒中の水分を放出するために穀粒を加温する発熱機構とを備え、上記発熱機構は、筒状の導電性材料による外周部材と、その中空部に配置されて同外周部材に及ぶ磁界を形成する磁気部材とからなり、この磁気部材の磁界を外周部材に対して変動可能に構成し、かつ、温度センサの検出温度に基づいて上記外周部材の温度を所定の限度内に制御する制御部を備えることを特徴とする。
上記構成の穀粒乾燥装置は、外周部材に渦電流が誘導され、この渦電流によって外周部材が発熱し、温度センサによる温度制限下において穀粒通路を通過する穀粒が加熱昇温される。
請求項2に係る発明は、請求項1の構成において、前記制御部は、温度センサの検出温度に基づいて穀粒の送出速度を調節することを特徴とする。上記制御部により穀粒の送出速度が調節され、その条件の下で発熱量が制御される。
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2の構成において、被乾燥穀物の温度を検出する手段を設け、該穀物の温度が予め設定した温度以上にならないよう磁界変動を抑制する制御部を備えることを特徴とする。上記温度検出手段により穀物温度に基づいた制御ができる。
請求項1に係る発明の乾燥部は、外周部材に渦電流が誘導され、この渦電流によって外周部材が発熱することにより、穀粒通路を通過する穀粒が加熱昇温される。この時、発熱機構は、その空間磁束密度、磁界変動速度、電導率、部材形状その他の構成要素の設定に応じて渦電流による発熱量が変化することから、複数個の発熱機構を個別に、または、各個の部位別に、構成の設定を変えることによって穀粒通路内の部分的な発熱量の調節が可能となり、また、制御部により、検出温度に基づいて全体としての発熱量調節が可能となる。したがって、簡易な構成の穀粒乾燥装置により、構成条件を勘案した一様な高品質乾燥を適切な温度管理の下で高速で処理することができる。
請求項2に係る発明は、制御部により穀粒の送出速度が調節され、その条件の下で発熱量が制御されるので、所要の乾燥速度を確保することができる。
請求項3に係る発明は、温度検出手段により穀物温度に基づいた制御ができるので、制限温度内に管理することにより乾燥品質の低下を防止することができる。
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の穀粒乾燥装置の機能構成図である。穀粒乾燥装置11は、箱型タワー状の乾燥塔12の上部に、穀粒供給部11aからの穀粒を受ける拡散導入部13を備えてその内部を穀粒の堆積部Aとし、その堆積範囲内を横断して略均一に発熱する誘導発熱体による複数の発熱装置14…を配置し、乾燥塔12の下部を絞って集中した穀粒に通風する通風部16、穀粒を取出す取出部17を構成するとともに、取出部17から拡散導入部13に穀粒を戻す循環部18を付設して構成される。17´は循環部18への穀粒繰出し量を所定速度に制御する定量繰出部である。なお循環部18にはサンプル穀粒を受けて水分検出する水分計18Aを備え、一定周期で水分測定するよう構成して乾燥の進み具合をチェックできる構成である。
発熱装置14の具体的な構成は、その一端側部分の拡大縦断面図を図18に示すように、導電性材料による円筒状の外周部材31と、その中空部にベルト14aによって伝動される中心軸32を有する直列配置の複数の磁気部材33…とによって構成される。
磁気部材33…は、外周部材31に及ぶ磁界を形成するマグネットを取付けてマグネットロータを構成する。このマグネットロータは、図11の斜視図に示すように、回転軸32に大径円筒状のロータベース5を取付け、このロータベース5の外周に複数のマグネット6…を等分周位置に固定し、これをロータとして外周部材31の中空部に回動可能に支持する。ロータベース5に取付けた複数のマグネット6…は、棒状の永久磁石を軸線方向に磁極を揃えて配置することにより、外周部材31を貫通する磁力線を形成し、その回転動作により、外周部材31に及ぶ変動磁界を形成する。
また、上記外周部材31の温度を検出する温度センサ31Aに基づいてマグネットロータの回動を制御する制御部14cを設ける。さらに、外周部材31の外周面に円形の熱伝導材料による複数の伝熱板38…を所定の間隔で軸線に直交して配置する。各伝熱板38は、穀粒に対する接触面積を拡大して効率的に加熱でき、また、質量増加により発熱体出力が向上する。
外周部材31の両端は端板34によって塞ぎ、各端板34に軸受32aを設けて中心軸32を軸支する。両端の端板34、34の外周部は、それぞれ前壁12aと後壁12bにボルト固定するための取付けフランジとして形成することにより、穀粒乾燥装置11の堆積部Aを前後に横断するように架設し、また、メンテナンスする際に、各発熱装置14を単体ユニットとして取扱うことができる。中心軸32の一端には、駆動用のプーリ14bを取付けて前壁12aまたは後壁12bの外側において動力を受ける。
外周部材31の温度検出器の具体態様としては、図18の符号31Aで示すように外周部材31の内面適所に付設する構成として外周部材31の温度を検出でき、回転検出器の具体態様としては、同図の符号5Aと36Aとで示す一対からなるリードスイッチ形態で構成される。制御部14cは、温度検出器31Aから受けた温度信号によって規定される回転数となるように、回転検出器36Aの信号を受けてプーリ14bの電動動力をフィードバック制御する。
外周部材31は、図18におけるA−A線断面図を示す図19のように、導電性の円筒部材による発熱体であり、その内周面の全周に断熱材35を層状に形成する。中心軸32には、図18のように、その長手方向に一定間隔で複数のフランジ32b…を取付け、その取付けピッチより短く形成した複数のマグネット6…を円周方向に等間隔に配置したベース部5を各フランジ32bにボルト固定することにより、長手方向に一定の間隔で配置した複数の磁気部材33…を回動可能なロータとして構成する。また、複数のマグネット6…の外周面は、穀粒等の異物の進入による破損を防止して磁束を有効に利用するために、ステンレス薄板等による非磁性材料をスリーブ状に形成した保護カバー6aで全周を覆う。この保護カバー6aによって外周部材31に対するロータ部の装着が容易となる。なお、本実施例では外周部に等間隔で複数のマグネット6…を配置したが、その数は単一でもよく、また間隔は等しくなくてもよく、一定の発熱量を得られれば足りるものである。
外周部材31の端部の近傍位置に、図18におけるB−B線断面図を示す図20のように、異物の進入を防止する多孔構造のメッシュ部材36を張設するとともに、その外面側に磁性材料による座板37aを設けてマグネット37を着脱可能に取付ける。このマグネット37は、鉄粉、金属等の磁性体はもとよりその他の異物の進入を防止するマグネットトラップとして機能するとともに、メンテナンスの際にマグネット37を取外すことにより、吸着した異物を容易に除去することができることから、穀粒中に含まれる金属片や砂鉄等が高速回転するロータ内に混入した場合の問題、すなわち、マグネットの強い吸引力によって除去が困難であり、その累積によって外周部材31と接触し、摩擦熱による磁石の防錆樹脂が変質したり、マグネットの温度が上昇する等の問題を解決することができ、更に、メッシュ部材36により非磁性体の異物の混入も防止することができる。
上記構成の発熱装置14における外周部材31は、磁気部材33の変動磁界を受けて電磁誘導により発熱する。その発熱制御は、図2のフローチャートに示すように、温度センサ信号(S1)により外周部材31の温度と設定温度とを比較(S2)し、外周部材31の温度が低ければ制御部によりマグネットロータの回動を増速(S3)し、高ければ減速(S4)する。外周部材31は、図3の昇温特性図に示すように、その内部発熱によって速かに設定温度に調節され、また、外周部材31と接触する穀粒への熱伝達を補うように過不足のない発熱調節により、外気温度に左右されることなく、所要の温度が高精度で維持される。
したがって、上記発熱機構14は、乾燥処理のための最適な乾燥条件を常時整えることができるので、仕上がり近くの低水分状態に適合しうる限定された温度範囲内で適正加熱が可能となる。このように、高精度の温度管理が可能な発熱機構14により、穀粒の品質低下を招くことなく、効率的な乾燥処理が可能となる。
次に、移送ロータによる穀粒乾燥部について説明する。
移送ロータによる穀粒乾燥部を備えた穀粒乾燥機41は、図17の穀粒乾燥機のシステム構成図に示すように、ホッパ状に形成した導入部42から受けた穀粒を横移送する穀粒通路43を設ける。この穀粒通路43内に誘導発熱体による移送発熱機構44を配置して横移送型の乾燥処理室を形成し、その穀粒通路43の出口43eから導入部42に戻す循環部45を付設して本体を構成する。循環部45には、穀粒水分を自動測定する水分計46を設けてこの水分計46の測定信号に基づいて移送発熱機構44と循環部45を制御するべく制御部47を構成する。
穀粒通路43は円形断面を有する横長のパイプ状に形成する。移送発熱機構44は、穀粒通路43内に中心軸線を共通にして回動可能に支持した外周部材51と移送螺旋52と、外周部材51の中空部に回動可能に支持した中心軸53を介して複数の磁気部材33…を所定の間隔で配置し、さらに、外周部材51と中心軸53を別系統のギヤ列等を内設した伝動部54を介してそれぞれ駆動用のモータ55a、55bと連結する。2つの駆動電源56a、56bは制御部47からの指令出力による周波数制御によってモータ回転数の変更を行うインバータである。
これらのモータ55a,55bの駆動力により、伝動部54を介して外周部材51と中心軸53とをそれぞれ回動し、両者間の相対動作に伴う誘導渦電流によって外周部材51が発熱して穀粒が加熱昇温するとともに、移送螺旋52が外周部材51と一体に回動することによって穀粒通路43内を横送りされる。この穀粒通路43の終端に穀温センサ57を設けて出口穀温Teを監視し、この出口穀温Teが所定の限界穀温Tu内となるように運転制御する。
上記構成の穀粒乾燥機41は、発熱作用と併せて移送作用をも兼ね備える移送発熱機構44を導入部42から出口43eに向かうように動作させることにより、導入部42から受けた穀粒が穀粒通路43に沿って横移送されるとともに加熱され、出口43eから循環部45によって導入部42に戻される。制御部47は、移送発熱機構44と循環部45を制御し、水分計46の測定信号に基づき所定の水分値に到るまで乾燥処理を繰り返す。このように、簡易な構成の穀粒乾燥機41によって外周部材51と中心軸53の回転数を個別に制御可能に構成することにより、発熱量と移送速度を調節して乾燥処理の自由度を確保することができる。
この場合、穀粒通路43内の穀粒は、移送発熱機構44の発熱体である外周部材51の表面に接触して加熱されつつ外周部材51の回動によって強制的に転動され、その混合攪拌作用によって加熱が分散化される。したがって、回転数を抑えて騒音低減を図りつつ、簡易な構成の均一な加熱処理により穀粒乾燥の高品質化を図ることができる。また、外周部材51の外周に移送螺旋52の移送攪拌作用により、穀粒通路43に沿って移送攪拌されるとともに、その全長に及ぶ長時間の加熱がされる。したがって、目標水分値まで乾燥させるための加熱処理の繰り返しの回数が抑えられて、迅速な乾燥が可能となる。
また、乾燥工程における穀粒の最高温度となる穀粒通路43の出口位置にサーミスタ等による穀温センサ57を設け、上記外周部材51の温度が所定温度となるようにロータ回転数を制御しつつ、穀温センサ57による出口穀温Teを所定の限界穀温Tuを越えることのないようにロータ回転数の上昇側制御を牽制するように構成することにより、品質低下を防止することができる。さらに、穀粒通路43の中間位置に穀温センサ57mを設けて中間穀温Tmを検出し、出口穀温Teとの差ΔTを所定範囲内となるように運転制御することにより、上述の発熱制御に適用する場合を含め、過大な高速昇温による品質低下を防止することができる。
次に、被加熱穀粒の加熱調整の制御例について説明する。
図5は送出機構を一体に構成した移送発熱機構44の部分破断による要部側面図である。この移送発熱機構44は円筒状の穀粒通路43に内設され、回動可能な筒状の導電性材料による外周部材51に熱伝導性材料による移送螺旋52を形成して移送ロータを構成し、外周部材51の中空部に磁気部材33を同心に配置する。外周部材51には温度センサ31Aを取付ける。
上記構成の移送発熱機構44は、外周部材51が回動動作することによって電磁誘導により発熱し、外周の移送螺旋52は外周部材51から熱伝導を受けて発熱加温部の一部を構成するとともに、穀粒通路43に沿って穀粒を移送する。その回動速度を調節することにより、図6の乾燥特性図に示すように、発熱体温度が変化するとともに穀粒の移送速度が変化することから、発熱加温部との接触による加温時間を調節して穀粒の乾燥速度を制御することができる。
この場合において、発熱体温度の変化に伴い、穀粒への熱の伝導速度が変化することから、図7の乾燥制御のフローチャートに示すように、水分測定(S21)と発熱温度測定(S22)の後にその検出温度と設定温度とを比較(S23)し、外周部材51の温度が低ければ制御部により移送ロータ51の回動を増速(S24)し、高ければ減速(S25)する。
上記制御により、高速乾燥を行っても、発熱体との接触時間が変化するので、品質低下を招くことなく、必要とされる乾燥速度を確保することができる。また、上記移送発熱機構44において、磁気部材33を移送ロータ51内で回転可能に構成し、その回転数の調節により乾燥特性を変更し、または、磁気部材33を電磁コイルにより構成し、その周波数を調節することにより、乾燥特性を変更することができるので、幅広い乾燥条件に簡易に対応することができる。
次に、移送ロータの構成について説明すると、図14の部分破断側面図に示すように、移送螺旋52を備えた外周部材51から拡散部材51aを起立形成する。この拡散部材51aは、穀粒通路43内を移送される穀粒を掬い上げるように拡散する板状部材を移送螺旋52と接する位置から回転軸線に沿って送出側に延出して形成し、また、拡散部材51aは、必要により、ピン状部材により形成する。この拡散部材51aの拡散動作により、全穀粒が相互間の位置を変えつつ移送螺旋52および外周部材51と接触し、均一に加温することができる。
移送ロータを上部開放の溝状通路に適用する場合については、図15の縦断側面図(a)およびそのA―A線断面図(b)に示すように、溝状通路43tの上方にその開放部を横断する抵抗板43uを設ける。上記溝状通路43tに過大量の穀粒を受けた場合は、移送螺旋52による移送領域を外れたオーバーフロー穀粒がそのまま移送される状態であっても、加温されないオーバーフローの頂部が抵抗板43uと干渉して崩され、移送領域に強制的に戻されることから均一な加温が可能となる。
上記移送ロータを穀粒乾燥機の集穀部に適用した例においては、図16の縦断側面図に示すように、穀粒乾燥装置61は、箱型タワー状の乾燥塔の上部螺旋62aから穀粒を受けてその内部を穀粒の堆積部Aとし、熱風による乾燥部63の操出口63eの下方に穀粒を取出す排出部64を構成するとともに、排出部64から穀粒を上行する循環部65を付設して構成される。
乾燥部63にはバーナによる燃焼装置63aと吸引部63bとを備えて乾燥用熱風を送出する。排出部64には、移送発熱機構44を配置し、その後端位置に排風ファン64fを設ける。移送発熱機構44は、加温状態を維持しつつ集穀部から穀粒を搬出することができる。この場合、穀粒への熱伝導のために、発熱部との接触時間を比較的長く設定する必要があり、その間に発生した水蒸気を排風ファン64fにより機外に効率的に排出することができる。したがって、発生した水蒸気が機内の低温部に回り込んで結露する事態を防止することができる。
発熱機構の以上対応制御は、異状チェックのための図4のフローチャートの処理手順により、すなわち、短時間タイマー(S11)下の温度検出(S12)と基準となる設定値とを比較(S13)することにより、昇温変化率異状を即時に判定することができるので、この異状判定に応じて異状発報(S14)し、または運転を停止するべく制御処理することができる。したがって、マグネットロータ5のロック状態等の異状に対して即応することができ、機械の損傷等を最小限度に抑えることができる。
次に、マグネットロータの駆動部について説明する。その具体的な構成は、図8の要部拡大図に示すように、マグネットロータ75の回転軸75aの端部に耐熱性合成樹脂材による断熱部75sを形成し、この断熱部75sを介して軸端部材75eを接続し、この軸端部材75eをベアリング75bによって軸支するとともに、回転動力を受けるプーリ75pを取付ける。このように構成することにより、発熱体からの輻射熱によってマグネットロータおよび回転軸75aの温度が上昇しても、断熱部75sによって熱伝導が遮断されることから、ベアリング75bやプーリ75pの温度上昇を抑え、滑りやベルトの劣化を軽減することができる。
マグネットロータ75の支持構造については、図9の側面図(a)と正面図(b)に示すように、マグネットロータ75の回転軸75aを支持する軸受75bに左右両側配置の縦位置調節部75v、75vと側方配置の横位置調節部75hを設ける。これら縦位置調節部75vと横位置調節部75hを調節して、図10の正面図に示すように、マグネットロータ75を上側に偏心して軸支し、外周部材73の上部間隙を小さく構成することにより、間隙の距離が小さいほど発熱量が大きくなり、外周部材73の温度分布が頂部から下部に向けて下がり、温度勾配が形成される。
したがって、流下穀粒中に上記構成の発熱体を配置して穀物乾燥を行うことにより、頂部の穀粒密度が高い部分を高温に、下部の穀粒密度が低い部分を低温として効率的な穀物乾燥を行うことができる。また、装置の組立て工程においても、縦位置調節部75v、75vと横位置調節部75hによりマグネットロータ75の位置調節が容易となるので、効率的な組立てが可能となり、低コスト化を図ることができる。
また、磁気部材を構成するロータベース75rの複数のマグネット77…は、マグネット77は、図12(a)に示すように、ロータベース75rの外周に穿設した溝77tに嵌めこんで、または、図12(b)に示すように、ロータベース75rの外周に形成した突条77sと嵌合させることにより、相互間の吸引反発力を受けても、所定の位置に確実に位置決めして効率的に接着固定することができるので、低コスト化を図ることができる。また、各マグネット77は、図13に示すように、その外周面77sを外周部材73の内周面73sと近接する同心円形状に形成することにより、小なる間隙によって効率的な発熱が可能となる。
本発明の穀粒乾燥装置の機能構成図である。 発熱制御のフローチャートである。 外周部材の昇温特性図である。 異状チェックのためのフローチャートである。 送出機構一体型の発熱機構の部分破断による要部側面図である。 乾燥特性図である。 乾燥制御のフローチャートである。 マグネットロータの駆動部の要部拡大図である。 マグネットロータの支持構造の側面図(a)と正面図(b)である。 マグネットロータの支持状態の正面図である。 マグネットロータ5の斜視図である。 マグネットの取付け例(a)(b)を示す断面図である。 マグネットの外周面形状を示す断面図である。 拡散部材を設けた移送ロータの部分破断側面図である。 溝状通路に適用する場合の縦断側面図(a)およびそのA―A線断面図(b)である。 移送ロータを適用した穀粒乾燥機の集穀部の縦断側面図である。 移送ロータによる穀粒乾燥部を備えた穀粒乾燥機のシステム構成図である。 発熱装置の一端側部分の拡大縦断面図である。 図18におけるA−A線断面図である。 図18におけるB−B線断面図である。
符号の説明
11 穀粒乾燥装置
14 発熱機構(発熱装置)
14c 制御部
31 外周部材
31A 温度センサ(温度検出器)
33 磁気部材
36A 回転検出器
41 穀粒乾燥機
42 導入部
43e 出口部
43 穀粒通路
44 移送発熱機構
47 制御部
51 外周部材(移送ロータ)
52 移送螺旋(移送ロータ)
53 中心軸
54 伝動部
55a,55b モータ
57 穀温センサ
57m 穀温センサ
Te 出口穀温
Tm 中間穀温
Tu 限界穀温

Claims (3)

  1. 乾燥対象の穀粒を案内する穀粒通路と、この穀粒通路に臨んで通過穀粒を加熱昇温することによって穀粒中の水分を放出するために穀粒を加温する発熱機構とを備え、上記発熱機構は、筒状の導電性材料による外周部材と、その中空部に配置されて同外周部材に及ぶ磁界を形成する磁気部材とからなり、この磁気部材の磁界を外周部材に対して変動可能に構成し、かつ、温度センサの検出温度に基づいて上記外周部材の温度を所定の限度内に制御する制御部を備えることを特徴とする穀粒乾燥装置。
  2. 前記制御部は、温度センサの検出温度に基づいて穀粒の送出速度を調節することを特徴とする請求項1記載の穀粒乾燥装置。
  3. 被乾燥穀物の温度を検出する手段を設け、該穀物の温度が予め設定した温度以上にならないよう磁界変動を抑制する制御部を備えた請求項1又は請求項2に記載の穀粒乾燥装置。
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