KR100383255B1 - 고주파의 침투깊이를 일정하게 한 유전가열방식의목재연속건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 형상의 횡단면과 서로 다른 직경을 갖는 목재 반제품을 컨테이너에 일정한 높이로 수직 수납시켜 이송장치와 이격된 상태에서 건조룸으로 진입시키고, 건조룸 내에는 고주파발진기의 고전압전극을 목재 반제품의 형상과 직경에 관계없이 진입방향과 같은 수평으로 설치하여 균일한 전계강도내에서 균일한 고주파 침투깊이를 유지하고 목재를 건조시킴으로써 품질이 균일한 양질의 건조된 목재 반제품을 대량으로 생산할 수 있도록 한 유전가열 방식의 목재연속건조장치를 제공코자 하는 것이다. 특히 본 발명은 기존의 열풍건조방식을 병행 적용시켜 심재에서 반출된 목재표면의 수분까지 동시에 건조시킴으로써 건조시간을 획기적으로 단축시키는 시스템을 구축코자 하는 것이다.

즉, 본 발명에서 제공하는 각종 목재 반제품을 건조하는 목재건조장치(1)는 기대(2) 상에 설치되는 무한궤도형의 이송장치(3)와, 이송장치(3)의 상부에 터널형 커버(4)에 의해 형성되며 일측에 환기시스템과 연결되는 환기구(11)를 갖는 건조룸(5), 상기 건조룸(5) 상부에 설치되어 건조룸(5)의 상하에 일정 간격으로 고정되어 있는 고전압전극(6a,6b)과 이를 제어하는 고주파발진기 (6), 그리고 건조룸(5)의 내부에 목재 반제품을 적재하여 이송할 수 있는 컨테이너 (7) 및 건조룸(5) 일측에 설치되어 가열공기공급노즐(10)을 통하여 열풍을 공급하는 가열기(8) 및 통풍기(9) 등을 구비함으로써 컨테이너(7)에 적재된 목재 반제품을 이송장치(3)를 사용하여 건조룸(5) 내부로 이동시키고 유전가열 및 열풍을 병행하여 가함으로써 신속한 시간내에 대량으로 균일한 성능의 목재를 건조할 수 있도록 한 것이다.

Description

고주파의 침투깊이를 일정하게 한 유전가열방식의 목재연속건조장치{A circulating wood drier maintained the penetration of high frequency wave by an insulation heating}

본 발명은 다양한 형상의 횡단면을 갖는 목재 반제품을 컨테이너에 일정한 높이로 수직 수납시켜 이송장치와 이격된 상태에서 건조룸으로 진입시키고, 건조룸 내에는 고주파발진기의 고전압전극을 목재 반제품과는 달리 수평으로 설치하여 다양한 형상의 목재 반제품이라도 고주파의 강도 벡터가 같아 동일한 고주파 가열로 양질의 건조된 목재 반제품을 얻을 수 있도록 한 고주파의 침투깊이를 일정하게 한 유전가열방식의 목재연속건조장치를 제공코자 하는 것이다.

목재건조는 양질의 목재 제품을 생산하기 위한 중요한 기본공정이며, 건조과정에 따라 목재수축에 의한 손상, 목재강도 증가 등의 목재특성에 미치는 영향이 매우 크므로 건조기술, 특히 목재건조장치의 메카니즘은 목재 제품의 성능을 좌우하는 핵심요소라 할 수 있다.

종래에는 자연건조, 열풍건조 등의 여러 가지 방법으로 목재를 건조시켜 왔으나, 자연건조의 경우 장시간의 건조시간과 넓은 건조공간을 필요로 함으로써 제품원가의 상승 요인으로 작용하는 단점이 있으며,

열풍건조 또한 열전도에 의한 목재 표면가열 방식으로서 목재의 열전도도나 용적에 따라 목재 내부의 수분까지 증발시키기 위해서는 목재표면을 극도의 고온으로 높여야할 필요가 있었다. 따라서 장시간의 건조가 필요하고 열풍이 닿는 위치와 면적, 시간에 따라서 건조편차가 생겨 품질불량으로 인한 목재 수율 감소가 불가피하였다.

이러한 종래의 목재 건조방법은 균일한 품질을 가진 목재 제품을 대량 생산하기에는 문제가 많은 건조방식이었다.

특히 종래의 유전가열 건조방식은 길이와 형태가 각각 다른 목재를 고전압 전극 양극사이에 넣고 가열했을 때 목재 길이의 차이만큼 길이가 긴 목재부위에서 전류밀도가 약해져 유전손실이 발생하고 이것은 곧 건조품질 문제를 초래했었다. 또한 균일한 건조품질을 내기 위하여 고전압의 양극간격을 목재 길이에 따라 조정했을 때는 신속한 대량생산을 기하기가 어려웠다. 그래서 종래의 유전가열 건조방식은 소량의 특수 목제품의 건조에만 한정적으로 사용되어왔다

다음은 유전가열에 사용되는 고주파 에너지가 목재에 침투되는 깊이를 수식으로 나타낸 것이며, 동일한 유전손실계수를 갖는 목재를 동일한 주파수로 발진시켜 건조할 경우 그 침투깊이는 일정하다는 것을 보여주는 것으로, 이는 목재의 높이가 다를 경우 목재의 건조상태도 높이에 따라 달라질 수밖에 없음을 증명하는 것이다.

여기서,

D는 유전가열에 사용되는 고주파 에너지의 감쇠 깊이(목재 표면 기준)

f는 유전가열에 사용되는 고주파의 주파수

는 목재의 손실계수를 나타낸 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 종래의 목재 건조과정에서 발생하는 제반 문제점을 해결코자 하는 것으로서, 생재 반제품 또는 압축된 목재 반제품을 유전가열을 이용하여 목재 내부 수분을 신속히 제거함은 물론, 목재 부위에 따라 불균일한 목재의 함수율을 균일화하여 목재의 경도를 높임으로서 제품가공 후 잔류 수분 증발에 의한 목질의 할렬 등과 같은 변형요인을 미연에 방지하며,

더불어 열풍건조를 병행함으로써 유전가열에 의해 발생되는 목재 내부의 온도상승 및 증기압 상승에 따라 심재에서 변재로 밀려나온 수분을 열풍에 의해서 증발시킴으로서 건조시간을 획기적으로 단축할 수 있도록 한다.

특히 건조룸내의 수평으로 설치된 고전압 전극 사이에 목재 반제품을 형상이나 직경에 관계없이 일정한 높이의 길이로 건조시킴으로써 목재에 침투되는 고주파의 전류밀도 역시 일정하게 될 수 있도록 한다. 이는 곧 균일한 품질과 고속의 건조시스템을 구현하여 고품위의 건조목재를 염가로 대량 생산할 수 있는 수단을 제공할 수 있는 것으로서, 본 발명은 이와 같은 기술적 과제를 해결코자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예가 적용된 종단면도

도 2는 본 발명의 일요부 측단면도

도 3은 본 발명의 일요부 횡단면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:목재건조장치 2:기대

3:(무한궤도형)이송장치 4:커버

5:건조룸 6:고주파발진기

6a,6b:고전압 전극 7:컨테이너

7a:측벽 7b:칸막이

7c:받침턱 7d:개구

7e:흡입구 8:가열기

9:통풍기 10:가열공기공급노즐

11:환기구 12:입구 습도계

13:출구 습도계 14:목재 반제품

도 1은 본 발명에서 제공하는 목재건조방법을 구현하기 위한 목재건조장치 (1)를 보인 것이다.

즉, 상기 목재건조장치(1)는 기대(2) 상에 설치되는 무한궤도형의 이송장치(3)와, 상기 이송장치(3)의 상부가 경유하는 지점에 터널형으로 커버(4)를 설치하여 건조룸(5)을 형성한다.

상기 건조룸(5)의 상부에는 고주파발진기(6)가 설치되어 건조룸(5)내의 상하 2개소로 나누어져 있는 고전압 전극(6a,6b)과 연결되어 고주파를 건조룸(5) 내에서 발진토록 한다.

상기 상하의 고전압 전극(6a,6b)중 상부의 고전압 전극(6a)에는 높낮이와 각도를 조절할 수 있는 장치가 설치된다.

건조룸(5)의 내부에는 반제품을 적재할 수 있는 컨테이너(7)가 설치되는데, 상기 컨테이너(7)는 측벽(7a)과 수 개의 직각 칸막이(7b)가 설치되고, 상기 칸막이(7b)와 그에 평행하는 컨테이너 측벽(7a)에는 이송장치(3) 위에 반제품 받침역할을 하는 수평돌출형의 받침턱(7c)을 가진다.

상기 받침턱(7c) 상간에는 개구(7d)가 형성되어 후술하는 가열기(8)에서 송풍되는 가열공기가 유입되면서 반제품을 가열 건조할 수 있도록 되어 있다.

건조룸(5)의 정면(즉, 도 2에서 우측)에는 가열기(8) 및 통풍기(9)가 설치되어 건조룸(5)상으로 가열공기공급노즐(10)을 통하여 가열된 공기를 송급할 수 있도록 되어 있으며, 가열공기는 가열공기공급노즐(10)에서 분사되어 컨테이너(7)의 흡입구(7e)상으로 유입되어 개구(7d)를 통하여 반제품으로 송급된다.

건조룸(5) 일측에는 환기시스템과 연결되며 가열공기가 환기되는 환기구(11)가 형성된다.

상기의 가열기(8)에서 발생된 열풍은 목재 반제품 건조시 배출되는 수분 방울이 하측으로 흘러내려 전극 사이에 생기는 습기 때문에 전기 스파크와 누전의 소지가 있는 폐해를 열풍공급으로 인하여 습기를 신속하게 증발시켜 사고 방지를 하게 되며, 증발된 습기는 환기구(11)를 통하여 속히 배출되므로 건조룸(5) 내부의 고전압전극(6a,6b)에는 습기로 인한 제반 폐해가 미연에 방지될 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 목재건조장치(1)를 사용하여 목재 반제품(14)을 건조하는 과정을 살펴 보기로 한다.

목재 반제품(14)을 컨테이너(7)상에 도 1내지 3과 같이 수직으로 적재하고, 고주파발진기(6) 및 이송장치(3), 환기시스템을 가동시키고 가열공기를 흡입시키는 가열기(8)와 통풍기(9)도 동시에 가동시킨다.

상기 이송장치(3)의 구동속도는 초기속도를 수동으로 셋팅하고 건조작동이 개시되면 건조룸(5) 전후로 설치된 이송장치 입구습도계(12)는 이송장치 출구습도계(13)에 연동되어 이송장치(3)의 속도가 자동으로 조절된다.

컨테이너(7)에 적재되어 이송장치(3)의 구동에 의해 건조룸(5) 상으로 목재 반제품(14)이 진입하면 고주파발진기(6)에서 인가된 전원은 상하 고전압전극 (6a,6b)에 전압이 공급되어 가열기(8)를 통하여 공급되는 열풍과 함께 목재 반제품(14)이 건조가 이루어지며, 목재 반제품(14)의 건조가 이루어지면 건조룸(5)을 통과한 목재 반제품(14)을 인수장소로 이송하면 되는 것이다.

이하 본 발명의 작용을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

(실시예 1)

미리 압축한 자작나무 반제품들을 건조했다. 압축 정도는 1.25이고, 목재의 함수율은 31%였다. 상기 목재 반제품의 형상은 6각형으로 하였다. 대변의 길이는 70mm, 길이는 400mm로 하였다.

목재 반제품을 이송장치 면과 반제품 횡단면 사이 간격이 30mm씩 되도록 수직으로 설치하고, 설치된 반제품을 520mm 간격의 상하 고전압전극 사이로 이동시켰다.

제너레이터의 사용 주파수는 13.56MHz 이고, 출력전압은 7.2 KV였다.

이송장치의 속도는 0.9m/H이고, 흡입공기의 온도는 약 80~110℃ 사이가 되도록 가열시켰다. 건조시간은 6시간 40분이었다.

반제품을 상기한 조건으로 건조 후 수분함수율을 측정한 결과 9.8%였으며, 건조된 제품의 형상 변형은 없었으며, 할렬도 없었다.

반제품의 측면은 변색이 없었으며, 이는 제품 길이에 따라 건조가 동일하게 되었다는 것을 보여준다.

(실시예 2)

미리 압축한 사시나무 반제품들을 건조했다. 압축 정도는 1.25이고, 목재 반제품의 수분함수율은 29%였다. 상기 목재 반제품의 형상은 원형이었다. 직경은 100mm, 길이는 400mm로 하였다.

목재 반제품을 실시예 1의 조건과 동일하게 실행하여 건조를 시켰다.

이송장치의 속도는 0.82m/H이었다.

반제품을 상기한 조건으로 건조 후 수분함수율을 측정한 결과 11%였으며, 건조된 제품의 형상 변형은 없었으며, 할렬도 없었다.

반제품의 측면은 변색이 없었으며, 이는 제품 길이에 따라 건조가 동일하게 되었다는 것을 보여준다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명은 각종 목재 반제품을 건조함에 있어서, 건조룸내에 가열기를 통하여 열풍을 공급하면서 고주파발진기를 이용하여 이송장치상에 일정한 높이로 수직 수납된 목재 반제품을 수평 이동시키면서 이와 직각방향에서 고주파에 의해 목재 반제품을 건조토록 함으로서 고품위의 목재를 고속으로 대량 건조할 수 있는 매우 획기적인 발명이다.

Claims (2)

1. 유전가열방식을 이용하여 각종 목재 반제품을 건조하는 목재건조장치(1)를 구성함에 있어서;

   상기 목재건조장치(1)는 기대(2) 상에 설치되는 무한궤도형의 이송장치(3)와,

   상기 이송장치(3)의 상부에는 터널형 커버(4)에 의해 형성되며 일측에 환기시스템과 연결되는 환기구(11)를 갖는 건조룸(5)과,

   상기 건조룸(5) 상부에 설치되어 건조룸(5)의 상하의 고전압전극(6a,6b)과 연결되는 고주파발진기(6)와,

   상기 건조룸(5)의 내부에 반제품을 적재할 수 있는 컨테이너(7)와,

   상기 건조룸(5)의 일측에 설치되어 가열공기공급노즐(10)을 통하여 열풍을 공급하는 가열기(8) 및 통풍기(9)를 구비한 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 목재연속건조장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 컨테이너(7)는 측벽(7a)과 수개의 직각 칸막이(7b)가 설치되고, 상기 칸막이(7b)와 그에 평행하는 컨테이너 측벽(7a)에는 이송장치(3) 위에 반제품 받침을 위한 수평돌출형의 받침턱(7c)과,

   상기 받침턱(7c) 상간에는 열풍 흡입구(7e)와 연통구성되는 개구(7d)가 형성된 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 목재연속건조장치.