KR101012770B1 - 가변압력을 이용한 건조기 및 이를 이용한 건조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건조부 내부의 압력을 대기압 근처에서 감압 또는 가압하는 과정을 반복하여 단열팽창 및 단열압축을 유도하여, 소비전력이 적게 들고, 무게가 가벼우며, 건조시간이 적게 걸리는 건조기 및 건조방법에 관한 것이다. 본 발명의 구체적 수단으로서, 건조기는 건조대상물(1)을 출입시킬 수 있는 개폐도어가 구비된 몸체부(10); 몸체부의 내부로 외부기체를 유입시키거나 내부기체를 배기시킬 수 있는 펌프부(20); 및 펌프부(20)를 제어하여 몸체부(10)의 내부에 단열팽창 또는 단열압축을 유도하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 또 다른 수단으로서 건조방법은 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 미만의 압력으로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S10); 감압된 대기압 미만의 압력을 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S20); 몸체부의 내부 압력을 다시 대기압 또는 대기압보다 큰 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S30); 및 대기압 또는 대기압보다 큰 압력으로 가압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S40)로 구성되며, 상기의 단계들이 반복되는 것을 특징으로 한다.
압력, 가압, 감압, 단열팽창. 단열압축, 건조, 진공
Description
본 발명은 건조부 내부의 압력을 대기압 근처에서 감압 또는 가압하는 과정을 반복함으로써, 단열팽창 및 단열압축을 유도하여, 소비전력을 줄이면서, 무게가 가볍고, 건조시간이 적게 걸리는 건조기 및 이를 이용한 건조방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁물, 수분을 함유한 농수산물 등의 건조대상물을 건조하는 방법으로는 자연건조법과 여러가지의 인공건조법이 이용되어 왔다.
자연건조법은 자연광을 이용하는 것으로 건조시 인위적인 에너지의 공급이 필요없는 장점은 있으나, 날씨와 상대 습도 등의 영향을 받으며, 매연 및 미세먼지와 같은 대기오염 물질로 인하여 건조의 어려움이 따른다.
그리하여 종래 가정, 산업 현장에서 많이 사용되는 인공건조법으로는 열풍 진공건조법이 있다. 그 중, 열풍 진공건조법은 건조기의 내부압력이 낮아지면 증기압이 낮아져, 낮은 온도에서도 물의 기화가 발생하는 현상을 이용한 것이다. 다만 증발되면서 기화열로 인해 주변의 온도가 낮아져 증발속도가 감소하므로, 계속적인 열공급(히팅)이 필요하다. 열공급과 진공상태를 형성하기 위하여는 과도한 소비전 력(2000~3200Wh)이 요구된다. 특히 최근에 많이 보급된 드럼형 세탁조에 구비된 열품 진공건조기는 와류식 세탁기의 건조장치에 비하여 약 20배 이상의 소비전력이 더 드는 문제점이 있었다.
또한, 열풍 진공건조법은 고진공의 상태(예를 들어, 약 10 mbar)를 유지하여야 하므로, 외부의 대기압과의 압력차가 커서, 건조대상물이 위치한 몸체부의 벽이 두껍고, 무게가 무겁다는 단점이 있으며, 오랜 사용시, 밀폐된 부분 등의 변형이 야기되는 제품 파손의 문제도 있었다.
또한, 고진공의 상태를 형성하기 위해 단계적인 진공 및 배기가 요구되는 바, 배기시 소요되는 시간이 오래걸려 전체적인 건조시간이 많이 걸리는 단점이 있었다.
따라서, 소비전력을 줄이면서, 무게가 가볍고, 건조시간이 적게 걸리는 건조기의 개발이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대기압을 중심으로 저진공 및 저가압상태( 약 1013 mbar±100 mbar)로 몸체부의 내부압력을 주기적으로 변화시키는바, 단계적인 진공화가 요구되지 않아 소비전력의 사용을 줄이고, 건조시간을 단축시킨 건조기를 제공하는데 있다.
또한, 종래와는 달리 몸체부 내부의 압력과 외부 대기압의 차이가 크지 않아, 몸체부의 내벽의 두께를 줄일 수 있어, 건조기의 생산단가를 줄이고, 무게를 경량화시킨 건조기를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 압력의 변화를 이용한 건조기를 제공함으로써, 세탁물의 건조뿐만 아니라, 수분이 함유된 농수산물, LCD기판, 반도체 등의 각종 산업에서 활용가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단으로서, 가변압력을 이용한 건조기는 건조대상물(1)을 출입시킬 수 있는 개폐도어가 구비된 몸체부(10); 몸체부의 내부로 외부기체를 유입시키거나 내부기체를 배기시킬 수 있는 펌프부(20); 및 펌프부(20)를 제어하여 몸체부(10)의 내부에 단열팽창 또는 단열압축을 유도하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부(30)는 단열팽창과 단열압축을 반복적으로 유도하는 반복제어수단을 더 포함함이 바람직하다.
그리고, 반복제어수단은 단열팽창과 단열압축을 유도하는 과정 사이의 소정의 시간동안 몸체부(10) 내부의 압력을 유지하는 압력유지수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 몸체부(10) 내부로 외부기체를 유입시키는 경우, 외부기체를 통과시켜 소정의 온도로 예열하는 외부히터부(40)가 더 포함된다.
또한, 외부기체를 건조한 상태로 만들기 위한 제습수단이 더 포함될 수 있다.
또한, 펌프부(20)는 진공펌프 또는 차압펌프이다.
또한, 몸체부(10)의 내부로 유입되는 외부기체의 오염물질을 제거하기 위한 필터부(42)가 더 포함됨이 바람직하다.
또한, 몸체부(10) 내부에는 가열램프(52) 또는 내부히터부(54)가 더 포함될 수 있다.
또한, 몸체부(10) 내부에는 살균을 위한 자외선 램프(60)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 몸체부(10) 내부에는 흡습제(70)가 더 구비될 수 있다.
또한, 몸체부(10)의 내부에는 건조대상물(1)이 위치하는 건조대(12)가 더 구비될 수 있다.
이 때, 건조대(12)는 원통형으로 회전가능하도록 구성됨이 바람직하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 가변압력을 이용한 건조방법은, 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 미만의 압력으로 감압하여 단열팽창시 키는 감압단계(S10); 감압된 대기압 미만의 압력을 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S20); 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 또는 대기압보다 큰 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S30); 및 대기압 또는 대기압보다 큰 압력으로 가압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S40)로 구성되어, 감압단계(S10), 감압유지단계(S20) 가압단계(S30) 및 가압유지단계(S40)가 반복되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 가변압력을 이용한 건조방법은 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압보다 큰 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S12);가압된 대기압보다 큰 압력을 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S22); 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 또는 대기압 미만의 압력으로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S32); 및 대기압 또는 대기압 미만의 압력으로 감압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S42)로 구성되어, 가압단계(S12), 가압유지단계(S22) 감압단계(S32) 및 감압유지단계(S42)가 반복되는 것을 특징으로 한다.
또한, 가압/감압단계에서, 대기압 미만의 압력은 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위이고, 대기압 보다 큰 압력은 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위임이 바람직하다.
또한, 감압단계(S10,S32) 및 가압단계(S30,S12)에서, 시간에 따른 몸체부(10)의 내부압력은 델타함수 또는 선형함수의 형태이다.
또한, 가압단계(S30,S12)에서 몸체부(10)로 유입되는 기체는 예열된 건조 공기임이 바람직하다.
본 발명인 가변압력을 이용한 건조기는 몸체부 내부를 대기압 근처의 압력으로 가압 또는/및 감압시키고, 감압시키거나 가압시키는 단계에서만 펌프부를 구동시키는바, 소비전력이 현저하게 감소되는 장점이 있다.
또한, 종래의 열풍 진공건조방법에 비하여, 진공의 정도가 저진공상태이므로 배기시간이 짧아지고, 기체의 흐름을 유도하여 건조시간이 단축되는 장점이 있고, 몸체부의 두께가 감소하여 건조기의 무게도 경량화되는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예로 설명한다.
<가변압력을 이용한 건조기의 구성>
도 1은 가변압력을 이용한 건조기의 구성도이다. 몸체부(10)에는 건조대상물이 출입할 수 있는 개폐도어(미도시)가 형성되어 있다. 몸체부(10)의 내부에는 대기압, 대기압 보다 크거나 작은 소정의 압력이 형성되고, 일정 시간동안 압력을 유지할 수 있도록 개폐도어에는 기밀을 유지할 수 있는 기밀유지수단(미도시)이 더 포함됨이 바람직하다. 기밀유지수단은 고무, 실리콘 등의 일반적으로 알려진 것이 사용될 수 있다.
몸체부(10)의 내부에는 건조대상물(1)이 놓이는 건조대(12)가 형성되어 있을 수 있다. 건조대(12)의 형상은 건조대상물이 위치할 수 있는 형상이면 걸이식, 판상식 등, 그 형태에 구애받지 아니한다.
건조대(12)는 원통형의 형상이고, 회전가능하게 구성됨이 바람직하다. 건조 대상물(1)이 다량 존재하는 경우, 건조대(12)의 안쪽에 위치하는 건조대상물(1)도 노출되도록 하기 위함이다.
또한, 건조대(12)는 내부의 기체와 노출되는 면적을 증대시키기 위하여 그물망 구조로 형성됨이 바람직할 것이다.
몸체부(10) 내부의 압력은 하기될 제어부(30)의 제어에 의하여 대기압, 대기압 보다 크거나 작은 소정의 압력이 형성되므로, 외부 대기압과 몸체부(10) 내부압력의 차이를 견딜 수 있는 강성과 두께를 갖는다. 다만 외부 대기압과 몸체부(10) 내부압력의 차이(약 100mbar 정도)는 종래의 건조기에 비하여 약 1/10로 크게 줄어, 두께도 종래에 비하여 작은 값을 갖게 된다. 또한, 몸체부(10)의 내부에서는 수분의 증발이 이루지므로, 수분에 노출되어도 부식이 없는 스테인레스 강 등의 재질을 사용함이 바람직할 것이다.
또한, 몸체부(10)에는 외부 공기가 유입되는 유입관(5)과 몸체부(10)의 내부공기가 배기되도록 배기관(7)이 형성될 수 있다. 또는 유입관(5)과 배기관(7)이 하나의 관으로 공기의 유입과 배기를 전환하는 전환밸브가 더 형성되어, 전환밸브에 의하여 외부공기의 유입과 내부공기의 배기가 이루어질 수 있음은 물론이다.
펌프부(20)는 유입관(5) 또는/및 배기관(7)으로 몸체부(10)와 연결되어 있어, 몸체부(10)의 내부에 있는 기체를 배기하거나, 외부기체를 몸체부(10)의 내부로 유입하는 역할을 한다. 각각의 실시예는 도1 및 도 2에 도시된 바와 같다. 도 1의 건조기의 구성도에서, 펌프부(20)는 배기펌프로 몸체부(10)의 내부기체를 외부로 배기하는 역할을 하며, 일반적으로 사용되는 진공펌프 등이 사용될 수 있다. 도 2의 구성도에서, 펌프부(20)는 차압펌프로서, 몸체부(20)의 내부기체를 외부로 배기하거나, 외부기체를 몸체부(10)의 내부로 유입하는 역할을 한다.
제어부(30)는 몸체부(10) 내부의 압력, 습도 등을 체크하고, 몸체부(10) 내부에 단열팽창 및 단열압축이 발생하도록 펌프부(20)를 제어한다. 또한, 본 발명은 몸체부(10)가 가압되거나 감압된 소정의 압력 값에서 일정시간 유지되는바 그 감압/가압유지시간(ㅿt) 및 압력의 가변주기(T) 등을 제어한다. 몸체부(10)의 내부 압력을 반복적으로 가압 또는/및 감압시키는 역할은 제어부(30)의 반복제어수단에서 담당하고, 가압된 상태 및 감압된 상태의 유지시간(ㅿt)의 제어는 압력유지수단에서 담당한다.
외부히터부(40)는 몸체부(10)로 유입되는 외부기체를 예열하는 역할을 한다. 저온의 외부기체보다는 고온의 건조한 기체가 몸체부(10)의 내부로 유입되는 경우, 건조대상물의 수분증발이 더욱 활발하게 일어날 수 있으므로 외부히터부(40)를 구비한다. 또한, 건조한 공기가 유입되도록 외부히터부(40)에 제습수단(미도시)이 포함되거나, 외부기체가 몸체부(10)로 유입되는 경로, 즉 유입관(5)상에 제습수단이 더 부가될 수 있다.
또한, 필터부(42)는 몸체부(10)로 유입되는 외부기체에 포함된 미세먼지나 오염물질을 제거하는 역할을 한다. 필터부(42)도 제습수단과 같이, 외부히터부(42)의 토출구에 장착되거나, 몸체부(10)와 유입관(5)의 연결위치상에 장착될 수 있다. 그러나, 앞서 기재한 필터부(42)의 목적이 달성되는 한 설치위치는 무방하다.
몸체부(10)의 내부에는 내부히터부(54) 또는 가열램프(52)가 더 포함될 수 있다. 건조대상물(1)의 수분이 기화되면서 내부온도가 저하되는 되는바, 몸체부(1)의 내부기체의 온도를 다소 상승시켜 건조기능을 촉진하기 위함이다. 가열램프(52)의 일예로는 적외선 램프 등이 있다.
또한, 몸체부(10)의 내부에 흡습제(70)를 두어 몸체부(10) 내부의 건조상태를 유지하도록 한다. 흡습제(70)의 일예로는 실리카겔이 있다. 그리고 몸체부(10)에는 자외선 램프(60)를 구비하여 건조대상물(특히, 농수산물이나 세탁물)에 대한 살균기능을 더 부가할 수 있다.
<가변압력을 이용한 건조방법>
가변압력을 이용한 건조방법은, 대기압을 중심으로 그 이상 또는 이하의 값을 갖는 압력을 몸체부(10)내부에 주기적으로 형성하여 단열팽창 및 단열압축을 유도하는 방식으로, 건조대상물(1)의 수분증발을 유도한다.
보다 자세하게, 본 발명인 가변압력을 이용한 건조방법은 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 미만의 압력으로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S10)와; 감압된 대기압 미만의 압력을 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S20)와; 몸체부의 내부 압력을 다시 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S30); 및 대기압 또는 대기압 이상으로 가압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S40);가 주기적으로 반복되는 구성이다.
각각의 단계(S10 내지 S40)에 따른 몸체부(10) 내부의 상태로, 단열팽창 및 단열압축이 유도되는 과정은 이하의 실시예1 및 실시예 2로 설명하기로 한다.
본 발명인 가변압력을 이용한 건조방법은 대기압의 근처의 압력으로 가압 및 감압하는 것을 특징으로 하는바, 상기의 건조방법에서 각 단계의 대기압 보다 큰 압력은 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위이고, 대기압 미만의 압력은 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위임이 바람직하다.
(실시예 1)
도 3은 시간에 따른 몸체부(10) 내부의 압력을 나타낸 그래프이다. 먼저 몸체부(10)의 내부를 대기압 미만의 소정의 압력(예를 들어, 913mbar)으로 감압한다(S10). 감압단계(S10)에 의하여 몸체부(10)의 내부는 단열팽창이 유도되어, 내부 증기압이 강하되고 내부온도도 낮아진다. 증기압의 감소로 낮은 온도에서도 건조대상물에 포함된 수분은 증발(기화)된다. 감압단계(S10)에 의하여 감압된 상태를 소정의 시간(ㅿt1)동안 유지하여(S20), 건조대상물(1)에 포함된 수분을 증발시킨다. 감압유지시간(ㅿt1)은 건조대상물의 포함된 수분이 증발하여, 몸체부(10)의 내부가 포화수증기압의 상태에 이를 때까지 걸리는 시간이 됨이 바람직하다. 건조대상물(1)이 의류인 경우, 감압유지시간(ㅿt1)은 약 3분 내지 10분이 된다.
이후, 다시 대기압의 상태 또는 대기압보다 큰 압력으로 가압한다(S30). 도 3은 대기압의 상태로 가압된 것을 나타낸 그래프이다. 가압단계(S30)에 의하여 몸체부(10) 내부는 단열압축이 되고, 내부 온도는 상승한다. 또한, 가압단계(S30)시 외부에서 유입되는 기체는 외부히터부(40)와 제습수단(미도시)에 의하여 고온의 건조한 기체이므로 내부온도는 단열압축에 의한 온도상승률보다 증가하게 될 것이다. 이후, 대기압으로 가압된 상태가 소정의 시간(ㅿt2)동안 유지되면서(S40) 건조대상물(1)에 포함된 수분이 증발된다. 가압유지시간(ㅿt2)도 건조대상물(1)에 포함된 수분이 증발하여 몸체부(10)의 내부가 포화수증기압의 상태에 이를 때까지 걸리는 시간이 됨이 바람직하며, 약 3분 내지 10분이 될 것이며, 가압유지시간(ㅿt2)은 건조대상물(1)의 크기와 수분의 함유정도에 따라 다소 차이가 있을 수 있다.
감압과 감압유지단계(S10,S20) 및 가압과 가압유지단계(S30,S40)는 반복실시되어, 건조대상물(1)의 건조가 완료된다. 상기와 같은 과정이 하나의 주기(A)를 이루어 반복실시될 수 있다. 감압/가압유지시간(ㅿt1 ,ㅿt2) 및 주기(A)는 제어부(30)의 반복제어수단 및 압력유지수단에서 담당한다.
감압단계(S10)와 감압유지단계(S20)에서 건조대상물(1)의 수분의 증발에 영향을 미치는 파라미터는 시간(t)과 가변압력에 의하여 유도된 온도(T)가 된다. 또한 가압단계(S30)와 가압유지단계(S40)에서 건조대상물(1)의 수분의 증발에 영향을 미치는 파라미터는 시간(t)과 압력(P)이 된다.
본 실시예에 있어서, 대기압의 압력으로의 가압단계(S30)는 외부의 공기를 유입하는 방법으로 이루지고, 감압유지단계(S20)와 가압유지단계(S40)는 소정의 시간동안 몸체부(10)의 가압 또는 감압된 상태를 유지시키는 방식인바, 본 발명인 가변압력을 이용한 건조기의 동작, 특히 펌프부(20)의 구동은 감압단계(S10)에서만 이루어진다. 이러한 점은 종래의 건조기가 고진공 상태를 만들기 위하여 펌프의 구동이 계속 요구된 것에 비하여 소비전력이 현저하게 감소되는 효과로 나타난다.
(실시예 2)
도 4는 시간에 따른 몸체부(10) 내부의 압력을 나타낸 그래프이다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로 기본적인 감압단계(S10), 감압유지단계(S20), 가압단계(S30) 및 가압유지단계(S40)는 동일하게 이루어진다. 차이점은 감압 및 가압의 속도와 감압유지시간 및 가압유지시간이 다르다는 점이다.
대기압 미만의 압력으로 몸체부(10) 내부의 압력을 감압하는 단계(S10)에서 감압되는 속도는 일정하다. 시간(t)과 내부압력(P)의 관계가 실시예 1에서처럼 델타함수 형태로 순간적으로 감압되지 않고, 일정한 양의 내부기체를 배기하여 서서히 감압되도록 한다. 시간에 따른 압력의 변화가 비례하도록(예를 들어, 선형적으로 비례), 서서히 감압시키므로 몸체부(10) 내부에는 기체의 흐름(유동속도: v)이 유도되고, 기체의 흐름에 의해 건조대상물(1)에 포함된 수분은 조금씩 증발된다. 몸체부(10) 내부의 화살표는 기체의 흐름을 나타낸다. 따라서 본 실시예에서의 감압유지시간(ㅿt3)은 실시예1의 감압유지시간(ㅿt1)보다 짧아진다.
가압단계(S30) 및 가압유지단계(S40)는 앞서 설명한 감압단계(S10) 및 감압유지단계(S20)를 역으로 진행하면 된다. 몸체부(10)의 내부를 대기압으로 가압시키는 단계(S30)도 외부기체를 서서히 유입하는 방식으로, 몸체부(10)의 내부에 기체의 흐름(v)이 발생되도록 한다. 기체의 흐름에 의하여, 건조대상물(1)에 포함된 수분이 조금씩 증발된다. 따라서, 가압유지시간(ㅿt4)도 실시예 1의 가압유지시간(ㅿt1)보다 짧아지게 될 것이다.
본 발명인 가변압력을 이용한 건조방법의 또다른 실시예로서, 몸체부(10)의 내부 압력을 변화시키는 방법은, 앞서 실시예 1,2로 설명한 감압을 먼저하고 가압하는 방식 외에도 먼저 가압하고 감압하는 방식으로 구성이 가능하다.
보다 자세하게, 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압보다 큰 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S12)와; 가압된 대기압보다 큰 압력을 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S22)와; 몸체부(10)의 내부 압력을 다시 대기압 또는 대기압보다 작은 압력으로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S32); 및 대기압 또는 대기압보다 작은 압력으로 감압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S42);가 주기적으로 반복되는 구성이다.
각각의 단계(S12 내지 S42)와 그에 따른 몸체부(10) 내부상태로, 단열팽창 및 단열압축이 유도되는 과정은 이하의 실시예3 및 실시예 4로 설명하기로 한다.
본 발명인 가변압력을 이용한 건조방법은 대기압의 근처의 압력으로 가압 및 감압하는 것을 특징으로 하는바, 상기의 건조방법에서 각 단계의 대기압 보다 큰 압력은 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위이고, 대기압 미만의 압력은 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위임이 바람직하다.
(실시예 3)
도 5는 시간에 따른 몸체부(10) 내부의 압력을 나타낸 그래프이다. 먼저 몸체부(10)의 내부를 대기압보다 큰소정의 압력(예를 들어, 1113mbar)으로 가압한다(S12). 가압단계(S12)에 의하여 몸체부(10)의 내부가 단열압축되고, 내부온도는 상승한다. 가압단계(S12)에서 가압된 상태를 소정의 시간(ㅿt5)동안 유지하여(S22), 건조대상물(1)의 수분을 증발시킨다. 가압유지시간(ㅿt5)은 건조대상물(1)의 포함된 수분이 증발하여 몸체부(10)의 내부가 포화수증기압의 상태에 이를 때까지 걸리는 시간이 됨이 바람직하다.
이후, 다시 대기압의 상태 또는 대기압보다 작은 압력의 상태로 감압한다(S32). 도 5는 대기압보다 작은 압력으로 감압된 것을 나타낸 것이다. 감압단계(S32)에 의하여 몸체부(10) 내부는 단열팽창되고, 내부 온도는 하강한다. 단열팽창에 의하여 수증기압이 감소하므로, 낮은 온도에서도 건조대상물(1)에 포함된 수분은 증발된다. 감압유지시간(ㅿt6)은 건조대상물에 포함된 수분이 증발하여 몸체부(10)의 내부가 포화수증기압의 상태에 이를 때까지 걸리는 시간이 됨이 바람직하다.
가압과 가압유지단계(S12,S22) 및 감압과 감압유지단계(S32,S42)는 반복실시되어, 건조대상물(1)의 건조가 완료된다. 상기와 같은 과정이 하나의 주기(A)를 이루어 반복실시될 수 있다.
가압단계(S12)와 가압유지단계(S22)에서 건조대상물(1)의 수분증발에 영향을 미치는 파라미터는 시간(t)과 가변압력에 의하여 상승된 온도(T)가 된다. 또한 감압단계(S32)와 감압유지단계(S42)에서 건조대상물(1)의 수분의 증발에 영향을 미치는 파라미터는 시간(t)과 압력(P)이 된다.
본 실시예에 있어서, 대기압의 압력으로 감압하는 경우, 감압단계(S32)는 외 부의 공기를 유입하는 방법으로 이루지고, 감압유지단계(S42)와 가압유지단계(S22)는 소정의 시간동안 몸체부(10)의 가압 또는 감압된 상태를 유지시키는 방식인바, 본 발명인 가변압력을 이용한 건조기의 동작, 특히 펌프부(20)의 구동은 가압단계(S10)에서만 이루어진다. 이러한 점은, 종래 건조기가 고진공 상태를 만들기 위하여 펌프의 구동이 계속 요구된 것에 비해, 소비전력이 현저하게 감소하는 효과로 나타난다.
(실시예 4)
도 6 역시, 시간에 따른 몸체부(10) 내부의 압력을 나타낸 그래프이다. 실시예 3의 경우와 마찬가지로 기본적인 가압단계(S12), 가압유지단계(S22), 감압단계(S32) 및 감압유지단계(S42)는 동일하게 이루어진다. 차이점은 감압 및 가압의 속도와 감압유지시간 및 가압유지시간이 다르다는 점이다.
대기압보다 큰 압력으로 몸체부 내부의 압력을 가압하는 단계(S12)에서 가압되는 속도는 일정하다. 즉, 시간(t)과 압력(P)의 관계에서, 실시예 3에서처럼 델타함수 형태로 순간적으로 가압되지 않고, 일정한 양의 외부기체를 유입하여 서서히 가압되도록 한다. 시간에 대하여 압력이 비례하도록(예를 들어, 선형적으로 비례), 서서히 가압시키므로 몸체부(10) 내부에는 기체의 흐름(유동속도: v)이 유도되고, 기체의 흐름(v)에 의해 건조대상물(1)에 포함된 수분은 조금씩 증발된다. 따라서, 본 실시예에서 감압된 상태를 유지하는 감압유지시간(ㅿt3)은 실시예1의 감압유지시간(ㅿt1)보다 짧아진다. 또한, 가압단계(S12)에 의하여 몸체부(10)의 내부 온도가 상승하므로, 건조대상물(1)의 증발이 활발해진다.
감압단계(S32) 및 감압유지단계(S42)는 앞서 설명한 가압단계(S12) 및 가압유지단계(S22)를 역으로 진행하면 된다. 몸체부(10)의 내부를 대기압 또는 대기압보다 작은 압력으로 감압시키는 단계(S32)는 내부기체를 서서히 배기하는 방식으로 감압하여, 몸체부(10)의 내부에 공기의 흐름이 발생되도록 한다. 마찬가지로 몸체부(10) 내부에는 기체의 흐름이 유도되어, 건조대상물(1)에 포함된 수분이 증발된다. 감압유지단계(S42)의 감압유지시간(ㅿt7)도 실시예 3의 감압유지시간(ㅿt6)보다 짧아지게 될 것이다.
본 실시예에 있어서도, 대기압의 압력으로 감압하는 경우, 감압단계(S32)는 외부의 공기를 유입하는 방법으로 이루지고, 감압유지단계(S42)와 가압유지단계(S22)는 소정의 시간동안 몸체부(10)의 가압 또는 감압된 상태를 유지시키는 방식인바, 본 발명인 가변압력을 이용한 건조기의 동작, 특히 펌프부(20)의 구동은 가압단계(S10)에서만 이루어진다.
<
변형예
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본 발명의 실시예로서, 건조대상물은 세탁물, 신발, 농작물, LCD 기판, 반도체 장치 등, 그 대상을 불문하고 광범위한 산업영역에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 가변압력을 이용한 건조방법은 소정의 주기(A)로 반복실시될 수 있으며, 건조방법(S10 내지 S40, S12내지 S42)이 반복되면서, 건 조대상물(1)에 포함된 수분은 줄어들게 되므로, 감압유지시간 및 가압유지시간은 점점 줄어들고, 반복횟수에 비례하여 주기(A)는 점점 짧아질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 건조방법의 4가지 실시예 이외에도, 대기압 이하로 감압하였다가, 대기압으로 가압하고, 다시 대기압 이하로 감압하였다가 대기압 이상으로 가압하는 등 가압 및 감압되는 압력의 수치는 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다른 실시예로서, 몸체부 내부의 압력 또는 건조에 걸리는 시간등을 표시하는 액정표시장치가 더 부가될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 다양한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 명세서의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명인 가변압력을 이용한 건조기의 제1실시예의 구성도,
도 2는 본 발명인 가변압력을 이용한 건조기의 제2실시예의 구성도,
도 3 내지 도 6은 본 발명인 가변압력을 이용한 건조방법의 시간에 따른 몸체부의 내부압력을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 건조대상물 4,8: 밸브
5: 유입관 7: 배기관
10: 몸체부 12: 건조대
20: 펌프부 30: 제어부
40: 외부히터부 42: 필터부
52: 가열램프 54: 내부히터부
60: 살균부 70: 흡습제
Claims (18)
- 건조대상물(1)을 건조시키는 장치에 있어서,상기 건조대상물(1)을 출입시킬 수 있는 개폐도어가 구비된 몸체부(10);상기 몸체부의 내부로 외부기체를 유입시키거나 내부기체를 배기시킬 수 있는 펌프부(20);상기 펌프부(20)를 제어하여 상기 몸체부(10)의 내부에 단열팽창 또는 단열압축을 유도하는 제어부(30); 및상기 외부기체를 건조한 상태로 만들기 위한 제습수단이 포함하는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 제어부(30)는 상기 단열팽창과 상기 단열압축을 반복적으로 유도하는 반복제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 2항에 있어서,상기 반복제어수단은 상기 단열팽창과 상기 단열압축을 유도하는 과정 사이의 소정의 시간동안 상기 몸체부(10) 내부의 압력을 유지하는 압력유지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체부(10) 내부로 상기 외부기체를 유입시키는 경우, 상기 외부기체를 통과시켜 소정의 온도로 예열하는 외부히터부(40)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 펌프부(20)는 진공펌프 또는 차압펌프인 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항 또는 제6항에 있어서,상기 몸체부(10)의 내부로 유입되는 상기 외부기체의 오염물질을 제거하기 위한 필터부(42)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체부(10) 내부에는 가열램프(52) 또는 내부히터부(54)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체부(10) 내부에는 살균을 위한 자외선 램프(60)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체부(10) 내부에는 흡습제(70)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 1항에 있어서,상기 몸체부(10)의 내부에는 상기 건조대상물(1)이 위치하는 건조대(12)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 제 11항에 있어서,상기 건조대(12)는 원통형으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조기.
- 몸체부(10) 내부에 위치한 건조대상물(1)을 건조시키는 방법에 있어서,상기 몸체부(10)의 내부 압력을 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S10);상기 감압된 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위의 압력을 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S20);상기 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 또는 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S30); 및상기 대기압 또는 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위로 가압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S40)로 구성되어,상기 감압단계(S10), 감압유지단계(S20) 가압단계(S30) 및 가압유지단계(S40)가 반복되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조방법.
- 몸체부(10) 내부에 위치한 건조대상물(1)을 건조시키는 방법에 있어서,상기 몸체부(10)의 내부 압력을 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위의 압력으로 가압하여 단열압축시키는 가압단계(S12);상기 가압된 1014 mbar ~ 1200 mbar의 범위의 압력을 소정의 시간동안 유지하는 가압유지단계(S22);상기 몸체부(10)의 내부 압력을 대기압 또는 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위의 압력으로 감압하여 단열팽창시키는 감압단계(S32); 및상기 대기압 또는 800 mbar ~ 1000 mbar의 범위의 압력으로 감압된 상태를 소정의 시간동안 유지하는 감압유지단계(S42)로 구성되어,상기 가압단계(S12), 가압유지단계(S22) 감압단계(S32) 및 감압유지단계(S42)가 반복되는 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 13항 또는 제 14항에 있어서,상기 감압단계(S10,S32) 및 상기 가압단계(S30,S12)에서,시간에 따른 상기 몸체부(10)의 내부압력은 델타함수 또는 선형함수의 형태인 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조방법.
- 제 13항 또는 제 14항에 있어서,상기 가압단계(S30,S12)에서 상기 몸체부(10)로 유입되는 기체는 예열된 건조 공기인 것을 특징으로 하는 가변압력을 이용한 건조방법.
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2008
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Also Published As
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