KR101426716B1 - 농산물 건조기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열효율을 높였을 뿐만 아니라, 건조 대상 농산물이 과열에 의해 삶아지거나 타지 않고 건조될 수 있도록 히터와 송풍기를 제어할 수 있는 농산물 건조기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배출되는 고온 공기를 이용하여 건조실로 유입되는 공기를 예열하여 열효율을 높였을 뿐만 아니라, 찬 공기가 건조실로 유입됨에 의해 발생되는 결로 현상을 방지하고, 건조기에 구비된 히터와 송풍기를 제어하되, 히터가 꺼진 상태에서 소정시간 동안 경과 후, 배기가 되게 함으로써 히터에서 발생한 열이 충분히 피 건조물에 가해져 건조 효율을 높일 수 있게 하였고, 피 건조물의 건조 상태에 따라 단계적으로 히터와 송풍기의 구동시간을 조절하여 적정온도를 유지하게 함으로써 피 건조물이 짓무르거나 삶아지지 않고 건조될 수 있게 한 농산물 건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

농산물 건조기 및 그 제어방법{drying machine of agricultural products and control method therof}

본 발명은 농산물 건조기를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 열효율을 높였을 뿐만 아니라, 건조 대상 농산물이 과열에 의해 삶아지거나 타지 않고 건조될 수 있도록 히터와 송풍기를 제어할 수 있는 농산물 건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

보다 상세하게 본 발명은 배출되는 고온 공기를 이용하여 건조실로 유입되는 공기를 예열하여 열효율을 높였을 뿐만 아니라, 찬 공기가 건조실로 유입됨에 의해 발생되는 결로 현상을 방지하고, 건조기에 구비된 히터와 송풍기를 제어하되, 히터가 꺼진 상태에서 소정시간 동안 경과 후, 배기가 이루어지게 함으로써 히터에서 발생한 열이 충분히 피 건조물에 가해져 건조 효율을 높일 수 있게 하였고, 피 건조물의 건조 상태에 따라 단계적으로 히터와 송풍기의 구동시간을 조절하여 적정온도를 유지하게 함으로써 피 건조물이 짓무르거나 삶아지지 않고 건조될 수 있게 한 농산물 건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 고추, 가지, 우거지 또는 마늘 등과 같은 농산물은 저장성을 높이기 위해 건조하여 보관 및 유통되고 있다.

이러한 농산물을 건조시키기 위해서는 햇빛과 자연 바람을 이용한 자연건조방식이 사용되어 왔으나, 이러한 자연건조방식은 기상조건이나 일조량에 의해 제한을 받을 뿐만 아니라 건조시간이 길게 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근에는 기후조건에 관계없이 단시간에 농산물을 건조시킬 수 있는 건조기가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 농산물 건조기와 관련된 기술로는 특허문헌 1 및 2를 비롯하여 다양한 것이 개발되어 제공되고 있다.

특허문헌 1은 함체형의 건조실과, 상기 건조실 외부에 형성되고, 쓰레기를 연소시켜 발생된 열을 건조실 외벽으로 전도시켜 농산물을 건조시키는 연소실과, 상기 건조실 내부에 회전축을 중심으로 다단식으로 배치되어 있는 건조선반과, 상기 회전축을 회전 구동시키는 구동수단과, 상기 건조실의 내부 공기를 순환시키기 위한 환기수단으로 구성된 것이고, 특허문헌 2는 공급 호퍼를 구비하는 공급 컨베이어와; 공급 컨베이어에 의해 공급되는 건조 대상물을 건조 컨베이어 상에 균일한 두께로 정렬ㅇ투입해주기 위한 투입 컨베이어와; 적어도 두 개 이상의 건조실로 구성되는 건조 하우징과; 보일러 장치에서 공급되는 고온의 물을 이용하여 건조 하우징의 각 건조실에 열풍을 공급해주기 위한 열교환기와; 건조 하우징의 각 건조실을 경유하도록 한 건조 컨베이어, 건조 컨베이어의 안쪽에 설치되어 건조 컨베이어에서 이탈된 분진을 수거하기 위한 회수 컨베이어와; 건조 컨베이어와 회수 컨베이어에서 공급되는 건조 대상물 및 분진을 배출시켜 주기 위한 이송 컨베이어 구성된 것이다.

이러한 종래의 건조기에서 특허문헌 1의 건조기는 쓰레기를 원료로 사용함으로써 쓰레기를 줄이고 연료를 절감할 수 있는 효과는 있으나, 건조 공정에서 온도의 조절이나 공기의 급, 배기의 조절이 원활하게 이루어지지 못하여 피 건조물의 내부까지 고르게 건조되지 못하거나 익어 피 건조물 고유의 성질이 변질되는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2의 기술은 컨베이어 등을 사용함으로써 피 건조물의 이송이 원활하게 이루어질 수 있으나, 대규모 건조 장치로 고가이므로 소규모의 농가에서는 구입하여 사용할 수 없는 단점이 있다.

이러한 단점을 개선하기 위해 본 출원인에 의해 개발된 것으로 특허문헌 3이 있다.

특허문헌 3은 도 7에 도시한 바와 같이, 팬의 회전에 따른 흡입력과 토출력에 의하여 외기가 공기유입 조절구를 통해 유입덕트(200)를 경유한 후 히터(400)에 의하여 가열되어지고, 가열된 열풍이 건조기 내부로 공급 및 배출되어지는 과정에서 히터와 공기유입 조절구가 동시에 작동되어지도록 한 것이다.

그러나 이렇게 히터와 공기의 출입이 동시에 이루어질 경우 히터에 의해 가열되어 뜨거워진 공기가 배출되므로 열손실이 발생하는 문제가 있다. 또한, 이렇게 히터와 공기의 출입을 단순 제어할 경우 피 건조물이 과열에 의해 삶아지거나 타 상품성을 떨어뜨리는 문제가 있다.

또한, 외부로부터 유입되는 찬 공기가 피 건조물과 접촉할 경우 온도 차에 의해 피 건조물의 표면에 결로(結露)가 발생하는 문제가 있었다.

1. 대한민국 특허등록 제0332479호 2. 대한민국 특허등록 제1075980호 3. 대한민국 특허등록 제0975021호

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 열효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 피 건조물의 물성 변화를 일으키지 않고 건조시킬 수 있는 농산물 건조기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 배기되는 뜨거운 공기의 열을 흡기되는 공기에 열교환시켜 예열함으로써 유입되는 공기와 내부 공기의 온도 차이를 줄여 피 건조물에 결로 형상이 발생되는 것을 줄일 수 있게 한 농산물 건조기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

더욱이, 본 발명은 피 건조물의 건조 상태에 따라 건조실의 내부온도와 건조 시간을 단계적으로 줄여 피 건조물이 고온에서 급속하게 건조가 이루어짐에 의해 발생할 수 있는 삶아지는 현상이나 색이 변하는 현상을 방지할 수 있게 한 농산물 건조기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 농산물 건조기는 내부의 건조실에 열을 공급하는 히터, 공기가 건조실의 내부로 출입하는 흡기 및 배기구, 흡기구로 유입된 공기를 순환시키는 송풍기를 구비한 농산물 건조기에 있어서, 상기 배기구의 일측에 흡기구로 유입되는 공기가 경유하는 열교환기를 더 구비하여 건조실로 유입되는 공기가 배출되는 공기의 잔열에 의해 예열되게 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 건조기를 구성하는 흡기구는 유입되는 공기가 송풍기의 입구로 유입되게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 농산물 건조기 제어방법은 내부의 건조실에 열을 공급하는 히터, 공기가 건조실의 내부로 출입하는 흡기 및 배기구, 흡기구로 유입된 공기를 순환시키는 송풍기 및 송풍기에 의해 송풍되는 공기를 가열하는 히터를 구비한 농산물 건조기를 제어하는 방법에 있어서, 히터를 작동시킨 후 소정시간 경과 후에 배기구를 폐쇄하여 히터에서 발생한 열이 건조기의 내부에서 순환되게 하고, 히터를 정지시킬 때에는 히터가 정지된 후 소정 시간이 경과한 후에 배기구를 개방하여 히터에서 공급된 잔열이 충분히 피 건조물에 공급된 후 배기가 이루어지게 하여 열효율을 높인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 농산물 건조기 제어방법은 히터와 배기구를 교번적으로 작동시켜 건조실 내부에 공기가 일정한 온도를 유지할 수 있게 하되, 피 건조물의 온도와 양에 따라 건조실 내부의 건조 초기 온도를 설정하고, 설정된 초기 온도를 유지한 상태로 소정시간 동안 건조 후, 단계적으로 온도를 낮추어 피 건조물의 서서히 건조되게 함으로써 피 건조물의 내부까지 건조가 이루어지고, 색상이 변하지 않게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 건조실로 유입되는 공기를 배기되는 공기의 열로 예열시킴으로써 유입되는 공기와 건조실 내부 공기의 온도 차를 줄여 피 건조물에 결로 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 히터의 구동과 배기를 제어하되 히터에서 발생된 열이 충분히 건조실 내부의 피 건조물에 작용한 후 식은 상태에서 배기가 이루어지게 함으로써 열효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가열 온도와 시간을 조절하되, 피 건조물의 건조 상태에 따라 단계적으로 온도와 시간을 단축시켜 피 건조물이 강제로 익거나(삶아지거나) 타는 것을 물론 변색되어 품질이 변하는 것을 방지할 수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 건조기의 일예의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 건조기의 다른 일예의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 건조기에 구비된 열교환기의 일예의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 건조기에 구비된 열교환기의 다른 일예의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 건조기를 제어하는 과정을 도시한 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 건조기를 제어하는 과정에서 시간과 온도 그래프
도 7은 종래의 건조기의 일예의 단면도

이하, 본 발명에 따른 농산물 건조기의 일예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 농산물 건조기는 배기되는 공기에 남아 있는 잔열로 유입되는 공기를 예열할 수 있도록 열교환기(4)를 구비하고 있다.

먼저 이러한 열교환기를 구비한 건조기는 통상의 건조기 특히, 본 출원인에 의해 개발된 상기 특허문헌 3의 건조기와 동일 유사한 구성을 갖되, 열교환기(4)를 더 구비하고 있으며, 이는 내부의 건조실(10)에 열을 공급하는 히터(2)와, 공기가 건조실의 내부로 출입하는 흡기 및 배기구(11, 12)와, 흡기구(11)로 유입된 공기를 순환시키는 송풍기(3) 및 구동을 제어하기 위한 제어기(미도시)와 건조실 내부의 온도를 감지하기 위한 온도센서(미도시) 등을 포함하고 있다.

그 밖에 다양한 구성요소들을 포함하고 있으나 본 발명의 요지와 관련이 없는 구성요소에 대하여는 설명을 생략한다.

상기 열교환기(4)는 건조실의 내부로부터 외부로 배출되는 공기에 남아 있는 잔열을 이용하여 건조실의 내부로 유입되는 공기를 가열하기 위한 수단으로 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 도 1에 도시한 바와 같이 건조기의 외부에 설치하거나 도 2에 도시한 바와 같이 건조기의 내부에 설치할 수 있다.

상기 열교환기(4)는 도시한 바와 같이 배기구(12)에 연결된 배기관(12p)이 흡기구(11)에 연결된 흡기관(11p)을 관통하도록 설치하여 흡기관(11p)을 통해 유입되는 공기가 배기관(12p)을 통해 배출되는 고온의 공기의 열을 흡수하여 예열시킨다.

이러한 열교환기(4)는 역으로 흡기관(11p)이 배기관(12p)의 중간을 통과하도록 설치될 수도 있다.(미도시)

상기 열교환기(4)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 별도의 열교환수단을 설치하는 것이 아니라 배기되는 고온의 공기가 흡기관(11p)에 흐르는 공기와 접촉되는 면적을 넓힐 수 있도록 배기관 또는 흡기관의 일부에 열교환부를 형성함에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 배기관(12p) 중 흡기관(11p)을 통과하는 부분에 주름(4g)을 형성하여 흡기관(11p)으로 유입된 공기가 배기관(12p)을 통과하는 공기에 의해 가열된 면적을 넓히거나 도 4에 도시한 바와 같이 다수의 열전도핀(4p)을 설치하여 구성될 수 있다.

즉, 배기관(12p)에 주름(4g)을 형성하여 배기관을 통과하는 뜨거운 공기가 보다 넓은 면적을 가열하게 하고, 이렇게 가열된 면적이 넓은 주름(4g)부를 흡기되는 공기가 통과하면서 보다 많은 양의 열을 흡수할 수 있는 것이다. 또한, 열전도핀(4p)의 경우에도 배기되는 뜨거운 공기에 의해 가열되는 면적을 넓혀 열교환 면적을 넓게 하기 위한 것이다.

또한 본 발명에 따른 건조기의 상기 흡기관(11p)과 배기관(12p)에는 각각 개폐판(11c, 12c)을 더 설치하여 공기의 출입을 단속할 수 있게 하였으며, 공기의 출입을 단속함에 의해 보다 효율적으로 피 건조물을 건조할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명은 이렇게 공기의 출입을 제어함과 동시에 히터(2)와 송풍기(3)의 구동을 제어하여 보다 효율적으로 피 건조물을 건조할 수 있게 하기 위한 제어방법을 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 하고 있으며, 이러한 목적을 이루기 위한 건조기의 제어방법은 히터를 작동시킨 후 소정시간 경과 후에 배기구를 폐쇄하여 히터에서 발생한 열에 의해 가열된 공기가 건조기의 내부에서 순환하여 농산물이 건조되게 하고, 히터를 정지시킬 때에는 히터가 정지된 후 소정 시간이 경과한 후에 배기구를 개방하여 히터에서 공급된 잔열이 충분히 피 건조물에 공급된 후 배기가 이루어지게 하여 열효율을 높인 것을 특징으로 한다.

건조기가 작동되기 전에는 배기구가 개방되고 히터와 송풍기가 정지된 상태이다.

건조기의 구동이 시작되면 히터와 송풍기가 작동되어 가열된 공기가 건조실 내부에 순환되고 이렇게 가열되는 공기가 순환하는 과정에서 건조실 내부의 일부 공기가 배기구를 통해 배출되어 건조실 내부의 공기 전체가 고르게 가열된 상태를 유지할 수 있는 것이다. 물론 이때 건조실 내부에 남아 있던 습기도 같이 배출될 수 있다. 여기서 습기는 피 건조물로부터 배출된 것이 아닌 건조실 내부에 잔류하던 수분이다.

이렇게 소정시간동안 배기구를 개방한 상태에서 히터와 송풍기를 구동시킨 후 배기구의 개폐판을 닫아 배기구를 폐쇄시킨 후 지속하여 히터와 송풍기를 구동시킨다.

상기 히터를 구동시키는 기준은 제어기에 구비된 프로그램에 기 입력된 시간이나 온도가 될 수 있으나, 이하에서는 시간을 기준으로 설명하지만 온도를 기준으로 제어할 수도 있다.

히터의 두공시간이 경과하여 건조실 내부의 온도가 설정된 온도가 되면 히터의 구동이 정지한다.

히터가 정지된 상태에서 배기구 개방 대기 시간이 경과한 후, 배기구의 개폐판을 개방하여 배기가 이루어지게 한다. 이렇게 배기구를 히터의 구동이 정지된 이후 배기구 개방 대기 시간이 경과한 후에 개방하는 이유는 히터가 정지되었다 하더라도 건조실 내부 공기의 온도는 설정된 온도를 유지하고 있고, 이 고온의 공기가 충분히 피 건조물에 작용하여 피 건조물의 수분을 증발시킬 수 있기 때문이다.

배기기 개방 대기 시간이 경과하면 기 설정된 배기구 개방 시간 동안 배기구를 개방하여 배기를 시킨다.

배기구 개방 시간이 경과하면, 기 설정된 피 건조물의 건조 과정이 종료되었는지를 확인하여 과정이 종료된 것으로 인지하면 건조 과정을 종료하고, 다음 단계의 건조 공정이 남아 있으면 다음 단계 건조 공정을 수행한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 다음 단계로 수행할 건조 조건으로 건조시간(또는 온도)과 시간이 재설정된 후, 상기의 과정을 반복하게 된다. 물론, 상기의 과정을 반복하되, 히터가 구동되는 시간이나 온도 등은 설정된 단계에 맞추어 구동이 제어된다.

전술한 바와 같이, 최초 건조 과정 이후 이루어지는 건조 과정은 단계적으로 온도를 낮추고 시간을 줄여가며 수행하여 피 건조물의 변질이나 색상 변화를 줄일 수 있게 하는 것이 바람직하다.

즉, 히터와 배기구를 교번적으로 작동시켜 건조실 내부에 공기가 일정한 온도를 유지할 수 있게 하되, 피 건조물의 온도와 양에 따라 건조실 내부의 건조 초기 온도를 설정하고, 설정된 초기 온도를 유지한 상태로 소정시간 동안 건조 후, 단계적으로 온도를 낮추어 피 건조물의 서서히 건조되게 함으로써 피 건조물의 내부까지 건조가 이루어지고, 색상이 변하지 않게 한 것이 바람직하다.

상기의 설명에서 온도와 시간의 범위를 설명함에 있어서, "소정"이라는 기재는 피 건조물의 종류나 상태에 따라 달라질 수 있는 것으로 이를 특정 수치로 한정할 수 없고 한정할 필요가 없는 것이다.

1: 건조기 본체
11: 흡기구 11c: 개폐판 11p: 흡기관
12: 배기구 12c: 개폐판 12p: 배기관
2: 히터 3: 송풍기
4: 열교환기 4w: 주름 4p: 열전도핀

Claims (5)

1. 내부의 건조실(10)에 열을 공급하는 히터(2); 공기가 건조실(10)의 내부로 출입하는 흡기구(11) 및 배기구(12); 상기 흡기구(11)로 유입된 공기를 순환시키는 송풍기(3); 구동을 제어하기 위한 제어기; 상기 배기구(12)의 일측에 흡기구(11)로 유입되는 공기가 경유하는 열교환기(4);를 포함하며,
   상기 열교환기(4)는 상기 배기구(12)에 연결된 배기관(12p)이 흡기구(11)에 연결된 흡기관(11p)을 관통하도록 설치하여 흡기관(11p)을 통해 유입되는 공기가 배기관(12p)을 통해 배출되는 고온의 공기의 열을 흡수하여 예열시키도록 하고,
   상기 배기관(12p) 중의 흡기관(11p)을 통과하는 부분에 주름(4g)을 형성하거나 다수의 열전도핀(4p)을 설치하여 열교환 면적을 넓게 한 것을 특징으로 하는 농산물 건조기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 흡기구(11) 및 배기구(12)에 각각 개폐판(11c, 12c)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 농산물 건조기.
4. 삭제
5. 삭제

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