KR101515916B1 - 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치 - Google Patents

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김은숙
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농업회사법인 주식회사 도경
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Abstract

본 발명은 고추, 시래기 등과 같은 농산물 또는 수산물 등을 건조시키는 농수산물 건조장치에 관한 것으로, 특히 건조실 내부의 습도와 덕트 내부의 습도를 외기 습도와 비교하여 개방사이클 형태의 덕트시스템 또는 폐쇄사이클 형태의 덕트시스템을 선택하여 건조작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하고, 건조시간과 건조에 투입되는 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치{Drying apparatus for drying agricultural and aquatic products having variable air duct system}
본 발명은 고추, 시래기 등과 같은 농산물 또는 수산물 등을 건조시키는 농수산물 건조장치에 관한 것으로, 특히 건조실 내부의 습도(이하 '습도'는 상대습도를 의미함)와 덕트 내부의 습도를 외부 공기의 습도와 비교하여 개방사이클 형태의 덕트시스템 또는 폐쇄사이클 형태의 덕트시스템을 선택하여 건조작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하고, 건조시간과 건조에 투입되는 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.
농수산물 건조장치에 관하여는 다수의 기술이 존재하나, 크게 흡배기 방식에 따라 구분하면 폐쇄사이클, 개방사이클 및 폐쇄사이클과 개방사이클을 혼합한 혼합사이클 방식으로 구분할 수 있다.
폐쇄사이클 방식에 따른 농수산물 건조장치에 관한 종래 기술로는 등록특허 제10-1029596호 등이 있고, 혼합사이클 방식에 따른 농수산물 건조장치에 관한 종래기술로는 등록특허 제10-1105665호 등이 있다.
그러나, 위와 같은 종래 방식의 농수산물 건조장치는 농수산물 건조장치의 외부의 공기(이하 '외기'라 함)의 습도를 고려하지 않고 있다.
우리나라는 계절별로 상대습도의 편차가 큰 편이고, 그날 그날의 날씨에 따른 상대습도의 변화도 큰 편에 속한다.
최근의 논문에 따르면, 우리나라의 계절별 평균 상대습도는 지역에 따라 봄철에는 58%~68%, 여름철에는 76%~83%, 가을철에는 65%~74%, 겨울철에는 55%~70%로 그 변화의 폭이 큰 편에 속한다.(고명찬, 이승호, "한국의 도시 규모별 습도 변화에 관한 연구", 대한지리학회지, 48권 제1호, 19~36쪽, 2013년 참조)
또한 우천시의 상대습도와 맑고 건조한 날의 상대습도의 차이도 매우 크다고 할 수 있다.
따라서 이러한 외기의 습도를 고려하여 농수산물 건조장치에 있어서 공기 제습과정의 효율을 높일 수 있는 기술이 필요하다 할 것이나, 종래 기술에는 그와 같은 기술이 나타나 있지 않은 것으로 보인다.
KR 10-1029596 B1 KR 10-1105665 B1
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 외기의 습도를 고려하여 농수산물 건조장치의 흡배기 방식을 폐쇄사이클 또는 개방사이클로 용이하게 전환할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 덕트 내부의 습도와 외기의 습도를 비교하여 덕트 내부의 습도가 높으면 개방사이클 방식의 덕트시스템을 구성하고, 외기의 습도가 높으면 폐쇄사이클 방식의 덕트시스템을 구성하도록 하는 간편한 방식의 가변밸브를 제안하여 기존에 운영 중인 농수산물 건조장치를 적은 비용으로 교체할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 위와 같은 개방사이클 또는 폐쇄사이클 방식을 선택할 수 있도록 함으로써 제습장치의 제습효율을 높이고, 제습과정에 투입되는 에너지와 제습시간을 줄일 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 건조실(1), 덕트(3), 상기 건조실(1)로 건조한 열풍을 송풍하는 열풍기(14), 상기 건조실(1) 내부에 설치되는 메인온도센서(51)와 메인습도센서(41)로 이루어진 농수산물 건조장치에 있어서, 상기 농수산물 건조장치의 외부 공기의 습도를 측정하는 외기습도센서(43); 상기 덕트(3) 내부에 설치되는 덕트습도센서(42); 상기 건조실(1)과 상기 덕트(3) 사이에 설치되는 배기팬(31); 상기 덕트(3)와 외기 사이에 설치되어 외기를 흡입하는 흡기팬(32); 상기 덕트(3) 내부에 설치되어 상기 배기팬(31)으로부터 유입되는 공기를 외부로 배출하거나 내부로 순환시키는 제1 가변밸브(A); 상기 덕트(3) 내부에 설치되어 덕트 내부의 공기를 순환시키거나 상기 흡기팬(32)으로부터 흡입된 외기를 상기 열풍기(14) 측으로 안내하는 제2 가변밸브(B); 및 가동 초기에 상기 메인습도센서(41)와 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하고, 건조작동이 계속되는 동안 상기 덕트습도센서(42)와 상기 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하는 것을 포함하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 및 제2 가변밸브(A,B)는, 상기 덕트(3) 내부 상측에 설치되는 힌지부(23); 상기 힌지부(23)에 회동가능하게 연결되는 밸브 플레이트(22); 및 전자석으로 이루어진 스토퍼(21)로 구성된 점에 특징이 있다.
또한 상기 제1 가변밸브(A)와 상기 제2 가변밸브(B)는 상기 덕트습도센서(42)와 상기 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도의 비교에 의한 제어부의 제어에 의해 상호 연동하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템을 구성하는 점에 특징이 있다.
또한 상기 덕트습도센서(42)와 상기 제2 가변밸브(B) 사이의 덕트에 연결되어 설치되는 냉각장치(30)가 더 구비된 점에 특징이 있다.
또한 건조실 내부에 설치되는 메인습도센서, 덕트 내부에 설치되는 덕트습도센서 및 외기습도센서를 포함하는 농수산물 건조장치의 제어방법에 있어서, 메인습도센서와 외기습도센서로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하고, 건조실 내부로 건조한 열풍을 송풍하는 단계; 건조작동이 계속되는 동안 덕트습도센서와 외기습도센서로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하는 단계; 및 건조시간 경과여부를 판단하는 단계로 이루어진 점에 특징이 있다.
본 발명은 외기의 습도를 고려하여 농수산물 건조장치의 흡배기 방식을 폐쇄사이클 또는 개방사이클로 용이하게 전환할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 덕트 내부의 습도와 외기의 습도를 비교하여 덕트 내부의 습도가 높으면 개방사이클 방식의 덕트시스템을 구성하고, 외기의 습도가 높으면 폐쇄사이클 방식의 덕트시스템을 구성하도록 하는 간편한 방식의 가변밸브를 제안하여 기존에 운영 중인 농수산물 건조장치를 적은 비용으로 교체할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 위와 같은 개방사이클 또는 폐쇄사이클 방식을 선택할 수 있도록 함으로써 제습장치의 제습효율을 높이고, 제습장치에 투입되는 에너지와 제습시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 폐쇄덕트시스템을 형성하는 경우를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명이 개방덕트시스템을 형성하는 경우를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 및 제2 가변밸브의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제어과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제어회로를 나타낸 블록도이다.
본 명세서에 있어서, 개방사이클 방식의 덕트시스템은 '개방덕트시스템'으로, 폐쇄사이클 방식의 덕트시스템은 '폐쇄덕트시스템'으로 간략히 표현할 수 있고, 외부 공기는 '외기'로 표현할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치는 크게 건조실(1), 덕트(3) 및 제습장치로 구성된다.
제습장치는 공기를 가열하는 히터(11), 공기에 포함된 수분을 기화시키는 제습로터(12), 공기 중 수분을 흡수하는 흡습체(13) 및 열풍기(14)로 이루어진다.
여기서 흡습체(13)는 제올라이트(zeolite) 또는 염화리튬(lithium chloride) 등이 사용될 수 있다.
건조실(1)에는 건조하고자 하는 농수산물 즉, 피건조물이 적재되어 수납되는 채반(2)이 설치되고, 메인온도센서(51)과 메인습도센서(41)가 설치된다. 또한 건조실(1)과 덕트(3) 사이에는 건조실 내부의 공기를 외부로 배출하거나 제습장치로 순환시키기 위하여 배기팬(31)이 설치된다.
덕트(3)의 내부에는 덕트 내부의 공기를 외부로 배출하거나 제습장치로 순환시키기 위하여 제1 가변밸브(A)와 제2 가변밸브(B)가 설치되고, 제1 가변밸브(A)와 제2 가변밸브(B) 사이에 덕트 내부의 습도를 측정하기 위한 덕트습도센서(42)가 설치된다.
또한 제2 가변밸브(B)와 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 제습장치의 외부 사이에는 외기를 흡입하기 위하여 흡기팬(32)이 덕트(3)의 일단에 설치된다.
본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치의 외부에 외기의 습도를 측정하기 위한 외기습도센서(43)가 더 구비된다.
먼저 외기습도센서(43)로부터 측정된 외기의 습도가 덕트습도센서(42)로부터 측정된 덕트 내부의 습도보다 높은 경우, 본 발명의 가변덕트시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 폐쇄덕트시스템을 구성하여 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치 내부의 공기가 그 내부에서 순환되도록 형성하도록 한다.
통상적으로 건조실(1) 내부로 송풍되는 건조한 공기의 습도는 30% 이하가 되고, 건조실(1) 내부에서 덕트(3)로 배출되는 공기의 습도는 75% 이상으로 설정하는 것이 일반적이므로 실제 덕트(3) 내부의 공기의 습도는 온도 하락에 의하여 대략 80% 정도가 된다. 다만, 건조실(1) 내부에서 덕트(3)로 배출되는 공기의 습도는 고정된 것이 아니라 사용자가 제어부를 통해 설정할 수 있는 사항인 점은 당연하다 할 것이다.
따라서 외기의 습도가 덕트 내부의 습도보다 높은 경우에는 폐쇄덕트시스템을 구성하여 덕트 내부의 공기를 순환시키는 것이 제습시간과 제습효율 측면에서 유리하다 할 것이다.
위와 같이 폐쇄덕트시스템을 구성하기 위하여 제1 가변밸브(A)와 제2 가변밸브(B)를 도 1에 도시된 바와 같이 제어부를 통해 연동하여 작동하도록 구성한다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 자기력에 의해 제1 가변밸브(A)의 밸브 플레이트(22)가 좌측으로 회동하고, 제2 가변밸브(B)의 밸브 플레이트(22)가 우측으로 회동하여 각각 스토퍼(21)에 부착된다.
한편, 덕트습도센서(42)와 제2 가변밸브(B) 사이에 제습효율을 높이기 위해 냉각장치(30)가 더 설치될 수도 있는데, 이 냉각장치를 통해 덕트(3) 내부의 습한 공기가 응축되어 응축수로 일부 배출된다.
결과적으로 폐쇄덕트시스템을 구성하는 경우에는 제습장치가 하이브리드 방식을 취하게 되는 것이다.
한편, 외기습도센서(43)로부터 측정된 외기의 습도가 덕트습도센서(42)로부터 측정된 덕트 내부의 습도보다 낮거나 같은 경우, 본 발명의 가변덕트시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 개방덕트시스템을 구성하여 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치 외부의 공기를 흡기팬(32)을 통해 흡입하여 건조실(1)로 투입하고, 건조실(1)에서 습도가 높아진 공기를 외부로 배출하는 비순환사이클을 형성하도록 한다.
즉, 외기의 습도가 덕트 내부의 습도보다 낮거나 같은 경우에는 개방덕트시스템을 구성하여 외부의 공기를 건조시켜 사용한 후, 외부로 배출시키는 것이 제습시간과 제습효율 측면에서 유리하다 할 것이다.
위와 같이 개방덕트시스템을 구성하기 위하여 제1 가변밸브(A)와 제2 가변밸브(B)를 도 2에 도시된 바와 같이 제어부를 통해 연동하여 작동하도록 구성한다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 자기력에 의해 제1 가변밸브(A)의 밸브 플레이트(22)가 우측으로 회동하고, 제2 가변밸브(B)의 밸브 플레이트(22)가 좌측으로 회동하여 각각 스토퍼(21)에 부착된다.
이 경우에는 냉각장치(30)가 작동하지 않게 되고, 그 결과 제습장치는 하이브리드 방식이 아닌 단일 방식의 제습장치가 되며, 제습과정에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있게 된다.
도 3에는 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치의 제1 및 제2 가변밸브(A,B)의 구성이 나타나 있다.
제1 가변밸브(A)는 상기 덕트(3) 내부에 설치되어 상기 배기팬(31)으로부터 유입되는 공기를 외부로 배출하거나 내부로 순환시키는 기능을 하고, 제2 가변밸브(B)는 상기 덕트(3) 내부에 설치되어 덕트 내부의 공기를 순환시키거나 상기 흡기팬(32)으로부터 흡입된 외기를 상기 열풍기(14) 측으로 안내하는 기능을 한다.
제1 및 제2 가변밸브(A,B)는 덕트 내부 상측에 설치되는 힌지부(23)와 힌지부(23)에 회동가능하게 연결된 밸브 플레이트(22), 밸브 플레이트(22)의 회동을 제한하는 스토퍼(21)로 이루어진다.
여기서 스토퍼(21)는 밸브 플레이트(22)의 회동을 제한할 뿐만 아니라 회동이 발생할 수 있도록 전자석으로 형성하여 제어부에 의해 그 자기력 및 자성이 제어되도록 하고, 그에 대응하여 밸브 플레이트(22)는 철(Fe) 성분의 재질로 구성한다. 물론 밸브 플레이트(22)도 전자석으로 구성하여 제어부의 제어신호에 따라 그 자성을 제어할 수 있도록 할 수 있다.
따라서 제어부의 제어신호에 따라 제1 가변밸브(A)의 밸브 플레이트(22)가 좌측으로 회동함과 동시에 제 2 가변밸브(B)의 밸브 플레이트는 우측으로 회동함으로써 폐쇄덕트시스템을 구성하게 된다.
마찬가지로 제어부의 제어신호에 따라 제1 가변밸브(A)의 밸브 플레이트(22)가 우측으로 회동함과 동시에 제 2 가변밸브(B)의 밸브 플레이트는 좌측으로 회동함으로써 개방덕트시스템을 구성하게 되는 것이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치의 제어방법을 설명하면, 먼저 가동 초기에 메인습도센서(41)로부터 측정된 건조실(1) 내부의 습도와 외기습도센서(43)로부터 측정된 외기의 습도를 비교하여 전자가 후자보다 높거나 같으면 개방덕트시스템으로, 낮으면 폐쇄덕트시스템으로 구동한다.
왜냐하면 가동 초기에는 온도 하락에 의한 결로수 등에 의해 덕트 내부의 습도가 비정상적으로 높게 측정될 수 있으므로 메인습도센서(41)에 의해 측정된 건조실(1) 내부의 습도를 외기의 습도와 비교하는 것이 보다 정확하기 때문이다.
그리고 제습장치가 작동하면서 건조작동이 이루어지게 되고, 그 후 덕트습도센서(42)로부터 측정된 덕트(3) 내부의 습도와 외기의 습도를 비교하여 전자가 후자보다 높거나 같으면 개방덕트시스템으로, 낮으면 폐쇄덕트시스템으로 구동한다.
위와 같은 과정을 거치면서 미리 입력된 건조시간이 경과하면 건조작동을 종료하게 되는 것이다.
도 5에는 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치의 제어회로에 관한 블록도가 나타나 있는 바, 메인습도센서(41), 덕트습도센서(42) 및 외기습도센서(43)로 부터 측정된 습도값이 입력되도록 하고, 위 습도값들을 비교하여 제1 및 제2 가변밸브(A,B)를 연동하여 제어하도록 한다.
또한, 폐쇄덕트시스템으로 구동하는 경우에 냉각장치(30)를 작동시키고, 개방덕트시스템으로 구동하는 경우에는 냉각장치(30)의 작동을 멈추도록 제어한다.
기타 건조장치와 배기팬(31), 흡기팬(32)의 작동도 제어부의 제어신호에 따라 이루어지게 되는 것이다.
본 명세서에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치 및 그 제어방법의 권리범위는 위에서 설명한 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론, 본 청구범위의 기재된 기술적 사상으로부터 당업자가 다양하게 변형을 가할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
1 : 건조실 2 : 채반
3 : 덕트
11 : 히터 12 : 제습로터
13 : 흡습체 14 : 열풍기
21 : 스토퍼 22 : 밸브 플레이트
23 : 힌지부
30 : 냉각장치 31 : 배기팬
32 : 흡기팬
41 : 메인습도센서 42 : 덕트습도센서
43 : 외기습도센서
51 : 메인온도센서
A : 제1 가변밸브 B : 제2 가변밸브

Claims (5)

  1. 건조실(1), 덕트(3), 상기 건조실(1)로 건조한 열풍을 송풍하는 열풍기(14), 상기 건조실(1) 내부에 설치되는 메인온도센서(51)와 메인습도센서(41)로 이루어진 농수산물 건조장치에 있어서,
    상기 농수산물 건조장치의 외부 공기의 습도를 측정하는 외기습도센서(43);
    상기 덕트(3) 내부에 설치되는 덕트습도센서(42);
    상기 건조실(1)과 상기 덕트(3) 사이에 설치되는 배기팬(31);
    상기 덕트(3)와 외기 사이에 설치되어 외기를 흡입하는 흡기팬(32);
    상기 덕트(3) 내부에 설치되어 상기 배기팬(31) 으로부터 유입되는 공기를 외부로 배출하거나 내부로 순환시키는 제1 가변밸브(A);
    상기 덕트(3) 내부에 설치되어 덕트 내부의 공기를 순환시키거나 상기 흡기팬(32) 으로부터 흡입된 외기를 상기 열풍기(14) 측으로 안내하는 제2 가변밸브(B); 및
    가동 초기에 상기 메인습도센서(41)와 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하고, 건조작동이 계속되는 동안 상기 덕트습도센서(42)와 상기 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도를 비교하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템 여부를 결정하는 것을 포함하는 제어부;
    로 이루어지되,
    상기 제1 및 제2 가변밸브(A,B)는,
    상기 덕트(3) 내부 상측에 설치되는 힌지부(23);
    상기 힌지부(23)에 회동가능하게 연결되는 밸브 플레이트(22); 및
    전자석으로 이루어진 스토퍼(21);
    로 구성된 점에 특징이 있는 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가변밸브(A)와 상기 제2 가변밸브(B)는 상기 덕트습도센서(42)와 상기 외기습도센서(43)로부터 측정된 각각의 습도의 비교에 의한 제어부의 제어에 의해 상호 연동하여 폐쇄덕트시스템 또는 개방덕트시스템을 구성하는 점에 특징이 있는 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 덕트습도센서(42)와 상기 제2 가변밸브(B) 사이의 덕트에 연결되어 설치되는 냉각장치(30)가 더 구비된 점에 특징이 있는 가변덕트시스템을 구비한 농수산물 건조장치.
  5. 삭제
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