KR101561030B1

KR101561030B1 - 터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치

Info

Publication number: KR101561030B1
Application number: KR1020150010019A
Authority: KR
Inventors: 임태헌
Original assignee: 삼우종합기계(주)
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-10-16

Abstract

본 발명은 열풍분사 방식으로 직물원단(10)을 건조하는 장치에 있어서: 상기 직물원단(10)을 다수의 안내롤러(22)로 지지하고, 물받이(25)로 배수하는 이송수단(20); 상기 물받이(25)의 상측으로 다수의 분사노즐(35)을 지닌 분사관(33)을 구비하고, 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)를 사용하여 압축 가열된 공기를 여과하여 분사하는 열풍건조수단(30); 및 상기 직물원단(10)의 물성에 대응하여 분사노즐(35)의 열풍 조건을 변동하게 열풍의 분사압을 검출하는 압력센서(41), 열풍의 분사속도를 검출하는 유속센서(42), 열풍의 분사온도를 검출하는 온도센서(43), 상기 센서들의 신호를 이용하여 설정된 조건으로 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b), 밸브(37), 디스플레이(46)에 출력을 인가하는 제어기(45)를 구비하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 물에 젖어 이송되는 직물원단에 집중적으로 열풍을 분사하는 방식으로 짧은 경로 상에서 신속한 건조를 유도하여 설비투자와 유지관리 비용을 절감하고 온실가스 배출을 경감하는 효과가 있다.

Description

터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치{Textile dry apparatus using turbo hot-air injection}

본 발명은 직물원단 건조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연속적으로 이송되는 젖은 직물원단에 터보에 의해 발생한 열풍을 집중적으로 분사하여 신속한 건조를 유도하는 터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치에 관한 것이다.

통상적으로 직물원단을 제조하는 과정에 있어서 워터젯(Water Jet) 기계에서 생산된 물에 젖은 직물원단을 건조시키기 위해 기름보일러를 이용하고 있으나 난방비용이 많이 소요될 뿐더러 환경오염을 유발하고 있다. 이에 향후 섬유산업에 있어서도 에너지 절약, 온실가스 배출실적 등을 관리하기 위한 부단한 노력이 절실하게 요구되는 실정이다.

직물원단의 건조와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1011461호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1296201호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1에 의하면 건조할 직물의 상부로부터 열풍을 쏘아 주는 2개 이상의 연속되는 요철구조 형상의 상부 열풍 노즐; 망사 컨베이어의 하부에 설치되고 건조할 직물의 하부로부터 열풍을 쏘아 주는 2개 이상의 연속되는 요철조 형상의 하부 열풍 노즐; 유입된 직물을 열풍으로 최종 건조시키는 드럼 및 텀블러 건조부;등으로 구성된다. 이에 따라, 직물의 종류를 불문하여 설치비용과 장소를 절약하고 인력과 운영경비를 절감하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 양단부가 프레임 상부에 안착되고, 상방 열풍 토출형 바텀노즐부를 갖는 바텀덕트; 하방 열풍 토출형 탑노즐부를 갖되 상기 바텀덕트와의 사이에 원단 이송공간부를 형성하는 탑덕트; 상기 바텀덕트와 상기 탑덕트의 내부 열풍 경로를 상호 연결시키는 중계덕트; 상기 탑플레이트의 유통부 상부 측에 설치되는 열풍발생유닛; 등을 포함한다. 이에 따라, 열풍의 손실을 최소화하면서 건조성능을 높이는 효과를 기대한다.

그러나, 선행문헌 1의 경우 무장력 건조부와 텀블러 건조부로 분산되므로 직물의 건조경로가 길어져 열손실이 증대될 우려가 크고, 선행문헌 2의 경우 열풍발생유닛으로 스팀 또는 전기에 의한 통상의 라디에이터를 사용하므로 건조성능 측면에서 한계성을 나타낸다.

1. 한국 등록특허공보 제1011461호 “직물 건조기” (공개일자 : 2011. 2. 7.) 2. 한국 등록특허공보 제1296201호 “직물원단 건조장치” (공개일자 : 2013. 8. 13.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 물에 젖은 상태로 연속적으로 이송되는 직물원단에 터보에 의해 발생한 열풍을 집중적으로 분사하는 방식으로 짧은 경로 상에서 신속한 건조를 유도하는 터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열풍분사 방식으로 직물원단을 건조하는 장치에 있어서: 상기 직물원단을 다수의 안내롤러로 지지하고, 물받이로 배수하는 이송수단; 상기 물받이의 상측으로 다수의 분사노즐을 지닌 분사관을 구비하고, 터보 공압기 또는 터보 블로워를 사용하여 압축 가열된 공기를 여과하여 분사하는 열풍건조수단; 및 상기 직물원단의 물성에 대응하여 분사노즐의 열풍 조건을 변동하게 열풍의 분사압을 검출하는 압력센서, 열풍의 분사속도를 검출하는 유속센서, 열풍의 분사온도를 검출하는 온도센서, 상기 센서들의 신호를 이용하여 설정된 조건으로 터보 공압기 또는 터보 블로워, 밸브, 디스플레이에 출력을 인가하는 제어기를 구비하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이송수단은 안내롤러 중에 적어도 하나를 텐션롤러로 적용하고, 오일레스 베어링을 개재하여 안내롤러를 지지하는 것을 특징으로 한다.

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한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 물에 젖은 상태로 연속적으로 이송되는 직물원단에 터보에 의해 발생한 열풍을 집중적으로 분사하는 방식으로 짧은 경로 상에서 신속한 건조를 유도하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건조장치의 주요 구성을 개략적으로 나타내는 모식도,
도 2는 본 발명에 따른 건조장치의 주요 구성을 상부에서 바라본 것을 나타내는 모식도,
도 3은 본 발명에 따른 건조장치의 이송수단을 나타내는 모식도,
도 4a는 본 발명에 따른 건조장치의 병렬형 분사관을 나타내는 모식도,
도 4b는 본 발명에 따른 건조장치의 직렬형 분사관을 나타내는 모식도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 건조장치의 주요 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건조장치의 주요 구성을 상부에서 바라본 것을 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따른 건조장치의 이송수단을 나타내는 모식도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 건조장치의 병렬형 분사관을 나타내는 모식도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 건조장치의 직렬형 분사관을 나타내는 모식도이다.

본 발명은 열풍분사 방식으로 직물원단(10)을 건조하는 장치에 관하여 제안한다. 직조 후 염색을 비롯한 전처리를 거쳐 수세하는 과정에서 물에 젖은 상태로 이송되는 직물원단(10)을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 직물원단(10)의 이송경로 중에서 건조경로를 최소로 유지함을 요지로 한다.

본 발명에 따르면 이송수단(20)이 상기 직물원단(10)을 다수의 안내롤러(22)로 지지하고, 물받이(25)로 배수하는 구조를 특징으로 한다. 도 1은 다수의 안내롤러(22)가 직물원단(10)을 지지함을 입면도 상태로 나타낸다. 물받이(25)는 하단에 배수구(27)를 지닌 깔대기 형태로 형성되고, 이송경로 중에서 챔버의 내부에 적어도 2개의 안내롤러(22)와 함께 설치된다. 물받이(25)를 수용한 챔버는 후술하는 열풍건조수단(30)에 의한 건조 공간으로 활용된다.

이때, 상기 이송수단(20)은 안내롤러(22) 중에 적어도 하나를 텐션롤러(23)로 적용하고, 오일레스 베어링을 개재하여 안내롤러(22)를 지지하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 이웃하는 2개의 안내롤러(22) 사이에 V자 형으로 하향지게 배치된 텐션롤러(23)를 나타낸다. 텐션롤러(23)는 상하로 높이조절 가능하게 설치되고 직물원단(10)의 장력을 변동하여 최적의 건조 조건을 유지할 수 있다. 텐션롤러(23)를 포함한 모든 안내롤러(22), 특히 챔버 내부에 수용되는 안내롤러(22)는 오일레스 베어링을 적용하여 직물원단(10)에 대한 오염 가능성을 원천적으로 배제한다.

또, 본 발명에 따르면 열풍건조수단(30)이 상기 물받이(25)의 상측으로 다수의 분사노즐(35)을 지닌 분사관(33)을 구비하는 구조를 특징으로 한다. 챔버를 통과하는 직물원단(10)은 상측으로 열풍건조수단(30)의 분사노즐(35) 및 하측으로 물받이(25)와 대향한 상태를 유지한다. 분사노즐(35)의 분사관(33)으로 공급되는 고압, 고속의 열풍은 직물원단(10)에 기계적, 열적 에너지를 제공하여 수분(물)의 강제 이탈에 의한 신속한 건조를 유도한다.

이때, 상기 열풍건조수단(30)은 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)를 사용하여 압축 가열된 공기를 여과하여 분사하는 것을 특징으로 한다. 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)는 터보 방식으로 공기를 압축하여 송출하는 바, 터보 공압기(13a)와 터보 블로워(13b)를 함께 또는 개별적 및 동시에 적용할 수도 있다. 이러한, 터보 공압기(13a)와 터보 블로워(13b)는 터보를 통해 회전하는 내부의 임펠라(미도시)를 통하여 발생하는 압축 가열된 공기를 사용하게 된다. 어느 경우에나 공기를 가열하고 압축하여 열풍으로 송출하는 과정에서 여러 번 여과를 수행하여 청정한 상태로 유지하는 것이 좋다. 여기서 도면 상에는 분사노즐(35)이 분사관(33)의 하부 방향으로 향하도록 하여 직접 분사하는 것을 도시 하였지만, 분사관(33)의 측면에 분사노즐(35)을 설치하여 순환되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 열풍건조수단(30)의 분사관(33)은 병렬형, 직렬형, 그 혼합형 중에서 선택된 방식으로 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)에 연결되는 것을 특징으로 한다. 도 4a는 분사관(33)의 병렬형 구조를 예시하고, 도 4b는 분사관(33)의 직렬형 구조를 예시한다. 병렬형은 다수의 분사관(33)이 병렬적으로 연결되어 동시에 열풍을 분사하고, 직렬형은 병렬 배치된 분사관(33)이 하나로 연결되어 동시에 열풍을 분사한다.

도 4a에서 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)의 열풍이 다수의 공급관(32)을 따라 각각의 분사관(33)의 중앙으로 유동하는 방식을 예시하고, 도 4b에서 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)의 열풍이 다수의 공급관(32)을 따라 각각의 분사관(33)의 일단과 타단에 교호로 유동하는 방식을 예시한다. 상기 병렬형 구조의 어느 방식이나 직물원단(10)에 대한 열풍의 고른 분사를 유발할 수 있다.

도 4a는 분사관(33)의 상류단과 하류단이 하나의 직렬형 관체이면서 지그재그 형으로 절곡된 상태를 평면도로 나타낸다. 이와 같은 직렬형 구조에 의하면 병렬형에 비하여 구성이 간편한 반면 상류측 분사노즐(35)과 하류측 분사노즐(35)의 압력차이가 필연적으로 발생한다. 이에 건조장치의 전체적인 규모(용량)가 작은 경우에 분사관(33)을 직렬형으로 구성하지만 용량이 증대될수록 병렬형을 혼용적/대체적으로 부가하는 것이 적합하다.

이때, 열풍건조수단(30)은 각각의 분사관(33)에 설치된 각각의 분사노즐(35)이 적어도 2방향으로 열풍을 분사하도록 구비된다. 물론 분사노즐(35)은 볼조인트 등을 이용하여 분사 방향을 변동하도록 설치될 수도 있다.

한편, 도시에는 열풍건조수단(30)이 4단의 분사관(33)으로 구성됨을 예시하지만 5단 이상으로 구성할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 직물원단(10)의 물성에 대응하여 분사노즐(35)의 열풍 조건을 변동하는 구조를 특징한다. 제어수단(40)은 직물원단(10)에 대응한 제어조건을 탑재하고 있는 마이컴 회로이다. 직물원단(10)의 물성은 재질, 신축성, 함수율 등을 의미한다. 열풍 조건은 함수율 저하와 관련되는 압력, 온도, 속도 등을 의미한다.

이때, 상기 제어수단(40)은 열풍의 분사압을 검출하는 압력센서(41), 열풍의 분사속도를 검출하는 유속센서(42), 열풍의 분사온도를 검출하는 온도센서(43), 상기 센서들의 신호를 이용하여 설정된 조건으로 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b), 밸브(37), 디스플레이(46)에 출력을 인가하는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 물론 제어기(45)의 입출력은 다르게 적용할 수 있는 바, 워터제트 직기의 경우 온도센서(43)가 불필요할 수 있다.

병렬형 분사관(33)의 경우 압력센서(41)와 온도센서(43)는 각각의 분사관(33)에 설치하고, 직렬형 분사관(33)의 경우 압력센서(41)와 온도센서(43)는 상류단과 하류단에 설치된다. 압력센서(41)는 2~5기압의 규격으로 선택하고, 온도센서(43)는 100℃ 내외의 규격으로 선택한다. 유속센서(42)는 이송되는 직물원단(10)에 인접한 위치에 설치된다. 유속센서(42)는 소형화 구조를 위해 반도체 방식의 고온용 Si 마이크로 홀 센서를 적용할 수 있다. 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)에 대한 제어는 히터온도와 열풍 송출량 변동을 포함한다. 밸브(37)는 병렬형 분사관(33)의 공급관(32) 상에 설치되며, 직렬형 분사관(33)의 경우 생략도 가능하다. 밸브(37)는 자동제어를 위한 전자식이 선호되지만 작업자의 수동조작 기능도 부가함이 좋다. 제어기(45)는 제어 알고리즘과 데이터 테이블을 저장하고 갱신한다. 디스플레이(46)는 제어기(45)에 구비되기도 하지만 챔버에 인접한 로컬에 구비되기도 한다.

작동에 있어서, 작용자가 직물원단(10)의 물성에 대응하여 최종 함수율을 입력하면, 제어기(45)가 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)를 가동하여 분사관(33)과 분사노즐(35)로 열풍을 분사하면서, 압력센서(41), 유속센서(42), 온도센서(43)의 입력을 분석하여 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)와 밸브(37)로 열풍 조건을 변동하고, 이러한 제어 상태를 디스플레이(46)로 출력하고 이상 발생시 경보를 발생한다. 물론 작업자가 수동으로 밸브(37)를 조작하여도 열풍의 압력과 유속이 디스플레이(46)로 표시된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 직물원단 20: 이송수단
22: 안내롤러 23: 텐션롤러
25: 물받이 27: 배수구
30: 열풍건조수단 31a: 터보 공압기
31b: 터보 블로워 32: 공급관
33: 분사관 35: 분사노즐
37: 밸브 40: 제어수단
41: 압력센서 42: 유속센서
43: 온도센서 45: 제어기
46: 디스플레이

Claims

열풍분사 방식으로 직물원단(10)을 건조하는 장치에 있어서:
상기 직물원단(10)을 다수의 안내롤러(22)로 지지하고, 물받이(25)로 배수하는 이송수단(20);
상기 물받이(25)의 상측으로 다수의 분사노즐(35)을 지닌 분사관(33)을 구비하고, 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b)를 사용하여 압축 가열된 공기를 여과하여 분사하는 열풍건조수단(30); 및
상기 직물원단(10)의 물성에 대응하여 분사노즐(35)의 열풍 조건을 변동하게 열풍의 분사압을 검출하는 압력센서(41), 열풍의 분사속도를 검출하는 유속센서(42), 열풍의 분사온도를 검출하는 온도센서(43), 상기 센서들의 신호를 이용하여 설정된 조건으로 터보 공압기(31a) 또는 터보 블로워(31b), 밸브(37), 디스플레이(46)에 출력을 인가하는 제어기(45)를 구비하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송수단(20)은 안내롤러(22) 중에 적어도 하나를 텐션롤러(23)로 적용하고, 오일레스 베어링을 개재하여 안내롤러(22)를 지지하는 것을 특징으로 하는 터보 열풍분사 방식을 이용한 직물원단 건조장치.
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