KR101687692B1 - 연료절감형 곡물건조기 - Google Patents
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Abstract
본 발명(Disclosure)은, 건조대상이 되는 곡물의 상태 및 외부 조건의 변화에 따라 건조를 위한 송풍량 및 열풍온도를 제어함으로써 연료를 절감시킬 수 있는 연료절감형 곡물건조기에 관한 것으로서, 건조대상 곡물이 저장되는 곡물 저장부; 상기 곡물 저장부로부터 이송되는 상기 건조대상 곡물이 설정된 온도 및 설정된 풍량으로 공급되는 열풍에 의해 건조되는 건조부; 상기 건조부로부터 배출되는 상기 건조대상 곡물을 상기 곡물 저장부로 이송시키는 순환부; 및 상기 건조대상 곡물의 최초 투입량 및 함수율을 기준으로 상기 설정된 온도의 초기값 및 상기 설정된 풍량의 초기값을 결정하며, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 감소된 함수율을 기준으로 상기 설정된 풍량을 감소시키고 상기 설정된 온도를 상승시키는 운전제어부;를 포함하는 연료절감형 곡물건조기를 제1 발명으로 제공한다.
Description
본 발명(Disclosure)은, 연료절감형 곡물건조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조대상이 되는 곡물의 상태 및 외부 조건의 변화에 따라 건조를 위한 송풍량 및 열풍온도를 제어함으로써 연료를 절감시킬 수 있는 연료절감형 곡물건조기에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
곡물건조기는 수확한 후 수분이 높은 곡물을 저장에 적합한 수분까지 건조하는 기계로서, 곡물을 저장할 때 변질을 방지하고, 도정(搗精)할 때 가공성과 품질을 향상시키기 위하여 건조를 한다.
수확 때 곡물의 함수율은 보통 20∼30%이며, 이를 목표함수율 15~16%까지 건조한다.
곡물건조기는 열풍을 통풍하여 건조하는 열풍건조방식과 상온의 공기를 통풍하는 상온통풍 건조방식이 있으며, 열풍건조방식에는 평면식, 순환식, 연속식이 있다.
순환식 열풍건조방식의 곡물건조기는, 저장부, 건조부, 배출부와 순환부로 이루어지며, 투입된 곡물이 순환부에 의해 저장부와 건조부 및 배출부를 반복적으로 이동하면서 건조되는 방식이다.
본 출원인은, 한국등록특허 제10-0705710호를 통해 '원적외선 순환식 곡물건조기 및 저장실 내의 곡물 층간 함수율 편차를 줄이기 위한 곡물건조방법'을 개시한 바 있다.
여기서는, 복수의 셔터 드럼의 구동을 개별 작동시켜 곡물 상하 층간 함수율의 편차를 줄이는 기술을 개시하였다.
그러나 이는 저장실 내 곡물의 양, 곡물의 함수율 변화 및 곡물의 온도 변화 등과 같이 건조가 수행됨에 따라 변화하는 양에 상관없이 열풍의 온도 및 송풍량이 고정 되어 건조 품질에 영향을 줌은 물론 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 건조 품질은, 건조기 외부의 온도 및 습도에 따라 영향을 받는데, 열풍의 온도 및 송풍량을 정함에 있어, 이의 고려가 없어 건조 품질 및 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
이와 관련하여, 일본 공개특허공보 특개평06-70633호는, 저장실 내의 곡물량(곡물층의 높이)에 따라 송풍량을 조절하여 곡물의 품질을 보증하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개2009-275984호는, 곡물의 양과 외기온도를 기준으로 표준 열풍 온도를 설정하고, 외기습도와 기준습도를 비교하여 열풍 온도를 제어하여 안정된 건조 속도로 곡물을 건조할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평05-223454호는, 건조 작업중의 곡물의 중량 및 수분 데이터를 계측하고, 이를 기준으로 송풍량을 제어하여 고품질의 건조 및 작업안정성을 얻을 수 있는 기술을 개시하고 있다.
그러나 이들 종래 기술은, 건조 품질의 향상에 효과적이나, 에너지 효율의 향상, 즉 연료절감을 위한 제어 구조를 개시하지 못하는 점에서 아쉬움이 있다.
본 발명은, 건조대상이 되는 곡물의 상태 및 외부 조건의 변화에 따라 건조를 위한 송풍량 및 열풍온도를 제어함으로써 연료를 절감시킬 수 있는 연료절감형 곡물건조기의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 건조대상 곡물이 저장되는 곡물 저장부; 상기 곡물 저장부로부터 이송되는 상기 건조대상 곡물이 설정된 온도 및 설정된 풍량으로 공급되는 열풍에 의해 건조되는 건조부; 상기 건조부로부터 배출되는 상기 건조대상 곡물을 상기 곡물 저장부로 이송시키는 순환부; 및 상기 건조대상 곡물의 최초 투입량 및 함수율을 기준으로 상기 설정된 온도의 초기값 및 상기 설정된 풍량의 초기값을 결정하며, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 함수율을 기준으로 상기 설정된 풍량을 감소시키고 상기 설정된 온도를 상승시키는 운전제어부;를 포함하는 연료절감형 곡물건조기를 제1 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제1 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 운전제어부는, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 감소된 양을 기준으로, 상기 설정된 온도의 초기값 및 상기 설정된 풍량의 초기값을 재결정하는 연료절감형 곡물건조기를 제2 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제2 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 건조부에 구비되고, 외기를 도입하여 가열하는 열원발생장치와, 상기 열원발생장치에서 발생되는 상기 열풍이 상기 건조부를 경유하여 외부로 배출되도록 송풍하는 배풍기를 더 포함하며, 상기 운전제어부는, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 외기의 온도 및 습도를 기준으로 상기 설정된 온도의 초기값 및 상기 설정된 풍량의 초기값을 재결정하되, 상기 외기의 온도가 높아질수록 상기 설정된 온도의 초기값을 상승시키며, 상기 외기의 습도가 설정된 기준습도보다 높은 경우 상기 설정된 온도의 초기값을 상향보정하고 상기 설정된 풍량의 초기값을 하향보정하는 연료절감형 곡물건조기를 제3 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제3 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 운전제어부는, 상기 건조대상 곡물의 최초 함수율이 설정된 위험함수율을 초과하는 경우, 상기 설정된 온도의 초기값 보다 낮은 온도로부터 상기 설정된 온도의 초기값까지 설정된 시간 동안 단계적으로 상승시키는 열충격완화 단계를 거치도록 제어하는 연료절감형 곡물건조기를 제4 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제3 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 운전제어부는, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 온도가 설정된 한계곡물온도를 초과하는 경우 상기 열원발생장치를 정지시키고 상기 배풍기의 풍량을 증가시키는 연료절감형 곡물건조기를 제5 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제3 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 운전제어부는, 상기 외기의 온도가 설정된 한계외기온도보다 낮은 경우, 상기 건조대상 곡물이 상기 건조부를 경유하는 시간을 증가시키는 연료절감형 곡물건조기를 제6 발명으로 제공한다.
본 발명은, 상기 제3 발명의 연료절감형 곡물건조기로서, 상기 운전제어부는, 현재시각을 감지하여 설정된 시간범위에 포함되는 경우, 상기 배풍기 및 상기 순환부를 구동하는 모터의 회전수를 감소시키는 연료절감형 곡물건조기를 제7 발명으로 제공한다.
본 발명에 따르면, 건조대상 곡물의 최초 투입량 및 함수율을 기준으로 열풍 온도 및 송풍량을 결정하되, 건조 과정을 통해 건조대상 곡물의 변화된 함수율을 기준으로 결정된 열풍 온도 및 송풍량을 보정함으로써 건조 품질은 물론 연료효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이에 더하여, 순환부에 의해 건조대상 곡물의 순환마다 건조대상 곡물의 감소된 양을 기준으로 열풍 온도 및 송풍량을 재결정함으로써 연료효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 외기의 온도 및 습도를 기준으로 결정된 열풍 온도 및 송풍량을 보정함으로써 연료효율의 향상을 극대화할 수 있게 된다.
또한, 위험함수율, 한계곡물온도, 한계외기온도를 기준으로 열풍 온도 및 송풍량을 개별적으로 추가제어함으로서, 연료효율 향상은 물론 건조 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
추가하여, 본 발명은, 현재시각을 감지하여 설정된 시간범위에 포함되는 경우, 배풍기 및 순환부를 구동하는 모터의 회전수를 제어함으로써, 소음으로 인한 불편을 완화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기를 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기의 제어동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기의 제어동작을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 개시에 따른 연료절감형 곡물건조기를 구현한 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
다만, 본 개시의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 개시의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 개시의 기술적 내용을 파악함에 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기를 개략적으로 보인 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기의 제어동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 연료절감형 곡물건조기(100)는, 곡물 저장부(110), 건조부(120), 순환부(130) 및 운전제어부(C)를 포함한다.
곡물 저장부(110)는, 건조대상 곡물(미도시)이 저장되는 공간으로 제공된다.
곡물 저장부(110)는, 최상층에 위치되는 것이 일반적이다.
곡물 저장부(110)는, 내부에 저장된 건조대상 곡물의 양을 시각적으로 확인할 수 있도록 일측에 투명창(미도시)이 구비될 수 있다.
건조부(120)는, 곡물 저장부(110)로부터 이송되는 건조대상 곡물이 설정된 온도 및 설정된 풍량으로 공급되는 열풍에 의해 건조되는 공간으로 제공된다.
건조부(120)는, 곡물 저장부(110)의 하부에 위치되는 것이 일반적이며, 건조 품질의 향상을 위해 원적외선 방사체가 적용될 수 있다.
한편, 건조부(120)에는, 외기를 도입하여 가열하는 열원발생장치(121)와, 열원발생장치(121)에서 발생 되는 열풍이 건조부(120)를 경유하여 외부로 배출되도록 송풍하는 배풍기(122)가 구비된다.
순환부(130)는, 건조부(120)로부터 배출되는 건조대상 곡물을 곡물 저장부(110)로 이송시키는 구성이다.
순환부(130)는, 건조부(120)의 하부에 배치되며 건조부(120)로부터 건조대상 곡물의 배출 간격 및 배출량을 제어하는 셔터 드럼(131), 셔터 드럼(131)의 하부에 배치되며 셔터 드럼(131)으로부터 배출되는 건조대상 곡물을 수평이송시키는 하스크류(132), 하스크류(132)에 의해 이송되는 건조대상 곡물을 승강이송하여 곡물 저장부(110)의 상부로 투입하는 승강기(133)로 구성될 수 있다.
여기서, 셔터 드럼(131)의 동작, 하스크류(132)의 동작 및 승강기(133)의 동작은, 건조대상 곡물의 양에 따라 운전제어부(C)에 의해 제어된다.
운전제어부(C)는, 건조대상 곡물의 최초 투입량 및 함수율을 기준으로 설정된 온도의 초기값 및 설정된 풍량의 초기값을 결정한다.
여기서, 곡물 저장부(110)에는, 투입량 및 함수율을 감지할 수 있는 센서가 구비됨은 물론이다.
또한, 운전제어부(C)는, 순환부(130)에 의한 건조대상 곡물의 순환마다 곡물 저장부(110)에 저장되는 건조대상 곡물의 감소된 함수율을 기준으로 설정된 풍량을 감소시키고 설정된 온도를 상승시키도록 제어한다.
본 발명자에 의한 실험에 의하면, 동일한 건조 품질을 얻는데 있어서, 설정된 풍량을 감소시켜 절약된 에너지는 설정된 온도를 상승시키는데 추가 소요되는 에너지를 충족하고도 남는 수준임을 확인하였다.
이는 건조 과정에서, 열풍의 열손실에 비해 배풍기(122)를 통한 풍량 손실이 큰 것이 원인으로 판단된다.
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여기서, 외기의 온도 및 습도를 감지할 수 있는 센서가 구비됨은 물론이다. 이는 열원발생장치(121)로 유입되는 외기의 온도 및 습도를 감지하도록 구비되는 것이 바람직하다.
이는 열원발생장치(121)에 의해 가열되고, 배풍기(122)에 의해 송풍되는 열풍은 외기를 이용하는 것이므로, 외기의 온도 및 습도는 건조 효율에 영향을 주게 된다.
또한, 열원발생장치(121)에 의해 동일한 열량이 가해지더라도 외기의 온도에 따라 설정된 열풍 온도에 미치지 못하여 건조 품질에 영향을 주게 된다.
따라서, 본 실시형태에서 운전제어부(C)는, 외기의 온도가 높아질수록 설정된 온도의 초기값을 상승시킨다.
한편, 외기의 습도가 설정된 기준습도(바람직하게 75%)보다 높은 경우 설정된 온도의 초기값을 상향보정하고 설정된 풍량의 초기값을 하향보정한다.
한편, 본 실시형태에서, 운전제어부(C)는, 건조대상 곡물의 최초 함수율이 설정된 위험함수율(바람직하게 25% 이상)을 초과하는 경우, 설정된 온도의 초기값 보다 낮은 온도로부터 설정된 온도의 초기값까지 설정된 시간(바람직하게 1~2시간) 동안 단계적으로 상승시키는 열충격완화 단계를 거치도록 제어하는 것이 바람직하다.
이에 의하면, 함수율이 많은 상태에서 고온의 열풍에 노출됨으로써, 건조대상 곡물이 서로 엉겨붙는 문제를 방지할 수 있게 된다.
한편, 본 실시형태에서, 운전제어부(C)는, 순환부(130)에 의한 건조대상 곡물의 순환마다 곡물 저장부(110)에 저장되는 건조대상 곡물의 온도가 설정된 한계곡물온도(바람직하게, 벼의 경우 36℃, 보리의 경우 42℃)를 초과하는 경우 열원발생장치(121)를 정지시키고 배풍기(122)의 풍량을 증가시키도록 제어한다.
이는 건조대상 곡물의 온도 상승으로 인한 동할의 위험성을 낮추기 위함이다.
여기서, 곡물 저장부(110)에는 곡물의 온도를 감지할 수 있는 센서가 구비됨은 물론이다.
한편, 본 실시형태에서, 운전제어부(C)는, 외기의 온도가 설정된 한계외기온도(바람직하게 10℃)보다 낮은 경우, 건조대상 곡물의 건조부(120) 경유시간이 증가하도록 제어한다.
이는 외기의 온도가 한계외기온도보다 낮은 경우 이를 설정된 열풍의 온도까지 상승시키는 것이 불가능하므로, 건조대상 곡물의 건조부(120) 경유시간이 증가시켜 이를 보충하기 위함이다.
이를 구현하는 방법으로, 저장부(110)에 저장되는 건조대상 곡물의 양을 실제 값보다 적은 양으로 인식하도록 하여 건조대상 곡물이 건조부(120)를 경유하는 시간을 증가시키는 방법이 적용될 수 있다.
한편, 본 실시형태에서, 운전제어부(C)는, 현재시각을 감지하여 설정된 시간범위(바람직하게 야간시간대)에 포함되는 경우, 배풍기(122) 및 순환부(130)를 구동하는 모터의 회전수를 감소시켜 소음이 완화되도록 제어하는 것이 바람직하다.
Claims (7)
- 건조대상 곡물이 저장되는 곡물 저장부;
상기 곡물 저장부로부터 이송되는 상기 건조대상 곡물이 설정된 온도 및 설정된 풍량으로 공급되는 열풍에 의해 건조되는 건조부;
상기 건조부로부터 배출되는 상기 건조대상 곡물을 상기 곡물 저장부로 이송시키는 순환부;
상기 건조부에 구비되고, 외기를 도입하여 가열하는 열원발생장치;와, 상기 열원발생장치에서 발생되는 상기 열풍이 상기 건조부를 경유하여 외부로 배출되도록 송풍하는 배풍기; 및
상기 건조대상 곡물의 최초 투입량 및 함수율을 기준으로 상기 설정된 온도의 초기값 및 상기 설정된 풍량의 초기값을 결정하며, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 함수율의 감소분을 기준으로 상기 설정된 풍량을 감소시키고 상기 설정된 온도를 상승시키는 운전제어부;를 포함하되,
상기 운전제어부는, 상기 외기의 습도가 설정된 기준습도(75%)보다 높은 경우 상기 설정된 온도의 초기값을 상향보정하고 상기 설정된 풍량의 초기값을 하향보정하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 곡물건조기. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 운전제어부는, 상기 건조대상 곡물의 최초 함수율이 설정된 위험함수율(25%)을 초과하는 경우, 상기 설정된 온도의 초기값 보다 낮은 온도로부터 상기 설정된 온도의 초기값까지 상기 열풍의 온도를 설정된 시간동안 단계적으로 상승시키는 열충격완화 단계를 거치도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 곡물건조기. - 청구항 1에 있어서,
상기 운전제어부는, 상기 순환부에 의한 상기 건조대상 곡물의 순환마다 상기 곡물 저장부에 저장되는 상기 건조대상 곡물의 온도가 설정된 한계곡물온도를 초과하는 경우 상기 열원발생장치를 정지시키고 상기 배풍기의 풍량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료절감형 곡물건조기. - 청구항 1에 있어서,
상기 운전제어부는, 상기 외기의 온도가 설정된 한계외기온도보다 낮은 경우, 상기 건조대상 곡물이 상기 건조부를 경유하는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료절감형 곡물건조기. - 청구항 1에 있어서,
상기 운전제어부는, 현재시각을 감지하여 설정된 시간범위에 포함되는 경우, 상기 배풍기 및 상기 순환부를 구동하는 모터의 회전수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료절감형 곡물건조기.
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