KR102469276B1 - 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치 - Google Patents
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Abstract
할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치가 개시된다. 본 발명에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치는 목재가 수용되는 수용공간이 형성된 챔버; 챔버에 상호 이격되게 설치되되, 챔버의 내부에 수용된 목재에 마이크로파를 조사하는 복수의 마이크로파 조사기; 목재를 지지하되 챔버의 내부에 배치되는 지지유닛; 및 챔버에 설치되되, 목재에 마이크로파를 조사하는 동안 챔버의 내부에 수용된 목재를 지속적으로 압착하며, 목재의 건조공정 중 목재를 압착하는 압착력을 조절하는 압착유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 생목재나 1차 가공된 목재는 다량의 수분을 함유하고 있어 건축용이나 가구용으로 사용할 경우에 목재를 건조시켜 사용하고 있다.
목재를 건조하는 방법은 자연 건조법과 인공 건조법이 있다.
자연 건조법은 목재를 대기에 노출시켜 목재의 함수율을 감소시키는 방법이며, 이러한 자연 건조법은 목재를 건조함에 있어서 너무 오랜 시간이 걸리며 특정 용도에서 요구되는 함수율을 얻기 어려운 문제점이 있다.
자연 건조법의 문제점을 해결하기 위해 인공 건조법이 개발되었으며, 인공 건조법은 인위적으로 조절된 환경에서 목재의 함수율을 제어하는 방법이다.
인공 건조법은 자연 건조법과 비교하여 목재를 신속하게 건조시킬 수 있는 이점이 있으며, 인공 건조법으로는 열풍건조, 진공건조, 제습건조 등의 방법이 있다.
특히 열풍건조의 경우에 자연 건조법보다 목재를 신속하게 건조시킬 수 있으나 목재의 변형과 할렬이 빈번하게 발생되었다. 목재를 열풍으로 건조함에 있어서 열전달이 균일하게 이뤄지지 않아 목재의 표면은 급속히 건조되지만 목재의 내부는 수분이 남아 있어 목재의 표면은 수축하려는 반면 목재의 내부는 수축 현상이 이루어지지 않아 높은 건조응력이 발생하게 되고, 이러한 건조응력의 수준이 목재의 고유한 기계적 강도를 초과할 경우 목재의 변형과 할렬을 발생시킨다.
이에 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-2014484호에서 목재의 변형 및 과도한 할렬을 방지하고자 마이크로파를 이용한 목재 건조방법을 제안하였다.
그러나, 마이크로파를 이용하여 목재를 건조함에 있어서도 목재에 미세한 할렬이 발생할 수 있으므로, 건조된 목재의 품질을 향상시키기 위해 목재의 할렬 발생을 최소화할 수 있는 연구가 필요하다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 건조된 목재의 할렬 발생을 최소화하여 목재의 품질을 향상시키고 아울러 목재의 건조시간을 단축하고 목재의 강도를 향상시킬 수 있는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 목재가 수용되는 수용공간이 형성된 챔버; 상기 챔버에 상호 이격되게 설치되되, 상기 챔버의 내부에 수용된 목재에 마이크로파를 조사하는 복수의 마이크로파 조사기; 목재를 지지하되 상기 챔버의 내부에 배치되는 지지유닛; 및 상기 챔버에 설치되되, 목재에 마이크로파를 조사하는 동안 상기 챔버의 내부에 수용된 목재를 지속적으로 압착하며, 목재의 건조공정 중 목재를 압착하는 압착력을 조절하는 압착유닛을 포함하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치가 제공될 수 있다.
상기 압착유닛은 상기 챔버의 내부에 수용된 목재를 압착하는 압착부; 및 상기 압착부에 결합되되, 상기 압착부를 높이방향으로 승강시켜 목재를 압착 및 압착해제하며, 목재를 압착하는 압착력을 조절하는 적어도 하나의 실린더부재를 포함할 수 있다.
상기 압착부는 목재에 접촉되며 목재를 압착하는 압착판; 및 일측이 상기 실린더부재의 로드에 결합되고 타측이 상기 압착판에 결합되어 상기 실린더부재에서 가해지는 압착력을 상기 압착판의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 상기 압착판에 전달하는 제1 압착력 전달부재를 포함할 수 있다.
상기 압착부는 상기 제1 압착력 전달부재에 착탈가능하게 결합되고, 상기 제1 압착력 전달부재에 교차되게 배치되어 상기 실린더부재에서 가해지는 압착력을 상기 압착판의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 상기 압착판에 전달하는 적어도 하나의 제2 압착력 전달부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 압착력 전달부재는 상기 제2 압착력 전달부재가 결합되는 결합구를 적어도 하나 이상 구비하고, 상기 압착판은 테두리에 상기 제2 압착력 전달부재의 끝단이 고정되는 고정구를 적어도 하나 이상 구비할 수 있다.
상기 압착판은 수평방향으로 상호 나란하게 배치되고 상호 접철되게 결합되는 복수의 단위 압착판을 포함하며, 상기 고정구는 복수의 상기 단위 압착판 중 최외각에 배치된 상기 단위 압착판에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
상기 지지유닛은 목재가 안착되어 지지되는 지지부를 포함하며, 상기 압착유닛은 상기 챔버에 수용된 목재의 상부에 배치되어 목재의 상면을 압착할 수 있다.
상기 지지유닛은 상기 챔버의 내부에 수평 이동가능하게 마련되되, 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 이동부; 및 상기 한 쌍의 이동부에 각각 설치되되, 목재의 길이방향 양단부를 고정하고 목재를 회전시키는 회전부를 포함하며, 상기 압착유닛은 상기 챔버에 수용된 목재의 상부 및 하부에 각각 배치되어 목재의 상면 및 하면을 동시에 압착할 수 있다.
상기 회전부는 상기 이동부에 회전가능하게 설치되되, 일단부가 목재에 고정되는 고정축; 및 상기 이동부에 설치되되, 상기 고정축의 타단부에 결합되어 상기 고정축을 회전시키는 회전모터를 포함할 수 있다.
상기 마이크로파 조사기들은 상기 챔버의 대향되는 양측벽에 각각 상호 이격되고 교호되게 설치되며, 상기 마이크로파 조사기에서 조사되는 마이크로파는 상기 목재에 대해 경사지게 조사될 수 있다.
상기 챔버에 설치되어 목재의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 압착유닛과 상기 마이크로파 조사기 및 상기 온도센서에 전기적으로 연결되며, 상기 온도센서에서 수신된 목재의 온도에 기초하여 상기 마이크로파 조사기 및 상기 압착유닛의 동작을 제어하는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 목재의 건조공정 중 목재를 압착함으로써 건조된 목재의 할렬 발생을 최소화하여 목재의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 목재의 건조공정 중 목재를 압착함으로써 목재의 건조시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 목재의 조직을 치밀하게 하여 목재의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 목재의 건조공정 중 목재를 회전시켜 목재 전체가 고르게 건조되게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압착유닛의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 측면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압착유닛의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 측면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압착유닛의 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)는 목재(T)가 수용되는 챔버(110)와, 챔버(110)에 상호 이격되게 설치된 복수의 마이크로파 조사기(130)와, 목재(T)를 지지하는 지지유닛(150)과, 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 목재(T)를 지속적으로 압착하는 압착유닛(170)과, 목재(T)의 건조공정을 제어하는 제어유닛(미도시)을 포함한다.
본 실시예에 따른 챔버(110)는 목재(T)를 건조할 수용공간(S)을 제공하는 역할을 한다.
도 1을 참조하면, 목재(T)는 챔버(110)에 마련된 도어(미도시)를 통해 챔버(110)의 내부로 출입된다. 그리고 목재(T)의 건조공정 중 발생된 수증기는 챔버(110)의 상부에 마련된 복수의 배출구(미도시)를 통해 외부로 배출된다.
그리고 챔버(110)의 내부 바닥면에는 가이드레일(R)이 설치되며, 후술할 지지유닛(150)이 가이드레일(R)을 따라 챔버(110)의 내부에 출입된다.
그리고 챔버(110)의 측벽에는 목재(T)의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다. 온도센서는 비접촉 방식인 적외선 온도센서를 사용할 수 있다. 적외선 온도센서는 챔버(110)의 측벽에 형성된 관통홀(미도시)을 통해 목재(T)의 온도를 측정한다. 이때 마이크로파 조사기(130)가 작동 중에는 관통홀을 차단하여 적외선 온도센서를 보호하고, 마이크로파 조사기(130)가 정지 중에는 관통홀을 통해 적외선 온도센서로 목재(T)의 온도를 측정한다. 그리고 적외선 온도센서에서 측정된 목재(T)의 온도는 제어유닛으로 전송된다.
본 실시예에 따른 마이크로파 조사기(130)는 챔버(110)의 내부로 마이크로파를 조사하여 목재(T)를 건조시키는 역할을 한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 마이크로파 조사기(130)는 챔버(110)의 대향되는 양측벽에 각각 상호 이격되게 복수 개 설치된다.
챔버(110)의 일측벽에 상호 이격되게 설치된 마이크로파 조사기(130)들과 챔버(110)의 일측벽에 대향되는 타측벽에 상호 이격되게 설치된 마이크로파 조사기(130)들은 마주보는 방향으로 설치되며 서로 겹치지 않고 교호되게 설치될 수 있다. 이는 건조 대상인 목재(T)의 전체 영역에 대해 마이크로파가 균일하게 영향을 미치도록 하기 위함이다.
또한 마이크로파 조사기(130)들은 목재(T)에 대해 마이크로파를 지그재그 방향으로 조사할 수 있다. 즉, 챔버(110)의 내부에 길이방향으로 배치된 목재(T)를 중심으로 챔버(110)의 양측벽에 설치된 마이크로파 조사기(130)들을 서로 어긋나게 배치하고, 마이크로파 조사기(130)에서 조사되는 마이크로파를 목재(T)에 수직되게 조사하는 것이 아니라 목재(T)에 경사지게 조사함으로써 목재(T)를 고르게 건조할 수 있다.
마이크로파 조사기(130)들에 의해 목재(T)의 온도는 90~160℃로 가열된다. 전술한 바와 같이 적외선 온도센서를 이용하여 목재(T)의 온도를 측정할 수 있다. 제어유닛은 목재(T)의 온도에 따라 마이크로파의 강도 또는 마이크로파의 조사시간 등을 제어할 수 있다.
또한 목재(T)의 온도 측정의 번거로움을 피하고 경제성을 고려하여 건조공정 중에 목재(T)의 온도를 측정하지 않고, 설정조건에 따라 마이크로파의 조사 조건을 제어할 수도 있다.
여기서 설정조건은 목재(T)의 종류, 목재(T)의 크기와 무게 및 밀도, 목재(T)의 초기 함수율, 마이크로파의 강도, 마이크로파의 파장, 마이크로파의 조사 시간 등에 의해 도출된 건조 공정 후 목재(T)의 함수율 및 목재(T)의 온도 중 적어도 하나의 결과 값을 데이터화하여 작성한 관계식 또는 테이블 등으로 표현한 것이다. 사용자는 이러한 설정조건을 참조하여 건조 대상 목재(T)의 종류, 크기, 무게, 밀도, 함수율 등을 고려하여 마이크로파의 강도와 파장 및 조사 시간, 목재를 압착하는 압착력 등을 결정할 수 있다. 그리고 목재(T) 건조공정 중 마이크로파는 연속적 또는 단속적으로 조사될 수 있다.
본 실시예에 따른 지지유닛(150)은 건조공정 중 목재(T)를 지지하는 역할을 한다.
지지유닛(150)은 목재(T)가 안착되어 지지되는 지지부(151)를 포함한다. 지지부(151)는 평판형상을 가지며, 지지부(151)의 상면에는 건조 대상인 목재(T)가 안착된다. 그리고 지지부(151)는 후술할 압착유닛(170)으로 목재(T)를 압착하는 경우에 목재(T)를 지지한다.
또한 지지부(151)의 하부에는 챔버(110)의 내부 바닥면에 설치된 가이드레일(R)을 따라 이동가능하게 복수의 바퀴(W)가 설치되며, 지지부(151)는 가이드레일(R)을 따라 챔버(110)의 내부로 입출입된다. 또한 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 건조공정 중 지지부(151)를 좌우로 지속적으로 이동시켜 목재(T)의 가열부위를 분산시킴으로써 목재(T)의 특정부위가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 마이크로파를 이용하여 목재(T)를 건조하는 경우에도 건조된 목재(T)에 미세한 할렬이 발생되므로, 이를 해결하고자 본 실시예에서는 건조 대상인 목재(T)를 마이크로파를 이용하여 건조함에 있어서 건조된 목재(T)의 할렬 발생을 최소화하여 목재(T)의 품질을 향상시키고자 목재(T)의 건조공정 중 목재(T)를 압착한다. 또한 본 실시예에 따라 목재(T)의 건조공정 중에 목재(T)를 압착하는 경우에 건조시간을 단축할 수 있으며 아울러 목재(T)의 조직을 치밀하게 하여 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
이를 위해 본 실시예에서는 챔버(110)에 설치되어 목재(T)를 압착하는 압착유닛(170)이 마련된다. 본 실시예에서는 목재(T))에 마이크로파를 조사하여 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 목질을 연화시킴과 동시에 목재(T))를 압착하므로 목재(T))의 압착을 용이하게 할 수 있다.
본 실시예에 따른 압착유닛(170)은 챔버(110)에 수용된 목재(T))의 상부에 배치되어 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)를 지속적으로 압착하여 목재(T) 내의 수분 또는 수증기가 용이하게 배출되게 하고 목재의 조직을 치밀하게 하여 목재의 강도를 향상시키는 역할을 한다.
또한 압착유닛(170)은 전술한 설정조건에 따라 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절할 수 있다. 즉 압착유닛(170)은 설정조건에 의해 도출된 공정 후 목재(T)의 함수율 등을 고려하여 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절할 수 있다. 예를들어 건조공정이 진행됨에 따라 목재(T)의 함수율이 낮아지므로 목재(T)의 함수율을 더욱 낮추기 위해 건조공정을 진행함에 따라 목재(T)를 압착하는 압착력을 점차 증가시킬 수 있다.
도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 압착유닛(170)은 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)를 압착하는 압착부(171)와, 압착부(171)에 결합되되 압착부(171)를 높이방향으로 승강시켜 목재(T)를 압착 및 압착해제하며 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절하는 적어도 하나의 실린더부재(177)를 포함한다.
본 실시예에 따른 실린더부재(177)는 챔버(110)의 상부에 적어도 하나 이상 마련되며, 압착부(171)에 결합되어 압착부(171)를 높이방향으로 승강시켜 목재(T)를 압착 및 압착해제하는 역할을 한다.
실린더부재(177)는 유압실린더, 에어실린더 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 실린더부재(177)의 로드의 끝단에 압착부(171)가 착탈가능하게 결합된다. 그리고 설정조건에 따라 목재(T)를 압착하는 압착력을 달리하도록 제어할 수 있으며, 실린더부재(177)의 로드를 신장 또는 수축시켜 실린더부재(177)의 로드에 결합된 압착부(171)를 높이방향으로 승강시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 압착부(171)는 실린더부재(177)의 로드에 결합되어 실린더부재(177)의 로드가 신장 및 수축됨에 따라 목재(T)의 상부에서 높이방향으로 하강 및 상승되며, 실린더부재(177)에서 가하는 압력에 따라 목재(T)를 압착하는 압착력이 조절된다.
또한 압착부(171)는 건조공정 중 지지부(151)에 안착된 목재(T)를 설정조건에 따라 지속적으로 압착하므로, 건조된 목재(T)의 할렬 발생을 최소화하여 목재(T)의 품질을 향상시킬 수 있고 목재(T) 내의 수분이 용이하게 배출되게 하여 목재(T)의 건조시간을 단축할 수 있으며, 목재(T)의 조직을 치밀하게 하여 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 압착부(171)는 목재(T)에 접촉되며 목재(T)를 압착하는 압착판(172)과, 일측이 실린더부재(177)의 로드에 결합되고 타측이 압착판(172)에 결합되어 실린더부재(177)에서 가해지는 압착력을 압착판(172)의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 압착판(172)에 전달하는 제1 압착력 전달부재(175)와, 제1 압착력 압착력 전달부재(175)에 착탈가능하게 결합되고 제1 압착력 전달부재(175)에 교차되게 배치되어 실린더부재(177)에서 가해지는 압착력을 압착판(172)의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 압착판(172)에 전달하는 적어도 하나의 제2 압착력 전달부재(176)를 포함한다.
압착판(172)은 목재(T)에 직접 접촉되어 목재(T)를 압착한다. 압착판(172)은 마이크로파가 통과되며 높은 강도와 100℃ 이상의 내열성을 갖는 재질로 제조될 수 있다. 예를들어 압착판(172)은 스틸 등의 금속재 또는 테프론(Teflon), 폴리에틸렌(PE; Polyethylene), 폴리프로필렌(PP: Polypropylene), 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate) 등의 재질로 제조될 수 있다.
그리고 압착판(172)은 목재(T)의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 예를들어 목재(T)가 사각단면을 갖는 경우에 압착판(172)은 목재(T)의 일면에 접촉되는 평판형상을 가질 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 건조 대상인 목재(T)가 사각단면을 가지는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 목재(T)가 원형단면 등 다양한 형태의 단면을 가질 수 있다.
또한 목재(T)가 사각단면을 갖는 경우에 압착판(172)은 도 3a에서 도시한 바와 같이 하나의 평판으로 형성될 수 있다.
또한 목재(T)의 크기에 맞춰 압착판(172)의 크기를 증감시킬 수 있도록 도 3b에서 도시한 바와 같이 압착판(172)은 복수의 단위 압착판(172a)을 상호 결합하여 구성할 수 있다. 즉 도 3b에서 도시한 바와 같이 압착판(172)이 복수의 단위 압착판(172a)으로 구성되는 경우에 복수의 단위 압착판(172a)은 수평방향으로 상호 나란하게 배치되고 상호 접철되게 결합될 수 있다. 예를들어 복수의 단위 압착판(172a)이 상호 접철될 수 있도록 단위 압착판(172a)의 측면은 결합부재(174)(예를 들어, 경첩 등)에 의해 상호 결합될 수 있다.
도 3a는 단일의 평판으로 구성된 압착판(172)과 제1 압착력 전달부재(175) 및 제2 압착력 전달부재(176)의 결합상태를 나타낸다. 실린더부재(177)는 제1 압착력 전달부재(175)를 매개로 하여 압착판(172)에 연결된다. 제1 압착력 전달부재(175)는 바형상으로 길게 형성될 수 있다. 그리고 제1 압착력 전달부재(175)는 압착판(172)의 상면에 압착판(172)의 길이방향(X방향)으로 길게 결합된다. 한편 도시되지는 않았으나 제1 압착력 전달부재(175)는 압착판(172)의 상면에 압착판(172)의 폭방향(Y방향)으로 길게 결합될 수도 있다.
또한 제1 압착력 전달부재(175)의 상면에는 실린더부재(177)의 로드가 결합된다. 따라서 실린더부재(177)의 로드가 수축 및 신장되는 경우에 제1 압착력 전달부재(175)도 높이방향으로 상승 및 하강되며, 제1 압착력 전달부재(175)에 결합된 압착판(172)도 높이방향으로 승강된다.
제1 압착력 전달부재(175)는 실린더부재(177)의 로드에 결합되어 승강되며, 압착판(172)이 목재(T)를 압착하는 경우에 실린더부재(177)에서 가해지는 압착력을 압착판(172)의 길이방향(X방향) 또는 폭방향(Y방향)으로 분배하여 압착판(172)에 전달한다.
또한 압착판(172)으로 목재(T)를 압착하는 경우에 제1 압착력 전달부재(175)에 의해 실린더부재(177)의 압착력이 분배되는 방향에 교차되는 방향으로 실린더부재(177)의 압착력을 분배하여 압착판(172)에 전달하도록 제2 압착력 전달부재(176)가 설치된다.
제2 압착력 전달부재(176)는 제1 압착력 전달부재(175)에 착탈가능하게 결합되며 제1 압착력 전달부재(175)에 교차되게 배치된다. 제2 압착력 전달부재(176)는 실린더부재(177)에서 가해지는 압착력을 압착판(172)의 길이방향(X방향) 또는 폭방향(Y방향)으로 분배하여 압착판(172)에 전달한다.
그리고 제2 압착력 전달부재(176)를 제1 압착력 전달부재(175)에 착탈가능하게 결합하기 위해, 제1 압착력 전달부재(175)는 제2 압착력 전달부재(176)가 결합되는 결합구(175a)(예를들어 관통홀 등)를 적어도 하나 이상 구비한다. 그리고 압착판(172)은 상면 테두리에 제2 압착력 전달부재(176)의 끝단이 고정되는 고정구(173)(예를들어 고정고리 등)가 적어도 하나 이상 구비한다.
한편, 도 3b는 복수의 단위 압착판(172a)으로 구성된 압착판(172)과 제1 압착력 전달부재(175) 및 제2 압착력 전달부재(176)의 결합상태를 나타낸다. 압착판(172)으로 목재(T)를 압착하는 경우에 복수의 단위 압착판(172a)이 상방으로 접철되는 것을 방지함과 동시에 제1 압착력 전달부재(175)에 의해 실린더부재(177)의 압착력이 분배되는 방향에 교차되는 방향으로 실린더부재(177)의 압력을 분배하여 압착판(172)에 전달하도록 제2 압착력 전달부재(176)가 설치된다.
또한 제2 압착력 전달부재(176)는 제1 압착력 전달부재(175)에 착탈가능하게 결합되며 제1 압착력 전달부재(175)에 교차되게 배치된다. 제2 압착력 전달부재(176)는 실린더부재(177)에서 가해지는 압착력을 복수의 단위 압착판(172a)의 길이방향(X방향) 또는 폭방향(Y방향)으로 분배하여 압착판(172)에 전달한다.
그리고 제2 압착력 전달부재(176)를 제1 압착력 전달부재(175)에 착탈가능하게 결합하기 위해, 제1 압착력 전달부재(175)는 제2 압착력 전달부재(176)가 결합되는 결합구(175a)를 적어도 하나 이상 구비한다. 그리고 복수의 단위 압착판(172a) 중 최외각에 배치된 단위 압착판(172a)의 상면에는 제2 압착력 전달부재(176)의 끝단이 삽입되어 고정되는 고정구(173)가 적어도 하나 이상 구비된다.
본 실시예에 따른 제어유닛은 챔버(110)와 온도센서와 마이크로파 조사기(130) 및 압착유닛(170)에 전기적으로 연결되어 목재(T)가 최적의 상태로 건조될 수 있도록, 온도센서에서 수신된 목재(T)의 온도에 기초하여 마이크로파 조사기(130)의 동작 및 압착유닛(170)의 동작 등을 제어한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 4는 목재(T)에 대한 건조공정 수행 전을 나타내는 것으로서, 목재(T)를 지지부(151)에 안착하고 지지부(151)를 챔버(110)의 내부 바닥면에 설치된 가이드레일(R)을 따라 챔버(110)의 내부로 이동시킨다. 이때 실린더부재(177)의 로드는 수축된 상태로 압착판(172)은 목재(T)의 상면으로부터 이격되게 배치된다.
도 5는 목재(T)의 건조공정을 나타내는 것으로서, 목재(T)에 대한 건조공정은 설정조건을 참조하여 제어유닛을 통해 마이크로파 조사기(130)에서 조사되는 마이크로파의 강도, 조사시간 등을 제어한다. 그리고 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 목재(T)를 압착하여 목재(T)에 대한 건조공정을 수행한다. 즉 지지부(151)에 안착된 목재(T)에 마이크로파를 조사하고 마이크로파 조사 중 실린더부재(177)의 로드를 신장시켜 압착판(172)이 목재(T)의 상면에 접촉되게 한 후 압착판(172)으로 목재(T)를 압착한다.
그리고 설정조건에 의해 도출된 건조공정 중의 목재(T)의 함수율 등을 고려하여 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절한다.
상기와 같이 마이크로파를 조사하는 동안 목재(T)를 압착함으로써 건조된 목재(T)의 변형과 할렬발생을 최소화할 있어 목재(T)의 품질을 향상시킬 수 있으며, 또한 목재(T)의 건조시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 목재(T)의 조직을 치밀하게 하여 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)를 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)는 목재(T)가 수용되는 수용공간(S)이 형성된 챔버(110)와, 챔버(110)에 설치된 온도센서(미도시)와, 챔버(110)에 상호 이격되게 설치되되 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 복수의 마이크로파 조사기(130)와, 목재(T)를 지지하되 챔버(110)의 내부에 배치되는 지지유닛(150)과, 챔버(110)에 설치되되 참버에 수용된 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 배치되며 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)의 상면 및 하면을 지속적으로 동시에 압착하며 설정조건에 따라 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절하는 압착유닛(170)과, 챔버(110)와 온도센서와 마이크로파 조사기(130) 및 압착유닛(170)에 전기적으로 연결되며 목재(T)가 최적의 상태로 건조될 수 있도록 온도센서에서 수신된 목재(T)의 온도에 기초하여 마이크로파 조사기(130)의 동작 및 압착유닛(170)의 동작 등을 제어유닛(미도시)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)를 구성하는 챔버(110)와, 온도센서와, 마이크로파 조사기(130) 및 제어유닛은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치(100)를 구성하는 챔버(110)와, 온도센서와, 마이크로파 조사기(130) 및 제어유닛과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점인 지지유닛(150)과 압착유닛(170)에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 지지유닛(150)은 건조공정 중 목재(T)를 지지하고 목재(T)를 고르게 건조시키기 위해 목재(T)를 회전시키는 역할을 한다.
지지유닛(150)은 챔버(110)의 내부에 수평 이동가능하게 마련되되 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 이동부(151a)와, 한 쌍의 이동부(151a)에 각각 설치되되 목재(T)의 길이방향 양단부를 고정하고 목재(T)를 회전시키는 회전부(153a)를 포함한다.
한 쌍의 이동부(151a)는 목재(T)의 크기에 따라 챔버(110)의 바닥면에 설치된 가이드레일(R)을 따라 상호 접근 또는 이격되게 이동될 수 있다. 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 건조공정 중 한 쌍의 이동부(151a)를 좌우로 지속적으로 이동시켜 목재(T)의 가열부위를 분산시킴으로써 목재(T)의 특정부위가 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 회전부(153a)는 한 쌍의 이동부(151a) 각각에 설치되어 목재(T)의 길이방향 양단부를 고정 지지하며 목재(T)를 회전시킨다.
구체적으로 회전부(153a)는 이동부(151a)에 회전가능하게 설치되되 일단부가 목재(T)에 고정되는 고정축(154a)과, 이동부(151a)에 설치되되 고정축(154a)의 타단부에 결합되어 고정축(154a)을 회전시키는 회전모터(미도시)를 포함한다.
상기와 같은 지지유닛(150)에 의한 목재(T)의 고정 지지 및 회전은 한 쌍의 이동부(151a)를 목재(T)의 크기에 따라 목재(T)의 길이방향 양단부에 인접하게 이동시킨 후, 고정축(154a)들을 목재(T)의 길이방향 양단부에 고정되게 설치하여 목재(T)를 고정 및 지지한다. 그리고 목재(T)가 고정축(154a)들에 고정된 상태에서 회전모터를 이용하여 고정축(154a) 및 목재(T)를 회전시킬 수 있다. 이때 제어유닛은 회전모터와 전기적으로 연결되어 목재(T)의 회전 시간 및 회전각도 등을 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 챔버(110)의 일측벽에 상호 이격되게 설치된 마이크로파 조사기(130)들과 챔버(110)의 일측벽에 대향되는 타측벽에 상호 이격되게 설치된 마이크로파 조사기(130)들은 마주보는 방향으로 설치되되 서로 겹치지 않고 교호되게 설치되므로, 목재(T)가 회전되는 동안 목재(T)는 마이크로파에 고르게 노출되어 목재(T) 전체를 고르게 건조할 수 있다.
본 실시예에 따른 압착유닛(170)은 챔버(110)에 수용된 목재(T))의 상부 및 하부에 각각 배치되어 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)의 상면 및 하면을 지속적으로 압착하는 역할을 한다.
본 실시예에서는 목재(T))에 마이크로파를 조사하여 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 목질을 연화시킴과 동시에 목재(T))를 압착하므로 목재(T))의 압착을 용이하게 할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 목재(T)를 압착함으로써, 건조된 목재(T)의 할렬 발생을 최소화하여 목재(T)의 품질을 향상시키고, 목재(T)의 건조시간을 단축시키며 아울러 목재(T)의 조직을 치밀하게 하여 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 압착유닛(170) 각각은 챔버(110)의 내부에 수용된 목재(T)를 압착하는 압착부(171)와, 압착부(171)에 결합되되 압착부(171)를 높이방향으로 승강시켜 목재(T)를 압착 및 압착해제하며 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절하는 적어도 하나의 실린더부재(177)를 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 압착유닛(170)을 구성하는 압착부(171) 및 실린더부재(177)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압착유닛(170)을 구성하는 압착부(171) 및 실린더부재(177)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 압착유닛(170)은 챔버(110)에 수용된 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 설치되므로, 제어유닛은 목재(T)를 압착함에 있어서 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 배치된 압착유닛(170)을 동시에 제어한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 목재 건조장치의 동작상태도이다.
도 7은 목재(T)에 대한 건조공정 수행 전을 나타내는 것으로서, 한 쌍의 이동부(151a)를 목재(T)의 길이방향 양단부에 인접하게 이동시킨 후 고정축(154a)들을 목재(T)의 길이방향 양단부에 고정시킨다. 이때 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 배치된 실린더부재(177)의 로드는 수축된 상태로 압착판(172)들은 목재(T)의 상면 및 하면으로부터 이격되게 배치된다.
그리고 회전모터를 회전시켜 목재(T)의 상면 및 하면을 목재(T)의 상부 및 하부에 배치된 압착판(172)들에 나란하게 정렬시킨다.
도 8은 목재(T)의 건조공정을 나타내는 것으로서, 목재(T)에 대한 건조공정은 설정조건을 참조하여 제어유닛을 통해 마이크로파 조사기(130)에서 조사되는 마이크로파의 강도, 조사시간 등을 제어한다. 그리고 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 제어유닛을 통해 목재(T)의 상면 및 하면을 동시에 압착하여 목재(T) 건조를 수행한다. 즉 고정축(154a)들에 의해 고정 및 지지되는 목재(T)에 마이크로파를 조사하고 마이크로파 조사 중 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 배치된 실린더부재(177)의 로드를 신장시켜 압착판(172)들이 목재(T)의 상면 및 하면에 접촉되게 한 후 압착판(172)들로 목재(T)의 상면 및 하면을 압착한다.
그리고 설정조건에 의해 도출된 건조공정 중의 목재(T)의 함수율 등을 고려하여 목재(T)를 압착하는 압착력을 조절한다.
이와 같이 마이크로파를 조사하는 동안 목재(T)를 압착함으로써 건재된 목재(T)의 변형과 할렬발생을 최소화할 수 있어 목재(T)의 품질을 향상시킬 수 있으며, 또한 목재(T)의 건조시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러 목재(T)의 조직을 치밀하게 하여 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
도 9는 설정조건에 따라 소정시간 동안 목재(T)에 마이크로파를 조사하고 목재(T)의 상면 및 하면을 압착한 후 목재(T)를 고르게 건조시키기 위해 목재(T)를 소정각도 회전시키는 것으로서, 목재(T)의 상부 및 하부에 각각 배치된 실린더부재(177)의 로드를 수축시켜 압착판(172)들이 목재(T)의 상면 및 하면으로부터 이격되게 한 후 목재(T)를 회전시켜 목재(T)의 상면 및 하면을 목재(T)의 상부 및 하부에 배치된 압착판(172)들에 나란하게 정렬시킨다. 이때 목재(T)를 회전시키는 동안 목재(T)에 마이크로파를 조사하여 목재(T)를 고르게 가열한다.
그리고 목재(T)를 회전시킨 후 도 8에서와 같이 목재(T)에 마이크로파를 조사하는 동안 재차 압착판(172)들로 목재(T)의 상면 및 하면을 압착하는 공정을 반복함으로써, 목재(T)의 건조시간을 더욱 단축할 수 있고 목재(T) 전체를 고르게 건조할 수 있어 목재(T)의 변형과 할렬발생을 최소화할 수 있으며 목재(T)의 강도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 목재 건조장치 110: 챔버
130: 마이크로파 조사기 150: 지지유닛
170: 압착유닛
130: 마이크로파 조사기 150: 지지유닛
170: 압착유닛
Claims (11)
- 목재가 수용되는 수용공간이 형성된 챔버;
상기 챔버에 상호 이격되게 설치되되, 상기 챔버의 내부에 수용된 목재에 마이크로파를 조사하는 복수의 마이크로파 조사기;
목재를 지지하되 상기 챔버의 내부에 배치되는 지지유닛; 및
상기 챔버에 설치되되, 목재에 마이크로파를 조사하는 동안 상기 챔버의 내부에 수용된 목재를 지속적으로 압착하고, 목재의 건조공정 중 목재를 압착하는 압착력을 조절하는 압착유닛을 포함하며,
상기 압착유닛은,
상기 챔버의 내부에 수용된 목재를 압착하는 압착부; 및
상기 압착부에 결합되되, 상기 압착부를 높이방향으로 승강시켜 목재를 압착 및 압착해제하며, 목재를 압착하는 압착력을 조절하는 적어도 하나의 실린더부재를 포함하며,
상기 압착부는,
목재에 접촉되며 목재를 압착하는 압착판;
일측이 상기 실린더부재의 로드에 결합되고 타측이 상기 압착판에 결합되어 상기 실린더부재에서 가해지는 압착력을 상기 압착판의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 상기 압착판에 전달하는 제1 압착력 전달부재; 및
상기 제1 압착력 전달부재에 착탈가능하게 결합되고, 상기 제1 압착력 전달부재에 교차되게 배치되어 상기 실린더부재에서 가해지는 압착력을 상기 압착판의 길이방향 또는 폭방향으로 분배하여 상기 압착판에 전달하는 적어도 하나의 제2 압착력 전달부재를 포함하며,
상기 제1 압착력 전달부재는 상기 제2 압착력 전달부재가 결합되는 결합구를 적어도 하나 이상 구비하고, 상기 압착판은 테두리에 상기 제2 압착력 전달부재의 끝단이 고정되는 고정구를 적어도 하나 이상 구비하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 압착판은 수평방향으로 상호 나란하게 배치되고 상호 접철되게 결합되는 복수의 단위 압착판을 포함하며,
상기 고정구는 복수의 상기 단위 압착판 중 최외각에 배치된 상기 단위 압착판에 적어도 하나 이상 구비되는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 지지유닛은,
목재가 안착되어 지지되는 지지부를 포함하며,
상기 압착유닛은 상기 챔버에 수용된 목재의 상부에 배치되어 목재의 상면을 압착하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 지지유닛은,
상기 챔버의 내부에 수평 이동가능하게 마련되되, 상호 대향되게 배치되는 한 쌍의 이동부; 및
상기 한 쌍의 이동부에 각각 설치되되, 목재의 길이방향 양단부를 고정하고 목재를 회전시키는 회전부를 포함하며,
상기 압착유닛은 상기 챔버에 수용된 목재의 상부 및 하부에 각각 배치되어 목재의 상면 및 하면을 동시에 압착하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제4항에 있어서,
상기 회전부는,
상기 이동부에 회전가능하게 설치되되, 일단부가 목재에 고정되는 고정축; 및
상기 이동부에 설치되되, 상기 고정축의 타단부에 결합되어 상기 고정축을 회전시키는 회전모터를 포함하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로파 조사기들은 상기 챔버의 대향되는 양측벽에 각각 상호 이격되고 교호되게 설치되며, 상기 마이크로파 조사기에서 조사되는 마이크로파는 상기 목재에 대해 경사지게 조사되는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 챔버에 설치되어 목재의 온도를 측정하는 온도센서; 및
상기 압착유닛과 상기 마이크로파 조사기 및 상기 온도센서에 전기적으로 연결되며, 상기 온도센서에서 수신된 목재의 온도에 기초하여 상기 마이크로파 조사기 및 상기 압착유닛의 동작을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는 할렬방지 및 강도향상을 위한 목재 건조장치. - 삭제
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| KR100424512B1 (ko) * | 1995-09-15 | 2004-06-23 | 마이크로웨이브 드라잉 리미티드 | 목재건조장치 |
| KR101434468B1 (ko) * | 2013-12-31 | 2014-08-27 | 문중묵 | 국산 목재 진공 건조 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR102137216B1 (ko) * | 2018-11-27 | 2020-07-24 | 주식회사 파셉 | 마이크로파 목재 건조 시스템 및 그 건조 공정 제어 방법 |
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2020
- 2020-11-18 KR KR1020200154427A patent/KR102469276B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| KR100424512B1 (ko) * | 1995-09-15 | 2004-06-23 | 마이크로웨이브 드라잉 리미티드 | 목재건조장치 |
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