KR20090077304A - 습도연동제어 열순환 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 공기순환식 건조로에서 회수공기에 포함된 습도를 검출하여 그 검출 습도 값에 따라 외부공기의 흡기량과 순환공기의 배기량이 자동적으로 비례조절되게 함으로써 건조효율을 개선시켜 건조로내 건조대상물의 건조시간을 단축시킬 수 있는 습도연동제어 열순환 건조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 습도연동제어 열순환 건조장치는 버너를 포함하는 열원을 이용하여 열풍을 생성하는 연소챔버(20)와, 상기 연소챔버의 열풍이 투입되는 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버내에서 사용된 건조 잔열풍을 배기하기 위한 순환팬(50)을 가지며 이 순환팬에 의해 배기되는 건조챔버내 잔열풍을 상기 연소챔버측으로 순환 가이드하는 열회수관(60)을 포함하는 건조장치 있어서, 상기 열회수관(60)상에 흡기구(63)와 배기구(64)를 인접 설치하되 이들 흡기구와 배기구는 밸브액튜에이터(80)의 작동에 따른 단일의 순환/배기제어밸브(90)의 개도각 조절에 의해 회수공기의 배기량과 외부공기의 유입량이 상호연동하여 비례제어되게 설치하고, 상기 밸브액튜에이터는 상기 열회수관(60)내에 설치되는 습도센서(70)의 검출 습도 값에 따른 제어부(100)의 출력에 의해 제어되게 구성하는 것을 특징으로 한다.

습도연동제어, 회수관, 단일 순환/배기제어밸브, 비례제어, 습도센서

Description

습도연동제어 열순환 건조장치{Drying machine}

본 발명은 버너를 이용하여 의류나 농수산물 등을 건조시킬 수 있는 건조장치에 관한 것으로, 특히 공기순환식 건조로에서 회수관 순환공기의 습도를 검출하여 그 검출 습도값에 따라 외부공기의 흡기량과 순환공기의 배기량이 자동적으로 비례조절 함으로써 에너지절감과 건조효율을 개선시켜 건조로내 건조대상물의 건조시간을 단축시킬 수 있도록 한 습도연동제어 열순환 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 의류나 농수산물 등을 신속하게 건조시키기 위해 버너에 의한 열풍건조장치가 주로 사용되는데, 이러한 열풍건조장치의 구조는 건조대상물이 장입 또는 배치되는 건조탱크와 이 건조탱크내에 열풍을 공급하는 열풍제공수단과 가스 등의 연료를 연소하여 열을 발생시키는 버너와 이 버너에서 발생된 열을 건조탱크로 송풍하기 위한 송풍모터로 이루어지고 있다.

특히, 건조장치는 건조효율와 에너지절감을 위해 건조실의 배출공기의 회수관을 통해 흡기통로로 연통시키는 순환구조로 설계할 수 있는데, 이러한 건조장치용 흡배기 순환통로에는 외부공기의 일부 흡입과 내부건조공기의 일부 배기를 위한 별도의 오픈형 흡배기 통로가 마련된다.

도 1은 종래의 배출열교환식 건조장치의 구성도로서, 이 건조장치는 버너(30)를 열원으로 하여 열풍을 생성하는 연소챔버(20)와, 상기 연소챔버의 열풍이 투입되는 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버내에서 사용된 건조 잔열풍으로부터 폐열을 수집하여 상기 연소챔버측으로 순환공급하는 열교환기(12) 및 열회수관(60)으로 구성된 것을 보이고 있다.

여기에서 버너(30)는 연료공급관(31)을 통하여 공급되는 연료를 연소시켜 열을 발생하게 되며, 이 버너(30)에서 발생된 열은 연소챔버(20)상측부의 공기유입구(21)를 통해 인입되는 송풍력에 실려 열풍이 되어 건조챔버(10)내로 투입된다.

이렇게 건조챔버에 투입된 열풍은 그 건조챔버내에 투입된 각종 건조대상물에 포함된 수분을 제거하여 건조시키게 되고 이후 건조에 사용된 잔열풍은 히트파이프 또는 라디에이터와 같은 열교환기(12)에 의해 회수되어 열회수관(60)을 통해 상기 건조챔버(20)내로 공급된다,

열교환기(12)를 거친 건조챔버내 폐풍은 배출구(13)를 통해 외부로 배출된다.

상기 건조챔버(20)에는 열회수관(60)을 통해 회수된 순환열 외에 흡기구(62)를 통해서도 외부공기가 유입되게 되며 이러한 열회수를 통해 건조장치의 에너지 이용효율을 개선시키고 있다.

그러나 위에서 설명한 바와 같은 종래의 건조장치의 폐열회수 순환장치는 건조챔버내에 투입된 건조대상물의 수분함유상태나 건조조건을 고려하지 않고 건조장치의 가동기간 내내 항상 일정한 고정비율의 잔열풍 배기 및 일정한 고정비율의 외 기 혼입을 수행하게 되므로 건조대상물의 건조효율을 높일 수 없다는 단점을 가지고 있다.

특히, 건조챔버 내에 장입된 건조대상물의 건조효율을 극대화시키기 위해서는 건조대상물의 건조과정에 따른 열풍온도 및 열풍량의 변경과 열풍 회수로 상에서의 흡, 배기량 조절이 필요한데, 종래의 건조장치에서는 건조대상물의 건조상황별 상태에 대한 모니터링 수단이 없었기 때문에, 달리 선택의 여지없이 건조조건을 건조 개시시점부터 건조 종료시점까지 획일적으로 유지할 수 밖에 없다.

이것은 건조챔버내에 장입된 건조대상물의 건조에 관련된 안전성 유지와 최적화를 보장할 수 없게 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 버너를 포함한 각종 열원을 이용하는 건조장치의 건조효율을 획기적으로 개선하고 건조대상물의 안전성이 보장되도록 하기 위해 건조장치의 가동중 건조대상물의 건조상태를 모니터링 하여 건조진행과정별로 회수로에서의 흡, 배기량을 최적화 제어할 수 있는 습도연동제어 열순환 건조장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습도연동제어 열순환 건조장치는 버너를 포함하는 열원을 이용하여 열풍을 생성하는 연소챔버와, 상기 연소챔버의 열풍이 투입되는 건조챔버와, 상기 건조챔버내에서 사용된 건조 잔열풍을 배기하기 위 한 순환팬을 가지며 이 순환팬에 의해 배기되는 건조챔버내 잔열풍을 상기 연소챔버측으로 순환 가이드하는 회수관을 포함하는 건조장치 있어서, 상기 회수관상에 흡기구와 배기구를 인접 설치하되 이들 흡기구와 배기구는 밸브액튜에이터의 작동에 따른 단일의 순환/배기제어밸브의 개도각 조절에 의해 회수공기의 배기량과 외부공기의 유입량이 상호연동하여 비례제어되게 설치하고, 상기 밸브액튜에이터는 상기 회수관내에 설치되는 습도센서의 검출 습도 값에 따른 제어부의 출력에 의해 제어되게 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 습도연동제어 열순환 건조장치는 버너를 포함한 각종 열원을 이용하는 건조장치 가동중 건조대상물의 건조상태를 모니터링하고 그 모니터링 정보를 기준 설정값에 대비하는 것을 통하여 건조장치의 순환공기 회수관 상에서의 흡, 배기량을 최적화시킴으로서 에너지절감과 건조대상물의 건조시간을 단축시킬 수 있고 또한 건조대상물의 손상을 피할 수 있는 특유의 효과를 가져온다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 습도연동제어 열순환 건조장치의 구성도이다.

여기에서, 연소챔버(20)는 연료공급관(31)을 갖는 버너(30)를 열원으로 하여 열풍을 생성하는 장치로서 상부의 공기유입구(21)를 통해 공급되는 송풍력으로 버너(30)에서 생성된 열을 건조챔버쪽으로 토출하도록 구성되고 있다.

상기 연소챔버(20)의 열원은 연소모터(40)에 의해 구동되는 버너(30) 외에 여러 형태의 열교환기 중 하나로 대체될 수 있다.

건조챔버(10)는 상기 연소챔버(20)에서 생성된 열풍이 투입되어 건조챔버(10)내에 장입된 건조대상물을 건조시키도록 구성된다. 이 건조챔버(10)는 그 내부에 온도센서(11)를 장착하게 되며, 이 온도센서에 의해 검출된 온도 값은 제어부에서 처리되어 설정온도 값과의 차에 따라 연소모터(40) 및 연료공급관(31)상의 밸브 개도각도를 조정하는 것으로 연소챔버(20)의 열풍온도와 세기를 조절하게 구성된다.

특히 상기 건조챔버(10)는 건조대상물에 대한 신속하고 효율적인 건조를 위해 회전드럼 방식이 도입될 수 있다.

상기 건조챔버내에서 사용된 배기 잔열풍은 열회수관(60)과 순환팬(50)을 통해 연소챔버(20)로 순환 회수 공급되게 설치하고 상기 열회수관(60)상에는 외부공기유입을 위한 흡기구(63)와 건조 잔열풍의 배기를 위한 배기구(64)가 인접 설치된다.

상기 흡기구(63)와 배기구(64)는 하나의 밸브액튜에이터(80)의 작동에 따라 개도각이 조절되어 회수(순환)공기의 배기(배출)량과 외부공기의 유입량이 상호연동하여 비례제어되도록 단일의 순환/배기제어밸브(90)형태로 설치된다.

상기 밸브액튜에이터(80)는, 도 6에서 참고되는 것처럼, 상기 열회수관(60)내에 설치되는 습도센서(70)의 검출 습도 값에 따른 제어부(100)의 출력에 의해 제어되게 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브 의 개도 조건에 따른 내부순환공기의 배기 및 외부공기의 유입 상태에 대한 설명도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 순환/배기제어밸브(90)가 도면상 표현된 바와 같이 수평조건(a)(풀 클로즈 조건)일 경우, 흡기구(63)와 배기구(64)는 완전 클로즈(폐쇄)되고 열회수관(60)은 풀 오픈되므로 건조챔버(10)에서 배출되는 잔열풍은 순환팬(50)을 통해 전량 연소챔버(20) 상부의 공기유입구(21)로 순환 회수 공급되게 된다. 이러한 순환/배기제어밸브(90)의 클로즈(폐쇄)는 건조챔버(10)에 투입된 초기상태의 수분함량이 많은 건조대상물을 신속히 가열하여 단시간 내에 건조대상물로부터 수분을 뽑아내기 위함이다.

건조초기에 순환계통을 폐쇄한 상태에서 가열건조함으로서 건조챔버내 수분이 포화상태가 되면 더 이상의 건조 진행효율이 떨어지므로 이때에는 상기 순환/배기제어밸브(90)를 오픈시켜 건조챔버로부터 배출되는 포화습도의 공기를 배기구(64)를 통해 외부로 배출하고 동시에 흡기구(63)를 통해서는 외부의 신선한 공기가 연소챔버로 투입되게 한다.

즉, 순환/배기제어밸브(90)가 도면상 표현된 바와 같이 수직조건(b)(풀 오픈조건)일 경우, 흡기구(63)와 배기구(64)는 각각 완전 오픈되고 열회수관(60)은 상기 흡, 배기구를 중심으로 그 순환 루프가 완전 차단되므로 건조챔버(10)에서 배출되는 잔열풍은 배기구(64)를 통해 전량 외부로 배기되고 연소챔버(20) 상부의 공기유입구(21)에는 외부의 새로운 공기는 흡기구(63)를 통해 공급되게 된다.

따라서 상기 순환/배기제어밸브(90)의 개폐조건은 열회수관 또는 건조챔버 등에 설치될 수 있는 습도센서(70)를 통해 검출되는 건조대상물의 수분추출량에 의해 결정된다,

순환/배기제어밸브(90)가 도면상 표현된 바와 같이 경사각 개도조건(c)일 경우, 흡기구(63)와 배기구(64)는 각각 일부 오픈되고 열회수관(60)도 상기 흡, 배기구를 중심으로 일부 오픈되는 조건이므로 건조챔버(10)에서 배출되는 잔열풍은 순환팬(50)을 통해 그 일부가 외부로 배기되고 연소챔버(20) 상부의 공기유입구(21)에는 외부의 새로운 공기의 일부가 공급되게 된다.

즉, 순환/배기제어밸브(90)의 경사각 개도조건일 경우 건조챔버(10)의 배출 잔열풍의 일부는 배기구(64)를 통해 외부로 배기되고 나머지 일부는 흡입구(63)를 통해 공급된 외부의 신선한 공기와 함께 혼합되어 연소챔버(20)의 상부에 마련된 공기유입구(21)로 투입되게 된다. 이러한 조건은 건조대상물의 건조 말기에 주로 적용된다.

여기서 순환/배기제어밸브(90)의 경사각 개도조건(a)와(b)의 경우는 솔레노이드를 이용한 2-웨이(2-WAY)제어 조건에 해당하고, 경사각 개도조건(a)내지(c)를 모두 포함하는 경우는 기어드모터 등을 이용한 다단제어 조건에 해당한다.

도 4는 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브용 액튜에이터의 제1실시예 및 그의 작동 설명도이다.

본 발명에 따른 순환/배기제어밸브(90)용 액튜에이터의 제1실시예에서는 열회수관(60)과 흡, 배기구(63,64)를 편의상 사각관 형태로 표현하였으나 원통형 등에서도 당업자 수준에서 본 발명 기술사상의 개념이 그대로 적용될 수 있음은 자명 한 것임을 지적하고자 한다.

여기서는 순환/배기제어밸브(90)를 작동시키는 밸브액튜에이터로서 솔레노이드(80-1)를 이용한 것을 보인 것이다. 즉, 솔레노이드(80-1)의 피스톤로드(81)의 선단부를 순환/배기제어밸브(90)의 중심축에 고정된 레버(82)의 선단부와 회동가능하게 링크시켜 놓은 상태에서 상기 솔레노이드(80-1)를 제어부(100)를 통해 작동시키게 되면 그 작동위치에 따라 순환/배기제어밸브(90)의 개도각도가 변하여 앞서 설명한 바와 같이 열회수관(60)과 흡, 배기구(63,64)의 개도각 조절을 통한 건조장치에서의 잔열풍 순환제어를 달성할 수 있게 되는 것을 보이고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브용 액튜에이터의 제2실시예 및 그의 작동 설명도이다

여기서는 순환/배기제어밸브(90)의 중심축과 기어드모터(80-2)의 회전축(83)을 결합시켜 상기 제어부(100)에 따른 기어드모터(80-2)의 동작으로 열회수관(60)과 흡, 배기구(63,64)의 개도각 조절을 통한 건조장치에서의 잔열풍 순환제어를 달성할 수 있게 되는 것을 보이고 있다.

도 6은 본 발명 습도연동제어 열순환 건조장치의 제어회로 블록도로서, 제어부(100)에는 온도센서(11)에 의한 건조챔버(10)의 검출온도값과 습도센서(70)에 의한 회수로(60) 상에서의 습도검출값이 입력되게 연결하고 또한 상기 제어부(100)에는 기준온도값과 기준습도값을 등을 설정 등록하기 위한 제어값설정입력부(101)의 입력값이 입력되게 연결한다.

상기 제어부(100)의 출력에 의해서는 밸브액튜에이터(80)를 통한 순환/배기 제어밸브(90)의 제어뿐만 아니라 순환팬(50)과 연소모터(40)도 제어되게 연결하여 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용을 도 7의 흐름도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 건조챔버(10)내에 건조대상물을 투입하고 연소챔버(20)내의 버너(30)를 가동시켜 이 연소챔버(20)에서 생성된 열풍이 상기 건조챔버(10)내로 투입되게 하고 상기 건조챔버를 거쳐 배출되는 건조 잔열풍은 열회수관(60)상에 설치된 폐쇄조건(도 3의 (a)참조)의 순환/배기제어밸브(90)를 통해 폐회로 순환조건하에서 건조대상물에 대한 건조가 이루어지도록 한다.

이때, 건조챔버(10)내에 투입된 건조대상물은 초기 많은 수분함량을 포함하고 있으므로 연소챔버(20)에서 토출되는 열풍에 의한 건조챔버(10)의 분위기 온도 상승에 따라 쉽게 건조챔버내 습도는 포화에 이르게 된다.

건조챔버(10)내 습도포화 정보는 열회수관(60) 또는 상기 건조챔버(10)내에 장착될 수 있는 습도센서(70)를 통해 검출되어 제어부(100)에 인가된다.

제어부(100)는 습도센서(70)에 의한 열회수관 또는 건조챔버내 포화습도 정보가 입력되면 밸브액튜에이터(80)에 제어신호를 내보내 순환/배기제어밸브(90)의 상태를 바꾸어 오픈상태(도 3의 (b)참조)가 되게 한다. 이러한 밸브액튜에이터(80)의 개폐 제어는 도 4에서 보인 솔레노이드 제어 또는 도 5에서 보인 기어드모터제어를 통해 달성할 수 있다.

밸브액튜에이터(80)에 의한 순환/배기제어밸브(90)의 오픈(개방)은 건조장치 의 순환로를 차단한 상태에서 외기유입 및 건조잔열풍의 배출이 동시에 이루어지게 되므로 상기 건조챔버내의 습도는 빠르게 낮아지게 된다. 즉 이 경우에는 새로운 외부공기만이 연소챔버를 통해 건조챔버(10)내로 공급되게 된다.

위와 같은 순환/배기제어밸브(90)의 오픈조건에 의해 건조챔버(10)내 습도가 급격히 낮아지게 되고, 이렇게 변화된 건조챔버내 습도정보는 습도센서(70)에 의해 검출되어 제어부(100)에 제공된다.

제어부(100)는 프로그램된 제어기준 설정값에 따라 최초 습도포화상태에서 소정의 일정율 이하로 습도가 떨어지게 되면 상기 순환/배기제어밸브(90)를 클로즈(폐쇄)제어하여 건조장치가 폐루프상태에서 순환건조 조건이 되도록 한다.

이때에는 습도상한값(엄밀하게는 습도상한 설정값) 도달여부와 도달시간을 고려하여 건조장치의 폐루프순환 여부를 결정한다.

이후, 습도센서(70)에 의한 열회수관(60) 또는 건조챔버(10)내의 습도검출값이 낮아지면 제어값설정입력부(101)에 의해 등록시켜놓은 기준습도값에의 도달여부를 파악하여 제어부(100)는 순환/배기제어밸브(90)를 오픈 또는 클로즈시켜 흡, 배기구(63,64)를 통한 외부공기의 유입 및 내부건조공기의 순환을 조절하는 것으로 건조챔버내 건조대상물을 건조시키게 된다.

한편, 습도센서(70)에 의한 건조분위기 습도검출값에 기초한 제어부(100)의 순환/배기제어밸브(90)제어수단으로 도 5에 보인 기어드모터(80-2)를 이용할 경우 흡, 배기구(63,64)를 통한 외부공기 혼입량 및 건조잔열풍 배출량을 미세 조절할 수 있어 건조대상물에 대해 신속하고 안전한 건조를 달성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 위의 실시예 만으로 한정하는 것은 아니며, 그의 청구범위에 기재한 기술사상으로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 수정이 있을 수 있음은 자명하다 할 것이다.

도 1은 종래의 순환식 건조장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 습도연동제어 열순환 건조장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브의 개도 조건에 따른 내부순환공기의 배기 및 외부공기의 유입 상태설명도이다.

도 4는 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브용 액튜에이터의 제1실시예 및 그의 작동 설명도이다.

도 5는 본 발명에 따른 습도연동제어 열순환 건조장치의 순환/배기제어밸브용 액튜에이터의 제2실시예 및 그의 작동 설명도이다

도 6은 본 발명 습도연동제어 열순환 건조장치의 제어회로 블록도이다.

도 7은 본 발명 습도연동제어 열순환 건조장치의 제어흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 건조챔버 20 : 연소챔버

21 : 공기유입구 30 : 버너

31 : 연료공급관 40 : 연소모터

50 : 순환팬 60 : 회수관

63 : 흡기구 64 : 배기구

70 : 습도센서 80 : 밸브액튜에이터

80-1 : 솔레노이드 80-2 : 기어드모터

81 : 피스톤로드 82 : 레버

83 : 회전축 90 : 순환/배기제어밸브

100 : 제어부 101 :제어값설정입력부

Claims (2)

1. 버너를 포함하는 열원을 이용하여 열풍을 생성하는 연소챔버(20)와, 상기 연소챔버의 열풍이 투입되는 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버내에서 사용된 건조 잔열풍을 배기하기 위한 순환팬(50)을 가지며 이 순환팬에 의해 배기되는 건조챔버내 잔열풍을 상기 연소챔버측으로 순환 가이드하는 열회수관(60)을 포함하는 건조장치 있어서, 상기 열회수관(60)상에 흡기구(63)와 배기구(64)를 인접 설치하되 이들 흡기구와 배기구는 밸브액튜에이터(80)의 작동에 따른 단일의 순환/배기제어밸브(90)의 개도각 조절에 의해 회수공기의 배기량과 외부공기의 유입량이 상호연동하여 비례제어되게 설치하고, 상기 밸브액튜에이터는 상기 열회수관(60)내에 설치되는 습도센서(70)의 검출 습도 값에 따른 제어부(100)의 출력에 의해 제어되게 구성하는 것을 특징으로 하는 습도연동제어 열순환 건조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브액튜에이터(80)는 솔레노이드 또는 기어드모터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 습도연동제어 열순환 건조장치.

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