KR20130136914A - 열풍 건조기 - Google Patents

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Abstract

피건조물을 통과하여 습기를 포함하고 있는 다습열풍은 전량 배출시키고, 건조한 외부공기를 새로 전량 유입시켜 사용하도록 구성된 열풍 건조기가 개시된다. 본 발명에 따른 건조기는 격벽에 의해 내부가 3개의 공간으로 분할된 본체와, 3개의 공간중에서 어느 일측에 형성되어 외부공기를 가열하면서 송풍시키는 기계실과, 3개의 공간중에서 타측에 형성되어 기계실에서 격벽의 하단부를 통해 공급된 열풍을 통과시켜 피건조물을 건조시키는 건조실과, 3개의 공간중에서 중앙에 형성되어 건조에 사용된 열풍이 건조실의 상부와 연결된 연통을 통해 외부로 배출되며, 외부공기가 연통과 접촉되면서 기계실의 상부로 유입되는 폐열회수실을 포함하여 구성된다.

Description

열풍 건조기{A drying apparatus}
본 발명은 열풍 건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건조실을 한번 순환한 습한 열풍을 전량 배출시키면서 건조열풍에 사용할 공기를 다시 외부에서 전량 유입시켜, 습하지 않은 공기만으로 열풍을 공급하여 피건조물의 건조시간을 단축시킬 수 있는 열풍 건조기에 관한 것이다.
일반적으로 고추, 버섯, 담배, 인삼, 약초 등 곡물을 제외한 농산물을 비롯하여 멸치, 김, 미역 등의 수산물에 이르기까지 광범위하게 건조할 수 있는 다목적 건조기를 곡물(벼, 보리, 밀 등)건조기와 구별하여 농산물 건조기라고 한다.
이러한 농산물 건조기는 도 1에서 보는 것과 같이, 중앙에 종방향으로 격벽(30)을 사이에 두고 각각의 방향에 기계실(10)과 건조실(20)로 형성되어 있다. 기계실(10)은 외부에서 공기를 유입시킨 다음 열풍을 만들어 건조실(20)로 공급하는 곳으로, 버너(11), 열교환기(12) 및 송풍기(13)로 구성되어 있다. 그리고 건조실(20)은 피건조물이 담기는 건조상자(21)가 상하로 연속해서 탈,장착 가능하게 설치되어 있다.
또한, 격벽(30)의 하부에는 기계실(10)에서 만들어진 열풍이 건조실(20)측으로 공급되기 위한 통로인 열풍공급로(32)가 형성되고, 격벽(30)의 상부에는 건조상자(21)들을 통과한 열풍이 다시 기계실(10)로 재순환되기 위한 열풍순환로(34)가 형성되어 있다.
그리고 건조실(20)의 상부에는 피건조물에서 습기를 빼앗은 습한 열풍이 외부로 배출되기 위한 배출구(24)가 형성되고, 반대로 기계실(10)의 상부에는 외부공기를 유입시키기 위한 유입구(14)가 형성된다.
이렇게 형성된 건조기는 도면의 화살표 방향과 같이 유입구(14)를 통해 들어온 외부공기가 기계실(10)내에서 가열되어 공급로(32)를 통해 건조실(20)로 공급된다. 그리고 건조실(20)로 유입된 열풍은 각 건조상자(21)들을 통과하면서 피건조물로부터 습기를 빼앗아 배출구(24)를 통해 일부 배출되면서 나머지는 다시 순환로(34)를 통해 다시 기계실(10)로 재투입되어 순환을 반복하게 된다. 이때, 배출구(24)를 통한 배습량은 유입구(14)를 통해 흡입되는 외부공기의 양에 따라 달라지는 것으로, 들어온 만큼 배출되는 시스템이다.
상기와 같은 건조기는 한번 사용한 열풍에서 일부 배습작용을 한 후, 재순환하도록 되어 있어 기계실에서의 공기 재가열시간이 빨라 에너지의 소비량은 줄어들 수 있게 된다.
그렇지만, 재순환되는 열풍속에는 아무리 기계실을 통과하여 가열된다고 해도 습기가 포함되어 있으므로 내포된 습기로 인해 최종단계에서의 건조시간이 느려지는 문제가 발생되었다. 예컨대, 피건조물이 건조실에 담긴후 초기 건조기 가동단계에서는 피건조물에 내포된 함수율이 높기 때문에 빠른시간에 건조할 수 있지만, 함수율 10~0%를 목표로 하는 후반부에서는 재순환 열풍속의 함수율과 피건조물의 함수율이 비슷하여 열풍이 피건물속의 습기를 빼앗아 내는게 어려워지는 것이다.
이러한 문제는 재순환 열풍의 함수율과 깊은 관련이 있어 이 재순환 열풍의 사용을 억제하는 것이 좋지만, 열효율 면에서는 재순환 열풍의 사용이 뛰어나므로 지금까지의 건조기는 거의 재순환시키는 시스템으로 제작되어 왔다.
그렇지만, 약초 등과 같은 경우는 함수율이 거의 0%를 가져야 하면서 빠른 시간내에 건조되어야지만 최상급의 품질을 갖게 되는데, 종래의 건조기는 습한 열풍을 재순환시키는 구조로 되어 있어 약초를 건조하기보다는 찌는 경우가 발생될 수 있어 약초의 색깔이 변하는 등 품질저하의 원인이기도 하였다.
한편, 건조가 완료됨을 알기 위해서는 피건조물이나 또는 피건조물을 통과한 열풍의 습도를 체크하여 판단할 수 있는데, 습도계가 대부분 외국에서 수입해오기 때문에 구입비용이 비싼 문제가 있으며, 아울러 습도계의 습도 측정이 아직까지는 신뢰할 수 있을 정도는 아니라는데 큰 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 피건조물을 통과하여 습기를 포함하고 있는 다습열풍은 전량 배출시키고, 건조한 외부공기를 새로 전량 유입시켜 사용하도록 구성된 열풍 건조기를 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명은 건조실로 공급되는 열풍의 온도와 건조실을 빠져나오는 열풍의 온도를 비교분석하여 피건조물의 함수율을 유추할 수 있는 열풍 건조기를 제공하려는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
격벽에 의해 내부가 3개의 공간으로 분할된 본체;
3개의 공간중에서 어느 일측에 형성되어 외부공기를 가열하면서 송풍시키는 기계실;
3개의 공간중에서 타측에 형성되어 기계실에서 격벽의 하단부를 통해 공급된 열풍을 통과시켜 피건조물을 건조시키는 건조실; 및
3개의 공간중에서 중앙에 형성되어 건조에 사용된 열풍이 건조실의 상부와 연결된 연통을 통해 외부로 배출되며, 외부공기가 연통과 접촉되면서 기계실의 상부로 유입되는 폐열회수실;을 포함함을 특징으로 하는 열풍 건조기를 제공한다.
여기에서, 열풍이 건조실로 공급되는 곳에 제1온도센서를 설치하고, 열풍이 건조실을 빠져나가는 곳에 제2온도센서를 설치하여 제1온도센서와 제2온도센서에서 측정된 온도의 차이를 계산하여 피건조물의 함수율을 예측할 수 있을 것이다.
그리고 폐열회수실의 하부에는 외부공기를 유입시키는 유입구가 형성되고, 유입구에는 외부공기의 유입량을 조절하기 위한 도어가 설치될 수 있다.
이때, 도어의 개폐량 조절은 수동 또는, 건조기에 설치된 컨트롤러를 통해 자동으로 조작될 수 있다.
그리고 연통은 하향으로 연장되어 폐열회수실의 하부에 형성된 배출챔버와 연결되며, 배출챔버에 열풍을 배출시키는 배출구가 형성된다.
또한, 폐열회수실내에는 유입구를 통해 유입된 외부공기가 연통과 접촉되면서 지그재그로 올라가도록 다수의 지연판이 지그재그로 설치될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 열풍 건조기는 피건조물의 건조에 사용한 열풍을 다시 회수하지 않고 배출시키는 구조로 되어 있어, 다소 에너지소비가 높아질 수는 있지만 대신에 건조시간이 빨라지고 피건조물의 품질이 좋아지는 장점이 있다.
그리고 항상 신선한 외부공기를 사용하기 때문에 열풍 자체에 습기가 없어 건조시간은 물론, 최종단계에서의 건조가 다른 건조기들에 비해 월등히 빠르고 완벽할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 열풍 건조기는 값비싸고 부정확한 습도센서의 사용을 지양하고, 대신에 공급되는 열풍과 사용한 열풍의 온도를 측정 및 분석하여 피건조물의 현재 함수율을 예측할 수 있게 되어 이 예측 함수율로 인한 활용도가 높은 이점이 있다.
그리고 외부공기가 들어오는 유입구에 수동 또는, 자동으로 개폐되는 도어가 설치되어 외부공기의 유입량을 조절함으로써, 이 조절로 인해 외부공기의 습도나 피건조물의 함수율에 적절히 대응할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 열풍 건조기를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 열풍 건조기의 외형을 나타낸 사시도이며, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 열풍 건조기의 내부를 보이기 위해 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 열풍 건조기(100)는 밀폐된 본체(101)내에 외부공기를 유입시켜 가열하는 기계실(110)과, 이 기계실(110)에서 공급된 열풍을 통과시키면서 피건조물의 수분을 빼앗아 건조시키는 건조실(120)을 포함하며, 건조실(120)로 유입된 열풍이 기계실(110)로 다시 순환되지 않고 바로 외부로 배출시키는 구조를 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 열풍 건조기(100)의 기본 형태는 어떠한 형태로든 기계실(110)과 연결되는 유입구(160)가 형성되고, 마찬가지로 건조실(120)과 연결되는 배출구(151)가 형성되는 구조를 갖는다고 할 것이다.
좀더 상세하게는 기계실(110)에는 종래기술과 같이 외부에서 유입된 공기를 가열 및 송풍시키기 위한 버너(111), 열교환기(112) 및 송풍기(113)가 설치된다. 그리고 건조실(120)에는 피건조물이 담기는 건조상자(121)가 다단으로 설치된다. 그리고 기계실(110)과 건조실(120)의 하부에는 기계실(110)에서 만들어진 열풍이 건조실(120)로 통풍되기 위한 열풍공급로(140)가 형성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 열풍 건조기(100)는 한번 사용된 열풍이 전량 배출되는 구조를 갖게 되지만, 이럴 경우 유입되는 외부공기가 기계실(110)의 열교환기(112)에 의해서만 가열되어야 하기 때문에 공급되는 열풍의 온도가 낮아지거나 또는, 온도를 높이면 에너지 소모가 너무 많게 되는 문제를 수반하게 된다. 따라서 본 발명에서는 기계실(110)로 유입되는 외부공기가 배출되는 열풍으로부터 폐열을 회수하여 가열전에 예열하도록 하는 폐열회수실(130)을 부설하게 되었다.
이를 위해 본 발명에 따른 열풍 건조기(100)는 밀폐된 본체(110)내에 서로 이격된 2개의 격벽(102, 103)에 의해 3개의 공간으로 분할된 기본 형태를 가진다. 이 3개의 공간은 어느 일측이 외부공기를 끌어들여 가열시키는 기계실(110)이고, 반대쪽 타측 공간은 피건조물이 저장되어 열풍에 의해 건조되는 건조실(120)이며, 기계실(110)과 건조실(120)의 사이에 폐열회수실(130)로 구성된다. 그리고 격벽(102, 103)들의 하부에는 폐열회수실(130)을 거치지 않고 바로 통과되도록 열풍공급로(140)가 형성되어 기계실(110)에서 만들어진 열풍이 건조실(120)의 하부로 연통되게 한다.
폐열회수실(130)은 그 양쪽에 제1격벽(102)과 제2격벽(103)에 의해 공간이 설정되는데, 폐열회수실(130)내에는 건조실(120)에서 배출되는 열풍이 통과되는 적어도 하나 이상의 연통(131)이 상하, 또는 지그재그로 연장되어 외부로 통하게 설치된다. 이때, 연통(131)은 건조실(120)과 폐열회수실(130)을 분할하는 제2격벽(103)의 상부쪽과 연결되며, 폐열회수실(130)의 하부로 연장된 후에 본체(101) 외부로 배출된다. 그리고 연통(131)은 열교환의 효율을 위해 주름관이 사용되는 것이 좋으며, 또는 연통(131) 외측에 방열핀이 형성될 수도 있을 것이다.
보다 바람직하게는 폐열회수실(130)의 하부에는 연통(131)들하고만 연결되도록 밀폐된 배출챔버(150)가 형성되고, 이 배출챔버(150)에 본체(101) 외부로 통하는 배출구(151)가 형성된다. 그리고 폐열회수실(130)의 상부에도 연통(131)들 및 건조실(120)의 상부하고만 연결되도록 밀폐된 상부챔버가 형성된다. 이때, 상부챔버는 굳이 챔버라고 하기 보다는 건조실(120)의 공간이 폐열회수실(130)의 상부쪽으로 더 연장된 공간이라 하는 것이 더욱 정확할 것이다.
또한, 폐열회수실(130)의 하부쪽에는 본체(101)를 관통하도록 형성된 유입구(160)가 형성되며, 폐열회수실(130)의 상부쪽 제1격벽(102)에는 기계실(110)과 연통되는 투입공(161)이 형성된다. 따라서 폐열회수실(130)의 하부쪽 유입구(160)를 통해 유입된 외부공기가 연통(131)들을 지나면서 폐열을 회수하여 예열되고, 예열된 외부공기가 폐열회수실(130)의 상부쪽 투입공(161)을 통해 기계실(110)로 들어가게 되는 것이다.
여기에서, 유입된 외부공기는 폐열회수실(130)이 밀폐된 통으로 되어 있으므로, 하부쪽에서 유입됨과 동시에 수직상승하여 투입공(161)으로 빠져나가게 되므로 폐열회수실(130)에서 충분한 시간을 머무르면서 폐열을 회수할 시간이 부족하게 된다. 따라서 폐열회수실(130)에는 유입구(160)를 통해 들어온 외부공기가 지그재그로 유도되도록 다수의 지연판(162)이 설치될 수 있다. 이 지연판(162)들은 예를 들어 하부에서부터 제1단은 오른쪽이 개방되게 되고, 제2단은 왼쪽이 개방되게 되며, 제3단은 다시 오른쪽이 개방되게 되는 방식으로 계속되어 유입 외부공기가 최대한의 시간동안 연통(131)과 접촉하면서 상승하게 하는 것이다. 이와 같은 폐열을 회수하는 열교환 방식은 그 예가 많으므로 본 발명에서 일일이 제시하지 않아도 현존하는 열교환방식이 본 발명에 적용될 수 있음은 당연할 것이다.
본 발명에 따른 열풍 건조기(100)뿐만 아니라 기타의 건조기들도 피건조물의 최종 함수를 제거하기 위해서는 유입되는 외부공기가 습하지 않은 건조공기를 사용하는 것이 더 좋을 것이다. 그렇지만, 습도가 높은 여름철이나 장마철 등에 건조기를 사용할 경우에는 피치못하게 습한 외부공기를 사용할 수 밖에 없을 것이다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 외부공기를 건조기내로 끌어들이는 유입구(160)에 도어를 설치하여, 이 도어의 개폐량에 따라 유입량을 조절하면서 이와 함께 건조기로 유입되는 외부공기의 습도를 줄일 수 있게 되었다. 이와 같이 유입구(160)에 의한 외부공기 유입량 조절(축소)에 의해 열풍의 습도를 낮추는 원리에 대해서는 구체적으로 파악되고 있지 않지만, 본 발명자가 반복적으로 실험해본 바에 의하면 유입량을 줄이면 열풍의 습도도 비례적으로 낮아지는 것을 알게 되었다.
이러한 유입구(160)의 외부공기 유입량 조절은 날씨 및 습도에 따라 수동 조작도 가능하지만, 건조기에 구축되어 있는 콘트롤러(도시되지 않음)를 통해 자동으로 조작되도록 하는 것이 더 효율적일 것이다. 즉, 유입구(160)의 도어를 전동기에 의한 자동개폐 방식으로 설치한 후, 이 전동기를 콘트롤러에 연결하여 사용자의 세팅된 설정값이나 실시간 습도체크에 따라 개폐량을 조절할 수 있을 것이다.
이와 같은 유입구(160)의 도어에 의한 외부공기 유입량 조절은 습한 외부공기를 제어하기 위한 것만이 아니라 피건조물의 최종 건조단계에서도 적용될 수 있다. 즉, 피건조물의 최종 건조단계에서는 열풍의 습도를 최대한 낮추어야지 피건조물로부터 더 많은 습기를 뺏어 건조율을 높일 수 있게 되는 것이다. 따라서 유입구(160)의 도어는 피건조물의 함수율에 따라 유동적으로 개폐될 수 있는 조건도 필요한 것이다.
본 발명에서는 피건조물의 함수율 측정을 습도센서가 아닌 2개의 온도센서를 비교분석하여 피건조물의 함수율을 유추할 수 있는 방식을 채택하였다. 따라서 본 발명에서는 기계실(110)에서 열풍이 만들어져 건조실(120)로 공급되기 전에 제1온도센서(171)를 설치하고, 피건조물들을 통과한 후에 건조실(120)을 빠져나갈때에 제2온도센서(172)를 설치하여 이 2개의 온도센서(171, 172)에서 측정한 온도값 차이를 콘트롤러에서 연산하여 그 차이값에 따라 유입구(160)의 도어를 제어하게 되는 것이다.
예를 들어 제1온도센서(171)와 제2온도센서(172)의 온도차가 많이 나는 경우는 피건조물의 함수가 높음을 뜻하는 것이고, 온도차가 낮을수록 피건조물의 함수가 낮음을 뜻한다. 즉, 온도차가 많다는 것은 제1온도센서(171)를 통과한 열풍의 공급된 열에너지가 피건조물에서 많이 빼앗겨 제2온도센서(172)에서 낮게 측정된 것이고, 온도차가 적은 것은 제1온도센서(171)를 통과한 열풍의 공급된 열에너지가 피건조물에서 많이 빼앗기지 않아 제2온도센서(172)에서 높게 측정된 것이다.
이러한 온도차이별 피건조물의 함수율은 여러 번의 실험을 통해 데이터로 구축할 수 있고, 이 데이터를 콘트롤러에 입력해두어 측정온도차와 비교하여 피건조물의 함수율을 예측하게 된다. 그리고 이렇게 예측된 피건조물의 함수율에 따라 유입구(160)의 도어를 어느 정도 개방할 것인지 제어하면 될 것이다.
그리고 제1온도센서(171) 및 제2온도센서(172)에 의한 제어는 콘트롤러를 통한 자동제어뿐만 아니라 온도센서를 통해 사용자가 온도를 확인할 수 있으면 그 편차를 계산하여 유입구(160)의 도어를 수동으로 조작할 수도 있을 것이다.
위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 예들은 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 건조기
101 : 본체 102, 103 : 격벽
110 : 기계실 111 : 버너
112 : 열교환기 113 : 송풍기
120 : 건조실 121 : 건조상자
130 : 폐열회수실 131 : 연통
140 : 열풍공급로 150 : 배출챔버
151 : 배출구 160 : 유입구
161 : 투입공 162 : 지연판
171, 172 : 온도센서

Claims (6)

  1. 격벽(102, 103)에 의해 내부가 3개의 공간으로 분할된 본체(101);
    상기 3개의 공간중에서 어느 일측에 형성되어 외부공기를 가열하면서 송풍시키는 기계실(110);
    상기 3개의 공간중에서 타측에 형성되어 상기 기계실(110)에서 격벽(102, 103)의 하단부를 통해 공급된 열풍을 통과시켜 피건조물을 건조시키는 건조실(120); 및
    상기 3개의 공간중에서 중앙에 형성되어 건조에 사용된 열풍이 건조실(120)의 상부와 연결된 연통(131)을 통해 외부로 배출되며, 외부공기가 상기 연통(131)과 접촉되면서 상기 기계실(110)의 상부로 유입되는 폐열회수실(130);을 포함함을 특징으로 하는 열풍 건조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열풍이 건조실(120)로 공급되는 곳에 제1온도센서(102)를 설치하고, 상기 열풍이 건조실(120)을 빠져나가는 곳에 제2온도센서(103)를 설치하여 상기 제1온도센서(102)와 제2온도센서(103)에서 측정된 온도의 차이를 계산하여 상기 피건조물의 함수율을 예측함을 특징으로 하는 열풍 건조기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폐열회수실(130)의 하부에는 외부공기를 유입시키는 유입구(160)가 형성되고, 상기 유입구(160)에는 외부공기의 유입량을 조절하기 위한 도어가 설치됨을 특징으로 하는 열풍 건조기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도어의 개폐량 조절은 수동 또는, 상기 건조기에 설치된 컨트롤러를 통해 자동으로 조작됨을 특징으로 하는 열풍 건조기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 연통(131)은 하향으로 연장되어 상기 폐열회수실(130)의 하부에 형성된 배출챔버(150)와 연결되며, 상기 배출챔버(150)에 배출구(151)가 외부와 통하게 형성됨을 특징으로 하는 열풍 건조기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 폐열회수실(130)내에는 유입구(160)를 통해 유입된 외부공기가 상기 연통(131)과 접촉되면서 지그재그로 올라가도록 다수의 지연판(162)이 지그재그로 설치됨을 특징으로 하는 열풍 건조기.
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