KR20090100928A - 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는목재건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파를 이용하여 목재를 가열하여 건조할 경우에 목재의 종류와 그에 맞는 건조특성을 고려하여 건조함으로써 건조목재의 불량률을 줄이고, 목재의 강도를 유지함과 동시에 목재를 균일하게 건조시키며, 효율적인 건조를 수행할 수 있도록 하는 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치에 관한 것이다.

본 발명은 목재를 수용할 수 있는 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 수용된 목재를 건조하기 위한 다수개의 마그네트론과, 상기 마그네트론에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 목재의 온도변화를 감지하는 다수개의 온도센서와, 상기 전원공급부와 온도센서를 제어하는 제어부로 구성된 목재건조장치에 있어서, 상기 제어부(1)는, 상기 본체(2)의 내부에 수용되는 목재의 종류와 규격을 입력하는 입력부(10)와; 상기 입력부(10)로부터 전달받은 설정값을 건조하려는 목재의 종류에 따라 미리 입력된 안전건조속도를 찾아 그에 적정한 단계별 건조조건을 결정하는 건조조건결정부(20)와; 상기 건조조건결정부(20)의 단계별 건조조건의 결정에 따라 상기 전원공급부(3)의 ON/Off 동작을 제어하는 전원공급제어부(30)와; 상기 온도센서(5)로부터 감지된 목재의 특정부위에 대한 온도를 수신받는 수신부(40)와; 상기 수신부(40)에서 설정된 온도 이상이 감지되면 상기 건조조건결정부(20)에 신호를 보내 상기 전원공급제어부(30)를 매개로 하여 상기 마그네트론(4)의 작동을 Off시 키도록 하는 신호전달부(50)로 구성된 것을 특징으로 한다.

제어부, 입력부, 건조조건결정부, 전원공급제어부, 수신부, 신호전달부

Description

마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치{TIMBER DRYING APPARATUS HAVING CONTROLLING FOR EFFECTIVE CONTROL OF MICROWAVE}

본 발명은 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파와 열풍을 이용하여 목재를 가열하여 건조할 경우에 목재의 종류와 그에 맞는 건조특성을 고려하여 건조함으로써 건조목재의 불량률을 줄이고, 목재의 강도를 유지함과 동시에 목재를 균일하게 건조시키며, 효율적인 건조를 수행할 수 있도록 하는 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 건조 중량 대비 약 80%의 함수량을 가진다. 가구와 같은 목재 생산품을 만드는데 목재가 사용된다면, 목재는 완전 건조되어야 한다.

목재를 건조시키는 방법은 자연건조방법과 강제건조방법이 있고, 자연건조방법은 절단된 목재를 쌓아 올려서 몇 년 동안 공기중에 방치시킴으로써 목재를 건조시키는 것이고, 강제건조방법은 건조로를 사용해 몇 주 만에 목재를 건조시키는 것이다.

이러한 방법은 공기라는 매체를 가열하고 가열된 공기를 다시 피건조물의 표면부터 열을 전달시키는 대류전도 방식으로 건조시키므로 표면가열 및 고온공기의 유출에 의한 에너지의 낭비가 수반된다.

또한, 이러한 열풍건조장치에 의해 목재를 건조할 경우 목재의 특성상 목재표면이 갈라지거나, 열전달의 차로 인해 목재의 외부와 내부의 건조상태에 차이가 발생한다.

더욱이, 건조대상 목재의 두께 또는 직경이 증대되면 될수록 건조가 어렵고 건조중 심한 건조결함이 발생되어 수율이 낮아진다. 수가 포함된 미성숙재는 원초적으로 기계적 특성이 매우 열악하여 건조중 발생되는 건조응력에 의하여 쉽게 파괴되는 문제가 있으며, 목재의 내부까지 완전하게 건조시키기 위해서는 장시간 동안 열풍에 의해 건조할 경우 목재의 외부 변형등의 문제점이 있으며, 목재의 외부가 손상되지 않을 정도의 낮은 온도로 열풍을 송풍할 경우 건조에 많은 시간이 소요되어 처리 능력이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.

그리고, 건조에 많은 에너지가 소요되며, 가열온도의 제어도 용이하지 않음에 따라 건조공정을 자동화하는 데에는 많은 어려움이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 마이크로파를 이용한 건조방법이 개발되고 있다.

마그네트론을 이용하여 마이크로파를 방사하여 마이크로파가 목재의 중심부에서 투입되면서 파장과 복사열로서 목재내의 수분분자를 유전가열의 원리로 증발시키는 방법이다.

마이크로파를 이용한 목재 건조방법는 연속식과 단속식으로 나눌 수 있다.

연속식의 경우 목재가 일정 속도로 이동되므로 마이크로파 발생장치인 마그네트론이 연속적으로 가동되어 목재에 마이크로파가 고르게 분산 투입될 수 있다.

그러나, 목재 원목과 같이 많은 양의 수분을 장시간에 걸쳐 제거해야만 하는 경우에는 연속식으로의 설계가 불가능하다. 즉, 이송장치의 길이가 매우 길어져야 하고 이송속도 역시 최소화되어야만 하나 현실적으로는 이와 같은 설계의 적용이 불가능하다. 따라서, 단속식으로의 설계가 이루어져야만 한다.

그러나, 단속식으로 마이크로파 건조설비를 설계할 경우 건조 중 마이크로파의 집중현상에 따른 발화현상이 초래될 가능성이 매우 높다. 특히, 고출력의 마그네트론을 단독으로 사용할 경우 마이크로파 집중현상이 매우 강해져 목재의 변형이 나 파괴가 일어나는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 다수개의 마그네트론이 장착되어 단속식으로 운용되는 목재건조장치에서 목재의 종류와 각각의 목재 건조특성을 고려함과 동시에 온도센서로부터 목재의 온도변화를 감지한 후 상기 마그네트론의 작동을 조절하여 마이크로파가 목재에 효율적으로 분산 방사되도록 함으로써 마이크로파의 집중현상을 방지하는 제어부를 제공하여 목재의 건조시 보다 효율적인 목재건조가 이루어지도록 하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 목재를 수용할 수 있는 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 수용된 목재를 건조하기 위한 다수개의 마그네트론과, 상기 마그네트론에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 목재의 온도변화를 감지하는 다수개의 온도센서와, 상기 전원공급부와 온도센서를 제어하는 제어부로 구성된 목재건조장치에 있어서, 상기 제어부(1)는, 상기 본체(2)의 내부에 수용되는 목재의 종류와 규격을 입력하는 입력부(10)와; 상기 입력부(10)로부터 전달받은 설정값을 건조하려는 목재의 종류에 따라 미리 입력된 안전건조속도를 찾아 그에 적정한 단계별 건조조건을 결정하는 건조조건결정부(20)와; 상기 건조조건결정부(20)의 단계별 건조조건의 결정에 따라 상기 전원공급부(3)의 ON/Off 동작을 제어하는 전원공급제어부(30)와; 상기 온도센서(5)로부터 감지된 목재의 특정부위에 대한 온도를 수신받는 수신부(40)와; 상기 수신부(40)에서 설정된 온도 이상이 감지되면 상기 건조조건결정부(20)에 신호를 보내 상기 전원공급제어부(30)를 매개로 하여 상기 마그네트론(4)의 작동을 Off시키도록 하는 신호전달부(50)로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부(1)에는 상기 본체에 설치된 송풍기(65)의 열풍온도와 풍량을 조절하는 열풍조절부(60)가 더 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른면, 목재건조장치의 제어부를 목재건조시 이용되는 마이크로파의 효율적인 제어가 가능하도록 구성하여 목재 건조시 목재의 종류와 그에 맞는 건조특성을 고려함으로써 보다 효율적인 목재건조가 이루어지고, 건조목재의 불량률을 줄일 수 있으며, 최상의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제어부의 구성을 나타낸 구성도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치는 목재를 수용할 수 있는 공간이 형성된 본체(2)와, 상기 본체에 수용된 목재를 건조하기 위한 다수개의 마그네트론(4)과, 상 기 마그네트론(4)에 전원을 공급하는 전원공급부(3)와, 상기 목재의 온도변화를 감지하는 다수개의 온도센서(5)와, 상기 전원공급부(3)와 온도센서(1)를 제어하는 제어부(1)로 구성되고, 상기 제어부(1)는, 목재의 종류와 규격을 입력하는 입력부(10)와, 건조조건결정부(20)와, 전원공급제어부(30)와, 수신부(40)와, 신호전달부(50)로 구성된다.

입력부(10)는 목재의 종류나 규격을 입력하도록 구성되는 것으로써 목재의 수종이나 규격, 초기함수율과 목표함수율을 입력할 수 있도록 한다.

이런 상태에서 상기 입력부(10)는 입력된 신호를 건조조건결정부(20)로 전달하게 되는데, 이때 상기 건조조건결정부(20)는 목재의 종류에 따른 안전건조속도가 미리 입력되어 있어 상기 입력부(10)로부터 전달받은 목재의 특성에 따른 입력값에 따라 적정한 건조조건을 결정하게 된다.

일반적으로 수종에 따라 함유된 수분에 차이로 그에 따른 건조속도나 건조시간도 틀리게 되므로 그에 맞는 안전건조속도가 입력되는 것이다.

예를 들어, 소나무의 경우 1%hr(1시간당 함수율 1% 저감) 수준인 반면 참나무의 경우 0.3%hr 이다. 즉, 소나무의 경우 초기함수율이 70%이고 목표함수율이 20%라면 적어도 50시간 이상의 건조시간을 부여해야 한다. 같은 경우 참나무에는 150시간 이상의 건조시간이 보장되어야만 하는 것이다. 만일 상기와 같은 시간보다 빨리 건조가 이루어지게 되면 과도한 마이크로파 에너지 투입과 집중으로 인하여 원목 특정부위의 과열로 발화가 있어나게 된다.

이 후, 상기 건조조건결정부(20)는 단계별 건조조건을 결정하여 전원공급제 어부(30)로 신호를 보내 상기 본체(2)에 설치된 전원공급부(3)의 ON/OFF 동작을 제어하도록 한다.

즉, 상기 전원공급제어부(30)는 상기 건조조건결정부(20)로부터 신호를 전달받아 상기 본체(2)에 설치된 전원공급부(3)에 신호를 보냄으로써 상기 본체(2)의 내측에 설치된 마그네트론(4)에 전력을 보내 상기 마그네트론(4)이 마이크로파를 방출하도록 하는 것이다.

그리고, 상기 온도센서(5)로부터 감지된 목재의 특정부위에 대한 온도를 수신받는 수신부(40)가 상기 제어부(1)에 구성되어 있다.

다시 말해, 상기 본체(2)의 내측에 목재를 수용하는 초기시점에는 상기 마그네트론(4)이 설치된 위치와 동일한 위치의 상기 목재에 일정간격을 두고 온도센서(5)를 꽂아 놓게 되는데, 건조 중 온도를 측정하는 것은 목재의 건조가 진행됨에 따라 상기 목재의 특정부위에 과열현상이 발생하는 것을 방지하도록 하기 위함이다.

신호전달부(50)는 상기 수신부(40)로부터 전달되는 온도를 수시로 체크하여 설정된 온도 이상이 감지되면 상기 건조조건결정부(20)에 신호를 보낸 후, 상기 전원공급제어부(30)로 신호를 보내고, 상기 전원공급제어부(30)는 설정된 온도 이상이 감지된 온도센서(5)와 동일한 위치선상에 있는 상기 마그네트론(4)의 작동을 OFF시켜 마이크로파가 방출되지 못하게 한다.

즉, 목재 원목의 경우 탄화 온도는 약 250℃이나 안전을 위하여 최고온도를 120℃로 설정한다. 건조가 진행되면서 함수율이 낮아지면 함유 수분량감소로 목재 의 비열이 낮아져 마이크로파 에너지 투입에 의한 가열현상이 신속하게 이루어지므로 건조가 진행됨에 따라 목재의 모든 부위에 온도센서(5)를 꽂아 놓아 건조중에 상기 온도센서(5)로부터 감지되는 온도를 체크하여 목재가 설정된 온도 이상이 되면 설정된 이상의 온도가 감지된 온도센서(5)에 근접한 마그네트론(4)을 OFF시켜 더 이상 건조를 하지 않게 함으로써 목재의 과열건조로 인한 원목의 특정부위의 발화를 방지하여 최상의 목재 건조가 이루어지도록 하는 것이다.

이후, 다시 상기 신호전달부(50)가 상기 수신부(40)로 송신된 목재의 특정부위에 대한 온도를 지속적으로 체크하다가 목재의 특정부위에 대한 내부온도가 냉각되어 설정 최저온도에 도달하게 되면 상기 신호전달부(50)는 상기 전원공급제어부(30)로 신호를 보내 OFF되어 있는 마그네트론(4)을 다시 ON시켜 목재의 해당부위에 마이크로파를 방출하게 한다.

한편, 상기 제어부(1)에는 상기 본체(2)에 설치된 송풍기(65)의 열풍온도와 풍량을 조절하는 열풍조절부(60)가 구성되어 있다.

송풍기(65)의 역할은 건조 중 발생된 수증기의 제거를 위한 것으로, 상기 송풍기(65)를 연속적으로 작동하게 되면 수증기의 양은 감소되지만 목재의 표면을 냉각시키게 되므로 목재의 내외부 온도차가 심해져 건조 중 응력을 높일 수 있게 된다.

따라서, 건조가 진행될수록 발생되는 수증기의 양이 감소되므로 점차 송풍기(65)의 가동시간을 줄여 가능한 전기에너지의 소모량을 줄임과 동시에 목재의 건조효율을 높이도록 열풍조절부(60)가 본 발명의 제어부에 구성되는 것이다.

여기서, 상기 열풍조절부(60)는 상기 건조조건결정부(20)에서 목재의 단계별 건조조건의 결정에 따라 일정한 시간 타임에 따라 작동되는 것이 바람직하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다.

따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제어부의 구성을 나타낸 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 제어부 2: 본체

3: 전원공급부 4: 마그네트론

5: 온도센서 10: 입력부

20: 건조조건결정부 30: 전원공급제어부

40: 수신부 50: 신호전달부

60: 열풍조절부 65: 송풍기

Claims (2)

1. 목재를 수용할 수 있는 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 수용된 목재를 건조하기 위한 다수개의 마그네트론과, 상기 마그네트론에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 목재의 온도변화를 감지하는 다수개의 온도센서와, 상기 전원공급부와 온도센서를 제어하는 제어부로 구성된 목재건조장치에 있어서,

   상기 제어부(1)는, 상기 본체(2)의 내부에 수용되는 목재의 종류와 규격을 입력하는 입력부(10)와;

   상기 입력부(10)로부터 전달받은 설정값을 건조하려는 목재의 종류에 따라 미리 입력된 안전건조속도를 찾아 그에 적정한 단계별 건조조건을 결정하는 건조조건결정부(20)와;

   상기 건조조건결정부(20)의 단계별 건조조건의 결정에 따라 상기 전원공급부(3)의 ON/Off 동작을 제어하는 전원공급제어부(30)와;

   상기 온도센서(5)로부터 감지된 목재의 특정부위에 대한 온도를 수신받는 수신부(40)와;

   상기 수신부(40)에서 설정된 온도 이상이 감지되면 상기 건조조건결정부(20)에 신호를 보내 상기 전원공급제어부(30)를 매개로 하여 상기 마그네트론(4)의 작동을 Off시키도록 하는 신호전달부(50)로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부(1)에는 상기 본체에 설치된 송풍기(65)의 열풍온도와 풍량을 조절하는 열풍조절부(60)가 더 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파의 효율적인 제어가 가능한 제어부를 갖는 목재건조장치.

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