KR20190107469A

KR20190107469A - 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치 및 건조방법

Info

Publication number: KR20190107469A
Application number: KR1020180028751A
Authority: KR
Inventors: 이승석; 이호영
Original assignee: 이승석; 이호영
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-09-20
Also published as: KR102062351B1

Abstract

본 발명은 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치에 관한 것으로, 목재가 수용되는 건조공간을 구비한 건조 챔버; 건조공간에 배치되어 전기를 인가받아 발생시킨 고열이 목재에 전달되도록 설치된 면상발열체;를 포함할 수 있다.

Description

면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치 및 건조방법{Movable timber drying device having planar heating element and drying method thereof}

본 발명은 목재의 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조 챔버 내에 면상발열체가 배치되고, 이 면상발열체의 고열로 목재의 수분을 증발시킴으로써, 목재의 내부에서 먼저 수분이 기화되어 외면을 통해 배출됨으로 인해 목재의 표면 할렬(表面割裂) 및 뒤틀림 현상이 최소화되도록 한 면상발열체를 구비한 이동이 가능한 목재 건조장치 및 건조방법에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 벌목시 수분함량이 상대적으로 높다. 벌목한 목재를 그대로 이용하여 제품을 만들게 되면 시간이 지남에 따라 제품의 변형이 초래된다. 따라서, 벌목한 목재는 적절한 건조 과정을 필요로 한다.

목재의 건조방법으로는 자연 건조와 가열 건조가 있는데, 자연 건조는 건조장에 목재를 쌓아두고, 대기의 온도, 습도와 바람을 이용하여 건조하는 방법으로 시설비가 적게 들고 작업이 비교적 간단하지만, 건조 소요 시간이 길고 넓은 건조장이 필요하며 기건(氣乾) 함수율 이하로는 건조할 수 없는 단점이 있다. 한편, 가열 건조는 건조 챔버의 온도, 습도와 풍속 등의 건조 조건을 인공적으로 조절하여 건조하는 방법으로 건조 소요 시간이 상대적으로 짧고, 기건 함수율 이하로 건조할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 가열 건조에 이용되는 장치는 전기 히터를 직접 건조 챔버의 내에 설치하여 내부공기를 가열하는 장치, 연소장치로부터 열을 얻는 열풍기를 통하여 가열한 공기를 건조 챔버의 내로 주입하는 장치, 연소장치에서 열 매체를 가열한 후에 이를 건조 챔버의 내로 주입하여 건조 챔버 내의 공기를 간접 가열하는 장치, 과열증기를 건조 챔버의 내로 주입하는 장치, 진공 챔버 내의 목재를 고열의 금속판으로 건조하는 고주파 진공 건조 장치 등이 있다.

여기서, 고주파 진공 건조장치는 대한민국 등록특허 제10-1342973호에 개시되어 있고, 이에 대해 간략히 설명하자면, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 대차 위에 놓인 목재(W)가 수용되는 건조 챔버(10), 목재(W)들 사이에 개재된 금속의 전극판(21)에 고주파를 발생시켜 목재(W)를 건조시키도록 설치된 고주파발생기(20), 건조 챔버(10)의 내부를 진공 상태로 전환시키도록 설치된 진공펌프(30), 건조 챔버(10)의 몸체에 삽입된 냉각순환관(41)으로 냉각수를 공급하도록 설치된 물전환부(40), 목재(W)에서 빠져나온 증기가 저온의 건조 챔버(10)의 내면에 닿아 액화되어 수조(51)로 유입되면 물의 중량을 검출하도록 설치된 물중량검출부(50)와, 이들 구성요소를 제어하도록 설치된 제어기(60)를 포함하여 이루어진다. 이후, 건조된 목재(W)는 대차(11)의 이동에 의해 건조 챔버(10)에서 이탈되어 레일(70)을 통해 보관 장소로 이동하게 된다. 이러한 고주파 유전 가열방식을 이용하여 목재(W)를 건조시키면 2~3주 정도로 건조 기간이 짧아지고, 표면할렬 등의 목재 변형이 작아질 수 있다.

하지만, 장치의 구입 및 설치 비용이 크고, 건조 챔버가 진공으로 유지되면서 수십 kW의 대전력 고주파가 발생되어야 함으로써, 고주파 진공 건조장치의 운영 비용이 부담됨은 물론 누전 및 화재 등의 위험에 항상 노출되어 있고, 고주파 발생기를 통해 전기에너지를 열에너지로 전환시키는 효율이 낮아 결과 대비 많은 전기 및 전기료가 소요되는 문제점이 있다.

또한, 건조 챔버(10)는 내부 진공을 위해 거대한 크기의 금속재로 제작되어야 하고, 건조 챔버(10)의 내면에 닿은 증기를 물로 기화시키기 위해 단열재 설치가 설치될 수 없으므로, 건조 챔버(10)를 제작하는데 많은 비용이 소요되고, 건조 챔버(10)의 단열 저하로 인해 효율성이 더욱 낮아지는 문제점도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1342973호(2013.12.18. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1430031호(2014.08.18. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1434472호(2014.08.27. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0383255호(2003.05.12. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1358062호(2014.02.04. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1764134호(2017.08.14. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1649095호(2016.08.19. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1471471호(2014.12.10. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1434468호(2014. 08.27. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1430031호(2014.08.18. 공고)

상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 면상발열체로 목재를 건조함으로써, 종래의 고주파 유전 가열방식과 동일 또는 유사하게 목재의 내부에서부터 건조되고, 저렴한 장비 구입 및 설치와 더불어 높은 에너지 효율을 얻을 수 있도록 한 면상발열체를 구비한 목재 건조장치 및 건조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 건조 챔버 내의 목재를 유연 재질에 수용하여 진공을 발생시킴으로써, 건조 챔버 자체의 진공 기능이 배제되어 건조 챔버의 제작 비용이 절감되고, 단열재 설치로 에너지 효율이 향상되며, 경량이면서 이동 및 운반 가능하게 제작할 수 있도록 한 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치 및 건조방법을 제공함에 있다.

상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 면상발열체를 구비한 목재 건조장치는, 목재가 수용되면서 외부와 통공되는 건조공간을 구비하고, 운반이 가능하도록 경량으로 제작된 건조 챔버; 건조공간에 배치되어 전기를 인가받아 발생시킨 고열이 목재에 전달되도록 설치된 면상발열체;를 포함할 수 있다.

여기서, 면상발열체에서 발생한 고열로 인해 목재는 내부 중심으로부터 건조되고, 이때 발생한 수증기가 목재의 내부 중심에서 외표면으로 향하는 경로로 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치는 유전가열방식으로 목재를 건조하는 면상발열체에 전기를 인가하도록 설치된 동력원; 동력원을 제어하도록 설치된 제어기; 동력원과 제어기가 배치되도록 건조공간과 구분되어 건조 챔버에 마련된 설치공간; 건조 챔버를 들어서 이동하도록 건조 챔버의 하면에 외향 돌출되어 일정 간격으로 배치된 걸림바; 건조공간의 내면에 부착되는 단열재;와 건조시 목재의 변형을 막기 위해 목재의 일부위를 가압하도록 설치된 가압수단; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

여기서, 면상발열체는 목재가 올려지도록 건조공간의 바닥에 배치된 바닥면상발열체; 목재 위에 올려놓는 상부면상발열체;와, 목재가 제재되어 다층으로 배치된 경우, 층마다 개재되는 중간면상발열체; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치는 면상발열체와 목재 사이에 소정의 공간이 발생하도록 일정 간격으로 배치된 받침대;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 공간은 목재의 건조과정에서 발생된 수증기의 배기를 안내하는 배기통로인 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치는 목재를 수용하고, 수용된 내부가 진공 상태로 전환되도록 제작된 진공포장수단;을 더 포함할 수 있다.

여기서, 진공포장수단은 목재를 수용하도록 적어도 일면이 개방되고 유연 재질이면서 질긴 재질로 제작된 포장용기, 이 포장용기의 내부에 일단부가 위치하도록 설치된 배기호스와, 이 배기호스의 타단부와 연결되어 포장용기의 내부를 진공상태로 전환하도록 설치된 진공펌프가 포함할 수 있다.

이때, 포장용기는 진공시 목재에 밀착되는 유연 재질이거나 형태가 유지되는 경질일 수 있고, 목재의 날카로운 부위에 의한 파열이 방지되는 정도의 질긴 재질일 수 있다.

또한, 포장용기에는 중간면상발열체가 수용되고, 바닥면상발열체와 상부면상발열체는 선택적으로 수용될 수 있다.

또, 포장용기는 개방된 면의 위아래에 부착된 부착부재를 더 포함하고, 부착부재(640)가 먼저 부착된 후 접착, 융착, 접합 또는 테이핑 중 적어도 하나의 방식으로 포장용기(610)가 진공이 가능하도록 밀봉될 수 있다.

그리고 면상발열체는 포장용기의 일면에 부착되거나, 단면상 포장용기에 삽입되어 제작된 포장면상발열체를 더 포함할 수 있다.

또한, 바닥면상발열체, 상부면상발열체, 중간면상발열체 및 포장면상발열체가 삽입된 포장용기와 목재 사이에소정의 공간이 발생하도록 일정 간격으로 배치된 받침대;를 더 포함할 수 있다. 이때, 공간은 목재의 건조과정에서 발생된 수증기의 배기를 안내하는 배기통로일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 면상발열체로 목재를 건조하는 방법에서, 건조 챔버의 내부에 마련된 비진공 상태의 건조공간에 목재를 넣는 제10단계(S10); 건조공간에 배치되면서 목재와 접촉 또는 근접하도록 설치된 면상발열체가 작동하여 발생된 고열에 의해 목재가 건조되는 제20단계(S20);를 포함할 수 있다.

여기서, 목재는 유전 가열방식으로 건조되고, 이때 내부 중심부터 건조되면서 발생한 수증기가 목재의 내부 중심에서 외표면으로 향하는 경로로 배출될 수 있다.

또한, 제10단계(S10)에서 면상발열체는 바닥면상발열체, 중간면상발열체와, 포장면상발열체가 삽입된 포장용기 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 이때, 바닥면상발열체는 건조공간의 바닥에 깔리면서 목재가 위에 놓이도록 설치되고, 상부면상발열체는 목재 위에 올려놓아 설치되며, 중간면상발열체는 다층 또는 다열로 배치된 목재들의 층 또는 열마다 배치되도록 설치되고, 포장면상발열체는 포장용기에 목재가 수용되면서 설치될 수 있다. 또한, 포장용기의 내부가 진공펌프에 의해 진공상태로 변환될 수 있다.

그리고 제20단계(S20)에서 바닥면상발열체, 상부면상발열체, 중간면상발열체와 포장면상발열체 중 적어도 하나가 작동될 수 있다. 이때, 포장용기에서 진공상태로 건조되는 목재로부터 배출된 수증기가 진공펌프와 연결된 배기호스를 통해 포장용기의 외부로 배기될 수 있다.

전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 면상발열체로 목재를 건조함으로써, 종래의 고주파 유전 가열방식과 동일 또는 유사하게 목재의 내부에서부터 건조되므로 표면이 갈라지는 표면할렬 현상이 최소화될 수 있고, 저렴한 장비 구입 및 설치와 더불어 높은 에너지 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

건조 챔버의 내부가 밀폐되지 않으므로 저렴한 재질로 제작할 수 있고, 경량으로 제작하여 이동 및 운반할 수 있으며, 운반하는 도중에 목재를 건조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 건조 챔버 내의 목재를 유연 재질의 포장용기에 수용하고, 포장용기 내부를 진공으로 전환시킴으로써, 건조 챔버의 내부가 밀폐되지 않으면서 내면에 단열재 설치가 가능하여 에너지 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.

그리고 포장용기에 면상발열체가 들어가도록 특수 제작함으로써, 건조 챔버의 바닥에 배치된 바닥면상발열체, 목재 위에 놓이는 상부면상발열체, 목재들 사이에 개재된 중간면상발열체, 포장용기에 삽입된 포장면상발열체와 더불어 단시간에 고온으로 상승시키고, 이들 중 1개 또는 2개가 고장나더라도 안정된 건조 온도를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1과 도 2는 종래의 목재를 건조하기 위한 고주파 진공 건조장치의 일례가 개략적으로 도시된 외관 및 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3의 다른 실시 예가 도시된 면상발열체를 구비한 목재 건조장치가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4에서 건조되는 목재의 배기 경로가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 목재와 면상발열체 간의 배치 구조가 도시된 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 면상발열체를 구비한 목재 건조장치가 개략적으로 도시되고, 포장용기 내에 목재가 수용된 상태가 도시된 사시도이다.
도 8은 도 7에서의 진공포장수단이 별도 발췌되어 도시되고, 포장 용기에 목재가 수용된 상태가 도시된 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 포장 용기가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 A-A선 단면도이다.
도 11은 도 7의 다른 실시 예가 도시된 면상발열체를 구비한 목재 건조장치가 개략적으로 도시되고, 투명한 포장용기 내에 목재가 수용된 상태가 도시된 사시도이다.
도 12는 도 8에서 포장면상발열체가 삽입된 포장용기를 포함한 진공포장수단이 도시된 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치를 이용하여 목재를 건조하는 방법이 도시된 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치는 건조 챔버(100) 내에 면상발열체(200)가 배치되고, 이 면상발열체(200)에서 발산된 고열에 의해 목재(W)가 건조되도록 설치될 수 있다. 이때, 면상발열체(200)에서 발산된 고열은 종래의 고주파 유전 가열방식과 동일 또는 유사하게 발생되어 도 5에서 보듯이, 목재(W)의 내부에서부터 건조되면서 발생한 수증기가 표면을 통해 발산됨으로써, 비틀어지거나 표면이 갈라지는 표면할렬 현상이 최대한 방지될 수 있다.

또한, 면상발열체(200)는 목재(W)가 수용되면서 진공 상태가 되도록 비닐 또는 필름 등을 포함한 연질의 포장용기(610)와, 목재(W)가 건조되면서 포장용기(610) 내에서 발생되는 수증기를 배출하기 위한 배기호스(620)가 포함된 진공포장수단(600)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 건조 챔버(100)의 내부 전체를 진공하지 않고, 목재(W)의 주변부만 부분적으로 진공이 이루어질 수 있다. 또한, 건조 챔버(100)는 종래와 달리 내부의 전체 진공이 요구되지 않으므로, 합성수지를 포함한 비금속 또는 금속 재질이면서 운반 가능하도록 경량으로 제작될 수 있고, 내부의 단열을 최대화하기 위해 내면에 단열재가 부착될 수 있다.

<제1실시 예>

이하에서는 본 발명의 제1실시 예에 따른 면상발열체를 구비한 목재 건조장치에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 면상발열체를 구비한 목재 건조장치는 도 3에서와같이, 건조 챔버(100)와 면상발열체(200, 도 4 참조)를 포함하여 이루어진다.

건조 챔버(100)는 면상발열체(200)가 놓이고 그 위에 목재(W)가 놓이는 건조공간(110)과, 면상발열체(200)에 전기를 인가하기 위한 동력원(300) 및 제어기(400)가 설치되는 설치공간(120)을 구획될 수 있다. 여기서, 건조 챔버(100)는 자체적으로 진공이 되도록 제작되지 않으므로, 1면 이상이 개방되어 내부와 외부가 통공되면서 저렴하게 제작되고, 지게차 등으로 들어서 운반할 수 있도록 경량으로 제작될 수 있다. 또한, 건조 챔버(100)는 건조공간(110) 내의 면상발열체(200)와 설치공간(120) 내의 동력원(300) 간의 전선 연결을 위해 관통홀이 가공될 수 있다. 이 관통홀은 전선 인출 후 폐쇄될 수도 있고, 개방된 상태가 유지될 수도 있다. 따라서, 동력원(300)이 내장된 건조 챔버(100)는 차량에 탑재되어 이동되는 도중에도 목재(W)를 건조할 수도 있다. 이때, 설치공간(120)은 도 7에서와같이 동력원(300)과 제어기(400)를 구분하여 배치하기 위해 공간이 분할될 수 있다.

또한, 건조 챔버(100)는 목재(W)를 넣기 위해 개방된 일면 이상을 개폐하도록 설치된 문(130)을 더 포함할 수 있다. 이때, 문(130)은 설치공간(120)의 개방된 일면 이상을 개폐하도록 더 설치될 수 있다. 여기서, 건조 챔버(100)는 목재(W)가 건조되는 동안 배출된 수증기가 건조공간(110)의 외부로 배기되도록 건조공간(110)을 밀폐되지 않도록 제작되고, 필요에 따라 송풍팬이 더 설치될 수 있다. 그리고 건조공간(110)의 내부를 단열시키기 위해 내면에 단열재가 부착될 수 있다.

이러한 건조 챔버(100)는 목재(W)가 수용된 상태에서도 지게차 등의 장비를 이용하여 운반할 수 있도록 합성수지 또는 목재 등을 포함한 비금속 재질이나 금속 재질로 경량으로 제작될 수 있다. 또한, 건조 챔버(100)는 지게차의 포크로 올려 운반할 수 있도록 하면에 외향 돌출되면서 포크가 들어갈 정도의 간격으로 설치된 다수의 걸림바(140)가 더 포함될 수 있다.

면상발열체(200)는 내부에 탄소체, 탄소중합체, 금속 등 전기저항 발열체 또는 고온의 유체가 흐르는 파이프를 내장하여 열을 발생시키는 패널로 필름, 그물, 두루마리 패널 등의 연질 또는 경질의 넓은 판 형태로 만들 수 있다. 이러한 면상발열체(200)는 전기 면상발열체와 유체 면상발열체가 있고, 이들 중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 2개를 설치 구조, 장소 및 건조 효율 등을 포함한 다양한 조건에 따라 함께 사용할 수도 있으며, 바람직하게는 전기 면상발열체를 사용할 수 있다. 이 면상발열체(200)를 사용함으로써, 종래의 고주파 발생기(20, 도 2 참조)를 대체하면서 고주파 유전 가열방식과 동일 또는 유사한 건조 과정 및 결과를 얻을 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

이러한 면상발열체(200)는 목재(W)가 위에 놓이도록 건조공간(110)의 바닥에 깔아 배치하거나 목재(W) 위에 올려놓아 배치하고, 설치공간(120)에 배치된 동력원(300)으로부터 전기를 인가받도록 설치될 수 있다. 이하에서는 바닥에 배치된 면상발열체(200)를 바닥면상발열체(210)라 하고, 목재(W) 위에 올려놓는 면상발열체(200)를 상부면상발열체라 한다. 이때, 바닥면상발열체(210)와 상부면상발열체는 연질로 제작되어 목재(W)를 감싸도록 배치될 수도 있고, 경질로 제작되어 목재(W)의 일부위만 접촉하거나 근접하게 배치될 수도 있다. 물론, 건조 챔버(100)가 설치 장소에서 장시간 또는 영구 고정된다면 동력원(300)이 배제되면서 바닥면상발열체(210) 및 상부면상발열체에 외부 전력이 직접 연결될 수도 있다.

따라서, 건조공간(110)의 바닥에 배치된 바닥면상발열체(220) 위에 목재(W)를 올려놓거나 목재(W) 위에 상부면상발열체를 올려놓은 후 문(130)을 닫고, 제어기(400)를 조작하여 동력원(300)을 구동시켜 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체에 전기를 인가할 수 있다. 이후 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체에서 발생한 고온의 열에 의해 목재(W)가 건조될 수 있다. 이때, 목재(W)는 종래의 고주파 유전 가열방식과 동일 또는 유사하게 내부 중심으로부터 건조되고, 건조되면서 발생한 수증기가 도 5에 도시된 화살표와 같이 내부 중심에서 외면으로 배출되는 경로를 통해 배출될 수 있다.

한편, 도 4의 목재(W)와 면상발열체(200)의 설치 구조를 보면, 바닥의 바닥면상발열체(210) 위에 판 형상 또는 단면이 사각형인 형태로 제재된 목재(W)를 다층 및/또는 다열로 쌓고, 층 및/또는 열마다 중간면상발열체(220)를 개재하여 배치하며, 목재(W) 위에 상부면상발열체를 배치할 수도 있다. 여기서, 중간면상발열체(220)와 목재(W) 사이에는 도 6에서와같이 일정 높이를 갖는 받침대(240)를 배치함으로써, 중간면상발열체(220)와 목재(W) 사이에 배기통로(E)가 형성되도록 할 수 있다. 이 배기통로(E)를 통해 도 5에 도시된 수증기의 배출 경로가 확보될 수 있다. 이때, 받침대(240)는 중간면상발열체(220)의 위와 아래에 배치될 수 있고, 어느 일측에만 배치될 수 있다.

또한, 면상발열체를 구비한 목재 건조장치는 도 4에서처럼 목재(W)를 하방 가압하도록 건조공간(110)에 설치된 가압수단(500)을 더 포함할 수 있다. 이 가압수단(500)은 목재(W)의 표면과 접촉하는 부재들, 이 부재들을 적어도 어느 일방향으로 가압하도록 설치된 구동원을 포함하여 이루어질 수 있고, 일례로 피스톤을 포함할 수 있으며, 이외에 일정 압력으로 목재를 일방향으로 가압할 수 있는 통상의 기기일 수 있다. 여기서, 목재(W)는 원기둥 형상일 수도 있고, 판 형상 또는 단면이 사각형인 형태로 제재된 상태일 수도 있다. 바닥의 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체가 배치된 경우, 목재(W)는 1개의 원기둥 형상 및 어떤 형태여도 무관하고, 중간면상발열체(220)만 배치되거나 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체와 함께 배치된 경우 목재(W)는 다수로 제재되어 다층으로 쌓인 형태일 수 있다.

일례로, 건조공간(110)의 문(130)이 열리면 목재(W)를 바닥면상발열체(210) 위에 놓은 후, 문이 닫혀 건조 준비가 완료될 수 있다. 그리고 동력원(300)의 작동으로 바닥면상발열체(210)에 전기가 인가되어 고열이 발생하고, 이 고열에 의해 목재(W)의 내부 중심으로부터 건조될 수 있다. 이때, 건조공간(110)은 밀폐 상태가 아니므로, 목재(W) 건조시 발생한 수증기는 건조공간(110) 외부로 배기될 수 있다. 건조가 완료되면, 문(130)이 개방되고, 목재(W)가 반출될 수 있다. 이외에 상부면상발열체와 중간면상발열체(220)가 추가 배치될 수 있고, 이들 상부면상발열체와 중간면상발열체(230)의 고열도 추가되어 목재(W)가 건조될 수 있다.

<제2실시 예>

이하에서는 본 발명의 제2실시 예에 따른 면상발열체를 구비한 목재 건조장치에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 도 3의 실시 예를 비교하여 보면, 진공포장수단(600)이 더 추가 설치될 수 있다. 물론, 목재(W)를 가압하도록 가압수단(500)이 설치될 수 있다.

진공포장수단(600)은 포장용기(610), 배기호스(620)와 진공펌프(630)가 포함되어 이루어질 수 있다.

먼저, 포장용기(610)는 목재(W)를 감싸 수용하는 정도의 크기이고, 합성수지를 포함한 유연 재질로 제작될 수 있다. 특히, 포장용기(610)는 목재(W)가 수용된 후 내부가 진공 상태로 전환되어 유지되어야 하므로 찢어지거나 구멍이 나지 않도록 질긴 성질이 포함될 수 있다. 이 포장용기(610)는 배기호스(620)가 장착된 일부위만 개방되고 이 개방면을 통해 목재(W)를 넣도록 제작되거나, 도 9처럼 3면이 분리되어 개방되고 목재(W)를 넣은 후 3면을 밀폐하도록 제작될 수 있다.

또한, 포장용기(610)는 도 9에서 보듯이 개방된 3면의 위아래 면에 상호 부착 또는 결합되는 부착부재(640)가 부착되고, 밀폐를 위해 먼저 부착부재(640)를 서로 접착시킨 후 접착, 융착, 접합 또는 테이핑 등을 포함한 다양한 방식 중 하나를 이용하여 완전 밀폐되도록 할 수 있다. 즉, 포장용기(610)는 목재(W)가 수용된 상태에서 내부가 완전 밀폐되고, 진공펌프(630)를 통해 배기호스(620)로 내부의 공기를 배출하여 진공상태로 전환될 수 있다. 여기서, 부착부재(640)는 벨크로테이프, 암수로 구성된 지퍼타입 등을 포함한 통상의 다양한 제품 중 하나일 수 있다.

이러한 포장용기(610)는 자체 발열을 위해 일면에 포장면상발열체(230)가 부착되거나 단면상 포장면상발열체(230)가 삽입되도록 특수 제작될 수 있다. 이때, 포장용기(610)는 포장면상발열체(230)의 고열로부터 손상되지 않는 재질이 추가 검토될 수 있고, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에서 보듯이 투명재질일 수 있다. 여기서, 중간면상발열체(220)가 삽입된 포장용기(610)는 불투명한 재질일 수 있고, 이 경우에도 본 발명의 특징을 쉽게 설명하기 위해 도면에서 포장용기(610) 내의 목재(W)가 보이도록 작도되었음을 인지할 수 있다.

따라서, 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220) 및 포장용기(610)의 포장면상발열체(230) 중 적어도 하나의 발열체를 이용하여 목재(W)를 건조할 수 있다. 이때, 건조 챔버의 바닥에 배치된 바닥면상발열체, 목재 위에 놓이는 상부면상발열체, 목재들 사이에 개재된 중간면상발열체, 포장용기에 삽입된 포장면상발열체가 목재를 건조시키도록 배치될 수 있다. 또한, 포장면상발열체가 배제된 포장용기 위에 발열체를 올려놓거나 포장용기 내의 목재에 발열체를 접촉시켜 배치될 수 있다. 또, 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220) 및 포장면상발열체(230)가 삽입된 포장용기(610)와 목재(W) 사이에는 건조과정에서 발생한 수증기의 배기를 안내하기 위한 배기통로(E)가 마련되도록 받침대(240)가 설치될 수 있다.

그리고 포장용기(610)에 포장면상발열체(230)가 배제되어 제작된 경우, 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체는 포장용기(610)의 내면 또는 외면에 부착될 수 있고, 목재(W)에 닿도록 배치된 후 포장용기(610)에 수용될 수 있다. 또한, 포장용기(610)에 포장면상발열체(230)가 삽입되어 제작된 경우, 중간면상발열체(210)만 배치될 수도 있다.

한편, 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220) 및 포장면상발열체(230)를 포함한 적어도 하나의 면상발열체(200)는 PCT(Positive Temperature Coefficient) 기능을 갖는 면상발열체일 수 있다. 여기서, PTC 기능은 정특성 온도계수를 가지는 소자를 의미하는 것으로, 임계온도(Tc) 이하에서는 저항이 낮아 전기 흐름을 양호하게 유지할 수 있다. 따라서, 초기 발열량을 높일 수 있고, 임계온도에서 융점온도(Tm)에 이르는 동안 전기저항이 온도에 비례하여 높아질 수 있다. 이로 인해 융점 온도에서는 현저하게 높아진 저항값에 따라 절연효과를 얻으므로 과열 방지, 소모 전력의 감소 등의 유용한 효과를 구현할 수 있다. 즉, 일반 면상발열체는 적정한 온도의 조절을 온도 센서가 구비된 온도조절기를 설치해야 하고, 온도 센서가 고장나면 불에 잘 타는 목재의 특성상 화재의 위험이 높아진다. 이를 보완하기 위해 PTC기능을 갖는 면상발열체를 사용함으로써, 별도의 온도조절기를 구비하지 않아도 특정온도를 일정하게 유지하여 화재의 위험을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한, 배기호스(620)는 포장용기(610) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 것으로, 도 9 및 도 12에서 보듯이, 포장용기(610)의 일부위에 부착될 수 있다. 이때, 배기호스(620)는 포장용기(610)가 밀폐된 상태에서 내부를 진공으로 전환시키기 위해 이용되고, 이후에는 목재(W)로부터 배출된 수증기를 외부로 방출시키기 위해 이용될 수 있다.

그리고 진공펌프(630)는 도 11에서 보듯이, 배기호스(620)와 연결되고, 포장용기(610)의 내부를 진공상태로 전환시키도록 작동될 수 있다. 이 진공펌프(630)는 진공상태인 포장용기(610)의 내부에서 목재(W)가 건조되면서 배출된 수증기에 의해 진공 압력이 일정 수치 미만으로 내려가면 작동하여 항상 일정한 수치 이상으로 유지하도록 설치될 수 있고, 이를 위해 압력 센서가 연계 설치될 수 있다. 또한, 진공펌프(630)의 동작은 제어기(400)에 의해 조작되도록 설치될 수 있다. 여기서, 포장용기(610)의 내부가 진공상태가 되면 비등점이 낮아지므로 상대적으로 낮은 온도에서 목재(W)의 수분이 증발되어 건조가 진행될 수 있다. 따라서, 100℃ 이상의 고온 건조시 유발될 수 있는 목재(W)의 변형 등의 건조 결함이 방지될 수 있다.

따라서, 유연 재질이면서 질긴 포장용기(610)의 내부에 목재(W)가 수용되면 문(130)이 닫혀 건조공간(110)이 폐쇄되고, 진공펌프(630)가 작동하여 포장용기(610)의 내부가 진공 상태로 전환될 수 있다. 이후, 동력원(300)이 작동되면 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체 및/또는 중간면상발열체(220) 및/또는 포장면상발열체(230)에 전기가 인가되어 고온의 열이 발생하게 되고, 이 열로 인해 목재(W)가 내부 중심으로부터 건조될 수 있다. 이 건조 과정에서 발생한 수증기를 배출하면서 포장용기(610)의 내부가 진공으로 유지되도록 진공펌프(630)가 지속적 또는 간헐적으로 작동되어 포장용기(610)의 내부가 일정 진공 압력으로 유지될 수 있다. 목재(W)의 건조가 완료되면, 바닥면상발열체(210) 또는 상부면상발열체 또는 중간면상발열체(220) 또는 포장면상발열체(230)와 진공펌프(630)의 작동이 완료되고, 문(130)이 개방되어 포장용기(610)와 함께 목재(W)가 반출된 후 포장용기(610)로부터 목재(W)를 꺼내질 수 있다. 그리고 목재(W)가 레일(70, 도 1 참조)를 통해 소정의 보관 장소로 운반될 수 있다.

한편, 도 11에는 도 9의 실시 예에서, 목재(W)가 일정 형태로 제재되어 다층 및/또는 다열로 배치된 상태에서 층 및/또는 열마다 중간면상발열체(220)가 배치된 구조가 제시되어 있다. 이외의 설치 및 작동은 도 9의 실시 예와 동일 또는 유사할 수 있다.

<건조 방법>

본 발명에 따른 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치를 운영하여 목재를 건조하는 방법에 대해 도 13을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 건조 챔버(100)에 마련된 건조공간(110)에 목재(W)를 넣고, 면상발열체(200)를 목재(W)에 근접 또는 접촉하도록 설치한다(S10).

일례로, 건조공간(110)의 바닥에는 바닥면상발열체(210)가 놓이고, 이 바닥면상발열체(210) 위에 목재(W)를 올려놓을 수 있고, 목재(W) 위에 상부면상발열체가 놓일 수 있다. 또한, 바닥면상발열체(210) 및 상부면상발열체와 연결되어 전기를 공급하도록 동력원(300)이 설치되고, 동력원(300), 바닥면상발열체(210)와 상부면상발열체를 제어하도록 제어기(400)가 설치될 수 있다. 여기서, 동력원(300)과 제어기(400)는 건조 챔버(100) 내에서 건조공간(110)과 분리되어 마련된 설치공간(120)에 설치될 수 있다.

또한, 목재(W)가 다층 및/또는 다열로 배열되어 건조공간(110)에 놓인 경우, 층 또는 열마다 중간면상발열체(220)가 추가 배치할 수 있다(S11). 이 중간면상발열체(220)는 설치공간(120)의 동력원(300) 및 제어기(400)와 연결되어 전기를 인가받고 제어되도록 설치될 수 있다.

그리고 목재(W)를 진공 상태에서 건조하기 위해 진공포장수단(600)을 설치할 수 있다(S12). 이 진공포장수단(600)은 유연재질의 포장용기(610)에 배기호스(620)가 연결되고, 진공펌프(630)가 작동하면 배기호스(620)를 통해 포장용기(610)의 내부 공기가 배기됨으로써, 포장용기(610)의 내부가 진공으로 변환될 수 있다. 여기서, 포장용기(610)는 측단면상 포장면상발열체(230)가 삽입되어 제작되고, 포장면상발열체(230)가 발열됨으로써, 포장용기(610)가 고온의 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 포장용기(610)에 목재(W)가 수용되고, 내부가 밀폐된 후 진공펌프(630)에 의해 포장용기(610)의 내부가 진공으로 변환될 수 있다.

이러한 면상발열체(200)는 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220)와 포장면상발열체(230) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.

끝으로, 면상발열체(200)를 작동시켜 목재(W)를 건조한다(S20).

여기서, 목재(W)의 건조는 고주파 유전가열방식과 동일 또는 유사하게 목재(W)의 내부 중심으로부터 건조가 시작되고, 이때 발생하는 수증기는 도 5에서와 같은 유동경로를 통해 배출될 수 있다.

이렇게 목재(W)를 건조하기 위해 제어기(400)의 조작으로 인해 동력원(300)으로부터 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체에 전기가 인가되어 고온의 열이 발생될 수 있고, 이 고열로 인해 목재(W)가 건조될 수 있다(S21).

또한, 제어기(400) 및 동력원(300)에 위해 중간면상발열체(220)가 고온으로 발열되고, 이 고열로 인해 목재(W)가 건조될 수 있다(S22).

그리고 제어기(400) 및 동력원(300)에 의해 포장용기(610)에 삽입된 포장면상발열체(230)가 고온으로 발열되고, 이 고열로 인해 목재(W)가 건조될 수 있다(S23). 이때, 포장용기(610)는 목재(W)가 수용된 다음 부착부재(640)를 통해 1차 부착되고, 테두리가 부착, 본딩, 융착 등을 포함한 다양한 방식에 의해 진공 가능하게 밀폐될 수 있다. 진공건조를 위해 진공펌프(630)가 작동되어 포장용기(610) 내부가 진공으로 변환되고, 진공펌프(630)는 항상 어느 일정 진공압이 유지되도록 작동될 수 있다. 이후, 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220)와 포장면상발열체(230) 중 적어도 1개에서 발생된 고열이 목재(W)에 전도되고, 목재(W)가 내부 중심으로부터 건조되기 시작될 수 있다. 이때, 건조되는 동안 목재(W)로부터 수증기가 배출되어 포장용기(610)의 내부의 진공압이 높아지는 현상이 방지되도록 진공펌프(630)가 배기호스(620)를 통해 포장용기(610) 내부의 공기와 함께 수증기도 흡입되어 항상 일정하거나 설정된 진공압이 유지되도록 작동될 수 있다.

물론, 바닥면상발열체(210) 및/또는 상부면상발열체에 의한 건조공정(S21), 중간면상발열체(220)에 의한 건조공정(S22)과, 포장면상발열체(230)에 의한 건조공정(23) 중 적어도 1개의 공정이 수행될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100:건조 챔버
110:건조공간
120:설치공간
130:문
140:걸림바
200:면상발열체
210:바닥면상발열체
220:중간면상발열체
230:포장면상발열체
240:받침대
300:동력원
400:제어기
500:가압수단
600:진공포장수단
610:포장용기
620:배기호스
630:진공펌프
640:부착부재
E:배기통로
W:목재.

Claims

목재(W)의 건조장치에서,
상기 목재(W)가 수용되면서 외부와 통공되는 건조공간(110)을 구비하고, 운반이 가능하도록 제작된 건조 챔버(100);
상기 건조공간(110)에 배치되어 전기를 인가받아 발생시킨 고열이 목재(W)에 전달되도록 설치된 면상발열체(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제1항에서,
상기 목재(W)를 유전가열 방식으로 건조하는 면상발열체(200)에 전기를 인가하도록 설치된 동력원(300);
상기 동력원(300)을 제어하도록 설치된 제어기(400);
상기 동력원(300)과 제어기(400)가 배치되도록 건조공간(110)과 구분되어 건조 챔버(100)에 마련된 설치공간(120);
상기 건조 챔버(100)를 들어서 이동하도록 건조 챔버(100)의 하면에 외향 돌출되어 일정 간격으로 배치된 걸림바(140);
상기 건조공간(110)의 내면에 부착되는 단열재;와
건조시 목재(W)의 변형을 막기 위해 목재(W)의 일부위를 가압하도록 설치된 가압수단(500); 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제1항에서,
상기 면상발열체(200)는,
상기 목재(W)가 올려지도록 건조공간(110)의 바닥에 배치된 바닥면상발열체(210);
상기 목재(W) 위에 올려놓는 상부면상발열체;와
상기 목재(W)가 제재되어 다층으로 배치된 경우, 층마다 개재되는 중간면상발열체(220); 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제3항에서,
상기 면상발열체(200)와 목재(W) 사이에 소정의 공간이 발생하도록 일정 간격으로 배치된 받침대(240);를 더 포함하고,
상기 공간은 목재(W)의 건조과정에서 발생된 수증기의 배기를 안내하는 배기통로(E)인 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 목재(W)를 수용하고, 수용된 내부가 진공 상태로 전환되도록 제작된 진공포장수단(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제5항에서,
상기 진공포장수단(600)은 목재(W)를 수용하도록 제작된 포장용기(610), 이 포장용기(610)의 내부에 일단부가 위치하도록 설치된 배기호스(620)와, 이 배기호스(620)의 타단부와 연결되어 포장용기(610)의 내부를 진공상태로 전환하도록 설치된 진공펌프(630)를 포함하고,
상기 포장용기(610)는 진공시 목재(W)에 밀착되는 유연 재질이거나 형태가 유지되는 경질이고, 목재(W)의 날카로운 부위에 의한 파열이 방지되는 정도의 질긴 재질인 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제6항에서,
상기 면상발열체(200)는 포장용기(610)에 부착되거나, 단면상 포장용기(610)에 삽입되어 제작된 포장면상발열체(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제7항에서,
상기 중간면상발열체(220), 바닥면상발열체(610)와 상부면상발열체 중 적어도 하나가 포장용기(610) 내부 또는 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제8항에서,
상기 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220) 및, 포장면상발열체(230)가 삽입된 포장용기(610) 중 적어도 하나와 목재(W) 사이에 소정의 공간이 발생하도록 일정 간격으로 배치된 받침대(240);를 더 포함하고,
상기 공간은 목재(W)의 건조과정에서 발생한 수증기의 배기를 안내하는 배기통로(E)인 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
제5항에서,
상기 포장용기(610)는 개방된 면의 위아래에 부착된 부착부재(640)를 더 포함하고,
상기 부착부재(640)가 먼저 부착된 후 접착, 융착, 접합 또는 테이핑 중 적어도 하나의 방식으로 포장용기(610)가 진공이 가능하도록 밀봉되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 이동가능한 목재 건조장치.
면상발열체(200)로 목재(W)를 건조하는 방법에서,
건조 챔버(100)의 내부에 마련된 비진공 상태의 건조공간(110)에 목재(W)를 넣는 제10단계(S10);
상기 건조공간(110)에 배치되면서 목재(W)와 접촉 또는 근접하도록 설치된 면상발열체(200)가 작동하여 발생된 고열에 의해 목재(W)가 건조되는 제20단계(S20);를 포함하고,
상기 목재(W)는 유전 가열방식으로 건조되고, 이때 내부 중심부터 건조되면서 발생한 수증기가 목재(W)의 내부 중심에서 외표면으로 향하는 경로로 배출되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 목재 건조방법.
제11항에서,
상기 제10단계(S10)에서 면상발열체(200)는 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220)와, 포장면상발열체(230)가 삽입된 포장용기(610) 중 적어도 하나가 설치되고,
상기 바닥면상발열체(210)는 건조공간(110)의 바닥에 깔리면서 목재(W)가 위에 놓이도록 설치되고,
상기 상부면상발열체는 목재(W) 위에 올려놓아 설치되고,
상기 중간면상발열체(220)는 다층 또는 다열로 배치된 목재(W)들의 층 또는 열마다 배치되도록 설치되고,
상기 포장면상발열체(230)는 포장용기(610)에 목재(W)가 수용되면서 설치되고,
상기 포장용기(610)의 내부가 진공펌프(630)에 의해 진공상태로 변환되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 목재 건조방법.
제12항에서,
상기 제20단계(S20)에서 바닥면상발열체(210), 상부면상발열체, 중간면상발열체(220)와 포장면상발열체(230) 중 적어도 하나가 작동되고,
상기 포장용기(610)에서 진공상태로 건조되는 목재(W)로부터 배출된 수증기가 진공펌프(630)와 연결된 배기호스(620)를 통해 포장용기(610)의 외부로 배기되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 구비한 목재 건조방법.