순환식 병류형 곡물 건조기{RICE CIRCULATING CONCURRENT-FLOW DRYER}
본 발명은 순환식 병류형 곡물 건조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡물을 순환시켜 목표함수율까지 곡물을 보다 효과적으로 건조시킬 수 있는 순환식 병류형 곡물 건조기에 관한 것이다.
곡물건조기(穀物乾燥機, grain drier)는 수확한 후 수분이 높은 곡물을 저장에 적합한 수분까지 건조시키는 기계로서, 곡물을 저장할 때 변질을 방지하고, 도정(搗精)할 때 가공성과 품질을 향상시키기 위하여 건조를 한다. 수확 때 곡물의 함수율은 보통 20∼30%이며, 이를 목표함수율 15~16%까지 건조한다. 보통 퇴적곡물(堆積穀物)에 상온(常溫)의 공기 또는 열풍을 통풍하여 건조하는 방법을 사용한다. 곡물건조기의 종류에는 열풍을 통풍하는 열풍건조기와 상온의 공기를 통풍하는 상온통풍 건조장치가 있다. 열풍건조기에는 평면식· 순환식·연속식이 있다. 평면식은 1평 크기의 철망 위에 곡물을 40∼60cm 깊이로 퇴적하고 열풍을 통풍하는 건조기이다. 순환식 건조기는 건조부와 템퍼링(tempering)부로 이루어지며, 투입된 곡물 이 건조기 내를 순환하는 동안 건조와 템퍼링을 반복하면서 건조가 이루어지는 형식이고, 작은 부피로 인해 가정용 및 미곡종합처리장 등에 널리 사용되고 있다. 연속식 건조기는 1회의 통과로 곡물의 건조를 완료하여 배출하는 형식이고, 건조기 이외에 냉각사이로 등과 같은 부속설비가 요구되므로 미곡종합처리장외에는 사용이 제한된다. 상온통풍 건조장치는 원형 빈에 곡물을 퇴적시킨 상태에서 상온의 공기를 통풍하여 건조하는 장치로, 건조곡물의 품질이 우수한 반면 건조기간이 장기간 소요되고, 기상조건의 영향을 받는 단점이 있다. 또한, 곡물건조기는 곡물의 유동 유무와 송풍공기와 곡물의 상대적인 유동방향에 따라 기본적으로 고정층형, 횡류형, 병류형, 향류형, 혼합류형 등으로 구분되고, 이들 형식에 따라 함수율, 곡온 및 송풍공기의 온·습도 변화 등의 특성이 다르게 나타난다. 고정층형 곡물건조기는 정지된 곡물층을 송풍공기가 통과하며, 횡류형에서는 곡물과 송풍공기가 서로 직각방향으로 흐르며, 병류형은 서로 같은 방향을 평행하게 흐르고, 향류형은 서로 반대방향으로 흐른다. 혼합류형은 곡물과 송풍공기의 흐름이 횡류, 병류 및 향류가 혼합되어 있는 형식이다. 이중 가장 일반적인 횡류형 순환식 건조기는 벼의 흐름과 열풍의 흐름이 횡류흐름으로 건조속도는 10톤의 경우 0.69%/,wb/hr로 수분 26%의 곡물을 16%까지 건조하는데 약 14.5시간이 소요되며, 소요에너지는 4,631kJ/kg이 소요된다. 연간 처리능력은 1기당 약 375톤을 처리할 수 있다.
본 발명은 목표로 하는 함수율에 도달할 때까지 곡물을 보다 효과적으로 건조시킬 수 있으며, 곡물의 건조효율을 증대시킴과 더불어 에너지 절약을 도모할 수 있는 순환식 병류형 곡물 건조기를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순환식 병류형 곡물 건조기는, 일정량의 곡물을 템퍼링한 후에 공급슈트를 통해 곡물을 낙하시키는 템퍼링부; 열풍이 충만되는 다수의 열풍충만실을 가지고, 상기 열풍충만실의 하부에 열풍을 외부로 배출하는 열풍배출유닛이 배치되는 건조부; 상기 건조부를 통과하여 낙하하는 곡물을 하부로 배출하는 곡물배출부; 상기 곡물배출부에서 배출된 곡물을 상기 템퍼링부로 재순환시키는 순환부; 및 상기 건조부, 곡물배출부, 순환부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 열풍배출유닛은 다수의 배관군 및 이들 배관군에 인접한 배출팬을 구비하며, 상기 다수의 배관군은 상하 방향으로 이격되고, 각 배관군에는 다수의 열풍배출배관이 가지런히 배열되며, 상기 각 배관군의 열풍배출배관은 서로 일정 간격 이격되는 것을 특징으로 한다. 이때 하나의 배관군이 다른 배관군에 대해 직교하도록 배치되는 것이 바람직 하다. 그리고 배관군은 2단 이상으로 형성된다. 이와 같이 본 발명은 다수의 배관군이 상하방향으로 이격된 다단 구조로 이루어짐으로써 열풍의 배출 시에 그 유속을 느리게 할 수 있고, 이에 의해 곡물의 일부가 배출되는 열풍에 휩쓸려 외부로 누설됨을 방지할 수 있다. 상기 공급슈트는 수직 및 수평 지지대에 의해 지지된다. 또 상기 열풍배출유닛은 하단에 하부 개구를 가지고, 내부에는 열풍이 유입되는 공간을 가지며, 적어도 어느 하나의 단부에는 배출개구가 형성되며, 배출개구에 인접하여 상기 배출팬과 소통하는 소통공간이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배출개구는 하부에 부분폐쇄막이 구비되고, 이 부분폐쇄막은 상기 배출개구의 하부를 부분적으로 폐쇄한다. 바람직한 실시예에서 템퍼링부, 건조부, 곡물배출부 내에는 다수의 온습도센서가 배치될 수 있다. 또한 곡물배출부는 건조부에서 건조된 곡물의 배출량을 조절하면서 배출하는 배출조절유닛, 상기 배출조절유닛에 의해 배출되는 곡물을 순환부로 이송시키는 스크류컨베이어를 포함한다. 그리고 배출조절유닛은 회전속도가 조절되는 다수의 로터리를 가지고, 상기 로터리는 외주면에 다수의 조출날개를 가진다. 이에 의해 로터리의 회전속도가 조절됨에 따라 배출되는 곡물의 양이 조절되면서 배출될 수 있다. 또한, 상기 로터리의 상부에는 다수의 배출가이드가 배치되고, 상기 배출가이드는 경사면을 가진다.
이상과 같은 본 발명의 순환식 병류형 곡물 건조기는 열원과 송풍기의 성능을 고려하여 80~120℃ 정도의 열풍을 이용할 수 있고, 고온의 열풍을 이용하지만 병류흐름으로 인하여 곡물 온도의 상승을 최대한 억제할 수 있어 건조부에서 배출 시 곡물 온도를 35℃ 내외로 제한할 수 있다. 따라서 동할의 발생을 기존의 횡류형 순환식 건조기와 비슷한 수준으로 유지할 수 있다. 특히, 본 발명은 건조속도를 1.0~1.2%,wb/hr까지 증가시킬 수 있어 종래의 횡류형 순환식 건조기에 비해 45~74% 증대가 기대된다. 또한, 함수율 26%의 벼를 16%까지 건조시키는데 약 8.3~10.0시간이 소요되며(31~43% 절감), 연간 처리능력은 1기당 약 522~610톤으로 횡류형 순환식건조기에 비해 39~63%의 건조능력 증대효과를 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 6은 본 발명에 의한 순환식 병류형 곡물 건조기를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 건조기 본체(10) 내에 템퍼링부(20), 건조부(30), 곡물배출부(40)가 순차적으로 배치되고, 상기 곡물배출부(40)에서 템퍼링부(20)로 곡물을 순환시키는 순환부(50) 및 제어부(60)를 구비한다. 템퍼링부(20)는 순환 건조되는 곡물을 일시 수용하여 곡물의 수분균형을 위 해 템퍼링하는 수용탱크(21) 및 수용탱크(21)의 하부에 배치된 다수의 공급슈트(22)를 포함한다. 수용탱크(21)는 일정량의 곡물을 수용할 수 있는 충분한 수용용량을 가지고, 이 수용탱크(21)의 하부에 다수의 공급슈트(22)가 배치된다. 공급슈트(22)는 경사부(22a) 및 경사부(22a)의 하단에 연결된 공급배관(22b)을 가진다. 이에 의해 다량의 곡물이 자중에 의해 균일하게 낙하한다. 도 3에 도시된 바와 같이 공급슈트(22)에는 수평 및 수직 보강지지대(25, 26)가 설치될 수 있다. 수직 및 수평 지지대(25, 26)에 의해 수용탱크(21) 및 공급슈트(22)가 지지됨으로써 보다 견고하고 안정적인 구조를 구현할 수 있다. 건조부(30)는 공급슈트(22)와 공급슈트(22) 사이에 배치된 다수의 열풍충만실(31) 및 상기 열풍충만실(31)의 하부에 배치된 열풍배출유닛(35)을 포함한다. 다수의 열풍충만실(31)은 상호 소통되고, 각 열풍충만실(31) 내에는 버너(32)에 의해 일정 온도로 가열된 열풍이 충만되어 있다. 이에 의해, 열풍충만실(31)의 열풍은 곡물의 낙하방향과 평행하게 하방으로 흐르면서 곡물을 건조시킨다. 열풍배출유닛(35)은 열풍충만실(31)에서 곡물을 건조시켜 저온고습한 상태가 된 열풍을 외부로 배출시키도록 구성된다. 열풍배출유닛(35)은 다수의 배관군(36, 37), 이들 배관군(36, 37)에 인접하여 설치되는 배출팬(39), 그리고 이들 배관군(36, 37) 및 배출팬(39)이 설치되는 배출하우징(38)을 포함한다. 도 1 내지 도 5의 본 실시예에서는 설명의 편리를 위해 배관군(36, 37)이 두 개인 경우를 예시한다. 그리고 이하 이러한 2개의 배관군(36, 37)을 제1배관군(36) 및 제2배관군(37)으로 부를 것이다. 하지만, 본 발명은 이와 같이 단 두 개의 배관군이 있는 경우에 한정되지는 않는다. 즉 배관군(36, 37)의 수를 3개 이상으로 변경할 수도 있다. 제1배관군(36)은 평행하게 배열된 다수의 제1열풍배출배관(36a)으로 이루어지고, 다수의 제1열풍배출배관(36a)은 소정간격(36k)으로 상호 이격되어 있다(도 2 참조). 제1열풍배출배관(36a)은 하단에 하부개구(36b)가 형성된다. 또 내부에 열풍이 유입되는 공간(36c)을 가진다. 제1열풍배출배관(36a)의 일단부, 즉 배출팬(39)에 인접하는 단부에는 배출개구(36d)를 가진다. 이 배출개구(36d)에는 부분폐쇄막(36e)이 설치되고, 부분폐쇄막(36e)은 배출개구(35d)의 하부를 부분적으로 폐쇄한다. 제2배관군(37)은 평행하게 배열된 다수의 제2열풍배출배관(37a)을 가지고, 다수의 제2열풍배출배관(37a)은 소정간격(37k)으로 상호 이격되어 있다. 제2열풍배출배관(37a)은 하단에 하부개구(37b)를 가지고, 도 1에 나타난 바와 같이 열풍이 유입되는 공간(37c)을 내부에 가진다. 제2열풍배출배관(37a)은 양단에 개별적으로 배출개구(37d)를 가진다. 도 5에 나타난 바와 같이, 이 한 쌍의 배출개구(37d)에는 부분폐쇄막(37e)이 각각 설치되고, 부분폐쇄막(37e)은 배출개구(37d)의 하부를 부분적으로 폐쇄한다. 제1열풍배출배관(36a)의 배출개구(36d)에 인접하여 제1소통공간(36f)이 형성되고(도 2, 도 5), 제2열풍배출배관(37a)의 각 배출개구(37d)에 인접하여 제2소통공간(37f)이 형성된다. 제1 및 제2 소통공간(36f, 37f)은 도 6에 표기된 배출하우징(38)의 내측하우징(38a) 및 외측하우징(38b)에 의해 한정되고, 제1 및 제2 소통공간(36f, 37f)은 상호 소통된다. 제1배관군(36)의 제1열풍배출배관(36a)과 제2배관군(37)의 제2열풍배출배관(37a)은 서로 직교하게 배치된다. 또 제1 및 제2 배관군(36, 37)은 상하방향으로 이격되어 다단 구조를 이룬다. 도 6에 나타난 바와 같이, 배출하우징(38)은 내측하우징(38a) 및 외측하우징(38b)을 포함한다. 도 1에서 내측하우징(38a)은 상하부가 개방됨으로써 공기충만실(31)과 곡물배출부(40)를 소통시킨다. 이러한 내측하우징(38)의 개방된 상하부를 통해 건조되는 곡물은 곡물배출부(40)로 낙하한다. 도 6을 참조하면, 내측하우징(38a)의 측벽에는 각 열풍배출배관(36a, 37a)의 단부가 용접 또는 체결구 등에 의해 밀봉 형성된다. 또한 내측하우징(38a)의 측벽에는 다수의 관통공(38c)이 형성되고, 각 관통공(38c)에 제1 및 제2 열풍배출배관(36a, 37a)의 배출개구(36d, 37d)가 소통되게 설치됨으로써 열풍배출배관(36a, 37a)들은 제1 및 제2 소통공간(36f, 37f)들과 소통한다. 열풍충만실(31)에서 열풍은 곡물과 같은 방향으로 흐르면서 곡물을 건조시키고, 이에 따라 열풍은 저온고습 상태가 된다. 이 저온고습한 열풍은 배출팬(39)의 흡입작용에 의해 각 열풍배출배관(36a, 37a)의 하부개구(36b, 37b)를 통과한 후에 각 열풍배출배관(36a, 37a)의 공간(36c, 37c) 내로 흡입된다. 이어서 열풍은 열풍배출배관(36a, 37a)의 배출개구(36d, 37d)를 통해 제1 및 제2 소통공간(35f, 36f)에 포집된 후에 외부로 배출된다. 이러한 구성의 본 실시예에 따른 곡물건조기에서는 건조공정을 마친 저온고습의 열풍을 제1열풍배출배관(36a)의 배출개구(36d)와 제2열풍배출배관(37)의 배출개구(37d)를 통해, 즉 여러 방향으로 배출시킴으로써 배출 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 열풍의 수직흐름(즉, 곡물의 이동방향과 동일한 방향의 흐름)을 보다 원활하게 유도할 수 있다. 그리고 대부분의 곡물은 다수의 열풍배출배관(36a, 37a)들 사이의 공간으로 통과하면서 곡물배출부(40)로 낙하하지만, 그 외 일부 곡물들은 열풍배출배관(36, 37)으로 유입되는 열풍에 휩쓸려 열풍배출배관(36, 37) 내로 유입될 수도 있다. 하지만, 이렇게 열풍배출배관(36, 37) 내로 유입된 일부의 곡물들은 자중에 의해 부분폐쇄막(36e, 37e)과 충돌하여 하부로 낙하하고, 이에 의해 곡물의 외부 누출이 방지될 수 있다. 또한, 본 발명은 열풍배출배관(35, 36)들이 상하로 이격된 다단 구조로 이루어진다. 따라서 열풍 배출시 그 유속을 느리게 할 수 있고, 이에 의해 곡물의 일부가 열풍에 휩쓸려 열풍배출배관(35, 36)들을 통해 외부로 누출됨을 최소화할 수 있다. 한편 곡물배출부(40)는 건조부(30)에서 건조된 곡물의 배출량을 조절하면서 배출하는 배출조절유닛(41), 상기 배출조절유닛(41)에 의해 배출되는 곡물을 순환 부(50)로 이송시키는 스크류컨베이어(42)를 포함한다. 배출조절유닛(41)은 벨트전동기구(41a) 등에 의해 회전속도가 조절되는 다수의 로터리(41b)를 가지고, 로터리(41b)는 외주면에 다수의 조출날개(41c)가 형성된다. 이에 의해 로터리(41b)의 회전속도가 조절됨에 따라 곡물 양이 조절되면서 배출될 수 있다. 또한, 로터리(41b)의 상부에는 다수의 배출가이드(43)가 배치되고, 배출가이드(43)는 경사면(43a)을 가진다. 이 배출가이드(43)는 일정양의 곡물이 배출되도록 안내한다. 스크류컨베이어(42)는 배출조절유닛(41)에 의해 배출량이 조절되면서 배출되는 곡물을 건조기 본체(10)의 측면에 배치된 순환부(50)로 이송시킨다. 한편, 본 발명의 곡물배출부(40)는 상술한 구성에 한정되지 않고, 그 외 다양한 구조의 배출구조가 적용 가능할 것이다. 순환부(50)는 내부에 버킷엘리베이터를 구비하고, 이 버킷엘리베이터에 의해 곡물배출부(40)에서 템퍼링부(20)로 곡물을 재순환시킬 수 있다. 순환부(50)의 상부에는 송풍기가 설치될 수 있으며, 송풍기에 의해 검불, 먼지 등의 각종 이물질이 제거됨과 동시에 곡물이 냉각될 수 있다. 그리고 템퍼링부(20), 건조부(30), 곡물배출부(40) 내에는 온습도센서(61)가 설치되고, 제어부(60)는 온습도센서(61)에 의해 감지된 곡물의 온습도 상태에 따라 곡물의 공급, 순환, 열풍의 송풍량, 열풍의 배출량 등을 제어할 수 있다. 또 그 외의 건조기 전체 작동을 온/오프하도록 제어한다. 이상과 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 다음과 같이 상세히 설명한다. 템퍼링부(10)의 수용탱크(11)에 일정시간 동안 수용된 곡물이 템퍼링부(20)의 공급슈트(22)를 통해 하부로 낙하하고, 이때 공급슈트(22)들 사이에 배치된 열풍충만실(31) 내의 열풍들은 곡물과 같은 방향으로 흐르면서 곡물을 건조시킨다. 이와 같이 곡물을 건조시킴에 따라 온도가 하강한 열풍들은 배출팬(39)의 흡입작용에 의해 다수의 열풍배출배관(35, 36)을 통해 외부로 배출되고, 건조된 곡물들은 연속적으로 곡물배출부(40)로 낙하한다. 배출조절유닛(41)에 의해 배출량이 조절되면서 곡물이 배출되고, 이 곡물은 스크류컨베이어(42)를 통해 순환부(50)로 이송된다. 이에 순환부(50)는 곡물을 상기 템퍼링부(10)로 재순환시킨다. 이때, 순환부(50)의 상부에 설치된 송풍기에 의해 검불, 먼지 등의 각종 이물질이 제거됨과 동시에 곡물이 냉각될 수 있다. 재순환된 곡물은 템퍼링부(20)의 수용공간(21)을 통과하는 동안에 곡물이 열풍에 노출되지 않으므로, 곡립 내의 수분 및 온도 불균일이 완화되는 템퍼링 과정을 거친다. 이러한 템퍼링 후에 다시 건조부(30)를 통과하면서 재차 건조된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 병류형 곡물 건조기를 도시한 정단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 병류형 곡물 건조기를 도시한 측단면도이다. 도 3은 본 발명의 공급슈트를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명에 의한 열풍배출유닛의 내측하우징을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명에 의한 열풍배출유닛을 부분적으로 절개한 부분 절개사시도이다. 도 6은 본 발명의 열풍배출유닛을 저면에서 바라본 저면도이다. * 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 * 10: 건조기 본체 20: 템퍼링부 30: 건조부 40: 곡물배출부 50: 순환부 60: 제어부 |
