JP2016526905A - 熱分解機能を有する炒め機 - Google Patents

Abstract

本発明に係る炒め機は、コーヒー豆と同様の穀物を炒める際に発生する煙と臭いを熱分解装置が迅速かつ完璧に除去する。熱分解装置は、熱を発散する加熱手段、加熱手段を取囲む中空が設けられた管で、加熱手段により加熱されて、その輻射熱が穀物を加熱する燃焼管及び加熱手段と燃焼管との間に設けられた空間に有機物が流入されて熱分解される燃焼空間を含んでなる。熱分解装置が穀物を加熱する作用とともに、穀物から発生する有機物を熱分解することにより、エネルギーを効率的に用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、穀物を炒める際に生じる臭いや煙を効率よく低減することが出来る炒め機に関するものである。具体的には、穀物を炒める過程において、熱分解装置が穀物を加熱する作用と共に、穀物から発生する有機物を熱分解することで、エネルギー効率が向上された炒め機に関するものである。

コーヒー豆、豆、ひまわり種、麦、そしてゴマなどのような穀物を炒める際に蒸気と共に、様々な有機物が発生する。乾燥の際、部分的に嫌気的条件が形成されて穀物の乾燥が進むほどさらに酷い煙や臭いが発生する。
かかる煙と臭いは、人体に有害であるだけでなく、環境汚染、不快感を誘発する原因となる。このような問題を解決すべく、多様な方式の技術が導入された炒め機が市販されている。

炒め機は、加熱方式に応じて直火式、半熱風式、そして熱風式に区分される。
いかなる加熱方式を使用しても穀物を炒める際には、煙と臭いが発生するのに、これを適宜処理するためには多くのコストと努力を要する。コーヒー豆を炒める際に発生する煙と臭いを処理する手易しい方法は、炒め機に煙筒を設置して煙と臭いを外部に排気することである。しかし、この方法は、周囲に迷惑を与え、苦情などが提起される場合がある。他の方法としては、炒め機に集塵装置を取り付けて、アフターバーナーを設置して煙と臭いを再燃焼して除去することで、この方法では、広い空間が必要で、かつ装置の設置及び維持に必要なコストが高いという短所がある。

特に、家庭で使用する小型炒め機には、発生する煙と臭いを除去する装置が設置されていなく、室内で穀物を炒めた後、残っている煙や臭いを除去するため、窓を開けて換気をしなければならない不便さがある。

一方、従来の換気装置が設けられた炒め機は、穀物を加熱して炒める加熱手段と、その過程で発生する煙と臭いを除去する再燃焼装置が別途設置され、構造的に複雑でエネルギーを効率的に利用できないという短所がある。

本発明は、穀物を炒める際に生じる煙と臭いを効率的に低減し、快適な室内環境を維持することが出来る炒め機を提供する。

韓国特許：１０−０８８７９８５（コーヒー炒め機及びその制御方法） 韓国特許：１０−１３１０８１１（ロースター） 韓国特許：１０−１１９９４５１（コーヒーロースター） 韓国特許：１０−１２７２４５９（コーヒーロースター） 米国特許：ＵＳ４，８７１，９０１Ｂ１（Control device for a coffee roaster） 米国特許：ＵＳ６，３８２，０８７Ｂ１（Coffee bean roaster with recirculated, filtered exhaust airflow） 米国特許：ＵＳ７，１４３，６８６Ｂ１（Coffee roasting apparatus and method）

上記のような問題点を解決すべく案出したことにより、本発明は、炒め過程において、発生する煙と臭いを迅速かつ完璧に低減できる炒め機を提供するのにその目的がある。

なお、本発明は、ドラム内に設置された熱分解装置が穀物を加熱する作用とともに、穀物から発生する有機物を熱分解することで、エネルギー効率が向上された炒め機を提供するのにその目的がある。

本発明の実施例に係る炒め機は、コーヒー豆と同様の穀物を流入する入口と、処理した穀物を排出する排出口とを備えたドラム； ドラムの内側に備えられ、ドラムの平らな両側面と水平回転軸を介して回転可能に繋がり、投入した穀物を受ける回転ドラム； ドラムの内側に設置して穀物を加熱する作用とともに、穀物から発生する有機物を流入して熱分解する熱分解装置；
上記熱分解装置が熱を発散する加熱手段； 加熱手段を取囲む中空が設けられた管で、加熱手段により加熱されて、その輻射熱が穀物を加熱する燃焼管； 加熱手段と燃焼管の間に設けられた空間として、有機物が流入されて熱分解される燃焼空間；を含み、
燃焼管と繋がり、ドラムから発生した有機物と蒸気を燃焼空間に流入されるようにし、熱分解された気体を燃焼管の一側を介して外部に排気するファン； 及びドラムの下部に設置されて、加熱された穀物が流入されて冷却される冷却筒；からなる。

ドラムは、上下非対称である筒状で、一側には加熱手段、燃焼管、及びファンが備えられ、他の一側には、投入口、排出口、及びドラムの内部を覗ける透視窓が設けられている。ドラムの平らな面の両側面には、穀物を受容して回転することができる回転ドラムが繋がっている。回転ドラムは、円筒形のメッシュ網からなり、その一側には、駆動モーターと繋がったギア部が設けられている。

加熱手段は、化石燃料の酸化または電源と繋がったヒーター（ｈｅａｔｅｒ）として熱を発する。燃焼管は、中空が設けられた管で、燃焼管の両側の末端には、燃焼管の入口と排気口が設けられる。加熱手段は、燃焼管で取り囲まれており、加熱手段と燃焼管の間に空気が流動することが出来る燃焼空間が設けられる。燃焼空間と燃焼管は、加熱手段により加熱され、燃焼管は、その輻射熱を穀物に伝達して炒めを促進し、燃焼空間においては、発生した煙と臭い（以下、有機物で表記する）が流入されて熱分解・浄化される。排気口は、燃焼空間の水蒸気を含む気体が燃焼管の外に抜け出す通路である。燃焼管の中間には、熱分解より低い温度で有機物を再燃焼する触媒フィルターが設けられる。

ファンは、モーターに繋がった羽が回転しながらドラム内部の空気を移動させる装置である。ファンは、その出口を介して燃焼管と繋がってドラム内の蒸気を含んだ有機物を燃焼空間に流入させる。ファンは、また、ドラム内の圧力を大気圧より低く維持して有機物がドラムの外に拡散することを防止する。

冷却筒は、ドラムの下部に設けられた排出口と繋がり、ここで加熱処理された穀物が流入されて冷却される。冷却筒の下部には、多数の通気孔が形成されて外部の冷えた空気が冷却筒に流入されて穀物の冷却が迅速に進行される。

本発明に係る炒め機は、次のような効果を有する。
第一に、穀物の炒め及び冷却過程において、熱分解装置が穀物を加熱する作用とともに、有機物が発生するや否や熱分解することで、エネルギー効率的かつ親環境的に穀物を処理する。
第二に、熱分解装置がドラム内に設置されて、下方の穀物を輻射熱で加熱する方式を採用したところ、穀物が迅速に加熱され、加熱手段と再燃焼手段が、それぞれ備えられた従来の炒め機に比べて、狭い空間でも設置が可能である。

図１は実施例に係る炒め機（１０）の全体の構成を示す断面図である。 図２は図１の２−２を切開した断面図である。 図３は熱分解装置（１５）とファン（５０）を拡大した斜視図である。 図４は炒め過程における気体の流れを示す構成図である。 図５は冷却過程における気体の流れを示す構成図である。

上記の目的以外に、本発明の他の特徴及び作用を以下の実施例を介して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る炒め機（１０）の全体の構成を示す断面図であり、図２は、図１の２−２を切開した断面図である。

図１ないし図２を参照すれば、炒め機（１０）は、ドラム（２０）、加熱手段（３０）、燃焼管（４０）、ファン（５０）、回転ドラム（７５）、及び冷却筒（６０）を含むことが出来る。

ドラム（２０）は、上下非対称である筒状で、平らな面の一側には、加熱手段（３０）、燃焼管（４０）、及びファン（５０）が設けられている。ドラム（２０）の他の一側には、穀物（９０）を投入するための投入口（２４）、処理した穀物を冷却筒（６０）から排出する排出口（２６）、及びドラム（２０）の内部を覗ける透視窓（８０）が設けられている。ドラム（２０）の平らな両側の面には、穀物（９０）を受容して回転することができる回転ドラム（７５）が繋がっている。

回転ドラム（７５）は、円筒形のメッシュ網からなり、このメッシュ網を介して回転ドラム（７５）の外部の空気が内部に移動することが出来き、回転ドラム（７５）の内部からその外部に空気が移動することも出来る。投入口（２４）と排出口（２６）を備えたドラム（２０）の一側に配置される回転ドラム（７５）の一端は開放され、他端は閉鎖されうる。回転ドラム（７５）の内部の面には、穀物を均等に混ぜて与える羽（図示せず）が少なくとも一つ以上配置される。回転ドラム（７５）の閉鎖された一側には、駆動モーター（７０）と繋がったギア部が繋がっている。

加熱手段（３０）は、化石燃料の酸化または電源と繋がったヒーター（ｈｅａｔｅｒ）からなる。加熱手段（３０）を備えたドラム（２０）の一側には、燃焼管（４０）が設置されている。燃焼管（４０）は、中空が設けられた管で、燃焼管（４０）の両側の末端には、燃焼管の入口（図示せず）と排気口（４５）が形成されて、燃焼管の入口側に加熱手段（３０）が繋がっている。加熱手段（３０）は、燃焼管（４０）に囲まれており、加熱手段（３０）と燃焼管（４０）の間に空気が流動することかできる燃焼空間（３５）が設けられている。熱分解装置（１５）は、加熱手段（３０）、燃焼管（４０）、及び燃焼空間（３５）からなり、穀物（９０）を加熱するだけでなく、穀物（９０）から発生する有機物が、ここへ流入されて熱分解される。

排気口（４５）は、加熱手段（３０）が繋がった燃焼管の入口と反対側の一側に設けられた燃焼管（４０）の末端で、燃焼空間（３５）を通過した水蒸気を含んだ気体が燃焼管（４０）の外に抜け出す通路である。

燃焼空間（３５）と燃焼管（４０）は、加熱手段（３０）により加熱され、燃焼空間（３５）においては、穀物（９０）の加熱で生じた有機物が流入されて熱分解・浄化される。燃焼管（４０）は、加熱手段（３０）を取囲み、加熱手段（３０）が発散する熱を閉じ込めてから放出する、一種の貯水池のような役割をする。燃焼空間（３５）は、燃焼管（４０）により加熱手段（３０）の表面温度と同様に維持されることで、ここを通過する有機物は熱分解・浄化される。加熱手段（３０）と燃焼管（４０）は、ドラム（２０）の高さ方向の中心より上方に位置し、その輻射熱で穀物を加熱する。燃焼管（４０）の中間には、熱分解より低い温度で有機物を再燃焼する触媒フィルター（９５）が備えられる。燃焼空間（３５）を通過した気体のうち、一部、熱分解していない有機物は、触媒フィルター（９５）により除去される。触媒フィルター（９５）は、酸化及び還元を促進するための白金、ロジウム、パラジウム、チタン、マンガン、コバルトの中で選択された少なくとも一つのコーティング層からなる。

ドラム（２０）の一側、燃焼管の入口（図示せず）側に燃焼管（４０）と繋がったファン（５０）が備えられる。ファン（５０）は、モーターに繋がった羽が回転しながらドラム（２０）の内部の空気を移動させる装置である。ファン（５０）は、その出口を介して燃焼管（４０）と繋がってドラム内の有機物と蒸気を吸い込み、その中の一部または全部を燃焼空間（３５）に流入させる。ファン（５０）は、また、ドラム（２０）内の圧力を大気圧より低く維持して有機物のドラムの外への拡散を防止する。

ドラム（２０）の下部には、円筒形の冷却筒（６０）が備えられる。冷却筒（６０）は、排出口（２６）と繋がり、回転ドラム（７５）で加熱処理された穀物（９０）がここに流入されて冷却される。冷却筒（６０）の下面には、多数の通気孔（図示せず）が形成され、外部の冷えた空気が冷却筒（６０）に流入されて穀物（９０）の冷却が迅速に進行される。冷却筒（６０）には、穀物が均一に冷却されるように、撹拌する垂直回転軸に撹拌羽が付着された冷却撹拌機（６５）が設けられている。

図３は、熱分解装置（１５）とファン（５０）を拡大した斜視図である。図３を参照して有機物の熱分解過程を説明すると、次の通りである。加熱手段（３０）が熱を発散すると、燃焼空間（３５）と燃焼管（４０）の温度が上昇する。燃焼管（４０）が、その輻射熱を回転ドラム（７５）と、その内部に伝達して穀物（９０）が加熱されると、水蒸気を含んだ有機物が回転ドラム（７５）に発生し、メッシュ網を介してドラム（２０）の上部に移動する。ファン（５０）が蒸気と有機物を吸入し、吸入された気体の一部または全部を燃焼空間（３５）に流入させる。有機物は、７００^ｏＣまたはそれ以上で維持される燃焼空間（３５）で熱分解されて、水蒸気と二酸化炭素に変わる。燃焼空間（３５）を通過した気体は、排気口（４５）を介して外部に排出される。気体のうち、一部熱分解されない有機物は、燃焼管（４０）の中間に設けられた触媒フィルター（９５）により完璧に再燃焼される。

図４を通じて炒め過程における気体の流れを説明すると、次の通りである。燃焼管（４０）の輻射熱により加熱された穀物（９０）で発生する水蒸気を含んだ有機物は、回転ドラム（７５）のメッシュ網を通過してドラム（２０）の上方側に上昇する。ファン（５０）がドラム（２０）内の圧力を大気圧より低く維持し、有機物はドラム（２０）の外に拡散されずファン（５０）の入口を介して吸入される。ファン（５０）に吸入された気体の一部または全部が燃焼空間（３５）に流入され、残りは排出されてドラム（２０）内の空気の対流をつくる。ファン（５０）は、燃焼管の入口側に繋がり、燃焼空間（３５）に流入される有機物が加熱手段（３０）と接触し、移動距離を長くして熱分解の効率が向上される。有機物が熱分解されて浄化された気体は、排気口（４５）を介して燃焼管（４０）の外に排出される。

図５を通じて冷却過程における気体の流れを説明すると、次の通りである。穀物（９０）の温度が設定された温度以上に上昇して炒めが終了すると、冷却過程が開始される。ドラム（２０）に設けられた排出口（２６）が開いて、回転ドラム（７５）の回転方向を調節して穀物（９０）が冷却筒（６０）に流入される。炒めの過程が終わった後にもファン（５０）は続いて作動し、冷却筒（６０）の下面に設けられた通気孔を介して冷えた空気が流入されて穀物（９０）が冷却される。冷却が完了するまで穀物（９０）から発生する有機物は、排出口（２６）を介して回転ドラム（７５）に流入される。有機物を再びメッシュ網を通過してドラム（２０）の上方に上昇する。ファン（５０）を介して燃焼空間（３５）に入った有機物は、ここを通過しながら熱分解されて、排気口（４５）を介して排出される。

穀物（９０）の冷却が完了して、有機物の発生が止まったことが確認された後、加熱手段（３０）とファン（５０）の作動を中断することで、熱分解の過程が全て終了される。

本発明の範囲は、上記で例示した実施例に限定されず、発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変更と修正が可能である。従って、本発明は、後述する請求の範囲にのみ制限される。

１０：炒め機、１５：熱分解装置、２０：ドラム、２４：投入口、２６：排出口、３０：加熱手段、３５：燃焼空間、４０：燃焼管、４５：排気口、５０：ファン、６０：冷却筒、６５：冷却撹拌機、７０：駆動モーター、７５：回転ドラム、８０：透視窓、８５：撹拌機、９０：穀物、９５：触媒フィルター

Claims (10)

1. コーヒー豆のような穀物が流入される投入口と、処理された穀物が排出される排出口を備えたドラム；
   ドラムの内側に備えられ、ドラムの平らな両側面と水平回転軸を介して回転可能に繋がり、投入した穀物を受ける回転ドラム；
   ドラムの内側に設置されて穀物を加熱する作用とともに、穀物から発生する有機物が流入されて熱分解される熱分解装置；
   燃焼管と繋がり、ドラムで発生した有機物と蒸気を燃焼空間に流入するようにし、熱分解された気体を燃焼管の一側を介して外部に排気するファン； 及び
   ドラムの下部に設置して、加熱した穀物を流入して冷却する冷却筒；
   からなり、
   上記熱分解装置が、熱を発散する加熱手段；
   加熱手段を取囲む中空が設けられた管で、加熱手段により加熱されて、その輻射熱が穀物を加熱する燃焼管； 及び
   加熱手段と燃焼管の間に設けられた空間に、有機物が流入されて熱分解される燃焼空間；
   を含むことを特徴とする炒め機。
2. 加熱手段が電源と繋がったヒーター（ｈｅａｔｅｒ）及び燃料の酸化により発生した火炎のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
3. ファンがドラム内の圧力を大気圧より低く維持し、蒸気と有機物のドラムの外への拡散を低減することを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
4. 加熱手段と燃焼管がドラムの高さ方向の中心よりも上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
5. ファンがドラム内の有機物と蒸気を吸い込み、その中の一部または全部を燃焼空間に流入させて、残りは排出してドラム内に空気の対流をつくることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
6. 燃焼空間を通過した気体のうち、一部の熱分解していない有機物を再燃焼する触媒フィルターが燃焼管の中間にさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
7. 触媒フィルターが酸化及び還元を促進するための白金、ロジウム、パラジウム、チタン、マンガン、コバルトの中で選択された少なくとも一つのコーティング層からなることを特徴とする請求項６に記載の炒め機。
8. 炒める過程が終わった後にも、ファンが続いて作動して穀物から発生する有機物が排出口を介して回転ドラムに流入されることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
9. 燃焼管が、加熱手段を備えた燃焼管の入り口と、燃焼空間を通過した気体が燃焼管の外へ抜け出す排気口を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。
10. ファンが、燃焼管の入口側に繋がって、燃焼空間に流入される有機物が加熱手段と接触して移動距離を長くして熱分解の効率を向上させることを特徴とする請求項１に記載の炒め機。

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