KR100811064B1

KR100811064B1 - 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템

Info

Publication number: KR100811064B1
Application number: KR1020070051805A
Authority: KR
Inventors: 박희창; 이성휘
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-03-06

Abstract

본 발명은 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공급챔버에서 유체가 가열되어 증기가 발생되고 발생된 증기는 메인챔버에 집결되며, 상기 메인챔버 내부의 증기 온도를 일정온도 이상으로 더 상승시키기 위해, 상기 메인챔버는 간접가열장치와 연결되되, 상기 간접가열장치와 메인챔버는 이동수단에 의해 과열되는 증기가 반복적으로 순환되도록 하고, 상기 메인챔버 내부의 압력과 온도를 체크하여 증기의 온도를 상승시키는 간접가열장치의 전류량을 조절하는 제어부를 더 구비하며, 상기 제어부는 이동수단에 구비된 다수개의 팬과 밸브의 개폐 및 이동량 또한 조절함으로써 공급챔버, 메인챔버, 간접가열장치 상호간 유동되는 증기량을 조절할 수 있도록 구성하여, 사용자가 원하는 대상물의 건조 및 과열증기를 이용한 조리와 의료기기의 살균소득 등에 사용될 수 있도록 한 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템에 관한 것이다.

증기, 간접가열, 유도, 과열증기, 챔버, 살균소독, 건조

Description

간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템{SYSTEM FOR GENERATING SUPERHEATED STEAM USING INDIRECT HEATING APPARATUS}

도 1은 본 발명에 따른 간접가열장치를 이용한 증기발생시스템의 실시예를 나타낸 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 간접가열장치의 실시예를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 공급챔버 20: 메인챔버

30: 간접가열장치 31: 유도발열부재

32: 유도가열관 33: 코일

34: 공진형 인버터 40: 제어부

41: 압력센서 42: 온도센서

50: 밸브 51, 51': 이동수단

52: 팬

본 발명은 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템에 관한 것으로서, 보 다 상세하게는 공급챔버에서 유체가 가열되어 증기가 발생되고 발생된 증기는 메인챔버에 집결되며, 상기 메인챔버 내부의 증기 온도를 일정온도 이상으로 더 상승시키기 위해, 상기 메인챔버는 간접가열장치와 연결되되, 상기 간접가열장치와 메인챔버는 이동수단에 의해 과열되는 증기가 반복적으로 순환되도록 하고, 상기 메인챔버 내부의 압력과 온도를 체크하여 증기의 온도를 상승시키는 간접가열장치의 전류량을 조절하는 제어부를 더 구비하며, 상기 제어부는 이동수단에 구비된 팬과 다수개의 밸브의 개폐 및 개폐량 또한 조절함으로써 공급챔버, 메인챔버, 간접가열장치 상호간 유동되는 증기량을 조절할 수 있도록 구성하여, 사용자가 원하는 대상물의 건조 및 과열증기를 이용한 조리와 살균소득 등에 사용될 수 있도록 한 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템에 관한 것이다.

과열증기란 통상 물을 가열하여 100℃에 도달하면 증기가 발생하는데, 이 증기에 더욱더 열을 가함으로써 온도가 100℃ 이상이 되는 고온의 증기를 말한다. 이러한 과열증기는 산업상 다양한 분야에 적용되고 있으며, 예를들면, 발전소의 터빈 구동, 폐기물 또는 섬유, 제지 등의 건조, 또한 최근에는 음식을 조리하는 데에도 사용되고 있다.

이와 같은 과열증기를 사용하는 장치들은 증기발생장치에 의하여 발생되는 수증기가 충분한 열량을 포함하는 고온 고압의 수증기가 공급되어야만 소기의 목적을 충분하게 발휘하게 된다.

증기발생장치는 대부분 천연 화석연료를 연소시켜 발생되는 열을 이용하여 물을 가열시키도록 하는 연소열 가열방식과 전기 저항 발열장치에 의해 물을 가열 하는 전열 가열방식의 증기발생장치가 주로 사용되고 있다.

그런데 이러한 종래의 전열 가열방식 증기발생장치는 대부분 발열체인 히터와 물 또는 증기가 직접 접촉하여 열교환이 이루어지도록 하는 것으로 구조적으로 열교환 면적이 부족하여 양질의 수증기를 발생시키지 못하는 문제점이 있었다.

이에, 본원발명에서는 가열장치를 간접가열장치로 대체하여 이를 적용시킨 것으로서, 일반적으로 간접가열장치의 유도가열이라 함은 유도 코일(고주파 전류 운반 컨덕터)로부터 변환되는 전기적 에너지에 의해 금속적인 부분의 온도를 올리는 방법을 의미한다.

여기서, 상기 유도코일은 금속의 표면 주위에 전류를 흐르게 하는 원리로서, 그 전류의 자기장 흐름 영역이 금속부분에 에너지를 일으키게 되는 것이고. 이러한 흐름을 위한 열의 저항 또는 유도 전류 이동의 방해가 순간 가열을 일으키는 원인이 됨을 주지의 사실로 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유체를 가열하여 발생시킨 증기를 집결시킨 후, 상기 증기의 온도를 사용자가 원하는 일정온도까지 더 상승시킬 수 있도록 간접가열장치를 이용하되, 상기 간접가열장치와 메인챔버 간에 증기가 반복적으로 순환되도록 하고, 유동되는 증기의 양을 조절하는 팬과 밸브, 메인챔버 내부의 온도와 압력을 체크하여 간접가열장치의 전류량을 조절하는 제어부를 구비하도록 구성되어, 건조대상물의 건조, 과열증기를 이용한 조리, 의료기기의 살균소독 등에 사용될 수 있도록 한 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징으로 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예는 유체를 일정온도로 가열하여 증기를 발생시키는 공급챔버와; 상기 가열된 증기가 이동수단에 의해 유동되어 집결하는 메인챔버와; 상기 메인챔버와 이동수단에 의해 연결되어, 상기 메인챔버 내부의 증기가 상기 공급챔버내 증기의 온도보다 상대적으로 상승되도록 가열시키는 간접가열장치와; 상기 간접가열장치 및 메인챔버와 전기적으로 연결되어, 상기 간접가열장치의 작동 및 메인챔버 내 압력과 온도를 조절하는 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어부는 메인챔버 내부의 압력과 온도를 측정하기 위해, 압력센서 및 온도센서를 더 구비하여, 일정 온도와 압력에 도달하면 전류를 제어함으로써 상기 간접가열장치의 작동을 컨트롤하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이동수단에는 밸브와 팬이 설치되어 유동되는 증기의 유/입출 단속이 가능하도록 하되, 상기 밸브와 팬은 전기적으로 연결되어 있는 제어부로 인하여 밸브의 개폐 및 팬의 동작이 조절되어, 이동하는 증기량을 결정하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 공급챔버와 메인챔버는 내부가 대기압을 유지하되, 상기 공급챔버 내부는 100℃ 이하의 증기를 발생시키고, 상기 메인챔버는 간접가열장치로 증기를 과열시켜 100℃ 이상의 과열증기가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 간접가열장치는 메인챔버 내부의 증기를 이동수단에 의해 공급받아 증기의 온도를 상승시킨 후 상기 메인챔버로 다시 순환시키되, 사용자가 원하는 온도에 도달할 때까지 반복 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 간접가열장치는 유도가열관과, 상기 유도가열관 외주면에 권취되어 전기적으로 연결된 공진형 인버터로 인해 자속을 발생시키는 코일과, 상기 자속에 의해 가열되도록 상기 간접가열장치 내부에 구비되는 유도발열부재로 구성되어, 상기 제어부로부터 제어되는 전류량에 의해 상기 유도가열관을 이동하는 증기를 일정온도까지 가열시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 메인챔버는 내부에서 의료기기의 살균소독 또는 과열증기를 이용한 조리 또는 건조대상물의 건조가 가능한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 도 1 또는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템을 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템은 유체가 가열되어 100℃ 이하의 온도로 형성된 증기를 메인챔버(20)에 집결시키며, 상기 메인챔버(20) 내에서 증기를 이용하여 사용자가 원하는 대상물의 건조, 조리, 살균소독을 실시하기 위해, 상기 증기를 100℃ 이상 온도로 상승시키는 방법으로 간접가열장치(30)를 이용한 것으로, 상기 간접가열장치(30)의 전류량과 밸브(50)의 개폐량 및 팬(52)의 구동상태를 조절할 수 있도록 한 과열증기 발생시스템에 관한 것으로, 공급챔버(10), 메인챔버(20), 간접가열장치(30), 제어부(40)를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템의 실시예를 나타낸 개요도이고, 도 2는 본 발명에 따른 간접가열장치의 실시예를 나타낸 단면도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 다른 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템은 공급챔버(10), 메인챔버(20), 간접가열장치(30), 제어부(40)로 이루어진다.

상기 공급챔버(10)는 유체를 가열하여 100℃ 이하의 온도를 가지는 증기(고 온 증기)를 발생시키며, 상기 메인챔버(20)와 이동수단(51)에 의해 상호 연통 되도록 연결되어 있다.

상기 공급챔버(10)에서 발생된 증기는 이동수단(51)에 의해 메인챔버(20)로 이동하여, 상기 메인챔버(20)에 집결하게 된다.

상기 메인챔버(20)는 이동된 증기를 사용자가 원하는 일정온도까지 더 상승시켜 고온의 증기를 만들기 위해 가열장치를 이용하는데, 본 발명에서는 간접가열장치(30)를 사용하여 이를 해결하도록 했다.

상기 간접가열장치(30)는 도 2에서 보는 바와 같이, 양측이 개구되어 증기가 길이방향으로 유동 될 수 있도록 관 형상을 가지는 유도가열관(32)과, 상기 유도가열관(32)의 외주면에 권취되는 코일(33)과, 상기 유도가열관(32) 내부에 구비되는 유도발열부재(31) 및 공진형 인버터(34)로 이루어지며, 하기에서 설명될 제어부(40)와 연결되도록 한다.

상기 간접가열장치(30)의 원리를 설명하면, 상기 공진형 인버터(34)는 코일(33)과 연결되어 상기 유도가열관(32) 주변에 자속을 발생시키게 되고, 상기 자속으로 인해 와전류를 발생시키는 상기 유도발열부재(31)의 고유저항(와류손실)에 의해 상기 유도발열부재(31)가 가열됨으로써, 상기 유도가열관(32)을 통과하는 증기가 가열되는 것이다.

즉, 상기 공급챔버(10)로부터 이동되어 메인챔버(20)에 밀집하게 된 증기는 팬(52)에 의해 간접가열장치(30)로 이동하게 되고, 상기와 같은 방법으로 간접가열장치(30)를 통과한 증기는 최초 상기 공급챔버(10) 내에서 메인챔버(20)로 이동될 때의 온도인 100℃ 이상보다 상대적으로 온도가 상승되도록 가열되어 메인챔버(20)로 다시 유입되도록 한 것이다.

이로 인해, 상기 메인챔버(20) 내부에 밀집되는 증기의 온도는 상승하게 되고, 사용자는 상기 메인챔버(20)에 밀집되는 증기의 온도가 사용자가 원하는 온도로 상승할 때까지 간접가열장치(30)를 가동시켜, 상기 메인챔버(20) 내의 증기가 간접가열장치(30)를 거쳐 메인챔버(20)로 다시 유입되는 식의 반복 순환을 하도록 구성함으로써, 상기 메인챔버(20) 내의 온도를 100℃ 이상 유지하도록 한다.

또한, 상기 공급챔버(10)와 메인챔버(20) 상호간을 연결해주는 이동수단(51)에는 밸브(50)를 구비하여, 상기 메인챔버(20)로 유입되는 증기량을 조절하도록 하는데, 이는 상기 메인챔버(20) 내부의 증기가 상기 메인챔버(20)와 간접가열장치(30) 간을 반복 순환하면서 가열되어 증기가 모자랄 경우, 상기 공급챔버(10)와 메인챔버(20) 사이에 위치된 밸브(50)를 온(ON)하여 그 양을 조절하면서 증기를 메인챔버(20)에 공급하고, 상기 메인챔버(20)에 증기가 가득 차있을 경우에는 상기 밸브(50)를 오프(OFF)하여 증기의 공급을 차단하도록 하는 것이다.

상기와 같은 밸브(50)의 작동은 상기 메인챔버(20)와 간접가열장치(30)를 연결해주는 이동수단(51')에 구비된 팬(52) 또한 동일함은 당연할 것이다.

즉, 상기 팬(52)의 구동은 메인챔버(20) 내의 증기가 간접가열장치(30)로 원활히 이동될 수 있도록 하는 것으로, 그 구동력과 온/오프(ON/OFF)는 하기에서 설명될 제어부(40)로 콘트롤하게 된다.

본 발명에 따른 간접가열장치를 이용한 증기발생시스템은 제어부(40)를 구비 하게 되는데, 상기 제어부(40)는 메인챔버(20)와 전기적으로 연결되어 상기 메인챔버(20) 내부의 압력과 온도를 체크함으로써 상기 간접가열장치(30)의 전류량을 조절하게 되는데, 결국은 상기 전류량의 조절로 인해 상기 메인챔버(20) 내부의 증기온도가 조절되는 것이다.

상기 제어부(40)는 압력과 온도를 체크하기 위해, 압력센서(PS, 41)와 온도센서(TS, 42)를 전기적으로 연결시켜 더 구비하게 된다.

더불어, 제어부(40)는 각각의 밸브와 팬(50, 52)과도 연결되어, 상기 압력센서(41)와 온도센서(42)로 측정된 메인챔버(20)내의 압력과 온도를 바탕으로 밸브(50)의 개폐량과, 팬(52)의 회전수 및 상기 밸브와 팬의 온/오프(ON/OFF)를 제어함은 당연할 것이다.

이로써, 상기 메인챔버(20) 내에는 사용자가 원하는 일정온도로 가열된 과열증기가 존재하게 되고, 사용자는 상기 메인챔버(20) 내에서 건조하고자 하는 건조대상물을 건조하거나, 증기로 조리를 하거나, 의료기기를 살균소독하는 등의 작업을 할 수 있도록 한다.

더불어, 상기 작업들은 메인챔버(20)내에서 뿐만이 아닌, 상기 메인챔버(20) 내의 과열증기를 외부로 분출시키거나, 또 다른 챔버(미도시)를 이동수단(51, 51')에 의해 연결시켜 상기 챔버(미도시)에서 작업을 시행할 수도 있음이다.

상기 도 1 또는 도 2에서 사용된 미설명 부호인 'S'는 증기를 나타내며, 화살표는 흐름을 나타낸다.

이상과 같이, 본 발명의 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되진 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 유체를 가열하여 발생시킨 증기를 집결시킨 후, 상기 증기의 온도를 사용자가 원하는 일정온도까지 상승시킬 수 있도록 간접가열장치를 이용하되, 상기 간접가열장치와 메인챔버 간에 증기가 반복적으로 순환되도록 하고, 유동되는 증기의 양을 조절하는 밸브와, 메인챔버 내부의 온도와 압력을 체크하여 간접가열장치의 전류량을 조절하는 제어부를 구비하도록 구성되어, 건조대상물의 건조, 과열증기를 이용한 조리, 의료기기의 살균소독 등에 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims

유체를 일정온도로 가열하여 증기를 발생시키는 공급챔버(10)와;

상기 가열된 증기가 이동수단(51)에 의해 유동되어 집결하는 메인챔버(20)와;

상기 메인챔버(20)와 이동수단(51')에 의해 연결되어, 상기 메인챔버(20) 내부의 증기가 상기 공급챔버(10)내 증기의 온도보다 상대적으로 상승되도록 가열시키는 간접가열장치(30)와;

상기 간접가열장치(30) 및 메인챔버(20)와 전기적으로 연결되어, 상기 간접가열장치(30)의 작동 및 메인챔버(20) 내 압력과 온도를 조절하는 제어부(40);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제어부(40)는 메인챔버(20) 내부의 압력과 온도를 측정하기 위해, 압력센서(41) 및 온도센서(42)를 더 구비하여, 일정 온도와 압력에 도달하면 전류를 제어함으로써 상기 간접가열장치(30)의 작동을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 이동수단(51, 51')에는 밸브와 팬(50, 52)가 각각 설치되어 유동되는 증기의 유/입출 단속이 가능하도록 하되, 상기 밸브와 팬(50, 52)은 전기적으로 연결되어 있는 제어부(40)로 인하여 밸브(50)의 개폐 및 팬(52)의 작동이 조절되어, 이동하는 증기량이 결정되는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 공급챔버(10)와 메인챔버(20)는 내부가 대기압을 유지하되, 상기 공급챔버(10) 내부에서는 100℃ 이하의 증기가 발생되고, 상기 메인챔버(20)는 간접가열장치(30)로 증기를 과열시켜 100℃ 이상의 증기가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 간접가열장치(30)는 메인챔버(20) 내부의 증기를 팬(52)에 의해 공급받아 증기의 온도를 상승시킨 후 상기 메인챔버(20)로 다시 순환시키되, 사용자가 원하는 온도에 도달할 때까지 반복 진행하는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 간접가열장치(30)는 유도가열관(32)과, 상기 유도가열관(32) 외주면에 권취되어 전기적으로 연결된 공진형 인버터(34)로 인해 자속을 발생시키는 코일(33)과, 상기 자속에 의해 가열되도록 상기 간접가열장치(30) 내부에 구비되는 유도발열부재(31)로 구성되어, 상기 제어부(40)로부터 제어되는 전류량에 의해 상기 유도가열관(32)을 이동하는 증기를 일정온도까지 가열시키는 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.
제 1항에 있어서,

상기 메인챔버(20)는 내부에서 의료기기의 살균소독 또는 과열증기를 이용한 조리 또는 건조대상물의 건조가 가능한 것을 특징으로 하는 간접가열장치를 이용한 과열증기 발생시스템.