KR100963506B1 - 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 건조장치에 관한 것으로 특히 건조하고자 하는 대상 건조물을 연속적으로 이동시키면서 마이크로파를 조사하여 건조하는 마이크로파를 이용한 연소식 건조장치에 관한 것이다.

마이크로파에 의한 건조장치는 건조 대상물에 마이크로파가 가해져서 마이크로파가 건조대상물에 포함되는 수분입자를 진동시켜 발열시키고, 수분입자를 증기화하여 증발할 때, 급격하게 수분이 증발 및 팽창되어 건조 대상물이 휘어지거나 표면이 부풀어 오르는 변형이 발생되어 심지어는 찢어지거나 갈라지는 등의 파손이 발생하여 상품가치를 저하시키는 현상이 발생하였으나, 본 발명에 있어서는, 마이크로파에 의해 증발되는 수분이 건조물로부터 신속하게 배출 및 찬바람을 대상 건조물에 인가하여 급작스런 온도상승에 의한 건조대상물의 외형이 파손됨이 없이 자연스럽게 건조가 이루어지도록 한 것이다.

컨베이어 벨트라인이나, 다수개의 롤러구동장치로 구성되는 이송라인과,

상기 이송라인에는 마이크로파를 발생하는 다수개의 마그네트론이 장착되는 마이크로파 가열실(chamber)을 가지며,

상기 마이크로파 가열실에는, 내부 공기를 배출하는 배기구를 갖는 구조를 갖는 통상의 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치에 있어서,

이송라인에 다수개의 마그네트론이 상부에 장착되는 마이크로파 가열실을 다수개 형성하며, 마이크로파 가열실과 마이크로파 가열실 사이의 마그네트론이 설치 되지 않는 냉각실을 형성하며,

상기, 이송라인 하방에는 찬공기를 공급하는 송풍관을 가지며, 상기 송풍관은 상기 다수개의 마이크로파 가열실의 송풍구와, 마이크로파 가열실 사이에 형성되는 냉각실의 송풍구와 연결되며 상기 마이크로파 가열실 송풍구와 냉각실 송풍구에는 송풍기를 가지며, 상기 송풍관은 공기냉각기와 연결되며, 상기 이송라인 앞,뒤의 유입구와 배출구에는 마이크로파가 외부로 누출되는 것을 방지하는 통상의 마이크로파 차단장치를 가지며, 이송라인의 선단의 유입구 앞에는 건조대상물의 표면에는 공기 배출구멍을 형성하는 타침기구를 갖도록 한 것이다.

마그네트론, 마이크로파, 건조기

Description

마이크로파를 이용한 연속식 건조장치{Apparatus for Dryness Using Micro Wave}

본 발명은 마이크로파를 이용한 건조장치에 관한 것으로 특히 건조하고자 하는 대상 건조물을 연속적으로 이동시키면서 마이크로파를 조사하여 건조하는 마이크로파를 이용한 연소식 건조장치에 관한 것이다.

마이크로파(Micro wave) 건조기는 가정에서 많이 사용하고 있는 전자레인지의 원리를 산업용 건조기에 응용한 것으로 열풍건조에서와 같이 외부가열건조가 아닌 전자파에 의한 내부가열 특성을 이용한 것으로 열풍 건조가 어려운 덩어리 상태의 대상물 건조에 아주 우수한 건조성을 발휘하게 된다.

마이크로파 건조의 특성은 에너지 절약뿐만 아니라 건조물의 품질도 크게 향상하며, 건조시간을 단축하여, 연속건조가 가능하여 생산성이 높은 건조 방식이라 할 수 있다.

즉, 마이크로파 건조기의 건조 효율은 전자파 전환 효율을 포함하여 60-70% 높은 효율을 가지며, 이러한 건조효율은 일반적인 열풍 건조기의 건조 효율 30-40%에 비해 상당히 높은 것으로 평가되고 있는 실정이다.

전자레인지나 마이크로파 건조기에 사용되는 마이크로파는 마그네트 론(Magnetron)이라는 발진기에 의해 만들어지며, 2,450MH_z와 915MH_z의 마이크로파를 발생하여 대상물질을 가열, 건조하게 된다.

상기 주파수대의 마이크로파는 공기나, 유리, 테프론 등과 같은 재질은 투과하며, 금속에 대해서는 반사하며(일부금속 제외), 물분자와 충돌하면 물분자를 회전 및 진동시켜 발열시키게 된다.

따라서 마이크로파에 의한 건조방식은 표면부터 건조시키는 일반 열풍 건조방식과는 달리 대상물질의 속으로부터 발열시켜 건조시킴으로, 건조 효율이 높게 된다.

마이크로파에 의한 건조방식은 일반 열풍건조방식보다 에너지 효율이 높으며, 환경 오염 물질을 발생하지 않으며, 대상물을 연속적으로 이동하면서 건조할 수 있으므로 작업 효율이 높은 건조 방식이라 할 수 있다.

마이크로파에 의한 건조 방식은 적용대상이 광범위하며, 지금까지 적용된 사례를 살펴보면, 타이어고무예열, 고무의 연속가류, 볼트성형, 목재의 건조 및 가열 접합, 합판 접착, 목재의 살충 방부처리, 합성 열처리, 염색 발색공정, 농수산물 건조, 식품 살균 방균 처리, 점토건조, 석고몰드 건조, 합성수지의 가열 등 수많은 분야에 활용되고 있으며, 앞으로는 그 활용범위는 더욱 증가 되리라 예상된다.

이와 같은 마이크로파를 이용한 건조장치에 관한 특허문헌으로는 다음과 같은 것을 볼 수 있다.

특허 등록번호: 10-0325313

발명의 명칭: 마이크로파를 이용한 건조장치

특허 등록번호: 10-0494446

발명의 명칭: 마이크로파를 이용한 연속 건조장치

특허 등록번호: 10-0707957

발명의 명칭: 마이크로파를 이용한 건조장치

특허 등록번호: 10-755384

발명의 명칭: 연속식 농수축산물 건조시스템

이외에 마이크로파를 이용한 건조장치에 관한 특허 및 실용신안 문헌은 다수개를 볼 수 있다.

본 발명은 마그네트에 의해 발생되는 마이크로파에 의해, 대상물을 건조하는 건조장치에 관한 것으로, 대상물을 연속적으로 이동시키기 위한 콘베이어 벨트나, 다수개의 롤러로 구성되는 이송장치를 가지며, 상기 이송장치 위에는 마이크로파를 발생하는 다수개의 마그네트론을 장착한 미이크로파 가열실(Chamber)을 갖는 것을 볼 수 있다.

이와 같은 마이크로파를 이용한 건조장치에 있어서 본 발명은 마이크로파에 건조되는 도중 건조물의 외형의 손상이나 변형 없이 신속하게 건조되도록 하는 것을 목적으로 개발된 것이다.

즉 종래의 마이크로파에 의한 건조장치는 건조 대상물에 마이크로파가 가해져서 마이크로파가 건조대상물에 포함되는 수분입자를 진동시켜 발열시키고, 수분입자를 증기화하여 증발할 때, 급격하게 수분이 증발 및 팽창되어 건조 대상물이 휘어지거나 표면이 부풀어 오르는 변형이 발생되어 심지어는 찢어지거나 갈라지는 등의 파손이 발생하여 상품가치를 저하시키는 현상이 발생하였으나,

본 발명에 있어서는, 마이크로파에 의해 증발되는 수분이 건조물로부터 신속하게 배출되도록 함과 뜨거워진 대상 건조물을 일정 온도 이하로 떨어지게 함으로써 마이크로파에 의한 대상 건조물의 외형이 파손됨이 없이 자연스럽게 건조가 이루어지도록 한 것이다.

컨베이어 벨트라인이나, 다수개의 롤러구동장치로 구성되는 이송라인과,

상기 이송라인에는 마이크로파를 발생하는 다수개의 마그네트론이 장착되는 마이크로파 가열실(chamber)을 가지며,

상기 마이크로파 가열실에는, 내부 공기를 배출하는 배기구 구조를 갖는 통상의 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치에 있어서,
다수개의 마그네트론(12)이 상부에 장착되는 다수개의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3)과, 상기 다수개의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3) 사이에는 마그네트론이 설치되지 않는 냉각실(21; 21-1, 21-2)을 형성하며,
상기 다수개의 마이크로파가열실(11) 및 냉각실(21)에는 이송라인(16)이 설치되며,
상기 이송라인(16) 하방에는 찬공기를 공급하는 송풍관(32)을 가지며, 상기 송풍관(32)은 각각의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3) 및 각각의 냉각실(21; 21-1, 21-2)의 측벽 또는 바닥에 설치되는 송풍구(33)와 연결되며,
상기 각각의 마이크로파가열실(11) 및 각각의 냉각실(21)의 송풍구(33)에는 송풍기(34)를 가지며,
상기 송풍관(32)은 공기냉각기(31)와 연결되며,
상기 이송라인(16)이 통과하는 앞, 뒤의 마이크로파가열실(11-1)(11-3)의 이송라인유입구와 이송라인배출구에는 마이크로파가 외부로 누출되는 것을 차단하여 방지하는 통상의 마이크로파 차단장치를 가지며,

상기 이송라인(16)의 선단의 마이크로파가열실 입구 앞에는 이송라인(16)을 따라 이송되는 건조대상물의 표면에 공기구멍을 형성하는 타침기구(37)를 갖도록 한 것이다.

삭제

상기 이송라인(16) 앞,뒤 유입구와 배출구에 마이크로파가 외부로 누출되는 것을 방지하는 마이크로파 차단장치는 미세한 구멍을 다수개 형성한 타공판을 다수겹으로 형성한 것을 사용하거나, 다수개의 금속판을 일정 간격으로 유지한 형태의 마이크로파 차단장치를 사용하게 된다.

또한 상기 건조물을 연속적으로 이송시키는 이송라인은 도면에서 보는 바와 같이 앞뒤 로울러에 감겨 무단으로 회전하는 콘베이어 벨트로 이를 구성할 수 있으며, 양단이 체인으로 연결되는 다수개의 구동로울러를 사용하여 이송라인을 구성하게 된다.

상기에 있어 다수개의 마그네트론이 장착되는 마이크로파 가열실은 독립된 다수개의 형상을 가지며, 마이크로파 가열실과 마이크로파 가열실 사이에는 마그네트론이 장착되지 않는 냉각실을 갖게 된다.

또한 상기 마이크로파 가열실과 냉각실로 송풍관을 이용하여 찬공기를 송풍함에 있어, 각각 독립된 즉 공기 냉각기를 가질 수 있으며, 도면에서 보는 바와 같이 다수개의 마이크로파 가열실과 냉각실로 찬공기를 송풍하는 하나의 공기냉각기를 가질 수 있다.

도면에서 도시하지 않았지만 공기냉각기로 발생 되는 찬공기의 온도 내지 송풍량은 대상 건조물의 건조상태 및 건조조건에 따라 조절하는 콘트롤 판넬 내지 조정기를 갖게 된다.

유입구 앞에 설치되는 타침기구는 건조대상물의 표면에 공기 배출구멍을 형성하는 것으로, 도면에서 보는 바와 같이 표면에 다수개의 침봉을 형성한 타침로울러나, 표면에 다수개의 침봉을 형성한 타침판을 형성되며, 상기 타침로울러를 회전시키거나, 상기 타침판을 상,하로 이동 작동시켜 이송되는 건조 대상물의 표면에 공기 배출구멍을 형성하게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명을 첨부한 도면에 의해 보다 상세히 설명함과 동시에 그 작용을 살펴보면 다음과 같다.

건조 대상물을 이송수단인 이송라인(16) 위에 얹어놓음으로 건조 대상물은 다수개의 마이크로파 가열실(11) 즉 제1, 제2 제3마이크로파 가열실(11-1)(11-2)(11-3)과, 그 사이의 냉각실(21) 즉 제1, 제2냉각실(21-1)(21-2)를 거치면서 건조가 되는 것이다.

상기 마이크로파 가열실(11)의 상방에는 마이크로파를 발생하는 다수개의 마그네트론(12)이 장착되며, 공기를 배출하는 배기구(13)와, 배기를 돕는 배풍기(14)가 상방에 설치되며, 마이크로파 가열실(11)의 하방에는 공기를 유입하는 송풍구(33)와 송풍기(34)를 갖게 된다.

상기 냉각실(21)에는 마이크로파 가열실(11)과는 달리 마그네트론이 장착되지 않으며, 마이크로파 가열실에서 발생한 마이크로파를 차단하는 마이크로파차단막과 공기를 배출하는 배기구(22)와 배풍기(24)와 송풍구(33)와 송풍기(34)를 갖게 된다.

상기 마이크로파 가열실(11)과 냉각실(21)의 하방에는 송풍관(32)을 가지며,

상기 송풍관(32)은 공기냉각기(35)와 연결되어, 찬공기를 각각의 마이크로파 가열실(11)과 냉각실(21)로 공급하게 된다.

다수개의 마그네트론(12)에 의해 발생하는 마이크로파는 마이크로파 가열실(11) 상방에 설치되는 이송라인(16)으로 이송되는 건조대상물에 침투하여 건조대상물에 포함된 수분 즉 물분자를 고속으로 진동시켜 물분자와 물분자의 마찰에 의해, 열이 발생되며, 발생되는 열이 수분을 증발시켜 대상 건조물을 건조하게 되는바,

발생되는 증기를 신속하게 배출시키지 못할 경우, 건조대상물은 부풀어 오르거나, 휘어지거나, 갈라지는 변형을 발생하게 된다. 따라서 통상의 건조기에서 보는 바와 같이 본 발명에서도 마이크로파 가열실(11)은 배기구(13)와 배풍기(14)를 이용하여 증발된 증기를 신속하게 배출하게 된다.

그러나 본 발명은 마이크로파 가열실(11)로 공기를 공급함에 있어, 상대 습도가 낮은 찬공기를 마이크로파 가열실(11) 및 냉각실(21)로 공급토록 하는 것이다.

찬공기는 더운공기에 비해 습도가 낮기 때문에, 찬공기와 더운공기가 합쳐질때 더운공기에 포함된 습기를 흡수하여 습도를 낮추어주게 된다.

다시 말해 마이크로파 가열실(11)로 유입되는 찬공기는 마그네트론(12)에 의해 발생된 마이크로파가 대상건조물을 가열하여 발생하는 증기를 신속하게 흡착하여 마이크로파 가열실 내의 상대습도를 낮추어주며, 마이크로파 가열실 내의 대상 건조물의 냉각하게 된다.

이와 같이 찬공기에 의해 냉각되어 지는 즉 온도가 낮아지는 대상 건조물은 마이크로파에 의해 발열될 시, 저온 상태에서 즉 대상건조물을 고온으로 상승시키지 않고 저온상태에서 수분을 증발시켜 대상 건조물의 변질없이 건조시키게 된다.

이와 같이 마이크로파 가열실(11)에서 가열 및 건조되는 대상 건조물은 냉각실(21)로 이동되어 찬공기에 의해 냉각되며, 마이크로파에 의해 가열되어 발생된 증기를 냉각시키며, 상대습도가 낮은 찬공기는 대상건조물의 증발된 증기를 흡착하 여, 마이크로파가 없이 건조가 이루어지면서 대상 건조물의 온도를 일정하게 떨어지게 한다.

이와 같이 마그네트론(12)이 장착된 다수개의 마이크로파 가열실(11)과 냉각실(21)을 반복하여 거치는 동안 대상건조물을 부풀거나, 휘어지거나, 갈라지는 현상없이 원형 그대로 건조가 이루어지게 되는 것이다.

표면에 피막을 갖는 대상건조물 즉 고추나 인삼과 같은 농산물을 마이크로파로 건조시킬 경우, 내부발열에 의해 발생되는 증기가 표피를 뚫고 나가지 못해 표피가 부풀어오르거나 심지어는 표피가 터져 상품가치가 저해되는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 표피를 갖는 농산물은 내부에서 발생되는 증기를 신속하게 배출시켜야하며, 농산물 이외에 식품이나 기타 건조 대상물도 내부에서 발생되는 증기를 신속하게 배출시킬 경우 외형의 변형이 발생되지 않게 된다. 본 발명은 건조물의 증기를 신속하게 배출하는 수단을 갖게 된다.

즉 본 발명은 유입구 앞에 대상건조물의 표면에 다수개의 공기구멍을 형성하는 타침기구(37)를 형성하여 대상건조물의 표면에 공기배출 구멍을 형성하게되는 것이다.

상기 타침기구(37)는 도면에서 보는 바와 같이 표면에 다수개의 침봉을 형성한 타침로울러나, 표면에 다수개의 침봉을 형성한 타침판을 설치하여 타침로울러 회전시키거나, 타침판을 상,하로 이동하여 건조 대상물의 표면에 공기 배출구멍을 형성하여 건조중에 발생되는 수분을 신속하게 배출시키는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다수개의 마이크로파 가열실과, 마이크로파 가열실 사이의 냉각실을 통과하는 동안 마그네트론에서 발생되는 마이크로파에 의해 대상 건조물이 건조되며, 건조과정에서 발생되는 증기를 찬공기가 흡착하고 대상 건조물을 냉각시켜 신속하게 건조됨과 동시에 변형 없이 원형 그대로 건조되어 지게 된다.

본 발명에 의한 마이크로파를 이용한 건조기는, 고추와 인삼과 같은 농산물 생선과 같은 수산물의 건조는 물론이거니와, 목재, 건축자재 등 산업 전반에 걸친 거의 모든 건조 대상물을 건조하는 건조기를 제공하게 된다.

본 발명에 의한 건조기는 종래의 마이크로파에 의한 건조기보다 건조 효율이 좋으며, 제품의 변형이나 변질 없이 있는 그대로의 형태로 건조하는 아주 유용한 발명인 것이다.

본 발명은 연속적으로 이동하는 이송라인(16)이나 다수개의 로울러 구동장치에 의한 이송수단으로, 대상 건조물을 이동하며, 이동라인상에 설치되는 마이크로파 가열실(11)로 이동되며, 마이크로파 가열실(11)에 설치되는 마그네트론에서 발생되는 마이크로파에 의해 내부에서 발열되며, 발열시 발생되는 증기로 배기구(13)로 배출하여, 마이크로파 가열실(11) 내의 대상건조물을 건조하게 되며 특히 상대 습도가 낮은 찬공기를 마이크로파 가열실(11)로 송풍하여, 마이크로파 가열실(11) 내부 및 대상건조물을 냉각하여 건조가 이루어지게 되는 것이다.

찬공기는 습도가 낮으므로 마이크로파에 의해 발열되어 발생된 증기를 흡착하여, 건조실(11) 내부의 습도를 낮추어, 건조가 신속하게 진행되며, 건조물의 온도를 낮추어 변형이나 변질없이 대상물을 건조시키게 되는 것이다.

특히 가열될 시 변형 내지 변질의 우려가 있는 농·수산물이나 식품 등은 본 발명에 의해 가열되지 않고 저온상태에 건조되며 상품의 품질이 변하지 않고 건조되어지게 된다.

또한 본 발명은 유입구와 배출구에는 마이크로파가 외부로 누출되는 것을 차단하는 차단장치가 구비되어 작업자가 마이크로파에 노출되는 일이 없게 되며,

유입구 앞에는 타침기구를 구비하여 대상 건조물에 다수개의 공기배출구멍을 형성하여, 마이크로파에 의해 발열되는 증기를 원활하게 배출하여 제품의 변형이나, 파손을 방지하게 되는 것이다.

도1 본 발명의 개략단면도

도2 도1의 A-A선 단면도

도3 도1의 B-B선 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11,(11-1),(11-2),(11-3) 마이크로파 가열실

12 마그네트론 13 배기구

14 배풍기 15 마이크로파 차단장치

16 이송라인 21,(21-1)(21-2) 냉각실

22 배기구 24 배풍기

31 공기냉각기 32 송풍관

33 송풍구 34 송풍기

35 공기냉각기 37 타침기구

Claims (3)

1. 다수개의 마그네트론(12)이 상부에 장착되는 다수개의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3)과, 상기 다수개의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3) 사이에는 마그네트론이 설치되지 않는 냉각실(21; 21-1, 21-2)을 형성하며,

   상기 다수개의 마이크로파가열실(11) 및 냉각실(21)에는 이송라인(16)이 설치되며,

   상기 이송라인(16) 하방에는 찬공기를 공급하는 송풍관(32)을 가지며, 상기 송풍관(32)은 각각의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3) 및 각각의 냉각실(21; 21-1, 21-2)의 측벽 또는 바닥에 설치되는 송풍구(33)와 연결되며,

   상기 각각의 마이크로파가열실(11) 및 각각의 냉각실(21)의 송풍구(33)에는 송풍기(34)를 가지며,

   상기 송풍관(32)은 공기냉각기(31)와 연결되며,

   상기 이송라인(16)이 통과하는 앞, 뒤의 마이크로파가열실(11-1)(11-3)의 이송라인유입구와 이송라인배출구에는 마이크로파가 외부로 누출되는 것을 차단하여 방지하는 통상의 마이크로파 차단장치를 가지며,

   상기 이송라인(16)의 선단의 마이크로파가열실 입구 앞에는 이송라인(16)을 따라 이송되는 건조대상물의 표면에 공기구멍을 형성하는 타침기구(37)를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치
2. 제 1항에 있어서, 타침기구는 다수개의 침봉을 형성한 타침로울러로 구성한 것을 특징으로 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치
3. 제1항에 있어서, 다수개의 마이크로파가열실(11; 11-1, 11-2, 11-3) 및 냉각실(21; 21-1, 21-2)의 송풍구(33)로 찬 공기를 송풍하는 송풍관(32)과 연결되는 공기냉각기(31)는 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 연속식 건조장치

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