KR101018390B1 - 복사열을 이용한 건조장치 - Google Patents

복사열을 이용한 건조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복사열을 이용한 건조장치에 관한 것으로, 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 있으며, 내측에 피건조물이 담겨질 수 있는 다공성 드럼, 상기 다공성 드럼의 내측에 배치되어 있는 발열체, 상기 다공성 드럼의 일측에 결합되어 있는 회전축, 그리고 한 쪽 끝부분은 상기 하우징 밖에 위치하고, 다른 쪽 끝부분은 상기 다공성 드럼 내측에 위치하고 있으며, 상기 다공성 드럼 내측으로 유체를 보내주는 연결관을 포함한다.
이렇게 하면, 다공성 드럼의 내부에 배치되어 있는 원적외선 히터 따위에서 발생하는 복사열에 의하여 피건조물이 직접 건조되므로, 열에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 낭비를 근원적으로 방지할 수 있고, 상기 다공성 드럼의 회전축을 겸하는 중공축을 통하여 공급되는 공기를 송풍하여, 원적외선 히터를 접촉하면서 지나는 소량의 공기로써 다공성 드럼 내측에서 대류를 일으키면서 열을 전달하므로 피건조물의 수분 증발을 촉진시켜 건조 장치가 효율적으로 가동될 수 있다. 그리고, 기설정된 습도에 이른 때에만 배기 장치가 가동되므로, 에너지 소비를 최소화할 수 있다.
펠릿, 스낵, 복사열, 드럼, 건조

Description

복사열을 이용한 건조장치{The apparatus for steam aging by using radiant heat}
본 발명은 복사열을 이용한 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공장에서 다량 생산되는 스낵류를 포함하는 식품류 따위는 그 제조 과정에서 가열 공정은 물론 가습 공정을 포함하게 된다. 따라서, 식품 제조 공정에서는 내부에 수분을 머금고 있는 소재 또는 반제품과 같은 피건조물을 적정 상태까지 건조시키는 공정을 필수적으로 포함시키게 되며, 이는 별도의 건조 장치를 통하여 이루어진다.
종래 기술에 있어서의 건조 장치는 공장 바닥면에 설치되는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되며, 바깥 둘레를 따라 다수개의 관통공이 형성되어 있는 다공성 드럼, 주로 상기 다공성 드럼의 하방에 배치되어 있는 발열체, 그리고 상기 하우징 일측에 연결되어 있으며, 상기 다공성 드럼 외측으로부터 상기 다수의 관통공을 통하여 다공성 드럼 내측으로 외부 공기를 공급하는 송풍기를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 종래 기술의 건조 장치에 따르면, 상기 다공성 드럼 내측에 다수개의 피건조물을 넣은 후, 발열체를 작동시킴과 동시에 송풍기 를 가동시키는데, 다공성 드럼의 바깥에 배치되어 있는 발열 장치로부터 열에너지를 공급받아 피건조물을 건조시키며, 다공성 드럼의 바깥으로부터 다수의 관통공을 통하여 드럼 내측으로 외부 공기를 공급할 뿐만 아니라, 중앙 덕트 방식에 의하여 건조 장치 내측의 습한 공기를 연속적이며 강제적으로 외부로 방출시키므로 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피건조물을 직접 건조시키고, 기설정된 습도에 이른 때에만 배기 장치를 가동시키므로, 에너지 낭비를 최소화 할 수 있어 열에너지를 절약할 수 있으며, 소량의 공기로써 다공성 드럼 내측에 저장되어 있는 피건조물의 수분 증발을 촉진시킬 수 있어, 건조 장치가 효율적으로 가동될 수 있도록 하는 복사열을 이용한 건조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치는, 하우징, 상기 하우징 내에 배치되어 있으며, 내측에 피건조물이 담겨질 수 있는 다공성 드럼, 상기 다공성 드럼의 내측에 배치되어 있는 발열체, 상기 다공성 드럼의 일측에 결합되어 있는 회전축, 그리고 한 쪽 끝부분은 상기 하우징 밖에 위치하고, 다른 쪽 끝부분은 상기 다공성 드럼 내측에 위치하고 있으며, 상기 다공성 드럼 내측으로 유체를 보내주는 연결관을 포함한다.
상기 발열체는 상기 연결관에 연결되어 있고, 상기 연결관을 통해 유입된 유 체는 상기 발열체로부터 열을 전달 받을 수 있다.
상기 회전축은 상하 관통된 관통공을 가지며, 상기 연결관은 상기 회전축의 관통공에 삽입되어 있을 수 있다.
상기 하우징에 연결되어 있으며, 상기 하우징 내측의 유체를 상기 하우징의 외측으로 배출할 수 있는 송풍기를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 일측에 연결되어 있으며, 하우징 내부의 습도를 감지하는 습도 센서, 그리고 상기 습도 센서로부터 전달되는 정보에 따라 상기 송풍기를 구동하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 발열체는 원적외선 전기히터, 적외선 전기히터, 스팀에어로핀 히터 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다공성 드럼의 바깥에 배치되어 있는 발열 장치로부터 열에너지를 공급받는 종래기술에 따른 건조장치와 달리, 다공성 드럼의 내부에 배치되어 있는 원적외선 히터 따위에서 발생하는 복사열에 의하여 피건조물이 직접 건조되므로, 열에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 낭비를 근원적으로 방지할 수 있다.
그리고, 다공성 드럼의 바깥으로부터 다수의 관통공을 통하여 외부 공기를 공급하는 종래기술에 따른 건조장치와 달리, 상기 다공성 드럼의 회전축을 겸하는 중공축을 통하여 외부 공기를 공급하되, 원적외선 히터를 접촉한 후 다공성 드럼 내측으로 공급되는 소량의 공기로써 다공성 드럼 내측에서 대류를 일으키면서 열전 달을 할 수 있으므로, 피건조물의 수분 증발을 촉진시키게 되어, 건조 장치가 효율적으로 가동될 수 있다.
또한, 중앙 덕트 방식에 의하여 건조 장치 내측의 습한 공기를 강제적이며 연속적으로 외부로 방출하던 종래기술에 따른 건조장치와 달리, 기설정된 습도에 이른 때에만 배기 장치가 가동되어, 건조 장치 내측의 습한 공기를 외부로 방출하므로, 에너지 낭비를 최소화하여 에너지 소비를 절약할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치를 일측에서 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치를 타측에서 나타낸 사시도이고, 도 3은 도2에서, 복사열을 이용한 건조장치의 내부 구성을 나타낸 부분단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치(100)는, 하우징(10), 다공성 드럼(20), 발열체(30), 제1 송풍기(50), 제2 송풍기(60), 습도 센서(70), 피건조물 보관함(80), 그리고 구동 모터(110)를 포함한다.
하우징(10)은, 복사열을 이용한 건조장치(100)에 있어서 공장 바닥면에 설치되며 외관을 이루는 구성요소로서, 나머지 구성요소들이 내측 혹은 외측에 설치되어 유기적으로 작동하므로, 다공성 드럼(20) 내측에 담겨져 있는 다수의 피건조물(90)이 발열체(30)인 원적외선 전기히터의 복사열에 의하여 신속하게 건조된다. 그리고, 하우징(10)을 통한 열소실을 최소화하기 위하여, 하우징(10)의 내측 혹은 외측을 단열처리를 하는 것이 바람직하다.
그리고, 다공성 드럼(20)은, 내측에 다수의 피건조물(90)이 담겨질 수 있는 공간을 형성하는 구성요소로서, 원통형으로서 그 외측면에는 다수개의 관통공(21)이 형성되어 있어서, 피건조물(90)에서 발생되는 수분이 복사열을 이용한 건조장치(100) 밖으로 용이하게 배출될 수 있도록 한다. 그리고, 다공성 드럼(20)의 일측에는 드럼 도어(22)가 개폐가능하게 결합되어, 이를 열어서 다수개의 피건조물(90)을 다공성 드럼(20) 내측에 넣을 수도 있고, 건조가 완료된 피건조물(90)을 꺼내어 피건조물 보관함(80)에 넣어서 일시적으로 보관할 수도 있다.
또한, 다공성 드럼(20)은 하우징(10) 내에 배치되어 회전되는데, 길이 방향의 양단부에는 각각 중공형 회전축(40)과 회전축(41)이 결합되어 있고, 이들 회전축(40,41)의 외주면에는 각각 제1 지지베어링(42) 및 제2 지지베어링(43)이 결합되어 있어서, 구동 모터(110)로부터 동력을 전달받아 원활하게 회전될 수 있다. 특히, 중공형 회전축(40)의 중심부에는 관통공이 형성되어 있어서, 복사열을 이용한 건조장치(100)의 외부로부터 공기인 유체가 유입되거나, 다공성 드럼(20) 내측에 배치되는 발열체(30)를 지지하고, 발열체(30)에 전원을 공급할 수 있는 통로를 이룬다.
여기서, 구동 모터(110)의 동력은, 구동 모터(110) 및 회전축(41) 일측에 각각 결합되어 있는 한 쌍의 스프로킷(S1,S2) 사이에 연결되어 있는 체인(C)을 통하여 다공성 드럼(20)에 전달되는데, 이러한 동력 전달은 한 쌍의 풀리(P1,P2)(도시하지 않음) 및 이들 사이에 연결되어 있는 벨트(V)(도시하지 않음)를 통하여 이루어질 수도 있다.
그리고, 발열체(30)는 하우징(10) 내에 담겨져 있는 다수개의 피건조물(90)을 건조시키기 위하여 열을 발산하므로써, 피건조물(90)에 포함되어 있는 수분을 증발시킬 수 있는 구성요소이다. 더욱이, 드럼의 하방에 배치되어서 상승하는 대류에 의한 히터 열을 공급하여 피건조물을 건조시키는 종래기술에 따른 건조 장치와 달리, 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치(100)에 있어서의 발열체(30)는 피건조물(90)이 담겨져 있는 다공성 드럼(20)의 내측에 배치되어 있다. 이때, 발열체(30)는 중공형 회전축(40)을 관통하는 연결관(51)에 의하여 지지될 수 있다.
특히, 본 발명의 한 실시예에 있어서 발열체(30)를 원적외선 전기히터와 같은 발열체를 적용함으로써, 원적외선 전기히터에서 발생되는 복사열을 이용할 수 있어, 발열체(30)에서 발생되는 열에너지가 전부 피건조물(90)에게 가해지므로, 건조가 신속하게 이루어지고, 에너지 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 에너 지로 건조 효율을 더욱 높일 수 있어서, 에너지를 절약할 수 있는 것이 본 발명의 기술적인 특징이다.
그리고, 발열체(30)는 원적외선 전기히터, 적외선 전기히터, 스팀에어로핀(aero fin) 히터 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 제1 송풍기(50)는, 복사열을 이용한 건조장치(100)에 있어서 외부로부터 공기 즉 유체를 강제로 유입하여 순환시켜, 다공성 드럼(20) 내측으로 보내기 위한 구성요소로서, 제1 송풍기(50)는 하우징(10) 일측에 연결되며, 이로부터 중공형 회전축(40)을 관통하는 연결관(51)에 의하여 외부 공기 즉, 유체가 안내되고, 안내된 외부 공기는 발열체(30)에 부딪히어 접촉하면서, 가열된 상태에서 최종적으로 다공성 드럼(20)의 내측에 담겨져 있는 다수개의 피건조물(90)에 공급된다.
이때, 연결관(51)은, 발열체(30)를 지지할 수 있는 지지대로서의 역할, 외부로부터의 전원을 발열체(30)에 공급할 수 있는 전원선을 보호하는 케이싱으로서의 역할 및 외부로부터 공급되는 공기를 통과시키는 유체 통로로서의 역할을 함께 겸하는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치(100)에 의하면, 복사열에 의한 건조뿐 만 아니라, 대류에 의한 열 전달에 의하여서도 열 에너지가 공급되므로, 다수개의 피건조물(90)의 수분 증발을 촉진시킬 수 있어서, 효율적으로 피건조물(90)을 건조시킴에 본 발명의 또 다른 기술적인 특징이 있다.
또한, 제2 송풍기(60)는, 복사열을 이용한 건조장치(100)에 있어서 건조 과정중에 발생되는 내부의 습한 공기를 밖으로 배출할 수 있는 구성요소로서, 하우징(10) 일측에 연결되어 배출공을 통하여 복사열을 이용한 건조장치(100) 내부의 습한 공기를 배출시킨다. 그리고, 제2 송풍기(60)에는 습도 센서(70) 가 연결되어 있어, 그 감지결과에 따라 필요시에만 제2 송풍기(60)가 가동되도록 구성할 수 있다. 그리고, 하우징(10) 일측에는 온도 센서(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
즉, 중앙 덕트 방식에 의하여 건조 장치 내측의 습한 공기를 연속적으로 외부로 강제 방출하던 종래기술의 건조 장치와 달리, 습도 센서(70)의 습도감지 결과 기설정된 습도에 이른 때에만 제2 송풍기(60)가 가동되어 복사열을 이용한 건조장치(100) 내측의 습한 공기를 외부로 방출하고, 감지된 습도가 기준 범위에 도달하지 않은 경우에는 제2 송풍기(60)를 가동하지 않으므로, 습한 공기와 더불어 빠져나가는 열 에너지의 무분별한 방출을 방지할 수 있어, 에너지 낭비를 최소화할 수 있다.
피건조물 보관함(80)은, 건조가 완료된 다수개의 피건조물(90)을 일시적으로 보관할 수 있는 저장용 보관함으로서, 다공성 드럼(20) 일측에 결합되어 있는 드럼 도어(22)를 열고, 다공성 드럼(20) 내측에 담겨져 있는 건조된 피건조물(90)을 쏟아 내어, 피건조물 보관함(80)에 담은 다음, 다음 공정을 위하여 이동시키게 된다. 그리고, 하우징(10) 일측에 보관함 도어(11)를 개폐 가능하게 설치하여, 건조된 피건조물(90)을 다음 공정으로 이동하기 위하여 사용하며, 피건조물 보관 함(80)에는 바퀴 및 손잡이를 설치할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치가 제어되는 것에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 3은 도2에서, 복사열을 이용한 건조장치의 내부 구성을 나타낸 부분단면도이고, 도 4는 도2에서, 복사열을 이용한 건조장치의 주요 구성을 도시한 블록도이고, 도 5는 도 2에서 복사열을 이용한 건조장치의 작동을 나타내는 흐름도이고, 도 6은 도 2에서 복사열을 이용한 건조장치에서 복사열과 외부 공기가 전달되고, 외부로 습한 공기를 배출하는 것을 나타낸 작동상태도이다.
도 3 내지 도 6를 참고하면, 피건조물 투입 도어(12)를 열고 또 다시 드럼 도어(22)를 통하여, 식품 제조 공정 중에서 건조시켜야 할 다수개의 피건조물(90)을 다공성 드럼(20) 내측에 적정량 투입한 후, 복사열을 이용한 건조장치(100)를 가동시킨다. 이때, 다공성 드럼(20) 내측에 배치되어 있는 원적외선 전기히터와 같은 발열체(30)에서 발생되는 복사열(H)이 다수개의 피건조물(90)에 가해짐과 동시에, 제1 송풍기(50)에 의하여 연결관(51)을 통하여 다공성 드럼(20) 내측으로 유입되는 외부 공기(A)가 발열체(30)와 접촉되어, 가열된 상태에서 대류에 의한 열 전달효과에 의하여 다수개의 피건조물(90)에 열 에너지를 공급하므로, 다수개의 피건조물(90)의 수분 증발이 촉진된다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치(100)에서 발생되는 습한 공기(W)는, 하우징(10) 일측에 연결되어 있는 습도 센서(70)의 습도감지 결과에 따라, 습도 센서(70)에 연결되어 있는 제2 송풍기(60)가 작동되어 외부 로 배출되되, 습도 센서(70)의 습도감지 결과 기설정된 습도에 이른 때에만 제2 송풍기(60)가 가동되어, 복사열(H)을 이용한 건조장치(100) 내측의 습한 공기(W)를 외부로 방출하므로, 습한 공기(W)와 더불어 빠져나가는 열 에너지의 무분별한 방출을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치를 일측에서 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복사열을 이용한 건조장치를 타측에서 나타낸 사시도이고,
도 3은 도2에서, 복사열을 이용한 건조장치의 내부 구성을 나타낸 부분단면도이고,
도 4는 도2에서, 복사열을 이용한 건조장치의 주요 구성을 도시한 블록도이고,
도 5는 도 2에서 복사열을 이용한 건조장치의 작동을 나타내는 흐름도이고,
도 6은 도 2에서 복사열을 이용한 건조장치에서 복사열과 외부 공기가 전달되고, 외부로 습한 공기를 배출하는 것을 나타낸 작동상태도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하우징 11 : 보관함 도어
12 : 피건조물 투입 도어 20 : 다공성 드럼
21 : 관통공 22 : 드럼 도어
30 : 발열체 40, 41 : 회전축
42 : 제1 지지베어링 43 : 제2 지지베어링
50 : 제1 송풍기 51 : 연결관
60 : 제2 송풍기 70 : 습도 센서
80 : 피건조물 보관함 90 : 피건조물
100 : 복사열을 이용한 건조장치 110 : 구동 모터
120 : 제어부 A : 외부 공기
C : 체인 H : 복사열
P1,P2 : 풀리 S1,S2 : 스프로킷
V : 벨트 W : 습한 공기

Claims (6)

  1. 하우징,
    상기 하우징 내에 배치되어 있으며, 내측에 피건조물이 담겨질 수 있는 다공성 드럼,
    상기 다공성 드럼의 내측에 배치되어 있는 발열체,
    상기 다공성 드럼의 일측에 결합되어 있는 회전축, 그리고
    한 쪽 끝부분은 상기 하우징 밖에 위치하고, 다른 쪽 끝부분은 상기 다공성 드럼 내측에 위치하고 있으며, 상기 다공성 드럼 내측으로 유체를 보내주는 연결관
    을 포함하는 복사열을 이용한 건조장치.
  2. 제1항에서,
    상기 발열체는 상기 연결관에 연결되어 있고, 상기 연결관을 통해 유입된 유체는 상기 발열체로부터 열을 전달 받는 복사열을 이용한 건조 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 회전축은 상하 관통된 관통공을 가지며, 상기 연결관은 상기 회전축의 관통공에 삽입되어 있는 복사열을 이용한 건조 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 하우징에 연결되어 있으며, 상기 하우징 내측의 유체를 상기 하우징의 외측으로 배출할 수 있는 송풍기를 더 포함하는 복사열을 이용한 건조장치.
  5. 제4항에서,
    상기 하우징 일측에 연결되어 있으며, 하우징 내부의 습도를 감지하는 습도 센서, 그리고 상기 습도 센서로부터 전달되는 정보에 따라 상기 송풍기를 구동하는 제어부를 더 포함하는 복사열을 이용한 건조장치.
  6. 제1항에서,
    상기 발열체는 원적외선 전기히터, 적외선 전기히터, 스팀에어로핀 히터 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 복사열을 이용한 건조장치.
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