KR101367841B1 - 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법 - Google Patents

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Abstract

건조대상이 건조실 내부에서 회전 동작하는 회전판을 통해 지지되고, 건조대상을 건조시키기 위해 건조실로 조사되는 적외선이 건조실 내부에서 난반사 된 상태에서 회전하고 있는 건조대상으로 조사되도록 한 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법이 개시된다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 건조실로 조사되는 원적외선이 불규칙적으로 난반사되어 방향성이 제거된 상태에서 건조대상에 전체적으로 균등하게 조사됨에 따라 건조실 내부 건조대상을 원적외선을 이용하여 보다 고르게 건조시킬 수 있게 된다.

Description

원적외선 진공 건조장치 및 건조방법{VACUUM DRYING APPARATUS AND METHOD USING FAR INFRARED RADIATION}
본 발명은 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원적외선을 이용하여 건조대상물을 전체적으로 보다 고르게 건조시킬 수 있도록 마련된 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법에 관한 것이다.
수분함량이 높은 채소류는 미생물에 의한 변패, 갈변 현상, 색소 산화 등으로 인해 쉽게 품질이 저하될 수 있다.
따라서 근래 많이 이용되고 있는 간편 조리 식품이나 즉석식품에는 부재료로서 사용되는 채소류가 건조된 상태에서 별첨스프 형태로 첨가되어 유통시 안전성을 확보하고 있다.
채소류의 건조시에는 열풍건조방식이나 동결건조방식 등 여러 가지 다양한 방식을 사용할 수 있으나, 최근에는 건조물의 신선도나 외관 품질 유지에 유리한 원적외선 조사 방식이 많이 이용되고 있다.
원적외선을 이용한 건조방식은 먼저 복사열로서 중간 열전달 매체 없이 건조물에 직접 도달하여 발열하는 원적외선의 특성을 활용한 것으로, 건조작용에 따른 열효율이 높고 열 손실이 적어 경제적이다. 또 건조물의 내부까지 순간적으로 전달되어 가열작용을 수행하게 되는 원적외선 파장의 특성상 원적외선 건조방식에서는 건조물의 신선도나 외관이 변형될 우려도 적어지게 된다.
한국 공개특허공보 제10-2001-0112173호
그러나 빛과 같이 직진 특성을 갖는 원적외선 파장은 일정한 방향성을 갖고 건조물로 조사되는 만큼 건조물 일부에만 집중되는 경향이 있기 때문에, 종래 원적외선 조사 방식의 경우 건조물에 있어서 원적외선이 집중된 부위는 과도하게 건조되는 반면 원적외선이 제대로 전달되지 않는 부위는 제대로 건조가 되지 않는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원적외선을 이용하여 건조물을 전체적으로 보다 고르게 건조시킬 수 있도록 마련된 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 원적외선 진공 건조장치는 건조대상물이 수용을 위해 진공상태를 유지할 수 있도록 마련된 건조실과, 상기 건조대상물을 건조시키기 위해 상기 건조실로 원적외선을 조사하도록 마련된 원적외선히터와, 상기 건조대상물을 지지한 상태에서 회전 가능하도록 상기 건조실 저부에 마련된 회전판과, 원적외선을 반사시키도록 상기 건조실 내면에 마련된 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 원적외선 진공 건조장치는 원적외선의 산란을 유도하기 위해 상기 건조실 상부공간에 회전 가능하게 마련된 반사팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사판은 상기 건조실의 측벽 쪽 내면에 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 반사판은 하향경사지도록 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 반사판은 상기 반사팬을 향하는 제1경사면과, 상기 회전판을 향하는 제2경사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 원적외선 진공 건조방법은 진공상태를 유지할 수 있도록 마련된 건조실로 조사되는 원적외선을 이용하여 상기 건조실에 수용된 건조대상물을 건조시키는 건조방법에 관한 것으로, 상기 건조대상물을 상기 건조실 내부에서 회전하는 회전판에 지지되도록 하고, 상기 건조실로 조사된 원적외선이 상기 건조실 내부에서 난반사 된 상태에서 상기 회전판에 지지된 건조대상물로 조사되도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법에서 건조대상은 건조실 내부에서 회전 동작하는 회전판을 통해 지지되고, 건조대상을 건조시키기 위해 건조실로 조사되는 적외선은 건조실 내부에서 난반사 된 상태에서 회전하고 있는 건조대상으로 조사된다.
따라서 본 발명에 따르면, 건조실로 조사되는 원적외선이 불규칙적으로 난반사되어 방향성이 제거된 상태에서 건조대상에 전체적으로 균등하게 조사됨에 따라 건조실 내부 건조대상을 원적외선을 이용하여 보다 고르게 건조시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원적외선 진공 건조장치의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1을 절취선 A-A를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1을 절취선 B-B를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면구조를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사판이 채용된 원적외선 진공 건조장치의 단면 구조를 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원적외선 진공 건조장치 및 건조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 원적외선 진공 건조장치는 건조실에 수용된 채소류 등의 건조대상물을 진공 상태의 건조실로 조사되는 원적외선을 이용하여 건조시키도록 마련된 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 박스형태의 본체(10)를 구비하여 외관을 이루며, 본체(10)의 내부에는 건조대상물의 수용을 위한 상기 건조실(10a)이 형성된다.
건조실(10a) 전방에는 개구가 형성되며, 개구 쪽 본체(10)에는 건조실(10a)의 개폐를 위한 도어(20)가 일측으로 회동가능하게 힌지 결합된다. 도어(20)에는 폐쇄된 상태의 건조실(10a) 내부를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 마련된 투명창(21)과, 도어(20)의 개방시 이용자가 손으로 잡을 수 있도록 마련된 손잡이(22)가 설치되며, 도어(20)와 본체(10) 사이에는 건조실(10a)을 폐쇄한 도어(20)를 본체(10)에 걸어 고정시키기 위한 잠금장치(23)가 마련된다.
건조실(10a)로 조사되는 원적외선 파장이나 열기가 공기에 의해 영향을 받지 않도록 건조실(10a) 내부는 진공상태를 유지할 수 있게 마련되며, 이를 위해 건조실(10a) 후방으로는 건조실(10a)과 연결된 진공관(11)이 연장되고, 진공관(11)에는 도시되지 않은 진공펌프가 연결된다.
건조실(10a) 내부로 원적외선을 조사할 수 있도록 건조실(10a) 후방 상부 공간에는 원적외선히터(30)가 설치되며, 원적외선히터(30) 앞쪽으로는 원적외선 투과가 가능한 구획판(40)이 설치되어 원적외선히터(30)가 설치되는 공간과 건조대상물이 건조되는 공간 사이를 구획시키게 된다.
원적외선히터(30)는 전열선(31)과, 전열선(31)을 감싸는 하우징(32)을 구비하며, 하우징(32) 표면에는 전열선(31)이 가열될 경우 원전외선을 방출하기 위한 세라믹 코팅층이 일정 두께로 코팅된다.
따라서 건조실(10a)에 건조대상물을 수용시키고 건조실(10a)을 폐쇄한 후 건조실(10a)에 진공을 건 상태에서 원적외선히터(30)를 가동시키게 되면, 원적외선히터(30)로부터 방출되는 원적외선이 건조실(10a) 내부로 조사되면서 건조대상물은 원적외선의 복사열전달에 의해 건조될 수 있게 된다.
한편, 빛과 같이 직진 특성을 갖는 원적외선 파장은 일정한 방향성을 갖고 조사되므로, 건조실(10a) 내부로 조사된 원적외선은 건조실(10a) 일부로만 집중될 우려가 생기는데, 이를 방지하기 위해 본 실시예에 따른 원적외선 진공 건조장치는 건조실(10a) 내부 건조대상물을 회전시키기 위한 구성과 건조실(10a)로 조사된 원적외선이 난반사된 상태에서 건조대상물로 조하되도록 하는 구성을 구비하여 건조실(10a) 내부 건조대상물을 순간적으로 고르게 건조시킬 수 있도록 마련된다.
보다 상세히 설명하자면, 먼저 건조실(10a) 저부 중앙에는 건조대상물을 지지한 상태에서 회전 가능하도록 마련된 회전판(50)이 설치된다. 회전판(50)은 건조대상물을 상면에 안정적으로 올려놓을 수 있도록 원반형태로 마련되며, 회전판(50)의 하면 중심에는 회전판(50)을 회전 구동시키도록 건조실(10a) 하부의 본체(10) 내부에 설치된 제1구동모터(51)의 구동축(51a)이 연결된다.
따라서 회전판(50)에 지지된 상태로 건조실(10a)에 수용된 건조대상물은 제1구동모터(51)의 구동시 회전판(50)과 함께 회전하면서 건조실(10a) 내부에서 지속적으로 위치가 변화될 수 있게 된다.
회전판(50)의 회전속도가 과다할 경우 상부에 지지된 건조대상물이 회전판(50)의 원심력에 의해 회전판(50)으로부터 이탈될 우려가 있으므로, 회전판(50)의 회전속도는 10~100 RPM의 범위 내로 제한하는 것이 바람직하다.
그리고 건조실(10a) 내부로 조사된 원적외선을 난반사시키도록 건조실(10a) 내면에는 반사판(60)이 마련된다. 반사판(60)은 건조실(10a) 후방 상부의 원전외선히터(30)로부터 방출된 원적외선이 반사판(60)에 반사된 상태에서 회전판(50) 상면으로 도달되기 용이하도록 건조실(10a)의 측벽 쪽 내면에 부착되도록 설치된다. 도어(20) 배면에 해당하는 건조실(10a)의 전방 쪽 측벽 내면에는 투명창(21)을 가리지 않도록 반사판 설치를 생략할 수 있다.
또한 건조실(10a) 중앙 상부공간에는 원적외선의 산란을 유도하기 위한 반사팬(70)이 회전 가능하게 설치되어 반사판(60)에 의한 원적외선의 난반사효율을 높이게 되며, 이와 같은 반사팬(70)은 원적외선히터(30)의 구동에 따른 열기가 건조실 내부에서 순환하도록 하는 기능도 수행하게 되어 건조대상물의 건조효율을 더욱 높이게 된다.
즉 건조실(10a) 상부에 반사팬(70)이 설치되어 있는 상태에서는 원적외선히터(30)로부터 방출된 원적외선 대부분이 회전동작 하는 반사팬(70)의 복수의 날개에 반사되어 불규칙적으로 산란된 상태에서 다시 반사판(60)에 의해 난반사될 수 있게 되므로, 원적외선의 난반사효율이 더욱 높아져 원적외선이 회전판(50) 상부의 건조대상물에 보다 고르게 조사될 수 있게 된다. 또 이때 반사팬(70)은 건조실(10a) 상부로 이동한 원적외선 열기를 건조실(10a) 전체에 보다 고르게 분포되도록 순환시켜 열기를 통한 건조대상물의 건조조건도 향상시키게 된다.
반사팬(70)을 회전시키도록 건조실(10a) 상부의 본체(10) 내부에는 구동축(71a) 반사팬(70)에 연결된 제2구동모터(71)가 설치되며, 원적외선의 난반사 효율을 고려했을 때 반사팬(70)의 회전속도는 10~200 RPM 범위 내로 제한되는 것이 바람직하다.
이러한 반사판(60)과 반사팬(70)은 원적외선 반사가 가능한 다양한 재질을 통해 마련될 수 있으며, 회전판(50)을 통해서도 원적외선 난반사 효과가 발휘될 수 있도록 경우에 따라서는 상기 회전판(50)도 원적외선 반사가 가능한 재질을 통해 마련될 수 있다. 이러한 구조에서는 건조실(10a) 내부의 원적외선이 건조대상물 상부와 하부는 물론 측방으로도 난반사가 가능한 상태가 되어 원적외선의 난반사 효율을 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.
본 실시예의 경우 반사판(60)은 평판 형태로 마련되어 건조실(10a) 측벽 내면에 밀착되도록 설치되어 있으나, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 있어서 반사판(60)은 여러 가지 다양한 형태로 변형이 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반사판(60A)은 건조실(10a) 측벽 내면에 하향경사지도록 마련될 수 있다. 이때는 반사판(60a)의 경사면에 의해 상부의 반사팬(70)에 의해 산란된 원적외선이 건조대상물 쪽으로 집중되면서 건조대상물의 건조효율이 향상될 수 있게 된다.
또 도 5와 도 6에 도시된 것처럼, 각 반사판(60B,60C)은 상부와 하부 사이가 건조실(10a) 중심 쪽으로 볼록해지도록 형성되어 반사팬(70)을 향하는 제1경사면(63,64)과, 회전판(50)을 향하는 제2경사면(65,66)을 구비하도록 마련될 수 있다. 이러한 반사판(60B,60C)의 구조에서는 제1경사면(63,64)을 통해 반사팬(70)에 의해 산란된 원적외선을 하부의 건조대상물 주변으로 집중시키고, 건조대상물 주변으로 집중된 원적외선이 다시 건조실(10a) 상부 쪽으로 빠져나가게 되는 것을 제2경사면(65,66)을 통해 억제하는 방식으로 건조대상물의 건조효율을 높이게 된다. 제1경사면(63,64)과 제2경사면(65,66)을 구비하는 범위 내에서 반사판(60B,60C) 상부와 하부 사이의 중앙부는 뾰족하거나 둥글게 처리될 수 있다.
이와 같이 구성된 원적외선 진공 건조장치를 이용하여 채소류 등의 건조대상물을 건조시킬 때는 먼저 도어(20)를 개방시켜 회전판(50) 상부에 건조대상물을 올려놓은 상태에서 건조실(10a)을 폐쇄한 후 진공펌프(미도시)를 동작시켜 건조실(10a)에 진공을 걸게 된다. 건조대상물은 원적외선 투과가 가능한 망체 형태의 수용용기(100)에 수용된 상태로 회전판(50) 위에 올려질 수 있다.
이 상태에서는 제1 및 제2구동모터(51,71)를 구동시켜 회전판(50)과 반사팬(70)이 회전되도록 한 상태에서 원적외선히터(30)를 구동시켜 원적외선히터(30)로부터 방출된 원적외선이 건조실(10a)로 조사되도록 한다.
이때 건조실(10a)로 조사된 원적외선은 대부분 반사팬(70)의 반사작용을 통해 산란되고 반사판(60)에 의해 난반사 정도가 더 커져 방향성이 제거된 상태에서 건조대상물 전체에 보다 균등하게 조사된다. 또 이때는 건조대상물을 회전시키는 회전판(50)을 통해 적외선에 대한 건조대상물의 상대위치가 지속적으로 변화됨에 따라 원적외선이 건조대상물 전체에 더욱 고르게 조사될 수 있게 된다.
이와 같이 건조대상물로 조사된 원적외선은 건조대상물 내부까지 순간적으로 직접 도달하게 되고, 건조대상물 내부로 유입된 원적외선은 건조대상물 세포를 구성하는 분자들의 극성에 의하여 공명 공진 현상을 일으켜 열에너지를 강하게 증폭시키게 되고, 이에 따라 건조대상물은 전체적으로 내부로부터 신속하게 건조될 수 있게 된다.
10: 본체 20: 도어
30: 원적외선히터 50: 회전판
60: 반사판 70: 반사팬

Claims (6)

  1. 건조대상물이 수용되며 진공상태를 유지할 수 있도록 마련된 건조실과, 상기 건조대상물을 건조시키기 위해 상기 건조실로 원적외선을 조사하도록 마련된 원적외선히터와, 상기 건조대상물을 지지한 상태에서 회전 구동하도록 상기 건조실 저부에 설치되는 회전판과, 원적외선을 반사시키도록 상기 건조실 내면에 마련된 반사판과, 원적외선의 산란을 유도하기 위해 상기 건조실 상부공간에 회전 구동하도록 마련된 반사팬을 구비하는 원적외선 진공 건조장치에 있어서,
    상기 원적외선히터는 상기 건조실 상부 후방 쪽에 설치되고,
    상기 반사팬과 상기 회전판은 원적외선 반사가 가능한 재질로 마련되어 각각 상기 건조실 상부와 하부 중앙에 배치되며,
    상기 반사판은 상기 건조실 측벽 쪽 내면에 상부와 하부 사이가 건조실 중심 쪽으로 볼록해지도록 형성되어 상기 반사팬을 향하는 제1경사면과, 상기 회전판을 향하는 제2경사면을 구비하도록 마련된 것을 특징으로 하는 원적외선 진공 건조장치.
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