KR101708481B1

KR101708481B1 - 적외선 건조장치

Info

Publication number: KR101708481B1
Application number: KR1020140003464A
Authority: KR
Inventors: 이강열; 이창렬
Original assignee: 푸른여름팩토리 주식회사
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2017-02-21
Also published as: KR20150083656A

Abstract

본 발명은 적외선 건조장치에 관한 것으로서, 피건조물이 투입되는 투입부와; 피건조물에 대한 건조가 진행되는 복수개의 건조로와; 상기 건조로에서 건조가 완료된 피건조물이 배출되는 배출부를 포함하며, 상기 복수개의 건조로는 각각, 상기 피건조물에 대한 건조가 진행되는 건조챔버와, 상기 건조챔버의 하부에 배치되며 상기 건조챔버에서 상기 피건조물과 접촉된 가열공기를 흡입하는 진공챔버를 구비한 케이싱과; 상기 건조챔버로 상기 피건조물을 이송하는 피건조물이송부와; 상기 피건조물이송부의 상부에 구비되어 상기 피건조물로 열을 가하는 적외선램프를 갖는 적외선모듈부를 포함하며, 상기 피건조물이송부는, 상기 진공챔버를 감싸도록 배치된 좌우 한 쌍의 이송체인과; 상기 한 쌍의 이송체인에 가로방향으로 연결된 복수개의 이송바와; 상면에 피건조물이 적재되며, 상기 이송바 상에 배치되어 상기 이송체인의 이동에 따라 상기 건조챔버를 따라 이동되는 건조바스켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 건조장치{INFRARED RAY DRYING APPARATUS}

본 발명은 적외선 건조장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 적외선램프를 이용하여 피건조물의 품질이 유지되도록 빠르게 건조시킬 수 있는 적외선 건조장치에 관한 것이다.

건조공정은 농수산물 건조를 비롯하여 제지, 목재, 화공, 식품, 섬유 등 산업의 전 분야에서 요구되는 필수 단위 공정이다. 이와 같은 건조공정은 우리나라 전체 에너지 소비량의 1.5% 이상을 점하는 다량의 에너지를 소비한다. 따라서 에너지의 해외 의존도가 높은 우리나라의 입장에서 건조기는 에너지 소비 측면에서 중점관리 되어야 할 핵심 분야이다. 그러나 국내에서 보급되고 있는 건조기는 등록특허 제10-0665659호에 개시된 바와 같은 열풍형 순환식 건조기가 주종을 이루고 있다. 이 건조기의 경우 재료를 순환하면서 열풍공급과 템퍼링과정을 반복하면서 건조가 이루어지는 대류열전달 방식을 채택하고 있다.

또한, 대부분 고온의 열풍을 불어넣어 피건조물에 함유된 수분을 제거하는데, 피건조물을 통과한 공기는 고온의 습공기로 변화하여 외기로 버리는 경우가 많다. 그러나 이 습공기가 가진 에너지를 회수하여 열원으로 사용하고, 이 과정에서 응축 제습되어 건조된 공기를 재순환하여 이용하면 상대적으로 낮은 온도에서도 건조 속도를 빠르게 할 수 있는데 생물산업에서는 이러한 기술이 거의 적용되어지고 있지 않으며 기술개발도 원적외선이 방출되는 plate나 파이프에 열풍을 가하여 복사에너지를 만들거나 Nichrome spiral winding의 Quarts tube 또는 Metal sheath를 이용한 경우가 대부분이며 또한 복사에너지 효율이 각각 50% 였으며 대류와 전도가 각각 50%이다. 그러나 Tungsten filament wire에서 Glass bulb와 T3 quartz lamp 열원을 건조기에 이용하면 각각 80%의 복사와 20%, 14%의 대류와 전도를 이루고 있으므로 저비용 고효율의 에너지 소비를 구축함과 동시에 식품 재료의 고유 향기 성분을 최대한 보존 할 수 있다.

현재 생물 산업분야의 재료가공공장의 건조 공정에 사용되는 대표적 건조기로는 정치식, 터널식, 컨베이어 벨트식, 진동을 이용한 유동식 건조기 등이 사용되고 있으나 대부분 원재료의 수분을 제거하는 열원으로 열풍을 사용하므로 건조과정에서 고유의 색, 향 등을 대부분 손실하게 된다. 또한 관행의 열풍건조는 여러 가지 에너지를 이용할 수 있지만 주로 석유 혹은 경우버너를 이용하여 건조공기를 가열하는 방식을 채택하고 있으며 건조방식이 창고형 공간에 채반을 많이 설치한 배치식이 대부분이다. 투입열풍의 온도는 약 45-50℃이며 안전 저장 함수율까지 건조하는데 소요되는 기간이 3-4일이나 걸린다.

또한, 간접가열의 경우 열원으로 등유버너 또는 전기히터 또는 LPG가 사용된다. 이에 장시간 건조할 경우 건조비용이 증가되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 적외선 램프를 이용하여 빠르게 피건조물을 건조시킬 수 있는 적외선 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 다른 목적은 적외선램프의 냉각시 열교환에 의해 온도가 올라간 냉각공기를 순환시켜 피건조물의 건조에 사용하여 열효율을 높이고 건조비용을 낮출 수 있는 적외선 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적외선램프를 피건조물의 상하에 배치하여 건조시간을 최소화할 수 있는 적외선 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 따른 목적은 피건조물을 메쉬형태의 바스켓을 통해 이송시켜 냉각공기의 순환을 용이하게 하고, 적외선램프와의 거리를 조절할 수 있는 적외선 건조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 적외선 건조장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 적외선 건조장치는, 피건조물이 투입되는 투입부와; 피건조물에 대한 건조가 진행되는 복수개의 건조로와; 상기 건조로에서 건조가 완료된 피건조물이 배출되는 배출부를 포함하며, 상기 복수개의 건조로는 각각, 상기 피건조물에 대한 건조가 진행되는 건조챔버와, 상기 건조챔버의 하부에 배치되며 상기 건조챔버에서 상기 피건조물과 접촉된 가열공기를 흡입하는 진공챔버를 구비한 케이싱과; 상기 건조챔버로 상기 피건조물을 이송하는 피건조물이송부와; 상기 피건조물이송부의 상부에 구비되어 상기 피건조물로 열을 가하는 적외선램프를 갖는 적외선모듈부를 포함하며, 상기 피건조물이송부는, 상기 진공챔버를 감싸도록 배치된 좌우 한 쌍의 이송체인과; 상기 한 쌍의 이송체인에 가로방향으로 연결된 복수개의 이송바와; 상면에 피건조물이 적재되며, 상기 이송바 상에 배치되어 상기 이송체인의 이동에 따라 상기 건조챔버를 따라 이동되는 건조바스켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 적외선모듈부는, 상기 건조챔버의 상부에 배치되며 상기 적외선램프를 지지하는 모듈케이싱과; 상기 모듈케이싱의 하면에 배치되어 상기 적외선램프에서 발생된 적외선을 상기 건조챔버로 투과시키는 세라믹글래스와; 상기 적외선램프의 상부에 배치되어 상기 적외선램프에서 발생된 열을 냉각시키는 냉각팬과; 상기 냉각팬으로 유입된 냉각공기가 상기 적외선램프와의 열교환에 의해 온도가 상승되면 상기 가열공기를 상기 건조챔버 측으로 안내하는 냉각공기이동관을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 냉각공기이동관을 통해 이동되는 공기가 상기 건조챔버와 상기 진공챔버 내부를 순환되도록 하는 공기순환부를 더 포함하고, 상기 공기순환부는, 상기 진공챔버의 일측에 구비되어 상기 건조챔버의 가열공기를 상기 이송바 하부를 통해 흡입하여 상기 진공챔버 외부로 강제배출시키는 터보팬과; 상기 터보팬에 의해 상기 진공챔버 외부로 배기된 공기를 상기 건조챔버와 상기 냉각공기이동관으로 공급하는 공기공급관과; 상기 공기공급관과 연결되며 상기 건조챔버의 양측에 배치되어 포화수증기는 외부로 배출시키고 불포화공기는 다시 건조챔버로 이동시키는 측면공기이동관을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 건조챔버의 하부에 구비되어 상기 건조바스켓의 하부를 향해 열을 가하는 하부 적외선모듈을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 건조바스켓은, 메쉬망 형태로 형성되며 상부에 피건조물이 안착되는 메쉬바닥판과; 상기 메쉬바닥판의 양측에 수직하게 결하되는 한 쌍의 측벽을 포함하며, 상기 측벽에는 서로 다른 높이에 이동레일이 구비되고, 상기 메쉬바닥판은 상기 복수개의 이동레일에 선택적으로 슬라이딩결합되어 상기 피건조물과 상기 적외선모듈과의 거리를 조절한다.

본 발명에 따른 적외선 건조장치는 적외선램프를 사용하여 온도조절이 용이하며 적외선을 통한 복사에너지에 의해 피건조물을 내부에서부터 건조시켜 건조속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 적외선램프의 냉각에 의해 온도가 상승된 냉각공기를 피건조물의 건조에 재활용하여 사용하고, 냉각공기와 건조공기를 다시 재활용하여 내부를 순환하므로 열효율을 향상시킬 수 있고, 전기료도 절감할 수 있다.

또한, 피건조물이 메쉬형태로 높이 조절이 가능한 건조바스켓 상에 적재된 상태로 이동되므로 피건조물의 종류와 건조특성에 따라 적외선램프와 피건조물 간의 거리를 조절하여 건조효율을 높일 수 있다.

또한, 적외선모듈이 건조바스켓의 상부와 하부에 구비되어 동시에 적외선을 조사함으로 피건조물을 뒤집어 건조하는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 건조장치의 외부 전체 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 적외선 건조장치의 평면구성을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 적외선 건조장치의 측면구성을 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 적외선 건조장치의 건조로의 공기순환과정을 도시한 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 적외선 건조장치의 피건조물이송부의 구성을 도시한 사시도,
도 6은 피건조물이송부의 건조바스켓의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 7은 건조바스켓과 적외선모듈부의 높이조절과정을 도시한 예시도,
도 8a와 도 8b는 본 발명의 적외선모듈부의 구성을 도시한 평면도와 측면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)의 전체 외부구성을 도시한 사시도이고, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)의 1차건조부(10)의 측면구성과 평면구성을 도시한 측면도와 평면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)는 외부로부터 피건조물이 투입되는 투입부(10)와, 투입부(10)로부터 공급받은 피건조물이 순차적으로 이송되며 건조되는 복수개의 건조로(20,30,40,50)와, 건조로(20,30,40,50)의 후단에 배치되어 건조가 완료된 피건조물을 외부로 배출시키는 배출부(60)를 포함한다.

여기서, 피건조물은 수분을 함유하고 있는 농작물 또는 식물 뿐만 아니라 산업 전반에 사용되는 모든 물품일 수 있다.

투입부(10)는 적외선 건조장치(1)의 선단에 배치되어 외부로부터 피건조물을 공급받는다. 본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)는 피건조물이 건조바스켓(230)에 적재된 상태로 투입부(10)로 공급되고, 배출부(60)로부터 배출된다. 투입부(10)에는 피건조물이송부(200)의 선단이 배치된다. 이에 작업자는 피건조물이송부(200)의 상부에 건조바스켓(230)을 적재한다.

복수개의 건조로(20,30,40,50)는 기구적 구성은 동일하고, 건조환경이 동일하거나 서로 상이하게 조절된다. 즉, 피건조대상에 따라 각 건조로의 건조온도나 건조길이가 상이하게 조절될 수 있다. 이에 따라 한 개의 건조로(20)의 기구적 구성에 대해서만 자세히 설명한다.

건조로(20)는 케이싱(100)과, 케이싱(100)의 내부에 구비되는 피건조물이송부(200)와, 피건조물이송부(200)의 상부에 배치되어 피건조물(X)로 복사열을 조사하는 적외선모듈부(300)와, 케이싱(100) 내부에서 공기를 순환시키는 공기순환부(400)를 포함한다.

케이싱(100)은 피건조물(의 건조시에 내부로 이물질 등이 유입되는 것을 차단한다. 케이싱(100)의 전면과 후면은 이웃하는 건조로(20,30,40,50)와 서로 연통되게 형성된다. 이웃하는 건조로(20,30,40,50)는 피건조물이송부(200)가 서로 연결되도록 배치된다. 이웃하는 건조로(20,30,40,50)의 케이싱(100)들은 체결부재 등에 의해 서로 고정결합된다.

케이싱(100)의 내부에는 피건조물에 대한 건조가 진행되는 건조챔버(110)와, 건조챔버(110)의 하부에 구비되는 진공챔버(120)가 구비된다. 건조챔버(110)는 피건조물이 적재된 건조바스켓(230)이 이동되며 적외선모듈부(300)로부터 조사되는 적외선의 열과 고온의 이동공기에 의해 건조가 진행된다.

건조챔버(110)은 피건조물이송부(200)와 적외선모듈부(300) 사이에 형성된다. 건조챔버(110)로 피건조물(X)이 이송되며 공기의 순환과 적외선램프(320)로부터 전달되는 복사에너지에 의해 피건조물(X)이 건조되도록 한다.

이 때, 건조챔버(110)의 높이는 적외선 강도조절에 의한 최적의 파장길이를 유도할 수 있는 높이로 설정된다.

Wien''s에 의한 최대 파장길이

는

여기서,

는 열원의 온도 또는 재료의 표면온도(K)이다.

위 식을 통해 적외선파장대(0.3~1,000um)의 파장길이를 계산할 수 있다.

진공챔버(120)는 피건조물이송부(200)의 내부에 배치되어 건조챔버(110)에서 피건조물(X)의 건조에 사용된 공기가 순환되도록 흡입력을 작용한다. 진공챔버(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 사각 함체 형상으로 형성된다. 진공챔버(120)는 상면이 개방되고 나머지 영역은 폐쇄된 형태를 형성한다. 개방된 상면에는 복수개의 이송바(220)가 나란하게 배치된다. 이송바(220)를 따라 건조바스켓(230)이 이동되고, 피건조물(X)의 건조에 사용된 공기가 건조바스켓(230)의 바닥을 통해 진공챔버(120)로 이동된다.

진공챔버(120)의 일측벽은 측면공기이동관(440)과 연통되게 형성된다. 측면공기이동관(440)에 결합된 터보팬(410)의 흡입력에 의해 진공챔버(120) 내부에는 진공압이 형성되고 건조챔버(110) 내부의 공기가 진공챔버(120)로 흡입된 후 측면공기이동관(440)으로 이동되게 된다.

한편, 케이싱(100)의 일측면에는 건조챔버(110) 내부를 육안으로 확인할 수 있는 점검창(130)이 구비된다. 점검창(130)은 도어 형태로 개폐가능하게 구비되어 관리자가 건조챔버(110) 내부에서 건조되는 피건조물의 상태를 확인할 수 있다.

도 5는 피건조물이송부(200)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 6은 건조바스켓(230)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 피건조물이송부(200)는 복수개의 건조로(20,30,40,50)의 진공챔버(210)를 감싸도록 배치되는 이송체인(210)와, 이송체인(210)에 가로방향으로 결합되어 상면에 건조바스켓(230)이 적재되는 이송바(220)와, 이송바(220)를 따라 이동하며 피건조물(X)이 안착되는 건조바스켓(230)을 포함한다.

한 쌍의 이송체인(210)은 양단부가 구동롤러(250)와 피동롤러(240)에 결합되고, 내부에 복수개의 진공챔버(120)를 수용한다. 이송체인(210)는 진공챔버(120)의 양측에 배치된다. 한 쌍의 이송체인(210)에 가로방향으로 복수개의 이송바(220)가 일정간격으로 결합된다. 복수개의 이송바(220)의 간격은 상면에 건조바스켓(230)이 안착될 수 있도록 배치된다.

이송바(220) 사이의 간격에 의해 건조챔버(110)의 공기가 진공챔버(120)의 흡입압력에 의해 빠르게 하부로 이동될 수 있다. 이에 따라 건조바스켓(230)에 적재된 피건조물(A)은 이송바(220)를 따라 이동되며 진공챔버(120) 내부의 흡입압력에 의해 건조챔버(110)에서 진공챔버(120) 내부로 이동되는 공기의 흐름에 의해 대류와 전도의 열교환이 효과적으로 일어나게 된다.

구동롤러(250)와 피동롤러(240)는 이송체인(210)의 이송속도를 조절한다. 구동롤러(250)의 일측에는 구동모터(360)가 구비된다. 구동모터(360)의 구동속도를 조절하여 이송체인(210)의 이송속도를 조절할 수 있다.

건조바스켓(230)은 피건조물(X)을 수용하여 이송바(220)를 따라 이동하며 피건조물(X)이 적외선램프(320)의 열과 건조공기와 접촉되도록 한다.

도 6은 건조바스켓(230)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 건조바스켓(230)은 메쉬바닥판(231)과 한 쌍의 측면프레임(233)이 서로 조립가능하게 형성된다. 메쉬바닥판(231)은 내부가 메쉬망(232)으로 형성된다. 따라서, 메쉬망(232)을 통해 건조공기가 하부의 진공챔버(120)로 이동될 수 있다.

측면프레임(233)은 서로 다른 높이로 복수개의 결합레일(233a,233b,233c)이 형성된다. 결합레일(233a,233b,233c)에는 메쉬바닥판(231)이 슬라이딩 결합된다. 결합레일(233a,233b,233c)의 높이가 상이하게 복수개가 형성되므로 작업자는 메쉬바닥판(231)이 측면프레임(233)에 결합되는 높이를 조절할 수 있다.

측면프레임(233)에 메쉬바닥판(231)에 결합되는 높이를 통해 도 7에 도시된 바와 같이 피건조물(X)과 적외선모듈부(300)과의 높이(h)를 조절할 수 있다. 따라서, 적외선모듈부(300)의 적외선램프(320)의 세기를 조절하지 않고 메쉬바닥판(231)의 높이조절을 통해 피건조물(X)의 특성에 맞는 적외선램프(320) 조사거리를 적용할 수 있다.

적외선모듈부(300)는 건조챔버(110)로 적외선램프(320)에서 발생된 복사에너지를 공급하고, 램프냉각에 사용된 냉각공기를 건조챔버(110)로 공급한다. 도 8a와 도 8b는 적외선모듈부(300)의 평면구성을 도시한 평면도와 측면도이다.

적외선모듈부(300)는 건조챔버(110)의 상부에 배치되는 모듈케이싱(310)과, 모듈케이싱(310) 내부에 구비되는 적외선램프(320)와, 모듈케이싱(310)의 하면에 배치되어 적외선램프(320)에서 발생된 적외선을 투과하는 세라믹글래스(330)와, 적외선램프(320)를 냉각하는 냉각팬(340)과, 냉각공기가 이동되는 냉각공기이동관(350)을 포함한다.

모듈케이싱(310)은 건조챔버(110)의 상부에 일정간격 이격되게 구비된다. 적외선램프(320)는 T3 쿼츠 텅스텐 와이어 타입(T3 quarts wire tungsten type)으로 구비된다. T3 쿼츠 텅스텐 와이어 타입 적외선램프(320)는 적외선의 강도조절을 통한 온도조절이 용이하며 예열시간이 짧다. 적외선램프(320)에서 발생되는 적외선의 파장은 3~1000㎛의 범위로 형성된다. 3~1000㎛ 범위의 적외선 파장이 피건조물을 구성하는 기본적인 성분들에 가장 안정적으로 흡수되는 것으로 알려져 있다.

이 때, 상술한 범위의 적외선의 파장을 갖는 복사에너지를 생성하기 위해서는 적외선램프(320)의 배열이 중요하다. 이에 복수개의 적외선램프(320) 사이의 거리를 최적화하여 복사에너지의 중첩이 가능한 구조로 배치한다. 또한, 적외선램프(320)의 배열시 과열에 의한 적외선램프(320)의 수명단축방지를 위해 냉각팬(340)에 의한 냉각공기의 순환이 가능한 구조로 형성한다.

적외선램프(320)의 온도조건은 건조챔버(110) 내부의 분위기 온도에 적외선 강도가 수렴되도록 설정되거나, 설정온도를 적외선 등의 센서로 피건조물의 표면온도를 감지하여 적외선강도가 수렴되도록 설정될 수 있다.

투입부(10)를 통해 피건조물(X)이 유입되면 각 건조로(20,30,40,50)의 건조챔버(110) 내부에 온도편차가 발생된다. 적외선램프(320)는 온도편차에 따른 각 건조챔버(110) 내부의 분위기 온도를 보상하고, 적외선램프(320)에 의해 발생되는 복사에너지는 피건조물에 투과되거나 흡수된다. 이에 피건조물 내부의 분자진동 및 회절을 유도하여 내부에너지가 극대화되도록 한다. 따라서, 피건조물 내외부 압력편차에 의한 수분의 배출을 유도하여 빠른 건조가 가능하게 된다.

세라믹글래스(cook top glass, 330)는 모듈케이싱(310)의 하부면에 일체로 결합된다. 세라믹글래스(330)는 적외선램프(320)에서 발생된 적외선을 건조챔버(110)로 투과시킨다. 또한, 세라믹글래스(330)는 적외선램프(320)의 오염을 방지하고, 적외선램프(320)의 파손시 적외선램프(320)의 깨어진 파편들이 피건조물(A)로 유입되는 것을 차단한다.

여기서, 세라믹글래스(330)는 음의 팽창계수를 갖는 것으로 구비된다.

냉각팬(340)은 회전에 의해 형성된 기류에 의해 적외선램프(320)를 냉각한다. 적외선램프(320)에서 발생된 열에 의해 적외선램프(320)의 전극부분, 전선부분, 그리고 모듈케이싱(310)의 과열에 의한 소손을 방지한다. 냉각팬(340)에 의해 발생된 냉각공기는 냉각공기이동관(350)을 통해 이동되고, 냉각공기이동관(350)의 경로상에는 냉각공기를 각각의 적외선램프(320)로 안내하는 냉각공기안내관(351)이 구비된다. 이에 따라 냉각공기가 복수개의 적외선램프(320) 전체로 공급되어 효과적으로 적외선램프(320)를 냉각하게 된다. 냉각공기안내관(351)을 따라 이동된 냉각공기는 냉각공기배출로(353)를 통해 건조공간(500)으로 공급된다.

냉각공기이동관(350)을 따라 이동되며 냉각팬(340)의 냉각에 사용된 냉각공기는 적외선램프(320)와의 열교환에 의해 온도가 상승된다. 온도가 상승된 냉각공기는 도 3에 도시된 바와 같이 측면공기이동관(440)과 공기배출로(353)를 따라 건조공간(500)으로 공급되어 피건조물(A)의 건조에 사용된다.

세라믹글래스(330)의 하부에는 가열공기유도로(111)가 형성된다. 가열공기유도로(111)는 냉각공기배출로(353)로부터 배출된 가열된 냉각공기가 건조챔버(110) 내부로 균일하게 공급되도록 안내한다.

여기서, 한 개의 진공챔버(120)의 상부에 배치되는 한 개의 적외선모듈부(300)가 하나의 구간을 이루며 복수개의 건조로(20,30,40,50)에 구비된 복수개의 적외선모듈부(300)이 연결되어 적외선 건조장치(1)를 형성한다.

또한, 한 개의 구간을 형성하는 적외선모듈부(300)는 내부에 평행하게 배치된 복수개의 적외선램프(320)를 포함한다. 이 때, 한 개의 구간을 형성하는 복수개의 적외선램프(320)는 온도가 동일하게 제어되거나, 서로 온도가 상이하게 조절될 수 있다.

이에 따라 각 건조로(20,30,40,50)를 형성하는 각각의 구간별로 온도가 상이하게 조절될 수 있어 피건조물(X)의 상태에 따라 보다 정밀하게 건조조건을 제어할 수 있다.

공기순환부(400)는 케이싱(100) 내부를 공기가 순환하며 피건조물(X)의 건조에 사용되도록 한다. 공기순환부(400)는 진공챔버(120) 내부에 흡입압력을 형성하는 터보팬(410)과, 터보팬(410)의 흡입압력에 의해 배출되는 냉각공기를 다시 건조챔버(110)와 적외선모듈부(300)로 공급하는 공기공급관(420)과, 공기공급관(420)의 일측에 배치되어 포화수증기의 배출량을 조절하는 배풍조절밸브(430)를 포함한다.

터보팬(410)은 진공챔버(120)의 외측에 결합되어 진공챔버(120) 내부에 흡입압력을 형성한다. 터보팬(410)의 회전에 의해 발생되는 강력한 흡입압력이 건조챔버(110) 내부의 건조공기를 진공챔버(120)의 하부방향으로 강제대류시키게 된다.

진공챔버(120) 내부를 통해 배출되는 건조공기는 공기공급관(420)으로 이동된다. 공기공급관(420)은 T자 형상으로 형성된다. 공기공급관(420)의 일측에는 배풍조절밸브(430)가 구비되어 건조공기에 포함된 포화수증기의 배출량을 조절한다.

이에 따라 공기공급관(420)을 통해 이동된 공기 중 피건조물(X)과의 열교환으로 포화된 포화수증기는 외부로 배출되고 불포화된 나머지 공기는 다시 냉각공기이동관(350)과 건조챔버(110)로 공급된다.

한편, 본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)는 진공챔버(120) 내부에 하부 적외선모듈부(300a)가 추가로 구비될 수 있다. 하부 적외선모듈부(300a)는 적외선모듈부(300)과 동일한 구성으로 반대되는 방향으로 진공챔버(120) 내부에 배치된다.

진공챔버(120)의 개방된 상부를 향해 하부 적외선모듈부(300a)은 이송바(220) 상을 이동하는 건조바스켓(230)의 하부로 적외선을 조사한다. 이송바(220)를 따라 이동하는 건조바스켓(230)은 상부와 하부에서 적외선을 조사받게 된다. 이에 투입부(10)로부터 시작하여 복수개의 건조로(20,30,40,50)를 거쳐 배출부(60)로 배출되는 한 번의 이송경로를 따라 이동하며, 피건조물(X)은 뒤집어져서 이동되는 것과 동일한 건조효과를 얻게 된다. 따라서, 복수개의 건조로(20,30,40,50)의 건조구간이 짧더라도 2배 이상의 건조효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 적외선 건조장치(1)의 피건조물 건조과정을 도 1 내지 도 8b를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 4에서 A로 표시한 화살표의 이동방향은 적외선램프(320)의 냉각을 위해 공급되는 냉각공기의 흐름이고, B로 표시한 화살표의 이동방향은 적외선램프(320)와의 열교환에 의해 온도가 상승된 건조공기의 흐름이고, C로 표시한 화살표의 이동방향은 피건조물과의 열교환으로 포화된 포화수증기의 배출경로이다.

먼저, 전원을 on시킨다. 이에 따라 터보팬(410)과 냉각팬(340) 및 적외선램프(320), 구동모터(360)로 전원이 공급된다. 일정 시간이 경과되고 건조챔버(110) 내부의 온도가 설정된 희망온도에 이르면, 투입부(10)를 통해 건조바스켓(230)이 투입된다. 각 건조바스켓(230)에는 피건조물(X)이 수용된다. 각 건조바스켓(230)은 피건조물(X)의 종류와 특성에 따라 메쉬바닥판(231)이 측면프레임(233)에 결합되는 높이가 조절되도록 조립된다.

건조바스켓(230)은 이송체인(210)에 결합된 이송바(220)를 따라 건조챔버(110) 내부로 이동된다.

도 4에 도시된 바와 같이 터보팬(410)의 구동에 의해 진공챔버(120) 내부에 흡입압이 발생되고, 진공챔버(120) 내부의 건조공기(B)가 측면공기이동관(440)을 통해 이동된다. 측면공기이동관(440)을 통해 이동된 건조공기(B)는 공기공급관(420)으로 공급되어 건조챔버(110) 로 이동된다.

또한, 공기공급관(420)을 통해 이동된 냉각공기(A)는 냉각공기이동관(350)으로 공급되고 냉각팬(340)에 의해 강제로 적외선램프(320)의 냉각에 사용된다. 적외선램프(320)와 열교환된 냉각공기(A)는 온도가 상승된 상태로 건조공기유도로(111)를 통해 건조챔버(110)로 배출된다.

건조챔버(110)에는 적외선모듈부(300)에서 배출된 온도가 상승된 냉각공기와 측면공기이동관(440)으로부터 공급된 건조공기가 함께 존재한다. 냉각공기와 건조공기는 피건조물과 대류방식에 의해 접촉한다.

한편, 건조챔버(110)에는 적외선모듈부(300)과 하부 적외선모듈부(300a)의 적외선램프(320)에서 발생된 적외선이 상부와 하부 방향에서 직접 피건조물 내부로 전달된다. 적외선램프(320)는 복사에너지의 80% 이상이 발산된다. 복사에너지는 피건조물 내부에 분자진동을 일으켜 내부에너지를 활성화시킨다. 이에 따라 피건조물의 내부부터 건조가 일어나 단시간에 건조를 완료할 수 있다. 특히, 상부와 하부에서 동시에 건조바스켓(230)으로 적외선이 조사되므로 건조효율이 월등히 향상될 수 있다.

건조챔버(110)에서 피건조물과 접촉한 건조공기는 진공챔버(120) 내부에서 발생되는 강력한 흡입압력에 의해 상부에서 하부방향으로 강제 이송된다. 이러한 강제대류를 형성하여 건조시간을 단축시키면서 적외선의 복사에너지에 의한 재료의 표면 냉각 및 포화수증기의 외부배출을 유도하게 된다.

건조공기는 진공챔버(120)와 연결된 측면공기이동관(440)을 통해 다시 배출되고, 이중 포화수증기(C)는 외부로 배출되고 불포화수증기는 상술한 바와 같이 케이싱(100) 내부를 순환하게 된다.

이렇게 복수개의 건조로(20,30,40,50)의 건조챔버(110)를 순차적으로 이동하면서 건조바스켓(230)에 수용된 피건조물(X)은 건조가 완료된다. 건조가 완료된 건조바스켓(230)은 배출부(60)를 통해 외부로 배출된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 적외선 건조장치는 적외선램프를 사용하여 온도조절이 용이하며 적외선을 통한 복사에너지에 의해 피건조물을 내부에서부터 건조시켜 건조속도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 적외선 건조장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 적외선건조장치 10 : 투입부
20, 30, 40, 50 : 건조로 70: 배출부
100 : 케이싱 110 : 건조챔버
111 : 건조공기유도로 120 : 진공챔버
130 : 점검창 200 : 피건조물이송부
210 : 이송체인 220 : 이송바
230 : 건조바스켓 231 : 메쉬바닥판
233 : 측면프레임 233a : 결합레일
240 : 피동롤러 250 : 구동롤러
260 : 구동모터 300, 300a : 적외선모듈부
310 : 모듈케이싱 320 : 적외선램프
330 : 세라믹글래스 340 : 냉각팬
350 : 냉각공기이동관 351 : 냉각공기안내관
353 : 냉각공기배출로 400 : 공기순환부
410 : 터보팬 420 : 공기공급관
430 : 배풍조절밸브 440 : 측면공기이동관

Claims

삭제
삭제
적외선 건조장치에 있어서,
피건조물이 투입되는 투입부와;
피건조물에 대한 건조가 진행되는 복수개의 건조로와;
상기 건조로에서 건조가 완료된 피건조물이 배출되는 배출부를 포함하며,
상기 복수개의 건조로는 각각,
상기 피건조물에 대한 건조가 진행되는 건조챔버와, 상기 건조챔버의 하부에 배치되며 상기 건조챔버에서 상기 피건조물과 접촉된 가열공기를 흡입하는 진공챔버를 구비한 케이싱과;
상기 건조챔버로 상기 피건조물을 이송하는 피건조물이송부와;
상기 피건조물이송부의 상부에 구비되어 상기 피건조물로 열을 가하는 적외선램프를 갖는 적외선모듈부를 포함하며,
상기 피건조물이송부는,
상기 진공챔버를 감싸도록 배치된 좌우 한 쌍의 이송체인과;
상기 한 쌍의 이송체인에 가로방향으로 연결된 복수개의 이송바와;
상면에 피건조물이 적재되며, 상기 이송바 상에 배치되어 상기 이송체인의 이동에 따라 상기 건조챔버를 따라 이동되는 건조바스켓을 포함하고,
상기 적외선모듈부는,
상기 건조챔버의 상부에 배치되며 상기 적외선램프를 지지하는 모듈케이싱과;
상기 모듈케이싱의 하면에 배치되어 상기 적외선램프에서 발생된 적외선을 상기 건조챔버로 투과시키는 세라믹글래스와;
상기 적외선램프의 상부에 배치되어 상기 적외선램프에서 발생된 열을 냉각시키는 냉각팬과;
상기 냉각팬으로 유입된 냉각공기가 상기 적외선램프와의 열교환에 의해 온도가 상승되면 상기 가열공기를 상기 건조챔버 측으로 안내하는 냉각공기이동관을 포함하고,
상기 냉각공기이동관을 통해 이동되는 공기가 상기 건조챔버와 상기 진공챔버 내부를 순환되도록 하는 공기순환부를 더 포함하고,
상기 공기순환부는,
상기 진공챔버의 일측에 구비되어 상기 건조챔버의 가열공기를 상기 이송바 하부를 통해 흡입하여 상기 진공챔버 외부로 강제배출시키는 터보팬과;
상기 터보팬에 의해 상기 진공챔버 외부로 배기된 공기를 상기 건조챔버와 상기 냉각공기이동관으로 공급하는 공기공급관과;
상기 공기공급관과 연결되며 상기 건조챔버의 양측에 배치되어 포화수증기는 외부로 배출시키고 불포화공기는 다시 건조챔버로 이동시키는 측면공기이동관을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 건조장치.
제3항에 있어서,
상기 건조챔버의 하부에 구비되어 상기 건조바스켓의 하부를 향해 열을 가하는 하부 적외선모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 건조장치.
제4항에 있어서,
상기 건조바스켓은,
메쉬망 형태로 형성되며 상부에 피건조물이 안착되는 메쉬바닥판과;
상기 메쉬바닥판의 양측에 수직하게 결하되는 한 쌍의 측벽을 포함하며,
상기 측벽에는 서로 다른 높이에 이동레일이 구비되고,
상기 메쉬바닥판은 상기 복수개의 이동레일에 선택적으로 슬라이딩결합되어 상기 피건조물과 상기 적외선모듈과의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 적외선 건조장치.