KR101742269B1 - 커피 로스터의 배기정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피의 로스터(10)에 연결되어 배기를 정화하는 장치에 있어서: 상기 로스터(10)에 배기관(21)을 개재하여 연결되는 배기통(25)을 지닌 배기수단(20); 상기 배기통(25) 상에 연소기(31)를 구비하여 배기의 연소를 유발하는 연소수단(30); 및 상기 연소수단(30)의 연소 상태를 설정된 조건으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 커피콩에 열을 가하여 볶는 과정에서 발생되는 오염 공기를 제거함에 있어 커피콩 볶는 양을 비롯한 제반 조건에 부합되도록 연소 상태를 조절하여 최적화 로스팅을 도모하는 효과가 있다.

Description

커피 로스터의 배기정화 장치{Exhaust gas purifying apparatus for coffee roaster}

본 발명은 커피 로스터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 커피콩에 열을 가하여 볶는 과정에서 발생되는 오염 공기를 제거하는 커피 로스터의 배기정화 장치에 관한 것이다.

근래 들어 커피의 수요가 증가하면서 다양한 크기의 각종 로스터가 폭넓게 보급되고 있으며, 커피를 볶는 기본적인 기능에 더하여 오염공기 배출을 최소화하기 위한 친환경성이 요구되기도 한다.

커피 로스터의 친환경적 배기와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0404776호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2012-0135939호(선행문헌 2), 한국 등록특허공보 제1104180호(선행문헌 3) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 로스팅 챔버로부터의 배기 가스는 재순환 스트림과 배기 스트림으로 분리되며, 상기 재순환 스트림에 대부분의 배기 가스가 포함되고, 재순환 스트림은 연소 챔버로 회귀되며, 배기 스트림은 배출되기 전에 비교적 낮은 온도에서 2차 연소된다. 이에, 배기 가스내의 오염 물질을 감소하여 오염 물질에 관한 법규를 충족하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 커버 부재의 상부 공간에 니크롬선 등으로 이루어지고, 소정 형태로 복수회 감겨 형성된 링형(ring type)의 히팅 부재와, 상기 히팅 부재를 수용하기 위한 상부 케이싱 및 하부 케이싱이 서로 결합되어 이루어지는 제연(除煙) 장치를 제안한다. 이에, 실내 공기의 오염에 의한 사용자의 불쾌함과 건강 저해를 방지하는 효과를 기대한다.

선행문헌 3은 이중 구조로 형성된 내부에 단열재가 사방으로 삽입된 제거기를 블로어와 배기관의 사이에 설치하고, 상기 제거기의 내부로 화염을 분사하는 버너를 설치하여, 상기 수집기를 통과한 연기, 냄새, 미세분진이 제거기 내에서 버너의 화염으로 연소 과정을 거쳐 완전연소한다. 이에, 대기중으로 오염물질이 최소화로 배기될 수 있도록 하는 효과를 기대한다.

다만, 상기한 선행기술문헌에 의하면 오염물질을 감소하는 측면의 작동을 요체로 하고 있으나, 커피를 볶는 제반 조건의 변동과 연계되는 유연성을 기대하기에 한계성을 나타낸다.

1. 한국 등록실용신안공보 제0404776호 "커피로스터의 작동방법 및 그를 위한 시스템" (공개일자 : 1999.01.25.) 2. 한국 공개특허공보 제2012-0135939호 "커피 머신에 있어서의 제연 장치를 구비한 커피 원두 로스팅용 케틀" (공개일자 : 2012.12.18.) 3. 한국 등록특허공보 제1104180호 "커피원두 볶음용 탈연 탈취 분진 제거장치" (공개일자 : 2012.01.12.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 커피콩에 열을 가하여 볶는 과정에서 발생되는 오염 공기를 제거함에 있어 커피콩 볶는 양을 비롯한 제반 조건의 변동에 부합되도록 연소 상태를 조절하는 커피 로스터의 배기정화 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 커피의 로스터에 연결되어 배기를 정화하는 장치에 있어서: 상기 로스터에 배기관을 개재하여 연결되는 배기통을 지닌 배기수단; 상기 배기통 상에 연소기를 구비하여 배기의 연소를 유발하는 연소수단; 및 상기 연소수단의 연소 상태를 설정된 조건으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배기수단은 배기관 상에 개폐 가능하도록 설치되는 배기창, 배기창의 유로 상에 악취를 여과하도록 설치되는 여과재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 연소수단은 배기통의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전통, 상기 회전통의 상하단에 배기 유로를 형성하도록 결합되는 통기판, 상기 회전통의 외주면에 나선 형태로 설치되는 나선히터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연소수단은 구동수단을 이용하여 회전통의 회전 및 나선히터의 발열을 위한 전원을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 제어수단은 가스센서와 온도센서의 신호로 배기 연소 상태를 감지하고, 열전소자모듈을 가동하여 배기 냉각과 과열 방지를 수행하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 커피콩에 열을 가하여 볶는 과정에서 발생되는 오염 공기를 제거함에 있어 커피콩 볶는 양을 비롯한 제반 조건에 부합되도록 연소 상태를 조절하여 최적화 로스팅을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기정화 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명의 변형예에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 3은 도 2의 회전통을 횡단하여 평면으로 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 커피의 로스터(10)에 연결되어 배기를 정화하는 장치에 관하여 제안한다. 본 발명은 비교적 대형 구조의 로스터(10)에 유리하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 로스터(10)의 배기 정화는 커피콩을 볶는 열원(가스, 전기 등)의 종류와 무관하게 적용된다.

본 발명에 따르면 배기수단(20)이 상기 로스터(10)에 배기관(21)을 개재하여 연결되는 배기통(25)을 지닌다. 도 1에서 배기수단(20)의 배기통(25)이 로스터(10)의 하류측에 엘보우 형태의 배기관(21)을 개재하여 연결되는 상태를 예시한다. 배기통(25)은 중량에 따라 별도의 브라켓을 사용하여 지지할 수 있다. 로스터(10)에서 배출되는 오염된 배기는 배기통(25)을 거치면서 정화 처리된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배기수단(20)은 배기관(21) 상에 개폐 가능하도록 설치되는 배기창(22), 배기창(22)의 유로 상에 악취를 여과하도록 설치되는 여과재(28)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 로스터(10)와 배기관(21)의 사이의 관로 상에 배기창(22)이 설치된 상태를 예시한다. 배기창(22)은 별도의 커버(도시 생략)을 사용하여 개도율을 변동하는 구조로 설치한다. 배기창(22) 상에는 여과재(28)를 설치하여 극히 제한된 양의 배기가 유출되도록 한다. 이는 커피콩의 볶음 상태를 냄새로 확인하거나 외부로 커피향을 발산하기 위함이다.

한편, 배기통(25)에서 연소기(31)의 상측으로 배기의 연소 상태를 관찰하기 위한 확인창(32)을 설치하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 연소수단(30)이 상기 배기통(25) 상에 연소기(31)를 구비하여 배기의 연소를 유발하는 구조이다. 도 1에서 배기통(25)에 설치되는 연소기(31)는 애프터버너를 예시한다. 애프터버너는 코로나방전을 사용하는 방식이 선호된다. 다만, 배기통(25)의 용량이 증대할수록 애프터버너에 의한 배기 재연소가 균일하게 진행되기 미흡하다. 이에, 본 발명의 연소기(31)는 애프터버너에 한정되지 않으며 후술하는 변형예를 선택적으로 적용한다.

도 1의 미설명 부호 27은 플랜지로서 로스터(10), 배기관(21), 배기통(25)에 동일한 규격으로 적용하는 것이 좋다.

본 발명의 변형예로서, 상기 연소수단(30)은 배기통(25)의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전통(35), 상기 회전통(35)의 상하단에 배기 유로를 형성하도록 결합되는 통기판(36), 상기 회전통(35)의 외주면에 나선 형태로 설치되는 나선히터(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2를 참조하면, 회전통(35)은 하단의 통기판(36)에서 가이드레일(41)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 동시에 상단의 통기판(36)에서 구동용 전원에 상시 접속된다. 도 3을 참조하면, 배기통(25)의 내면과 회전통(35)의 외면 사이의 배기유동 공간에는 나선히터(38)가 나선형으로 설치된다. 통기판(36)은 외주면의 내측으로 다수의 통기공(36a)을 구비하여 배기의 유동을 허용한다. 회전통(35)에 지지되는 나선히터(38)는 400~700℃로 발열되는 세라믹히터 등을 사용하며, 배기유동 공간에서 간섭을 유발하지 않는 최대한의 영역에 포진되도록 배치된다.

이에, 회전통(35)이 회전하는 동안 연소기(31)로 작동하는 나선히터(38)가 배기의 유동을 유발하는 날개(임펠러)로 작동한다. 일반적인 버너와 달리 배기의 균일한 연소가 가능하므로 제연 성능을 높이고, 회전통(35)의 회전 속도에 비례하여 배기의 유동량이 증가하므로 배기 정화의 유연성을 높일 수 있다.

이때, 상기 연소수단(30)은 구동수단(40)을 이용하여 회전통(35)의 회전 및 나선히터(38)의 발열을 위한 전원을 제공하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 구동수단(40)은 구동모터(42), 전원밴드(45), 전원롤러(46), 단자대(47) 등으로 예시된다. 구동모터(42)는 배기관(21)의 외부에 설치되고 상측으로 하단의 통기판(36)과 연결된다. 전원밴드(45)는 상단의 통기판(36)에서 외주면에 홈을 형성하고 도체판을 부착하여 완성한다. 단자대(47)는 배기통(25)의 외면에서 내면으로 도체를 몰딩하여 완성한다. 전원롤러(46)는 통기판(36)에 회전 가능하게 지지되고 전원밴드(45)와 단자대(47) 사이에 항시 접촉 상태를 유지한다.

이에, 회전통(35)이 회전되는 동안 단자대(47)에 인가되는 전원이 전원롤러(46), 전원밴드(45)를 거쳐 나선히터(38)에 공급된다. 나선히터(38)에 대한 전원의 단속은 후술하는 제어기(58)에 의하여 수행된다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 연소수단(30)의 연소 상태를 설정된 조건으로 제어하는 구조이다. 제어수단(50)은 마이컴 회로로 구성되는 제어기(58)를 기반으로 한다. 제어기(58)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한다. 제어기(58)의 메모리는 연소수단(30)을 제어하는 알고리즘을 프로그램 형태로 저장한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 제어수단(50)은 가스센서(52)와 온도센서(54)의 신호로 배기 연소 상태를 감지하고, 열전소자모듈(56)을 가동하여 배기 냉각과 과열 방지를 수행하는 것을 특징으로 한다. 가스센서(52)는 커피콩 볶는 과정에서 발생하는 유해가스를 검출한다. 가스센서(52)와 온도센서(54)는 배기통(25)의 상류측과 하류측에 분산하여 설치하는 것이 좋다. 열전소자모듈(56)은 방열판 사이에 펠티어 열전소자를 수용한 구조이며, 배기통(25)에 설치하는 동시에 회전통(35)에도 선택적으로 설치할 수 있다. 후자의 경우 열전소자모듈(56)은 전술한 구동수단(40)을 적용하여 전원을 공급한다. 어느 경우에나 열전소자모듈(56)이 가동되면 배기통(25)의 외면 온도는 낮추는 동시에 배기유동 공간을 가온하여 연소기(31)의 부담을 경감하면서 과열을 방지한다. 회전통(35)에 부착되는 열전소자모듈(56)은 회전통(35)의 내부 공기로 배기 냉각과 과열 방지를 유발한다.

한편, 도시에는 생략하나 로스터(10)가 대형화되는 구조에서 도 1의 실시예 및 도 2의 변형예를 동시에 적용하는 것이 바람직하다.

작동의 일예로서, 제어기(58)는 가스센서(52) 및 온도센서(54)의 신호를 입력하여 설정된 알고리즘에 따라 연소수단(30)의 연소기(31)를 가동하며, 전술한 연소기(31) 구조에 따라 애프터버너의 발열량을 변동하거나 나선히터(38)의 발열량과 회전속도를 변동한다. 후자의 경우, 배기 가스량과 유해 가스량이 변동하는 상태에 맞추어 회전통(35)의 발열량과 회전속도의 최적화/절충 제어를 수행한다. 물론, 최적화는 사용자의 수동 조작을 통하여 수정하는 과정을 포함하고, 이 과정의 데이터는 제어기(58)의 메모리에 축적되어 신뢰성을 높이도록 기여한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 로스터 20: 배기수단
21: 배기관 22: 배기창
25: 배기통 28: 여과재
30: 연소수단 31: 연소기
32: 확인창 35: 회전통
36: 통기판 38: 나선히터
40: 구동수단 41: 가이드레일
42: 구동모터 45: 전원밴드
46: 전원롤러 47: 단자대
50: 제어수단 52: 가스센서
54: 온도센서 56: 열전소자모듈
58: 제어기

Claims (5)

1. 커피의 로스터(10)에 연결되어 배기를 정화하는 장치에 있어서:
   상기 로스터(10)에 배기관(21)을 개재하여 연결되는 배기통(25)을 지닌 배기수단(20);
   상기 배기통(25) 상에 연소기(31)를 구비하여 배기의 연소를 유발하는 연소수단(30); 및
   상기 연소수단(30)의 연소 상태를 설정된 조건으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지되,
   상기 제어수단(50)은 배기통(25)의 내면에 부착되면서 배기유동 공간으로 노출된 열전소자모듈(56)을 구비하고,
   상기 제어수단(50)은 가스센서(52)와 온도센서(54)의 신호로 배기 연소 상태를 감지하고, 열전소자모듈(56)을 가동하여 배기 냉각과 과열 방지를 수행하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터의 배기정화 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배기수단(20)은 배기관(21) 상에 개폐 가능하도록 설치되는 배기창(22), 배기창(22)의 유로 상에 악취를 여과하도록 설치되는 여과재(28)를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터의 배기정화 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소수단(30)은 배기통(25)의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전통(35), 상기 회전통(35)의 상하단에 배기 유로를 형성하도록 결합되는 통기판(36), 상기 회전통(35)의 외주면에 나선 형태로 설치되는 나선히터(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터의 배기정화 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연소수단(30)은 구동수단(40)을 이용하여 회전통(35)의 회전 및 나선히터(38)의 발열을 위한 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터의 배기정화 장치.
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