KR102046625B1 - 과열증기를 이용한 구이장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과열증기를 통해 생선이나 고기를 구울 수 있으며, 공급된 과열 수증기를 회수하여 재사용함으로써 열효율이 극대화된 과열증기를 이용한 구이장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 과열증기를 이용한 구이장치는 수증기를 생성하기 위한 보일러와, 상기 보일러에서 생성된 수증기가 이송되는 스팀주관에 설치되고 수증기에 포함된 수분을 제거하기 위한 기수분리기와, 상기 수증기의 이동방향을 따라 상기 기수분리기의 후방에 위치하도록 상기 스팀 주관에 설치되는 감압밸브와, 상기 감압밸브의 후방에 설치되어 상기 스팀주관을 통과하는 증기의 압력을 측정하는 압력계와, 상기 수증기를 과열증기가 되도록 가열하는 보조가열기와, 상기 보조가열기에서 가열된 과열증기를 가공 대상 식품을 향해 분사하는 스팀분사부 및 상기 스팀분사부에서 분사된 과열증기를 회수하여 상기 보조가열기와 감압밸브 사이의 스팀주관으로 재공급하는 스팀회수유닛을 포함한다.

Description

과열증기를 이용한 구이장치 {ROASTING APPARATUS WITH SUPER HEATED WATER VAPOR}

본 발명은 과열증기를 이용한 구이장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과열증기를 통해 생선이나 고기를 구울 수 있으며, 공급된 과열 수증기를 회수하여 재사용함으로써 열효율이 극대화된 과열증기를 이용한 구이장치에 관한 것이다.

생선이나 고기를 조리하는 방식은 매우 다양하다.

물에 넣어 끓이거나, 숯불에 굽는 등 다양한 방식으로 조리가 이루어질 수 있다.

또한 식품 가공 산업이 발전하면서, 손질된 생선이나 고기를 집에서 바로 요리할 수 있도록 소포장하여 판매하는 경우도 늘고 있다.

1인 가구 또는 3인 이하의 소형 가구가 증가함에 따라 소량의 식품을 구입해 신속하게 조리할 수 있는 가공산업 시장이 증가하고 있으며, 외식산업도 증가하고 있는 추세이다.

대형 식당이나, 단체 급식용 또는 판매용으로 식품을 대량으로 조리(가열)하여 공급하는 식품 공장에서는 한 가지 품목의 식품을 대량으로 가열처리할 수 있는 식품 조리 장치를 이용한다.

이러한 대량 조리가 가능한 식품 조리 장치는 배치(batch)식과 연속식으로 나눌 수 있다.

배치식은 밀폐되거나 공간이 구획된 조리기나 대형 오븐 등에 조리전 식품 원재료를 담거나 트레이에 적재하여 투입하고, 일정 시간 조리한 후 꺼내는 방식이고, 연속식은 일정 단위의 식품 원재료를 컨베이어를 통해 연속적으로 공급하면서 가열 처리하는 방식이다.

이러한 조리 장치는 식품의 종류나 조리 방법에 따라 배치식 또는 연속식 장치의 적용여부가 결정될 수 있는데, 생선이나 고기와 같은 육류 제품을 소정의 온도에서 구워 조리하는 생선구이 또는 고기구이의 경우 연속식 장치를 통해 대량으로 조리를 실시하는 것이 효율성이 뛰어나다.

종래에는 이러한 연속식 가공 장치가 조리 대상 식품을 운반하는 컨베이어벨트와, 이 벨트의 주변에서 또는 벨트 자체가 가열되도록 열원을 설치하여 조리대상 식품이 운반되는 과정에서 조리될 수 있도록 하였는데, 열원은 통상적으로 가스 또는 전기를 이용한 가열장치가 적용되었다.

그런데 가스 또는 전기 가열기를 이용한 조리장치의 경우 비용이 비싸며, 식품이 타거나 산화되는 문제가 발생할 수 있어, 대량의 식품 조리용으로 불리한 점이 있다.

등록특허공보 제10-1022796호 등록특허공보 제10-1695401호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 과열증기를 이용해 식품을 가열하여 조리할 수 있으며, 식품 가열에 사용된 과열증기를 회수해 재 사용함으로써 에너지효율을 극대화할 수 있는 과열증기를 이용한 구이장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 과열증기를 이용한 구이장치는 수증기를 생성하기 위한 보일러와, 상기 보일러에서 생성된 수증기가 이송되는 스팀주관에 설치되고 수증기에 포함된 수분을 제거하기 위한 기수분리기와, 상기 수증기의 이동방향을 따라 상기 기수분리기의 후방에 위치하도록 상기 스팀 주관에 설치되는 감압밸브와, 상기 감압밸브의 후방에 설치되어 상기 스팀주관을 통과하는 증기의 압력을 측정하는 압력계와, 상기 수증기를 과열증기가 되도록 가열하는 보조가열기와, 상기 보조가열기에서 가열된 과열증기를 가공 대상 식품을 향해 분사하는 스팀분사부 및 상기 스팀분사부에서 분사된 과열증기를 회수하여 상기 보조가열기와 감압밸브 사이의 스팀주관으로 재공급하는 스팀회수유닛을 포함한다.

과열증기를 이용한 구이장치는 상기 가공 대상 식품을 운반하는 컨베이어벨트와, 상기 컨베이어벨트의 가열구간에 설치되어 상기 스팀분사부으로부터 분사된 과열증기가 외부로 누출되지 않도록 공간을 구획하는 가열챔버를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 스팀회수유닛은 상기 스팀분사부에서 분사된 과열증기를 회수하도록 상기 가열챔버의 내부에 설치되는 회수부재와, 상기 회수부재에 설치되어 회수되는 증기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과필터와, 상기 회수부재로 상기 가열챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 흡입팬을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 스팀회수유닛은 상기 가열챔버의 입구 및 출구측에 설치되어 상기 가열챔버의 내부로 공급된 과열증기 중 상기 회수부재를 통해 회수되지 않은 증기가 상기 가열챔버의 외부로 배출되는 압력을 측정하는 배기압력측정부와, 상기 배기압력측정부의 측정결과를 전달받고 상기 가열챔버의 내부로 외부공기가 유입되지 않도록 상기 흡입팬의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 과열증기를 이용한 구이장치는 과열증기를 통해 생선 또는 고기와 같은 가공대상식품을 신속하고 효율적으로 가열할 수 있으며, 식품을 가공하는데 사용된 과열증기를 회수하여 식품 가열에 재 사용함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 과열증기를 이용한 구이장치의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 과열증기를 이용한 구이장치의 과열증기 생성유닛을 도시한 구성도,
도 3은 가열챔버 및 스팀분사부과 스팀회수유닛을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 스팀회수유닛의 구동관계를 도시한 블럭도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 과열증기를 이용한 구이장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면을 참조하면, 본 발명의 과열증기를 이용한 구이장치(10)는 과열증기를 이용해 가공 대상 식품을 가열 처리할 수 있도록 된 것으로, 가공 대상 식품을 이송할 수 있도록 된 컨베이어벨트(100)와, 컨베이어벨트(100)의 일부 구간에 설치되어 가공 대상 식품을 가열 처리할 수 있도록 구획된 공간을 제공하는 가열챔버(200)와, 가열챔버(200)의 내부로 과열증기를 공급하기 위한 과열증기 공급유닛(300)과 과열증기 공급유닛(300)에서 공급되는 과열증기를 가공 대상 식품으로 분사하는 스팀분사부(400) 및 분사된 과열증기를 다시 회수하는 스팀회수유닛(500)을 포함한다.

컨베이어벨트(100)는 가공 대상 식품을 운반하는 운반수단으로 소정 길이로 연장되어 있고, 가공 대상 식품을 운반할 수 있는 벨트 또는 체인 형태로 형성된다.

상기 컨베이어벨트(100)는 가공 대상 식품의 종류에 따라 다양한 형상 또는 재질로 형성될 수 있다.

상기 가열챔버(200)는 컨베이어벨트(100)의 일부구간을 감싸도록 형성되며, 해당 구간을 가공 대상 식품이 통과하는 과정에서 가열이 이루어지게 된다.

가열챔버(200)는 가공 대상 식품이 진입 및 진출할 수 있도록 양 단부가 개구되어 있기는 하지만 입구와 출구를 제외한 나머지 영역은 외부 공기의 유입이 차단될 수 있도록 형성된다.

가열챔버(200)의 내부에는 네 개의 스팀분사부(400)가 컨베이어벨트(100)의 이송방향을 따라 상호 소정간격 이격되도록 배치되어 있다.

본 실시예의 경우 네 개의 스팀분사부(400)가 설치되어 있는 것으로 도시되어있으나, 상기 스팀분사부(400)의 수는 필요에 따라 가감될 수 있다.

각각의 스팀분사부(400)는 스팀회수유닛(500)과 함께 가열챔버(200) 내부에 설치되며, 상기 각각의 스팀분사부(400)는 과열증기를 공급하기 위한 과열증기 공급유닛(300)에 연결된다.

도 2에는 과열증기 공급유닛(300)의 일 실시예가 도시되어 있다.

본 발명의 과열증기 공급유닛(300)은 물을 끓여 수증기를 공급하는 보일러(310)와, 보일러(310)에서 배출된 수증기가 이동하는 스팀주관(320)에 설치되는 기수분리기(330), 스톱밸브(340), 스트레이너(350), 제1 압력계(361), 감압밸브(370), 유량계(363), 제2 압력계(362) 및 보조가열기(380)를 포함한다.

보일러(310)에서 물을 끓여 수증기를 스팀주관(320)으로 배출하면 수증기는 기수분리기(330)에서 수분이 제거된다. 상기 수증기에 포함되어 있는 수분은 열전달효율을 저하시키고 시스템의 부품 또는 배관의 부식 또는 침식문제를 발생시킬 수 있다. 특히 본 발명의 경우 가공 대상 식품으로 분사될 과열증기를 제공하는 것이므로, 배관에 침식 또는 부식으로 인해 이물질이 포함될 경우 가공 대상 식품의 위생문제를 야기할 수 있으므로 이러한 문제를 예방할 수 있도록 기수분리기(330)를 통해 수증기에 포함되어 있는 수분을 제거해 건증기가 스팀공급부로 공급될 수 있도록 한다.

기수분리기(330)의 후방에는 스톱밸브(340)가 마련되어 있어서 필요에 따라 스팀주관(320)으로 공급되는 수증기의 공급을 차단하거나 개방하는 것을 단속할 수 있으며, 스트레이너(350)를 통해 증기에 포함되어 있는 이물질을 여과한다.

감압밸브(370)를 중심으로 감압밸브(370)의 전방 스팀주관(320)을 제1 주관(321)이라 하고, 감압밸브(370)의 후방 스팀주관(320)을 제2 주관(322)이라고 하면, 감압밸브(370)를 중심으로 제1 주관(321)과 제2 주관(322)에는 각각 주관 내부를 통과하는 증기의 압력을 측정하기 위한 제1 압력계(361)와 제2 압력계(362)가 마련된다.

보일러(310)에서 생성된 수증기는 고압의 상태로 제1 스팀주관(320)으로 유입되면 감압밸브(370)를 통과하면서 감압되어 제2 주관(322)을 통과하게 된다. 상기 감압밸브(370)에 의해 제2 주관(322)의 압력이 일정 수준으로 유지될 수 있으며, 일정 압력이 유지됨에 따라 제2 주관(322)을 통과하는 증기의 유량도 일정 수준으로 유지될 수 있다.

제2 압력계(362)가 설치되는 제2 주관(322)에는 온도센서 또는 유량센서가 마련될 수도 있다.

보조가열기(380)는 제2 주관(322)의 단부에 설치되어 있으며, 공급된 증기를 과열증기가 되도록 가열하는 것이다.

도시되지는 않았으나, 보조가열기(380)의 내부에는 내부를 통과하는 증기의 가열을 위한 전기식 히터가 내장되어 있으며, 전기식 히터를 중심으로 그 둘레에 증기가 이동할 수 있는 유로가 형성된다. 상기 유로는 상부와 하부에서 각각 내측으로 돌출되어 증기의 이동방향이 지그재그 형상이 되도록 유도하는 가이드판이 마련되어 있어서 증기가 보조가열기(380) 내부에서 체류하는 시간을 늘릴 수 있도록 형성되어 있으며, 이렇게 보조가열기(380)에서 가열된 증기는 과열증기가 되어 배출되며, 보조가열기(380)의 배출라인이 상기 스팀분사부(400)으로 연결된다.

스팀분사부(400)는 상술한 것처럼 상기 가열챔버(200)의 내부에 위치하며 다수의 분사홀들이 형성되어 있어서 상기 분사홀들을 통해 과열증기가 가공 대상 식품을 향해 분사된다.

상기 스팀분사부(400)의 형상과 길이, 분사홀들의 간격이나 크기 등은 가공조건이나 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

상기 스팀회수유닛(500)은 가열챔버(200)의 내부로 공급된 과열증기를 회수하여 제2 주관(322)으로 재공급하기 위한 것이다.

스팀회수유닛(500)은 가열챔버(200)의 내부에 설치되는 회수부재(510)와, 회수부재(510)의 내부에 설치되는 여과필터(520)와, 회수부재(510)로 가열챔버(200) 내부의 공기를 흡입하기 위한 흡입팬(530) 및 흡입팬(530)의 구동을 제어하기 위한 제어부(540)와 가열챔버(200)의 입구 및 출구측에 설치되는 제1 압력센서(551)와 제2 압력센서(552)를 포함한다.

상기 제어부(540)는 흡입팬(530)을 통해 회수부재(510)에서 가열챔버(200) 내부의 공기를 회수하도록 제어하는데, 상기 흡입팬(530)의 구동을 통해 회수부재(510)에서는 가열챔버(200) 내부의 과열증기를 흡입하고, 흡입된 과열증기는 여과필터(520)를 통해 과열증기 중에 포함되어 있는 이물질이 여과된 후 상기 제2 주관(322)으로 공급된다.

상기 제어부(540)는 제1 압력센서(551)와 제2 압력센서(552)의 측정값을 기반으로 흡입팬(530)의 구동을 제어한다.

가열챔버(200)의 내부로 과열증기가 공급되면, 가열챔버(200)의 내부 압력이 증가하면서 외부 공기가 가열챔버(200)의 내부로 유입되는 것은 차단되고 가열챔버(200)의 내부 공기가 가열챔버(200)의 입구 및 출구측으로 토출된다.

상기 제1 압력센서(551)와 제2 압력센서(552)는 이렇게 가열챔버(200)의 입구 또는 출구측 공기 압력을 측정하며 제어부(540)에서는 측정값이 양압이 유지되도록 즉, 가열챔버(200)로부터 외부로 공기가 배출되는 상태가 유지되도록 흡입팬(530)을 구동한다.

상기 스팀회수유닛(500)에서 과열증기를 지나치게 회수하는 경우 가열챔버(200)의 내부 압력이 낮아지면서 가열챔버(200)의 외부공기가 내부로 유입되며, 이로 인해 가공 대상 식품에 대한 열효율이 낮아지고, 스팀회수유닛(500)에도 대기 중의 공기가 유입될 수 있다. 이 경우 과열증기의 공급체계에 문제가 될 수 있으므로, 제1 압력센서(551)와 제2 압력센서(552)에서 측정되는 측정값이 음압인 경우 흡입팬(530)의 구동을 제한하여 가열챔버(200)의 내부 압력을 높여 외부공기가 가열챔버(200)의 내부로 유입되는 것을 차단한다.

가열챔버(200)의 내부로 공급되었던 과열증기는 스팀회수유닛(500)에 의해 회수되어 다시 제2 주관(322)으로 공급되며 보조가열기(380)를 통과해 재가열된 후 다시 가열챔버(200)의 내부로 공급된다.

상기 스팀회수유닛(500)에서 회수된 과열증기가 제2 주관(322)으로 유입됨에 따라 감압밸브(370)에 의해 보일러(310)에서 생성된 수증기가 제2 주관(322)으로 유입되는 유입량을 줄일 수 있으며, 에너지 효율을 높일 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

10: 과열증기를 이용한 구이장치
100: 컨베이어벨트 200: 가열챔버
300: 과열증기 공급유닛 310: 보일러
320: 스팀주관 321: 제1 주관
322: 제2 주관 330: 기수분리기
340: 스톱밸브 350: 스트레이너
361: 제1 압력계 362: 제2 압력계
363: 유량계 370: 감압밸브
380: 보조가열기 400: 스팀분사부
500: 스팀회수유닛 510: 회수부재
520: 여과필터 530: 흡입팬
540: 제어부 551: 제1 압력센서
552: 제2 압력센서

Claims (4)

1. 수증기를 생성하기 위한 보일러와;
   상기 보일러에서 생성된 수증기가 이송되는 스팀주관에 설치되고 수증기에 포함된 수분을 제거하기 위한 기수분리기와;
   상기 수증기의 이동방향을 따라 상기 기수분리기의 후방에 위치하도록 상기 스팀 주관에 설치되는 감압밸브와;
   상기 감압밸브의 후방에 설치되어 상기 스팀주관을 통과하는 증기의 압력을 측정하는 압력계와;
   상기 수증기를 과열증기가 되도록 가열하는 보조가열기와;
   상기 보조가열기에서 가열된 과열증기를 가공 대상 식품을 향해 분사하는 스팀분사부와;
   상기 스팀분사부로부터 분사된 과열증기가 외부로 누출되지 않도록 공간을 구획하는 가열챔버; 및
   상기 스팀분사부에서 분사된 과열증기를 회수하여 상기 보조가열기와 감압밸브 사이의 스팀주관으로 재공급하는 스팀회수유닛을 포함하며,
   상기 스팀회수유닛은 상기 스팀분사부에서 분사된 과열증기를 회수하도록 상기 가열챔버의 내부에 설치되는 회수부재와,
   상기 회수부재에 설치되어 회수되는 증기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과필터와,
   상기 회수부재로 상기 가열챔버의 내부 공기를 흡입하기 위한 흡입팬과,
   상기 가열챔버의 입구 및 출구측에 설치되어 상기 가열챔버의 내부로 공급된 과열증기 중 상기 회수부재를 통해 회수되지 않은 증기가 상기 가열챔버의 외부로 배출되는 압력을 측정하는 배기압력측정부와,
   상기 배기압력측정부의 측정결과를 전달받고 상기 가열챔버의 내부로 외부공기가 유입되지 않도록 상기 흡입팬의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 구이장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가공 대상 식품을 운반하는 컨베이어벨트를 더 구비하며,
   상기 가열챔버는 상기 컨베이어벨트의 가열구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 과열증기를 이용한 구이장치.
   
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4. 삭제

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