KR102408946B1 - 비연소식 제연장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스를 제거하는 소형 제연장치에 대한 것으로, 본 발명에 따르면, 커피로스터와 같은 제연대상 가스를 유입받아 제연을 수행하되, 제연 대상가스를 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 통해 제연할 수 있도록 하여, 제연의 효율을 극대화할 수 있도록 한다.

Description

비연소식 제연장치{SMOKE REMOVING DEVICE}

본 발명은 가스를 제거하는 소형 제연장치에 대한 것이다.

일반적으로 폐기물 소각로나 일반 보일러 등에서 사용되는 연소장치는 연소용 버너를 이용하여 주연소로에서 폐기물을 연소시키고, 배출되는 배기가스 내에는 완전연소되지 않고 발생되는 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 미연탄소, 황산화물(SOx), 등의 유기화합물과, 버너를 이용한 식품조리나 커피 원두의 로스팅 시에 발생되는 연기나 냄새, 미세분진 등의 유해물질에 의해 대기가 심각하게 오염되는 문제점이 발생되고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 완전연소가 이루어지도록 주연소실 또는 일반 생산설비공정에서 배출되는 미연소 배기가스 및 연기나 냄새, 분진 등의 유해물질을 열분해시키는 재연소실이 구비된 연소장치가 사용되고 있다.

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

이와 같은 커피 로스터의 친환경적 배기와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1104180호에는, 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 연소되도록 하는 구성을 가지고 있다. 그러나 이러한 제연장치의 경우, 제연효율이 떨어지고, 제연을 구현하는 화염분사 방식의 버너의 사용으로 인해, 유해가스의 재발생율이 높아지며, 연로소모가 증대되는 문제가 발생하고 있다.

이에, 이와 같은 종래 이술을 개선하여 보다 향상된 제연 효과를 제공할 수 있는 제연기에 대한 요구가 높아지고 있다.

한국 등록특허공보 제1104180호

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 커피로스터와 같은 제연대상 가스를 유입받아 제연을 수행하되, 제연 대상가스를 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 통해 제연할 수 있도록 하며, 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 적용하는바, 가스버너등의 연소식 발열체를 적용하는 제연시스템 대비 유해가스의 발생이 현저하게 절감되며, 제연비용이 절감할 수 있는 제연장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 수용공간을 마련하는 케이싱부(10); 상기 케이싱부(10) 내측의 수용공간으로 제연 대상 가스를 유입하는 유입부(20); 상기 케이싱부(20) 내부에 안착되며, 발열체유닛(32)에 의해 가열된 메탈화이버층(34)을 상기 가스가 경유하며 제연을 구현하는 제연모듈부(30); 및 상기 제연모듈부(30)을 경유한 제연 대상 가스를 배출시키는 배출부(40);를 포함하는, 비연소식 제연장치를 제공할 수 있도록 한다.

이 경우, 상기 제연모듈부(30)는, 중심부가 중공되며, 테두리부재(31); 상기 테두리부재(31)의 내측에 상하로 배치되는 한 쌍의 메탈화이버층(34); 상기 한 쌍의 메탈화이버층(34)의 사이에 인접하여 배치되며, 상기 메탈화이버층(34)을 가열하는 발열체유닛(32);를 포함하는, 비연소식 제연장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 발열체유닛(32)은, 일단(32a)과 타단(32b)을 가지는 바타입(bar type)의 열전달부재로 구성되며, 상기 일단(32a)에서 상기 타단(32b)으로 이어지는 열전달부재는 적어도 2 이상의 곡률을 가지는 구조이며, 상기 열전달부재의 표면과 상기 메탈화이버층의 일영역이 접촉되는 구조인, 비연소식 제연장치를 구현할 수 있도록 한다.

나아가, 상기 일단(32a)과 상기 타단(32b)은 상기 테두리부(31) 외부의 연결부(A)를 통해 외부 전원공급부와 연결되며, 상기 열전달부재는 상기 전원공급부의 전원에 의해 발열하는 전기발열체인, 비연소식 제연장치를 구현할 수 있도록 한다.

또한, 상기 비연소식 제연장치는, 상기 배출부(40)에서 배출되는 제연 대상 가스와 외부공기를 혼합시켜 제연대상가스를 냉각시키는 냉각모듈부(50); 상기 냉각모듈부(50)과 연결되며, 상기 냉각모듈부(50) 내부의 혼합공기를 외부로 배출시키는 송풍팬을 구비하는 송풍모듈부(60);를 더 포함하는, 비연소식 제연장치를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 커피로스터와 같은 제연대상 가스를 유입받아 제연을 수행하되, 제연 대상가스를 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 통해 제연할 수 있도록 하여, 제연의 효율을 극대화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

특히, 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 적용하는바, 가스버너등의 연소식 발열체를 적용하는 제연시스템 대비 유해가스의 발생이 현저하게 절감되며, 제연비용이 절감되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제연장치의 요부 사시개념도이다.
도 2는 도 1의 분해사시개념도이다.
도 3은 도 1의 측단면개념도이다.
도 4는 도 1의 제연모듈부의 확대개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제연장치의 전체 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제연장치(이하, '본 발명'이라 한다.)의 요부 사시개념도이며, 도 2는 도 1의 분해사시개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 수용공간을 마련하는 케이싱부(10)와 상기 케이싱부(10) 내측의 수용공간으로 제연 대상 가스를 유입하는 유입부(20), 상기 케이싱부(20) 내부에 안착되며, 발열체유닛(32)에 의해 가열된 메탈화이버층(34)을 상기 가스가 경유하며 제연을 구현하는 제연모듈부(30) 및 상기 제연모듈부(30)을 경유한 제연 대상 가스를 배출시키는 배출부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 케이싱부(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 밀폐형 케이스 구조로 구현될 수 있으며, 내부에 수용공간이 형성되며, 상부에는 유입부(20)와 하부에는 배출부(40)이 연결되어, 상기 수용공간과 연통하는 구조로 구현될 수 있도록 한다. 상기 케이싱부(10)는 상부 케이싱부(10a)와 하부 케이싱부(10b)로 분리되어 결합될 수 있는 구조로 구현될 수 있도록 하여, 추후 유지보수를 편리하게 구현할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 유입부(20)는 도시되지 않았으나, 커피로스터와 같은 장비에서 발생하는 연기를 유입시키는 배관모듈과 연결되는 관형(pipe type)의 형상의 구조물로 구현될 수 있으며, 케이싱부(10)의 상부에 마련되는 관통홀((H1) 부분에 대응되도록 결합될 수 있도록 한다. 일예로는 전기 후렌지 구조물(11)과 같은 구조물을 부가하여 밀폐력을 높일 수 있도록 결합할 수 있다.

상기 배출부(40)는 하부 케이싱부(10b)의 표면에 결합되는 관형(pipe type)의 형상의 구조물로 구현될 수 있으며, 하부 케이싱부(10)의 외표면에 마련되는 관통홀((H2) 부분에 대응되도록 결합될 수 있도록 한다. 이 경우에도, 유입부의 결합구조와 동일하게, 전기 후렌지 구조물(12)과 같은 구조물을 부가하여 밀폐력을 높일 수 있도록 결합할 수 있다.

본 발명의 상기 케이싱부(10)의 내부에는 제연모듈부(30)가 배치되도록 한다.

도 3은 도 1의 측단면 개념도를 도시한 것으로, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 제연모듈부(30)는 바람직하게는, 상기 케이싱부(10)의 내부 공간에 상부 케이싱부(10a)와 하부 케이싱부(10b)로 분리되어 결합하는 지점에 대응되는 위치인, 수용공간의 중심부 영역(X)에 배치되도록 한다. 이는 유입부(20)을 통해 유입되는 제연 대상 가스가 제연모듈부(30)에서 일정 시간 체류할 수 있도록 하며, 후술하는 송풍모듈부(60, 도 5참조)의 송풍기의 작동에 의해 발생하는 흡인력에 의해 제연 대상가스가 상부 메탈화이버층(34a)과 접촉할 수 있는 시간을 증가시킬 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명에서는 메탈화이버층(34)가 한 쌍으로 구비되어, 하부에 배치되는 메탈화이버층(34b)의 하부에도 상부와 같은 수용공간영역이 구비되어 제연된 가스가 일정시간동한 체류하여, 하부 메탈화이버층(34b)와 접촉하는 시간이 추가로 보장될 수 있는바, 제연효율이 더욱 높아질 수 있게 된다.

도 4는, 도 2에서 상술한 제연모듈부의 구성의 요부 확대도를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 상기 제연모듈부(30)는, 도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이, 중심부가 중공되며, 테두리부재(31)와, 상기 테두리부재(31)의 내측에 상하로 배치되는 한 쌍의 메탈화이버층(34), 상기 한 쌍의 메탈화이버층(34)의 사이에 인접하여 배치되며, 상기 메탈화이버층(34)을 가열하는 발열체유닛(32)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 테두리부재(31)는, 한 쌍의 메탈화이버층(34), 즉 상부 메탈화이버층(34a)와, 발열체유닛(32), 하부 메탈화이버층(34b)가 적층되는 구조로 안착될 수 있는 지지구조를 제공하게 된다. 보다 안정적인 지지구조를 위해서, 상부 메탈화이버층(34a)과 하부 메탈화이버층(34b)의 상부에는 고정 받침부재(35a, 35b)가 각각 배치되어 고정력을 높일 수 있도록 한다. 나아가, 고온의 발열 구조를 안정적으로 지지하기 위해서, 상기 테두리부재(31)는 세라믹 재질의 고내열성 부재로 형성될 수 있도록 함이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 고정 받침부재(35a, 35b)도 세라믹 재질의 고내열성 부재로 구현할 수 있도록 한다.

상기 상부 메탈화이버층(34a)과 하부 메탈화이버층(34b)은 금속화이버로 구현되는 시트형 구조물로 구성되며, 상하부에 배치되는 메탈화이버층의 사이의 이격공간에는 발열체유닛(32)가 배치된다. 특히, 본 발명에서는, 상기 발열체유닛(32)가 연소식 화염을 방사하는 구조가 아니라 전기발열식 구조로 발열을 인가하는 열전달부재를 구비할 수 있도록 한다.

바람직한 일예로는 상기 열전달부재는, 도 4에 도시된 것과 같이, 일단(32a)과 타단(32b)을 가지는 바타입(bar type)의 구조를 구비하며, 일단(32a)과 타단(32b)은 외부 전기를 입력받을 수 있는 단자구조로 구현하며, 일단과 타단을 제외한 영역은 금속 또는 합금 재질(이를테면, SUS 등)로 구성되며 내부가 중공되는 가열몸체(32c)와 상기 가열몸체(32c) 내부에 배치되며, 상기 일단과 타단을 통해 전력을 공급받아 발열하는 열선 구조물(예를 들면, 열저항이 높은 니크롬선 부재)이 배치되는 구조로 구현될 수 있다.

특히, 본 발명에서의 가열몸체(32c) 표면과 상기 메탈화이버층 내표면은 상호간 접촉되는 구조로 배치될 수 있도록 하며, 가열몸체(32c)는 적어도 2 이상의 곡률을 가지는 구조로 구성되어, 메탈화이버층과의 접촉 표면적을 넓일 수 있도록 배치될 수 있도록 한다. 이를 통해 전력인가와 동시에 신속한 메탈화이버층의 가열이 이루어질 수 있도록 한다.

아울러, 상기 열전달부재의 일단(32a)과 타단(32b)은 외부 전기를 입력받을 수 있는 단자구조로 구현되며, 테두리부(31)에 마련되는 연결부(A, B)를 관통하여 외부로 노출될 수 있는 구조로 구현된다. 가열몸체(32c)의 경우, 테두리부 내부에 배치될 수 있도록 하며, SUS 재질의 중공형 구조로 구현되게 되는 경우, 내부 열선구조물의 높은 열을 용이하게 전달 확산할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 전체 구조를 도시한 측단면 개념도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 외부의 장비에서 발생하는 제연 대상 가스(이하, '가스')를 유입받는 유입부(20)을 통해서, 케이싱부(10)의 내부로 유입되게 된다. 유입된 가스는 케이싱부(10)의 상부 수용공간(S1)에 일정 시간 체류하게 된다.

이 경우, 제연모듈부(30)에 전원이 공급되며, 발열유닛을 통해 메탈화이버층(34)가 순식간에 가열이 되게 되면, 가열된 상부 메탈화이버층과 접촉하며 1차 제연이 이루어지게 된다.

이후, 송풍모듈부(60)에서 가동되는 송풍기의 회전에 의해 장치 전체에 공기의 흐름이 유도되게 되면, 상부 수용공간(S1)에 체류하는 가스가 제연모듈부(30)을 관통하며 하부 수용공간(S2)로 이동하게 된다. 제연효율을 높이기 위해서는, 가스가 반드시 제연모듈부(30)을 경유하도록 하여야 하는바, 케이싱부(10)과 테두리부의 외면이 완전히 밀착되도록 함이 바람직하다.

가열된 상부 메탈화이버층과 하부 메탈화이버층을 경유하는 동안 가스는 2차 제연이 이루어지게 되며, 이후 하부 수용공간(S2)에 일정 시간 체류하며, 하부 메탈화이버층의 표면과 접촉하며 3차 제연이 이루어지게 된다. 본 발명은 이러한 과정을 통해 제연효율을 극대화할 수 있게 된다.

제연이 이루어진 가스는 제연모듈부(30)을 경유하며, 매우 고온의 가스 상태(300℃~350℃)를 유지하게 되는데, 배출부(40)를 통과하는 고온의 가스는 냉각모듈부(50)에 진입하도록 하여, 온도를 낮출 수 있도록 한다. 이를 위해, 본 발명은 상기 배출부(40)에서 배출되는 제연 대상 가스와 외부공기를 혼합시켜 제연대상가스를 냉각시키는 냉각모듈부(50)를 케이싱부(10) 하부에 배치될 수 있도록 한다.

상기 냉각모듈부(50)은 흡기팬(52)을 배치하여, 외부의 공기를 내부로 유입될 수 있도록 하며, 고온의 제연된 가스와 외부 공기를 혼합하여 통상 230℃ 이하의 공기로 냉각할 수 있도록 한다.

아울러, 본 발명은 상기 냉각모듈부(50)의 하부에 배치되며, 상기 냉각모듈부(50)과 연결되며, 상기 냉각모듈부(50) 내부의 혼합공기를 외부로 배출시키는 송풍팬을 구비하는 송풍모듈부(60)를 더 포함하여 구성될 수 있도록 한다.

특히, 상기 송풍모듈부(60)는, 연결되는 냉각모듈부(50)와 케이싱부(10)과 상호 연통하는 구조로 연결되어, 송풍기의 흡기에 따라, 장치 내부의 공기를 하부 방향으로 유인할 수 있는 유인력을 생성할 수 있도록 한다. 즉, 외부에서 유입부(20)로 유입되는 제연 대상 가스의 이동은 상술한 송풍기의 작동에 따른 흡인력에 의해 유도될 수 있는바, 별도의 공기 배출을 위한 장비가 각 구성에 배치될 필요가 없어, 경제적인 장비 작동 구조로 구현할 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 제연장치는, 커피로스터와 같은 제연대상 가스를 유입받아 제연을 수행하되, 제연 대상가스를 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 통해 제연할 수 있도록 하여, 제연의 효율을 극대화할 수 있으며, 특히 전기발열식 발열구조를 가지는 메탈화이버로 구성되는 제연모듈을 적용하는바, 가스버너등의 연소식 발열체를 적용하는 제연시스템 대비 유해가스의 발생이 현저하게 절감되며, 제연비용이 절감할 수 있는 장점이 구현되게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 케이싱부
20: 유입부
30: 제연모듈부
40: 배출부
50: 냉각모듈부
60: 송풍모듈부

Claims (5)

1. 수용공간을 마련하는 케이싱부(10); 상기 케이싱부(10) 내측의 수용공간으로 제연 대상 가스를 유입하는 유입부(20);
   상기 케이싱부(10) 내부에 안착되며, 발열체유닛(32)에 의해 가열된 메탈화이버층(34)을 상기 가스가 경유하며 제연을 구현하며, 중심부가 중공되며, 테두리부재(31); 상기 테두리부재(31)의 내측에 상하로 배치되는 한 쌍의 시트형 구조로 구현되는 메탈화이버층(34); 상기 한 쌍의 메탈화이버층(34)의 사이에 인접하여 배치되며, 상기 메탈화이버층(34)을 가열하는 발열체유닛(32)을 포함하는 제연모듈부(30); 및
   상기 제연모듈부(30)을 경유한 제연 대상 가스를 배출시키는 배출부(40);
   상기 배출부(40)에서 배출되는 제연 대상 가스와 외부공기를 혼합시켜 제연대상가스를 냉각시키는 냉각모듈부(50); 상기 냉각모듈부(50)과 연결되며, 상기 냉각모듈부(50) 내부의 혼합공기를 외부로 배출시키는 송풍팬을 구비하는 송풍모듈부(60);를 포함하며,
   상기 발열체유닛(32)은, 일단(32a)과 타단(32b)을 가지는 바타입(bar type)의 열전달부재로 구성되며, 상기 일단(32a)에서 상기 타단(32b)으로 이어지는 열전달부재는 적어도 2 이상의 곡률을 가지는 구조로 형성되며, 상기 일단(32a)과 상기 타단(32b)을 제외한 영역의 열전달부재는 금속재질의 중공형 가열몸체와 상기 가열몸체 내부에 배치되는 열선 구조물을 포함하며, 상기 가열몸체의 표면과 상기 메탈화이버층의 일영역이 접촉되는 구조인, 상기 일단(32a)과 상기 타단(32b)은 전원공급부와 연결되며, 상기 열선 구조물에 전력을 공급하는 전기발열식 구조로 구현되며,
   상기 제연모듈부(30)는, 상기 케이싱부(10)의 내부 공간에 상부 케이싱부(10a)와 하부 케이싱부(10b)로 분리되어 결합하는 지점에 대응되는 위치인, 수용공간의 중심부 영역(X)에 배치되도록 하며,
   상부 메탈화이버층(34a)과 하부 메탈화이버층(34b)의 상부에는 세라믹 재질의 고내열성 부재로 형성되는 고정 받침부재(35a, 35b)가 각각 배치되는,
   비연소식 제연장치.
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