KR200470151Y1 - 농수산물 건조기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 농수산물 건조기에 관한 것으로서, 특히, 전력소비효율을 크게 높이고, 건조품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 살균기능까지 갖춘 마이크로파를 이용하고 있는, 농수산물 건조기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 고안에 따른 농수산물 건조기는, 농산물 또는 수산물인 피건조물을 회전시키기 위한 회전부; 내부에 형성된 건조실에 상기 회전부를 구비하고 있는 챔버; 상기 챔버의 전면에 형성된 개방부를 개폐시키기 위한 도어; 상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부로 유입시키기 위한 제어부; 및 상기 제어부 중 상기 챔버의 전면에 해당되는 부분에 형성되어 상기 제어부에 제어신호를 입력하거나 상기 제어부의 동작상태정보를 출력하기 위한 입출력부를 포함한다.

Description

농수산물 건조기{A Drying Machine For Agricultural And Marine Products}

본 고안은 건조기에 관한 것으로서, 특히, 마이크로파를 조사하여 농수산물을 건조시키는 농수산물 건조기에 관한 것이다.

농어가에 보급되고 있는 농수산물 건조기는, 농수산물의 부가가치 향상을 목적으로 적정한 함수율까지 수분을 제거하기 위해 사용되는 농기계로서, 일반적으로 열원에서 발생한 열을 모터와 팬을 이용해 건조실 내부로 유입시켜 피건조물을 건조시키고 있다.

현재 일반적으로 이용되고 있는 농수산물 건조기는, 열풍건조 또는 복사건조로 분류되며, 에너지원에 따라 크게 기름식(등유)과 전기식(전기히터)으로 구분되고 있다. 또한, 원적외선 램프 또는 면상발열체 등을 이용하는 방식도 있으나, 이러한 방식은 전기식 건조기의 일종으로 시장에 유통되는 수량이 많지 않고 효율과 실효성이 적다. 농수산물 건조기를 그 유형에 따라 구분하면 다음과 같다.

기름식 건조기는 경유 또는 등유를 연소시켜 발생한 열을 송풍기를 이용하여 건조실 내부로 유입시키는 구조이다. 이러한 기름식 건조기는, 운전 중 소음이 많고, 피건조물의 함수율 편차가 매우 커 이를 보정 하기 위해 건조 도중 채반을 상하로 교체해줘야 하는 불편이 있고, 기름 냄새로 피건조물 품질저하가 우려되며, 최근의 유가폭등으로 유지비 부담이 가중됨에 따라 공급수량이 크게 줄어들고 있다. 그러나, 기름식 건조기는 전기식에 비해 건조시간이 빠르고 대용량제품에서는 전기식 건조기의 한계를 능가하는 측면이 있어 꾸준히 개발 및 판매되고 있다.

전기식 건조기는 전기히터를 열원으로 하고 송풍기를 이용하여 열풍을 건조실 내부로 유입시키는 방식으로서, 농사용전력(36.4원/kWh, 2008년 기준)을 사용할 수 있기 때문에 유지비가 매우 저렴하다. 그러나, 전기식 건조기는 건조속도가 늦고, 함수율 편차가 커 균일한 건조가 안 되고, 높은 건조온도로 인해 영양소가 파괴되고, 피건조물의 색깔이 나쁘며, 외부와의 단열문제로 건조실 내부온도 유지가 어려워 계절에 따른 건조성능의 차이가 크며, 피건조물의 품질에 악영향을 미친다는 문제점을 가지고 있다.

원적외선 건조기는 전기식 건조기의 일종으로서, 열원으로 원적외선램프를 이용함으로써 건조품질을 향상시킬 목적으로 개발되었다. 그러나, 원적외선 건조기는 피건조물 회전장치가 추가로 필요하며, 원적외선 방출효율이 매우 낮아 실효성이 적다.

감압식 건조기는 건조실 내부압력을 낮춤으로써 피건조물의 건조를 촉진하는 구조이다. 그러나, 감압식 건조기는 실질적으로는 단순한 전기식 건조기와 원리가 크게 다르지 않아 큰 실효를 거두지 못하고 있다.

제습 건조기는 응축기와 증발기를 사용하여 공기 중의 습기를 제거함으로써 피건조물의 건조를 촉진하는 원리를 이용하는 구조이다. 그러나, 제습 건조기는 피건조물의 건조품질이 양호하나 제작단가가 높아 판매신장에 장애요인으로 작용한다.

즉, 상기한 바와 같은 종래의 다양한 방식의 농수산물 건조기들은, 개별적으로는 장점을 가지고도 있으나, 일반적으로 건조속도가 느리고, 함수율 편차가 크며, 피건조물의 품질이 좋지 않은 등의 성능차이가 있을 뿐만 아니라, 전력소비효율이 낮아 농사용전력 설비비 부담이 크고, 환경문제를 유발하는 등의 문제점들을 가지고 있다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력소비효율을 크게 높이고, 건조품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 살균기능까지 갖춘 마이크로파를 이용하고 있는, 농수산물 건조기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 고안은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기는 농산물 또는 수산물인 피건조물을 회전시키기 위한 회전부; 내부에 형성된 건조실에 상기 회전부를 구비하고 있는 챔버; 상기 챔버의 전면에 형성된 개방부를 개폐시키기 위한 도어; 상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부로 유입시키기 위한 제어부; 및 상기 제어부 중 상기 챔버의 전면에 해당되는 부분에 형성되어 상기 제어부에 제어신호를 입력하거나 상기 제어부의 동작상태정보를 출력하기 위한 입출력부를 포함할 수 있다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기에 있어서, 상기 회전부는 상기 피건조물이 놓여지는 턴테이블, 상기 턴테이블을 지지하면서 회전시키기 위한 회전축, 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터를 포함할 수 있다. 상기 턴테이블의 표면에는, 상기 턴테이블이 회전되더라도 상기 피건조물 또는 상기 피건조물이 담긴 채반이 상기 턴테이블로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 홈이 형성될 수 있다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기에 있어서, 상기 챔버는 외관을 형성하는 복수개의 골격들, 및 상기 골격들 사이의 공간을 커버하는 패널들을 포함할 수 있다. 상기 패널들 중에서 상기 건조실 내부에 해당되는 면에는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하기 위한 금속도체가 형성될 수 있다. 상기 패널과 상기 골격의 틈새는 은박 테이프로 밀봉되고, 상기 챔버 또는 제어부 중에서 외부와 연결되는 공기 통로에는 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같은 크기의 눈을 가진 철망이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 눈의 크기가 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같다는 것은, 상기 눈의 틈새 간격이 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같다는 것을 의미한다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기에 있어서, 상기 제어부는 상기 마이크로파를 생성하여 상기 건조실로 유입시키기 위한 마이크로파발생부; 상기 챔버의 일측면에 장착되어 있으며 상기 챔버와 인접되어 있는 제1면에 상기 마이크로파발생부가 장착되어 있는 제어함; 상기 건조실의 수분을 상기 제어함의 내부공간으로 배출시키기 위한 수분배출용배기팬; 상기 제어함 외부의 건조하고 신선한 바람을 상기 제어함의 내부공간으로 유입시키기 위한 흡기팬; 및 상기 마이크로파발생부, 상기 수분배출용배기팬과 상기 흡기팬의 구동을 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있다.

상술한 해결 수단에 따라 본 고안은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 고안은 전기가열 열풍식 농수산물 건조기에 비해 탁월한 건조능력을 가지고 있으며, 에너지소비량을 현저히 줄일 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 고안은 평균건조시간을 종래의 30 내지 40 시간에서, 24시간 이하로 단축시킬 수 있고, 살균기능이 추가되어 있으며, 종래의 열풍식 농수산물 건조기에 비해 피건조물 함수율 편차 및 건감율을 개선시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 고안은 비연소 가열방식인 마이크로파를 이용하고 있기 때문에, 화재발생 위험성을 제거할 수 있고, 종래의 건조기보다 건조 성능이 우월하며, 살균기능을 추가하고 있기 때문에 식재료의 위생적 가공과 저장성을 향상시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 고안은 고속으로 균일건조가 가능하고 살균기능이 추가되어 고품질 건조식품 생산이 가능하게 개발함으로써, 저효율, 불균일 건조, 전력설비비 부담 등의 문제점을 내포한 종래의 농어가용 열풍형 건조기를 대체하고, 에너지효율화, 식재료의 고급화 및 농어가 소득증대에 일조할 수 있다는 효과를 제공한다. 즉, 본 고안은 종래의 농어가용 건조기의 고유기능에 살균기능까지 추가된 마이크로파 건조기의 상용화를 통해, 건조식품의 고급화를 유도하고, 저장성 향상에 따른 유통기한 증가로 식재료의 가격인하 및 농수산물 고부가가치 창출을 유도할 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 챔버를 구성하는 골격과 그 내부에 장착되어 있는 회전부를 나타낸 예시도.
도 3은 본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 회전부의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 제어부의 내부를 나타낸 예시도.
도 5는 도 4에 도시된 제어함의 제1면에 장착되어 있는 마이크로파발생부와 수분배출용배기팬의 배기팬고정기의 구성을 상세히 나타낸 예시도.
도 6은 도 5에 도시된 마이크로파발생부를 구성하는 마이크로파발생기, 도파관 및 고압 트랜스포머의 배치관계를 대략적으로 나타낸 예시도.
도 7은 본 고안에 따른 농수산물 건조기에서의 공기의 순환 상태를 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 2는 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 챔버를 구성하는 골격과 그 내부에 장착되어 있는 회전부를 나타낸 예시도이다.

본 고안에 따른 건조기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전되는 턴테이블을 포함하고 있는 회전부(100), 내부에 형성된 건조실에 상기 회전부를 구비하고 있는 챔버(200), 상기 챔버의 전면에 형성된 개방부를 개폐시키기 위한 도어(300), 상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부로 유입시키기 위한 제어부(400) 및 상기 제어부 중 상기 챔버의 전면에 해당되는 부분에 형성되어 상기 제어부에 제어신호를 입력하거나 상기 제어부의 동작상태정보를 출력하기 위한 입출력부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 회전부(100)는 챔버 내부 공간에 배치되며, 건조하고자 하는 농산물 또는 수산물이 놓여지는 턴테이블(110), 턴테이블을 지지하면서 회전시키기 위한 회전축(120), 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터의 구동력을 감속시켜 회전축으로 전달하기 위한 감속기를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 본 고안은 건조하고자 하는 농산물 또는 수산물과 같은 피건조물을 담은 채반(미도시)을 턴테이블(110)에 올려놓고 천천히 회전하면서 마이크로파가 골고루 조사되도록 함으로써 건조효율을 향상시키고 있다.

다음, 챔버(200)는 다양한 형태로 구성될 수 있으나, 도 1에는 직육면체 형상을 이루고 있는 챔버가 본 고안의 일예로서 도시되어 있다. 챔버는 챔버의 외관을 형성하는 복 수개의 골격(프레임)(210)으로 구성되어 있으며, 골격(210)들 사이의 공간은 패널(220)로 커버되고 있다.

챔버를 구성하는 6면들 중 전면은 외부와 관통되어진 개방부를 이루고 있으며, 이 개방부는 도어(300)에 의해 개폐될 수 있다.

챔버를 구성하는 6면들 중 일측면에는 제어부(400)가 장착되어 있다. 도 1에는 6면들 중 우측면에 제어부(400)가 장착되어 있는 본 고안의 일예가 도시되어 있다.

챔버의 6면에 의해 챔버 내부에 형성되는 건조실(X)의 바닥면(220a)에는 회전부(100)의 턴테이블(110)이 장착되어 있고, 바닥면(220a)의 하단에는 모터(130)가 구비되어 있다.

한편, 마이크로파는 2.4GHz의 주파수를 가지는 전자기파의 일종으로서 원적외선보다 파장이 길고 주파수는 낮다. 따라서, 침투력이 강해 인체 조직에 깊이 침투하고 온열 효과에 의해 대상물을 원적외선보다 높은 온도까지 가열할 수 있다.

따라서, 본 고안은 도어(300)를 폐쇄하였을 때 전자파가 외부로 방출되지 못하도록 챔버 내부의 모든 방향을 금속도체로 완전히 차폐하여 누설자기장 2mG 이하의 EMF 기준을 충족하도록 구성되어 있다. 즉, 챔버(200)를 구성하는 패널(220)의 내부면에는 상기한 바와 같은 금속도체를 부착함으로써, 전자파가 챔버 외부로 방출되지 못하도록 하고 있다.

또한, 본 고안은, 챔버(200) 및 제어부(400) 중 외부로 연결되는 모든 공기 통로를 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같은 크기의 눈을 가진 철망으로 방호하고 있으며, 패널(220)과 골격(210)의 틈새를 은박 테이프로 밀봉하여 마이크로파의 누설을 차폐하고 있다. 여기서, 상기 눈의 크기가 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같다는 것은, 상기 눈의 틈새 간격이 0 보다는 크고 5mm 보다는 작거나 같다는 것을 의미한다.

다음, 도어(300)는 상기한 바와 같이 챔버의 전면에 형성되어 있는 개방면을 개폐시키는 기능을 수행한다. 도어(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버와 연결되어 있는 도어프레임(310) 및 챔버 외부에서 챔버 내부의 건조실을 볼 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 도어창(320)을 포함하여 구성될 수 있다.

다음, 제어부(400)는 상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부의 건조실(X)로 유입시키고 건조실의 공기 흐름을 제어하기 위한 것으로서, 마이크로파를 생성하여 챔버 내부의 건조실로 유입시키기 위한 마이크로파발생부, 챔버의 일측면에 장착되어 있으며 챔버와 인접되어 있는 제1면에 마이크로파발생부가 장착되어 있는 제어함, 제어함의 제1면에 장착되어 건조실의 수분을 제어함의 내부공간으로 배출시키기 위한 수분배출용배기팬, 제어함 중 제1면과 마주보고 있는 제2면에 장착되어 있으며 제어함 외부의 건조하고 신선한 바람을 제어함의 내부공간으로 유입시키기 위한 흡기팬 및 마이크로파발생부, 수분배출용배기팬과 흡기팬의 구동을 제어하기 위한 제어기를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 제어부(400)의 상세한 구성 및 기능은, 이하에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된다.

제어부(400) 중 챔버(200)의 전면에 대응되는 일측면에는 제어부(400)의 기능을 제어하기 위한 각종 제어신호들을 입력하거나, 제어부의 기능을 모니터링 할 수 있는 각종 버튼, 램프 및 출력창들을 포함하고 있는 입출력부(500)가 형성되어 있다.

마지막으로, 입출력부(500)는 상기 제어부 중 상기 챔버의 전면에 해당되는 부분에 형성되어 상기 제어부에 제어신호를 입력하거나 상기 제어부의 동작상태정보를 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 입출력부(500)는 제어부(400)를 구성하는 제어함 중 챔버의 전면에 해당되는 제3면에 형성되는 각종 버튼, 각종 램프, 각종 스위치 및 각종 출력창을 포함하고 있다.

본 고안은 고령의 농어민들이 직관적으로 이해할 수 있고, 조작이 간편하도록 원버튼 형식으로 입출력부를 디자인하고 있다.

또한, 본 고안은 최소 8종 이상의 농수산물 최적건조온도를 입출력부의 저장부 또는 제어부의 저장부에 미리 입력해 둠으로써, 사용자의 1회 조작(버튼 선택)으로 농수산물의 종류에 따라 건조완료까지 자동수행 되도록 프로그래밍될 수 있다.

또한, 본 고안은 범용기능을 수행하기 위한 입출력부의 조작버튼을 5개 이하로 설계함으로써 조작의 편이성을 확보할 수 있다.

또한, 본 고안은 입출력부에 현재온도, 설정온도, 설정시간, 에러를 표시할 수 있는 7-Segment LED 출력창을 배치함으로써, 사용자 인터페이스의 완성도를 높일 수 있다.

도 3은 본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 회전부의 구성을 나타낸 예시도이다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기는 상기한 바와 같이 챔버(200) 내부에 회전부(100)가 구비되고, 챔버 전면부에 형성된 개방부를 도어(300)를 통해 개폐시키고 있으며, 챔버(200)의 일측면에 구비된 제어부(400)를 통해 챔버 내부의 건조실(X)의 상태를 제어하는 한편, 제어부(400)의 전면에 구비되어 있는 입출력부(500)를 통해 제어부의 기능을 제어하고 있다.

이들 구성요소들 중, 챔버(200) 내부에 장착되는 회전부(100)는 건조실에 투입된 피건조물(농수산물)을 회전시켜 건조효율을 증대시키기 위한 것이다.

즉, 제어부(400)에서 생성된 마이크로파가 건조실에 투입된 피건조물에 골고루 조사되도록 하는 것은 에너지의 효율을 높이고 우수한 건조 품질을 얻기 위해 매우 중요한 요건으로서, 본 고안은 이를 위해 회전부(100)를 구비하고 있다.

마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부의 마이크로파발생기(마그네트론)를 제어부와 챔버 내부의 최적의 위치에 배치하였다 하더라도, 마이크로파의 사각지대는 존재할 수 있으며, 이를 최소화하기 위해 종래부터 다양한 아이디어들이 시도되었다.

예를 들어, 마이크로파가 챔버 내부로 진입하는 순간 임의의 각도로 반사되어 비산하도록 도파관의 입구에 스터러 팬(Stirrer Fan)(교반기 팬)을 부착하는 방법 또는 마이크로파의 사각지대를 없애기 위해 건조가 빠른 부분에 금속 재질의 방호판을 설치하는 방법 등이 적용되었다.

그러나, 본 고안은 피건조물을 회전시키는 방법을 이용한 것으로서, 이 방법은 구조적으로 간단할 뿐만 아니라, 적은 동력으로도 좋은 효과를 얻을 수 있으며, 스터러 팬(Stirrer Fan)의 부착으로 인한 또 다른 문제점들을 방지할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이를 위해 본 고안은 회전부(100)를 구비하고 있으며, 회전부(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 건조하고자 하는 농산물 또는 수산물이 놓여지는 턴테이블(110), 턴테이블을 지지하면서 회전시키기 위한 회전축(120), 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터의 구동력을 감속시켜 회전축으로 전달하기 위한 감속기(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 턴테이블(110)을 제외한, 회전축(120), 모터(130) 및 감속기(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버의 건조실(X)을 형성하는 바닥면(220a)의 하단에 구비되어 있다.

턴테이블(110)의 표면에는, 턴테이블이 회전되더라도 피건조물 또는 피건조물이 담겨진 채반이 턴테이블로부터 이탈되지 않도록 움푹 파여진 형상의 홈(110a)들이 형성될 수 있다.

건조기용 채반은 일반적으로는 금속 재질의 타공 채반 또는 플라스틱 채반이 주로 사용된다. 플라스틱 채반은 무게가 가볍고 청결하며 관리 및 다루기가 쉽다는 장점이 있다. 그러나, 고온의 열에 약하고 변형의 우려가 있다. 또한, 금속 채반으로는 금속재질의 SUS304 재질의 채반을 많이 사용된다. 그러나, 이러한 금속 채반은 피건조물에 수분이 포함되어 있어서 쉽게 녹슬기가 쉽다. 따라서, 본 고안은 녹슬지 않는 SUS316의 재질을 채반의 재질로 이용하고 있으며, 수분의 증발을 용이 하게 하기 위해 채반에 타공을 형성하고 있다. 이러한 타공의 직경은 피건조물인 농수산물(고추 등)가 빠지지 않을 최대의 크기인 10mm로 타공되는 것이 바람직하다.

한편, 마이크로파의 특성상, 금속의 날카로운 부분(burr)이 있으면 스파크로 인해 마이크로파발생기(마그네트론)가 부하손상을 입는 경우가 많다. 따라서, 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 채반을 가능한 완곡한 형태로 가공하였고, 가능한 날카로운 부분(burr)이 생기지 않도록 제작하고 있다.

도 4는 본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 제어부의 내부를 나타낸 예시도이다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 제어부(400)는 상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부의 건조실(X)로 유입시키고 건조실의 공기 흐름을 제어하기 위한 것으로서, 상기한 바와 같이, 마이크로파발생부(410), 제어함(420), 수분배출용배기팬(430), 흡기팬(440) 및 제어기(450)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 마이크로파발생부(410)는 마이크로파를 생성하여 챔버 내부의 건조실로 유입시키는 기능을 수행하는 것으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제어함(420)의 제1면(420a), 즉, 챔버(200)의 건조실을 형성하는 측면에 장착되어 있다. 마이크로파발생부(410)에 대하여는 이하에서 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.

다음, 제어함(420)은 챔버의 일측면에 장착되어 있으며, 상기한 바와 같은 구성요소들(마이크로파발생부, 수분배출용배기팬, 흡기팬 및 제어기)을 구비하기 위한 내부공간(이하, 간단히 '제어함내부공간'이라 함)을 형성하고 있다.

즉, 상기한 바와 같은 제어부의 구성요소들은 제어함의 내측면들에 구비되어 있다. 예를 들어, 마이크로파발생부(410)는 제어함의 내측면들 중, 챔버 내부의 건조실과 제어부공간을 분리시키는 제1면(420a)에 장착되어 있고, 수분배출용배기팬(430) 역시 제1면(420a)에 장착되어 있으며, 흡기팬(440)은 제1면과 마주보고 있는 제2면(420b)에 장착되어 있다. 제어기(450)는 제1면과 제2면을 제외한 다양한 위치에 장착될 수 있으나, 도 4에는 그 일예로서, 입출력부(500)가 외부면에 장착되어 있는 제3면(420c)의 내측면에 제어기(450)가 장착되어 있는 상태가 도시되어 있다.

제어함(420) 중 제2면(420b)은, 제3면(420c)과 마주보고 있고 제1면(420a)으로부터 돌출되어 있는 제4면(420d)에 힌지 등과 같은 체결수단을 통해 체결되어 있다. 따라서, 제4면(420d)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제어함내부공간을 개폐시키는 기능을 수행한다.

즉, 사용자는 제4면(420d)을 도 4에 도시된 바와 같이 개방시킨 상태에서, 제어함(420)의 제어함내부공간에 장착되어 있는 상기한 바와 같은 구성요소들을 점검할 수 있다.

다음, 수분배출용배기팬(430)은 제어함의 제1면(420a)에 장착되어 건조실의 수분을 제어함내부공간으로 배출시키는 기능을 수행한다. 수분패출용배기팬(430)은 건조실의 수분 또는 공기를 배출하기 위한 배기팬(432) 및 제1면(또는 제어패널)(420a)에 장착되어 있는 상태에서 배기팬(432)을 고정시키기 위한 배기팬고정기(431)를 포함하여 구성될 수 있다.

다음, 흡기팬(440)은 제어함 중 제1면(420a)과 마주보고 있는 제2면(420b)에 장착되어 있으며 제어함 외부의 건조하고 신선한 바람을 제어함내부공간으로 유입시키는 기능을 수행한다.

마지막으로, 제어기(450)는 마이크로파발생부(410), 수분배출용배기팬(430), 흡기팬(440) 및 입출력부(500)의 구동을 제어하는 기능을 수행한다.

즉, 제어기(450)는 마이크로파발생부(마그네트론)와 턴테이블, 흡기팬 및 배기팬들을 제어하고, 건조실 내부의 온도와 습도에 따라 다양한 운전 조건을 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 제어기(450)는 선택 스위치(Selector S/W)를 이용하여 모든 마이크로파발생부(410) 내의 마이크로파발생기(마그네트론)를 동시에 제어할 수도 있으며, 토글 스위치(Toggle S/W)를 이용하여 각각의 마이크로파발생기를 개별적으로 제어할 수도 있다.

도 5는 도 4에 도시된 제어함(420)의 제1면(420a)에 장착되어 있는 마이크로파발생부(410)와 수분배출용배기팬의 배기팬고정기(431)의 구성을 상세히 나타낸 예시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 마이크로파발생부(410)를 구성하는 마이크로파발생기(411), 도파관(412) 및 고압 트랜스포머(413)의 배치관계를 대략적으로 나타낸 예시도이다.

본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 마이크로파발생부(410)는 마이크로파발생기(411), 도파관(412), 고압 트랜스포머(변압기)(413), 고압 다이오드 및 고압 캐패시터 등을 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 마이크로파발생기(411)는 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 열원으로 사용된다. 즉, 마이크로파발생기(411)는 자계(磁界)를 작용시켜 전자의 흐름을 제어하는 특수한 진공관으로서 마이크로파(극초단파)를 강력히 출력하는 기능을 수행하고 있다.

이러한 마이크로파발생기(411)로는 1.1kW 공랭식 마그네트론(Magnetron)이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 약 50kg의 생고추 건조에 적합한 4kW 가량의 출력을 얻기 위해 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로파발생기(411) 4개가 사용될 수 있다.

각각의 마이크로파발생기(411)는 제어기(450)와 입출력부를 통해 개별적으로 제어(ON/OFF)될 수도 있으며, 통합적으로 제어될 수도 있다.

다음, 도파관(Wave Guide)(412)은 챔버(200) 내부의 건조실(X)에 마이크로파가 골고루 조사될 수 있도록 하는 기능을 하는 것으로서, 제어함의 제1면(420a) 중 건조실(X)을 향하는 방향으로, 제1면의 가운데를 중심으로 방사형으로 대칭을 이루도록 배치되어 있다.

마지막으로, 고압 트랜스포머(413), 고압 다이오드(미도시) 및 고압 캐패시터(미도시) 등의 구성요소들은 마그네트론으로 인가되는 고압전원을 제어하는 기능을 수행한다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따른 농수산물 건조기에 적용되는 마이크로파발생부(410)는 마이크로파를 실질적으로 발생시키는 마이크로발생기(411)로 마그네트론을 이용하고 있다. 그러나, 마그네트론 이외에도, 클라이스트론, 자이로트론, 진행파관(TWT) 등이 마이크로파발생기(411)로 적용될 수도 있다. 즉, 마이크로파를 발생시키기 위해 이용되는 상기한 바와 같은 마이크로파발생기들은 모두 음극(캐소드)에서 양극(애노드)으로 흐르는 직류 전자빔을 가지지만, 이 전자빔의 흐름을 전계 및 자계를 이용하여 어떠한 운동을 시키느냐에 따라 종류가 구분될 수 있는데, 이러한 운동에는 회전운동, 직진가감속운동, 나선운동 등이 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로파발생기(마그네트론)(411)에서 발생한 마이크로파는 도파관(412)으로 유도되어 금속으로 제작된 도포막(Applicator)(240) 내에서 반사되면서 금속벽에는 영향을 주지 않고 대부분, 챔버(200) 내부의 건조실(X)로 전송되어 피건조물에 흡수된다.

이하에서는, 상기한 바와 같은 마이크로파발생부(410)에서 발생되는 마이크로파의 특성이 간단히 설명된다.

첫째, 마이크로파의 정의는 다음과 같다.

마이크로파(Microwave)는 300~3,000MHz의 극초단파(UHF, 데시미터파), 3~30GHz의 초고주파(SHF, 센티미터파) 및 30~300GHz의 마이크로파(EHF)를 말한다.

마이크로파는 파장이 짧고 주파수가 높은 특성을 이용하여 레이더, 원자시계, 다중통신, TV방송, 선형가속기 등에 활용되며, 전파분광학, 전파천문학에 광범위하게 응용되고 있다. 또한, 발열작용 및 살균작용을 하므로 가정용 전자레인지, 산업용 건조기 등에 응용되고 있다.

둘째, 마이크로파의 가열, 건조 및 살균특성은 다음과 같다.

우선, 마이크로파의 가열 원리는 다음과 같다. 즉, 마이크로파로 가열될 재료는 분자의 대립을 가진다. 물 분자의 경우 수소 쪽은 +극, 산소 쪽은 -극을 띤다. 이러한 분자대립이 충분한 강도의 전자기장 내에 놓이면 일렬로 정렬된다. 이때, 전기장이 빠르게 반전하면 분자도 빠르게 회전하면서 서로 마찰을 일으켜 마찰열을 발생시키게 된다.

다음, 마이크로파 살균 방법은 기존의 열에 의한 멸균방법에 비해 짧은 시간으로 저온에서 멸균할 수 있으므로 안전하며, 식품의 영양성분이 유실 또는 파괴되지 않는다는 특징을 가지고 있다. 또한, 마이크로파 살균 방법은, 멸균으로 인해 피건조물의 보존성이 증가하므로 식품의 유통기한을 크게 늘릴 수 있다는 특징을 가지고 있다.

한편, 철, 동, 알루미늄 등의 금속은 마이크로파를 반사하고 흡수하지 않으며, 공기, 유리, 종이, 도기, 자기 등의 물질은 마이크로파를 일부 반사, 일부 투과하고 있기 때문에 흡수되는 에너지는 거의 0에 가깝다.

그러나, 물, 탄수화물, 단백질, 유지 등 식료품에는 대부분 흡수되어 피가열물 전체를 발열시키는 체적가열 효과를 나타내면서 가열, 건조 및 살균작용을 하게 된다.

전통적인 가열, 건조는 외부에서 열을 가하므로 표면이 먼저 가열되고 복사에 의해 내부가 가열되는 방식으로서, 가열시간이 길고 열량이 많이 들며 손실이 많고 효율이 낮다. 그러나, 마이크로파는 물질 내부에 침투해서 목적물을 직접 가열하고 가열실, 건조실 또는 용기를 가열하지 않으므로, 손실이 거의 없이 가해진 전력의 90%가 유효한 열로 전환되며 전통적 가열방식에 비해 30 ~ 50%의 에너지 절약이 가능하다.

마이크로파의 건조능력은 전통적 건조설비에 비해 약 30배에 달하여 1kW의 전력으로 시간당 1.2L의 수분증발이 가능하며, 고효율이므로 전력소모가 적고, 고속가열이라 가공시간이 40 ~ 80% 단축된다.

셋째, 마이크로파는 균일건조가 가능하다.

즉, 마이크로파 가열은 물체의 손실계수에 비례하므로 손실계수가 큰 것과 작은 것이 혼재하는 경우에는 가열되는 비율이 다르다. 따라서, 단일재료를 가열할 경우에는 함수율이 높은 부분이 손실계수가 크기 때문에 가열이 촉진되어, 함수율이 낮은 부분에 비해 건조가 빨리 진행되므로, 균일한 건조가 이루어질 수 있다.

넷째, 마이크로파는 제어가 용이하다.

즉, 마이크로파를 이용하는 가열 또는 건조 시스템은 간단한 구조의 제어기로도 시간 및 온도를 비교적 신속, 정확하게 제어할 수 있으며, 자동이송장치, 자동 품질검사 등 추가적인 생산자동화와의 연계가 용이하다.

다섯째, 마이크로파는 환경문제, 설비면적 및 진공가열에 우수하다.

즉, 마이크로파는 전통방식에 비해 소음이나 열기 또는 배기가스(매연), 연료폐기물 등 환경오염이 전혀 발생하지 않고, 동일생산량을 기준으로 설비가 차지하는 바닥면적을 1/5 ~ 1/10로 축소할 수 있으며, 산소가 필요한 연소에 의한 가열이 아니므로 진공 중이나 밀폐된 공간에서의 가열도 가능하다.

도 7은 본 고안에 따른 농수산물 건조기에서의 공기의 순환 상태를 나타낸 예시도이다.

제어함(420)의 제2면(420b)은 상기한 바와 같이 제어함을 개폐시키는 도어로 활용될 수 있으며, 이러한 제2면(420b)의 내부에는 4개의 흡기팬(440)이 장착되어 있다.

제2면의 내부에 장착된 4개의 흡기팬(440)에 의해 흡입된 외부의 건조하고 차가운 공기(a)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 1차적으로 마이크로파발생부(410)의 마이크로파발생기(마그네트론)(411)와 고압 트랜스포머(413)를 냉각하고(b), 그 열에 의해 다소 가열된 공기(c, d, e)는 순환 통로(414)를 통해 자연스럽게 챔버 내부의 건조실(X)로 유입된다.

순환 통로(414)를 통해 건조실 내부로 유입된 공기(c, d, e)는 피건조물로부터 증발한 습기에 의해 고온다습해지며, 건조실 내부를 순환하다가, 제어함에 설치된 3개의 시로코형 수분배출용배기팬(430)에 의해 농수산물 건조기 외부로 배출(f)된다.

이하에서는, 상기한 바와 같은 본 고안에 따른 농수산물 건조기의 특징 및 성능에 대하여 설명된다.

고추의 경우 태양초를 생산하기 위해 10여 일간 햇볕에 말려야 하나, 마이크로파를 이용하는 본 고안에 따른 농수산물 건조기는, 하루 만에 태양초와 동일한 품질의 건고추를 생산할 수 있으므로 생산기간 단축, 인력절감, 최종 건고추 수율증가 효과를 얻을 수 있다.

본 고안은 종래의 열풍형 건조기에 비해 저전력, 고효율이므로 농어민의 유지비부담을 경감할 수 있고, 건조용량에 비해 소형으로 개발이 가능하므로 설치장소에 큰 구애를 받지 않는다.

농사용 전력을 공급받기 위해 1평형 전기식 열풍건조기의 경우 15kW 내지 20kW 수전설비가 필요하나, 본 고안을 이용할 경우 8kW 이하로 충분하므로 전력설비비를 크게 절감할 수 있다.

농수산물의 경우 충분한 건조열량을 공급하여 적정 건조속도를 얻지 못할 경우 색깔이 변하거나 미생물이 번식하는 등 식품의 품질이 저하되기 쉬우나, 마이크로파는 살균과 함께 건조를 동시에 진행할 수 있고 건조속도가 빠르고 균일한 건조가 가능해 보존성이 높은 고품질의 식재료를 단시간에 생산할 수 있다.

현재 건조기는 고추 재배농가뿐만 아니라, 감, 마, 대추, 무, 버섯 재배농가에서도 고부가가치 창출을 위해 활용되고 있으며, 미역, 다시마, 김, 오징어, 멸치 등 수산물의 건조에도 폭넓게 활용되고 있다. 따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 농수산물의 건조에 널리 이용될 수 있다.

본 고안을 이용하여 농수산물을 건조시킬 경우, 농수산물의 영양소가 파괴되지 않고, 색깔변화가 없으며, 균일한 함수율의 고품질 농수산물을 단시간에 얻을 수 있다. 또한, 건조와 함께 살균이 진행되므로 농수산물에 고부가가치를 부여하여 보존성이 우수한 무균상태의 고품질 식재료로 가공, 생산할 수 있으며, 소비자에게 우수한 식단을 제공하고 생산자의 수익을 극대화할 수 있다.

본 고안은 초기함수율 80% 이상의 생고추 200kg 이상을 24시간 이내에 최종함수율 14% 이하로 건조할 수 있는 성능을 가지고 있다.

본 고안은 마이크로파의 체적가열, 균일건조 특성을 활용하여 건조실 내부의 전후, 좌우, 상중하의 피건조물 함수율 편차가 6.0%(wb) 이하, 시간당 함수율의 평균적 감소비율(건감율)이 2.0%/h 이상인 성능을 가지고 있다.

본 고안은 최대소비전력 8kW 미만으로 설계하여 농사용전기 전력설비비 부담을 최소로 할 수 있다.

한편, 종래의 열풍건조기와 본 고안에 따른 농수산물 건조기를 비교한 결과는 [표 1]과 같다.

[표 1]에서 함수율이라 함은 농수산물을 포함한 토양, 폐기물, 슬러지, 목재 등의 수분이 얼마나 포함되어 있느냐를 백분율로 나타낸 것이다. 다시 말하자면 시료의 건조 중량에 대한 수분 중량비를 퍼센트로 표시하는 건시료 중량이라 할 수 있고 % 또는 w.b.로 표시한다.

[표 1]에서 건감율이라 함은 각종 농수산물의 건조과정에서 단위 시간당 함수율(또는 수분)의 감소량을 백분율로 표시한 것이며 % 또는 w.b./h로 표시한다.

종래의 건조기에서 이용되는 원적외선 또는 열풍과, 본 고안에 따른 농수산물 건조기에서 이용되는 마이크로파를 이용한 건조시간 및 건감률에 대한 실험 결과는 [표 2]와 같다.

건조방법		원적외선			열풍건조			마이크로파
건조실온도(℃)		55	65	70	55	65	70	86	88	85
고추	건조시간(hr)	34	24	22	36	26	22	8.0	8.5	8.0
	건감률(%/hr)	2.0	2.8	3.0	1.7	2.4	2.3	9.08%	8.83%	9.35%

본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 회전부 200 : 챔버
300 : 도어 400 : 제어부
500 : 입출력부

Claims (5)

1. 농산물 또는 수산물인 피건조물을 회전시키기 위한 회전부;
   내부에 형성된 건조실에 상기 회전부를 구비하고 있는 챔버;
   상기 챔버의 전면에 형성된 개방부를 개폐시키기 위한 도어;
   상기 챔버의 일측면에 구비되어 마이크로파를 상기 챔버 내부로 유입시키기 위한 제어부; 및
   상기 제어부 중 상기 챔버의 전면에 해당되는 부분에 형성되어 상기 제어부에 제어신호를 입력하거나 상기 제어부의 동작상태정보를 출력하기 위한 입출력부를 포함하고,
   상기 챔버 내부는 금속도체로 차폐되어 있고,
   상기 챔버와 상기 제어부 사이에 형성된 공기통로 및 상기 제어부 중 외부와 연결되어 있는 공기통로는 금속철망으로 방호되고,
   상기 제어부는,
   상기 마이크로파를 생성하여 상기 건조실로 유입시키기 위한 마이크로파발생부;
   상기 챔버의 일측면에 장착되어 있으며 상기 챔버와 인접되어 있는 제1면에 상기 마이크로파발생부가 장착되어 있는 제어함;
   상기 건조실의 수분을 상기 제어함의 내부공간으로 배출시키기 위해, 상기 제1면 중 상기 마이크로파발생부와 반대방향에 장착되어 있는 수분배출용배기팬;
   상기 제어함 외부의 건조하고 신선한 바람을 상기 제어함의 내부공간으로 유입시키기 위해, 상기 제1면과 마주보는 제2면을 형성하는 도어에 장착되어 있는 흡기팬; 및
   상기 마이크로파발생부, 상기 수분배출용배기팬과 상기 흡기팬의 구동을 제어하기 위한 제어기를 포함하며,
   상기 제1면 중 상기 마이크로파발생부와 인접되어 있는 부분에는, 상기 제어함의 내부공간의 공기를 상기 챔버 내부로 유입시키기 위한 순환 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 농수산물 건조기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전부는 상기 피건조물이 놓여지는 턴테이블, 상기 턴테이블을 지지하면서 회전시키기 위한 회전축, 및 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 모터를 포함하고;
   상기 턴테이블의 표면에는, 상기 턴테이블이 회전되더라도 상기 피건조물 또는 상기 피건조물이 담긴 채반이 상기 턴테이블로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 농수산물 건조기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 챔버는 외관을 형성하는 복수개의 골격들, 및 상기 골격들 사이의 공간을 커버하는 패널들을 포함하고;
   상기 패널들 중에서 상기 건조실 내부에 해당되는 면에는 전자파가 외부로 방출되는 것을 차단하기 위한 금속도체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 농수산물 건조기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 패널과 상기 골격의 틈새는 은박 테이프로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 농수산물 건조기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 농산물 또는 수산물에 대한 최적건조온도가 상기 입출력부 또는 상기 제어부에 저장되어 있고, 상기 입출력부에 형성된 버튼들 중 어느 하나의 버튼의 선택에 의해 상기 최적건조온도가 선택되고, 상기 제어부는 상기 최적건조온도에 따라 상기 마이크로파를 제어하는 것을 특징으로 하는 농수산물 건조기.

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