KR20160149645A - 턴디쉬 건조장치 - Google Patents

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KR20160149645A
KR20160149645A KR1020150086969A KR20150086969A KR20160149645A KR 20160149645 A KR20160149645 A KR 20160149645A KR 1020150086969 A KR1020150086969 A KR 1020150086969A KR 20150086969 A KR20150086969 A KR 20150086969A KR 20160149645 A KR20160149645 A KR 20160149645A
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임홍섭
김인수
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현대제철 주식회사
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Abstract

턴디쉬 건조장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 턴디쉬 건조장치는, 내측에 내화물이 도포되는 턴디쉬부재와, 턴디쉬부재에 장착되며, 연료가스를 연소시켜 턴디쉬부재를 가열하는 가열부재와, 턴디쉬부재에 장착되며, 턴디쉬부재 내부의 가스를 배출하는 배출부재와, 배출부재에 장착되며, 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정하는 수분량측정부재와, 수분량측정부재에서 측정한 수분량을 기초로, 내화물의 건조상태를 판단하는 제어부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

턴디쉬 건조장치{TUNDISH DRYING APPARATUS}
본 발명은 턴디쉬 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 턴디쉬 내화물의 건조상태를 판단할 수 있는 턴디쉬 건조장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철이 고체가 되는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
연주공정은 액체생태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정으로, 용강이 담겨 응고층을 형성토록 하는 몰드를 구비하는 연주기에 의해 이루어진다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공개공보 제10-2014-0129895호(2014.11.07 공개, 발명의 명칭: 연속주조용 턴디쉬)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 턴디쉬 내화물의 건조상태를 판단하여 턴디쉬 내화물 건조에 소요되는 연료, 시간 및 비용을 절감할 수 있는 턴디쉬 건조장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 턴디쉬 건조장치는: 내측에 내화물이 도포되는 턴디쉬부재; 상기 턴디쉬부재에 장착되며, 연료가스를 연소시켜 상기 턴디쉬부재를 가열하는 가열부재; 상기 턴디쉬부재에 장착되며, 상기 턴디쉬부재 내부의 가스를 배출하는 배출부재; 상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정하는 수분량측정부재; 및 상기 수분량측정부재에서 측정한 수분량을 기초로, 상기 내화물의 건조상태를 판단하는 제어부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 턴디쉬부재는, 내측에 내화물이 도포되며 상측이 개구되어 용강이 수용되는 턴디쉬바디; 및 상기 턴디쉬바디를 개폐하며, 상기 배출부재가 장착되는 턴디쉬커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 배출부재는, 상기 턴디쉬커버를 관통하여, 상기 턴디쉬부재의 내부를 상기 턴디쉬부재의 외부와 연통시키는 배출구; 및 상기 배출구에 탈착 가능하게 결합되어 상기 배출구와 연통되며, 상기 수분량측정부재가 장착되는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수분량측정부재는, 상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정하는 제1수분량측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수분량측정부재는, 상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분을 응축하여 응축된 수분량을 측정하는 제2수분량측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2수분량측정부는, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스를 냉각하여 수분을 응축시키는 응축부; 상기 배출부재에 결합되며, 내측으로 공간부가 마련되어, 상기 응축부에 의하여 응축된 수분이 수용되는 수용부; 및 상기 수용부에 구비되며, 상기 수용부에 수용된 수분의 무게를 측정하는 무게측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 무게측정부는 압전소자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 턴디쉬 건조장치는 내화물 건조 시 발생되는 가스의 성분을 측정하여 턴디쉬의 건조상태를 실시간으로 측정할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 내화물의 건조상태를 기초로 내화물 건조 작업의 지속여부 등을 판단할 수 있으므로 내화물 건조를 위하여 투입되는 연료 및 시간을 절감할 수 있으며, 내화물의 과다, 과소 건조를 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 수분량측정부를 구비하여 배출가스에 포함된 수분의 양을 측정하므로, 장치의 오작동을 방지하고, 내화물 건조상태 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A' 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용부에 응축된 수분이 수용된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치에서 건조시간에 따른 수분량의 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 턴디쉬 건조장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치의 단면도이며, 도 3은 도 2의 'A' 부분을 확대한 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치(1)는 턴디쉬부재(100), 가열부재(200), 배출부재(300), 수분량측정부재(400) 및 제어부재(500)를 포함한다.
턴디쉬부재(100)는 내측에 내화물(113)이 도포되며, 래들(미도시)로부터 전달되는 고온의 용강이 내측에 수용된다. 본 실시예에서 턴디쉬부재(100)는 턴디쉬바디(110) 및 턴디쉬커버(130)를 포함한다.
턴디쉬바디(110)는 상측이 개구되는 턴디쉬부(111)와, 턴디쉬부(111)의 내측에 도포되어, 용강과 접하는 내화물(113)을 포함한다. 턴디쉬바디(110)에 수용된 용강은 턴디쉬바디(110) 하측에 형성되는 노즐 등을 통하여 배출되며, 연속 주조 과정 등을 거치면서 가공된다.
턴디쉬커버(130)는 대략 판 형상으로 형성되어 턴디쉬바디(110)의 상측을 개폐하며, 가열부재(200)의 열기가 입력되는 가열홀부(131)를 구비한다. 본 실시예에서 턴디쉬커버(130)에는 가열홀부(131)가 복수 개 관통 형성되어 후술할 가열부재(200)의 열기가 턴디쉬부재(100)의 내부로 투입될 수 있도록 한다.
가열부재(200)는 턴디쉬부재(100)에 장착되며, 연료가스를 연소시켜 턴디쉬부재(100)의 내부를 가열한다. 본 실시예에서 가열부재(200)는 복수의 버너부(210)를 포함한다. 본 실시예에서 버너부(210)는 가열부프레임(230)에 결합된 상태로 가열부프레임(230)에 의하여 이동, 가열홀부(131)의 일측에 위치하며, 연소가스를 연소시켜 턴디쉬부재(100)를 가열한다.
배출부재(300)는 턴디쉬부재(100)에 장착되며, 턴디쉬부재(100) 내부의 가스의 이동을 턴디쉬부재(100)의 외부로 안내하여 배출시킨다. 본 실시예에서 배출부재(300)는 배출구(310) 및 배출관(330)을 포함한다.
배출구(310)는 턴디쉬커버(130)를 관통하여, 턴디쉬부재(100)의 내부를 턴디쉬부재(100)의 외부와 연통시킨다. 본 실시예에서 배출구(310)는 관 형상으로 형성되고 턴디쉬커버(130)를 상하 방향(도 2 기준)으로 관통하여, 턴디쉬부재(100) 내측의 가스가 턴디쉬부재(100)의 외부로 배출되도록 한다.
배출관(330)은 배출구(310)에 탈착 가능하게 결합되어 배출구(310)에 유입된 배출가스의 이동을 안내하며, 수분량측정부재(400)가 장착된다. 본 실시예에서 배출관(330)은 가열부프레임(230)에 결합되며, 가열부프레임(230)에 의하여 가열부재(200)가 턴디쉬커버(130) 측으로 이동할 때 일단부가 배출구(310)를 둘러싸는 방식으로 배출구(310)와 연통된다.
수분량측정부재(400)는 배출부재(300)에 장착되며, 배출부재(300)를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정한다. 본 실시예에서 수분량측정부재(400)는 제1수분량측정부(410)와 제2수분량측정부(430)를 포함한다.
제1수분량측정부(410)는 배출부재(300)에 장착되며, 배출부재(300)를 통하여 배출되는 가스의 수분량을 측정하며, 수분량의 측정값을 제어부재(500)에 전달한다. 여기서 제1수분량측정부(410)가 측정하는 수분량은 부피, 질량과 같은 절대량뿐만 아니라, 가스 대비 부피비율, 질량비율 등과 같은 상대량이 될 수 있다.
본 실시예에서 제1수분량측정부(410)는 배출관(330)의 내부에 위치하며, 배출관(330)의 내부를 이동하는 가스 중 수분의 농도를 측정하는 수분센서로 예시된다. 수분센서의 구체적인 구성 및 작동원리는 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서 제1수분량측정부(410)는 배출관(330)의 내측에 본딩, 볼팅 등의 방식으로 탈착 가능하게 결합되어 교체 및 수리를 용이하게 한다.
제2수분량측정부(430)는 배출부재(300)에 장착되며, 배출부재(300)를 통하여 배출되는 가스의 수분을 응축하고, 응축된 수분량을 측정한다. 본 실시예에서 제2수분량측정부(430)는 응축부(431), 수용부(435) 및 무게측정부(436)를 포함한다.
응축부(431)는 배출부재(300)의 내측에 위치하며, 배출부재(300)에 의하여 배출되는 가스를 냉각하여 가스 중의 수분을 응축시킨다. 본 실시예에서 응축부(431)는 냉매가 저장되는 냉매저장부(432)와, 배출부재(300)의 내측에 위치하며 냉매저장부(432)로부터 공급받는 냉매에 의하여 냉각되면서 배출가스의 수분을 응축하는 냉각부(433)와, 냉매저장부(432)로부터 냉각부(433) 측으로 공급되는 냉매의 이동을 조절하는 냉매조절부(434)를 포함한다.
수용부(435)는 배출부재(300)에 결합되며 내측으로 공간부가 마련되어 응축부(431)에 의하여 응축된 수분이 수용된다. 본 실시예에서 수용부(435)는 배출관(330)에 본딩, 볼팅 등의 방식으로 결합되며, 대략 원통 형상으로 형성되어 내측에 응축된 수분이 수용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용부에 응축된 수분이 수용된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치에서 건조시간에 따른 수분량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 5를 참조하면, 무게측정부(436)는 수용부(435)의 내측에 구비되며, 수용부(435)에 수용된 응축수의 무게를 측정한다. 본 실시예에서 무게측정부(436)는 압전소자로 예시되며, 수용부(435)에 수용된 수분의 무게를 측정하고 측정된 값을 제어부재(500)에 전달한다.
무게측정부(436)에서 측정하는 수분은, 응축부(431)에 의하여 응축되기 전 상태에서 배출가스에 포함된 수분의 양에 비례한다. 따라서 제어부재(500)는 무게측정부(436)에서 측정되는 응축수 무게의 증가 속도 또는 증가율을 기초로 배출가스에 포함된 수분량을 유추할 수 있으며, 이렇게 유추한 배출가스의 수분량은 결국 연료가스가 연소되면서 발생되는 수분의 양과, 내화물(113)이 건조되면서 발생되는 수분의 양의 합에 해당한다.
즉, 턴디쉬부재(100) 내측을 가열할 때 배출되는 시간당 수분의 양(도 5 기준 a)은, 연료가스를 연소할 때 발생되는 수분의 양(도 5 기준 b)과, 내화물을 가열할 때 발생되는 수분의 양(도 5 기준 c)의 합에 해당한다. 건조시간(t)이 경과하면서 내화물(113)이 건조되면서 발생되는 시간당 수분의 양이 감소하므로, 시간당 턴디쉬부재(100)에서 배출되는 수분의 양(a)은 결국 연료가스의 연소시 발생되는 수분의 양(b)으로 수렴하게 된다(도 5 참조).
따라서 수용부(435)에 응축되는 응축수의 증가율은 서서히 줄어들면서 일정한 속도로 수렴하게 되므로, 제어부재(500)는 이를 기초로 내화물(113)의 건조상태를 판단할 수 있으며, 응축수의 증가율이 설정 증가율 범위에 해당하는 경우(tf) 제어부재(500)는 가열부재(200)의 작동을 종료하여 내화물(113) 건조 과정을 종료할 수 있다.
수용부(435)의 하측에는 배수부(437)가 연결되어 수용부(435) 내부의 물을 배출한다. 본 실시예에서 배수부(437)는 배수밸브(439)와, 배수관(438)을 구비하며, 제어부재(500) 등에 의하여 배수밸브(439)가 작동, 수용부(435) 내부의 물을 배수한다.
제어부재(500)는 수분량측정부재(400)에서 측정한 수분량측정값을 기초로, 내화물(113)의 건조상태를 판단한다. 본 실시예에서 배출부재(300)에 의하여 배출되는 배기가스는 연료가스가 연소되면서 발생되는 연소가스 수분과, 내화물이 건조되면서 발생되는 내화물 수분을 포함한다.
연료가스를 일정한 비율로 연소시키는 경우, 연료가스를 연소하면서 발생되는 수분은 일정한 값을 갖는 반면, 내화물(113)에서 발생되는 수분은 건조시간이 진행되면서 감소한다. 따라서 배출부재(300)를 통하여 배출되는 가스 중 수분의 양은 턴디쉬부재(100)를 가열하는 시간이 경과되면서 일정한 값, 즉, 연료가스를 연소시킬 때 발생되는 수분의 양으로 수렴하게 된다.
예를 들어 연료가스로 사용되는 LNG 가스의 연소 반응은 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O에 해당하며, 연료의 투입속도, 산소량 등과 같은 연소조건이 일정하게 유지되는 경우 H2O, 즉 수분이 발생되는 속도 역시 일정하게 된다.
제어부재(500)는 수분량측정부재(400)에서 측정한 배출가스의 단위 시간당 총 수분량과, 연료의 성분, 연료 투입량 등을 기초로 계산한 시간당 연소가스 수분량을 비교하여, 배출가스의 시간당 총 수분량이 시간당 연소가스 수분량 대비 설정범위 이내에 해당하는 경우 내화물(113)의 건조가 완료된 것으로 판단하고, 건조완료 여부를 모니터 등의 출력부재로 출력하거나, 가열부재(200)의 작동을 제어하여 턴디쉬부재(100)의 가열을 중단한다.
제어부재(500)가 내화물의 건조완료를 판단하는 기준은 턴디쉬부재(100)의 구조, 내화물의 두께, 투입되는 연료가스의 성분 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 제어부재(500)는 배출가스 시간당 총 수분량이 시간당 연소가스 수분량 기준 105% 이하인 경우 건조가 완료되었다고 판단할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
턴디쉬부재(100)의 내측에 내화물(113)이 도포되면, 제어부재(500)는 가열부프레임(230)을 구동시켜 버너부(210)를 턴디쉬커버(130)의 가열홀부(131)에 위치시킨다.
본 실시예에서 배출부재(300) 및 수분량측정부재(400)는 가열부프레임(230)에 의하여 버너부(210)와 함께 이동한다. 수분량측정부재(400)가 결합되어 있는 배출관(330)은 가열부프레임(230)에 의하여 이동되면서 일단부의 내측으로 배출구(310)가 삽입되어 배출구(310)와 연통된다.
제어부재(500)가 버너부(210)를 구동하면, 버너부(210)에서 발생되는 열기에 의하여 턴디쉬부재(100) 내측이 가열된다. 턴디쉬부재(100) 내측이 가열되면서 발생되는 가스는 배출구(310) 및 배출관(330)을 통하여 외부로 배출된다.
해당 배출가스는 연료가스가 연소되면서 발생되는 수분과, 내화물(113)이 건조되면서 발생되는 수분을 포함한다. 이러한 수분은 제1수분량측정부(410) 및 제2수분량측정부(430)에 의하여 측정되고, 측정된 값은 제어부재(500)에 전달된다.
제1수분량측정부(410)의 경우 제2수분량측정부(430) 대비 배출관(330)의 상류, 즉 배출구(310) 측에 근접 배치되며, 배출가스에서 수분이 차지하는 비율을 측정하고, 측정한 값을 제어부재(500)에 전달한다.
제2수분량측정부(430)의 경우 제1수분량측정부(410) 대비 배출구(310)로부터 원거리에 배치되며, 배출가스에 포함된 수분을 응축, 해당 응축수의 무게를 실시간, 또는 소정 시간마다 측정하여 이를 제어부재(500)에 전달한다.
제어부재(500)에는 투입되는 연료의 성분, 량 등을 기준으로 하여, 연소 조건, 즉, 연소가스의 투입량, 온도 등을 고려하여 연료가스를 연소할 때 발생되는 수분량 값이 미리 저장된다.
제어부재(500)는 기 저장된 해당 예상 수분량과, 수분량측정부재(400)에서 측정한 수분량을 기초로 내화물(113)의 건조여부를 판단한다. 즉, 건조시간이 경과할 수록 내화물(113)에서 발생되는 수분의 양이 줄어들게 되므로, 배출가스에서 수분이 차지하는 비율은 연료가스가 연소되면서 발생되는 양으로 수렴하게 된다.
이를 기초로 제어부재(500)는 내화물(113)의 건조여부를 판단할 수 있게 된다.
이로써, 본 실시예에 따른 턴디쉬 건조장치(1)는 턴디쉬부재(100)의 건조 시 발생되는 가스의 성분을 측정하여 내화물(113)의 건조상태를 실시간으로 판단할 수 있으므로, 내화물(113) 건조를 위한 연료, 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 내화물(113)의 과다 건조 또는 과소 건조를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 턴디쉬 건조장치(1)는 복수 개의 수분량측정부(410, 430)를 구비하여, 배기가스에 포함된 수분량을 측정하므로, 장치의 오작동을 방지하고, 내화물(113)의 건조상태를 신뢰성 있게 판단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 턴디쉬 건조장치 100: 턴디쉬부재
110: 턴디쉬바디 111: 턴디쉬부
113: 내화물 130: 턴디쉬커버
131: 가열홀부 200: 가열부재
210: 버너부 230: 가열부프레임
300: 배출부재 310: 배출구
330: 배출관 400: 수분량측정부재
410: 제1수분량측정부 430: 제2수분량측정부
431: 응축부 432: 냉매저장부
433: 냉각부 434: 냉매조절부
435: 수용부 436: 무게측정부
437: 배수부 438: 배수관
439: 배수밸브 500: 제어부재

Claims (7)

  1. 내측에 내화물이 도포되는 턴디쉬부재;
    상기 턴디쉬부재에 장착되며, 연료가스를 연소시켜 상기 턴디쉬부재를 가열하는 가열부재;
    상기 턴디쉬부재에 장착되며, 상기 턴디쉬부재 내부의 가스를 배출하는 배출부재;
    상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정하는 수분량측정부재; 및
    상기 수분량측정부재에서 측정한 수분량을 기초로, 상기 내화물의 건조상태를 판단하는 제어부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 턴디쉬부재는,
    내측에 내화물이 도포되며 상측이 개구되어 용강이 수용되는 턴디쉬바디; 및
    상기 턴디쉬바디를 개폐하며, 상기 배출부재가 장착되는 턴디쉬커버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 배출부재는,
    상기 턴디쉬커버를 관통하여, 상기 턴디쉬부재의 내부를 상기 턴디쉬부재의 외부와 연통시키는 배출구; 및
    상기 배출구에 탈착 가능하게 결합되어 상기 배출구와 연통되며, 상기 수분량측정부재가 장착되는 배출관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수분량측정부재는,
    상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분량을 측정하는 제1수분량측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수분량측정부재는,
    상기 배출부재에 장착되며, 상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스의 수분을 응축하여 응축된 수분량을 측정하는 제2수분량측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제2수분량측정부는,
    상기 배출부재를 통하여 이동되는 가스를 냉각하여 수분을 응축시키는 응축부;
    상기 배출부재에 결합되며, 내측으로 공간부가 마련되어, 상기 응축부에 의하여 응축된 수분이 수용되는 수용부; 및
    상기 수용부에 구비되며, 상기 수용부에 수용된 수분의 무게를 측정하는 무게측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 무게측정부는 압전소자인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 건조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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