KR101528808B1 - 마이크로파 건조기 - Google Patents

Abstract

피건조물이 마이크로파에 전체적으로 골고루 노출되며 신속하게 가열 건조될 수 있도록, 건조실이 형성되고 피건조물을 건조실 내부로 반입시키기 위한 입구가 전방에 형성되는 건조챔버와, 마이크로파를 발생시키고 도파관을 통해 건조실 내부로 마이크로파를 전송하며 방출하는 복수의 마이크로파 조사장치와, 피건조물이 운반 적치되는 건조대와, 건조대에 적치된 피건조물이 도파관으로부터 방출되는 마이크로파에 전체적으로 골고루 노출되며 가열 건조되도록 건조대를 전후이동시키는 전후이동장치를 포함하여 이루어지는 마이크로파 건조기를 제공한다.

Description

마이크로파 건조기 {Microwave Dryer}

본 발명은 마이크로파 건조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버 내에 위치한 피건조물에 마이크로파를 조사(照射)하여 피건조물을 가열 건조하도록 구성한 마이크로파 건조기에 관한 것이다.

일반적으로 건조는 피건조물에 열, 공기유동, 전자기파 등을 이용하여 수분을 제거하는 단위조작이며, 피건조물의 형상과 물성 그리고 용도에 따라 열풍건조, 동결건조 등의 여러 가지 방식을 채택하여 건조가 행해진다.

상기 열풍건조방식은 가장 널리 사용되는 건조방식 중 한 가지로서, 에너지의 소모가 비교적 많고 건조시간이 길며 피건조물이 고르게 건조되기 쉽지 않아서 고품질의 건조품을 얻는데 문제가 있다.

따라서, 최근에는 열풍건조방식에 비해 다양한 장점을 가진 마이크로파 가열건조방식이 선호되고 있다.

마이크로파 가열건조방식은 마이크로파의 유전가열법을 이용하는데, 전파는 통하나 전류는 흐르지 않는 물체를 유전체라 하며, 모든 유전체에는 전계(+,-)의 극이 형성되어 있는데 이 유전체에 마이크로파를 조사(照射)하게 되면 1초당 약 24억 5천만회의 분자배향에 의한 회전운동이 일어나게 되고 분자 간의 마찰에 의해 열이 발생하게 되며, 이때 발생하는 마찰열에 의해 유전체 내의 수분이 내·외부에서 동시에 증발됨으로써 건조되는 원리를 이용하는 것이다.

이러한 마이크로파의 건조특성은 열이 외부로부터 점차적으로 피가열물체의 심층부로 전달되는 전도열(conduction heating) 방식이 아니고, 내·외부가 동시에 발열(volumetric heating)되어 건조되며, 마이크로파가 물질 내부에 침투하여 열로 변화되어 열손실이 발생하지 않으므로 마이크로파 전력의 약 80%가 열로 교환되며(일반적인 열전도방식의 열효율 20-30%), 피가열물 이외의 것은 가열시키지 않으므로 무효칼로리가 거의 발생치 않으므로 열효율이 대단히 뛰어나고, 복잡한 형상, 볼륨(volume)이 큰 물체, 열전도가 나쁜 물체, 내부가열이 어려운 물체 등을 균일하고 효과적으로 건조하고, 열풍 건조시에 흔히 발생하는 갈변현상(Browning) 등과 같은 제품의 품질변화가 거의 없어 고품질의 건조품을 생산할 수 있으며, 기존의 열풍건조에서 발생하는 표면경화(Surface Hardness)현상이 거의 없다는 점이다.

종래 마이크로파 가열건조방식을 이용한 건조장치가 등록특허공보 제1144824호에 개시되어 있다.

상기 등록특허공보 제1144824호 마이크로파 건조장치에는 건조대를 왕복운동시키기 위한 왕복운동장치에 대해 개시된다.

상기 왕복운동장치는 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하기 위해 래크기어와 피니언기어를 사용한다.

그러나 래크기어와 피니언기어로는 건조대를 직선왕복운동시킬 때 신속하고 정확한 제어가 어렵다.

그리고 건조챔버 외부에 설치된 모터와 피니언기어를 연결하기 위해 건조챔버에 관통구멍이 형성됨에 따라 관통구멍을 통해 마이크로파가 외부로 방출될 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피건조물을 일정 구간 영역 내에서 신속하고 정확하게 반복적으로 왕복운동시키는 것이 가능하므로 마이크로파가 피건조물에 정확히 집중 조사되면서 건조성능을 향상시킬 수 있고, 마이크로파의 외부 유출을 차단할 수 있도록 구성한 마이크로파 건조기를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 마이크로파 건조기는 건조실이 형성되고 피건조물을 건조실 내부로 반입시키기 위한 입구가 전방에 형성되는 건조챔버와, 마이크로파를 발생시키고 도파관을 통해 건조실 내부로 마이크로파를 전송하며 방출하는 복수의 마이크로파 조사장치와, 상기 피건조물이 운반 적치되는 건조대와, 상기 건조대에 적치된 피건조물이 상기 도파관을 통해 방출되는 마이크로파에 전체적으로 골고루 노출되며 가열 건조되도록 건조대를 전후이동시키는 전후이동장치를 포함하여 이루어진다.

상기 건조챔버는 대략 박스형상으로 이루어진다.

상기 건조챔버 전방에는 입구를 개폐하는 도어가 설치되고, 저면에는 복수의 이동바퀴가 설치된다.

상기 건조챔버에는 건조실 앞쪽으로 피건조물의 훈연을 위한 연기를 투입시키기 위한 연기투입포트 및 건조실 뒤쪽으로부터 연기를 배출시키기 위한 연기배출포트가 각각 더 설치되는 것도 가능하다.

상기 진공펌프는 상기 건조실 내부로부터 공기, 가스, 증기 등의 기체를 배기하여 건조실을 진공분위기로 조성한다.

상기 마이크로파 조사장치는 상기 건조실 외부에 설치되고 일정 주파수를 갖는 마이크로파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생하는 마이크로파를 건조실 내부로 유도하여 방출시키고 건조실 내부에 퍼지가스의 투입을 위해 설치되는 상기 도파관을 포함하여 이루어진다.

상기 도파관은 대략 사각파이프형상으로 이루어지고 복수의 방출홀이 일정 간격을 두고 형성된다.

상기 건조대는 상기 피건조물이 일정 간격을 두고 여러 층으로 적치되도록 설치되는 진열대와, 상기 진열대를 위에 싣고 건조실 내부에서 이동가능하게 설치되는 이동대차를 포함하여 이루어진다.

상기 전후이동장치는 상기 건조실 외부에 위치하고 정회전 및 역회전하는 회전축이 설치된 모터와, 상기 건조실 외부에 위치하고 상기 모터의 회전력을 전달받아 볼나사너트를 직선왕복운동시키는 볼나사와, 상기 건조실 내부와 외부를 관통하는 관통구멍을 통하여 상기 볼나사너트와 건조실의 건조대를 연결하는 연결로드와, 상기 연결로드에 설치되고 상기 관통구멍을 통해 건조실 외부로 방출되는 마이크로파를 흡수하여 차폐하는 마이크로파 흡수체와, 상기 마이크로파 흡수체를 감싸며 지지하고 상기 관통구멍의 기밀을 유지하면서 상기 연결로드가 직선왕복운동가능하게 조립되며 마이크로파 흡수체의 주위로 냉각수가 이송되는 냉각재킷이 형성되는 가이드부쉬를 포함하여 이루어진다.

상기 연결로드는 봉형상으로 이루어진다.

상기 마이크로파 흡수체는 세라믹소재(sic)를 사용하여 이루어지고 원통형상으로 형성되며 상기 연결로드의 외면 주위를 일정길이에 걸쳐 감싸 덮도록 설치된다.

그리고 본 발명은 상기 건조실에서 불꽃 발생시 이를 감지하기 위한 설치되는 불꽃감지기를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 건조실을 진공상태로 만들기 위한 진공펌프와, 상기 진공펌프에 의해 건조실 내부의 기체를 배기하는 과정에서 기체 속에 포함되는 수분을 제거하기 위해 설치되는 콜드트랩을 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 마이크로파 건조기에 의하면, 피건조물을 원하는 영역구간내에서 신속하고 정확하게 반복적으로 왕복운동시키는 것이 가능하므로 마이크로파가 피건조물이 위치하는 영역에 효과적으로 집중 조사되면서 건조성능 및 건조효율을 향상시키는 것이 가능하다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 마이크로파 건조기에 의하면, 건조실 외부로 마이크로파가 방출되는 것을 차단하는 것이 가능하므로 마이크로파로부터 인체 및 주변장치를 보호하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기를 나타내는 측면단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기를 나타내는 정면단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기를 나타내는 평면단면도이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기에 있어서 건조대를 나타내는 분리사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기에 있어서 건조대의 반입과정을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 건조기에 있어서 전후이동장치를 나타내는 부분단면 평면도이다.
도 8은 도 6의 A-A선 단면도이다.

다음으로 본 발명에 따른 마이크로파 건조기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.

이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파 건조기는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 건조챔버(10), 마이크로파 조사장치(20), 건조대(30) 그리고 전후이동장치(40)를 포함한다.

상기 건조챔버(10)는 대략 박스형상으로 이루어지고 내부에 건조가 행해지는 건조실(3)이 형성된다.

상기 건조챔버(10)의 전방으로는 건조실(11) 내부로 피건조물을 반입시키기 위한 입구(12)가 형성된다.

상기 건조챔버(10)의 전방에는 상기 입구(12)를 폐쇄함에 따라 건조실(10)의 밀폐가 이루어지도록 도어(13)가 설치된다.

상기 도어(13)는 상기 건조챔버(10)의 전방에 힌지결합되어 상기 입구(12)를 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 설치된다.

상기 건조챔버(10)에는 이동이 편리하도록 저면에 복수의 바퀴(14)가 더 설치되는 것도 가능하다.

그리고 상기 건조챔버(10)에는 건조실(11) 앞쪽으로 피건조물의 훈연을 위한 연기를 투입시키기 위한 연기투입포트(15) 및 건조실(11) 뒤쪽으로부터 연기를 배출시키기 위한 연기배출포트(16)가 각각 더 설치되는 것도 가능하다.

또한, 상기 건조챔버(10)의 외부에는 건조실(11) 내부에 진공을 조성하기 위한 진공펌프(17)를 더 설치하는 것도 가능하다.

상기 진공펌프(17)는 상기 도어(13)에 의해 밀폐된 건조실(11)을 진공분위기로 조성한다.

상기 진공펌프(17)는 상기 건조실(11) 내부로부터 공기, 가스, 증기 등의 기체를 배기하여 건조실(11)을 진공분위기로 조성한다.

상기 진공펌프(17)의 기체의 흡입이 이루어지는 앞쪽에는 콜드트랩(17a)을 설치하는 것도 가능하다.

상기 콜드트랩(17a)은 상기 진공펌프(17)를 이용하여 건조실(11) 내부의 기체를 배기하는 과정에서 기체 속에 포함되는 수분을 제거한다.

또한, 상기 건조챔버(10)에는 상기 건조실(11)에서 불꽃 발생시 이를 감지하기 위한 불꽃감지기(60)가 더 설치되는 것도 가능하다.

상기 마이크로파 조사장치(20)는 마이크로파를 발생시키고 도파관(24)을 통해 건조챔버(10) 내부로 마이크로파를 전송하여 방출한다.

상기 마이크로파 조사장치(20)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 건조챔버(10)에 양측에 각각 일정 간격을 두고 여러 개가 전후 및 상하로 배열 설치된다.

상기 마이크로파 조사장치(20)는 상기 건조실(11) 외부 양측에 설치되고 일정 주파수를 갖는 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(21)과, 마이크로파가 방출되도록 복수의 방사홀(25)이 일정 간격을 두고 형성되고 상기 마그네트론(21)에서 발생하는 마이크로파를 건조실(11) 내부로 유도하여 방사홀(25)을 통해 방출시키는 상기 도파관(24)을 포함하여 이루어진다.

상기 도파관(24)은 대략 사각파이프형상으로 이루어지고 상기 건조실(11) 내부에 위치하며 한쪽 끝부분이 건조실(11)을 측벽을 관통하여 마그네트론(21)에 연결 설치된다.

상기 도파관(24)은 상기 건조실(11) 내부에 퍼지가스를 투입하기 위한 투입통로로 활용되는 것도 가능하다.

상기 퍼지가스는 질소 등이 사용된다.

상기 건조대(30)는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 피건조물이 일정 간격을 두고 여러 층으로 적치되도록 설치되는 진열대(31)와, 상기 진열대(31)를 위에 싣고 이동가능하게 설치되는 이동대차(36)를 포함하여 이루어진다.

상기 진열대(31)는 상기 도파관(24) 하부쪽으로 피건조물의 배치가 이루어지도록 설치된다.

상기 진열대(31)에는 피건조물이 일정량씩 수용되는 트레이(34)가 설치될 수 있고, 상기 진열대(31) 하부에는 상기 이동대차(36) 위에서 이동가능하도록 바퀴(32)가 설치될 수 있다.

상기 진열대(31)는 피건조물이 적재된 상태로 상기 건조챔버(10)의 전방으로 이동된 후 상기 이동대차(36)에 옮겨진다.

상기 이동대차(36)에는 건조실(11) 내에서 이동가능하도록 복수의 바퀴(37)가 설치된다.

상기 건조챔버(10)에는 상기 바퀴(37)가 건조실(11) 내에서 전후로 직선왕복운동 가능하도록 안내하는 고정레일(38)이 더 설치될 수 있다.

상기 전후이동장치(40)는 상기 건조대(30)에 적치된 피건조물이 상기 도파관(24)으로부터 방출되는 마이크로파에 전체적으로 골고루 노출되며 건조가 이루어지도록 상기 건조챔버(10) 내에서 건조대(30)를 전후이동시킨다.

상기 전후이동장치(40)는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 건조실(11) 외부에 위치하고 정회전 및 역회전하는 회전축이 설치된 모터(42)와, 상기 건조실(11) 외부에 위치하고 상기 모터(42)의 회전력을 전달받아 볼나사너트(45)를 직선왕복운동시키는 볼나사(44)와, 상기 건조실(11) 내부와 외부를 관통하는 관통구멍(18)을 통하여 상기 볼나사너트(45)와 건조실(11) 내부의 건조대(30)를 연결하는 연결로드(46)와, 상기 연결로드(46)에 설치되고 상기 관통구멍(18)을 통해 건조실(11) 외부로 방출되는 마이크로파를 흡수하는 마이크로파 흡수체(48)와, 상기 마이크로파 흡수체(48)를 감싸며 지지하고 상기 관통구멍(18)의 기밀을 유지하면서 상기 연결로드(46)가 직선왕복운동가능하게 조립되며 마이크로파 흡수체(48)의 주위로 냉각수가 이송되도록 냉각재킷(52)이 형성되는 가이드부쉬(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 모터(42) 및 볼나사(44)는 상기 건조챔버(10)의 후방에 설치된다.

상기 건조챔버(10)의 후방에는 상기 모터(42) 및 볼나사(44)를 지지하기 위한 지지프레임(41)이 설치될 수 있다.

상기 모터(42)는 서보모터 등으로 이루어진다.

상기 지지프레임(41)에는 상기 볼나사너트(45)의 직선왕복운동범위를 제한하는 한 쌍의 리미트스위치(43)가 설치될 수 있다.

상기 연결로드(46)는 봉형상으로 이루어진다.

상기 마이크로파 흡수체(48)는 세라믹소재(sic)를 사용하여 이루어지고 상기 연결로드(46)의 외면 주위를 일정길이에 걸쳐 감싸 덮도록 설치된다.

상기 마이크로파 흡수체(48)는 상기 연결로드(46)에 대응하여 대략 원통형상으로 이루어진다.

상기 가이드부쉬(50)의 한쪽 끝부분에는 상기 관통구멍(18) 주위의 건조챔버(10) 외면에 밀착고정되는 플랜지(51)가 형성된다.

상기 냉각재킷(52)에는 냉각수가 유입되는 냉각입구(53) 및 냉각수가 배출되는 냉각출구(54)가 각각 형성된다.

상기 냉각재킷(52)에 유입되는 냉각수는 상기 마이크로파 흡수체(48)가 마이크로파를 흡수하여 열이 발생하면 마이크로파 흡수체(48)와 열교환하면서 마이크로파의 흡수체(48)의 온도를 낮추게 된다.

10 : 건조챔버 11 : 건조실
12 : 입구 13 : 도어
14, 32, 37 : 바퀴 15 : 연기투입포트
16 : 연기배출포트 17 : 진공펌프
17 : 콜드트랩 18 : 관통구멍
20 : 마이크로파 조사장치 21 : 마그네트론
24 : 도파관 25 : 방출홀
30 : 건조대 31 : 진열대
34 : 건조트레이 36 : 대차
40 : 직선이동장치 41 : 지지프레임
42 : 모터 43 : 리미트스위치
44 : 볼나사 45 : 볼나사너트
46 : 연결로드 48 : 마이크로파 흡수체
50 : 가이드부쉬 51 : 플랜지
52 : 냉각재킷 53 : 냉각입구
54 : 냉각출구 60 : 불꽃감지기

Claims (10)

1. 건조실이 형성되고 피건조물을 건조실 내부로 반입시키기 위한 입구가 전방에 형성되는 건조챔버와,
   마이크로파를 발생시키고 도파관을 통해 건조실 내부로 마이크로파를 전송하며 방출하는 복수의 마이크로파 조사장치와,
   상기 피건조물이 운반 적치되는 건조대와,
   상기 건조대에 적치된 피건조물이 상기 도파관을 통해 방출되는 마이크로파에 전체적으로 골고루 노출되며 가열 건조되도록 건조대를 전후이동시키는 전후이동장치를 포함하고,
   상기 전후이동장치는 상기 건조실 외부에 위치하고 정회전 및 역회전하는 회전축이 설치된 모터와, 상기 건조실 외부에 위치하고 상기 모터의 회전력을 전달받아 볼나사너트를 직선왕복운동시키는 볼나사와, 상기 건조실 내부와 외부를 관통하는 관통구멍을 통하여 상기 볼나사너트와 건조실의 건조대를 연결하는 연결로드와, 상기 연결로드에 설치되고 상기 관통구멍을 통해 건조실 외부로 방출되는 마이크로파를 흡수하여 차폐하는 마이크로파 흡수체와, 상기 마이크로파 흡수체를 감싸며 지지하고 상기 관통구멍의 기밀을 유지하면서 상기 연결로드가 직선왕복운동가능하게 조립되며 마이크로파 흡수체의 주위로 냉각수가 이송되는 냉각재킷이 형성되는 가이드부쉬를 포함하는 마이크로파 건조기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조챔버는 박스형상으로 이루어지고, 전방에는 입구를 개폐하는 도어를 설치하며, 저면에는 복수의 이동바퀴를 설치하고,
   상기 건조대는 상기 피건조물이 일정 간격을 두고 여러 층으로 적치되도록 설치되는 진열대와, 상기 건조실 내에서 상기 진열대를 위에 싣고 이동가능하게 설치되는 이동대차를 포함하는 마이크로파 건조기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 마이크로파 조사장치는 상기 건조실 외부에 설치되고 일정 주파수를 갖는 마이크로파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생하는 마이크로파를 건조실 내부로 유도하여 방출시키고 퍼지가스의 투입이 이루어지는 통로를 형성하도록 설치되는 상기 도파관을 포함하는 마이크로파 건조기.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 건조챔버에는 상기 이동대차의 바퀴가 건조실 내에서 전후로 직선왕복운동가능하도록 안내하는 고정레일을 더 설치하는 마이크로파 건조기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결로드는 봉형상으로 이루어지고,
   상기 마이크로파 흡수체는 세라믹소재를 사용하여 이루어지고 원통형상으로 형성되며 상기 연결로드의 외면 주위를 일정길이에 걸쳐 감싸 덮도록 설치하는 마이크로파 건조기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드부쉬의 한쪽 끝부분 모서리에는 상기 관통구멍 주위의 건조챔버 외면에 밀착고정되는 플랜지를 더 형성하는 마이크로파 건조기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 전후이동장치는 상기 모터 및 볼나사를 지지하는 지지프레임과, 상기 지지프레임에 일정 간격을 두고 설치되고 상기 볼나사너트의 직선왕복운동범위를 제한하는 한 쌍의 리미트스위치를 더 포함하는 마이크로파 건조기.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조챔버에는 건조실 앞쪽으로 피건조물의 훈연을 위한 연기를 투입시키기 위한 연기투입포트 및 건조실 뒤쪽으로부터 연기를 배출시키기 위한 연기배출포트를 각각 설치하는 마이크로파 건조기.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조실 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프와,
   상기 진공펌프의 앞쪽에 설치되는 콜드트랩을 더 포함하는 마이크로파 건조기.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조실에서 불꽃 발생시 이를 감지하도록 설치되는 불꽃감지기를 더 포함하는 마이크로파 건조기.

Images