본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 창안된 것으로, 감압 건조실과 고압 냉동 제습실을 분리하여 내부의 압력이 서로 다른 두 개의 방으로 나누어 구성하고, 냉동 제습실의 압력을 높게 유지하기 위하여 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기를 사용하며 각 실의 압력을 다르게 유지하기 위하여 측정압력을 기준으로 제습실에서 건조실로 유입되는 공기의 압력을 조정하여 일정압력 이하로 낮게 유지하여 공기의 개패 양을 조정할 수 있는 가변도어 또는 공기제어전자밸브를 공기 교축변으로 사용하여 건조실의 압력을 감압과 정압을 교대로 수행하여 건조대상물(농수산물, 다양한 내용물)로부터 수분의 증발을 촉진하고, 밀폐된 공간에서 열전달 매체인 공기의 정체로 야기되는 온도전달의 문제점을 보완하고, 공기의 흐름이 없어 증발된 수분이 건조 대상물의 주변에 정체하는 현상으로 건조효과를 저해하는 현상을 방지하여 건조 효율을 높이고 건조실에서 증발된 수분으로 다량의 수분을 함유한 저온 다습한 공기는 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기(흡입 팬)에 의하여 제습실로 빠르게 유입되고 건조실로부터 다량의 수분을 함유한 공기는 냉동 제습실에서 높은 공기압을 형성하여 쉽게 응축할 수 있는 상태로 냉동 제습기를 통과하며 냉동기의 냉매를 매우 낮은 압력(사이클 내 냉매온도 -20℃이하 압력 15파운드 이하)으로 운전하여 공기 중에 함유된 수분을 분리하여 신속하게 흡착시켜 통과한 공기의 건조도를 높이게 되고 흡착한 수분은 열원(히터)을 통해 가열 용해시킨 후 집수 배수과정을 통하여 외부로 배출하는 단계로 2사이클로 나누어 일정한 시간(조정)을 교대로 운용함으로써 제습의 능력을 향상시키고 건조기 내부에서 발생한 습한 공기는 송풍 팬에 의하여 다시 제습기로 유입되어 내용물의 수분을 제거하는 동작을 반복적으로 수행하는 순환방식을 사용하여 농수산물을 비롯한 다양한 건조 대상물의 건조를 신속하고 효율적으로 이루는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명에서는 냉동 제습실을 통과한 매우 낮은 온도의 공기에 포함된 잔류 수분은 저온으로 눈과 같은 형태(서리 발 형상)로 가열 실에 도달하게 되고 가열 실에 장치된 가열 시스템(히터)으로 결빙된 수분은 작은 물방울이 되어 집수되고, 다시 리듐브로마이드 제습기를 통과하게 되는데 리듐브로마이드의 수분흡수 능력이 대기압에서 약 900배 정도임으로 공기는 건조하게 만들어 교축변으로 동작하는 가변도어 또는 공기제어전자밸브를 통과하여 건조실에 도달하게 되며, 상기 냉동제습기는 항온의 기능도 같이 겸비하여 장치내부의 온도 상승을 제어하면서 가열장치 또한 필요 이상의 온도를 넘지 않도록 항온 가열을 병행하고, 건조실로 유입된 공기는 상기 가변도어 또는 공기제어전자밸브를 이용하여 기체분압을 최저로 낮추어 건조효과를 높임으로써 건조능력을 효율적으로 향상시키는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 저온 건조기 및 저온 저장고를 선택적으로 동작시킬 수 있는 모드선택스위치를 구비하고 사용자가 필요에 따라 선택적으로 원하는 모드로 운전을 할 수 있게 설계/제작하여 저온 건조기 및 저온 저장고로 이용할 수 있게 함으로써 저온 건조기 및 저장고를 이중으로 구매하여함에 따른 경제적인 손실을 크게 줄이는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 제습실과 건조실을 분리하여 건조실의 내용물을 비롯한 다양한 건조 대상물에서 발생한 수분을 내용물의 손상 없이 보다 효율적으로 신속하게 제거하여 양질의 내용물을 소비자들에게 공급할 수 있게 하는 저온감압 공기순환건조기 겸 저장고에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이해를 용이하게 하기 위하여 도면을 살펴본다. 도1은 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고의 전체적인 구성도를 나타내고 있으며, 도2는 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고가 동작할 경우에 내부 공기의 흐름을 도시하고 있다. 도3은 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고의 정면도를 나타내고 있고, 도4는 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고의 평면도이다. 도5는 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고의 또 다른 구성을 나타낸 정면도이다. 농수산물을 비롯한 다양한 건조 대상물의 저온 건조는 상온에서 보다 낮은 온도라기보다 건조대상물의 종류에 따라 필요 건조 온도를 외기에 관계없이 일정하게 유지하여 건조물을 생산하고 있으며, 이와 관련된 종래의 저온 건조 기술은 동결 진공 건조 기술, 진공건조기술 및 냉풍 건조기술 등이 있다. 동결진공 건조 기술은 동결로 인한 건조대상물의 조직의 변형과 상태변화를 줄이기 위하여 매우 낮은 온도에서 수분의 승화작용을 이용하여 건조하는 기술임으로 장치 내부를 고진공으로 운전하여야 하며 이로 인하여 용기의 형태와 크기가 제한적이고 유지비용이 비교적 많이 소요되고 건조물의 종류도 극히 일부에 제한적으로 적용된다. 진공건조 기술은 상온에서 용기내의 공기를 제거하여 장치내부의 공기 압력을 고진공 상태로 유지하여 수분의 증발 점을 가능한 낮게 유지하여 이루어져 사실상 저온에서의 건조라기보다 상온에서의 건조 기술에 해당하며 상기 동결진공건조기와 같이 용기의 크기 및 적용할 수 있는 건조대상 물품의 종류도 지극히 제한적이다. 냉풍건조기술은 건조실내부에 냉각장비와 냉동제습 장치 및 대 용량의 송풍팬을 동원하여 건조물 주변에 강한 바람을 일으켜 건조하는 방법으로 주로 수산물 건조에 사용되며 건조실 내부의 압력 조절수단과 열처리 수단을 구비하고 있지 않아서 건조 효율이 낮고 유지비가 비교적 많이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 인식하고 이를 해결한 본 발명의 구체적인 구성 수단들을 살펴보면, 감압 건조실과 고압 냉동 제습실을 분리하여 내부의 압력이 서로 다른 두 개의 실(방)로 나누어 구성한다. 상기 냉동 제습실의 압력을 높게 유지하기 위하여 상용의 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기(도1의 12, 6단계로 나누어 압력을 아주 일정하게 가변하는 것이 가능함)를 사용하여 약 2기압 이상을 유지한다. 본 발명에 따른 냉동 제습실은 일반 냉장고에 사용되는 냉동 제습 운전의 상태와 거의 동일하다. 즉, 제습은 냉동기의 증발기 냉매를 매우 낮은 압력(사이클 내 냉매온도 -20℃이하 압력 15파운드 이하)으로 운전하여 공기 중에 함유된 수분을 분리하여 신속하게 흡착시켜 통과한 공기의 건조도를 높이게 되고 흡착한 수분은 열원(도1의 6, 히터)을 통해 가열 용해시킨 후 집수 배수과정을 통하여 외부로 배출하는 단계로 나누어 이루어진다. 집수하여 배수하는 구성은 배수시 외부 공기와 차단을 유지하기 위하여 절수변을 사용하여 일정량이 집수되면 자동으로 밸브(솔레노이드)를 열어서 외부로 내보내는 구성을 가진다. 본 발명에 따른 건조기 겸 저장고는 수분 흡수 능력이 뛰어난 리듐브로마이드(Libr.) 제습기(도1의 7)를 채용하여 공기 중의 수분 제거능력을 종래보다 약 10내지 15% 정도 향상시켜 높은 건조도를 유지하여 건조기의 효율을 크게 높일 수 있다. 참고로, 리듐브로마이드의 수분 흡수 능력은 상온에서 체적의 약 900배에 상당한다. 상기 대기압보다 높은 냉동 제습실에서 냉매와 히터를 이용하여 송풍 팬(흡입 팬)에 의하여 유입된 수분이 포함된 공기 중의 수분을 순간적으로 냉동/흡착시켜고 이를 히터로 가온시켜 조그만한 물방울로 만들어 건조기 외부로 내보내고, 리듐브로마이드 제습기를 이용하여 한 번 더 수분을 제거한 후에 공기의 압력 조절이 가능한 가변도어 또는 상용의 공기제어전자밸브(도1의 8)를 공기 교축변(팽창변)으로 사용하여 저압으로 유도하여 수분이 제거된 공기(기체)를 건조실로 내보낸다. 상기 가변도어 또는 공기제어전자밸브는 가변도어 또는 공기제어전자밸브 개폐장치(도1의 9)를 통하여 제어된다. 본 발명에 따른 건조실의 공기압은 0.3기압 이하의 저기압으로 유지하고 건조실 내부의 온도는 10℃내지 20℃에서 유지하여 농수산물을 비롯한 다양한 건조 대상물을 손상을 최대한 억제하면서 공기의 흐름을 유도하여 수분을 신속하게 제거하여 내용물을 효율적으로 건조하게 된다. 상기 건조실의 내용물에서 증발된 수분(습기)을 포함한 공기는 다시 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기(흡입 팬)에 의하여 냉동 제습실로 유도되어 수분들은 냉매 의하여 냉동/흡착되고 이를 가온하여 조그만한 물방울로 만들어 장치 외부로 배출하며, 그 다음 리듐브로마이드 제습기를 이용하여 흡입된 공기 중에 포함된 수분을 다시 한번 더 제거하여 공기압의 제어가 가능한 가변도어 또는 공기제어전자밸브를 통해서 저압으로 유도하여 건조실로 다시 보내어진다. 상기와 같은 과정을 반복하여 필요한 건조대상물들을 필요한 만큼 건조하여 원하는 형태의 제품을 얻는다. 상기 건조실과 냉동 제습실에는 온도, 습도 및 압력 센서를 구비하고 각 실 내부의 온도, 습도 및 압력을 측정하여 외부의 표시패널에 표시함은 물론이고, 온도 센서와 컴퓨레샤를 연동시켜 각 실 내부의 온도를 항상 일정하게 유지하고 압력센서와 송풍 팬 및 가변도어 또는 공기제어전자밸브를 연동시켜 각 실 내부의 압력을 항상 일정하게 할 수 있는 수단을 구비한다. 다음은 본 발명에 따른 건조기를 저온 저장고로 동작하는 구성수단에 대하여 살펴보면, 상기 건조기로 작동하는 경우 또는 저장고로 작동하는 경우의 선택은 장치 외부에 부착된 모드 선택 스위치를 이용하여 사용자의 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있게 되어 있다. 상기 모드 선택 스위치를 저장고에 위치시키고 사용자가 원하는 온도를 입력하여 설정하면 설정된 온도를 제습실과 건조실이 거의 동일한 온도로 유지되게 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기가 작동하여 공기를 제습실에서 건조실로 다시 건조실에서 제습실로 순환시켜 건조실 전체가 거의 일정한 온도를 가지는 항온의 저온 저장고로 이루어진다. 즉, 사용자가 저장하고자 하는 저장대상물의 종류에 따라 원하는 온도를 설정하면, 설정된 온도를 기준으로 저장고 내부의 온도가 올라가면 컴퓨레샤가 작동하여 저장고의 온도를 강하시키고, 온도가 내려가면 컴퓨레샤의 작동을 중지하여 온도의 강하를 방지하여 제습실과 건조실의 온도를 항상 일정하게 유지시켜 준다. 이때 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기는 고정압 다단계중 가장 낮은 압력으로 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기를 작동시켜 동작하거나 일반적인 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기를 하나 더 부가하여 구성하고 냉동 제습실에서 발생한 찬 공기를 건조실로 단순히 불어넣어 건조실 및 제습실 전체를 항온으로 유지시켜 주는 역할을 한다. 본 발명에 따른 상기 건조기에 있어서, 냉동 제습기의 제습운전 시에는 가능한 높은 압축비를 형성시켜 유니트쿨러의 냉매 온도를 -20℃정도로 낮게 유지하여 이를 통과하는 공기 중의 수분을 빠른 속도로 동결/흡착시킨 후 일정한 시간(조정) 경과 후에 제열 기능(히터)을 구비한 가온실을 통과하면서 조그만한 물방울로 용해되어 집수되고, 집수장치에는 절수변을 사용하여 일정량 이상이 되면 솔레노이드 밸브 등의 배수 수단을 통하여 장치 외부로 배출된다. 이러한 효과를 얻기 위하여 사용되는 냉동 제습기는 낮은 증발온도를 유지하여 공기 중의 수분을 동결/흡착하여 배출하며 아주 낮은 온도로 항온을 유지하기 위하여 다중 효용성을 구비하여야 함으로 상기 유니트쿨러를 2내지 3중 사이클로 형성시키고 필요에 따라 제습 시에는 1사이클씩 교대로 운전하여 압축비를 높이며, 항온 시는 3사이클의 동시에 운전하여 냉각 효과를 높여 -20℃의 아주 낮은 온도를 유지하면서 제습기능을 달성하여 제습기로서의 효율을 최대로 높이고, 또한 제습실내부의 공기 압력을 높게 유지하여 수분의 응축 온도를 높여 제습효과를 한층 더 높이는 특징을 가지고 있다. 가온실(히터)은 상기 냉동 제습기를 통과한 건조 공기 중 동결 후 흡착되지 못한 일부 수분이 공기 중에 눈서리 현상을 발생하게 되는데 이를 제거하기 위하여 가열 히터를 설치한 가온실을 형성하여 상기 동결 후 흡착되어 제거되지 못한 공기 중 눈서리가 건조실에 유입되지 않도록 함과 동시에 고냉 공기가 필요 이하의 저온으로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 가열 히터를 운용하여 냉동제습기의 냉방시스템과 함께 건조기내의 항온을 유지하는 기능도 겸비하여 온도변화가 거의 없는 저온에서의 제습을 완성한다. 상기 가변도어 또는 공기제어전자밸브는 상기 제습실을 통과하여 건조실에 유입되는 건조공기의 량을 조절하여 제습실의 공기 압력은 높게 유지시켜 주고, 건조실의 공기 압력은 감압을 유도함으로써 습한 공기들이 제습실의 유니트 쿨러를 통과하는 시간을 늘려 건조공기의 건조도를 한층 더 높여주고 압력과 조정 시간에 따라 적절하게 운용하여 건조기의 성능 및 효율을 제어한다. 상기 리듐브로마이드(Libr.) 제습기는 냉동제습기에 의하여 제거할 수 있는 공기 중 수분의 제습능력은 약 80%정도이므로 이러한 제습능력을 10내지 15% 정도 향상시켜 보다 높은 건조도를 실현할 수 있게 한다. 상기 건조실은 다단계 고정압 고부압 송풍기 또는 브로아 고정압 고부압 송풍기와 가변도어 또는 공기제어전자밸브에 의하여 항상 공기의 흐름이 존재하여 매우 낮은 공기 압력 속에서 빠른 속도로 수분의 증발을 유도하게 되고 압력이 낮아짐으로 발생할 수 있는 열 유체의 이동 및 전달이 저해되는 것을 방지하며, 상기 공기흐름은 내용물에서 증발한 수분이 정체되어 내용물 주변에 형성되는 것을 방지하여 내용물의 수분증발을 향상시켜 건조 효과를 최대한 높여 준다. 본 발명에 따른 건조기 겸 저장고의 편리한 작동과 관리를 위하여 장치 외부에는 조작 버튼들이 부착된 전자제어부를 구비하고 있고, 상기 전자제어부는 농수산물을 비롯한 다양한 건조 대상물의 종류에 따라 건조의 정도 및 저장 온도를 달리 설정할 수 있는 기능을 제공하기 위하여 온도 및 건조시간 등을 설정하기 위한 버튼 및 이를 확인 할 수 있는 표시 패널을 구비하고 있다. 상기 표시 패널에는 상기 건조실과 냉동 제습실에 부착된 온도, 습도 및 압력 센서(도1의 23)로부터 검출된 신호를 표시하여 주는 기능이 부가되어 있다. 상기 전자제어부는 필요에 따라 마이크로프로세서와 데이터 저장용 메모리를 내장하여 음성메시지, 설정치 및 다양한 데이터들을 저장할 수 있고 필요시에 스피커를 통해서 음성으로 필요한 메시지를 내보내는 기능과 무선 송수신 부를 구비하고 리모콘으로 작동할 수 있는 기능을 구비한다. 도5는 본 발명에 따른 공기순환건조기 겸 저장고의 또 다른 구조를 나타내고 있으며, 상기 도1의 구성에서 장치와 관련된 다양한 부품을 좌측과 상부에 배치시킨 구성에서 장치의 좌측 또는 우측으로 배치시켜 다양한 형태와 구조로 구성할 있음을 보여주고 있다.