KR100947526B1 - 배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기에 관한 것으로, 투명재질의 함체로 이루어지며 그 내부에 격판(11)이 구비되고, 외부의 공기가 내부로 유입되어 배출될 수 있는 유입구(12)와 배출구(12, 13)가 각각 구비되는 건조함(10)과; 상기 건조함(10)의 격판(11)을 통해 구획된 공간의 일측에 구비되는 열교환기(20)와; 상기 건조함(10) 내에 구획된 타측 공간에 설치되는 순환팬(30)과; 상기 순환팬(30)에 전기를 공급하는 태양전지(40)로 이루어지며; 상기 유입구(12)와 배출구(13)는 열교환기(20)의 서로 다른 층에 각각 연결되어 건조함(10) 내에서 배출되는 공기와 유입되는 외부 공기가 상기 열교환기(20)를 통해 열교환을 이루도록 한 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 농산물이 건조되고 나면 자연광에 의해 건조되는 것과 동일한 효과를 가지며, 건조기로부터 배출되는 공기로부터 열을 회수함으로써 건조시간을 단축할 수 있고, 태양전지로부터 얻은 전기를 전원으로 하여 순환팬을 구동시키기 때문에 외부에서 전원을 공급하지 않고도 사용할 수 있다.

배기열 회수용 열교환기, 판형 열교환기, 건조기, 태양열, 태양전지

Description

배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기{DRYER WITH HEAT EXCHANGER FOR EXHAUST HEAT RECOVERY}

본 발명은 농산물을 건조시키는 데에 사용되는 건조기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 농산물을 자연광으로 건조시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있으면서도, 건조기로부터 배출되는 습한 공기로부터 열을 회수함으로써 신속하고 안정적으로 농산물을 건조시킬 수 있는 건조기에 관한 것이다.

벼, 무, 고추 등의 농산물을 수확하고 나면 보존성을 높이기 위해 이들을 건조시키고 있으며, 이러한 건조 방법으로는 일반적으로 태양광에 농산물을 그대로 노출시켜 건조시키는 자연 건조 방법과, 농산물 건조기를 이용하여 농산물을 급속히 건조시키는 건조기에 의한 건조 방법이 있다.

태양열을 이용한 자연 건조 방법은 건조 비용이 적게 들고, 건조 후의 농산물의 품질이 우수하여 농가 등에서 일반적으로 채택되고 있는 방법이긴 하지만 자 연광에만 의존하여야 하기 때문에 건조 장소와 시간이 제한되고 이에 따라 노동력과 건조에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

최근 이러한 자연 건조 방법의 문제점을 해결하기 위해 농산물 건조기가 개발되어 널리 사용되고 있으며, 이에 따라 장소와 시간에 구애받지 않고, 한꺼번에 많은 양을 열량을 가할 수 있기 때문에 자연건조 방법에 비해 훨씬 짧은 시간 내에 농산물을 건조시킬 수 있다.

이러한 농산물 건조기는 건조에 필요한 열풍을 만들기 위해 화석연료나 전기 에너지를 사용하여 공기를 가열하고, 이 가열된 공기를 팬에 의해 건조기 내에 공급하여 농산물을 건조시키고 있는데, 농산물이 고온의 공기에 의해 가열되게 되면 농산물 내의 수분이 증발하게 되어 건조기 내부의 공기에 습기가 혼합되게 되는데, 건조기 내의 공기에 많은 수분이 있게 되면 증발이 원활하게 일어나지 않으므로 건조기 내에서 농산물의 건조가 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 주기적으로 건조기 내부의 공기를 배출시켜 주어야 한다.

그러나 이제까지 개발된 대부분의 농산물 건조기는 팬으로 건조기 내부의 공기를 배출시켜버리기 때문에 고온의 혼합공기에 포함된 잠열과 현열이 그대로 방출되게 되고, 이에 따라 열에너지의 손실이 크며, 또한 이러한 손실된 열에너지의 양만큼을 다시 가열하여 공급해 주어야 하므로 효율적이지 못하다.

이러한 문제점을 해결하고 에너지 소비효율을 향상시키기 위한 것으로 등록실용신안 제0172768호(폐열 회수장치를 부설한 건조기)가 제안된 바 있다.

위 문헌에 개시된 건조기는 도 1에 도시된 바와 같이 버너(100)를 구비하여 이 버너(100)에 의해 열풍발생기(110)를 가열하고, 이 가열된 열풍발생기(110)의 외주면을 따라 외기 공기가 흐르도록 하여 열교환시킨 다음, 이 열교환된 공기가 건조저장실(120)의 저면으로 송풍되도록 하여 농산물을 건조시키도록 되어 있다.

이때 버너(100)에서 발생된 연소 가스는 연통(130)을 통해 외부로 방출되는데, 이 방출되는 연소 가스를 그 전에 폐열 회수실(140)에 저장하였다가 방출하고, 이 폐열 회수실(140)은 열풍발생기(110) 공기 유입로의 앞단에 위치되어 열풍발생기(110)로 공급되는 공기를 예열할 수 있도록 하여 이에 의해 에너지를 절약할 수 있도록 한 것이나, 장치가 복잡하고 버너를 가동시키는 데에 필요한 에너지를 지속적으로 공급하여야 하므로 경제적이지 못하여 일반 농가에서는 현실적으로 사용하기 어렵다.

한편, 농산물을 인공 건조기 등에서 건조시키는 경우 자연 건조 방법에 비해 그 품질이 저하되므로 자연 건조 방법에 의해 건조된 농사물이 선호되는데, 상기와 같은 건조기는 에너지 재활용 측면에서는 어느 정도 이득이 있으나, 여전히 밀폐된 공간 내에서 농산물을 건조시키게 되므로 건조된 농산물의 품질이 자연 건조 방법에 의해 건조된 농산물보다 못하다는 문제점을 그대로 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 자연 건조 방법에 의해 달성되는 건조효과를 얻을 수 있으면서도 빠른 시간 내에 농산물을 건조시킬 수 있는 건조기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명은 함체 형상으로서 투명재질로 이루어지며 그 내부에 격판이 구비되고, 외부의 공기가 내부로 유입 및 배출되는 유입구와 배출구가 구비되는 건조함과; 상기 건조함의 격판을 통해 구획된 공간 중 어느 하나에 설치되는 열교환기와; 상기 건조함 내에 구획된 타측 공간에 설치되는 순환팬과; 상기 순환팬을 구동하는 태양전지로 구성되되; 상기 유입구와 배출구는 열교환기의 서로 다른 층과 각각 연결되어 건조함 내에서 배출되는 공기와 유입되는 외부 공기가 서로 열교환을 이루도록 구성하는 것에 의해 달성된다.

상기 열교환기는 상, 중, 하층으로 이루어지고, 각각의 평면에 상부로 돌출되는 돌기가 형성된 열교환판으로 구비되며, 상기 상층 열교환판은 그 평면에 다수의 관통홀이 형성되어 유입된 외기가 건조함 내로 공급되게 하여 실시될 수 있다.

본 발명은 버너나 가열기 등을 사용하지 않고도 태양열에 의해 농산물 등을 건조시킬 수 있어 건조된 농산물의 품질이 자연 건조 방법에 의해 건조된 농산물과 동일한 품질을 얻을 수 있으며, 또한 건조기로부터 배출되는 고온의 공기로부터 열교환기에 의해 회수하여 건조에 다시 사용함으로써 에너지 사용 효율이 높을 뿐만 아니라 건조 시간이 단축된다.

또한 본 발명은 건조기 내부 공기를 순환시키는 데에 필요한 순환팬의 동력원을 태양전지로부터 구함으로써 에너지가 절약되고, 외부에서 전원을 공급하지 않아도 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 열교환기를 이용한 건조기로서, 도 2에 도시된 바와 같이 크게 건조함(10), 열교환기(20), 순환팬(30) 및 태양전지(40)를 포함하는 구조이다.

건조함(10)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 그 상부가 개방된 사각의 함체 형상으로서 상부의 개방된 면에는 힌지(14A)가 장착된 덮개(14)가 설치되어 개폐 가능하도록 구성된다.

이러한 건조함(10)은 외부의 햇빛이 건조함(10) 내로 투과될 수 있도록 투명한 재질이 사용되는데, 이때 건조함(10)은 장시간 태양에 노출되고 그 내부로는 열풍이 순환되므로 열에 의한 변형이 발생하지 않는 유리나 폴리카보네이트 등의 재질을 사용하며, 덮개(14) 또한 동일한 재질의 것이 사용된다.

그리고 건조함(10) 내부에는 격판(11)이 구비되어 있어 이 격판(11)에 의해 건조함(10)의 내부가 좌우로 구획되는데 각각의 구획된 공간 내부에는 후술하는 열교환기(20)와 순환팬(30)이 각각 설치된다.

이때 상기 열교환기(20)가 설치되는 공간의 건조함(10)의 측벽에는 외부 공기가 유입되는 유입구(12)와, 내부의 공기가 배출되는 배출구(13)가 각각 형성되고, 상기 격판(11)의 하단에는 건조함(10) 내에서 순환된 공기가 순환팬(30)을 통과하여 외부로 배출될 수 있도록 열교환기(20)측 공간의 배출구(13)로 연통되는 개구부(11A)가 형성된다.

그리고 상기 유입구(12)와 배출구(13)는 열교환기(20)의 서로 다른 층에 각각 연결되어 건조함(10) 내에서 배출되는 공기와 유입되는 외부 공기가 서로 열교환을 이루도록 구성된다.

열교환기(20)는 도 4에서와 같이 서로 적층되어 다층을 이루는 판형의 열교환기로 실시되는데, 이 층간을 통해 건조함(10)의 유입구(12)와 배출구(13)가 서로 다른 층으로 연결되게 설치된다.

이러한 열교환기(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 외부 공기가 유입구(12)를 통해 열교환기(20)의 상층을 통과하여 건조함(10) 내로 유입되고, 도 6에 도시된 바와 같이 설치된 순환팬(30)에 의해 공기가 순환되어 열교환기(20)의 하층을 통과하여 배출구(13)로 배출되도록 공기통로가 형성된다.

따라서 건조함(10) 외부로부터 유입되는 외부 공기는 열교환기(20)의 상층 열교환판(21)의 관통홀(H)을 통해 건조함(10) 내로 유입되어 태양열에 의해 가열되면서 열교환기(20) 상부에 놓인 농산물을 건조시키게 되고, 이 과정에서 농산물 내부에 존재하는 수분이 증발되어 건조함(10) 내부 공기와 혼합되어 습한 공기가 되고, 이 고온의 습한 공기는 순환팬에 의해 순환되어 하층의 열교환판(23)을 통해 배출구(13)로 배출된다.

이때 상하층 열교환판(21, 23)은 중층 열교환판(22)에 의해 구획되기 때문에 배출되는 공기와 유입되는 공기는 중층 열교환판(22)에 의해 서로 열교환을 이루게 된다.

즉, 건조함(10)의 외부로 배출되는 공기는 건조함(10) 내부로 유입되는 태양광에 의해 가열되어 고온의 상태로서 본 발명은 이러한 고온의 공기를 건조기 외부로 배출하기 전에 유입되는 공기와 열교환시켜 배기열을 회수하므로 열에너지의 손실을 최소화할 수 있는 것이다.

그리고 상기 열교환기(20)는 제조가격이 저렴하고 농산물로부터 배출되는 수분에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있도록 플라스틱 재질의 열교환기가 사용되는 것이 바람직한데, 이러한 열교환기의 예로서는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같은 열 교환기를 들 수 있는데, 이 열교환기는 판형으로 이루어진 표면 전체에 다수의 돌기(A)가 형성되고, 상층 열교환판(21)과 하층 열교환판(23)은 그 층간의 공기 유입구와 배출구가 서로 대향진 방향으로 엇갈리게 배치된다.

또한 상층 열교환판(21)의 경우 유입된 공기가 면과 수직의 방향으로 배출되도록 돌기(A) 사이로 다수의 관통홀(H)이 형성된다.

이러한 판형 열교환기는 도 8에서와 같이 설치된 상태에서 상층 열교환판(21)으로 공기가 유입되어 관통홀(H)로 배출되며, 순환된 공기는 하층 열교환판(23)을 통해 배출되는 구조이다.

그리고 판형 열교환기의 열교환판에는 상기한 바와 같이 그 전체 표면에 걸쳐 다수의 돌기(A)가 형성되어 있기 때문에 상층 열교환판(21)의 표면에 건조시키고자 하는 농산물을 놓게 되면, 이들 돌기(A)에 의해 농산물이 열교환판(21)의 표면으로부터 일정 간격(돌기(A)에 해당되는 높이)만큼 이격된 상태로 놓이게 되고, 이에 의해 공기 통로가 형성됨으로써 열교환판과 접촉되는 농산물의 하부면에도 고온의 공기가 공급되게 되어 농산물이 균일하게 건조될 수 있다.

순환팬(30)은 격판(11)에 의해 구획된 공간 중에서 열교환기(20)가 장착되지 않은 다른 공간에 설치되어 건조함(10) 내의 공기를 순환시키게 되는데, 이를 위해 건조함(10) 내에는 순환팬(30)을 내부 바닥면으로부터 적정 높이로 이격시킬 수 있는 지지대(15)가 다수 설치되고, 이 지지대(15) 위에 순환팬(30)이 설치된다.

이러한 순환팬(30)은 건조함(10) 내의 열교환기(20)측 공기를 흡입하여 배출 구(13)로 송풍하는데, 이 과정에서 열교환기(20) 측의 공기량이 적어져 자연스럽게 유입구(12)를 통해 외부 공기가 흡입된다.

순환팬(30)을 통과한 공기는 격판(11)에 형성된 개구부(11A)를 따라 열교환기(20)의 하층 열교환판(23)으로 공급되어 유입되는 공기와 열교환을 이룬 뒤 배출구(13)를 통해 외부로 배출된다.

태양전지(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 태양광에 의해 전기 에너지를 생산하여 이 생산된 전기 에너지를 순환팬(30)에 공급한다.

이와 같이 순환팬(30)을 구동하기 위한 전기 에너지를 태양전지에 의해 생성하므로 외부에서 전원을 공급하지 않아도 사용할 수 있고, 건조기를 가동하기 위해 사용되던 화석 연료 또는 전기 에너지를 사용하지 않기 때문에 친환경적이며 경제적이다.

상기 태양전지(40)에 의해 전기 에너지를 생성하는 기술은 이미 잘 알려져 있는 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.

이러한 본 발명은 투명재질의 건조함(10) 내부로 태양광이 투과되므로 농산물을 자연광에 의해 건조하는 것과 같은 작용 효과를 구유할 수 있으며, 이에 더하여 건조함(10)에서 배출되는 공기로부터 폐열을 회수하여 유입되는 공기를 가열한 후, 농산물을 건조하는데 사용되기 때문에 건조 시간이 단축된다.

도 1은 종래의 폐열 회수장치를 부설한 건조기의 예를 보인 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 태양열 에너지와 열교환기를 이용한 건조기의 예를 보인 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 건조함과 열교환기 및 순환팬을 보인 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 분리된 사시도,

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 건조함의 단면도,

도 7, 8은 본 발명에 따른 열교환기를 보인 사시도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 건조함 11: 격판

11A: 개구부 12: 유입구

13: 배출구 14: 덮개

14A: 힌지 15: 지지대

20: 열교환기 21: 상층 열교환판

22: 중층 열교환판 23: 하층 열교환판

30: 순환팬 40: 태양전지

A: 돌기 H: 관통홀

Claims (4)

1. 내부에 격판(11)이 구비되고, 측벽에 외부의 공기가 유입되는 유입구(12) 및 내부의 공기가 배출되는 배출구(13)가 각각 형성되어 있는 투명 재질의 건조함(10);

   상기 격판(11)을 통해 구획된 상기 건조함(10)의 일측 공간에 구비되며, 다수의 판이 적층된 형태의 판형 열교환기(20);

   상기 격판(11)을 통해 구획된 상기 건조함(10)의 타측 공간에 구비되는 순환팬(30);

   상기 순환팬(30)에 전기를 공급하는 태양전지(40)를 포함하며,

   상기 유입구(12) 및 상기 배출구(13)는 상기 열교환기(20)의 서로 다른 층에 각각 연결되어, 상기 유입구(12)를 통해 유입되는 외부의 공기 및 상기 배출구(13)를 통해 배출되는 내부의 공기가 상기 열교환기(20)를 통해 열교환을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 열교환기(20)는 상부로 돌출되는 돌기(A)가 각각 형성되어 있는 상층 열교환판(21), 중층 열교환판(22) 및 하층 열교환판(23)으로 이루어지며,

   상기 상층 열교환판(21)에는 상기 유입구(12)를 통해 유입되는 외부의 공기가 상기 건조함(10)의 내부로 공급되도록 다수의 관통홀(H)이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 건조함(10)은,

   유리 또는 폴리카보네이트 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기열 회수용 열교환기가 내장된 건조기.

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