KR101000766B1 - 냉풍 건조기 - Google Patents

Abstract

고품질의 농수산물의 건조를 위하여 저온에서도 증발기에 적상의 발생없이 안정적으로 작동되도록, 본 발명은 냉매를 가압하여 토출하는 압축기; 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브; 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 내부를 통과하면서 건조대상공간의 내기와 열교환을 통하여 증발되도록 배치된 증발기; 상기 증발기와 열교환됨으로써 응축되는 상기 내기 상의 수분을 배출시키는 배출수단; 및 상기 압축기의 토출측과 상기 증발기 흡입측 사이를 연결하되, 그 경로 상에 상기 압축기 흡입측의 압력에 따라 선택적으로 개방되는 외부 파일럿형 압력조절밸브가 구비된 바이패스관을 포함하여 이루어지는 냉풍건조기를 제공한다.

냉풍, 건조기, 바이패스, 압력조절밸브, 파일럿배관

Description

냉풍 건조기{dryer for blowing cooled air}

본 발명은 냉풍 건조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온에서도 증발기의 적상없이 안정적으로 작동할 수 있는 냉풍 건조기를 제공한다.

일반적으로 냉풍건조기는 냉동사이클을 이루는 장치에서 증발기의 내부를 흐르는 냉매와 건조대상 공간의 내부공기(이하 '내기'라고 함)와 열교환함으로써, 이때 내기 중의 수분이 응축되도록 하고 이러한 응축된 수분을 건조대상공간의 외부로 배출함으로써 건조대상공간을 건조시키기 위한 장치이다.

도 1은 종래의 냉풍건조기를 나타낸 개략적인 블록도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 냉풍 건조기는 압축기(1)에서 압축되어 토출되는 냉매를 응축기(2)를 통과시킴으로써 응축시킨 후, 이러한 응축된 냉매가 리시버(5)를 거쳐 팽창변(3)에서 팽창된 후 증발기(4)로 이동되도록 한다.

이때, 상기 증발기(4)에서 증발되는 냉매는 건조대상 공간의 내기와 열교환되는데, 이를 통해 상기 내기에 포함된 수분이 응축되고, 이러한 응축된 수분을 건조대상공간 밖으로 배출함으로써 상기 건조대상공간을 건조시킬 수 있다.

여기서, 상기 압축기(1)의 토출측과 응축기(2) 토출측의 사이에는 가열 열교 환기(6)가 구비될 수 있다. 상기 가열 열교환기(6)는 상기 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 내기를 다시 가열하도록 함으로써 건조대상공간을 적당온도로 유지할 수 있도록 하기 위하여 제공됨이 바람직하다. 상기 가열 열교환기(6)로 유입되는 관의 밸브를 선택적으로 차단될 수 있도록 함으로써, 가열이 필요한 경우에 상기 가열 열교환기(6)가 작동되도록 한다.

도면상 표시된 밸브들 및 플렉시블튜브(FT)는 장치의 설계상 설치여부가 변경될 수 있는 구성들로서, NRD는 균압밸브, KVP는 응축압력조정밸브, EV는 전자변, SV는 스톱밸브, CV는 체크밸브이며, 도면부호 8은 사이트글라스이고, 9는 드라이어로서 설계상 가변적인 구성들이다.

한편, 통상적인 냉풍 건조기는 건조대상공간의 온도를 22~30℃ 범위로 유지하면서 사용되는데, 그 이유는 상기 온도범위 미만으로 유지할 경우 증발기에 과도한 적상이 발생되어 열교환 효율이 현격히 저하된다. 즉, 상기 건조대상공간의 온도를 낮게 유지하기 위해서는, 내기 중에 함유된 수분을 응축시킬 수 있을 정도로 증발기의 온도를 더욱 낮게 유지해야 하지만 이러한 경우 상기 증발기에 과도한 적상이 발생되어 상기 압축기의 작동을 수시로 중단시켜야 하는 심각한 문제점이 있었다.

이와 같이 상대적으로 고온에서 농수산물을 건조시키는 경우에는 신선도가 저하되고 색상이 곱지 않게 되어, 건조된 농수산물을 고품질화하기 어려운 문제점이 있었다. 특히, 고등어, 삼치 등과 같은 등푸른 생선의 경우 15 ℃ 이상에서 건조하는 경우 상품성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결함으로써 냉풍 건조기가 저온에서 작동하는 경우에도 과도한 적상 발생을 차단하여 안정적으로 작동될 수 있도록 하는 것을 해결과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 냉매를 가압하여 토출하는 압축기; 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브; 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 내부를 통과하면서 건조대상공간의 내기와 열교환을 통하여 증발되도록 배치된 증발기; 상기 증발기와 열교환됨으로써 응축되는 상기 내기 상의 수분을 배출시키는 배출수단; 상기 압축기의 토출측과 상기 증발기 흡입측 사이를 연결하도록 구비된 바이패스관; 및 상기 바이패스관의 경로 상에 구비되되, 상기 압축기 흡입측과 연결된 파일럿 배관의 압력에 따라 선택적으로 개방되도록 기능되는 복귀수단이 구비된 외부 파일럿형 압력조절밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 증발기 표면이 적상온도에 도달되기 전에 상기 압축기 토출측의 냉매가 상기 증발기로 공급되도록 설정압력이 설정되되, 상기 복귀수단은 상기 파일럿 배관 내측 압력이 상기 설정압력 이하에서 복귀됨에 따라 상기 압축기 토출측과 상기 증발기 흡입측 사이의 유로를 개방하도록 탄성강도가 조절된 탄성부재인 것을 특징으로 하는 냉풍건조기를 제공한다.
구체적으로, 상기 설정압력은 상기 증발기 표면온도를 5~15 ℃로 유지하도록 2.9 ~ 3.3 kgf/m²인 것이 바람직하다. 또한, 상기 바이패스관과 상기 증발기 흡입측 사이의 연결부분에는 혼합밸브가 구비됨이 바람직하다.

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본 발명에 따른 냉풍 건조기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 증발기 표면에 적상이 시작되기 이전에 압축기 토출단의 고온고압의 냉매를 증발기로 유입되도록 하는 외부 파일럿형 압력조절밸브가 구비된 바이패스관이 설치되므로, 저온에서도 상기 증발기에 과도한 적상이 발생되지 않고 안정적으로 작동될 수 있도록 한다. 따라서, 종래에는 증발기 적상 문제로 작동될 수 없었던 저온 범위에서 상기 냉풍 건조기를 상대적으로 안정적으로 작동시킬 수 있다.

둘째, 상기 건조대상공간의 온도를 5℃ ~ 22℃ 의 저온범위에서도 상기 냉풍 건조기가 안정적으로 작동되므로, 농수산물의 신선도 및 색상을 고품질 상태로 유지하면서 건조시킬 수 있다. 특히, 고등어, 삼치 등과 같은 등푸른 생선의 경우 15 ℃ 이하에서 저온건조되어야 하는데, 본 발명에 따른 저온 냉풍 건조기는 이러한 조건을 만족시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉풍건조기를 상세히 설명한다. 여기서, 배경기술에서 기설명된 사항 및 동일한 도면부호에 관한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉풍 건조기를 나타낸 개략적인 블럭도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 냉풍 건조기는 격막에 의하여 외부와 차단된 건조대상공간(100)의 내부에 설치된다. 상기 냉풍 건조기는 냉동사이클의 일부를 이루는 증발기(14)와 응축기의 냉매가 유입되어 상기 증발기(14)를 통과한 내기를 재가열하는 가열 열교환기(16)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 증발기(14) 측으로 송풍되어 그를 통과하는 건조대상공간의 내기에 함유된 수분은 응축되어 하측의 배출수단(17)에 집수되어 건조대상공간 외부로 배출되도록 한다. 또한, 상기 증발기(14)를 통과하면서 냉각된 내기는 가열 열교환기(16)를 통과하면서 재가열되어 적정온도를 유지하도록 함이 바람직하다.

설명의 편의상 도 2에는 냉동사이클을 이루는 전체 구성의 도시는 생략되어 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 냉풍 건조기의 전체 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉풍 건조기의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 냉풍 건조기는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3), 증발기(14), 배출수단(도 2의 17) 및 외부 파일럿형 압력조절밸브(20)가 구비된 바이패스관(18)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 압축기(1)는 냉동사이클을 이루도록 순환되는 냉매를 가압하여 토출하며, 상기 응축기(2)는 상기 압축기(1)로부터 토출된 냉매를 응축시킨다. 상 기 응축기(2)에서 응축된 냉매는 팽창밸브(3)를 통과하면서 팽창된 후 증발기(14)로 유입된다.

상기 증발기(14) 내부를 통과하는 냉매는 건조대상공간 내부의 내기와 열교환되면서 증발된다. 이때, 상기 증발기(14)와 열교환됨으로써 상기 내기 상의 수분은 응축된 후 배출수단에 집수되어 건조대상공간의 외부로 배출됨으로써, 상기 건조대상공간의 내부가 건조될 수 있다.

또한, 상기 압축기(1)의 토출측과 응축기(2) 토출측의 사이에는 가열 열교환기(16)가 구비될 수 있다. 상기 가열 열교환기(16)는 상기 증발기(14)를 통과하면서 냉각된 내기를 다시 가열하도록 함으로써 건조대상공간을 적당온도로 유지할 수 있도록 하기 위하여 제공됨이 바람직하다. 상기 가열 열교환기(16)로 유입되는 관의 밸브를 선택적으로 차단될 수 있도록 함으로써, 가열이 필요한 경우에 상기 가열 열교환기(16)가 작동되도록 한다. 그리고, 상기 압축기(1)의 흡입측에는 기액분리기(15)를 설치하여, 액상의 냉매가 압축기(1)로 유입되지 않도록 함으로써 캐비테이션 현상에 의한 압축기 손상을 방지하도록 한다.

한편, 상기 압축기(1)의 토출측과 상기 증발기(14) 흡입측 사이에는 바이패스관(18)이 연결되는데, 상기 바이패스관(18)의 경로 상에는 상기 압축기(1) 흡입측의 압력에 따라 선택적으로 개방되는 외부 파일럿형 압력조절밸브(20)가 구비된다. 즉, 상기 외부 파일럿형 압력조절밸브(20)는 그와 연결된 파일럿 배관(21)에 가해지는 압력이 설정압력 이하인 경우 입구측과 출구측 간의 유체의 흐름경로를 개방하는 장치이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 파일럿형 압력조절밸브를 설명하기 위한 설명도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 외부 파일럿형 압력조절밸브(20)의 입구측에는 상기 압축기(도 2의 1) 토출측의 바이패스관(18a)이 연결되고, 출구측에는 증발기(도 2의 14) 흡입측의 바이패스관(18b)이 연결된다. 이때, 상기 압력조절밸브(20)의 파일럿 배관(21)은 압축기 흡입측과 연결되고, 상기 파일럿 배관(21) 내부에 설정압력 이상의 압력이 가해지는 경우에는 유체의 흐름이 차단된 상태를 유지한다. 즉, 상기 압축기(1) 흡입측 압력이 설정압력 이상인 경우에는 상기 압력조절밸브(20)를 통한 유체의 흐름이 차단된다.

반면에, 상기 파일럿 배관(21)에 설정압력 이하의 압력이 가해지는 경우에는 상기 압력조절밸브(20)가 개방되어, 상기 압축기 토출측 고온고압의 냉매가 증발기 흡입측으로 유입될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 설정압력은 상기 증발기(14)에 적상이 이루어지는 압력범위 근방으로 설정되는데, 바람직하게는 상기 증발기(14)에 적상이 발생될 때의 압력보다 다소 높게 설정된다. 즉, 상기 설정압력은 상기 증발기 표면온도를 5~15 ℃로 유지하도록 2.9 ~ 3.3 kgf/m²인 범위에서 설정되도록 함이 바람직하다. 일반적으로 냉동사이클 내부는 정지상태에서 저진공화되며, 상용으로 사용되는 저진공 조건에서 상기 설정압력이 2.9 ~ 3.3 kgf/m²인 압력범위 내에서 설정되는 경우 상기 증발기(14)에 적상이 방지되면서 안정적으로 지속하여 사용될 수 있다.

이러한 설정압력은 상기 외부 파일럿형 압력조절관(20)에 구비된 복귀수단(20a)의 강도를 조절함으로써 설정될 수 있다. 상기 복귀수단(20a)은 탄성부재로 이루어지거나, 경우에 따라서는 상기 파일럿 배관(21) 내부의 압력을 센싱하여 전자적으로 상기 압력조절밸브가 선택적으로 개방되도록 제어되는 구성으로 대체될 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 압축기(1) 흡입측 압력이 설정압력 이하인 경우는 증발기(14) 토출측의 압력이 낮다는 것을 의미하며, 이는 증발기(14)에 적상이 시작되는 시점으로 볼 수 있다. 이렇게 적상이 시작될 정도로 압축기(1) 흡입측(증발기 토출측)의 압력이 저하된 경우 상기 압력조절밸브(20)를 개방하여 압축기(1) 토출측의 고온고압의 냉매가 증발기(14)로 유입되도록 함으로써 적상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 증발기(14) 표면에 적상이 시작되기 이전에 압축기(1) 토출단의 고온고압의 냉매를 증발기(14)로 유입되는 냉매에 혼합하여 공급함으로써 상기 증발기(14)의 온도를 다시 상승시켜 적상이 방지되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 상기 바이패스관(18)과 상기 증발기(14) 흡입측 사이의 연결부분에는 혼합밸브(25)가 구비됨이 바람직하다. 상기 혼합밸브(25)는 상기 팽창밸브(3)를 통과하면서 팽창된 냉매와 상기 압력조절밸브(20)를 통하여 선택적으로 유입되는 냉매를 잘 섞여서 혼합되도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉풍 건조기는 상기 증발기(14) 온도가 적상온도 이하로 내려가지 않도록 함으로써, 압축기의 작동을 수시로 정지시키거나 고비용의 용량가변형 압축기를 구비하여 복잡하게 제어할 필요없이도 저온의 범위를 포함한 5 ~ 30℃의 온도범위에서 안정적으로 작동될 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 종래의 냉풍 건조기의 블럭도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉풍 건조기의 배치구조를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉풍 건조기의 블럭도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 파일럿형 압력조절밸브의 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 2 : 응축기

3 : 팽창밸브 14 : 증발기

18 : 바이패스관 20 : 외부파일럿형 압력조절밸브

21 : 파일럿 배관 25 : 혼합밸브

Claims (5)

1. 냉매를 가압하여 토출하는 압축기;

   상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기;

   상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브;

   상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매가 내부를 통과하면서 건조대상공간의 내기와 열교환을 통하여 증발되도록 배치된 증발기;

   상기 증발기와 열교환됨으로써 응축되는 상기 내기 상의 수분을 배출시키는 배출수단;

   상기 압축기의 토출측과 상기 증발기 흡입측 사이를 연결하도록 구비된 바이패스관; 및

   상기 바이패스관의 경로 상에 구비되되, 상기 압축기 흡입측과 연결된 파일럿 배관의 압력에 따라 선택적으로 개방되도록 기능되는 복귀수단이 구비된 외부 파일럿형 압력조절밸브를 포함하여 이루어지되,

   상기 증발기 표면이 적상온도에 도달되기 전에 상기 압축기 토출측의 냉매가 상기 증발기로 공급되도록 설정압력이 설정되되, 상기 복귀수단은 상기 파일럿 배관 내측 압력이 상기 설정압력 이하에서 복귀됨에 따라 상기 압축기 토출측과 상기 증발기 흡입측 사이의 유로를 개방하도록 탄성강도가 조절된 탄성부재인 것을 특징으로 하는 냉풍건조기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 설정압력은 상기 증발기 표면온도를 5~15 ℃로 유지하도록 2.9 ~ 3.3 kgf/m²인 것을 특징으로 하는 냉풍건조기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 바이패스관과 상기 증발기 흡입측 사이의 연결부분에는 혼합밸브가 구비됨을 특징으로 하는 냉풍건조기.

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