KR101027629B1 - 히트펌프를 이용한 제습건조장치 - Google Patents

히트펌프를 이용한 제습건조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 농,수산물들의 건조시 이용되는 히트펌프를 이용한 제습건조장치에 관한 것이다.
본 발명은 공기유입구(10)를 갖는 공기배출구(14)를 갖는 열풍공급실(12)과 건조실(16)을 순환로(18)(20)를 갖는 격판(22)으로 구획하여 열풍공급실(12) 내에는 히트펌프(24)의 응축기(30)와 증발기(32)가 위치하도록 하여 외부의 압축기(28)와 연결되게 하고, 응축기(30) 아래에는 공기순환을 위한 송풍팬(26)을 설치하며, 공기유입구(10)에는 에어댐퍼(36)를 설치하여 히트펌프(24)의 냉매압력이나 건조실(16)내의 온도 및 습도가 미리 설정된 기준값에 도달할시 제어기(44)가 에어댐퍼(36)를 개방하여 외부공기의 유입에 의한 응축기(30)의 냉각이나 또는 건조실 내의 열기 내지는 습증기가 배출되게 하여 히트펌프(24)의 계속적인 가동으로 최적의 온도 및 습도하에서 건조가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

Description

히트펌프를 이용한 제습건조장치{DEHUMIDIFYING/DRYING MACHINE BY HEAT PUMP}
본 발명은 히트펌프를 이용하여 각종 농,수산물들은 건조시켜 주도록 구성되는 제습건조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 제습 및 건조가 보다 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.
각종 농,수산물들을 건조하는 농,수산물 건조기에 대하여는 이미 등록실용신안 제414339호 및 특허 제736857호등을 제공한바 있으나, 이들은 건조기능 외에 제습기능은 찾아볼 수가 없어 건조과정에서 피건조물이 수분에 의한 변질우려가 있고 또 열원인 유류는 갈수록 가격이 상승함에 따라 연료비가 비싸 이용가치가 점차 떨어지고 있는 실정이다.
이에 근래에 들어서는 히트펌프를 이용한 건조시스템에 대하여 특허 제736857호가 제공된바 있으며, 이는 히트펌프의 응축기에서 방열된 열에 의한 피건조물의 건조과정에서 피건조물로부터 수분을 흡수한 다습의 공기가 증발기의 증발작용에 의해 제습이 이루어지도록 하고 또 제습된 공기는 다시 응축기의 통과중 응축기에서 방열되는 열에 의해 가열되어 상대습도가 낮은 공기를 만들어 건조실 내 에 공급되게 하는 작동을 반복적으로 수행하면서 내,외부온도센서와, 내,외부습도센서와, 주송풍기 및 제1,2송풍기와, 제1,2유입구와, 제1,2유출구 및 제1,2,3,4,5댐퍼를 통하여 제습이 이루어지도록 구성된다.
따라서 이러한 구조의 히트펌프를 이용한 건조시스템은 구조가 복잡한만큼 제작시 제조원가상승을 가져오게 되고, 특히 히트펌프가 갖는 구조적인 특성, 즉 냉매의 매순환시 증발기의 흡수열량은 응축기의 응축시 발생되는 열량과 압축기로부터 발생되는 열량이 더해져 과잉흡수를 가져오게 됨에 따라 고온에 의한 냉매의 급팽창으로 압력상승을 가져오게 되는데, 이를 방치할 경우 압축기의 기능상실로 이어지게 되므로 건조실의 내부온도와 관계없이 압축기로부터 발생되는 압력이 설정압력 이상으로 상승하게 되면 히트펌프의 가동이 정지되게 하고 또 충분한 냉각에 의해 설정압력 이하로 내려가게 되면 재가동해 주도록 함으로서, 히트펌프의 계속적인 가동이 불가능할 뿐 아니라 밀폐된 건조실 내에 설치되는 히트펌프는 냉매의 과열시 충분한 냉각을 위하여는 매번 10~20분간의 냉각시간을 필요로 함을 감안할때 건조시간이 늘어나게 되고 또 반복되는 전원의 온/오프와 냉각된 공기를 재가열시켜 주는데 따른 전력소비량 증가를 가져오게 되므로 건조효율이 현저히 저하되는 등의 문제점들이 있는 것이다.
본 발명은 히트펌프를 이용한 제습건조장치는 제습 및 건조기능을 만족시켜 주기 위한 구조를 간단히 할 수가 있고, 특히 히트펌프의 작동시 고온에 의한 냉매의 급팽창을 방지해 줄 수가 있어 히트펌프의 계속적인 작동에 의해 제습 및 건조가 계속적으로 이루어지도록 할 수가 있으며, 더나아가 히트펌프의 계속적인 작동에도 건조실의 내부온도를 상시 일정하게 유지시켜 줄 수 있음은 물론 건조과정에서 발생된 수분은 신속하게 배출시켜 줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 피건조물의 종류나 또는 수분함유량등에 따라 제습량을 조절하여 최적의 건조조건을 부여해 줄 수 있도록 하는데 또다른 목적이 있다.
본 발명의 목적은 열풍공급실과 건조실이 순환로에 의해 연통되어 열풍공급실의 히트펌프에 의해 발생되는 열이 건조실 내에 공급되어 피건조물의 건조가 이루어지도록 하되 증발기의 입구측에는 제습량을 조절하는 개폐판을 갖도록 하고 또 히트펌프의 계속적인 가동으로 냉매가 급팽창하거나 또는 건조실의 온도 내지는 습도가 설정온도 내지는 설정습도에 도달하게 되면 제어기는 가열실 상부에 갖는 에어댐퍼의 개방으로 외부공기가 유입되게 하여 응축기의 냉각으로 지속적인 작동이 이루어지도록 하거나 또는 건조실 내부의 뜨거운 공기 내지는 습증기가 공기배출구로 배출되도록 구성하여서 된 히트펌프를 이용한 제습건조장치에 의해 달성된다.
본 발명은 건조실(16) 일측에 마련된 열풍공급실(12)을 통하여 히트펌프(24)와 송풍팬(26)을 설치하고, 열풍공급실(12) 상부에 에어댐퍼(36)에 의해 개폐되는 하나의 공기유입구(10)가 형성되게 하며, 건조실(16)에는 하나의 공기배출구(14)가 형성되게 하는 것으로 만족하므로 제습 및 건조를 위한 구조를 간단히 할 수가 있어 제작시 제조원가를 줄일 수가 있고, 특히 히트펌프(24)는 감압을 위한 가동중단없이 계속적인 작동이 가능하도록 함은 물론 건조과정에서 건조실(16) 내부의 온도 내지는 습도가 설정치에 도달하게 되면 내부공기배출에 의해 일정한 온도유지 및 수분이 제거되도록 구성함으로서, 건조시간을 단축시켜 줄 수 있음은 물론 전력소비량을 줄여줄 수가 있어 건조효율을 극대화할 수가 있게 된다.
또한 본 발명은 피건조물의 종류나 또는 건조설정온도등에 따라 히트펌프(24)의 증발기(32) 전방에 갖는 개폐판(40)의 개폐량을 조절해 주게 되면 상기 증발기(32)에 의한 응축수의 발생량, 즉 제습량이 가감되므로 피건조물의 종류나 또는 수분함유량등에 따라 최적의 제습효과를 가져오도록 할 수가 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하기로 하며, 다만 도면들 중 동일한 구성요소는 가능한 동일부호로 기재하고, 관련된 공지기술이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 정면구성도이고, 도 2는 본 발명의 단면구성도로서, 본 발 명은 공기유입구(10)를 갖는 열풍공급실(12)과 공기배출구(14)를 갖는 건조실(16)이 상하에 순환로(18)(20)가 형성되는 격판(22)에 의해 연통되고 또 열풍공급실(12)에 설치되는 히트펌프(24)에 의해 가열된 공기는 송풍팬(26)에 의해 건조실(16)을 순환하거나 또는 배출되도록 구성된다.
본 발명에 이용되는 히트펌프(24)는 압축기(28)와 응축기(30) 및 증발기(32)로 구성되는 일반적인 구조로서, 다만 압축기(28)는 가열실(12)의 외측 하부에 마련되는 별도의 공간에 설치되고 또 응축기(30)는 열풍공급실(12) 중앙부에 격판(220과 관통로(34)를 사이에 두고 수평설치되며, 증발기(32)는 상기 응축기(30)의 상부 일측에 직립되게 설치되어 격판(22)의 상부순환로(18)에 의해 유입되는 공기의 일부는 관통로(34)를 통하여 곧바로 통과되게 하고, 나머지 일부공기는 증발기(32)와 응축기(30)를 차례로 통과하여 응축기(30) 아래에 설치되는 송풍팬(26)에 의해 격판(22)의 하부순환로(20)를 통하여 건조실(16) 내에 재유입되는 순환이 이루어지도록 구성된다.
또한 공기유입구(10)는 열풍공급실(12) 상부에 형성되는데, 상기 공기유입구(10)에는 에어댐퍼(36)가 설치되고, 상기 에어댐퍼(36)는 리밋스위치등에 의해 회전각도가 제어되는 엑츄에이터(38)에 의해 개폐된다.
도 3은 본 발명 히트펌프가 갖는 증발기의 개폐수단을 나타낸 것으로서, 본 발명에 이용되는 히트펌프(24)의 증발기(32) 입구에는 수개의 개폐판(40)이 개폐가능케 설치되고 또 각 개폐판(40)은 액츄에이터(42)와 연결되어 개폐판(40)의 개폐로 증발기(32)를 통과하는 공기의 량이 가감되도록 구성된다.
도 4는 본 발명의 일예를 도시한 제어기의 회로블럭도로서, 중앙처리장치(CPU), PLC등으로 구성되는 제어기(44)의 제어부(46) 입력에 본 발명 제습건조장치(A)의 온도와 습도, 압력, 건조시간등을 설정할 수 있는 설정부(48)와, 건조실(16) 내부온도를 감지하는 온도센서(50)와, 건조실(16)의 습도를 감지하는 습도센서(52) 및 히트펌프(24)의 냉매압력을 감지하는 압력센서(54)가 각각 접속된다.
제어부(46)의 출력에는 제습건조장치(A)의 동작상태나 설정상태, 설정데이터(기준데이터) 및 현재 데이터등이 숫자 및/또는 이미지로 표시되는 표시부(56)와, 건조실(16)의 온도와 습도를 조절하는 히트펌프(24)와, 에어댐퍼(36)를 개폐시키는 엑츄에이터(38)와, 증발기(32) 입구의 개폐판(40)을 개폐시키는 엑츄에이터(42)와, 공기를 순환시키는 송풍팬(26) 및 제습건조장치(A)의 동작이상시 비상음 및/또는 점멸광으로 비상상태나 위험을 알리는 경보부(56)가 각각 접속된다.
상기 제어부(46)는 히트펌프(24)의 냉매압력이나 건조실(16)의 온도 및 습도가 기준값 미만이면 에어댐퍼(36)의 닫힘상태에서 공기의 내부순환에 의해 설정범위온도(약20~60℃)로 항온유지되게 하고, 히트펌프(24)의 냉매압력이나 건조실(16)의 온도 및 습도가 기준값에 도달하게 되면 엑츄에이터(38)를 통한 에어댐퍼(36)의 개방으로 공기유입구(10)를 통하여 외부공기가 유입되게 하여 외부공기에 의한 응축기(30)의 냉각으로 냉매의 압력을 낮추거나 또는 건조실(16) 내부의 더운 공기나 습증기의 일부를 공기배출구(14)로 배출시켜서 히트펌프(24)의 계속적인 작동에 의한 건조가 이루어지도록 하게 된다.
또한 표시부(16)는 전원공급상태를 표시하는 전원표시등과, 각종센서(50) (52)(54)와 엑츄에이터(38)(42)등이 동작중임을 표시하는 동작표시등과, 각종 이상상태를 알리는 경보등 및 각종 데이터표시부분을 포함하며, 액정디스플레이(LCD) 또는 세븐세그먼트 또는 발광다이오드 중 하나이거나 복합적으로 구성되며, 물론 상황여건에 따라 터치스크린으로 표시부를 구성하여 사용의 편의를 도모할 수도 있다.
본 발명은 각종 농,수산물들의 건조시 송풍팬(26)의 송풍작용으로 건조실(16)내의 공기가 격판(22)의 상부순환로(18)를 통하여 열풍공급실(12) 내부로 유입되어 공기중 일부는 곧바로 관통로(34)를 통과하게 되고, 나머지 일부는 히트펌프(24)의 증발기(32)를 통과하면서 공기중의 수분은 증발기(32)의 열흡수과정에서 발생되는 결로현상으로 회수되어 그 아래의 회수로(58)를 통하여 외부로 배출되고 또 제습된 공기는 응축기(30)의 통과중 냉매가 액화하면서 발산하는 열에 의해 가열되어 관통로(34)를 통과한 공기와 함께 송풍팬(26)의 송풍작용으로 격판(22)의 하부순환로(20)를 통하여 건조실(16) 내에 유입되게 하는 순환작용으로 피건조물을 건조시켜 주게 된다.
이때 히트펌프(24)의 냉매가 정상압력을 유지하고 또 건조실(16) 내의 온도 및 습도는 제어부(46)에 입력된 기준값에 도달하기 전이라면, 에어댐퍼(36)가 공기유입구(10)를 차단한 상태에서 내부공기의 순환에 의해서만 건조가 이루어지게 된다.
또한 건조시 피건조물의 수분함유량에 따라 제습량을 가감해 주고자 할 경우에는 제어부(46)를 통한 엑츄에이터(42)의 작동으로 개폐판(40)을 개폐시켜서 증발 기(32)를 통과하는 공기의 량을 조절해 주는 것으로 제습량이 조절된다.
즉, 건조실 온도가 높을 경우 증발기(32)를 통과하는 공기량이 증가할수록 증발기의 이슬점보다 높은 온도가 유지되고 제습량이 떨어지게 되고, 이와 반대로 증발기(32)를 통과하는 공기량이 감소할수록 증발기의 이슬점보다 낮은 온도가 유지되어 제습량은 증가하게 되므로 피건조물의 수분함유량에 따른 개페판(40)의 개폐로 최적의 건조조건이 주어지도록 할 수가 있게 된다.
또한 건조과정에서 히트펌프(24)의 계속되는 가동으로 냉매가 팽창함에 따라 압력센서(54)에 의해 감지되는 냉매의 압력이 제어부(46)에 미리 입력된 기준값에 도달하게 되면, 엑츄에이터(38)를 통한 에어댐퍼(36)의 작동으로 공기유입구(10)가 개방되어 외부공기에 의한 응축기(30)의 냉각이 이루어지게 되고, 응축기(30)의 냉각으로 냉매의 압력이 낮아져 히트펌프(24)의 냉매압력이 기준값이 하로 낮아지게 되면, 에어댐퍼(36)는 공기유입구(10)를 차단하여 열손실을 방지해 주게 되는데, 이러한 응축기(30)의 냉각을 위한 외부공기의 유입시에도 히트펌프(24)는 계속적인 작동이 이루어지게 되므로 건조실(16)은 피건조물의 건조시 요구되는 설정온도를 유지하게 된다.
그리고 공기유입구(10)에 설치되는 에어댐퍼(36)는 응축기(30)의 냉각외에 건조실(16)의 내부온도나 또는 습도가 미리 설정된 기준값에 도달할시에도 온도센서(50)나 습도센서(52)에 의한 감지로 개방되게 하여 외부공기가 유입됨에 따른 내부공기의 배출로 설정범위온도를 유지하도록 하거나 또는 제습이 이루어지도록 하게 되므로 건조시 최적의 온/습도를 유지시켜 줄 수가 있게 되는 것이다.
도 1 : 본 발명의 정면구성도
도 2 : 본 발명의 단면구성도
도 3 : 본 발명 제어기의 회로블럭도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(A)--제습건조장치 (10)--공기유입구
(12)--열풍공급실 (14)--공기배출구
(16)--건조실 (18)(20)--순환로
(22)--격판 (24)--히트펌프
(26)--송풍팬 (28)--압축기
(30)--응축기 (32)--증발기
(34)--관통로 (36)--에어댐퍼
(38)(42)--엑츄에이터 (40)--개폐판
(44)--제어기 (46)--제어부
(48)--설정부 (50)--온도센서
(52)--습도센서 (54)--압력센서
(56)--경보부 (58)--회수로

Claims (3)

  1. 공기유입구(10)를 갖는 열풍공급실(12)과 공기배출로(14)를 갖는 건조실(16)이 상하순환로(18)(20)를 갖는 격판(22)에 의해 구획되게 하고, 열풍공급실(12) 내에는 히트펌프(24)의 응축기(30)와 증발기(32)가 설치되게 하여 외부의 압축기(28)와 연결되게 하고, 응축기(30) 아래에는 송풍팬(26)이 설치되게 하고, 공기유입구(10)에는 에어댐퍼(36)가 설치되게 하며, 이들을 제어하는 제어기(44)는 히트펌프(24)의 압력센서(54)와 건조실(16) 내에 부설되는 온도센서(50) 및 습도센서(52)와 접속되게 하여 히트펌프(24)의 냉매압력이나 건조실(16) 내의 온도 내지는 습도가 미리 입력된 기준값에 도달하게 되면 에어댐퍼(36)를 개방시켜 주도록 구성되는 히트펌프를 이용한 제습건조장치에 있어서,상기 증발기(32)의 입구에는 엑츄에이터(42)에 의해 개폐되는 개폐판(40)을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 제습건조장치.
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