KR101095897B1 - 저온 저장 가능한 농수산물 제습 건조기 - Google Patents

저온 저장 가능한 농수산물 제습 건조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉동 사이클을 이용하여 고추, 백삼, 멸치 등과 같은 농수산물을 효율적으로 제습 및 건조하는 장치에 관한 것으로, 특히 농수산물을 저온에서 고온의 범위로 제습이 가능할 뿐만 아니라 필요로 하는 온도로 저장할 수 있을 농수산물 건조기에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위하여 종래 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브로 이루어진 냉동 사이클에서 응축기를 3개로 가지는 구조로 세분화하여 그 기능을 분리한 것으로, 제1응축기는 건조실 내부로 순환되는 공기의 순환 경로에 설치하여 건조실 내부의 온도를 상승시키는 가온 용도로 사용되고, 제2응축기는 건조실 내부로 순환되는 경로와 차단되는 밀폐된 구역에 설치하여 가온 이후에 신속한 제습 또는 저온 보관 용도로 사용되며, 제3응축기는 증발기 뒷쪽에 설치되어 증발기와 함께 2차 제습이 이루어지도록 구현되는 새로운 순환 형태의 제습/건조 방식을 구현함으로써 보다 빠른 건조는 물론 건조 효율을 현저히 향상시킬 수 있음과 동시에 제습 건조를 실시한 피 건조물을 저온으로 저장할 수 있는 다기능의 농수산물 제습 건조기를 제공한다.

Description

저온 저장 가능한 농수산물 제습 건조기{Humidity eliminate drier for agricultural and marine products with a function of cold storage}
본 발명은 저온 저장 가능한 농수산물 제습 건조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 농수산물 건조시에 제습 효율 및 시간을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 필요로 하는 온도로 농수산물을 저장할 수 있는 농수산물 건조기에 관한 것이다.
산지에서 수확한 벼, 보리 등의 농산물이나 어촌에서 어획된 생선 등의 수산물은 많은 수분 함량을 갖기 때문에 소비자에게 도달하기까지의 보관 및 운송을 위해서는 건조가 필수적이다.
즉, 각종 농수산물은 미생물의 증식이 용이하고 쉽게 부패되므로, 이러한 농수산물의 보존성을 향상하기 위해서는 농수산물을 일정 온도, 일정 시간으로 건조 가공해야 한다.
보통 소량의 농수산물을 건조시키는 방법으로는 대부분 일정구역에 망체로 형성된 건조대를 설치한 후, 이렇게 설치한 건조대에 각종 농수산물을 진열하여 햇빛과 바람으로 자연 건조시키는 방법이 있다.
그러나, 자연 건조방법은 많은 점유면적을 차지할 뿐만 아니라 건조속도가 매우 느리고, 특히 눈이나 비가 내릴 경우에 농수산물을 신속하게 거두어야 하는 불편함이 있다.
결국, 자연 건조방법은 기후적인 여건에 따라 많은 제약을 받아 농수산물의건조속도, 건조량, 건도 등을 일정하게 유지할 수 없는 등 생산성 저하 및 상품성 저하의 단점이 있다.
이러한 점을 감안하여 최근에는 농촌에서 수확한 농산물, 고추, 벼 등과 어촌에서 어획된 생선 등을 건조하여 오랜 기간 보관과 이송 또는 건조식품으로 이용하기 위한 수단으로서, 많은 양을 일률적으로 빠르게 건조할 수 있는 농수산물 건조기가 많이 사용되고 있는 추세이다.
상기 농수산물 건조기는 전기히터 방식이나, 가스 버너 방식의 건조기로서, 전기나 기름을 사용하여 내부의 온도를 상승 및 건조물의 온도를 상승시켜서 수분이 기화되는 현상을 유도하고, 공기 중에 수증기가 형성이 되면 상부의 환기구를 열어 수분을 외부로 방출하는 방식이다.
이러한 과정, 즉 수분을 외부로 방출하는 과정에서 수분뿐만이 아니라 내부의 열원까지도 외부로 방출되며, 이 과정에서 다시 열원(전기나 기름)을 사용하여 내부의 온도를 다시 상승시켜야 하는 과정을 거쳐야 하므로, 불필요한 에너지를 낭비하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 출원번호 10-2010-50460에서 냉동 사이클을 이용한 공기 순환 방식의 제습 건조기로 응축기의 뜨거운 열원을 사용하여 가열한 공기를 건조실 내부로 공급하고, 증발기 및 재열기를 사용하여 건조실 내부에서 건조를 수행하고 나오는 공기의 수분을 냉각 제습 및 대수평균온도차에 의한 2차 제습을 구현할 수 있는 발명을 출원한 바 있다.
이러한 냉동 사이클을 이용한 제습 건조기는 응축기의 폐열을 활용하여 건조실 내부의 온도 상승에 주목적이 있기 때문에 건조실 내부의 온도가 일정 온도까지 상승한 후에는 압축기의 소손을 방지하기 위해 압축기를 정지한 후 건조실 내부의 온도가 일정 온도로 떨어진 후에는 다시 압축기를 다시 가동하는 운전을 반복하게 된다.
그러나, 압축기 정지 운전 시에는 송풍기만을 가동하여 가열된 공기를 건조실 내부로 순환시키는데, 이때 순환하는 공기는 상당히 높은 온도를 유지하고 있어 포화 수증기의 양이 크게 증가된 상태여서 제습 효과가 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 압축기를 가동 시에는 순환되는 공기는 작동 중인 응축기를 항시 경유하여 건조실 내부로 유입되기 때문에 건조실 내부의 온도가 상온에서 설정 온도까지의 온도 범위로만 운전되는 한계로 인해 농수산물을 상온보다 낮은 온도로 저장할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 농수산물 제습 건조기에서 냉동 사이클을 유지하면서 하나의 냉동 사이클을 구성하는 응축기를 세분화하여 그 기능을 분리하고 사용 용도에 따라 응축기의 각 기능에 맞게 독립 또는 연계하여 운전하는 새로운 건조, 제습 및 저온 보관 운전 방식을 구현함으로써, 제습 효율을 향상은 물론 보다 제습을 구현할 수 있음과 동시에 제습 건조가 이루어진 피 건조물인 농수산물을 상온보다 낮은 저온으로 저장할 수 있는 다기능의 농수산물 제습 건조기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전반적으로 고압운전이 이루어지는 냉동 사이클에 모세관 원리를 이용한 수액기 수단을 마련하여 압축기로 흡입되는 기체의 압력과 온도를 낮추어 줄 수 있는 새로운 형태의 냉동 사이클 운용 방식을 구현함으로써, 압축기의 부하를 줄일 수 있는 등 건조 시스템의 전체적인 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 농수산물 제습 건조기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 저온 보관이 가능한 농수산물 제습 건조기는 본체의 한쪽 공간에 조성되는 건조실 및 다른 한쪽 공간에 조성되는 기계실과, 상기 기계실(12)의 내부에 설치되며, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 기계실의 내부로 상기 기계실과 건조실을 순환하는 공기의 순환 경로 상에 설치되며, 상기 압축기와 제1냉매라인에 의해 연결되어 냉매를 응축하고, 순환되는 공기와의 열교환을 통해 공기를 가열하는 제1응축기와, 상기 기계실과 건조실을 순환하는 공기가 통과하지 못하도록 상기 공기의 순환 경로와 차단되는 공간에 설치되며, 상기 압축기와 제1응축기에 연결된 제1냉매라인으로부터 분기된 제2냉매라인에 연결되어 냉매를 응축하고, 열교환된 공기를 건조기 외부로 배출하는 제2응축기와, 상기 기계실의 내부에 설치되며, 팽창밸브를 통해 상기 제1 및 제2응축기와 연결되는 동시에 압축기와 연결되어 팽창된 냉매를 증발시키고, 건조실에서 배출되는 공기와의 열교환을 통해 순환되는 공기를 냉각 및 제습하는 증발기와, 건조실 내부를 가열시키는 건조 운전시에는 냉매가 압축기에서 제1응축기로 흐르고, 건조 운전 이후에 순환되는 공기를 신속히 제습하는 제습 운전시 또는 농수산물을 저온으로 보관하기 위한 저온 보관 운전시에는 냉매가 압축기에서 제2응축기로 흐르도록 냉매의 흐름을 조절하는 컨트롤러를 포함하여 건조 운전, 제습 운전 및 저온 보관 운전이 선택적 또는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3응축기와 팽창밸브 사이에 연결 설치되어, 고온고압의 냉매 기체의 압력과 온도를 하강시킴으로써 압축기의 부하를 줄여주는 수액기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 농수산물 제습 건조기는 다음과 같은 장점을 제공한다.
첫째, 건조 운전과 제습 운전을 분리하여 제습 운전시에는 냉매의 응축을 담당하는 제 2 응축기가 순환 공기와의 열교환이 완전 차단된 상태로 그 폐열을 모두 외부로 방출함으로써 순환 공기의 제습을 담당하는 증발기가 종래보다 저온 및 저압으로 운전이 가능하여 제습 효율이 현저히 상승됨은 물론 제습 시간 역시 현저하게 단축되는 장점이 있다.
둘째, 순환 공기 경로 상에 설치되는 제1응축기와 순환 공기 경로와 차단되는 경로 상에 설치되는 제2응축기를 선택적으로 가동함으로써 건조실 내부로 순환하는 공기의 온도를 저온에서 고온의 범위까지 변환이 가능하여 고온 건조는 저온 보관이 가능한 장점이 있고, 이로 인해 하나의 장비로 건조, 제습 및 저온 보관이 가능하여 별도의 저온 보관 장비가 필요하지 않게 되어 전체적인 설비 비용이 절감되는 동시에 설치 장소를 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 건조실에서 배출되는 공기의 제습을 위한 증발기의 바로 뒷편에 제 3 응축기를 배치하여, 증발기를 거쳐 차가워진 공기를 다시 한번 가열해줌으로써, 제습 효과를 한층 향상시킬 수 있다.
넷째, 압축기의 전단부에 설치되어 있는 수액기를 사용하여 압축기로 흡입되는 고압 고온의 기체 압력과 온도를 낮추어 줌으로써, 압축기의 부하를 줄일 수 있으며, 결국 건조기의 전체적인 성능 향상과 내구성 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기의 냉동 사이클에서 건조 운전시의 냉매의 흐름을 보인 개략도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기의 냉동 사이클에서 제습 운전시 또는 저온 보관 운전시의 냉매의 흐름을 보인 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기에서 건조 운전시에 순환되는 공기의 흐름을 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기에서 제습 운전시 또는 저온 저장 운전시에 순환되는 공기의 흐름을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기에서 건조 운전시에 순환되는 공기의 흐름을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기의 냉동 사이클에서 제습 운전시 또는 저온 보관 운전시의 냉매의 흐름을 보인 개략도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기는 응축 과정을 세분화한 다수의 응축기를 포함하는 하나의 냉동사이클을 이용하여 농수산물의 건조 및 제습은 물론 저온 보관 운전이 가능한 장치로서, 건조 운전시에는 공기의 순환 경로상에 설치된 제1응축기(14)만을 사용하여 제1응축기(14)에 의해 가열된 공기를 건조실(11) 내부로 공급하여 건조하고 증발기(18)에 의해 건조실(11) 내부의 건조를 수행하고 배출되는 공기의 수분을 제거(제습)하고, 또한 단독 제습 운전시 또는 저온 보관 운전시에는 건조실(11) 내부로 순환되는 공기와 차단되게 설치된 제2응축기(15)만을 사용함으로써 순환되는 공기는 제2응축기(15)와는 열교환을 하지 않고 순환되어 제1응축기(14)의 사용시보다 상대적으로 저온 저압으로 운전되는 증발기(18)를 통해서 효과적인 제습이 이루어지거나 또는 냉각되어 저온 보관이 가능하도록 이루어져 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 농수산물 제습 건조기는 피건조물인 농수산물이 놓여지는 건조실(11)과 건조 기능을 수행하는 각종 부품들이 배치되는 기계실(12)이 양편에 조성되어 있는 본체(10)가 마련된다.
상기 본체(10)의 건조실(11)은 도어(36)에 의해 개폐가능하며, 내부에는 건조물을 적층 구조로 탑재할 수 있는 다단 배치 형태로 넣어다 빼냈다 할 수 있는 트래이(37)가 다수 설치된다.
예를 들면, 2개의 구역으로 구분되어 있는 건조실(11)의 내부 양측 벽면에는 상하 일정간격의 받침대(38)가 설치되고, 이렇게 설치되는 양쪽의 받침대(38) 사이에 양단을 걸쳐놓는 형태로 트래이(37)를 배치한 후, 트래이(37) 내에 담겨있는 고추나 멸치 등과 같은 농수산물을 건조하게 된다.
상기 건조실(11)의 한쪽 옆에 조성되는 기계실(12)은 냉동사이클을 구성하는 압축기 등의 부품이 설치되는 공간으로서, 건조실(11)과는 상부와 하부를 통해 공기가 서로 통하는 구조로 이루어진다.
예를 들면, 상기 건조실(11)과 기계실(12) 사이의 하부에는 공기 투입구(31)가 형성되는 동시에 상부에는 공기 배출구(32)가 형성되어, 건조실(11)과 기계실(12) 사이에는 소정의 경로를 따라 공기 순환 흐름이 이루어지게 된다.
이러한 공기 순환 경로는 기계실(12)측에서 만들어진 가열된 공기가 하부의 공기 투입구(31)를 통해 건조실(11)의 내부로 들어가게 되고, 건조실(11)에서 건조를 마친 공기가 상부의 공기 배출구(32)를 통해 기계실(12)의 내부로 다시 돌아오게 되는 흐름으로 이루어지게 된다.
기계실(12)의 내부에는 냉동사이클을 순환하는 냉매를 압축하는 압축기(13), 냉매를 응축하는 제1응축기(14) 및 제2응축기(15), 팽창밸브(17)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(18), 고온 고압의 냉매가스가 흐르는 제3응축기(16) 등이 배치된다.
여기서, 압축기(13)는 냉매를 순환시키는 펌프 역할을 하는 부분으로서, 증발기(18)에서 증발한 저온 저압의 기체 냉매를 흡입하여 제1응축기(14) 또는 제2응축기(15)에서 응축 액화할 수 있도록 응축 온도에 해당되는 포화압력까지 압력을 증대시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 제1응축기(14)는 압축기(13)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 주변의 공기와 열교환시켜 기체 냉매의 열을 방출시킴으로써, 고온 고압의 액체 냉매로 응축 액화시키는 부분으로서, 건조실(11)과 기계실(12)을 순환하는 공기의 순환 경로 상에 설치되어 건조실(11)에서 건조를 마치고 기계실(12)로 순환하는 공기를 가열시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 팽창밸브(17)는 제1응축기(14) 또는 제2응축기(15)에서 액화된 고온 고압의 냉매 가스를 교축(좁은 곳을 통해서 급히 넓은 곳으로 방출), 팽창하여 저온 저압의 냉매로 변환시켜주는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 증발기(18)는 팽창밸브(17)를 통과한 저온 저압의 액체 냉매 가스가 저온 저압의 기체 냉매 가스로 변화하면서 주변의 공기가 갖고 있는 열을 흡수하는 부분으로서, 건조실(11)에서 건조를 마친 공기를 냉각하여 공기의 수분을 1차적으로 제거하는 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 제3응축기(16)는 제1응축기(14) 또는 제2응축기(15)에 의해 액화되어 그 내부를 흐르는 고온 고압의 냉매가스로 재열하는 부분으로서, 증발기(18)를 거쳐 차가워진 공기를 다시 한번 히팅시켜 대수평균온도차에 의해 공기의 수분을 2차적으로 제거하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 제2응축기(15)는 압축기(13)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 고온 고압의 액체 냉매로 응축 액화시켜주는 부분으로서, 기계실(12) 내부로 건조실(11)과 기계실(12)을 상호 순환하는 공기기 순환 경로와 차단된 독립된 영역에 설치되어 순환 공기와는 어떠한 열교환을 하지 않은 상태로 자체 폐열을 건조기 외부로 방출하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 냉동 사이클을 구성하는 각 부품들의 배치 및 연결관계를 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 기계실(12)의 내부 하측에는 냉매의 압축을 위한 압축기(13)와 가열된 공기의 송풍을 위한 제1송풍기(22)가 설치된다. 이때의 상기 제1응축기(14)는 기계실(12)의 내부 공기와의 열교환을 통해 공기를 가열하는 역할을 수행하게 되고, 이렇게 가열된 공기가 제1송풍기(22)로 흡입된 후에 건조실(11)로 보내지게 된다.
이때, 상기 제1송풍기(22)의 토출구는 기계실(12)과 건조실(11)을 통하게 하는 하부의 공기 투입구(31)에 연결되는 동시에 흡입구는 기계실(12)의 내부의 공기 순환 경로 상에 그대로 노출된다.
이에 따라, 상기 제1송풍기(22)가 가동되면, 제1응축기(14)에 의해 가열된 기계실 내부의 공기가 제1송풍기(22)의 강제 송풍에 의해 건조실(11)의 내부로 공급될 수 있게 된다.
그리고, 상기 압축기(13)의 흡입측과 배출측은 냉매 배관을 통해 그 윗쪽으로 배치되는 증발기(18)와 제1응축기(14)에 각각 연결된다.
상기 기계실(12)의 내부 중간에는 공기의 가열을 위한 제1응축기(14)가 설치된다. 이때의 상기 제1응축기(14)는 내부를 흐르는 고온 고압의 기체 냉매를 이용한 기계실(12)의 내부에서 순환되는 공기와의 열교환을 통해 순환 공기를 가열하는 역할을 수행하게 되고, 이렇게 가열된 공기가 제1송풍기(22)로 흡입된 후에 건조실(11)로 보내지게 된다.
제1응축기(14)가 설치되는 기계실(12) 중간에는 가로 방향으로 설치되어 기계실 내부 공간을 상하로 구획하는 판으로 일 측에는 제1응축기(14)의 가로와 세로 폭에 대응하는 크기로 구멍이 뚫린 개방부(미도시)가 형성된 가로판(29)이 설치된다.
여기서, 제1응축기(14)는 가로판(29)의 개방부를 커버하도록 수평 방향의 누운 자세로 설치되어 기계실(12) 내부에서 위에서 아래 방향으로 순환하는 공기와 열교환 영역을 최대한 넓게 확보할 수 있다.
이때 제1응축기(14)와 열교환된 공기는 가로판(29)의 개방부를 통해 하부에 설치된 제1송풍기(22)로 유입된다.
또한, 기계실(12)의 상측에는 증발기(18)와 제3응축기(16)가 앞뒤로 차례로 배치된다.
즉, 건조실(11)의 상부에 형성되어 있는 공기 배출구(32)에 인접한 위치에 증발기(18)가 배치되고, 그 바로 뒷쪽으로 제3응축기(16)가 배치된다.
또한, 상기 증발기(18)와 제3응축기(16)의 하부에는 물받이(34)가 설치되고, 이 물받이(34)의 일측에는 드레인(35)이 연장 설치된다.
이에 따라, 건조실(11)의 상부 공기 배출구(32)를 통해 빠져나온 공기, 예를 들면 건조를 마치고 수분을 함유한 공기는 증발기(18)를 거치게 되면서 이 증발기(18)의 냉각 작용에 의해 제습이 이루어지게 된다.
즉, 상기 증발기(18)를 거치면서 공기 속에 포함되어 있는 수분이 제거된다.
계속해서, 상기 증발기(18)를 통과한 공기는 냉각에 의해 차가운 상태가 되는데, 이때의 차가운 공기를 제3응축기(16)가 재차 가열하게 되므로서, 제습 작용이 다시 한번 이루어지게 되고, 결국 제습효과를 한층 높일 수 있게 된다.
그리고, 상기 증발기(18) 및 제3응축기(16)의 제습작용에 의해 결로되어 모인 수분은 하부에 있는 물받이(34) 및 드레인(35)을 통해 외부로 배출할 수 있게 된다.
이렇게 건조실(11)의 공기 배출구(32)측에 증발기(18)와 제3응축기(16)를 서로 이웃하게 연속 배치하여, 증발기(18)에 의한 1차 제습과 제3응축기(16)에 의한 2차 제습을 연속적으로 수행함으로써, 보다 완전한 제습이 이루어지도록 하여 제습효율을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 제3응축기(16)의 경우, 건조 운전시에 증발기(18)를 거친 차가운 공기를 가열하여 제습하는 역할도 수행하지만, 제1응축기(14)에서 열교환하기 이전에 공기를 선(先) 가열함으로써, 제1응축기(14)의 열교환 효율을 향상시키는 역할도 수행하며, 또한 제습 운전시에는 순환되는 공기 온도가 지나치게 떨어지는 것을 방지하는 역할을 한다.
이와 같이, 상기 기계실(12)의 내부 상측에는 증발기(18)와 제3응축기(16)가 배치되고, 기계실(12)의 중간 위치에는 제1응축기(14)가 배치되며, 기계실(12)의 내부 하측에는 제1송풍기(22)가 배치되므로서, 건조실(11)의 하부로 투입된 공기가 건조실(11)을 경유하여 상부로 배출된 후에 다시 기계실(12)을 거쳐 재차 건조실(11)의 하부로 투입되는 공기의 순환 흐름이 반복적으로 이루어질 수 있게 된다.
한편, 제2응축기(15)는 기계실(12) 내부에 설치된 가로판(29)에 의해 구획된 기계실(11) 하부 일측 공간으로 기계실 내부를 순환하는 공기와 차단되는 공간에 설치되고, 입구측은 압축기(13)와 제1응축기(14)가 연결된 냉매 배관으로부터 분기된 냉매 배관으로 연결되고 출구측은 제1응축기(14)와 제3응축기(16)가 연결된 냉매 배관에 연결된 냉매 배관에 연결되도록 설치된다.
여기서, 기계실(12) 내부를 순환하는 공기와 차단된 공간은 가로판(29)에서 개방부가 형성되지 않은 일측 하면에 상하 수직하게 설치된 구획판(30)에 의해 형성된다.
즉. 제2응축기(15)가 설치되는 공간으로 공기의 순환 경로와 차단된 독립 공간은 가로판(29)과 구획판(30) 및 건조기 본체(10)를 이루는 측판에 의해 둘러싸인 공간으로 기계실 내부를 순환하는 공기가 유입되지 않는 공간이다.
그리고, 제2응축기(15) 설치 공간의 일면을 제공하는 건조기 본체(10)에는 제2응축기(15)와 열교환된 공기(폐열)가 건조기 본체(10) 외부로 배출되는 구멍이 뚫려 있으며, 제2응축기(15)의 전방에는 제2송풍기(33)가 설치되어 폐열을 보다 신속히 배출할 수 있다.
이와 같이, 제2응축기(15)는 순환되는 공기의 경로와 차단되게 설치됨으로써 건조실(11)의 하부로 투입된 공기가 건조실(11)을 경유하여 상부로 배출된 후에 다시 기계실(12)을 거쳐 재차 건조실(11)의 하부로 투입되게 순환하는 공기와 어떠한 열 교환도 하지 않게 되어 독립 제습 운전과 저온 보관 운전이 가능하게 된다.
다만, 위에서 서술한 제 2 응축기가 설치되는 공간에 대한 구성은 본 발명을 구현하기 위한 일 실시예에 불과한 것으로 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 기계실 내부에 순환 경로와 차단되는 공간을 다양하게 변형할 수 있으며, 설치 공간에 따라 기계실 내부가 아니라 기계실 외부에 건조실과 별개의 독립된 케이스 내부에 설치하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 냉동 사이클의 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 압축기(13), 제1응축기(14), 제2응축기(15), 제3응축기(16), 팽창밸브(17) 및 증발기(18)는 전체적으로 순환하는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발을 가능하게 하는 하나의 냉동 사이클을 구성하며, 세부적으로는 서로 다른 독립된 냉매 흐름을 갖는 제1서브 냉동 사이클과 제2서브 냉동 사이클을 이루게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1서브 냉동 사이클은 냉매가 압축기(13)→제1응축기(14)→제3응축기(16)→팽창밸브(17)→증발기(18)의 순서로 순환된다.
이러한 제1서브 냉동 사이클은 농수산물을 건조하는 건조 운전시에 사용되는 것으로, 제1응축기(14)가 주변의 공기를 가열하거나, 증발기(18)가 주변의 공기로부터 열을 흡수하게 되므로서, 가열된 공기가 건조실(11)의 내부로 보내질 수 있게 되고, 또 건조실(11)을 빠져나온 공기 속의 습기가 제거될 수 있게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제2서브 냉동 사이클은 냉매가 압축기(13)→제2응축기(15)→제3응축기(16)→팽창밸브(17)→증발기(18)의 순서로 순환된다.
이러한 제2서브 냉동 사이클은 제습 운전시 또는 저온 보관 운전시에 사용되는 것으로, 순환 공기가 제2응축기(15)와 열교환 하지 않고 증발기(18)에 의해서만 열교환을 하게 되어 냉각 제습이 신속히 이루어지고 또한 상온 이하의 저온으로 유지될 수 있다.
한편, 제1응축기(14)는 압축기(13)와 제1냉매 라인(23)에 의해 서로 연결되며, 제2응축기(15)는 제1냉매라인(23)으로부터 분기된 제2냉매라인(24)에 의해 압축기(13)와 연결된다.
이러한 제1냉매라인(23)과 제2냉매라인(24)에는 각각 압축기(13)에서 압축된 냉매의 흐름을 조절할 수 있도록 냉매 라인의 개폐를 단속하는 제1개폐조절밸브(25)와 제2개폐조절밸브(26)가 각각 설치된다.
이러한 제1 및 제2 개폐조절밸브(25)(26)는 전자적 신호를 받아 개폐를 제어하는 전자 밸브로 후술하는 컨트롤러(28)에 의해 그 개폐가 조절된다.
제1응축기(14)와 제2응축기(15)의 냉매 배출 라인은 별도로 연장되어 제3응축기(16)의 하나의 냉매 유입 라인에 합쳐지도록 연결되는데, 각 냉매 배출 라인에는 일 방향으로만 냉매를 흐르도록 첵밸브(27)가 설치되어 각 응축기의 개별적인 운전시에 다른 응축기의 냉매가 유입되는 것을 방지한다.
한편, 제1서브 냉동 사이클의 경우, 농수산물의 건조를 위한 토출 온도에 비중을 두다 보면, 전체적으로 고압 운전이 이루어질 수 있으며, 이러한 고압 운전에 의한 부하로부터 냉동 사이클을 보호할 수 있는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 상기 제3응축기(16)와 팽창밸브(17)의 사이에는 모세관(미도시)이 삽입되어 있는 수액기(19)가 연결 설치되어 있고, 이와 더불어 상기 수액기(19)의 배출측 라인에는 별도의 보조 라인(21)이 분기되어 압축기(13)의 흡입측 라인(증발기로부터 연장되어 압축기에 연결되는 라인)에 연결된다.
그리고, 상기 보조 라인(21)상에는 전자밸브(39), 첵밸브(27) 및 보조 팽창밸브(20)가 차례로 설치된다.
이때의 첵밸브(17)는 냉매를 압축기(13)쪽으로만 흐르게 하는 방향성을 갖는다.
이에 따라, 상기 고온고압의 냉매 기체가 수액기(19)의 내부를 거쳐 보조 라인(21)을 통과하면서 그 압력과 온도가 하강되므로서, 압축기(13)의 부하를 줄일 수 있게 된다.
즉, 압축기(13)의 흡입부분에서 팽창작용이 이루어지게 하여, 압축기(13) 흡입시 고온 고압 상태인 기체의 압력과 온도를 하강시킨 후에 흡입이 되도록 함으로써, 압축기(13)의 부하를 줄일 수 있는 등 전체적인 냉동 사이클을 보호할 수 있게 된다
또한, 본 발명에서는 농수산물은 다양한 농수산물 각각에 대한 최적의 건조환경을 구현하기 위해 일정 온도 및 습도를 별도로 제어하여 세팅하는 방식으로, 건조물에 따라 일정 온도 및 습도를 별도로 세팅하고 세팅된 일정 온도 및 습도에 맞게 건조 운전과 제습 운전을 선택적으로 제어할 수 있다.
예를 들어, 멸치의 경우에 세팅온도 55℃, 습도 25%, 운전시간 12Hr으로 건조를 하는 경우에 제1응축기로 냉매가 흐르도록 제1서브 냉동사이클로 운전을 하는 건조 운전 중에 건조실 내부의 온도 상승으로 인해 습도가 25% 이상 상승하게 되면 제1응축기로의 냉매 흐름을 단속하고 제2응축기로 냉매가 흐르도록 제2서브 냉동사이클로 운전하는 제습 운전으로 전환하여 신속한 제습을 이룬 후에 다시 건조 운전을 할 수 있도록 건조 운전과 제습 운전은 건조실 내부 환경에 따라 필요로 제어할 수 있다.
이를 위하여 건조실 내부에는 건조실 내부의 조건, 예를 들어 습도 및/또는 온도를 감지할 수 있는 습도 또는 온도 센서가 마련되고, 이때의 습도 또는 온도 센서로부터 전송되는 데이터는 컨트롤러(28)로 입력되며, 컨트롤러(28)의 출력 제어에 의해 냉매가 압축기에서 제1응축기(14) 및 제2응축기(15)로 선택적으로 흐를 수 있도록 제1응축기(14)에 연결된 제1냉매라인(23)과 제2응축기(15)에 연결된 제 2냉매라인(24)의 개폐를 조절하는 제1 및 제2개폐조절밸브(25)(26)의 개폐를 조절함에 따라 습도 또는 온도에 따라, 즉 현재의 조건에 알맞는 운전이 실시간으로 조절될 수 있게 된다.
여기서, 상기 습도 또는 온도 센서는 공지의 센서를 적용할 수 있으며, 습도 또는 온도 센서와 컨트롤러 간의 신호 전송 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
그리고, 세팅된 운전 시간에 의해 건조 및 제습이 완료된 건조물에 대하여 사용자가 원하는 온도 범위, 예를 들어 -5℃의 저온으로 일정 기간 동안 보관을 원하고자 하는 경우에는 제2응축기로 냉매가 흐르도록 제2서브 냉동사이클로 운전이 이루어지도록 선택한다.
이와 같이 구성되는 저온 보관이 가능한 농수산물 제습 건조기의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 농수산물 제습 건조기의 건조 운전시의 사용상태(순환 공기의 흐름 상태)를 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 농수산물 제습 건조기의 제습 운전시 또는 저온 보관 운전시의 사용상태(순환 공기의 흐름 상태)를 나타내는 개략도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 건조실(11) 내부에 고추나 멸치 등과 같은 농수산물을 투입한 다음, 컨트롤러(28)의 조작을 통해 해당 농수산물에 대한 건조 조건 등을 세팅하고, 기기를 ON 조작하면 냉난방 시스템의 제어방식으로 제1 서브 냉동 사이클과 제1송풍기(12)가 가동되면서 건조 운전이 이루어진다.
예를 들면, 기계실(12)에 있는 제1응축기(14)에 의해 가열된 공기가 제1송풍기(22)에 의해 송풍되어 건조실(11)의 하부 공기 투입구(31)를 통해 공급되면, 제1송풍팬(22)의 송풍력과 가열 공기의 상승기류에 의해 건조실(12)의 상부로 상승하면서 건조실(12) 내부에 상하 일렬로 배치되어 있는 트레인(37) 내의 농수산물이 건조되고, 이후 건조를 마치고 빠져나온 공기는 상부의 공기 배출구(32)측에 설치된 증발기(18)를 거쳐서 이 증발기(18)의 냉각에 의해 제습과 증발기(18)와 인접하게 제3응축기(16)가 설치되어 온도 차이에 의한, 즉 대수평균온도차에 의한 2차 제습이 이루어진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 건조 운전 중에 내부의 온도가 상승되고 내부 습도가 상승되면 제습 효과가 떨어지기 때문에 보다 신속한 제습이 필요한데, 이는 세팅된 온도 또는 습도를 넘어서는 경우에 이러한 정보를 받은 컨트롤러(28)의 제어에 의해 제2 서브 냉동사이클과 제1송풍기(22) 및 제2송풍기(33)가 가동되면서 제습 운전이 이루어진다.
예를 들면, 제1응축기(14)로 냉매가 흐르지 않고 제2응축기(15)로 냉매가 흐르는 제2 서브 냉동사이클로 운전되며, 건조 운전에 의해 가열된 공기는 제1송풍팬(22)에 의해 송풍되어 건조실(11)과 기계실(12)의 순환 경로를 따라 순환하면서 제2응축기(15)와는 열교환을 하지 않고 증발기(18)와 열교환을 하면서 온도가 낮아져 포화수증기양이 감소하여 제습 효과가 높아진 상태에서 제습 편차에 의한 제습이 신속이 이루어지게 된다. 이때, 제2응축기(15)에 의한 페열은 순환하는 공기에 어떠한 영향을 주지 않은 채 건조기 외부로 방출한다.
한편, 저온 보관 운전 시에는 순환하는 공기가 증발기(18)와 계속적인 열교환을 통해 사용자가 설정한 온도까지 낮출 수 있어 저온 보관이 가능하게 된다.
10 : 본체 11 : 건조실
12 : 기계실 13 : 압축기
14 : 제1응축기 15 : 제2응축기
16 : 제3응축기 17 : 팽창밸브
18 : 증발기 19 : 수액기
20 : 보조팽창밸브 21 : 보조라인
22 : 제1송풍기 23 : 제1냉매라인
24 : 제2냉매라인 25 : 제1개폐조절밸브
26 : 제2개폐조절밸브 27 : 첵밸브
28 : 콘트롤러 29 : 가로판
30 : 구획판 31 : 공기 유입구
32 : 공기 배출구

Claims (8)

  1. 본체(10)의 한쪽 공간에 조성되는 건조실(11) 및 다른 한쪽 공간에 조성되는 기계실(12);
    상기 기계실(12)의 내부에 설치되며, 냉매를 압축하는 압축기(13);
    상기 기계실(12)의 내부로 상기 기계실(12)과 건조실(11)을 순환하는 공기의 순환 경로 상에 설치되며, 상기 압축기(13)와 제1냉매라인(23)에 의해 연결되어 냉매를 응축하고, 순환되는 공기와의 열교환을 통해 공기를 가열하는 제1응축기(14);
    상기 기계실(12)과 건조실(11)을 순환하는 공기가 통과하지 못하도록 상기 공기의 순환 경로와 차단되는 공간에 설치되며, 상기 압축기(13)와 제1응축기(14)에 연결된 제1냉매라인(23)으로부터 분기된 제2냉매라인(24)에 연결되어 냉매를 응축하고, 열교환된 공기를 건조기 외부로 배출하는 제2응축기(15);
    상기 기계실(12)의 내부에 설치되며, 팽창밸브(17)를 통해 상기 제1 및 제2응축기(14)(15)와 연결되는 동시에 압축기(13)와 연결되어 팽창된 냉매를 증발시키고, 건조실(11)에서 배출되는 공기와의 열교환을 통해 순환되는 공기를 냉각 및 제습하는 증발기(18);
    건조실(11) 내부를 가열시키는 건조 운전시에는 냉매가 압축기(13)에서 제1응축기(14)로 흐르고, 건조 운전 이후에 순환되는 공기를 신속히 제습하는 제습 운전시 또는 농수산물을 저온으로 보관하기 위한 저온 보관 운전시에는 냉매가 압축기(13)에서 제2응축기(15)로 흐르도록 냉매의 흐름을 조절하는 컨트롤러(28); 및
    상기 기계실(12)의 내부에서 증발기(18)의 뒷편으로 나란하게 설치되고, 상기 제1 및 제2응축기(14)(15)와 증발기(18) 사이에 연결되며, 상기 증발기(18)를 거친 냉각된 공기를 재차 가열하는 제3응축기(16);
    를 포함하여 건조 운전, 제습 운전 및 저온 보관 운전이 선택적 또는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1냉매라인(23) 및 제2냉매라인(24)에는 상기 압축기(13)에서 압축된 냉매가 제1응축기(14) 또는 제2응축기(15)로 선택적으로 공급될 수 있도록 상기 제1냉매라인(23) 및 제2냉매라인(24)의 개폐를 조절하는 제1 및 제2개폐조절밸브(25)(26)가 각각 설치되고, 상기 컨트롤러(28)는 상기 제1 및 2개폐조절밸브(25)(26)의 개폐를 조절하여 압축기에서 제1응축기(14) 또는 제2응축기(15)로의 냉매 흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 기계실(12) 내부에 설치되며 상기 제1 응축기(14)에 의해 가열된 공기를 상기 건조실(11) 내부로 강제로 보내는 제1송풍기(22)와, 상기 공기의 순환 경로와 차단된 공간에 설치되며 상기 제2응축기(15)에 의해 가열된 공기를 건조기 본체(10) 외부로 강제로 보내는 제2송풍기(33)가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 증발기(18)와 제3응축기(16)는 기계실(12)의 내부 상측에 배치되고, 상기 제1송풍기(22)는 기계실(12)의 내부 하측에 배치되어 건조실(11)의 하부로 투입된 공기가 건조실(11)을 경유하여 상부로 배출된 후에 기계실(12)을 거쳐 재차 건조실(11)의 하부로 투입되는 공기의 순환 흐름을 반복시키는 형태로 건조를 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 저온 저장이 가능한 농수산물 제습 건조기.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제3응축기(16)와 팽창밸브(17) 사이에 연결 설치되어, 고온고압의 냉매 기체의 압력과 온도를 하강시킴으로써 압축기(13)의 부하를 줄여주는 수액기(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농수산물 제습 건조기.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 수액기(19)의 배출측 라인에는 별도의 보조 라인(21)이 분기되어 압축기(13)의 흡입측 라인과 연결되고, 상기 보조 라인(21)에는 전자밸브(39), 첵밸브(17) 및 보조 팽창밸브(20)가 설치되어, 압축기(13)의 흡입측에 팽창작용이 일어날 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 농수산물 제습 건조기.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 건조실(11)은 건조물을 적층 구조로 탑재할 수 있는 다단 배치 형태의 다수의 트래이(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 농수산물 제습 건조기.
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