KR101128532B1 - 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치에 관한 것으로, 건조실(10)과; 선반(20)과; 공기 유도관(30)과; 필터수단(40)과; 1차 냉각,응축수단(50)과; 2차 냉각,응축수단(60)과; 송풍기(70)와; 공기 공급배관(80) 및; 공기 가열수단(90)으로 구성되어 건조장치를 케비닛식으로 구성하여 플라스틱 원료나 각종 재료뿐만 아니라 각종 농수산물이나 제품 등 건조 대상물을 다양화할 수 있고, 건조장치에 질소 발생기와 질소가스를 순환시키기 위한 기계 장치들을 필요로 하지 않아 장치의 구성이 간단하여 장치를 구축하는 데에 필요한 초기 투자비를 대폭적으로 낮출 수 있고, 건조시 사용되는 고온의 공기를 외부로 배출시키지 않고 순환시켜 폐열을 재이용함으로써 건조에 필요한 에너지를 현저하게 절감할 수 있는 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 건조시에 발생하는 수증기를 응축시켜 배출시킴으로써 건조효율이 대폭적으로 향상되는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

열전소자, 폐열, 응축 건조장치, 진공 챔버, 질소가스.

Description

열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치{A condensing dryer using thermoelectric element and waste heat}

본 발명은 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조시 사용되는 고온의 공기를 외부로 배출시키지 않고 순환시켜 폐열을 재이용함으로써 건조에 필요한 에너지를 대폭적으로 절감하면서, 건조시 발생하는 수증기를 응축시켜 배출시킴으로써 건조효율을 향상하는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱은 흡습성을 갖추어서 대기 중으로부터 수분을 흡수하고 재질에 따라서는 일정한 량의 수분을 항상 함유한다. 이와 같은 플라스틱은 사출 또는 압출 성형기에 펠렛(Pellets) 형태의 원료로서 공급되며, 가열 성형되어 원하는 형태의 플라스틱 제품으로 제작된다. 이와 같이 사출 또는 압출 성형기를 통하여 완제품으로 성형되는 과정에서 플라스틱 원료에 과도하게 수분이 포함되는 경우에는, 플라스틱 원료가 가수분해를 일으키거나, 원료 자체가 열화되어 성형 후의 플라스틱 제품의 강도 또는 인성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 성형기로 공급되는 플라스틱 원료는 그 수분 함량이 일정량 이하로 유지되도록 사전에 건조시키는 것이 필요한 것이다.

이와 같이 플라스틱 원료를 사전에 건조시키는 공정에 관련된 종래의 기술은 로터리(Rotary) 제습기와 같은 제습 장치로 공기를 통과시켜 제습시키고, 히터를 통하여 가열한 다음 합성수지에 공급하여 건조시키는 방식이다. 그렇지만 이와 같은 로터리 제습기를 이용한 건조 방식은 별도의 제습장치가 필요하고, 가열된 공기를 순환시키는 구조를 갖추고 있어서 장치가 복잡하고, 운전에 많은 전력이 필요한 단점이 있다.

이와는 다른 방식의 플라스틱 원료의 건조공정은 진공건조 방식이다. 이는 진공 챔버(Vacuum Chamber)내에 합성수지 원료를 넣고서 가열하여 제습하는 구조이다. 그렇지만 이와 같은 진공건조 방식은 배치(Batch) 공정형태로 작업이 이루어지므로, 원료를 연속적으로 공급하는 방식보다는 크게 작업 효율이 저하되고, 작업 생산성이 낮은 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 다른 한 가지 방식이 도 1에 도시되어 있다. 이는 공기보다 수분 함유율이 적은 질소가스를 이용하는 것으로서, 공기를 흡인하는 압축기(200)의 후방 측에 공기로부터 질소가스를 분리하는 질소 발생기(210)를 갖추고, 그 후방 측에 히터(220)를 구비하여 플라스틱 원료가 담긴 호파(230)에 고온 고압의 질소 가스를 공급하는 것이다.

그리고 호파로부터 질소가스의 일부분을 회수하여 재순환시키고, 연속적으로 고온 고압의 질소가스를 호파에 공급하여 제습기 없이 플라스틱 원료를 호파 내에서 건조시키도록 된 것이다.

또한 이와 같은 과정을 통하여 건조된 플라스틱 원료는 별도의 이송장치(240)들을 통하여 성형기(250)로 이송시키는 구성이다.

그렇지만 이와 같은 종래의 기술은 공기로부터 질소를 분리시키기 위한 고가(高價)의 질소 발생기(210)와 질소가스를 순환시키기 위한 기계 장치들을 필요로 하는 것이다. 따라서 장치를 구축하는 데에 필요한 초기 투자비가 증가되어 실용적이지 못한 문제점이 있다.

그리고 상기한 종래의 건조장치는 원료를 연속적으로 공급할 수 있는 장점이 있는 반면에 플라스틱 원료만을 건조할 수 있는 것이므로 플라스틱 원료를 제외한 농수산물 등 다른 재료나 제품을 건조할 수 없고, 건조시 사용되는 고온의 공기가 수증기와 함께 외부로 배출되기 때문에 건조에 소모되는 에너지의 필요량이 많아져 경제성이 낮게 될 뿐만 아니라 건조효율이 낮아지게 되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 건조장치에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 건조장치를 케비닛식으로 구성하여 플라스틱 원료나 각종 재료뿐만 아니라 각종 농수산물이나 제품 등 건조 대상물을 다양화할 수 있는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 질소 발생기와 질소가스를 순환시키기 위한 기계 장치들을 필요로 하지 않아 장치의 구성이 간단하여 장치를 구축하는 데에 필요한 초기 투자비를 대폭적으로 저하할 수 있는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 건조시 사용되는 고온의 공기를 외부로 배출시키지 않고 순환시켜 폐열을 재이용함으로써 건조에 필요한 에너지를 현저하게 절감할 수 있는 경제성이 탁월한 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 건조시에 발생하는 수증기를 응축시켜 배출시킴으로써 건조효율이 대폭적으로 향상되는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조 장치는 케비닛식으로 형성된 건조실(10)과; 상기 건조실(10) 내에 상하 다단으로 설치되고 공기의 유통로를 갖춘 선반(20)과; 상기 건조실(10)의 상부에 연결되어 공기의 흐름을 유도하는 공기유도관(30)과; 상기 공기유도관(30)에 일단이 연결되고 타단이 1차 냉각,응축수단에 연결되는 필터수단(40)과; 상기 필터수단(40)에 일단이 열결되고 타단이 2차 냉각,응축수단에 연결되는 1차 냉각,응축수단(50)과; 상기 1차 냉각,응축수단(50)에 일단이 연결되고 타단이 송풍기에 연결되는 2차 냉각,응축수단(60)과; 상기 2차 냉각,응축수단(60)에 일단이 연결되고 타단이 공기 공급배관에 연결되는 송풍기(70)와; 상기 송풍기(70)에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조실(10)의 하부에 연결되는 공기 공급배관(80) 및; 상기 공기 공급배관(80) 내에 설치되는 공기 가열수단(90)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 건조장치를 케비닛식으로 구성하여 플라스틱 원료나 각종 재료뿐만 아니라 각종 농수산물이나 제품 등 건조 대상물을 다양화할 수 있고, 건조장치에 질소 발생기와 질소가스를 순환시키기 위한 기계 장치들을 필요로 하지 않아 장치의 구성이 간단하여 장치를 구축하는 데에 필요한 초기 투자비를 대폭적으로 낮출 수 있고, 건조시 사용되는 고온의 공기를 외부로 배출시키지 않고 순환시켜 폐열을 재이용함으로써 건조에 필요한 에너지를 현저하게 절감할 수 있는 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 건조시에 발생하는 수증기를 응축시켜 배출시킴으로써 건조효율이 대폭적으로 향상되는 각별한 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 나타낸 구성도로서, 케비닛식으로 형성된 건조실(10)과; 상기 건조실(10) 내에 상하 다단으로 설치되고 공기의 유통로를 갖춘 선반(20)과; 상기 건조실(10)의 상부에 연결되어 공기의 흐름을 유도하는 공기 유도관(30)과; 상기 공기 유도관(30)에 일단이 연결되고 타단이 1차 냉각,응축수단에 연결되는 필터수단(40)과; 상기 필터수단(40)에 일단이 열결되고 타단이 2차 냉각,응축수단에 연결되는 1차 냉각,응축수단(50)과; 상기 1차 냉각,응축수단(50)에 일단이 연결되고 타단이 송풍기에 연결되는 2차 냉각,응축수단(60)과; 상기 2차 냉각,응축수단(60)에 일단이 연결되고 타단이 공기 공급배관에 연결되는 송풍기(70)와; 상기 송풍기(70)에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조실(10)의 하부에 연결되는 공기 공급배관(80) 및; 상기 공기 공급배관(80) 내에 설치되는 공기 가열수단(90)으로 구성되어 있다.

미설명 부호 20a는 건조 대상물을 담은 용기를 나타내고, 70a는 응축수 배출관을 나타낸다.

상기 선반(20) 상에 놓여지는 용기(20a) 내의 건조 대상물은 플라스틱 원료 등 각종 재료나 각종 농수산물, 섬유 또는 섬유제품, 신발 등으로 용기(20a)에 담아 선반(20)에 올려 놓을 수 있는 것이면, 제한받지 않는다.

상기 필터수단(40)으로서는 활성탄필터나 에어필터를 바람직하게 사용할 수 있고, 1차 냉각,응축수단(50)은 냉매가 순환하는 냉각코일로 구성되며, 상기 2차 냉각,응축수단(60)은 다수의 격판으로 이루어지는 흡열판(60a)과 다수의 격판으로 이루어지는 방열판(60b) 및 상기 흡열판(60a)과 방열판(60b) 사이에 삽입되어 고정되는 열전소자(60c)로 구성되어 있다.

또한 상기 방열판(60b)의 바깥측에는 추가적으로 팬을 설치하여도 된다.

상기 송풍기(70)는 공기 가열수단(90)에 의해 가열된 공기를 공기 공급배관(80) → 건조실(10) → 공기 유도관(30) → 필터수단(40) → 1차 냉각,응축수단(50) → 2차 냉각,응축수단(60) → 공기 가열수단(90) → 공기 공급배관(80) → 건조실(10)로 순환시키도록 설치되어 있다.

그리고 상기 공기 가열수단(90)으로는 전기히터나 버너가 바람직하게 사용될 수 있고, 도시하지 않았지만, 건조온도를 제어하고 1차 냉각,응축수단(50)과 2차 냉각,응축수단(60), 송풍기(70) 및 공기 가열수단(90)을 제어하는 제어부를 상기 건조실(10)의 전면 판넬상에 설치하는 것이 바람직하다.

다음에는 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치의 작용을 상세하게 설명한다.

먼저 건조 대상물을 용기(20a)에 담아 선반(20) 상에 용기(20a)를 올려놓고, 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 작동시키면, 송풍기(70) 가 작동하여 공기가 공기 가열수단(90)으로 도입된다. 공기 가열수단(90)에 도입된 공기는 공기 가열수단(90)의 전기히터 또는 버너에 의해 가열된 후 공기 공급배관(80)을 경유하여 건조실(10)로 인가된다. 그에 따라 선반(20) 상에 놓여진 용기(20a) 내의 건조 대상물은 가열공기로 건조되고, 수분을 함유한 공기는 필터수단(40)으로 인가되어 공기 중의 이물질이 제거되고, 필터수단(40)에서 이물질이 제거된 공기는 1차 냉각,응축수단(50)으로 인가되어 냉각, 응축되어 응축수와 공기로 분리된 다음 다시 2차 냉각,응축수단(60)으로 인가되어 2차로 냉각, 응축되어 응축수와 공기로 분리되며, 응축수는 응축수 배출관(70a)을 통해 배출되고, 공기는 송풍기(70)를 통해 다시 공기 가열수단(90)으로 공급되어 순환한다.

이와 같이 하여 선반(20) 상에 놓여진 용기(20a) 내의 건조 대상물은 건조된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 플라스틱 원료 제습 건조장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치를 나타낸 구성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 건조실 20 : 선반

20a : 용기 30 : 공기 유도관

40 : 필터수단 50 : 1차 냉각,응축수단

60 : 2차 냉각,응축수단 60a : 흡열판

60b : 방열판 60c : 열전소자

70 : 송풍기 70a : 응축수 배출관

80 : 공기 공급배관 90 : 공기 가열수단

Claims (5)

1. 케비닛식으로 형성된 건조실(10)과; 상기 건조실(10) 내에 상하 다단으로 설치되고 공기의 유통로를 갖춘 선반(20)과; 상기 건조실(10)의 상부에 연결되어 공기의 흐름을 유도하는 공기 유도관(30)과; 상기 공기유도관(30)에 일단이 연결되고 타단이 1차 냉각,응축수단에 연결되는 필터수단(40)과; 상기 필터수단(40)에 일단이 열결되고 타단이 2차 냉각,응축수단에 연결되는 1차 냉각,응축수단(50)과; 상기 1차 냉각,응축수단(50)에 일단이 연결되고 타단이 송풍기에 연결되는 2차 냉각,응축수단(60)과; 상기 2차 냉각,응축수단(60)에 일단이 연결되고 타단이 공기 공급배관에 연결되는 송풍기(70)와; 상기 송풍기(70)에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조실(10)의 하부에 연결되는 공기 공급배관(80) 및; 상기 공기 공급배관(80) 내에 설치되는 공기 가열수단(90)으로 구성된 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치에 있어서;

   상기 필터수단(40)은 활성탄필터 또는 에어필터이고, 상기 1차 냉각,응축수단(50)은 냉매가 순환하는 냉각코일로 구성되며, 상기 2차 냉각,응축수단(60)은 다수의 격판으로 이루어지는 흡열판(60a)과 다수의 격판으로 이루어지는 방열판(60b) 및 상기 흡열판(60a)과 방열판(60b) 사이에 삽입되어 고정되는 열전소자(60c)로 구성되어 상기 1차 냉각,응축수단(50)에 2차 냉각,응축수단(60)의 흡열판(60a)이 연통되도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치.
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4. 제 1항에 있어서, 상기 방열판(60b)의 바깥측에 팬이 추가적으로 설치된 것을 특징으로 하는 열전소자와 폐열을 이용한 응축 건조장치.
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