KR101135555B1 - 태양열 온수시스템을 이용한 다목적 건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열을 집열하여 온수를 얻는 태양열 온수 시스템의 열을 농산물 등을 건조하는 다목적 건조기에 공급하여 건조에 사용토록 한 것으로, 집열판과, 열교환기와, 축열조로 구성되는 태양열 온수 시스템을 구비하고, 건조기의 내부 상부에 온수를 순환시키면서 송풍에 열교환이 이루어지는 방열기를 구성하며, 태양열 온수 시스템의 축열조에 저장되는 온수를 건조기의 방열기에 공급하도록 연결함을 특징으로 한 것인바, 태양열 온수시스템의 남는 열을 효과적으로 사용하고 건조에 따르는 에너지를 절감하면서 효과적인 건조를 할 수 있게 된 것이다.

Description

태양열 온수시스템을 이용한 다목적 건조기{The multipurpose dryer which uses a solar water-heating systems}

본 발명은 태양열을 집열하여 온수를 얻는 태양열 온수시스템의 열을 농산물 등을 건조하는 건조기에 공급하여 건조에 사용토록 함으로써 태양열 온수시스템의 남는 열을 효과적으로 사용하고 건조에 따르는 에너지를 절감하는 효과를 가지며, 아울러 농산물이 효과적으로 건조되도록 공기의 흐름과 제어를 개선한 것이다.

세계 10대 에너지소비국인 우리나라는 에너지의 97%를 해외수입에 의존하고 있어 대안 에너지에 대한 연구 개발 및 투자가 절실한 실정이며, 정부가 저탄소 녹색성장을 향후 60년의 새로운 국가비전으로 제시한 것도 저탄소?친환경이야말로 새로운 성장을 이끌어낼 전략산업이라는 인식이 전 세계적으로 통용되는 상황에서, 이러한 흐름을 리드해나가지 않고는 일류 선진국가로 진입할 수 없기 때문일 것이다.

현실적으로 농가에서는 건조기를 구비하여 농산물의 건조 등 다목적으로 건조작업이 행해지고 있는데, 통상 사용되는 일반적인 종래의 건조기는 전기를 사용하는 것과 경유나 등유 등 석유류 또는 나무를 연소시키는 방식의 것으로서, 24시간 안정적인 건조작업이 가능한 장점은 있으나 전기료나 유류 가격이 고가이므로 비용 부담이 많고 화석연료에 의한 에너지를 사용하므로 친환경적이지 못한 단점이 있다.

한편, 기존 가정이나 건물에 설치되어 사용되는 태양열 온수 시스템은 주로 겨울철에 난방이나 온수로 사용되고 있으나, 그 나머지의 시간에는 필요 없는 열을 생성하게 되므로 고가의 태양열 온수시스템이 무용지물이 되는 것이며, 계속 생성되는 온수와 열이 사용되지 못하면서 각 장치에 무리가 가고 도리어 태양열 온수시스템의 수명이 단축되는 결과로 이어지는 것이다.

따라서 상기와 같이 건조장치에 필요한 에너지를 저렴한 비용으로 공급할 방안이 요구되고, 아울러 태양열 온수시스템에 의한 유휴 에너지를 적절하게 사용토록 하는 것이 필요한 상황이 도래한 것이다.

또한 기존의 건조기 구성을 살펴보면, 습기의 배출과정에서 외부의 유입공기가 곧바로 배출공기와 혼합되는 구성으로 되어 있어서, 습기 배출에 시간이 많이 소요되면서 에너지의 낭비가 많았던 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점과 필요성에 의해 안출한 것으로, 농산물 등의 건조를 위한 건조기에 태양열 온수시스템의 남는 열을 이용하도록 함으로써 건조에 따르는 비용의 부담을 줄이고 친환경적인 에너지를 이용하여 효율적인 건조가 가능하도록 하며, 아울러 공기의 흐름을 제어하여 습기의 배출이 신속하게 이루어지도록 함으로써 에너지를 절감하면서 건조능률을 향상시킬 수 있도록 함을 목적으로 한다.

기본적으로 본 발명은 집열판과, 열교환기와, 축열조로 구성되는 태양열 온수 시스템을 구비하고, 건조기의 내부 상부에 온수를 순환시키면서 송풍에 열교환이 이루어지는 방열기를 구성하며, 태양열 온수 시스템의 축열조에 저장되는 온수를 건조기의 방열기에 공급하도록 연결함을 특징으로 한다.

그리고 건조기 내부의 방열기는 내부 공간의 상부에 설치하고 건조실의 공기가 상부 방열기를 통하여 위로 상승한 다음 건조실의 측면을 통하여 다시 건조실로 공급되도록 구성하며, 과도한 열을 차단하는 수단으로 방열기로 입력되는 공급관에 냉수를 혼합할 수 있도록 구성함도 특징이다.

아울러 본 발명은 일정시간 가열 후 습기를 배출하는 작동에서 공기의 유입을 시작하면 유입되는 공기가 건조기의 하부로 곧바로 유입되도록 흐름을 제어하고 배출이 더욱 신속하게 이루어지도록 구성하고자 한 것이다.

본 발명에 의하면 저렴한 비용으로 안정적으로 다목적 건조기를 운용할 수 있게 되고, 환경오염의 우려가 없어 유용한 것은 물론이고, 온수나 난방이 크게 필요하지 않은 여름철에 발생하는 유휴에너지를 이용하여 다목적 건조기 사용을 위한 에너지로 이용하게 되므로 하절기의 과승 문제 해결 및 신재생에너지의 이용률 증가 등 그 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이와 같이 태양열을 이용한 다목적 건조기가 개발됨에 의해 농가에서는 전기 등 화석 연료 사용으로 인해 발생하는 경제적 부담을 줄일 수 있고, 신재생에너지 설비를 이용한 농산물에 대한 브랜드 개발로 농가의 소득 증대에도 기여할 수 있을 것으로 예상되는 등 의미 있는 발명이라 할 것이다.

좀 더 구체적으로 본 발명에 의하면, 습기가 많은 공기를 일시적으로 신속하게 배출할 수 있는 기능이 있어서, 본격적인 건조 전에 약간 쪄야 하는 농작물의 경우에도 유용하게 사용할 수 있고, 습기의 배출이 신속하므로 열기와 에너지의 낭비를 최소화하면서 건조를 할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 전체 흐름도
도 2는 본 발명의 건조기에 대한 상세도
도 3은 도 3의 부분 확대 측단면도

이하 본 발명의 바람직한 구성 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴본다.

본 발명은 이중진공관형으로 된 태양열 집열기(10)와, 열교환기(20) 및 축열조(30)를 구성하고, 열매유가 집열기(10)에서 가열된 후 열교환기(20)를 순환토록 열매유 순환관(11)이 구성되며, 또한 축열조(30)의 물이 열교환기(20)를 순환하면서 열매유의 열에 의해 물이 가열되도록 온수 가열관(21)을 구성하여 태양열 온수시스템(1)을 구비한다.

그리고 본 발명의 건조기(100)는 건조실(101)의 내부 상부 양측에 전열히터(120)가 구성되는 것이다.

특히 본 발명에 의하면 건조기(100)의 건조실(101) 상부에 방열기(130)를 구성한 다음 축열조(30)로부터 공급관(31) 및 회수관(32)을 방열기(130)와 연결하고 펌프(33)를 연결하여 축열조(30) 내의 온수가 방열기(130)를 순환할 수 있도록 하였다. 방열기(130)의 상부에는 공기순환실(105)을 구성하여 그 내부에 방열기(130)를 통한 공기를 끌어올려 측 방향으로 분출하는 송풍팬(110)을 설치하였다.

또한 건조기(100)에는 건조실(101)의 측벽에 아래 방향으로 통로(102)를 구성하고 통로(102)로부터 건조실(101)로 향하는 통공(103)을 형성한 다음, 송풍팬(110)이 방열기(130)를 통한 공기를 통로(102) 방향으로 송풍하도록 구성하였다. 통로(102)의 입구에 전열히터(120)가 구성된다.

공기순환실(105) 상부에는 배풍구(106)가 구성되고 배풍구(106)의 옆에는 개페작용을 하는 흡입댐퍼(107)가 구성된다. 흡입댐퍼(107)의 아래에는 흡입되는 공기가 배출되는 공기와 혼합되지 않으면서 측면의 통로(102)까지 연결되도록 가이드를 구성하였다. 또한 공기순환실(105)의 측면에는 상기 흡입댐퍼(107)와 동시에 작동하는 배출댐퍼(108)를 설치하였다.

그리고 본 발명은 상기 각 구성들이 원활하게 작동할 수 있도록 제어부(50)가 구비되는데, 열매유 순환관(11)의 펌프(12)와 온수 가열관(21)의 펌프(22) 및 공급관(31)의 펌프(33) 등의 작동을 제어하는 명령을 내리며, 건조기(100)의 작동신호와 설정온도에 의해 작용을 시작하고 제어하게 된다.

설정된 온도 범위보다 공급관(31)의 온수 온도가 낮으면, 전열히터(120)를 작동시키거나 또는 보조가열장치(40)를 작동하여 온도를 상승시키도록 하며, 공급관(31)의 온수 온도가 과도하게 높으면, 냉수관(34)의 밸브(35)를 개방시키도록 제어하여 온도를 적정한 온도로 유지할 수 있도록 하였다.

그리고 설정된 온도와 습도에서 임의의 시간이 지나면 자동으로 일정시간 동안 흡입댐퍼(107)와 배출댐퍼(108)를 개방시키도록 제어되며, 이를 위하여 건조실(101)의 내부에 온도감지기(51)와 습도감지기(52)가 설치되어 제어부(50)와 연결된다.

또한 흡입댐퍼(107)가 작동할 때 흡입되는 공기를 가열하여 건조실(101)로 공급되도록 전열히터(120)가 동시에 가동하도록 제어된다.

도면 중 미설명된 부호 34는 공급관에 연결되는 냉수관, 35는 냉수관을 제어하는 밸브, 40은 공급관(31)에 설치되어 물을 가열할 수 있는 보조가열장치, 60은 난방장치, 61은 온수를 난방과 건조기에 선택적으로 사용하기 위한 밸브이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴본다.

본 발명의 태양열 온수 시스템의 작용은 일반적인 것과 같이 태양열 집열기(10)에 의해 가열된 열매유가 열매유 순환관(11)을 통해 열교환기(20)를 순환하고, 축열조(30)의 물이 온수 가열관(21)을 통해 열교환기(20)를 순환하면서 가열되어 축열조(30)에 저장된다.

건조기(100)의 작동을 시작하게 되면 제어부(50)가 공급관(31)의 펌프(33)를 작동시켜 축열조(30)의 온수가 공급관(31)을 통해 건조기(100) 내부의 방열기(130)로 공급되고 방열기(130)를 순환한 온수는 회수관(32)을 통해 다시 축열조(30)로 유입된다.

이러한 과정에서 건조기(100)의 송풍팬(110)이 공기를 흡입하여 방열기(130)를 통과하면서 가열된 공기를 공기순환실(105)의 측방향으로 밀어 통로(102)로 송풍되게 하고 공기는 통공(103)을 통하여 다시 건조실(101)로 공급된다.

이와 같이 건조실(101)의 상부에 방열기(130)를 설치한 것과 통로(102) 및 통공(103)을 통해 공급되도록 하는 이유는, 방열기(130)를 통과한 뜨거운 공기가 곧바로 건조실(101)의 일측으로 공급되면 일부분만 급격한 건조가 이루어지고 균등한 건조가 이루어질 없기 때문이고, 본 발명과 같이 통로(102)와 통공(103)을 통해 균등하게 분산되어 공급됨에 의해 건조실(101)의 내부가 균일하게 건조되는 작용을 하게끔 한 것이다.

이와 같은 작용 중에 겨울철이나 야간에 온수를 생성할 수 없거나 필요한 온도를 얻을 수 없는 경우 보조가열장치(40)를 작용시켜 높은 온도의 온수를 방열기에 공급토록 하고, 또는 전열히터(120)를 작용시켜 공기를 직접 가열하여 통로 및 통공으로 공급되게 할 수 있다.

또한 온수의 온도가 지나치게 높은 온도로 공급되면 냉수관(34)의 밸브(35)를 열어 온수와 혼합되면서 공급되도록 함으로써 적절한 온도를 유지할 수 있다.

건조를 위한 공기의 순환에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

최초 가열시에는 상기 설명한 바와 같이 방열기(130)에 의해 가열된 공기가 송풍팬(110)에 의해 공기순환실(105)로 흡입된 다음, 측 방향으로 송풍되어 통로(102)와 통공(103)을 통해 건조실로 유입되는 순환을 반복한다. 이때 배풍구(106)는 개방되어 있더라도 내부로 유입되는 공기 흐름이 없으므로 가열된 공기의 배출은 거의 이루어지지 않게 된다.

이러한 상태에서 일정한 시간이 지난 다음, 습기를 배출하고자 하는 경우에는 제어부(50)에 의해 설정된 온도와 습도에 도달하면, 제어부(50)의 신호에 흡입댐퍼(107)와 배출댐퍼(108)를 개방시키게 되는데, 이로 인해 습기가 많은 공기가 배출댐퍼(108)와 배풍구(106)로 배출되며, 동시에 흡입댐퍼(107)로는 배출되는 만큼의 외부 공기가 유입되는 것이다.

이러한 과정에서 흡입댐퍼(107)를 통해 흡입되는 공기는 가이드(104)에 의해 공기순환실(105) 내에서 배출되어야 할 습기 높은 공기와 섞이지 않고 곧바로 통로로 흘러들어가게 되는 것이다. 따라서 이러한 흐름에 의해 내부의 습기 높은 공기는 외부에서 유입되는 공기와 교체되면서 신속하게 배풍구(106)와 배출댐퍼를 통해 배출되는 것이다. 결국 이러한 신속한 습기배출 작용은 에너지의 낭비를 절감하면서 가열 및 건조를 효율적으로 할 수 있는 것이다.

건조할 농산물을 본격적인 건조 전에 살짝 익혀야 하는 경우에도 제어부(50)가 온도감지기(51) 및 습도감지기(52)의 신호를 받아 정확한 온도와 습도까지 도달하도록 제어한 다음, 신속하게 개방하여 습기와 열기를 배출하게 되므로 균일한 품질의 건조 농산물을 얻을 수 있는 것이다.

1: 태양열 온수시스템 10: 태양열 집열기
11: 열매유 순환관 12: 펌프
20: 열교환기
21: 온수 가열관 22: 펌프
30: 축열조 31: 공급관
32: 회수관 33: 펌프
34: 냉수관 35: 밸브
50: 제어부 51: 온도 감지기
52: 습도감지기
100: 건조기 101: 건조실
102: 통로 103: 통공
104: 가이드 105: 공기순환실
106: 배풍구 107: 흡입댐퍼
108: 배출댐퍼 110: 송풍팬
120: 전열히터 130: 방열기

Claims (3)

1. 태양열 집열기(10)와, 열교환기(20) 및 축열조(30)를 구성하고, 열매유가 집열기(10)에서 가열된 후 열교환기(20)를 순환토록 열매유 순환관(11)이 구성되며, 축열조(30)의 물이 열교환기(20)를 순환하면서 열매유의 열에 의해 물이 가열되도록 온수 가열관(21)을 구성한 태양열 온수시스템(1)과,
   상단에 송풍팬(110)이 구성되고, 건조실(101)의 내부에 전열히터(120)가 구성되는 건조기에 있어서,
   건조기(100)의 건조실(101) 상부에 방열기(130)를 구성한 다음 축열조(30)로부터 공급관(31) 및 회수관(32)을 방열기(130)와 연결하고 펌프(33)를 연결하여 축열조(30) 내의 온수가 방열기(130)를 순환할 수 있도록 하며,
   방열기(130)의 상부에는 공기순환실(105)을 구성하여 그 내부에 방열기(130)를 통한 공기를 끌어올려 측 방향으로 분출하는 송풍팬(110)을 설치하고,
   건조기(100)에는 건조실(101)의 측벽에 아래 방향으로 통로(102)를 구성하고 통로(102)로부터 건조실(101)로 향하는 통공(103)을 형성한 다음, 송풍팬(110)이 방열기(130)를 통한 공기를 통로(102) 방향으로 송풍하도록 구성하며,
   공기순환실(105) 상부에는 배풍구(106)가 구성되고 배풍구(106)의 옆에는 개페작용을 하는 흡입댐퍼(107)를 구성하며, 공기순환실(105)의 측면에는 상기 흡입댐퍼(107)와 동시에 작동하는 배출댐퍼(108)를 설치하고,
   제어부(50)는 설정된 온도와 습도에서 임의의 시간이 지나면 자동으로 일정시간 동안 흡입댐퍼(107)와 배출댐퍼(108)를 개방시킴과 동시에 전열히터(120)를 작동시키도록 제어되며, 흡입댐퍼와 배출댐퍼 및 전열히터의 동시 작동 제어를 위하여 건조실의 내부에 온도감지기(51)와 습도감지기(52)가 설치되어 제어부(50)와 연결됨을 특징으로 하는 태양열 온수시스템을 이용한 다목적 건조기.
2. 제1항에 있어서,
   흡입댐퍼(107)의 아래에 흡입되는 공기가 배출되는 공기와 혼합되지 않으면서 측면의 통로(102)까지 연결되도록 가이드(104)를 구성하는 것을 특징으로 하는 태양열 온수시스템을 이용한 다목적 건조기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   제어부는 열매유 순환관(11)의 펌프(12)와 온수 가열관(21)의 펌프(22) 및 공급관(31)의 펌프(33) 등의 작동을 제어하는 명령을 내리고, 건조기(100)의 작동신호와 설정온도에 의해 작동을 시작하고 제어하며,
   설정된 온도 범위보다 공급관(31)의 온수 온도가 낮으면, 전열히터(120)를 작동시키거나 또는 보조가열장치(40)를 작동하여 온도를 상승시키도록 하며, 공급관(31)의 온수 온도가 과도하게 높으면, 냉수관(34)의 밸브(35)를 개방시키도록 제어하여 온도를 적정한 온도로 유지시키도록 구성함을 특징으로 하는 태양열 온수시스템을 이용한 다목적 건조기.

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