KR101409854B1 - 히트 펌프식 냉열풍 건조기 - Google Patents

히트 펌프식 냉열풍 건조기 Download PDF

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Abstract

히트 펌프식 냉열풍 건조기가 제공된다. 건조기는 건조실, 건조실 내의 공기를 건조실 내, 외부로 순환시키는 공기 순환 라인, 순환팬, 및 냉동 사이클 장치를 포함한다. 냉동 사이클 장치는 압축기, 건조 및 외부 응축기, 건조 및 외부 증발기, 건조 및 외부 팽창 밸브를 포함한다. 건조기는 냉동 팽창 밸브를 더 포함한다. 건조기는 한 대의 장비를 이용하여 열풍 건조 및 냉풍 건조를 수행한다. 건조기는 냉장 또는 냉동 저장 기능을 수행한다.

Description

히트 펌프식 냉열풍 건조기{HEAT PUMP TYPE COOL AND HOT-AIR DRYING MACHINE}
본 발명은 곡물, 고추, 버섯, 농산물, 수산물, 섬유, 면류, 산업 건조 공정 등, 넓은 건조 온도 영역 대에서 운전이 가능한 히트 펌프 시스템을 이용한 건조기에 관한 것이다.
농수산물 건조에 있어서는 전기식 열풍 건조, 열 펌프 냉풍 건조, 동결 진공 건조 등이 있다. 피건조물에 따라 건조 방식이 경제성 및 경험에 의해 선정되고 있다.
그 중에서 전기식 열풍 건조 방식이 제일 많이 보급되고 있다. 전기식 열풍 건조기는 종래에는 가스나 유류식 열풍 건조기나 가스식 열풍 건조기가 주류를 이루고 있었었나 농어촌 전기료가 싼 이유로 전기식 열풍 건조기가 많이 보급되고 있다. 농어촌에서 많이 사용되고 있는 고추 건조기는 전기식 열풍 건조기를 사용하고 있으며 대개는 40~70℃ 건조온도에서 사용된다.
히트 펌프식 냉풍건조기의 경우, 증발기 냉각 제습과 응축기 재열이라는 범주에서 사용되고 있으며 가격이 다소 증가하여 15~35℃ 사이의 단백질, 유지류가 많은 식품 건조에 최적으로 적용되고 있다.
전기식 열풍 건조기는 20~70℃의 사용 온도를 가지고 있으나 고추나 인삼 같이 40~70℃의 중온에서 건조하는 농산물에 있어서는 열펌프냉풍 건조에 비교하여 전기식 열풍 건조기의 건조효율이 나쁘지 않다. 그러나 건조 온도가 20~35℃ 사이에서는 열펌프 냉풍 건조에 비교하여 매우 성능이 낮다.
히트펌프냉풍건조기는 건조온도 15~35℃에서 효율적이나 이는 단백질이나 유지류가 많거나 고부가가치를 위해서 사용하며 히트 펌프 냉동사이클을 적용하므로 전기식 열풍 건조기에 비해서는 비싸게 구성된다. 건조 온도 35℃이상에서는 히트펌프냉풍건조기가 열풍건조기에 비해 건조 효율이 낮아지므로 적용하기 어려운 점이 있다.
(특허문헌1)대한민국특허공개번호2013-0019881
(특허문헌2)대한민국특허등록1181529
본 발명의 목적은 한대의 장비를 이용하여 히트 펌프 냉풍 건조, 열풍 건조 및 냉동, 냉장 기능을 행할 수 있는 히트 펌프 식 건조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 건조실 내의 수분을 자동 댐퍼 제어로 배습하고 외부공기를 순환 시킬 수 있는 히트 펌프식 냉열풍 건조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동절기 열풍 건조 운전 시 외부 증발기의 적상을 외부 응축기의 열을 이용하여 제상하는 히트 펌프식 냉열풍 건조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 피건조물의 평형 함수율에 의해 피건조물의 함수율을 조절할 수 있는 히트 펌프식 냉열풍 건조기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점을 따르면, 피건조물을 수용하는 건조실; 상기 건조실 내의 건조 공기를 상기 건조실 내, 외부로 순환시키는 공기 회수 라인 및 공기 공급 라인을 포함하는 공기 순환 라인; 상기 공기 순환 라인 상에 배치되어 상기 건조실내의 공기를 강제 순환 시키는 순환팬; 및 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉매 사이클 장치를 포함하고, 상기 응축기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 응축기 및 상기 건조실 외부에 구비된 외부 응축기를 포함하고, 상기 증발기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 증발기 및 상기 외부 응축기 일측에 구비된 외부 증발기를 포함하고, 상기 팽창밸브는 상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 외부 증발기의 상류측에 설치된 외부 팽창 밸브 및 상기 내부 증발기의 상류측에 설치된 건조 팽창 밸브를 포함하는 히트 펌프식 냉열풍 건조기가 제공된다.
상기 압축기 및 상기 건조, 외부 응축기 사이에 건조, 외부 응축기 냉매 전자밸브가 구비되고, 상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 건조 팽창 밸브 및 상기 외부 팽창 밸브의 상류측에는 건조 증발기 냉매 전자 밸브 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브가 구비될 수 있다.
상기 공기 순환 라인 상에 구비되어 전기적으로 발열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 회수 라인상에 상기 공기의 흐름 방향을 따라 상기 건조증발기, 상기 건조 응축기, 상기 히터 및 상기 순환팬이 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 건조실 내부의 공기를 상기 건조 증발기의 하류측으로 바이패스하는 바이패스 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 건조실내에는 상기 건조실 내에서 공기를 순환시키는 건조실 순환팬이 추가로 설치될 수 있다.
상기 건조실의 배습을 조절하는 자동 배습 장치; 및 상기 공기 회수 라인 상으로 외부공기를 유입하는 외부공기 유입 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 건조 팽창 밸브는 냉동용 팽창 밸브를 더 포함하고, 상기 냉동용 팽창 밸브의 상류측에는 냉동용 냉매 전자 밸브가 더 포함할 수 있다.
상기 건조기는 냉풍건조모드, 열풍건조모드, 냉장모드, 냉동모드를 포함할 수 있다.
상기 냉풍 건조 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 건조 응축기 및 상기 외부 응축기로 공급되어 응축되고, 상기 건조 응축기 및 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 건조팽창밸브를 통하여 팽창되고, 상기 건조 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고, 상기 건조 증발기를 통해 냉각된 냉기는 상기 건조 응축기를 통해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성될 수 있다.
상기 열풍 건조 모드는 상기 압축기로부터 압축된 상기 고온 고압의 냉매가 상기 건조 응축기로 공급되어 액상의 냉매로 응축되고, 응축된 액냉매가 상기 외부 팽창 밸브를 통해 팽창되고, 상기 외부 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매가 상기 외부 증발기로 공급되어 증발되고, 상기 외부 증발기를 통해 증발된 냉매가 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고, 상기 공기 회수 라인을 통해 흐르는 공기는 상기 건조 응축기에 의해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실내로 공급되도록 구성될 수 있다.
상기 열풍 건조 모드 운전 시 동절기에 상기 외부 증발기에 적상이 생성되는 것을 방지하도록 제상 모드를 추가로 포함하고, 상기 열풍 건조 모드 및 상기 제상 모드가 일정 시간 동안 교대로 운전되도록 구성될 수 있다.
상기 제상 모드 운전시 상기 건조응축기 냉매 전자 밸브가 닫히고, 상기 외부 응축기 전자 밸브가 열려 상기 외부 응축기로 상기 압축기에 의해 압축된 고온 고압의 냉매가 공급되고, 상기 외부 응축기의 응축열이 상기 외부 증발기로 전달되어 제상을 행하고, 상기 히터가 동작되어 상기 공기 회수 라인을 통해 흐르는 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.
상기 외부응축기 및 상기 외부 증발기는 일체로 형성될 수 있다.
상기 냉장 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 외부 응축기로 공급되어 응축되고, 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 건조 팽창 밸브를 통하여 팽창되고, 상기 건조 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 상기 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고, 상기 건조 증발기를 통해 냉각된 상기 건조실내의 공기는 상기 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성될 수 있다.
상기 냉동 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 외부 응축기로 공급되고 응축되고, 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 냉동 팽창 밸브를 통하여 팽창되고, 상기 냉동 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 상기 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고, 상기 건조 증발기를 통해 냉각된 상기 건조실내의 공기는 상기 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성될 수 있다.
상기 건조 증발기에는 제상 장치가 추가로 구비되고, 상기 냉동 운전시 제상 타이머에 의해 자동으로 제상 동작을 실시하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면, 히트 펌프식 열풍 건조 온도를 40~70℃, 히트 펌프식 냉풍 건조 온도 15~35℃, 냉동, 냉장 저장 온도를-10~15℃와 같은 넓은 온도 영역대를 가지며, 냉매 선택에 의해 100℃ 건조 운전도 가능한 이점이 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면, 히트 펌프 냉풍 건조기능으로 건조 증발기의 냉각 제습과 건조 응축기의 재열을 이용하고, 냉풍 건조 시 건조 초기(항률 건조)구간에 있어서 자동 배습과 외부공기를 순환시켜 냉풍 건조에서 냉각 노점 제습 수분량과 더불어 배습 수분량을 추가로 제어하여 제습효율을 극대화하고 건조시간과 건조 계수를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면 응축기, 증발기, 팽창 밸브 등을 각각 2개로 배치하고, 제상 시 히터를 이용하여 건조 온도를 제어하도록 구성된다. 그 결과 히트 펌프 냉매 사이클은 공기 순환식의 히트 펌프로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면, 팽창 밸브를 냉장용과 냉동용으로 구분하여 구성함에 따라 수확시기가 지나 건조물량이 없을 때는 냉장 운전 및 냉동 운전을 수행하여 저장 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면, 외부 증발기 및 외부 응축기를 일체형으로 구성하여 외부 증발기 제상 동작을 효과적으로 수행함과 아울러서 비 제상 시 전열 면적 증대로 응축 또는 증발 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기에 의하면, 열풍 건조 시 피건조물의 평형함수율에 의해 피건조물의 함수율을 조절하여 열풍 건조 시 건조 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 시 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 시 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 제상 운전시 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 히터에 의한 열풍 건조 시 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉장 운전시 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉동 운전시 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 각 실시 예는 발명의 다양한 관점을 설명한다. 예를 들면, 일 실시 예에 관하여 기술된 특징은 또 다른 실시 예로 대체되기 위한 또 다른 전형으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기는 기본적으로 한 대의 장비로 냉풍건조, 열풍 건조의 운전 모드로 변환 가능토록 구성된다. 또한, 냉풍 건조, 열풍 건조 이외에도 냉장, 냉동 저장 기능을 수행토록 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따르는 히트 펌프식 냉열풍 건조기(1)는 건조실(3), 건조실(3)내의 공기를 건조실(3)외부로 회수하고, 건조실(3) 내부로 다시 공급되도록 구성된 공기 순환라인(200), 공기 순환 라인(200)을 통해 공기를 강제 순환시키는 순환팬(302), 건조실(3)로부터 회수되는 공기를 가열 또는 냉각하도록 구성된 냉매 사이클 장치(100), 및 공기 순환 라인(200) 상에 설치된 히터(301)를 포함한다.
건조실(3) 내부에 건조될 피건조물(5)이 수용되고, 건조실(3) 내부에는 공기를 건조실(3) 내에서 순환시키는 건조실 순환팬(303)이 설치된다. 건조실 순환팬(303)은 건조기가 대형인 경우 건조실(3) 내의 공기를 추가적으로 순환시켜 건조 효율을 높이기 위하여 선택적으로 채용될 수 있다.
공기 순환 라인(200)은 건조실(3)부터 회수된 공기가 흐르는 공기 회수 라인(201)과, 공기 회수 라인(201)과 연결되어 회수된 공기를 다시 건조실(3)로 공급하는 공기 공급 라인(204)을 포함한다.
건조실(3)에는 자동 배습 장치(D)가 연결된다. 자동 배습 장치(D)는 건조실(3)에 연결된 배습 라인(209)과, 배습 라인(209)에 구비된 자동 배습 조절 기(207)를 포함한다. 배습 방향을 따라 건조 배습 조절기(207) 하류측에는 방충필터(208)가 구비된다.
한편, 공기 회수 라인(201)에는 외부공기 흡입 장치(I)가 연결된다. 외부공기 흡입 장치(I)는 공기 회수 라인(201)과 연결된 외부공기 흡입 라인(210)과, 외부공기 흡입 라인(210)에 연결되어 외부공기 흡입을 조절하는 흡입 조절기(212)와, 공기 흡입 방향을 따라 흡입 조절기(212) 상류측에 구비된 흡입 필터(211)를 포함한다.
이와 같은 자동 배습 장치(D) 및 외부공기 흡입 장치(I)에 의하여 항률건조(초기건조)시에 건조실(3)내의 온습도가 외부 보다 높은 경우 자동 건조 배습 조절기(207)에 의해 강제 배습되고 외부공기 흡입 장치(I)의 흡입 조절기(212)에 의해 외부 공기가 흡입 되어 냉풍 건조 효율을 높이게 된다.
냉매 사이클 장치(100)는 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(101), 압축기(101)에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함한다.
응축기는 공기 회수 라인(201) 상에 설치된 건조 응축기(102) 및 건조실(3) 외부에 구비된 외부 응축기(103)를 포함한다.
증발기는 공기 회수 라인(201) 상에 설치된 건조 증발기(105) 및 외부 응축기(103)에 이웃하게 구비된 외부 증발기(106)를 포함한다.
팽창밸브는 냉매 흐름 방향을 따라 외부 증발기(106)의 상류측에 설치된 외부 팽창 밸브(123) 및 건조 증발기(105)의 상류측에 설치된 건조 팽창 밸브(121)를 포함한다.
압축기(101)와 건조 응축기(102)의 사이의 냉매 순환 라인 상에는 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111)가 설치되고, 압축기(101)와 외부 응축기(103)의 사이의 냉매 순환 라인 상에는 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112)가 설치된다.
냉매 흐름 방향을 따라 건조 팽창 밸브(121) 및 외부 팽창 밸브(123)의 상류 또는 하류측에는 건조, 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브(113,115)가 구비된다.
건조 증발기(105), 건조 응축기(102), 히터(301), 및 순환팬(302)은 공기 회수 라인(201)상에 공기 흐름 방향을 따라 차례로 설치된다. 즉, 건조 증발기(105)가 공기 회수 라인(201)의 상류측에 설치되고, 건조 증발기(105)의 하류측에 건조 응축기(102)가 설치되고, 건조 응축기(102)의 하류측에 히터(301)가 설치되고, 히터(301)의 하류 측에 순환팬(302)이 설치된다.
압축기(101) 및 건조 응축기(102) 및 외부 응축기(103) 사이의 냉매 순환 라인 상에는 액냉매를 일시 저장하는 수액기(104)가 구비된다. 압축기(101)의 하류측 냉매 순환 라인에는 냉매액 분리기(107)가 구비된다. 냉매액 분리기(107)는 다량의 액상 냉매가 건조 증발기(105) 또는 외부 증발기(106)에서 증발하지 못할 경우 압축기(101)는 액압축을 일으킨다. 이를 방지하기 위하여 냉매액 분리기(107)는 냉매액을 분리시켜 냉매 증기만 압축기(101)에 보내고 분리된 액상 냉매는 외부 온도에 의해 증발되어 압축기(101)로 보낸다.
참조부호(116)은 냉매가 역방향으로 흐르는 것을 방지하는 냉매 역지 밸브를 나타낸다.
건조실(3) 내부를 순환하는 공기를 상기 건조 증발기(105)의 하류측으로 바이패스하는 바이패스 라인(202)이 추가로 구성된다. 바이패스라인(202) 상에는 건조실 바이패스 공기 조절기(203)가 구비된다.
상술한 바와 같은 건조기(1)는 동절기에 열풍 건조를 수행하여 외부 증발기(106)에 적상이 생길 경우 건조 응축기(102)의 동작을 멈추고 외부 응축기(103)를 가동하여 제상 동작을 수행한다. 히터(301)는 제상 동작 시 건조 응축기(102)가 동작하지 않는 동안 공기 회수 라인(201)을 흐르는 공기를 보조적으로 가열한다.
외부 응축기(103) 및 외부 증발기(106)는 외부공기 공급 라인(205) 상에 서로 나란하게 배치된다. 외부 응축기(103)는 공기 흐름 방향을 따라 외부 증발기(106)의 상류측에 배치된다. 외부 증발기(106)의 하류측에는 외부 공기를 흡입하는 외부공기팬(213)이 설치된다. 외부 응축기(103) 및 외부 증발기(106)는 일체로 형성될 수 있다. 이 경우 제상 모드 시 외부 응축기(103)의 응축열이 외부 증발기(106) 전달되는 효과를 향상시켜 제상 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 이와 같이 외부 응축기(103) 및 외부 증발기(106)가 일체로 형성될 경우 전열면적이 커져 외부 응축기(103) 및 외부 증발기(106)가 단독으로 운전되더라도 열교환 효율을 높일 수 있다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 모드에 관해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 히트 펌프식 냉열풍건조기에서 냉풍 건조를 선택하여 운전을 시작하면, 건조 증발기 냉매 전자 밸브(113)가 개방되고, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111)와, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112)는 건조실 온도에 의해 개폐된다.
그리하여, 압축기(101)가 동작하여 압축된 고온 고압의 냉매가 건조 응축기(102) 및 외부 응축기(103)로 공급되어 응축된다. 건조 응축기(102) 및 외부 응축기(103)로부터 응축된 액상의 냉매는 수액기(104)에 일시 저장된 후 건조 팽창 밸브(121)로 공급된다. 건조 팽창 밸브(121)로 공급된 액상의 냉매는 건조팽창밸브(121)를 통하여 팽창되고, 건조 팽창 밸브(121)를 통해 팽창된 냉매는 건조 증발기(105)로 유입되어 증발되고 다시 압축기(101)로 유입되는 일련의 냉매 사이클 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 냉동 사이클 장치(100)가 동작되는 동안 공기 회수 라인(201)을 통과하는 공기는 건조 증발기(105)를 통해 냉각되고 건조 응축기(10)를 통해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인(204)을 통해 건조실(3)로 공급된다. 이때, 바이패스라인(202)을 통해 건조실(3)내의 공기가 건조 증발기(105) 하류측으로 바이패스되어 건조 증발기(105)를 통해 냉각된 공기와 합류한 후 건조 응축기(102)를 통과한다.
히트 펌프식 냉열풍 건조기는 건조실(3) 내가 설정된 상대 습도에 도달하면 정지한다.
이와 같이 냉풍 건조 기능을 수행하는 동안 냉풍 건조 초기(항률 건조)구간에 있어서는 자동 배습 장치(D) 및 외부공기 흡입 장치(I)를 동작시켜 자동 배습하고 외부공기를 순환 시켜 냉풍 건조에서의 냉각 노점, 제습 수분량과 더불어 배습 수분량을 추가로 제습 효율을 극대화하여 건조 시간과 건조 계수를 향상시킨다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 온도는 15~35℃이다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 모드에 관해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 히트 펌프식 냉열풍 건조기에서 열풍 건조를 선택하여 운전을 시작하면, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111) 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브(115)가 개방되고, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112) 및 건조 증발기 냉매 전자밸브(113)가 폐쇄된다.
압축기(101)가 동작하여 고온 고압의 냉매로 압축되고, 압축된 냉매는 건조 응축기(102)로 공급되어 액상의 냉매로 응축되고, 응축된 액냉매가 수액기(104)에 일시 저장된다. 수액기(104)에 저장된 액냉매는 외부 팽창 밸브(123)를 통해 팽창되고, 외부 증발기(106)로 공급되어 증발되고, 외부 증발기(106)를 통해 증발된 냉매가 압축기(101)로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 냉매 사이클 동작이 수행되는 동안 공기 회수 라인(201)을 통해 흐르는 공기는 건조 응축기(102)에 의해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인(204)을 통해 상기 건조실(3)내로 공급된다. 건조실(3)내의 상대 습도가 설정된 습도에 도달하면 열풍 건조를 정지한다. 열풍 건조 온도는 40~70℃까지 운전 가능하다. 냉매 선택에 따라 100℃ 운전도 가능하다.
이와 같이 열풍 건조를 동절기와 같이 외부 온도가 소정 온도, 예컨대 5℃ 이하일 경우, 외부 증발기(106)에 적상이 생길 수 있다. 이러한 경우 건조기는 제상 모드를 수행하여 외부 증발기(106)의 적상을 제거한다.
다음은 제상 모드에 관하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 제상 운전의 흐름도이다.
도 4를 참조하면 제상 운전시, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111) 및 건조 증발기 냉매 전자 밸브(113)이 닫히고, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112) 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브(115)가 열린다.
압축기(101)로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 외부 응축기(103)공급되고, 외부 응축기(103)에 의해 응축된 액냉매가 수액기(104)에 일시 저장된다. 수액기(104)로부터 액냉매가 외부 팽창 밸브(123)에 공급되어 팽창되고, 팽창된 냉매는 외부 증발기(106)에 공급되어 증발된다. 이때 외부 응축기(103)는 외부 증발기(106)와 인접되게 공기 흐름 방향을 따라 외부 증발기(106)의 상류측에 배치되어 외부 응축기(103)의 응축열이 외부 증발기(106)로 전달되어 외부 증발기(106)에 생성된 적상을 제거한다. 이때, 외부 응축기(103) 및 외부 증발기(106)가 일체로 형성된 경우 그 제상 효과는 더욱 커진다. 제상 운전시에는 외부팬(213)을 정지시켜 외부 응축기(103)의 열이 외부 증발기(106)에 일정 시간 머물도록 하여 제상 효과를 높인다.
한편, 이와 같이 제상 운전을 행하는 동안 히터(301)가 동작되어 공기 회수 라인(201)을 통해 흐르는 공기를 가열하고, 가열된 공기는 공기 공급 라인(204)을 통해 건조실(3) 내로 공급된다.
동절기에는 도 3의 열풍 건조를 예컨대, 50분 운전하고 도 4의 제상 운전을 예컨대 10분 운전하는 일련의 동작을 연속적을 행하도록 구성할 수 있다. 동절기에는 외부 온도 조절기(미도시)에 의해 온도를 감지한 후 외부 온도가 소정 온도 이하, 즉, 제상 운전이 필요한 경우에 도달한 경우에는 자동적으로 열풍 건조, 제상 운전이 교대로 행해지도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 히터에 의한 열풍 건조 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 전기 히터 열풍 건조를 선택하면, 냉동 사이클 장치(100)는 운전을 하지 않으며 히터(301)와 순환팬(302)이 동작하여 건조가 수행된다. 건조실(3)내가 설정된 상대 습도에 도달하면, 히터(301) 및 순환팬(302)은 정지한다.
본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기는 비 건조 시기에는 냉장 저장 또는 냉동 저장기로 활용할 수 있도록 구성할 수 있다.
이를 위하여 건조 팽창 밸브를 냉장용 팽창 밸브(121) 및 냉동용 팽창 밸브(122)를 포함하도록 구성할 수 있다. 냉동용 팽창 밸브(122)의 상류측에는 냉매 흐름을 제어하는 냉동용 냉매 전자 밸브(114)가 추가로 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉장 운전 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 냉장 운전을 선택하면, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111), 외부 증발기 냉매 전자 밸브(115), 및 냉동용 냉매 전자 밸브(114)가 폐쇄되고, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112) 및 건조 증발기 냉매 전자밸브(113)가 개방된다.
이러한 상태에서, 압축기(101)로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 외부 응축기(103)로 공급되어 응축되고, 응축된 액냉매는 수액기(104)에 저장되고. 수액기(104)에 저장된 액냉매는 건조 팽창 밸브(121)인 냉장용 팽창 밸브를 통하여 팽창되고, 건조 팽창 밸브(121)를 통해 팽창된 냉매는 건조 증발기(105)로 유입되고 압축기(101)로 다시 유입되는 일련의 냉매 사이클 동작을 수행한다.
이와 같이 냉매 사이클 동작이 수행되는 동안 건조실(3)내의 공기는 공기 회수 라인(201)을 통해 이송되고 건조 증발기(105)를 통해 냉각되어 공기 공급 라인(204)를 통해 건조실(3)내로 공급된다. 냉장 온도는 대략 5~15℃이다. 건조실(3) 내부가 설정된 냉장 온도를 유지하면 압축기(101)는 정지한다.
냉장 운전의 경우 제상은 설정 온도에 도달하여 압축기(101)를 펌프 다운하여 정지시키면 순환팬(302)만을 운전시켜 자연 제상 운전 방식으로 제상 한다.
건조 증발기(105)측에는 제상 동작 시 발생되는 제상수를 드레인 하기 위한 드레인 장치(180)가 추가로 구비된다. 드레인 장치(180)는 제상수를 수집하도록 건조 증발기(105) 하부에 구비된 드레인 판(181) 및 드레인 판(181)의 일측에 연결되어 제상수를 배수하는 드레인 배관(183)을 포함한다. 건조 증발기(105)의 일측에는 후술될 냉동 모드 운전 시 가동되는 제상 히터(185)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉동 운전 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 냉동 운전시 일련의 냉매 사이클 동작은 도 6의 냉장 운전시와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
냉동 운전시 냉장용 냉매 전자 밸브(113)가 폐쇄되고, 냉동용 냉매 전자 밸브(114)가 개방된다. 그리하여 외부 응축기(103)에서 응축되어 수액기(104)에 일시 저장된 액냉매는 냉동용 팽창 밸브(122)로 공급되어 냉동 팽창된다.
이와 같이 냉동 운전 시 건조 증발기(105)에는 적상이 생성된다. 이를 해결하기 위하여 제상 장치(180)가 동작한다. 즉, 제상 히터(185)가 도시되지 않은 제상 타이머에 의해 자동으로 동작하여 제상 동작을 실시하고, 제상수는 드레인 판(181)에 수집된 후 드레인 배관(183)을 통하여 외부로 배출된다. 냉동 운전 온도는 대략 -10~5℃이다. 건조실(3) 내부가 설정된 냉동 온도를 유지하면 압축기(101)가 정지하여 냉동 운전을 정지한다.
1: 히트 펌프식 냉열풍 건조기 3: 건조실
5: 피건조물 100: 냉매사이클 장치
102: 건조 응축기 103: 외부 응축기
105: 건조 증발기 106: 외부 증발기
121: 건조(냉장) 팽창 밸브 122: 냉동 팽창 밸브
123: 외부 팽창 밸브 200: 공기 순환 라인
201: 공기 회수 라인 204: 공기 공급 라인
301: 히터

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 피건조물을 수용하는 건조실;
    상기 건조실 내의 건조 공기를 상기 건조실 내, 외부로 순환시키는 공기 회수 라인 및 공기 공급 라인을 포함하는 공기 순환 라인;
    상기 공기 순환 라인 상에 배치되어 상기 건조실내의 공기를 강제 순환 시키는 순환팬; 및
    냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉매 사이클 장치;를 포함하고,
    상기 응축기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 응축기 및 상기 건조실 외부에 구비된 외부 응축기를 포함하고,
    상기 증발기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 증발기 및 상기 외부 응축기 일측에 구비된 외부 증발기를 포함하고,
    상기 팽창밸브는 상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 외부 증발기의 상류측에 설치된 외부 팽창 밸브 및 상기 건조 증발기의 상류측에 설치된 건조 팽창 밸브를 포함하고,
    상기 공기 순환 라인 상에 구비되어 전기적으로 발열하는 히터를 더 포함하고,
    상기 공기 회수 라인 상에 상기 공기의 흐름 방향을 따라 상기 건조증발기, 상기 건조 응축기, 상기 히터 및 상기 순환팬이 순차적으로 배치되며,
    상기 건조실 내부의 공기를 상기 건조 증발기의 하류측으로 바이패스하는 바이패스 라인을 더 포함하는 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  6. 삭제
  7. 피건조물을 수용하는 건조실;
    상기 건조실 내의 건조 공기를 상기 건조실 내, 외부로 순환시키는 공기 회수 라인 및 공기 공급 라인을 포함하는 공기 순환 라인;
    상기 공기 순환 라인 상에 배치되어 상기 건조실내의 공기를 강제 순환 시키는 순환팬; 및
    냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉매 사이클 장치;를 포함하고,
    상기 응축기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 응축기 및 상기 건조실 외부에 구비된 외부 응축기를 포함하고,
    상기 증발기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 증발기 및 상기 외부 응축기 일측에 구비된 외부 증발기를 포함하고,
    상기 팽창밸브는 상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 외부 증발기의 상류측에 설치된 외부 팽창 밸브 및 상기 건조 증발기의 상류측에 설치된 건조 팽창 밸브를 포함하고,
    상기 건조실의 배습을 조절하는 자동 배습 장치; 및
    상기 공기 공급 라인 상으로 외부공기를 흡입하는 외부공기 흡입 장치;를 더 포함하는 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  8. 피건조물을 수용하는 건조실;
    상기 건조실 내의 건조 공기를 상기 건조실 내, 외부로 순환시키는 공기 회수 라인 및 공기 공급 라인을 포함하는 공기 순환 라인;
    상기 공기 순환 라인 상에 배치되어 상기 건조실내의 공기를 강제 순환 시키는 순환팬; 및
    냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 냉매 사이클 장치;를 포함하고,
    상기 응축기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 응축기 및 상기 건조실 외부에 구비된 외부 응축기를 포함하고,
    상기 증발기는 상기 공기 회수 라인 상에 설치된 건조 증발기 및 상기 외부 응축기 일측에 구비된 외부 증발기를 포함하고,
    상기 팽창밸브는 상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 외부 증발기의 상류측에 설치된 외부 팽창 밸브 및 상기 건조 증발기의 상류측에 설치된 건조 팽창 밸브를 포함하고,
    상기 압축기 및 상기 건조, 외부 응축기 사이에 건조, 외부 응축기 냉매 전자밸브가 구비되고,
    상기 냉매 흐름 방향을 따라 상기 건조 팽창 밸브 및 상기 외부 팽창 밸브의 상류측에는 건조 증발기 냉매 전자 밸브 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브가 구비되고,
    상기 건조 팽창 밸브는 냉동용 팽창 밸브를 더 포함하고,
    상기 냉동용 팽창 밸브의 상류측에는 냉동용 냉매 전자 밸브가 더 포함된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  9. 제5항, 제7항, 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 건조기는 냉풍건조모드, 열풍건조모드, 냉장모드, 냉동모드를 포함하는 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 냉풍 건조 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 건조 응축기 및 상기 외부 응축기로 공급되어 응축되고, 상기 건조 응축기 및 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 건조팽창밸브를 통하여 팽창되고, 상기 건조 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 상기 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고,
    상기 건조 증발기를 통해 냉각된 냉기는 상기 건조 응축기를 통해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 열풍 건조 모드는 상기 압축기로부터 압축된 상기 고온 고압의 냉매가 상기 건조 응축기로 공급되어 액상의 냉매로 응축되고, 응축된 액냉매가 상기 외부 팽창 밸브를 통해 팽창되고, 상기 외부 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매가 상기 외부 증발기로 공급되어 증발되고, 상기 외부 증발기를 통해 증발된 냉매가 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고,
    상기 공기 회수 라인을 통해 흐르는 공기는 상기 건조 응축기에 의해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실내로 공급되도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열풍 건조 모드 운전 시 동절기에 상기 외부 증발기에 적상이 생성되는 것을 방지하도록 제상 모드를 추가로 포함하고,
    상기 열풍 건조 모드 및 상기 제상 모드가 일정 시간 동안 교대로 운전되도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제상 모드 운전시 상기 건조응축기 냉매 전자 밸브가 닫히고, 상기 외부 응축기 전자 밸브가 열려 상기 외부 응축기로 상기 압축기에 의해 압축된 고온 고압의 냉매가 공급되고, 상기 외부 응축기의 응축열이 상기 외부 증발기로 전달되어 제상을 행하고,
    상기 히터가 동작되어 상기 공기 회수 라인을 통해 흐르는 공기를 가열하도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 외부응축기 및 상기 외부 증발기는 일체로 형성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  15. 제9항에 있어서, 상기 냉장 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 외부 응축기로 공급되어 응축되고, 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 건조 팽창 밸브를 통하여 팽창되고, 상기 건조 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 상기 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고,
    상기 건조 증발기를 통해 냉각된 상기 건조실내의 공기는 상기 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  16. 제9항에 있어서, 상기 냉동 모드는 상기 압축기로부터 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 외부 응축기로 공급되고 응축되고, 상기 외부 응축기로부터 응축된 액상의 냉매는 상기 냉동 팽창 밸브를 통하여 팽창되고, 상기 냉동 팽창 밸브를 통해 팽창된 냉매는 상기 건조 증발기로 유입되어 상기 공기 회수 라인을 통과하는 상기 건조실 내의 공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발된 냉매는 상기 압축기로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 수행하고,
    상기 건조 증발기를 통해 냉각된 상기 건조실내의 공기는 상기 공기 공급 라인을 통해 상기 건조실로 공급되도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 건조 증발기에는 제상 장치가 추가로 구비되고, 상기 냉동 운전시 제상 타이머에 의해 자동으로 제상 동작을 실시하도록 구성된 히트 펌프식 냉열풍 건조기.
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