KR101536819B1 - Heat pump dryer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열펌프의 응축열을 이용하여 피건조물을 건조하고, 증발기에서 발생하는 냉열을 이용하여 건조과정에서 발생하는 습기를 응축 제거함으로써 피건조물을 효율적으로 건조하는 열펌프 건조기에 관한 것이며, 보다 상세히는 열펌프 건조기 특성상 건조기 내부 온도를 50℃ 이하로 제한하여야 하는 기존 열펌프 건조기의 문제를 해소하기 위하여 열펌프 효율을 감소시키지 않으면서 건조기 내부 온도를 80℃까지 유지할 수 있도록 구성한 열펌프 건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump dryer that efficiently dries an object to be dried by drying the object using condensation heat of a heat pump and condensing and removing moisture generated during the drying process using the cold generated in the evaporator, Is a heat pump dryer configured to maintain the internal temperature of the dryer up to 80 ° C without reducing the efficiency of the heat pump in order to solve the problem of the conventional heat pump dryer in which the internal temperature of the dryer should be limited to 50 ° C or less will be.
Description
본 발명은 열펌프의 응축열을 이용하여 대상물을 건조하고, 증발부에서 발생하는 냉열을 이용하여 건조과정에서 발생하는 습기를 응축 제거함으로써 건조효율을 높인 열펌프 건조기에 관한 것이며, 보다 상세히는 히트펌프 건조기에서 응축부에서 남는 열을 증발부에서 흡수하여 효율을 개선하고 외부 열원을 사용하지 않고 신속하고 고온의 초기 승온이 가능하며, 동절기 증발부에 성에가 끼는 것을 사전에 예방하고 건조 운전 중에 제상이 이루어지며, 상대적으로 고온유지가 가능한 열펌프 건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump dryer in which drying efficiency is enhanced by drying an object using condensation heat of a heat pump and condensing and removing moisture generated in the drying process by using the cold heat generated in the evaporator, In the dryer, the heat remaining in the condenser is absorbed by the evaporator to improve the efficiency, and it is possible to quickly raise the temperature at an early stage without using an external heat source, prevent the evaporation part from being caught in the winter, The present invention relates to a heat pump dryer capable of maintaining a relatively high temperature.
열펌프 건조기는 압축기-응축부-팽창밸브-증발부-압축기로 순환하는 냉각싸이클과 응축부-냉각기-건조실로 이루어지는 열유동 순환을 이용하여 응축부에서 얻은 고온열풍으로 대상물을 건조하고, 증발부에서 얻은 냉열을 이용하여 건조기 내부 수분을 응축 제거하여 대상물을 효율적으로 건조하는 시스템이다.The heat pump dryer dries the object with the hot hot air obtained from the condenser using the heat flow circulation including the cooling cycle circulating the compressor-condenser-expansion valve-evaporator-compressor and the condenser-cooler-drying chamber, This is a system to efficiently dry the object by condensing and removing water inside the dryer by using the cold heat obtained from the dryer.
이와 같은 열펌프 건조기는 열의 생산과 폐열의 흡수 및 수분응축이 단일 시스템 내에서 연속적으로 이루어지기 때문에 폐열을 그대로 방출하는 기존 열풍건조방식에 비하여 약 60~80%의 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있어 농수산물 건조, 공업생산품의 제조 공정 등 다양한 분야에서 유용하게 활용될 수 있다.Such a heat pump dryer is advantageous in that it can save about 60 ~ 80% of energy compared with the existing hot air drying system which discharges waste heat as it generates heat and absorption of waste heat and condensation of water continuously in a single system Therefore, it can be usefully used in various fields such as drying of agricultural and marine products, manufacturing process of industrial products.
수분을 포함하는 대상물의 건조효율은 건조실 내부의 적정온도와 낮은 습도유지에 의해 결정된다. 열펌프 건조는 냉각싸이클을 구성하는 응축부에서 발생하는 열을 이용해 대상물을 가열하고, 발생한 수분은 증발부에서 얻은 냉열을 이용하여 응축 제거하는 원리를 적용함으로써 건조실 내부에 응축부와 증발부를 포함한 열펌프시스템을 분리 또는 패키지 형으로 설치하는 구조가 일반적으로 적용되어 왔다.The drying efficiency of an object containing moisture is determined by the appropriate temperature inside the drying chamber and the maintenance of low humidity. In the heat pump drying, the object is heated using the heat generated in the condensing part constituting the cooling cycle, and the generated water is condensed and removed by using the cold heat obtained from the evaporating part, so that the heat including the condensing part and the evaporating part A structure in which a pump system is separated or packaged has been generally applied.
그러나 기존 히트펌프 건조기는 효율이 높은 건조 시스템임에도 다음과 같은 문제점 때문에 저온건조 또는 냉동건조 등의 제한적 목적으로 활용되는 한계가 있었다.
However, the existing heat pump dryer has a limit to be utilized for a limited purpose such as low temperature drying or freeze drying due to the following problems even though it is a highly efficient drying system.
첫째, 초기 승온이 어려운 문제가 있다.First, there is a problem that it is difficult to raise the initial temperature.
대상물의 건조 효율을 높이기 위하여 건조실 내부 온도를 최소 50℃ 이상 유지할 필요가 있으며, 이용목적에 따라 70~80℃의 고온이 요구되는 경우가 대부분이다.In order to increase the drying efficiency of the object, it is necessary to keep the inside temperature of the drying room at least 50 ° C or more, and a high temperature of 70-80 ° C is required depending on the purpose of use.
히트펌프 시스템은 건조 원리상 응축부와 증발부가 밀폐된 건조실 내부에 설치됨으로써 응축열과 증발열이 거의 열평형을 이루어 실내 온도 상승이 어렵다. 따라서 초기 승온을 위하여 별도의 열원을 건조실 내부에 설치하여야 하는 문제점이 있다.
In the heat pump system, the condensation part and the evaporation part are installed in the closed drying room, so that the condensation heat and the evaporation heat are almost in thermal equilibrium, and it is difficult to raise the room temperature. Therefore, there is a problem that a separate heat source must be installed inside the drying chamber for the initial heating.
둘째, 50℃ 이상 고온 유지가 어렵다. Second, it is difficult to maintain high temperature over 50 캜.
건조기의 효율적인 운용을 위하여 70~80℃온도 유지가 가능하여야 한다. 예를 들어, 대표적인 건조 농산물의 하나인 고추의 경우 수분함량이 대략 80%에서 15%까지 건조가 이루어져야 하고, 최적 건조온도가 대략 60℃로서 이보다 낮을 경우 탈색과 부패 상태의 하품과율이 증가한다. 열펌프 건조기의 지속 건조 온도인 40~50℃로 건조할 경우 탈색율이 30% 까지 발생하는 것으로 알려져 있어 열펌프 건조기에서 건조온도의 상향유지는 활용성과 건조효율 개선에 중요한 요소이다. For effective operation of the dryer, it should be possible to maintain the temperature at 70 ~ 80 ℃. For example, red pepper, one of the representative dry agricultural products, should be dried at a moisture content of about 80% to 15%, and an optimal drying temperature of about 60 ° C, which is lower than that, increases the yield rate of decoloration and decay. It is known that when the drying temperature of the heat pump dryer is 40 ~ 50 ℃, the discoloration rate is up to 30%. Maintaining the drying temperature in the heat pump dryer is an important factor for improving the usability and drying efficiency.
히트펌프 건조기에서 건조기 내부온도를 50℃ 이상 유지할 경우에는 냉매의 응축부 인입온도와 배출온도차가 충분하지 않아 응축 액화되지 않는 가스가 팽창밸브로 인가되어 순환사이클의 효율을 떨어뜨리고 증발온도가 높아진다. 일반적인 히트펌프(고가의 고온용 압축기를 사용하지 않는)에서 압축기 배출 냉매온도는 대략 110℃ 내외이고, 건조기 내부온도를 50℃이하로 유지하면 응축부에서 열교환에 의해 열을 빼앗겨 팽창밸브로 인입됨으로써 증발과 응축간의 균형이 이루어져 싸이클의 문제가 발생하지 않고 지속적인 건조 운전이 가능하다. In the heat pump dryer, when the temperature inside the dryer is maintained at 50 ° C or more, the condensation portion inlet temperature and the exhaust temperature difference of the refrigerant are not sufficient, so that the gas which is not condensed and liquefied is applied to the expansion valve, thereby decreasing the efficiency of the circulation cycle and increasing the evaporation temperature. In a typical heat pump (without using an expensive high-temperature compressor), the temperature of refrigerant discharged from the compressor is approximately 110 ° C. When the temperature inside the dryer is maintained at 50 ° C or less, heat is taken away from the condenser by heat exchange and is drawn into the expansion valve A balance between evaporation and condensation is achieved, allowing continuous drying operation without cycle problems.
그러나 건조실 내부온도를 외부 열원 등을 사용하여 50℃이상으로 높이면, 응축 후 냉매의 높은 온도로 인해 (즉, 응축부에서 열교환이 충분히 이루어지지 못함으로써 응축 후에도 남는 열이 발생), 냉매의 일부가 가스상태로 팽창밸브에 인입됨으로써 팽창효율이 감소되고, 고온의 냉매가스가 압축기로 인입 고온 압축에 따른 기계적 무리와 오일의 탄화에 의한 압축기 소손이 발생하여 수명이 단축 된다.However, if the internal temperature of the drying chamber is raised to 50 ° C or more by using an external heat source or the like, a part of the refrigerant is condensed by the high temperature of the refrigerant after condensation (that is, heat is left after condensation due to insufficient heat exchange in the condensing portion) The expansion efficiency is reduced due to the introduction into the expansion valve in the gaseous state, the high temperature refrigerant gas is drawn into the compressor, and the mechanical lifting due to the high temperature compression and the decompression of the compressor due to the carbonization of the oil occur.
이러한 문제점 때문에 시스템에 의해 고온을 얻기 위한 많은 시도와 기술개발노력이 진행 중에 있다. 예를 들어, 단일 압축기의 경우 상대적으로 고압으로 운전하는 고압운전방법, 2개의 압축기를 직렬로 연결하여 압축도를 단계적으로 높이는 2단 압축방법, 특수 고온 고압용 압축기를 사용하여 고압운전방법이 알려져 있다.Due to these problems, many attempts and technical development efforts are underway to obtain high temperature by the system. For example, in the case of a single compressor, a high-pressure operation method of operating at a relatively high pressure, a two-stage compression method of increasing the compression degree by connecting two compressors in series, and a high-pressure operation method by using a special high- have.
단일압축기를 사용한 고압운전방법은 압축기의 적정 운전압력보다 높여 운전하는 방법으로 정상운전에 비하여 5~10 ℃의 온도 상승효과를 제공하지만 20kg/㎠전후의 정상운전 압 보다 5~7kg/㎠ 더 높은 압력으로 운전하기 때문에 압축기에 기계적 무리를 가하여 지속운전이 불가능하며, 마모 및 오일의 탄화에 의해 압축기의 내구수명이 극히 짧아져 고가의 압축기를 주기적으로 교환해야 하는 문제점이 있다.The high - pressure operation method using a single compressor provides a temperature increase effect of 5 ~ 10 ℃ compared to the normal operation by operating higher than the proper operating pressure of the compressor, but it is 5 ~ 7kg / ㎠ higher than the normal operation pressure around 20kg / It is impossible to perform continuous operation by applying a mechanical force to the compressor due to operation with pressure, and the life of the compressor is extremely shortened due to wear and carbonization of the oil, so that there is a problem that the expensive compressor must be replaced periodically.
2단 압축 방법은 일반 냉매를 사용하여 1차 압축기에서 50℃ 생산에 맞게 압축한 후 고온용 냉매를 사용한 2차 압축기에서 70℃ 생산에 맞게 단계적으로 압축함으로써 기존에 비하여 대략 20℃ 높은 실내온도 유지가 가능하고 냉동분야에서 더 낮은 온도를 얻는 방법으로 유용하게 사용되고 있으나 응축 남는 열을 증발 전에 방출시켜 버려야 함으로 에너지효율이 낮고, 응축과 증발에 의한 순환싸이클에 사소한 문제가 집적되어 싸이클 상의 문제가 유발되는 등 기술적으로 안정화가 이루어지지 않는 문제점이 있고, 고압용 압축기의 적용과 고압 부품의 사용에 의해 기존 기술 대비 대략 3배 이상의 비용 상승요인이 발생하는 단점이 있다.The two-stage compression method uses a general refrigerant to compress the refrigerant at 50 ° C in a primary compressor, and compresses the refrigerant in stages at 70 ° C in a secondary compressor using a high-temperature refrigerant to maintain the room temperature at about 20 ° C And it is usefully used as a method of obtaining a lower temperature in the refrigeration field. However, since the remaining heat of the condensation must be discharged before the evaporation, energy efficiency is low, and a small problem is accumulated in the circulation cycle due to condensation and evaporation, There is a disadvantage that costs are increased by about 3 times as much as the existing technology due to the application of a high-pressure compressor and the use of a high-pressure component.
특수 고온 고압용 압축기를 사용하는 방법은 동일 냉매를 사용하여 고압고온 운전이 이루어지는 장점이 있고 기존에 비하여 대략 10℃의 온도 상승효과를 제공하고 있으나 고가의 압축기를 적용하여야 하고 기계적 성능에 대한 검증이 완료되지 않는 문제점이 있다.The method using special high-temperature high-pressure compressor has advantages of high-temperature and high-temperature operation by using the same refrigerant and provides a temperature increase effect of about 10 ° C. compared with the conventional method. However, There is a problem that can not be completed.
대한민국 특허공고 90-000269 (1990년01월24일)는 건조고내의 공기를 증발기에 흡입하기 전에 냉동기의 능력을 충분히 발휘할 수 있는 약 40℃ 이하의 적정온도까지 사전에 저하시키는 동시에 증발기 흡입공기량을 제한하여 건조고내의 건조공기를 고온으로 유지하면서 냉동장치를 이상 상태로 장기간 연속운전이 가능하도록 한 기술을 제시하고 있다.Korean Patent Publication No. 90-000269 (Jan. 24, 1990) discloses that before the air in the drying compartment is sucked into the evaporator, the temperature is lowered to a proper temperature of about 40 ° C or less, which can sufficiently exhibit the capacity of the refrigerator, So that the drying air in the drying oven can be maintained at a high temperature while the refrigeration system can be operated continuously for a long time in an abnormal state.
대한민국 특허공개 10-2011-0068616(2011년06월22일)는 각기 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어지는 제1히트펌프와 제2히트펌프를 2싸이클로 구성하여 각각의 응축기와 증발기를 통한 열교환이 이루어지도록 배열하여 응축부에서는 흡입온도를 단계적으로 상승시켜 건조기로 투입하고, 증발부에서는 건조기로 부터 흡입한 고온의 공기를 단계적으로 강하시켜 응축부로 전달하는 구조로서 고온측에 위치한 히트펌프의 냉매 및 압축기를 고온에 견딜 수 있는 요소로 구성하여 건조기 내부온도를 고온으로 유지하더라도 고온측 증발기 및 압축기에서 이를 수용하는 구조를 제시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0068616 (Jun. 22, 2011) discloses a heat exchanger having two cycles of a first heat pump and a second heat pump each comprising a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, In the evaporator, the high-temperature air sucked from the dryer is stepped down to be transferred to the condenser, and the refrigerant of the heat pump located on the high- And a compressor capable of withstanding high temperatures, so that even if the internal temperature of the dryer is maintained at a high temperature, it is possible to accommodate the refrigerant in a high-temperature evaporator and a compressor.
전자는 건조장치로서 무리없이 장기간 연속가동시키기 위해서 증발기에 고온의 건조고내 공기를 직접 대량으로 흡입시키지 않아야 된다는 원리와 대량의 건조고내 공기를 증발기에 무제한으로 흡입시키지 않고 흡입공기량을 제한함으로써 건조고내의 건조공기를 고온으로 유지하면서 냉동장치를 이상 상태로 장기간 연속운전이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 것으로 다양하게 응용되고 있으나 건조고 내의 일부 공기만 증발기에 통과시킴으로써 건조고 내의 수증기를 충분히 응축 배출할 수 없기 때문에 건조 성능의 향상에 한계가 있고, 증발기를 통과하는 공기의 일부를 외부공기로 대체함으로서 열 손실이 발생하여 전체적인 에너지 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.The former is a drying device. The principle is that the high-temperature dry air should not be directly sucked into the evaporator in large quantities in order to operate continuously for a long period of time without any difficulty, and that the large amount of dry air is not sucked in the evaporator unlimitedly, The present invention is characterized in that it is possible to continuously operate the refrigeration apparatus in an abnormal state for a long period of time while keeping the drying air at a high temperature. However, since only a part of air in the drying compartment is passed through the evaporator, There is a limit to improvement of drying performance and a part of the air passing through the evaporator is replaced with outside air, resulting in heat loss, which lowers the overall energy efficiency.
후자의 경우에는 히트펌프를 2중으로 구성하여 증발기의 냉각능력을 높임으로써 건조실 내부를 고온으로 유지할 수 있는 장점을 제공하고 있으나 시스템을 2중으로 구성하여야 하고, 그 중 하나의 시스템은 고온의 열과 압력에 견디는 고가의 냉매와 압축기를 구비하여야 함으로 설비비가 높은 문제가 있었다.
In the latter case, it is advantageous to keep the inside of the drying chamber at a high temperature by increasing the cooling capacity of the evaporator by making the heat pump double, but the system should be composed of two, There is a problem that the equipment cost is high because it is necessary to provide an expensive refrigerant and a compressor to withstand.
셋째, 건조 수요가 높은 동절기에 착상과 제상에 따른 운전 제한요건이 있다.Third, there is a requirement to limit driving according to defecation and deflation in winter, where demand for drying is high.
히트펌프의 증발코일은 노점 이하에서 착상이 발생하며, 증발코일에서의 착상은 액 압축에 의한 압축기 소손, 증발코일 및 핀의 동결파손, 송풍팬의 훼손 등을 초래하는 원인으로써 외기 온도가 낮은 겨울철에 착상이 더욱 심해지기 때문에 주기적 제상운전을 필요로 한다. 통상적으로 제상운전은 5~10분간 이루어지고, 제상운전 종료 후에도 수증기에 의한 전기부품의 소손을 방지하기 위해 대략 5분 정도 운전을 정지함으로써 잦은 제상은 온수 생산의 중단과 에너지소비를 증가시키는 요인이 된다.The evaporation coil of the heat pump is frosted below the dew point, and the frosting on the evaporation coil causes the compressor to be damaged by the liquid compression, the freezing of the evaporation coil and the freezing of the fins, and the damage of the blowing fan. The periodic defrosting operation is required. Generally, the defrosting operation is performed for 5 to 10 minutes. After the operation of the defrosting operation, the operation is stopped for about 5 minutes in order to prevent the burning of the electric parts by the water vapor, so frequent defrosting stops the production of hot water and increases the energy consumption do.
기존 히트펌프에서 제상은 4방 밸브를 사용한 역싸이클운전, 전기히터제상 중 하나를 일반적으로 적용하고 있다. In conventional heat pumps, defrosting generally applies either reverse cycle operation using a four-way valve or electric heater defrosting.
역싸이클링 제상은 냉동싸이클을 역으로 가동하여 제상하는 방법으로 제상 운전시 응축코일이 증발코일 역활을 하여 이와 열교환 상태인 건조기 내부가 냉각되는 단점이 있고, 전기히터에 의한 제상은 제상시간이 길어지거나 골고루 제상이 되지 않는 단점들이 있어 히트펌프의 효율향상에 걸림돌이 되고 있다.
Inverse cycling defrost is a defrosting method in which the refrigeration cycle is reversely operated. In the defrosting operation, the condensing coil serves as an evaporation coil, and the inside of the dryer in which heat is exchanged is cooled. There are disadvantages that the defrosting can not be performed uniformly, which is a hindrance to the efficiency improvement of the heat pump.
본 발명은 히트펌프 건조기에서 별도의 외부 열원에 의하지 않고 냉동싸이클 가동만으로 초기 승온이 가능한 열펌프 건조기를 제시하고, 건조실 내부 온도를 70~80℃까지 지속적으로 유지할 수 있도록 하여 다양한 대상물의 건조에 이용할 수 있도록 하며, 증발부에서의 착상을 지연하여 제상 주기를 연장하고 제상 시에 건조실 내부 온도가 떨어지는 것을 방지하는 고효율 히트펌프 건조기를 제시할 목적으로 안출된 것이다.The present invention proposes a heat pump dryer capable of initially raising the temperature of a heat pump dryer without using an external heat source but only by operating a refrigeration cycle and is capable of continuously maintaining the internal temperature of the drying chamber at 70 to 80 ° C. And to propose a highly efficient heat pump dryer that prevents the falling of the temperature inside the drying chamber during the defrosting by extending the defrost cycle by delaying the congealing in the evaporating portion.
상기의 목적을 달성하기 위하여 제시된 본 발명은, 압축기-응축부-팽창밸브-증발부-압축기로 이루어지는 열펌프의 냉매 순환과정에서 발생한 응축열을 이용하여 건조고 내의 대상물을 가열 건조하고, 증발부에서 발생한 냉열을 이용하여 열회수와 고내 습기를 응축 제거하는 열펌프 건조기에 있어서, 상기 팽창밸브-증발부-압축기 및 그 연결라인은 건조고 외부에 설치하고; 건조고는 밀폐된 박스형으로서 내부에 건조실과 열유동통로를 형성하고; 건조고 외부에 냉수를 채운 냉수탱크를 구비하고 냉수순환펌프와 순환관 및 냉각기 의해 냉수탱크의 냉수가 냉각기의 냉각코일을 경유하여 순환하는 별도의 냉수순환싸이클을 구성하고; 상기 응축부 및 냉각기는 상기 건조고 내 열유동통로에 송풍기와 함께 설치함으로써 응축부-냉각기-건조실-응축부로 순환되는 폐쇄형열유동싸이클을 구성하며; 응축부의 아웃라인을 증발부의 증발코일 외각에 나란히 배치하고 응축부 아웃라인의 끝에 상기한 팽창밸브(제1팽창밸브)와 별도의 바이패스라인(제1바이패스라인) 및 그 개폐밸브를 병렬로 설치하여 응축부의 아웃라인을 통한 냉매가 제1팽창밸브 또는 제1바이패스라인을 선택 통과하여 증발코일에 인입되도록 하고, 증발부와 압축기의 연결라인에 열교환기를 설치하여 냉수탱크와 연결한 열교환싸이클에 의해 열교환이 이루어지도록 하며, 증발부와 열교환기 사이에 제2팽창밸브와 제2바이패스라인 및 그 개폐밸브를 병렬로 설치하여 증발부를 경유한 냉매가 제2팽창밸브 또는 제2바이패스라인을 선택 통과하도록 구성한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for heating and drying an object in a drying oven using condensation heat generated in a circulation process of a refrigerant in a heat pump including a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, Wherein the expansion valve, the evaporator, the compressor and the connection line are installed outside the drying oven; The drying oven is a closed box type and forms a drying chamber and a heat flow passage therein; And a cold water tank filled with cold water outside, and constitutes a separate cold water circulation cycle in which the cold water of the cold water tank is circulated via the cooling coil of the cooler by the cold water circulation pump, the circulation pipe and the cooler; The condenser and the cooler constitute a closed type heat flow cycle which is circulated to the condenser, the cooler, the drying chamber, and the condenser by being installed together with the blower in the heat flow path in the drying hob; The outline of the condensing section is arranged side by side on the outer side of the evaporation coil of the evaporating section and the bypass line (first bypass line) separate from the above-mentioned expansion valve (first expansion valve) and the on- The refrigerant passing through the outline of the condensing section passes through the first expansion valve or the first bypass line so as to be drawn into the evaporation coil and is connected to the cold water tank by installing a heat exchanger in the connection line between the evaporator and the compressor, And a second bypass line and a second bypass line are provided in parallel between the evaporator and the heat exchanger so that the refrigerant passed through the evaporator is connected to the second expansion valve or the second bypass line, To pass through.
본 발명은 건조기 내부 수분 응축을 위한 냉각기와 열펌프를 구성하는 증발부가 냉매의 순환싸이클에서 각기 분리됨으로써 열펌프 싸이클이 건조고 내부 온도에 의해 제한을 받지 않는다. In the present invention, the cooler for moisture condensation inside the dryer and the evaporator constituting the heat pump are separated from each other in the circulation cycle of the refrigerant, so that the heat pump cycle is not limited by the internal temperature of the dryer.
또한 응축부의 아웃라인이 증발부의 증발코일과 병행 설치되고 팽창밸브 와 제2팽창밸브 및 그 바이패스라인에 의해 냉매의 흐름이 선택됨으로써 다음과 같은 운전방식을 적용할 수 있다.
Further, the outline of the condensing section is installed in parallel with the evaporation coil of the evaporator, and the flow of the refrigerant is selected by the expansion valve, the second expansion valve, and the bypass line thereof.
① 초기 승온① Initial temperature rise
제1바이패스라인이 닫히고, 제2바이패스라인이 열리며, 냉수순환싸이클 및 냉수와의 열교환은 정지 상태에서, 압축기-응축부-제1팽창밸브-증발부- 제2바이패스라인- 열교환기(단순통과)-압축기로 연속되는 열펌프싸이클이 가동되어 증발열에 관계없이 응축열에 의해서만 건조고 온도를 높일 수 있어 외부 열원 없이도 일반 열펌프 건조기의 최대온도(약50℃)까지 신속하고 안정적으로 높일 수 있다.The first bypass line is closed, the second bypass line is opened, and the cold water circulation cycle and the heat exchange with the cold water are stopped in a state where the compressor-condenser-first expansion valve-evaporator-second bypass line- (Simple passing) - The continuous heat pump cycle is started by the compressor, so the drying high temperature can be raised only by the condensation heat irrespective of the evaporation heat, so that it can be quickly and stably up to the maximum temperature (about 50 ° C.) of the general heat pump dryer without external heat source .
더 높은 온도를 위하여 설정온도를 50℃이상으로 높인 경우에도 나란히 설치된 응축부아웃라인과 증발코일 구조에 의해 냉매에 남아있는 열이 팽창밸브로 인입되기 전에 증발부에 이용 흡수되며 충분히 응축액화됨으로써 팽창밸브 및 증발기 효율을 유지하며, 상대적으로 고온인 대략 80℃까지의 고내 온도상승이 가능하고, 건조운전시에도 고온의 유지가 가능하다.
Even when the set temperature is raised to 50 ° C or higher for a higher temperature, the heat remaining in the refrigerant is absorbed by the evaporating portion before being drawn into the expansion valve due to the condensed portion outline and the evaporation coil structure arranged side by side. It maintains the efficiency of the valve and the evaporator. It can raise the internal temperature up to about 80 ℃ which is relatively high temperature, and it can maintain the high temperature even in the drying operation.
② 건조운전② Drying operation
제1바이패스라인이 개방되고 제2팽창밸브가 동작하며, 냉각수의 열교환과 냉수순환싸이클이 정상 작동한 상태에서, 압축기 - 응축부 - 제1바이패스라인 -증발코일(단순통과)- 제2팽창밸브- 열교환기(열교환)-압축기로 연속되는 열펌프싸이클이 가동되고, 냉수순환싸이클이 가동되어 건조고 내부에서 가열에 의한 건조와 응축에 의한 수분제거가 연속적으로 이루어진다. The first bypass line is opened and the second expansion valve is operated and the compressor-condensing section-first bypass line-evaporation coil (simple passing) -compression-cooling section Expansion valve - Heat Exchanger (Heat Exchanger) - A continuous heat pump cycle is started by the compressor. The cold water circulation cycle is activated, and the drying by heating in the drying oven and the moisture removal by condensation are continuously performed.
건조고 내부 온도를 상대적으로 고온(80℃)으로 유지한 경우에도 대략 10℃를 유지하는 냉각수와 열교환을 통하여 압축기 인입 냉매는 10도 이하의 적정온도를 유지하고, 냉각수 탱크 내의 물이 완충작용을 하여 안정된 상태로 고온지속운전이 가능하게 된다.Even when the internal temperature of the drying compartment is maintained at a relatively high temperature (80 ° C), the compressor inlet refrigerant maintains an appropriate temperature of 10 ° C or less through heat exchange with the cooling water which maintains approximately 10 ° C. Thereby enabling high-temperature continuous operation in a stable state.
건조운전에서 증발부를 구성하는 팬은 건조고 내부온도를 더욱 높이는 운전의 경우를 제외하고, 정상운전 상태에서 동작을 정지함으로써 소비전력을 절감할 수 있고, 응축 후 남는열을 흡수하여 재 이용함으로써 고효율의 운전이 가능하다. 건조 운전 중 실내온도가 설정온도에 도달한 경우에는 건조고내 응축기의 팬이 정지함으로써 설정온도에 도달한 실내온도를 유지할 수 있다.
In the drying operation, the fan constituting the evaporation portion can reduce the power consumption by stopping the operation in the normal operation state except for the operation of increasing the drying internal temperature, absorbing the heat remaining after the condensation and reusing it, Can be operated. When the room temperature reaches the set temperature during the drying operation, the fan of the condenser in the drying compartment is stopped and the room temperature at which the set temperature is reached can be maintained.
③ 제상운전③ Defrosting operation
응축부의 아웃라인이 증발부의 증발코일과 병행 설치됨으로서 동절기의 승온 운전시 착상을 지연시킬 수 있으며, 제상운전시에 건조고 응축부는 응축용 팬을 용량 제어함으로써 더욱 뜨거운 압축가스열을 증발부로 보내 제상을 실시하고 제1 바이패스라인 개방, 제2팽창밸브 사용하는 시스템으로 일시 전환되어 증발냉열을 수조에서 흡수하게 되며 건조고 응축부는 가열기로 그대로 기능함으로서 승온 운전이 지속되고, 기존 역싸이클 운전에 의한 제상시의 고내 온도강하에 의한 에너지효율 감소 문제를 해소할 수 있다.
The outline of the condensing section is installed in parallel with the evaporation coil of the evaporator, so that the frost phase can be delayed during the rising temperature operation of the winter season. In the defrosting operation, the drying high condenser controls the capacity of the condensation fan, The first bypass line opening and the second expansion valve are temporarily switched to the system using the evaporation cold heat, and the drying high condensing part functions as it is with the heater, so that the heating operation is continued, It is possible to solve the problem of the energy efficiency reduction due to the drop in the internal temperature during the defrosting.
도 1은 본 발명의 기본 구성도
도 2는 본 발명의 승온운전 싸이클
도 3은 본 발명의 제상운전 싸이클
도 4는 본 발명의 건조운전 싸이클BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature-
Fig. 3 is a view showing the defrosting cycle
Fig. 4 is a graph showing the drying cycle
이하 첨부된 도면에 의한 실시 예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 기본 구성을 도시한 것으로, 본 발명은 압축기(11)-응축부(12)-팽창밸브(13)-증발부(14)-압축기(11)로 이루어지는 열펌프(10)의 냉매 순환과정에서 발생한 응축열을 이용하여 건조고(20) 내의 대상물을 가열 건조하고, 증발부(14)에서 발생한 냉열을 이용하여 열회수와 고내 습기를 응축 제거하는 열펌프 건조기에 있어서, 상기 팽창밸브(13)-증발부(14)-압축기(11) 및 그 연결라인은 건조고 외부에 설치하고; 건조고(20)는 밀폐된 박스형으로서 내부에 건조실(21)과 열유동통로(22)를 형성하고; 건조고 외부에 냉수를 채운 냉수탱크(31)를 구비하고 냉수순환펌프(32)와 순환관(33) 및 냉각기(34) 의해 냉수탱크의 냉수가 냉각기의 냉각코일을 경유하여 순환하는 별도의 냉수순환싸이클(30)을 구성하고; 상기 응축부(12)및 냉각기(34)는 상기 건조고 내 열유동통로에 송풍기(41)와 함께 설치함으로써 응축부(12)-냉각기(34)-건조실(21)-응축부(12)로 순환되는 폐쇄형 열유동 싸이클(40)을 구성하며; 응축부(12)의 아웃라인(121)을 증발부(14)의 증발코일(141) 외각에 나란히 배치하고 응축부 아웃라인(121)의 끝에 상기한 팽창밸브(제1팽창밸브;13)와 별도의 바이패스라인(제1바이패스라인;16) 및 그 개폐밸브(161)를 병렬로 설치하여 응축부의 아웃라인을 통한 냉매가 제1팽창밸브(13) 또는 제1바이패스라인(16)을 선택 통과하여 증발코일(141)에 인입되도록 하고, 증발부(14)와 압축기(11)의 연결라인(142)에 열교환기(17)를 설치하여 냉수탱크(31)와 연결한 열교환싸이클(50)에 의해 열교환이 이루어지도록 하며, 증발부와 열교환기 사이에 제2팽창밸브(18)와 제2바이패스라인(19) 및 그 개폐밸브(191)를 병렬로 설치하여 증발부를 경유한 냉매가 제2팽창밸브 또는 제2바이패스라인을 선택 통과하도록 구성한 것을 특징으로 한다. Fig. 1 shows a basic configuration of the present invention. The present invention relates to a heat pump 10 comprising a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an evaporator 14 and a compressor 11, A heat pump dryer for heating and drying an object in the drying compartment 20 using condensation heat generated in a refrigerant circulation process of the evaporator 14 and condensing and removing heat recovery and high humidity using the cold heat generated in the evaporator 14, (13) - evaporator (14) - compressor (11) and its connecting line are installed outside the drying oven; The drying oven 20 is a closed box type and forms a drying chamber 21 and a heat flow passage 22 therein; And a cold water tank 31 in which cold water is filled in the outside of the dryer and the cold water in the cold water tank is circulated through the cooling coil of the cooler by the cold water circulation pump 32, the circulation pipe 33 and the cooler 34, Constituting a circulation cycle (30); The condenser 12 and the cooler 34 are installed together with the blower 41 in the heat flow path in the drying compartment so that the condenser 12 and the cooler 34 are connected to the drying chamber 21 and the condenser 12 Constitute a closed closed heat flow cycle (40); The outline 121 of the condensing section 12 is disposed in line with the outer periphery of the evaporation coil 141 of the evaporation section 14 and the expansion valve (first expansion valve) 13 and the expansion valve A separate bypass line (first bypass line) 16 and its on / off valve 161 are provided in parallel so that the refrigerant flowing through the outline of the condenser can flow through the first expansion valve 13 or the first bypass line 16, And is connected to the cold water tank 31 through a heat exchanger 17 installed in the connecting line 142 between the evaporator 14 and the compressor 11 50, the second expansion valve 18, the second bypass line 19 and the on-off valve 191 are provided in parallel between the evaporator and the heat exchanger so that the refrigerant passed through the evaporator So that the second bypass line or the second bypass line passes through the second expansion valve or the second bypass line.
본 발명의 열펌프(10)는 냉매가스를 압축하는 압축기(11)와 건조고 내에 설치되어 고 내부를 가열하는 응축부(12)와, 팽창밸브(13)와, 증발부(14), 각기 선택적으로 작동하거나 냉매를 단순 통과시키는 제1팽창밸브(13), 제2팽창밸브(18), 열교환기(17), 제1바이패스라인(16), 제2바이패스라인(19)를 포함하여 구성된다.The
상기에서 응축부(12)는 건조고 내 열유동통로(22)에 설치하고, 그 외의 요소는 건조고 외부의 독립된 공간 또는 케이싱에 팩키지 구조로 설치된다.The condensing
본 발명에 적용되는 압축기(11)은 냉동기에 일반적으로 적용하는 일반 콤프레셔가 적용되고, 고온 유지 성능에도 고온용 콤프레셔를 사용할 필요가 없다.The compressor (11) to which the present invention is applied is a general compressor which is generally applied to a refrigerator, and it is not necessary to use a high temperature compressor even in high temperature maintenance performance.
증발부(14)는 증발코일(141)과 핀(미도시)으로 구성되고, 증발코일의 외각에 나란하게 응축부(12)의 아웃라인(121)을 배치한 구조를 갖는다.The
상기 증발부는 건조고 외부에 설치하고, 냉수와의 열교환에 의해 냉기를 냉각기(34)에 제공함으로써 기존 열펌프 건조기와 차이를 갖는다. 즉, 증발부를 건조고 외부에 설치하고, 열교환에 의해 간접적으로 냉각기에 냉열을 제공함으로써 증발부가 건조고 내부 온도에 직접 영향 받지 않고, 냉각수가 완충작용을 하도록 구성된다.The evaporator is provided outside the drying oven and differs from the conventional heat pump oven by providing cooling air to the cooler 34 by heat exchange with cold water. That is, the evaporator is installed outside the drying oven and indirectly provided to the cooler by heat exchange, so that the evaporator is not directly affected by the inside temperature of the dryer, and the cooling water is buffered.
본 발명에서 열펌프는 제1팽창밸브와 제2팽창밸브를 포함하여 구성되고, 각각의 팽창밸브는 바이패스라인 및 그 개폐밸브와 함께 구성되어 제1 또는 제2 팽창밸브 중 어느 하나가 가동되면 다른 하나는 바이패스라인의 개방에 의해 기능이 정지되는 구조를 갖는다.In the present invention, the heat pump includes a first expansion valve and a second expansion valve, and each of the expansion valves is configured with a bypass line and its on / off valve so that when either the first or second expansion valve is actuated And the other has a structure in which the function is stopped by opening the bypass line.
열교환기(17)는 냉매의 압축기 인입단계에서 냉수탱크의 냉수와 열교환 목적으로 설치되며, 후술하는 바와 같이 정상 건조 운전시와 제상운전시에 증발부 기능을 수행하고, 초기 승온시에는 열교환기능을 수행하지 않고 냉매 흐름관의 역할을 수행한다.The
상기한 열펌프의 구조에 의해 증발부의 기능은 가동하는 팽창밸브에 의해 정해지며, 가동하는 팽창밸브는 바이패스라인의 개폐에 의해 결정된다. According to the structure of the heat pump, the function of the evaporator is determined by the movable expansion valve, and the movable expansion valve is determined by opening and closing the bypass line.
즉, 제1바이패스라인이 닫힌 상태에서 고압의 액상 냉매가 제1팽창밸브(13)를 통과 팽창함으로써 증발부(14)에서 증발 기능을 수행하고, 제1바이패스라인이 열린 상태에서는 고압의 액상 냉매가 제1바이패스라인으로 통과하여 제1팽창밸브(13) 기능은 정지되고, 증발코일은 응축부(12)의 아웃라인(121)의 연장선이 된다. That is, when the first bypass line is closed, the high-pressure liquid refrigerant expands through the
제2바이패스라인 및 제2팽창밸브는 제1바이패스라인 및 제1팽창밸브와 반대로 작동하여 제1바이패스라인을 통과한 고압액상냉매는 제2팽창밸브에 의해 팽창하고, 그 경우 증발부 기능은 열교환기(17)에서 이루어진다.The second bypass line and the second expansion valve operate in opposition to the first bypass line and the first expansion valve so that the high pressure liquid refrigerant that has passed through the first bypass line is expanded by the second expansion valve, The function is performed in the
본 발명에서, 건조고(20)는 단열성능이 우수한 폴리우레탄 패널을 사용하여 박스형상으로 조립구성하거나 단열성능을 갖도록 구성한 콘크리트 구조물로 구성하며, 내부 공간에, 바람직하게는 하부에 건조대상을 적치하여 건조할 수 있는 건조실(21)을 설치하고 상부 공간에 격벽으로 구분되는 열유동통로(22)를 형성하여 열펌프의 가동시 건조실 내부 공기가 열유동통로를 통하여 폐쇄된 상태로 순환하도록 구성한다. 또한, 건조대상의 입출고가 가능하도록 출입구가 구비되고 필요에 따라 환기에 필요한 통기구가 설치될 수 있으며, 상기 통기구는 열유동통로와 결합하여 필요에 따라 폐쇄된 열유동통로를 개방형태로 사용할 수 있도록 구성할 수 있다. In the present invention, the drying
상기 열유동통로에는 송풍기(41)가 설치되어 응축부(12)-냉각기(34)-건조실(21)로 순환되도록 구성한 폐쇄형 열유동 싸이클(40)을 구성한다. The heat flow passage is provided with a
냉수순환싸이클(30)은 일정한 량의 물을 저장할 수 있는 냉수탱크(31)와, 냉수탱크의 물을 냉각기(34)로 순환 공급하기 위한 냉수순환펌프(32) 및 순환관(33)으로 이루어져 냉수탱크의 냉수가 냉각기를 경유하여 순환한다. The cold
냉수탱크(31) 용량은 열펌프 용량에 비례하여 증감할 수 있는 것으로 정상 운전시 5~10℃ 온도를 유지하도록 용량을 정함으로써 냉각기(34)에서 제습이 원활하게 이루어지며, 외기의 영향을 받지 않도록 단열 피복하는 것이 바람직하고, 도시되지는 않았으나 일정한 수위를 유지하도록 급수장치 및 드레인밸브가 설치되고,혹한기에 대응할 수 있도록 전기히터를 내장할 수 있다. The capacity of the cold water tank (31) can be increased or decreased in proportion to the capacity of the heat pump. The capacity of the cold water tank (31) is controlled so as to maintain a temperature of 5 to 10 ° C during normal operation. And a water supply device and a drain valve are installed so as to maintain a constant water level, and an electric heater can be installed so as to cope with a cold weather.
냉각기(34) 하부에는 응축수를 집수하여 배출하기 위한 배수관(35)을 설치한다.And a drain pipe 35 for collecting and discharging condensed water is installed in the lower part of the cooler 34. [
열교환싸이클(50)은 열펌프에서 생성한 냉열을 냉수탱크의 냉각수에 흡수하도록 열교환기(17)과 냉수탱크(31)을 연결하는 열교환관(51) 및 순환펌프(52)로 구성된다.The
상기 냉수는 열펌프로부터 냉열을 공급받아 냉각되고, 한편으로 건고고 내부에 설치된 냉각기로부터 열을 흡수하여 상시 열평형을 유지하고 시스템 가동중 5~10도 온도를 유지한다. The cold water is cooled by receiving the cold heat from the heat pump, while the heat is absorbed from the cooler installed inside the dry furnace to maintain the thermal equilibrium at all times and maintain the temperature of 5 to 10 degrees during the operation of the system.
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이상의 구성에 의한 본 발명의 운전사이클은 도 2 내지 도 4에 의해 설명할 수 있으며, 운전싸이클의 제어는 열펌프의 기본적 제어에 추가되어 열유동싸이클,열교환싸이클, 제1,제2팽창밸브의 제어에 의해 초기 승온운전 싸이클,제상운전싸이클, 건조운전싸이클로 구분되는 다양한 운전방식을 적용할 수 있다.
The operation cycle of the present invention according to the above configuration can be explained with reference to Figs. 2 to 4. The control of the operation cycle is added to the basic control of the heat pump to control the heat flow cycle, the heat exchange cycle, the first and second expansion valves Various operation modes can be applied, which are divided into an initial temperature rising operation cycle, a defrosting operation cycle, and a drying operation cycle by control.
① 초기 승온운전 싸이클① Initial temperature rising operation cycle
초기 승온운전싸이클은 종래 열펌프건조기에서 외부 열원에 의해 실행되던 기능이며, 본 발명은 외부열원을 사용하지 않고 열펌프의 가동에 의해 건조고내 온도를 승온시키는 기술이다.The initial temperature raising operation cycle is a function performed by an external heat source in a conventional heat pump dryer. The present invention is a technique for raising the internal temperature of a drying furnace by operating a heat pump without using an external heat source.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1바이패스라인(16)이 닫히고, 제2바이패스라인(19)이 열리며, 열유동싸이클은 가동되고, 냉수순환싸이클(30) 및 열교환싸이클(50)이 정지 상태에서, 열펌프가 가동된다.2, the
냉매는 압축기(11)-응축부(12)을 거치면서 건조고 내부를 가열 승온시키고, 제1팽창밸브(13)- 증발부(14)를 거쳐 기화되고, 기화 냉매는 제2바이패스라인(19)- 열교환기(17)을 단순 통과하여 압축기로 인입되는 순환싸이클이 건조고 내 설정온도에 이를 때까지 반복된다.The refrigerant is heated through the
한편, 50℃ 이상으로 고내 온도를 설정한 경우에, 응축부로 인입되는 냉매 온도와 고 내부 온도차가 충분히 크지 않기 때문에 응축부에서 열을 빼앗겼지만 과열상태이며, 일부 가스 상 냉매와 함께 응축부 아웃라인(121)으로 배출되며, 과열상태의 냉매는 증발코일과 나란히 설치되는 응축부 아웃라인(121)을 통과하는 동안 증발코일과 열교환이 이루어져 제1팽창밸브 인입시에는 과열도가 해소되어 팽창과 기화가 정상적으로 이루어진다.On the other hand, when the internal temperature is set at 50 DEG C or higher, the refrigerant temperature and the high internal temperature difference introduced into the condensing portion are not sufficiently large, so that heat is absorbed by the condensing portion but is in an overheated state. And the refrigerant in an overheated state is heat-exchanged with the evaporation coil while passing through the
건조고 내부 온도는 응축열에 의해서만 상승되고, 증발열은 증발부에서 외부로 방출되고 응축열의 일부는 냉매를 통하여 흡수되어 재활용 된다. The dry internal temperature is raised only by the condensation heat, and the evaporation heat is released to the outside from the evaporation part, and a part of the condensation heat is absorbed through the refrigerant to be recycled.
따라서, 증발열에 영향을 받지 않고 응축열에 의해서만 건조고 온도를 높일 수 있어 외부 열원 없이도 일반 열펌프 건조기의 최대온도(약50℃)까지 신속하고 안정적으로 높일 수 있다. Accordingly, the drying temperature can be increased only by the condensation heat without being influenced by the evaporation heat, so that it can be quickly and stably increased to the maximum temperature (about 50 ° C) of the general heat pump dryer without an external heat source.
또한, 응축부아웃라인과 증발코일이 서로 접하여 열 교환함으로써 응축부에서 고온의 냉매가 배출되는 경우에도 팽창밸브로 인가되는 냉매의 온도는 적절히 유지됨으로써 건조기 내부온도를 상대적으로 고온(최대 80℃)까지 올릴 수 있고, 승온시간을 단축할 수 있으며, 에너지 효율을 향상할 수 있다.The temperature of the refrigerant applied to the expansion valve is appropriately maintained even when the high-temperature refrigerant is discharged from the condensing portion by heat exchange with the condensing portion outline and the evaporation coil, so that the temperature inside the dryer is relatively high (up to 80 ° C) The temperature rise time can be shortened, and the energy efficiency can be improved.
또한, 동절기 가동시 증발코일에서의 착상을 지연시킬 수 있고, 그에 따른 제상주기가 길어져 효율적인 운전이 가능하다.
Further, it is possible to delay the conception of the evaporating coil at the time of operation in the winter season, and accordingly, the defrosting period becomes longer, thereby enabling efficient operation.
② 제상운전② Defrosting operation
제상운전은 겨울철 초기 승온시 증발코일의 착상을 제거하기 위해 실시된다. The defrosting operation is carried out in order to remove the evaporation coil implantation at the initial warming up in winter.
제상운전은 도 3에 도시한 바와 같이, 제1바이패스라인(16)이 개방되고 제2바이패스라인(19)가 닫힘으로써 제1팽창밸브는 동작하지 않고 제2팽창밸브(18)가 동작하며, 열유동싸이클, 냉수순환싸이클,열교환싸이클은 정상적으로 가동된다.3, the
냉매는 압축기(11)-응축부(12)을 거치면서 건조고 내부를 가열 하고, 제1바이패스라인(16)과 증발코일을 경유하여 제2팽창밸브(18)에서 팽창되고, 열교환기(17)에서 냉수탱크의 냉수와 열교환에 의해 기화되어 압축기(11)에 인가되는 순환싸이클로 운전되면서 응축부에서 배출되는 뜨거운 냉매가 증발코일을 경유하는 동안 그 열에 의해 제상이 이루어진다. The refrigerant heats the interior of the drying compartment through the
본 발명은 응축부 아웃라인이 증발부의 증발코일과 병행 설치됨으로서 동절기라도 착상이 지연되며, 제상운전시에 건조고 응축부는 가열기로 그대로 기능함으로서 건조운전이 지속되고, 기존 역싸이클 운전에 의한 제상시의 고내 온도강하에 의한 에너지효율 감소 문제를 해소할 수 있다.
In the present invention, the condensation part outline is installed in parallel with the evaporation coil of the evaporator, so that the conception is delayed even in the winter season. In the defrosting operation, the drying high condensation part functions as it is with the heater, The problem of reduction in energy efficiency due to temperature drop in the furnace can be solved.
③ 건조운전 ③ Drying operation
본 발명에 의한 건조운전은 증발기를 정지한 상태에서 열교환기가 증발부 기능을 수행하는 방식으로 이루어진다. The drying operation according to the present invention is performed in such a manner that the heat exchanger performs the evaporator function while the evaporator is stopped.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이 제1바이패스라인(16)이 개방되고 제2바이패스라인(19)가 닫힘으로써 제1팽창밸브는 동작하지 않고 제2팽창밸브(18)이 동작하며, 열유동싸이클, 냉수순환싸이클,열교환싸이클이 정상적으로 가동된다.4, the
냉매는 압축기(11)-응축부(12)을 거치면서 건조고 내부를 가열 하고, 제1바이패스라인(16)과 증발코일을 경유하여 제2팽창밸브(18)에서 팽창되고, 열교환기(17)에서 냉수탱크의 냉수와 열교환에 의해 기화되어 압축기(11)에 인가되는 싸이클로 운전된다.The refrigerant heats the interior of the drying compartment through the
따라서, 증발부(14)의 증발코일은 응축부 아웃라인의 연장선으로 작용하며, 열교환기(17)가 증발부로서 기능하여 냉수탱크 내의 물을 냉각한다.Therefore, the evaporation coil of the
냉수탱크의 물은 냉수순환싸이클의 가동에 의해 건조고 내부의 냉각기에 공급되어 건조과정에서 발생한 수분을 응축하며, 응축수는 배수관(35)를 통하여 건조고 외부로 배출한다.The water in the cold water tank is supplied to the cooler in the drying oven by the operation of the cold water circulation cycle to condense moisture generated during the drying process and discharge the condensed water to the outside of the drying oven through the drain pipe (35).
냉수순환싸이클의 가동에 의해 냉수탱크의 물을 가온되며, 열교환에 의해 차가워진 물과 혼합되어 5~10℃의 온도를 유지한다. Water in the cold water tank is heated by the operation of the cold water circulation cycle, and mixed with water cooled by heat exchange to maintain a temperature of 5 to 10 ° C.
본 발명의 건조운전은 고내온도를 80℃까지 유지할 수 있어 다양한 대상을 건조할 수 있고, 열에너지의 대부분을 회수하여 재활용함으로써 고효율의 운전이 가능하다.The drying operation of the present invention can maintain the internal temperature up to 80 캜 and dry various objects, and most of the heat energy is recovered and recycled, thereby enabling high efficiency operation.
이상의 구성에 의한 본 발명은 건조고 내부 열유동과 증발부가 냉각수에 의해 간접 열교환하고 냉각수탱크의 냉각수가 증발부의 냉각부하를 안정되게 유지함으로써 건조고 내부 온도를 상대적으로 고온으로 유지할 수 있다.According to the present invention, the drying internal heat flow and the evaporation portion are indirectly heat-exchanged by the cooling water, and the cooling water of the cooling water tank stably maintains the cooling load of the evaporation portion, so that the internal temperature of the drying oven can be maintained at a relatively high temperature.
또한, 건조고 내부 열순환을 폐쇄형으로 구성함으로써 외부 온습도에 영향을 받지않을 뿐 아니라 폐열 회수율을 향상할 수 있고, 전체 통풍량이 냉각기를 경유함으로 제습성능이 우수하여 전체적인 건조효율을 향상할 수 있고, 범용 열펌프 시스템을 적용하여 건조기를 구성하고, 단일 사이클에 의해 고온 지속운전이 가능함으로 기존 고온 압축기와 고온전용 냉매 사용하거나 열펌프를 2단으로 구성하는 것에 비하여 경제적으로 구성할 수 있다.
In addition, since the drying high internal thermal circulation is configured as a closed type, it is not affected by the external temperature and humidity, and the waste heat recovering rate can be improved, and the total ventilation amount passes through the cooler, , A general heat pump system is applied to constitute a dryer and high temperature continuous operation can be performed by a single cycle, so that it can be economically configured compared to a conventional high temperature compressor and a high temperature dedicated refrigerant or a heat pump having two stages.
10: 열펌프
11: 압축기 12: 응축부 121: 아웃라인
13:팽창밸브 14: 증발부 141:증발코일
142: 연결라인
16: 제1바이패스라인 161: 개폐밸브
17: 열교환기 18: 제2팽창밸브 19: 제2바이패스라인
191: 개페밸브
20: 건조고
21: 건조실 22:열유동통로
30: 냉수순환싸이클
31:냉수탱크 32:냉수순환펌프 33:순환관 34:냉각기
35: 배수관
40: 열유동싸이클
41: 송풍기
50:열교환싸이클 51: 열교환관 52: 순환펌프10: Heat pump
11: compressor 12: condenser 121: outline
13: expansion valve 14: evaporator 141: evaporation coil
142: connection line
16: first bypass line 161: opening / closing valve
17: heat exchanger 18: second expansion valve 19: second bypass line
191: Gaeppe valve
20: Drying column
21: drying chamber 22: heat flow passage
30: Cold water circulation cycle
31: cold water tank 32: cold water circulation pump 33: circulation tube 34: cooler
35: Water pipe
40: Heat flow cycle
41: blower
50: heat exchange cycle 51: heat exchange tube 52: circulation pump
Claims (1)
The heat of condensation generated in the circulation process of the refrigerant of the heat pump 10 including the compressor 11, the condenser 12, the expansion valve 13, the evaporator 14, (14), a compressor (11), and an evaporator (12), the object being heated and dried, and heat recovery and high humidity being condensed and removed by using the cold heat generated in the evaporator (14) The connection line is installed on the outside of the dryer; The drying oven 20 is a closed box type and forms a drying chamber 21 and a heat flow passage 22 therein; And a cold water tank 31 in which cold water is filled in the outside of the dryer and the cold water in the cold water tank is circulated through the cooling coil of the cooler by the cold water circulation pump 32, the circulation pipe 33 and the cooler 34, Constituting a circulation cycle (30); The condenser 12 and the cooler 34 are installed together with the blower 41 in the heat flow path in the drying compartment so that the condenser 12 and the cooler 34 are connected to the drying chamber 21 and the condenser 12 Constitute a closed closed heat flow cycle (40); The outline 121 of the condensing section 12 is disposed in line with the outer periphery of the evaporation coil 141 of the evaporation section 14 and the expansion valve (first expansion valve) 13 and the expansion valve A separate bypass line (first bypass line) 16 and its on / off valve 161 are provided in parallel so that the refrigerant flowing through the outline of the condenser can flow through the first expansion valve 13 or the first bypass line 16, And is connected to the cold water tank 31 through a heat exchanger 17 installed in the connecting line 142 between the evaporator 14 and the compressor 11 50, the second expansion valve 18, the second bypass line 19 and the on-off valve 191 are provided in parallel between the evaporator and the heat exchanger so that the refrigerant passed through the evaporator Is configured to selectively pass through the second expansion valve or the second bypass line.
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