KR101693287B1 - 복합 건조 시스템 - Google Patents

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KR101693287B1
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이원근
김혜영
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Abstract

본 발명에 따른 복합 건조 시스템은, 마이크로 웨이브 발생기를 냉각시킨 냉각수의 열을 축열조에 축열한 후, 히트 펌프에 공급하여 방열함으로써, 피건조물의 투입, 배출 및 교체 등을 위해 마이크로 웨이브 발생기의 작동이 중지되는 경우에도 상기 축열조에 저장된 열을 증발기의 열원으로 계속해서 공급할 수 있으므로, 안정적인 열원 확보가 가능하다. 또한, 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 증발기의 표면에 분사시켜, 증발기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

복합 건조 시스템{Multi-drying system}
본 발명은 복합 건조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로웨이브와 히트 펌프에서 나온 열풍을 이용하여 피건조물을 건조하는 복합 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 곡물이나 약재 등의 피건조물의 수분을 제거하기 위해 열풍 건조 설비가 주로 사용된다. 열풍 건조 설비는, 피건조물이 수용된 건조 탱크의 내부에 열풍을 공급하여, 피건조물과 열풍이 접촉을 통해 피건조물을 건조시키는 설비이다.
그러나, 종래의 열풍 건조 설비는, 열풍과 접촉되는 피건조물의 표면부터 건조되므로, 피건조물의 내부 건조가 이루어지지 않는 경우가 발생되며, 피건조물의 표면부터 내부까지 건조가 균일하게 이루어지지 않을 경우 품질 저하가 발생되는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1252664호
본 발명의 목적은, 효율을 보다 향상시킬 수 있는 복합 건조 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 복합 건조 시스템은, 마이크로웨이브 발생기와, 상기 마이크로웨이브 발생기에서 발생된 마이크로웨이브를 이용하여 피건조물을 1차 건조시키는 건조 챔버를 포함하는 1차 건조유닛과; 히트 펌프와, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버에서 나온 피건조물을 2차 건조시키는 기류 건조기를 포함하는 2차 건조유닛과; 상기 마이크로웨이브 발생기, 상기 히트 펌프 및 상기 기류 건조기가 모두 작동되는 제1운전 모드시, 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프의 증발기의 열원으로 공급하여 방열하는 축열조와; 상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 상기 증발기의 표면에 분사하는 냉각수 분사부를 포함한다.
본 발명에 따른 복합 건조 시스템은, 마이크로 웨이브 발생기를 냉각시킨 냉각수의 열을 축열조에 축열한 후, 히트 펌프에 공급하여 방열함으로써, 피건조물의 투입, 배출 및 교체 등을 위해 마이크로 웨이브 발생기의 작동이 중지되는 경우에도 상기 축열조에 저장된 열을 증발기의 열원으로 계속해서 공급할 수 있으므로, 안정적인 열원 확보가 가능하다.
또한, 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 증발기의 표면에 분사시켜, 증발기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 증발기에서는 냉매, 냉각수 및 공기 등 3개의 유체가 동시에 열교환가능하기 때문에, 열교환 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 열교환기의 설치가 필요하지 않아도 되므로 구성이 간단해지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제1운전모드가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제2운전모드가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 축열조의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제1운전모드가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제2운전모드가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 냉각수 분사부가 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제1운전모드가 도시된 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제2운전모드가 도시된 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템의 축열조의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 건조 시스템은, 마이크로웨이브 발생기(11)와 건조 챔버(14)를 포함하는 1차 건조유닛(10), 히트 펌프(30)와 기류 건조기(22)를 포함하는 2차 건조유닛(20) 및 축열조(50)를 포함한다.
상기 1차 건조유닛(10)은, 상기 마이크로웨이브 발생기(11)에서 생성된 마이크로웨이브와 상기 히트 펌프(30)에서 생성된 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버(14)내의 피건조물을 1차 건조시킨다. 본 실시예에서는, 상기 건조 챔버(14)내에 마이크로웨이브가 조사됨과 아울러, 후술하는 상기 히트 펌프(30)에서 생성된 열풍도 동시에 공급되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 피건조물의 상태나 상기 열풍의 온도 조건에 따라 상기 마이크로웨이브와 상기 열풍 중 어느 하나만이 선택되어 사용되는 것도 물론 가능하다.
상기 마이크로웨이브 발생기(Microwave generator)(11)는, 마이크로웨이브를 발생시키는 기기이다. 상기 마이크로웨이브 발생기(11)는 상기 마이크로웨이브를 조사하는 마그네트론(12)과 연결된다. 상기 마그네트론(12)은, 상기 건조 챔버(14)의 상측에 설치되어 상기 건조 챔버(14)내로 마이크로웨이브를 조사한다.
상기 마이크로웨이브 발생기(11)에는 냉각수가 통과하는 냉각수 열교환기(13)가 구비된다. 상기 냉각수 열교환기(13)에는 후술하는 축열유로(51)와 발생기 순환유로(52)가 연결된다.
상기 건조 챔버(14)는, 피건조물이 수용되는 챔버이다. 상기 건조 챔버(14)의 상부에는 상기 마그네트론(12)이 설치된다. 상기 건조 챔버(14)의 상부에는 투입구(14a)가 형성되고, 하부에는 1차 건조된 피건조물이 배출되는 배출구(14b)가 형성된다. 상기 투입구(14a)에는 투입구 개폐수단(16a)이 설치되고, 상기 배출구(14b)에는 배출구 개폐수단(16b)이 설치된다. 상기 건조 챔버(14)에는 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)와 건조챔버 열풍회수유로(83)가 연결된다. 상기 건조 챔버(14)에는 피건조물을 교반하여 이송하는 교반기가 구비된다.
상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)는, 상기 히트 펌프(30)에서 생성된 열풍을 상기 건조챔버(14)로 안내하는 유로이다. 즉, 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)는, 상기 히트 펌프(30)의 응축열을 흡수한 열풍 중 적어도 일부를 상기 건조챔버(14)로 안내한다. 본 실시예에서는, 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)는, 후술하는 열풍 공급유로(84)에서 분기되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)는 상기 히트 펌프(30)의 응축기(32)에 직접 연결되는 것도 가능하다. 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)에는, 상기 히트 펌프(30)에서 나온 열풍을 가열하는 보조 가열기(70)가 설치된다. 상기 보조 가열기(70)는, 상기 히트 펌프(30)에서 나온 열풍의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나면 작동된다. 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)에는 유로를 개폐하는 제1,2밸브(91)(92)가 설치된다. 상기 제1,2밸브(91)(92)는, 상기 마이크로웨이브 발생기(11)의 작동이 정지되는 제2운전모드시 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)를 차폐한다.
상기 건조챔버 열풍회수유로(83)는, 상기 건조 챔버(14)에서 피건조물을 건조시키고 배출된 열풍을 상기 히트 펌프(30)로 안내하는 유로이다. 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)에서 나온 열풍은 상기 증발기(34)의 열원으로 사용된다. 본 실시예에서는, 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)는, 후술하는 열풍회수유로(85)에 연결되는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 히트 펌프(30)의 증발기(34)에 직접 연결되는 것도 물론 가능하다. 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)에는 유로를 개폐하는 제3밸브(93)가 설치된다. 상기 제3밸브(93)는, 상기 마이크로웨이브 발생기(11)의 작동이 정지되는 제2운전모드시 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)를 차폐한다. 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)에는 송풍기가 설치될 수 있다.
상기 건조챔버(14)에는 피건조물 탱크(18)가 구비된다. 상기 피건조물 탱크(18)는, 상기 건조챔버(14)에서 1차 건조되어 나온 피건조물이 일시 저장되는 탱크이다. 상기 피건조물 탱크(18)는 상기 건조챔버(14)의 배출구(14b) 하부에 배치된다. 상기 피건조물 탱크(18)의 상부는 상기 배출구(14b)와 연통되게 형성되고, 하부에는 탱크 배출구(18a)와 상기 탱크 개폐부(18b)가 구비된다. 상기 탱크 개폐부(18b)는, 상기 피건조물 탱크(18)에 저장된 피건조물을 제1컨베이어(61)로 배출시 개방되고, 상기 마이크로웨이브 발생기(11)의 작동 중에는 차폐된다. 본 실시예에서는, 상기 건조챔버(14)와 상기 피건조물 탱크(18)가 별도로 구비되고, 상기 건조챔버(14)의 배출구(14b)까 상기 피건조물 탱크(18)의 상부에 연통되는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 건조챔버(14)와 상기 피건조물 탱크(18)는 일체로 형성되는 것도 가능하다.
상기 피건조물 탱크(18)와 상기 기류 건조기(22)사이에는 제1컨베이어(61)가 설치된다. 상기 제1컨베이어(61)는, 상기 피건조물 탱크(18)에서 나온 피건조물을 상기 기류 건조기(22)로 이송한다.
상기 2차 건조유닛(20)은, 상기 히트 펌프(30)에서 나온 열풍을 이용하여 상기 기류 건조기(22)내의 피건조물을 2차 건조시킨다. 상기 2차 건조유닛(20)은, 상기 히트 펌프(30), 상기 기류 건조기(22), 열풍 공급유로(84) 및 열풍회수유로(85)를 포함한다.
상기 히트 펌프(30)는, 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33) 및 증발기(34)를 포함한다.
상기 압축기(31)는, 냉매를 고온 고압으로 압축한다. 상기 압축기(31)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(32)로 유입된다.
상기 응축기(32)는, 상기 압축기(31)에서 유입된 냉매를 상기 증발기(34)를 통과한 공기와 열교환시켜, 냉매를 응축시킨다. 상기 응축기(32)에는 열풍공급유로(84)가 연결된다.
상기 열풍공급유로(84)는, 상기 응축기(32)와 상기 기류 건조기(22)를 연결한다. 상기 열풍공급유로(84)는, 상기 응축기(32)에서 냉매를 응축시키면서 응축열을 흡수한 열풍을 상기 기류 건조기(22)로 공급하는 유로이다. 상기 열풍공급유로(84)에는, 제4개폐밸브(94)가 설치된다. 상기 열풍공급유로(84)에는 송풍기가 설치될 수 있다.
상기 팽창밸브(33)는, 상기 응축기(32)에서 나온 냉매를 팽창시킨다.
상기 증발기(34)는, 상기 팽창밸브(33)에서 팽창되어 나온 냉매와, 상기 건조 챔버(11)와 상기 기류 건조기(22)에서 회수된 열풍과, 상기 축열조(50)에서 나온 고온의 냉각수를 서로 열교환시킨다. 즉, 상기 증발기(34)는, 상기 냉매, 상기 열풍 및 상기 냉각수가 서로 열교환되는 삼중 열교환기이다. 상기 증발기(34)에서는, 상기 냉각수와 상기 열풍으로부터 열원을 제공받아 상기 냉매가 증발된다. 상기 증발기(34)는, 상기 냉매와 상기 냉각수가 각각 통과하면서 서로 열교환하도록 이중관 구조로 이루어진 제1열교환유로와, 상기 제1열교환유로의 외측을 감싸며 상기 열풍이 통과하도록 형성된 제2열교환유로로 이루어진다. 상기 제1열교환유로는, 상기 냉매가 상기 냉각수 뿐만 아니라 상기 열풍과도 열교환이 이루어져야 하므로, 상기 냉매가 통과하는 냉매관이 상기 냉각수가 통과하는 냉각수관의 외부에 배치된다. 상기 제1열교환유로들의 표면에는 열교환 면적을 늘리기 위한 복수의 핀들이 형성된다. 상기 제2열교환유로는, 상기 열풍이 상기 냉매의 유동방향과 수직한 방향으로 흐르도록 형성된다. 상기 제2열교환유로에는 상기 열풍회수유로(85)가 연결된다.
상기 열풍회수유로(85)는, 상기 기류 건조기(22)와 상기 증발기(34)를 연결한다. 상기 열풍회수유로(85)는, 상기 기류 건조기(22)에서 피건조물을 건조시킨 열풍을 상기 증발기(34)로 공급하는 유로이다. 상기 열풍회수유로(85)에는 송풍기가 설치될 수 있다.
상기 열풍회수유로(85)에는 열풍 바이패스유로(86)가 연결된다. 상기 열풍 바이패스유로(86)는, 상기 기류 건조기(22)에서 나온 열풍 중 일부가 상기 증발기(34)를 바이패스시키는 유로이다. 상기 열풍 바이패스유로(86)의 일단은 상기 열풍회수유로(85)에 연결되고, 타단은 상기 열풍 공급유로(84)에 연결된다. 상기 열풍 바이패스유로(86)는, 상기 증발기(34)와 상기 응축기(32)를 연결하는 유로(87)에도 연결유로(88)로 연결된다. 상기 열풍 바이패스유로(86)에는 제5,6,7개폐 밸브(95)(96)(97)가 설치된다. 상기 연결유로(88)에는 제8개폐밸브(98)가 설치된다. 상기 제5,6,7개폐 밸브(95)(96)(97)는, 상기 기류 건조기(22)에서 나온 열풍의 온도나 기타 조건에 따라 개폐가 제어될 수 있다.
상기 기류 건조기(22)는, 상기 열풍 공급유로(84)로부터 공급된 열풍을 이용하여 피건조물을 2차 건조시키는 장치이다. 상기 기류 건조기(22)는 상기 제1컨베이어(61)로부터 1차 건조된 피건조물을 공급받는다. 상기 기류 건조기(22)는 상하방향으로 긴 원통 형상으로 이루어진다. 상기 기류 건조기(22)의 상부 일측에 피건조물과 열풍을 배출하기 위한 배출기(23)가 형성된다. 상기 배출기(23)의 상단에는 열풍을 배출하는 열풍 토출관(24)이 연결된다. 상기 열풍 토출관(24)은 상기 열풍회수유로(85)와 연결된다. 상기 열풍 토출관(24)과 상기 열풍회수유로(85)가 연결된 지점에는 믹싱 유닛(80)이 설치된다. 상기 믹싱 유닛(80)은, 상기 건조챔버 열풍회수유로(83)에서 배출된 열풍과 상기 열풍 토출관(24)에서 토출된 열풍을 혼합하여 열풍의 재사용 효율을 증대시킨다. 상기 배출기(23)의 하단에는 피건조물을 배출하는 배출구가 형성되고, 배출구의 하단에는 피건조물을 이송하는 제2컨베이어(62)가 설치된다.
상기 축열조(Heat storage tank)(50)는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 증발기(34)의 열원으로 공급되도록 방열한다. 상기 축열조(50)는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)와 상기 기류 건조기(22)가 모두 작동되는 제1운전모드시에는 상기 축열과 상기 방열을 모두 수행한다. 한편, 상기 축열조(50)는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동은 정지되고 상기 기류 건조기(22)만 작동되는 제2운전모드시에는 상기 축열은 이루어지지 않고 상기 방열만 수행한다. 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)는, 상기 건조 챔버(14)에서 피건조물의 투입, 교체, 배출 등의 작업이 이루어질 때 정지된다. 상기 증발기(34)의 열원에 해당하는 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)와 상기 기류 건조기(22) 중 어느 하나의 운전이 정지되더라도 상기 축열조(50)에 미리 저장된 열을 이용할 수 있으므로, 안정적인 열원 확보가 가능하다.
상기 축열조(50)와 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)는, 축열유로(51)와 발생기 순환유로(52)로 연결된다.
상기 축열유로(51)는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)에 설치된 냉각수 열교환기(13)와 상기 축열조(50)를 연결하여, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)를 냉각시킨 고온의 냉각수를 상기 축열조(50)로 공급하여 축열하는 유로이다.
상기 발생기 순환유로(52)는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)에 설치된 냉각수 열교환기(13)와 상기 축열조(50)를 연결하여, 상기 축열조(50)에 저장된 저온의 냉각수를 상기 마이크로 웨이브 발생기로 순환시키는 유로이다. 상기 발생기 순환유로(52)에는 제1펌프(51)가 설치된다.
상기 축열조(50)와 상기 증발기(34)는, 방열유로(53)와 축열조 순환유로(54)로 연결된다.
상기 방열유로(53)는, 상기 증발기(34)와 상기 축열조(50)를 연결하여, 상기 축열조(50)에 저장된 고온의 냉각수를 상기 증발기(34)로 공급하여 방열하는 유로이다. 상기 방열유로(53)에는 제2펌프(53a)가 설치된다.
상기 축열조 순환유로(54)는, 상기 증발기(34)와 상기 축열조(50)를 연결하여, 상기 증발기(34)를 통과하면서 방열한 냉각수를 상기 축열조(50)로 다시 순환시키는 유로이다.
도 3을 참조하면, 상기 축열조(50)는 상기 축열유로(51)로부터 유입되는 고온의 냉각수는 상부에 저장하고, 상기 축열조 순환유로(54)로부터 유입되는 저온의 냉각수는 하부에 저장한다. 상기 축열조(50)의 내부에는 상기 축열유로(51)에 연결되어 상기 축열유로(51)로부터 유입되는 고온의 냉각수를 상부로 보내기 위한 고온 유로(50a)가 구비되고, 상기 축열조 순환유로(54)에 연결되어 상기 축열조 순환유로(54)로부터 유입되는 저온의 냉각수를 하부로 보내기 위한 저온 유로(50b)가 구비된다. 상기 고온 유로(50a)는, 상기 축열조(50)의 상부에 위치되고, 상단부가 디스크 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 고온 유로(50a)는, 고온의 냉각수가 흐르는 유로이므로, 상기 축열유로(51)와 상기 방열유로(53)가 연결된다. 상기 저온 유로(50b)는, 상기 축열조(50)의 하부에 위치되고, 하단부가 디스크 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 저온 유로(50b)는, 저온의 냉각수를 흐르는 유로이므로, 상기 축열조 순환유로(54)와 상기 발생기 순환유로(52)가 연결된다. 이 때, 상기 고온의 냉각수와 상기 저온의 냉각수의 온도차는 약 5℃ 이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 복합 건조 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11), 상기 기류 건조기(22) 및 상기 히트 펌프(30)가 모두 작동되는 제1운전모드에 대해 설명한다. 상기 제1운전모드는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)와 상기 기류 건조기(22)가 모두 작동되어, 상기 건조 챔버(14)내에서는 피건조물의 1차 건조가 이루어지며, 상기 기류 건조기(22)내에서는 1차 건조된 피건조물의 2차 건조가 이루어진다. 또한, 상기 제1운전모드는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)가 작동되므로 상기 축열조(50)에서 축열이 가능하고, 상기 히트 펌프(30)가 작동되므로 상기 축열조(50)의 방열도 이루어지며, 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.
상기 건조 챔버(14)에 피건조물이 투입되어, 상기 건조 챔버(14)의 상기 투입구(14a)와 상기 피건조물 탱크(18)의 탱크 배출구(18b)가 차폐되면, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)가 작동된다. 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동중에는 상기 마이크로 웨이브의 노출을 방지하기 위해 상기 건조 챔버(14)의 투입구(14a)와 상기 배출구(14b)가 차폐된 상태를 유지한다. 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동중에는 상기 피건조물이 상기 건조 챔버(14)로부터 배출되지 않는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 건조 챔버(14)의 배출구(14b)는 개방되고 탱크 배출구(18a)만이 차폐되어 상기 마이크로 웨이브의 노출이 방지되는 것도 물론 가능하다. 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동 중에는 상기 건조 챔버(14)내에 구비된 교반기가 회전되어 상기 건조 챔버(14)내의 피건조물이 균일하게 건조될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 피건조물 탱크(18)의 탱크 배출구(18a)도 차폐된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 피건조물 탱크(18)의 탱크 배출구(18a)는 개방되어, 상기 피건조물 탱크(18)내에 일시 저장된 피건조물이 상기 제1컨베이어(61)로 배출되는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 히트 펌프(30)와 상기 열풍 공급유로(84)에 설치된 송풍기가 작동된다.
상기 건조 챔버(14)에는 상기 히트 펌프(30)에서 생성된 열풍이 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)를 통해 공급된다. 또한, 상기 건조 챔버(14)에는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)에서 발생된 마이크로 웨이브가 조사된다.
따라서, 상기 건조 챔버(14)에서는, 상기 마이크로 웨이브와 상기 열풍에 의해 상기 피건조물의 1차 건조가 이루어진다. 상기 건조 챔버(14)에서는 내부에 장착된 교반기의 회전에 의해 피건조물의 교반 및 이송이 이루어진다.
상기 건조 챔버(14)에서 1차 건조가 이루어진 피건조물은 상기 교반기의 이송에 의해 이송되어 상기 피건조물 탱크(18)에 일시 저장된다. 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동 중에는 상기 건조 챔버(14)나 상기 피건조물 탱크(18)가 개방되지 않아야 하므로, 상기 피건조물 탱크(18)의 탱크 배출구(18a)는 차폐되고, 상기 1차 건조된 피건조물은 상기 피건조물 탱크(18)에 일시 저장된다.
한편, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)를 냉각시킨 냉각수는 상기 축열 유로(51)을 통해 상기 축열조(50)로 공급된다. 상기 축열조(50)로 공급된 고온의 냉각수는 상기 축열조(50)의 상부에 축열한다. 또한, 상기 축열조(50)의 하부에 저장된 저온의 냉각수는 상기 발생기 순환유로(52)를 통해 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)로 순환하여, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)를 냉각시킨다.
또한, 상기 축열조(50)의 상부에 저장된 고온의 냉각수는 상기 방열유로(53)를 통해 상기 히트 펌프(30)의 증발기(34)로 공급되어, 상기 증발기(34)의 열원으로 제공된다. 따라서, 상기 축열조(50)에서는 축열과 방열이 모두 이루어진다.
상기 건조 챔버(14)에서 피건조물을 건조시킨 열풍은 상기 건조챔버 열풍토출유로(83)를 통해 토출되어, 상기 열풍회수유로(85)로 유입된다.
한편, 상기 기류 건조기(22)에는, 상기 건조 챔버(14)에서 1차 건조된 피건조물이 유입된 상태이다. 상기 기류 건조기(22)에서는 상기 히트 펌프(30)로부터 공급되는 열풍에 의한 피건조물의 2차 건조가 이루어진다.
상기 건조 챔버(14)에서 나온 열풍과 상기 기류 건조기(22)에서 나온 열풍은 상기 열풍회수유로(85)를 통해 상기 히트 펌프(30)로 회수된다.
상기 히트 펌프(30)의 증발기(34)에는, 상기 열풍회수유로(85)를 통해 회수된 열풍이 유입됨과 아울러, 상기 축열조(50)로부터 고온의 냉각수가 공급된다. 따라서, 상기 증발기(34)에서는, 상기 열풍, 상기 고온의 냉각수 및 상기 냉매와의 삼중 열교환이 이루어진다. 따라서, 상기 증발기(34)에는 충분한 열원이 공급될 수 있다.
상기 증발기(34)에서 증발된 냉매는 상기 압축기(31)를 거쳐 상기 응축기(32)로 유입된다. 상기 응축기(32)는, 상기 압축기(31)에서 나온 냉매와 상기 증발기(34)를 통과한 열풍을 열교환시킨다. 상기 응축기(32)에서 열교환을 통해 응축열을 흡수한 열풍은 상기 열풍 공급유로(84)를 통해 상기 기류 건조기(22)와 상기 건조 챔버(14)로 공급될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 제2운전모드에 대해 설명한다. 상기 제2운전모드는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동은 정지되고, 상기 기류 건조기(22) 및 상기 히트 펌프(30)는 작동되는 운전모드이다. 상기 제2운전모드는, 상기 건조 챔버(14)에서 피건조물의 투입, 배출 및 교체를 위해 상기 건조 챔버(14)가 개방되어 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)가 정지된 상태이다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 고장 점검 등을 위해 정지되는 것도 물론 가능하다. 상기 제2운전모드에서는, 피건조물의 1차 건조가 중단되나, 상기 기류 건조기(22)내에서는 1차 건조된 피건조물의 2차 건조는 계속해서 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2운전모드는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동이 정지되므로 상기 축열조(50)의 축열은 중단되나, 상기 히트 펌프(30)가 작동되므로 상기 축열조(50)의 방열은 계속해서 이루어질 수 있다.
즉, 상기 건조 챔버(14)에 피건조물의 투입을 위해 상기 투입구(14a)를 개방하거나, 상기 피건조물 탱크(18)에서 피건조물의 배출을 위해 탱크 배출구(18a)를 개방하면, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동이 중지된다. 또한, 상기 히트 펌프(30)에서 생성된 열풍이 상기 건조 챔버(14)로 공급되는 것도 차단된다. 즉, 상기 건조챔버 열풍공급유로(81)(82)도 차폐되어, 상기 건조 챔버(14)에 열풍의 공급이 차단된다.
한편, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동이 정지되면, 상기 건조 챔버(14)의 배출구(14b)가 개방된다. 상기 건조 챔버(14)의 배출구(14b)가 개방되면, 상기 건조 챔버(14)에서 1차 건조가 이루어진 피건조물이 상기 교반기의 이송에 의해 이송되어 상기 피건조물 탱크(18)에 일시 저장된다. 또한, 상기 피건조물 탱크(18)의 탱크 배출구(18a)도 개방되어, 상기 1차 건조된 피건조물은 상기 제1컨베이어(61)를 통해 상기 기류 건조기(22)로 이송된다. 상기 마이크로웨이브 발생기(11)의 작동 중지시, 필요에 따라 회전되거나 정지될 수 있다.
상기 기류 건조기(22)에서는 상기 히트 펌프(30)로부터 공급된 열풍에 의해 피건조물의 2차 건조가 이루어진다. 상기 기류 건조기(22)에서 나온 열풍은 상기 열풍회수유로(85)를 통해 상기 히트 펌프(30)로 다시 회수된다.
상기 히트 펌프(30)의 증발기(34)에는, 상기 열풍회수유로(85)를 통해 회수된 열풍이 유입됨과 아울러, 상기 축열조(50)로부터 고온의 냉각수가 공급된다. 상기 축열조(50)에서 축열이 중단된 상태이지만, 상기 축열조(50)에 미리 저장된 고온의 냉각수는 상기 증발기(34)로 공급될 수 있다. 따라서, 상기 증발기(34)에서는 상기 열풍, 상기 고온의 냉각수 및 상기 냉매의 삼중 열교환이 이루어지며, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)가 중지되더라도 상기 증발기(34)의 열원 확보는 가능하다.
본 발명에 따른 복합 건조 시스템에서는, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)를 냉각시킨 냉각수의 열을 상기 축열조(50)에 축열하기 때문에, 상기 제2운전모드에서 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 작동이 중지되더라도 상기 축열조(50)에 미리 저장된 고온의 냉각수를 상기 증발기(34)의 열원으로 이용할 수 있다. 따라서, 상기 마이크로 웨이브 발생기(11)의 정지로 인한 열원 부족 현상이 발생되지 않는다.
한편, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제1운전모드가 도시된 도면이다. 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 제2운전모드가 도시된 도면이다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템의 냉각수 분사부가 도시된 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 건조 시스템은, 축열조(50)에서 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 히트펌프(30)의 증발기(34)의 표면에 분사하는 냉각수 분사부(100)를 더 포함하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제1실시예와 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고, 유사 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 냉각수 분사부(100)는, 냉각수 바이패스유로(101), 냉각수 분사노즐(102) 및 냉각수 바이패스밸브(103)를 포함한다.
상기 냉각수 바이패스유로(101)는, 상기 축열조(50)와 상기 증발기(34)를 연결하는 방열유로(53)에서 분기되어, 상기 축열조(50)에서 나온 고온의 냉각수 중 적어도 일부를 상기 증발기(34)의 외측으로 안내한다.
상기 증발기(34)는, 상기 히트펌프(30)를 순환하는 냉매가 흐르는 냉매유로(35)와 상기 방열유로(53)가 이중관으로 이루어져 상기 냉매와 상기 냉각수의 열교환이 이루어진다. 상기 증발기(34)의 외측으로는 상기 열풍회수유로(85)를 통해 열풍이 공급되어, 상기 열풍, 상기 냉매 및 상기 냉각수의 열교환이 이루어진다.
상기 방열유로(53)는, 상기 증발기(34)의 내부를 통과하면서 상기 냉각수와 상기 냉매를 열교환시키는 반면, 상기 냉각수 바이패스유로(101)는 상기 열풍회수유로(85)의 내부로 삽입된다.
상기 냉각수 분사노즐(102)은, 상기 열풍회수유로(85)의 내부에 배치되어 상기 증발기(34)를 향해 상기 냉각수를 분사한다. 상기 냉각수 분사노즐(102)은, 상기 냉각수 바이패스유로(101)의 단부에 구비되고, 상기 냉각수 바이패스유로(101)로 유입된 고온의 냉각수를 상기 증발기(34)의 표면을 향해 분사한다. 상기 냉각수 분사노즐(102)의 형상은 다양하게 설계될 수 있으며, 복수 개가 설치될 수도 있다. 또한, 상기 냉각수 분사노즐(102)의 분사 속도, 분사량, 분사 방향도 다양하게 선택될 수 있다.
상기 냉각수 바이패스밸브(103)는, 상기 냉각수 바이패스유로(101)에 설치되어 상기 냉각수 바이패스유로(101)의 개폐를 단속한다.
상기 방열유로(53)에는 상기 방열유로(53)의 개폐를 단속하는 방열 밸브(53b)가 설치된다.
상기 축열조 순환유로(54)에는 상기 증발기(34)로부터 상기 축열조(50)로 순환되는 냉각수의 양을 보충하는 냉각수 추가공급부(110)를 더 포함한다. 상기 냉각수 바이패스유로(101)가 개방되어, 상기 냉각수 중 일부가 분사되면 상기 축열조 순환유로(54)를 통해 상기 축열조(50)로 순환되는 냉각수의 양이 부족하게 된다. 따라서, 상기 냉각수 추가공급부(110)를 통해 외부로부터 냉각수를 보충할 수 있다. 상기 냉각수 추가공급부(110)는 외부로부터 냉각수를 공급하는 추가공급유로이고, 상기 냉각수 추가공급부(110)에는 냉각수 보충밸브(111)가 설치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 분사부(100)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 제1운전모드 및 상기 제2운전모드에서, 상기 축열조(50)에 저장된 고온의 냉각수는 상기 방열유로(53)를 통해 상기 증발기(34)의 내부로 공급된다.
이 때, 상기 냉각수 바이패스밸브(103)를 열면, 상기 방열유로(53)를 흐르는 고온의 냉각수 중 일부가 상기 냉각수 바이패스유로(101)로 공급된다.
상기 냉각수 바이패스유로(101)로 공급된 냉각수는 상기 냉각수 분사노즐(102)을 통해 상기 증발기(34)의 표면에 분사된다.
상기 냉각수 분사노즐(102)을 통해 분사된 고온의 냉각수는 상기 증발기(34)의 표면을 청소하는 역할을 하게 되어, 상기 증발기(34)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 방열유로(53)의 냉각수가 상기 냉각수 바이패스유로(101)로 공급되면, 상기 축열조 순환유로(54)를 통해 상기 축열조(50)로 순환되는 냉각수의 양이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 냉각수 보충밸브(111)를 개방하여, 상기 축열조 순환유로(54)를 통해 상기 축열조(50)로 순환되는 냉각수를 보충할 수 있다.
상기 냉각수 바이패스밸브(103)가 차폐되면, 상기 축열조(50)에서 나온 냉각수는 상기 방열유로(53)를 통해 전부 상기 증발기(34)의 내부로 공급되어, 열교환에 이용된다. 상기 냉각수 바이패스밸브(103)가 차폐되면, 상기 냉각수 보충밸브(111)도 차폐된다. 상기 냉각수 바이패스밸브(103)의 개폐시기나 개폐시간은 상기 증발기(34)의 열교환 효율, 상기 열풍 공급유로(84)나 상기 증발기(34)와 상기 응축기(32)를 연결하는 유로(87)의 열풍의 온도 등에 따라 제어될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 1차 건조 유닛 11: 마이크로 웨이브 발생기
12: 마그네트로 14: 건조 챔버
18: 피건조물 탱크 20: 2차 건조 유닛
22: 기류 건조기 30: 히트 펌프
34: 증발기 50: 축열조
51: 축열유로 52: 발생기 순환유로
53: 방열유로 54: 축열조 순환유로

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 마이크로웨이브 발생기와, 상기 마이크로웨이브 발생기에서 발생된 마이크로웨이브를 이용하여 피건조물을 1차 건조시키는 건조 챔버를 포함하는 1차 건조유닛과;
    히트 펌프와, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버에서 나온 피건조물을 2차 건조시키는 기류 건조기를 포함하는 2차 건조유닛과;
    상기 마이크로웨이브 발생기, 상기 히트 펌프 및 상기 기류 건조기가 모두 작동되는 제1운전 모드시, 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프의 증발기의 열원으로 공급하여 방열하는 축열조와;
    상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 상기 증발기의 표면에 분사하는 냉각수 분사부를 포함하고,
    상기 축열조와 상기 히트 펌프를 연결하여, 상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수를 상기 증발기의 내부로 공급하도록 형성된 방열유로를 더 포함하고,
    상기 냉각수 분사부는,
    상기 방열유로에서 분기되어, 상기 고온의 냉각수를 상기 증발기로 안내하는 냉각수 바이패스유로와,
    상기 냉각수 바이패스유로에 구비되어 상기 고온의 냉각수를 상기 증발기의 표면을 향해 분사하는 복수의 냉각수 분사노즐들과,
    상기 냉각수 바이패스유로에 설치되어 상기 냉각수 바이패스유로의 개폐를 단속하는 냉각수 바이패스밸브를 포함하는 복합 건조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 증발기는, 상기 히트펌프를 순환하는 냉매가 흐르는 냉매유로와 상기 방열유로가 서로 열교환하도록 이중관 구조로 이루어지고, 상기 건조 챔버와 상기 기류 건조기에서 나온 열풍을 회수하여 상기 증발기로 안내하는 열풍회수유로가 연결되고,
    상기 냉각수 분사노즐은, 상기 열풍회수유로의 내부에 배치되어 상기 증발기의 표면을 향해 냉각수를 분사하는 복합 건조 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 방열유로에 설치되어 상기 방열유로의 개폐를 단속하는 방열 밸브를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 축열조와 상기 증발기를 연결하여, 상기 증발기를 통과하면서 방열한 냉각수를 상기 축열조로 순환시키는 축열조 순환유로와,
    상기 축열조 순환유로에 연결되어, 상기 축열조로 순환되는 냉각수를 외부로부터 보충하는 냉각수 추가공급부를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  6. 마이크로웨이브 발생기와, 상기 마이크로웨이브 발생기에서 발생된 마이크로웨이브를 이용하여 피건조물을 1차 건조시키는 건조 챔버를 포함하는 1차 건조유닛과;
    히트 펌프와, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버에서 나온 피건조물을 2차 건조시키는 기류 건조기를 포함하는 2차 건조유닛과;
    상기 마이크로웨이브 발생기, 상기 히트 펌프 및 상기 기류 건조기가 모두 작동되는 제1운전 모드시, 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프의 증발기의 열원으로 공급하여 방열하는 축열조와;
    상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 상기 증발기의 표면에 분사하는 냉각수 분사부를 포함하고,
    상기 마이크로웨이브 발생기의 작동은 정지되고, 상기 히트 펌프와 상기 기류 건조기만이 작동되는 제2운전 모드시,
    상기 축열조에서 상기 축열은 중단되고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 증발기의 열원으로 공급하는 방열만 수행하는 복합 건조 시스템.
  7. 마이크로웨이브 발생기와, 상기 마이크로웨이브 발생기에서 발생된 마이크로웨이브를 이용하여 피건조물을 1차 건조시키는 건조 챔버를 포함하는 1차 건조유닛과;
    히트 펌프와, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버에서 나온 피건조물을 2차 건조시키는 기류 건조기를 포함하는 2차 건조유닛과;
    상기 마이크로웨이브 발생기, 상기 히트 펌프 및 상기 기류 건조기가 모두 작동되는 제1운전 모드시, 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프의 증발기의 열원으로 공급하여 방열하는 축열조와;
    상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 상기 증발기의 표면에 분사하는 냉각수 분사부를 포함하고,
    상기 증발기는,
    상기 히트 펌프를 순환하는 냉매와, 상기 건조 챔버와 상기 기류 건조기 중 적어도 하나에서 피건조물을 건조시키고 회수된 고온의 열풍과, 상기 축열조에서 나온 고온의 냉각수를 서로 열교환시키는 복합 건조 시스템.
  8. 청구항 2, 청구항 6, 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 발생기와 상기 축열조를 연결하여 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 상기 축열조로 공급하는 축열유로와,
    상기 마이크로웨이브 발생기와 상기 축열조를 연결하여 상기 축열조에 저장된 저온의 냉각수를 상기 마이크로웨이브 발생기로 순환시키는 발생기 순환유로를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 축열조와 상기 히트 펌프를 연결하여 상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프로 공급하는 방열유로와,
    상기 축열조와 상기 히트 펌프를 연결하여 상기 증발기를 통과하면서 방열한 냉각수를 상기 축열조로 순환시키는 축열조 순환유로를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  10. 마이크로웨이브 발생기와, 상기 마이크로웨이브 발생기에서 발생된 마이크로웨이브를 이용하여 피건조물을 1차 건조시키는 건조 챔버를 포함하는 1차 건조유닛과;
    히트 펌프와, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍을 이용하여 상기 건조 챔버에서 나온 피건조물을 2차 건조시키는 기류 건조기를 포함하는 2차 건조유닛과;
    상기 마이크로웨이브 발생기, 상기 히트 펌프 및 상기 기류 건조기가 모두 작동되는 제1운전 모드시, 상기 마이크로웨이브 발생기를 냉각시킨 고온의 냉각수를 저장하여 축열하고, 저장된 고온의 냉각수를 상기 히트 펌프의 증발기의 열원으로 공급하여 방열하는 축열조와;
    상기 축열조에 저장된 고온의 냉각수 중 일부를 상기 증발기의 표면에 분사하는 냉각수 분사부를 포함하고,
    상기 히트 펌프의 응축기와 상기 기류 건조기를 연결하여, 상기 히트 펌프의 응축열을 흡수한 열풍를 상기 기류 건조기로 공급하는 열풍공급유로와,
    상기 기류 건조기와 상기 히트 펌프의 증발기를 연결하여, 상기 기류 건조기에서 피건조물을 건조시킨 열풍을 상기 증발기로 안내하는 열풍회수유로를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 열풍 공급유로에서 분기되어 상기 건조 챔버에 연결되어, 상기 열풍 공급유로의 열풍 중 적어도 일부를 상기 건조 챔버로 공급하는 건조챔버 열풍공급유로와,
    상기 건조 챔버와 상기 열풍회수유로를 연결하여, 상기 건조 챔버에서 피건조물을 건조시킨 열풍을 상기 열풍회수유로로 안내하는 건조챔버 열풍회수유로를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 건조챔버 열풍공급유로에 설치된 보조 가열기를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 건조 챔버에는 내부에서 1차 건조된 피건조물을 일시 저장하는 피건조물 탱크가 구비되고,
    상기 피건조물 탱크는 상기 제1운전모드시 차폐되고 상기 제2운전모드시 개방되는 복합 건조 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 피건조물 탱크와 상기 기류 건조기 사이에 설치되어 상기 피건조물 탱크에서 나온 피건조물을 상기 기류 건조기로 이송시키는 컨베이어를 더 포함하는 복합 건조 시스템.
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