KR101756099B1 - 지열원 열펌프열풍건조기 - Google Patents

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박승태
김승용
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Abstract

지열원 열펌프열풍건조기에 관한 것으로,
건조실 내부에 설치되는 건조응축기에 압축기에서 압축된 냉매가 공급되고, 건조응축기에 접속된 팽창밸브와 압축기의 사이에 건조증발기가 마련되고, 건조응축기의 일측에 건조순환팬이 설치되어 건조실의 피건조물을 열풍으로 건조하는 열펌프열풍건조부; 지중에 매립 설치되어 지중열과 냉매가 열교환되는 지열 열교환기가 순환펌프를 통해 지열증발기에 접속되고, 지열증발기가 냉난방기에 접속되고, 냉난방기가 지열 열교환기와 접속되고, 냉난방기의 일측에 냉난방기 송풍팬이 설치되는 지열냉난방부;를 포함하고, 열펌프열풍건조부의 건조증발기와 지열냉난방부의 지열증발기가 열교환수조에 설치되어 건조증발기와 지열증발기의 열교환이 이루어지는 기술 구성을 통하여
지열을 이용하여 겨울철에 열펌프열풍건조부의 효율을 향상시킬 수 있게 되고, 냉방과 난방을 수행할 수 있도록 함으로써 지열 시스템 가동율을 높여 투자회수율을 높일 수 있게 되는 것이다.

Description

지열원 열펌프열풍건조기 { GEOTHERMAL SOURCE HEAT PUMP HOT-AIR DRYER }
본 발명은 지열원 열펌프열풍건조기에 관한 것으로, 더 자세하게는 지열을 이용하여 열펌프열풍건조부의 효율을 향상시킬 수 있도록 하고, 비건조시에도 지열원을 이용하여 냉방 또는 보조난방열원으로 이용함으로써 시스템 가동율을 높여 투자회수율을 높일 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 곡물건조, 고추 건조, 버섯 건조, 농산물 건조, 수산물 건조, 섬유 건조, 면류 건조, 산업 건조 공정에 사용되는 건조기는 전기식 열풍 건조기, 열 펌프 냉풍 건조기, 동결 진공 건조기, 히트 펌프식 열풍 건조기 등이 사용되고 있다.
특히 농수산물 건조에 있어서는 피건조물에 따라 건조 방식이 경제성 및 경험에 의해 선정되고 있는데, 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.
예를 들어 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.
한편, 가을철 수확 후 곶감, 무말랭이 등의 농산물을 겨울철에 건조를 하는 경우 공랭식 열펌프열풍건조기는 외기온도 7℃이하에서는 압축기운전이 효율이 떨어져 전기히터 운전을 하므로 건조효율 0.7kg/kWh 가 되어 냉동기 COPh 3.0 8개월운전, 전기히터 COP 1.0 4개월 운전이면 연간운전COP (3.0*8개월+1.0*4개월)/12개월=2.33으로 건조효율 2.33*0.70kg/kWh= 1.63kg/kWh 이 된다.
전기히터 열풍건조보다 공랭식 열펌프열풍건조가 냉동사이클에 의해 비용이 증가하고 지열원 열펌프열풍건조가 지중열원을 이용하기 위해 지중을 천공하는 것과 열교환기를 삽입하는 것에 의해 비용이 더 증가하게 되므로 이를 극복하기 위해서는 시스템 경제성을 가지는 것이 매우 중요하기 때문에 첫째는 건조물량을 확보하여 연중 운전시간을 크게 하는 것과, 둘째는 비건조시에도 지열원을 이용하여 냉방 또는 보조난방열원으로 이용하여 시스템의 효율을 증가하는 것이다.
하기의 특허문헌 1에는 히트 펌프식 열풍건조기가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 히트 펌프식 열풍건조기는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기, 응축기에서 액상으로 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브, 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기, 압축기, 응축기, 및 팽창밸브 및 증발기의 사이를 연결하여 냉매를 순환시키는 냉매 순환 라인을 포함하는 냉매 사이클 장치; 피건조물을 수용하는 건조실; 건조실 내의 건조 공기를 상기 응축기를 통과시키면서 순환시키는 공기 순환 라인, 및 공기 순환 라인 상에 설치되어 건조 공기를 강제 순환시키는 순환팬을 포함하는 공기 순환 장치; 공기 순환 라인 상에 설치된 히터; 증발기측의 외부 공기 온도에 따라 냉매 사이클 장치 및 히터가 선택적으로 구동하도록 제어하는 제어기; 및 증발기측의 외부공기 온도를 감지하는 온도조절기;를 포함하고. 제어기가 온도조절기를 통해 감지된 온도 설정값을 기초로 냉매 사이클 장치 및 히터를 선택적으로 구동하도록 구성된 형태이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1409855호(2014년 06월 13일 등록)
그러나 특허문헌 1을 포함한 종래 기술에 따른 열펌프열풍건조기는 외기온도가 7℃ 이상에서는 히트펌프 사이클로 운전하여 열풍건조를 하나 7℃ 이하에서는 전기히터운전을 하므로 겨울철에는 COPh 1.0으로 건조효율 0.7 kg/kWh로 떨어지는 단점이 있다.
또한, 지열을 이용하는 공기조화기, 냉난방기 등이 일부 제안된 바 있지만 지열을 이용한 열펌프열풍건조기는 시스템 가동률과 투자회수율이 높지 못하여 적용이 어려운 실정이었다.
본 발명은 상기 종래 기술에 따른 열펌프열풍건조기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 겨울철에 지열을 이용하여 열펌프열풍건조부의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 지열원 열펌프열풍건조기를 제공하는 데에 있는 것이다.
본 발명은 그 다른 목적이 실내 냉방과 난방을 수행할 수 있도록 하거나 냉수나 온수를 공급할 수 있도록 하여 지열 시스템의 가동률 및 투자회수율을 높일 수 있도록 하는 지열원 열펌프열풍건조기를 제공하는 데에 있는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 건조실 내부에 설치되는 건조응축기에 압축기에서 압축된 냉매가 공급되고, 건조응축기에 접속된 팽창밸브와 압축기의 사이에 건조증발기가 마련되고, 건조응축기의 일측에 건조순환팬이 설치되어 건조실의 피건조물을 열풍으로 건조하는 열펌프열풍건조부; 지중에 매립 설치되어 지중열과 냉매가 열교환되는 지열 열교환기가 순환펌프를 통해 지열증발기에 접속되고, 지열증발기가 냉난방기에 접속되고, 냉난방기가 지열 열교환기와 접속되고, 냉난방기의 일측에 냉난방기 송풍팬이 설치되는 지열냉난방부;를 포함하고, 열펌프열풍건조부의 건조증발기와 지열냉난방부의 지열증발기가 열교환수조에 설치되어 건조증발기와 지열증발기의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 지열냉난방부가 한 쌍의 순환펌프를 구비하고, 제1순환펌프가 지열 열교환기를 경유한 냉매를 지열증발기로 순환시키고, 제2순환펌프가 지열 교환기를 바이패스한 냉매를 지열증발기로 순환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 열펌프열풍건조부와 지열냉난방부의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 제어부가 압축기와 건조순환팬의 작동으로 열풍이 건조실에 공급되어 건조실 내부의 피건조물이 건조되도록 열펌프열풍건조부를 제어하는 동시에, 제1순환펌프의 작동으로 지열증발기의 냉매가 냉난방기를 거쳐 지열 열교환기로 순환되도록 함으로써 열교환수조의 내부에서 건조증발기와 지열증발기의 열교환이 이루어지도록 지열냉난방부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기 제어부가 압축기와 건조순환팬의 작동으로 열풍이 건조실에 공급되어 건조실 내부의 피건조물이 건조되도록 열펌프열풍건조부를 제어하는 동시에, 제2순환펌프의 작동으로 냉난방기의 냉매가 지열 열교환기를 바이패스하여 지열증발기로 순환되도록 하고, 냉난방기 송풍팬의 작동으로 실내의 냉방이 수행되도록 지열냉난방부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 제어부가 압축기와 건조순환팬를 정지시켜 건조실 내부에 열풍이 공급되지 않도록 열펌프열풍건조부를 제어하는 동시에, 제1순환펌프의 작동으로 지열증발기의 냉매가 냉난방기를 거쳐 지열 열교환기로 순환되도록 하고, 열교환수조의 내부에서 건조증발기와 지열증발기의 열교환 없이 냉난방기 송풍팬이 작동으로 실내의 냉방 또는 난방이 수행되도록 지열냉난방부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 40~70℃의 건조온도 하에서 전기식열풍건조기 건조계수 0.70 kg/kWh보다 2.6배 이상, 연중으로 1.8 kg/kWh 이상을 달성할 수 있어 에너지절약이 크게 되어 운전비용을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기를 통해 열펌프열풍건조를 하면 연간 COPh 3.0이므로 건조효율이 3.0*0.70kg/kWh=2.1kg/kWh로 기존 열펌프열풍건조보다 28% 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 여름철에 있어서 수랭식 증발기를 사용하므로 냉수를 얻으므로 이를 냉방열원으로 이용할 수 있으며 추가적으로 COPc 2.0를 제공하게 되어 지열원 열펌프열풍건조기의 냉동기 COPt=COPh 3.0+COPc 2.0 = 5.0가 되어 연간 COPt 5.0 운전이 가능하다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 농수산물건조와 곡물건조와 산업용 열원공급 장치로 용이하여 다양한 용도로 쓰일 수 있으며, 열원장치와 건조기를 일체형으로도 만들기도 하고 별도의 유닛형태인 지열원 열펌프열풍건조 열원공급 장치로도 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 운전시에 건조증발기에서 냉수를 얻어 냉방이나 냉수로 이용하며 이때 추가적으로 COPc 2.0 이상을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 열펌프열풍건조부의 정지시 여름철에 지열원에서 15℃의 냉수를 얻어 냉방열원으로 이용하며 실내온도는 28℃ 내외를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 열펌프열풍건조부의 정지시 여름철에 지열원에서 15℃의 냉수를 얻어 냉수열원으로 이용하며 작업용 냉수나 냉방열원으로 이용이 가능하다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 열펌프열풍건조부의 정지시 겨울철에 지열원에서 15℃의 비교적 따뜻한 온수를 얻어 보조난방열원을 이용하여 실내온도 10℃ 내외를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기에 의하면, 증발온도가 10~15℃ 내외에서 연중으로 운전이 가능하므로 지열원 열펌프열풍건조 COPh 3.0 이상 되도록 운전할 수 있다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 전기사용량 기준으로 할 때 건조생산량을 2.6배 이상 생산하는 것이 되며, 건조온도 40~70℃ 사이에서는 전기식 열풍건조기보다 2.6배의 성능을 발휘하여 효과적이다.
본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기는 열풍건조 운전시에 증발기에서 냉수열원을 얻는 것과 열풍건조 정지시에도 지열에 의한 냉수를 얻을 수 있고, 겨울철에는 지열원에 의해 15℃ 내외의 물을 만들 수 있으므로 이를 보조난방용으로도 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 구성도,
도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 1의 운전도면,
도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 2의 운전도면,
도 4는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 3의 운전도면,
도 5는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 4의 운전도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 구성도.
이하 본 발명에 따른 지열원 열펌프열풍건조기를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)는 열펌프열풍건조부(A)와 지열냉난방부(B)로 이루어진다.
열펌프열풍건조부(A)는 피건조물을 건조하는 부분으로, 압축기(101), 한 쌍의 건조응축기(102)(103), 한 쌍의 건조순환팬(104)(105), 팽창밸브(106), 건조증발기(107)를 포함한다.
압축기(101)는 냉매를 고온 고압으로 압축한다.
한 쌍의 건조응축기(102)(103)는 건조실(301)의 내부에 설치되고, 압축기(101)의 냉매 토출측에 접속되어 압축기(101)에서 압축된 냉매를 액상으로 응축한다.
한 쌍의 건조순환팬(104)(105)는 건조응축기(102)(103)의 일측에 설치되고, 건조실(301)에 열풍을 공급 및 순환시킴으로써 피건조물이 건조되도록 한다.
팽창밸브(106)는 건조응축기(102)(103)의 토출측에 접속되고, 응축된 냉매를 팽창시킨다.
건조증발기(107)는 열교환수조(302)에 설치되고, 팽창밸브(106)의 토출측과 압축기(101)의 유입측에 접속되어 팽창밸브(106)로부터 공급된 저온 저압으로 팽창된 냉매를 증발시킨 후 압축기(101)로 공급한다
지열냉난방부(B)는 건조증발기(107)를 가열하거나 실내의 냉난방을 수행하는 부분으로, 지열 열교환기(207), 한 쌍의 순환펌프(201)(202), 지열증발기(203), 냉난방기(204), 냉난방기 송풍팬(205), 밀폐식 팽창탱크(206)를 포함한다.
지열 열교환기(207)는 지하에 매립 설치되어 지중열을 통해 냉매를 가열하거나 냉각한다.
한 쌍의 순환펌프(201)(202)는 지열 열교환기(207)의 토출측에 접속되어 냉매를 순환시킨다.
지열증발기(203)는 전술한 건조증발기(107)와 함께 열교환수조(302)에 설치되고, 한 쌍의 순환펌프(201)(202)의 토출측에 접속된다.
지열증발기(203)는 열교환수조(302)의 물을 통해 건조증발기(107)를 가열한다.
냉난방기(204)는 지열증발기(203)의 토출측에 접속되고, 냉방 또는 난방을 수행한다.
냉난방기(204)의 토출측은 지열 열교환기(207)의 유입측에 접속된다.
냉난방기 송풍팬(205)은 냉난방기(204)의 일측에 설치되어 냉방 공기를 또는 난방 공기를 송풍한다.
도면부호중 미설명부호 206은 밀폐식 팽창탱크, 208은 냉수밸브이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)은 겨울철에 열펌프열풍건조부(A)의 건조증발기(107)를 지열냉난방부(B)의 지열증발기(203)로 가열하여 열펌프열풍건조부(A)의 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 여름철에 열펌프열풍건조부(A)가 가동하는 경우 건조증발기(107)와 열교환되는 지열증발기(203)를 통해 냉방을 실시할 수 있게 된다.
또한, 여름철에 열펌프열풍건조부(A)를 가동하지 않는 경우 지열 열교환기(207)와 제1순환모터(201), 지열증발기(203)를 통해 외기보다 낮은 15℃ 정도의 냉매(물)가 공급되는 냉난방기(204) 및 냉난방기 송풍팬(205)를 통해 냉방을 실시할 수 있게 된다.
또한, 겨울철에 열펌프열풍건조부(A)를 가동하지 않는 경우 지열 열교환기(207)와 제1순환모터(201), 지열증발기(203)를 통해 외기보다 높은 15℃ 정도의 냉매(물)가 공급되는 냉난방기(204) 및 냉난방기 송풍팬(205)를 통해 난방을 실시할 수 있게 된다.
표 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드를 나타낸 표이다.
모드 작동 비고
운전모드 1 열풍건조 + 지열 겨울철
운전모드 2 열풍건조 + 냉방 여름철
운전모드 3 지열 + 냉방 여름철, 열펌프열풍건조부 가동정지
운전모드 4 지열 + 난방 겨울철, 열펌프열풍건조부 가동정지
도 2 내지 도 5는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 모드별 운전도면이고, 그 중에서 도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 1의 운전도면이다.
운전모드 1은 겨울철에 열풍건조와 지열냉각이 이루어지는 모드이다.
운전모드 1에서는 압축기(101)가 동작하면서 건조실(301)의 건조응축기(102) (103)와 건조순환팬(104)(105)를 통해 발생되는 열풍이 건조실(301)에 공급되어 건조실(301) 내부의 피건조물이 건조된다.
운전모드 1에서는 별도의 제어부(미도시)에 설정된 설정온도에 의해 압축기(101)의 동작이 제어되며, 설정온도와 설정시간에 도달하면 압축기(101)가 정지되어 열풍공급이 중지된다.
한편, 운전모드 1에서는 한 쌍의 순환펌프(201)(202) 중에서 제1순환펌프(201)가 작동되고, 열교환수조(302)의 내부에서 건조증발기(107)와 지열증발기(203)의 열교환이 이루어지게 되어 건조증발기(107)의 온도는 상승되고 지열증발기(203)의 온도는 예를 들어 15℃에서 10℃로 낮아지게 된다.
운전모드 1은 냉난방기(204)가 작동하지 않는 운전으로, 냉난방기 송풍팬(205)이 정지한다.
운전모드 1에서 지열증발기(203)의 토출측으로 토출되는 냉매(물)는 냉난방기(204)를 거쳐 지열 열교환기(207)로 순환되고, 지열 열교환기(207)에서 지중열과 열교환하여 다시 15℃ 내외로 상승된다.
도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 2의 운전도면이다.
운전모드 2는 여름철에 열풍건조와 냉방이 이루어지는 모드이다.
운전모드 2에서는 압축기(101)가 동작하면서 건조실(301)의 건조응축기(102) (103)와 건조순환팬(104)(105)를 통해 발생되는 열풍이 건조실(301)에 공급되어 건조실(301) 내부의 피건조물이 건조된다.
운전모드 2에서도 전술한 운전모드 1과 같이 별도의 제어부(미도시)에 설정된 설정온도에 의해 압축기(101)의 동작이 제어되며, 설정온도와 설정시간에 도달하면 압축기(101)가 정지되어 열풍공급이 중지된다.
운전모드 2에서는 전술한 운전모드 1과는 달리 한 쌍의 순환펌프(201)(202) 중에서 지열을 바이패스하는 제2순환펌프(202)가 동작하고 열교환수조(302)의 내부에서 건조증발기(107)와 지열증발기(203)의 열교환이 이루어져 지열증발기(203)의 냉매(물)의 온도가 예를 들면 10℃로 낮아지게 된다.
또한, 운전모드 2에서는 냉난방기(204)가 운전되고, 냉난방기 송풍팬(205)이 최대부하운전을 하여 냉난방기 송풍팬(205)을 통해 발생된 냉풍이 냉방장소로 공급된다.
운전모드 2에서 냉난방기(204)의 냉매는 제2순환펌프(202)를 통해 지열증발기(203)로 순환된다.
도 4는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 3의 운전도면이다.
운전모드 3은 여름철에 열펌프열풍건조부(A)가 비가동되고, 지열을 이용한 냉방운전이 진행되는 모드이고, 열펌프열풍건조부(A)가 가동되지 않아도 지열원을 이용하여 여름철에 냉방을 하므로 시스템 가동율을 높여 투자회수율을 높일 수 있는 모드이다..
운전모드 3에서는 압축기(101) 및 건조순환팬(104)(105)이 정지되어 열펌프열풍건조부(A)가 가동되지 않는다.
운전모드 3에서는 운전모드 1과 같이 한 쌍의 순환펌프(201)(202) 중에서 제1순환펌프(201)가 작동되고, 냉매(물)는 건조증발기(107)와 열교환없이 지열증발기(203)를 통과한 후 냉난방기(204)로 공급된다.
운전모드 3에서는 냉난방기 송풍팬(204)이 작동하여 냉방장소에 냉풍을 공급하며, 냉방장소와 열교환되는 냉매는 그 온도가 예를 들어 15℃에서 20℃로 상승되어 지열 열교환기(207)로 공급된다.
운전모드 3에서 지열 열교환기(207)는 예를 들어 20℃로 상승된 냉매의 온도를 지중열과 열교환하여 15℃로 낮추게 되고, 제1순환펌프(201)는 지열 열교환기(207)의 냉매를 지열증발기(203) 및 냉난방기(204) 쪽으로 순환시킨다.
운전모드 3에서 실내설정온도에 의해 냉난방기 송풍팬(205)이 정지하게 되면 그에 따라 제1순환펌프(201)도 정지하게 되고, 실내온도가 상승하여 냉난방기 송풍팬(205)이 동작하면 제1순환펌프(201)도 동시에 작동된다.
도 5는 동 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 운전모드 4의 운전도면이다.
운전모드 4은 겨울철에 열펌프열풍건조부(A)가 비가동되고, 지열을 이용한 난방운전이 진행되는 모드이고, 열펌프열풍건조부(A)가 가동되지 않아도 지열원을 이용하여 겨울철에 난방을 하므로 시스템 가동율을 높여 투자회수율을 높일 수 있는 모드이다..
운전모드 4에서는 운전모드 3과 마찬가지로 압축기(101) 및 건조순환팬(104)(105)이 정지되어 열펌프열풍건조부(A)가 가동되지 않는다.
운전모드 4에서는 운전모드 3과 마찬가지로 한 쌍의 순환펌프(201)(202) 중에서 제1순환펌프(201)가 작동되고, 냉매(물)는 건조증발기(107)와 열교환없이 지열증발기(203)를 통과한 후 냉난방기(204)로 공급된다.
운전모드 4에서는 냉난방기 송풍팬(204)이 작동하여 난방장소에 온풍을 공급하며, 난방장소와 열교환되는 냉매는 그 온도가 예를 들어 15℃에서 10℃로 하강되어 지열 열교환기(207)로 공급된다.
운전모드 4에서 지열 열교환기(207)는 예를 들어 10℃로 하강된 냉매의 온도를 지중열과 열교환하여 15℃로 상승시키게 되고, 제1순환펌프(201)는 지열 열교환기(207)의 냉매를 지열증발기(203) 및 냉난방기(204) 쪽으로 순환시킨다.
운전모드 4에서 실내설정온도에 의해 냉난방기 송풍팬(205)이 정지하게 되면 그에 따라 제1순환펌프(201)도 정지하게 되고, 실내온도가 낮아져 냉난방기 송풍팬(205)이 동작하면 제1순환펌프(201)도 동시에 작동된다.
이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)는 운전모드 1을 통해 겨울철에 열펌프열풍건조부(A)의 효율을 증대시킬 수 있게 되고, 운전모드 2를 통해 열펌프열풍건조부(A)가 가동되는 여름철에 건조증발기(107)를 통해 냉방을 실시할 수 있게 되고, 운전모드 3과 운전모드 4를 통해 열펌프열풍건조부(A)가 가동되지 않는 여름철과 겨울철에 지열을 이용하여 냉방과 난방을 실시할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기의 구성도이다.
도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)는 지열냉난방부(B)에서 전술한 바람직한 실시 예의 냉난방기(204), 냉난방기 송풍팬(205)을 사용하지 않고, 지열증발기(203)과 지열 열교환기(207) 사이에 냉온수탱크(303)를 마련한 형태이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)에서 냉온수탱크(303)의 물은 제1순환펌프(201)가 작동될 때에 지열 열교환기(207)를 거쳐 지열증발기(203)로 공급되고, 제2순환펌프(202)가 작동될 때 지열 열교환기(207)를 거치지 않고 지열증발기(203)로 공급된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)는 겨울철에 지중열과 열교환된 15℃의 물을 통해 열펌프열풍건조부(A)의 건조증발기(107)를 가열하여 열펌프열풍건조부(A)의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지열원 열펌프열풍건조기(100)에서 지열에 의해 냉각된 냉수나 지열에 의해 가열된 온수를 작업용이나 냉난방용으로 사용함으로써 시스템 가동율을 높여 투자회수율을 높일 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
100 : 지열원 열펌프열풍건조기
101 : 압축기 102, 103 : 건조응축기
104, 105 : 건조순환팬 106 : 팽창밸브
107 : 건조증발기
201, 202 : 순환펌프 203 : 지열증발기
204 : 냉난방기 205 : 냉난방기 송풍팬
207 : 지열 열교환기
301 : 건조실 302 : 열교환수조
303 : 냉온수탱크
A : 열펌프열풍건조부 B : 지열냉난방부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 건조실(301) 내부에 설치되는 건조응축기(102)(103)에 압축기(101)에서 압축된 냉매가 공급되고, 건조응축기(102)(103)에 접속된 팽창밸브(104)와 압축기(101)의 사이에 건조증발기(107)가 마련되고, 건조응축기(102)(103)의 일측에 건조순환팬(104)(105)이 설치되어 건조실(301)의 피건조물을 열풍으로 건조하는 열펌프열풍건조부(A);
    지중에 매립 설치되어 지중열과 냉매가 열교환되는 지열 열교환기(207)가 순환펌프(201)를 통해 지열증발기(203)에 접속되고, 지열증발기(203)가 냉난방기(204)에 접속되고, 냉난방기(204)가 지열 열교환기(207)와 접속되고, 냉난방기(204)의 일측에 냉난방기 송풍팬(205)이 설치되는 지열냉난방부(B);를 포함하고,
    열펌프열풍건조부(A)의 건조증발기(107)와 지열냉난방부(B)의 지열증발기(203)가 열교환수조(302)에 설치되어 건조증발기(107)와 지열증발기(203)의 열교환이 이루어지도록 하고,
    지열냉난방부(B)는 한 쌍의 순환펌프(201)(202)를 구비하고, 제1순환펌프(201)는 지열 열교환기(207)를 경유한 냉매를 지열증발기(203)로 순환시키고, 제2순환펌프(201)는 지열 교환기(207)를 바이패스한 냉매를 지열증발기(203)로 순환시키는 것을 특징으로 하는 지열원 열펌프열풍건조기.
  3. 제2항에 있어서,
    열펌프열풍건조부(A)와 지열냉난방부(B)의 작동을 제어하는 제어부를 구비하되,
    제어부는 압축기(101)와 건조순환팬(104)(105)의 작동으로 열풍이 건조실(301)에 공급되어 건조실(301) 내부의 피건조물이 건조되도록 열펌프열풍건조부(A)를 제어하는 동시에,
    제1순환펌프(201)의 작동으로 지열증발기(203)의 냉매가 냉난방기(204)를 거쳐 지열 열교환기(207)로 순환되도록 함으로써 열교환수조(302)의 내부에서 건조증발기(107)와 지열증발기(203)의 열교환이 이루어지도록 지열냉난방부(B)를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열원 열펌프열풍건조기.
  4. 제2항에 있어서,
    열펌프열풍건조부(A)와 지열냉난방부(B)의 작동을 제어하는 제어부를 구비하되,
    제어부는 압축기(101)와 건조순환팬(104)(105)의 작동으로 열풍이 건조실(301)에 공급되어 건조실(301) 내부의 피건조물이 건조되도록 열펌프열풍건조부(A)를 제어하는 동시에,
    제2순환펌프(202)의 작동으로 냉난방기(204)의 냉매가 지열 열교환기(207)를 바이패스하여 지열증발기(203)로 순환되도록 하고, 냉난방기 송풍팬(205)의 작동으로 실내의 냉방이 수행되도록 지열냉난방부(B)를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열원 열펌프열풍건조기.
  5. 제2항에 있어서,
    열펌프열풍건조부(A)와 지열냉난방부(B)의 작동을 제어하는 제어부를 구비하되,
    제어부는 압축기(101)와 건조순환팬(104)(105)를 정지시켜 건조실(301) 내부에 열풍이 공급되지 않도록 열펌프열풍건조부(A)를 제어하는 동시에,
    제1순환펌프(201)의 작동으로 지열증발기(203)의 냉매가 냉난방기(204)를 거쳐 지열 열교환기(207)로 순환되도록 하고, 열교환수조(302)의 내부에서 건조증발기(107)와 지열증발기(203)의 열교환 없이 냉난방기 송풍팬(204)이 작동으로 실내의 냉방 또는 난방이 수행되도록 지열냉난방부(B)를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열원 열펌프열풍건조기.
  6. 삭제
  7. 삭제
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