KR102055649B1

KR102055649B1 - 건조기용 열교환기

Info

Publication number: KR102055649B1
Application number: KR1020190060707A
Authority: KR
Inventors: 이상렬
Original assignee: 이상렬
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2019-12-13

Abstract

본 발명의 건조기용 열교환기는 건조실 내부에서 순환된 일부의 습공기와 열교환되되, 냉매의 증발열에 의해 습공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 증발기(100); 상기 증발기(100)에 의해 습기가 제거된 건공기 및 건조실 내부에서 순환된 나머지의 습공기와 열교환되되, 압축된 냉매가 응축되는 응축열에 의해 건공기 및 습공기를 가열시키는 응축기(200);로 이루어지며, 상기 증발기(100)는 상기 응축기(200)의 전방에 설치되며 상기 응축기(200)와 서로 근접하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

건조기용 열교환기{Heat Exchanger for Drier}

본 발명은 건조기용 열교환기에 관한 것으로, 제습기능과 재열기능을 동시에 수행하도록 하여 건조시간을 줄이고 열교환기의 용량을 줄일 수 있도록 하는 건조기용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 농수산물 가공품을 제조하기 위해서는 적정온도에서 적정시간동안 가열, 송풍 및 발생 수분을 효율적으로 제거하기 위한 건조장치가 요구된다.

보일러를 가동하여 건조실 내부를 고온으로 유지하거나 열교환기와의 열교환을 통해 고온으로 상승된 공기를 건조실 내부에 공급하여 피건조물을 건조하는 방식이 일반적이다.

종래 기술에 의한 건조장치에 의하면, 피건조물의 건조시 피건조물 자체는 건조되지만 공기는 습공기로 상변화된다. 따라서, 습공기는 피건조물을 건조하지 못하기 때문에 배출할 수 밖에 없으며, 이와 같은 습공기의 배출시 건조실 내부의 열이 함께 배출되고, 배출된 공기만큼 고온의 공기를 건조실 내부에 보충하여야 하므로 보일러, 열교환기의 가동을 위한 유지비, 전력이 더 요구되므로 유지 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 히트펌프의 싸이클에 의한 열교환매체와 공기의 열교환을 통해 건조실 내부에 고온의 공기를 공급하여 농산물 등을 건조하고, 건조실에서 배출되는 습공기에서 습기를 제거하여 건조된 고온의 공기를 다시 건조실에 공급하여 농산물 등을 건조함으로써 불필요한 에너지 낭비를 없앨 수 있도록 한 히트펌프를 이용한 건조장치가 제안된 바 있다.

상기 히트펌프를 이용한 건조장치는, 건조실에서 배출되는 습공기에서 습기를 제거하여 건조된 고온의 공기를 다시 건조실에 공급하게 되는데, 건조실에서 배출되는 습공기는 증발기와 열교환하여 습기가 제거되게 되며, 습기가 제거된 건조된 공기는 이를 재가열하기 위한 응축기와 열교환하게 되어 가열된 건공기가 건조실로 공급하여 건조실 내부의 건조대상물을 건조시키게 된다.

따라서, 건조실에서 배출되는 습공기가 증발기와 열교환하여 습기가 제거되어 건공기가 변화될 때 공기의 온도가 낮아지게 되며, 이 건공기를 재가열할 때 건조실에 필요한 고온으로 가열하기 위해서는 응축기의 용량이 커져야 하는 문제점이 있다. 또한, 응축기의 용량이 커지게 되면 이와 수반되는 압축기의 용량 또한 커져야 하므로, 결국 히트펌프 건조기가 대형화되어야 하는 문제점이 있다.

응축기의 용량 및 압축기의 용량을 줄이기 위한 방안으로는 응축기와 열교환된 건공기를 가열시키기 위한 별도의 히터를 구비하여야 하나, 효율적이지 못하고 장치가 복잡하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 응축기의 용량 및 압축기의 용량을 줄이도록 하여 건조기를 소형화할 수 있도록 하는 건조기용 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 건조기용 열교환기는, 건조실 내부에서 순환된 일부의 습공기와 열교환되되, 냉매의 증발열에 의해 습공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 증발기(100); 상기 증발기(100)에 의해 습기가 제거된 건공기 및 건조실 내부에서 순환된 나머지의 습공기와 열교환되되, 압축된 냉매가 응축되는 응축열에 의해 건공기 및 습공기를 가열시키는 응축기(200);로 이루어지며, 상기 증발기(100)는 상기 응축기(200)의 전방에 설치되며 상기 응축기(200)와 서로 근접하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기(100)의 전열용량은 상기 응축기(200)의 전열용량의 30 내지 70%인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 증발기(100)로의 공기가 유입되는 유입면적은 상기 응축기(200)의 공기가 유입되는 유입면적보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 응축기의 용량 및 압축기의 용량을 줄이도록 하여 건조기를 소형화할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 별도의 히터를 필요로 하지 않아 장치가 간단하고 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 블로워에 의해 증발기 및 응축기로의 공기를 흡입할 때 공기저항을 줄임으로써 원활한 공기순환이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건조기용 열교환기의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 건조기용 열교환기을 설명한다.

본 발명에 따른 건조기용 열교환기는, 증발기(100)와 응축기(200)로 이루어진다.

상기 증발기(100) 및 응축기(200)는 1열 내지 3열을 이루는 배관이 지그재그유로를 이루며 배관에 열교환효율을 높이기 위해 판형태의 다수의 핀(fin)이 결합되어 핀 사이를 통과되는 공기와 접촉하여 열교환을 수행하는 일반적인 형태를 이룬다.

상기 증발기(100)는 건조실 내부에서 순환된 일부의 습공기와 열교환되되, 냉매의 증발열에 의해 습공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 역할을 한다. 팽창밸브(400)를 통과한 냉매는 상기 증발기(100)를 통과하면서 냉매가 팽창되게 되고, 팽창되기 위해 필요한 열을 흡수하게 되며 주위의 공기를 냉각시키게 된다. 건조실 내부에서 순환된 일부의 습공기가 상기 증발기(100)에 의해 냉각되게 되면, 공기에 함유된 수분이 냉각되어 응결되게 되고 응결된 물은 건조실 외부로 배수되게 된다.

상기 응축기(200)는 상기 증발기(100)에 의해 습기가 제거된 건공기 및 건조실 내부에서 순환된 나머지의 습공기와 열교환되되, 압축된 냉매가 응축되는 응축열에 의해 건공기 및 습공기를 가열시키는 역할을 한다.

압축기(300)에 의해 냉매가 압축되면 냉매는 열을 축적하게 되고 축적된 열은 응축기(200)를 통과하면서 열교환되어 열을 배출하게 되고 냉매가 열을 배출하게 되면 응축하게 된다. 이때, 응축기(200)는 압축된 냉매에 축적된 열을 방출하게 되며 주위의 공기를 가열시키게 된다. 상기 응축기(200)로는 상기 증발기(100)를 통과한 건공기와 건조실 내부에서 순환된 나머지의 습공기가 통과되게 되며, 상기 응축기(200)를 통과한 건공기 및 나머지 습공기는 가열되어 건조대상물로 공급되게 된다.

이때, 상기 증발기(100)는 상기 응축기(200)의 전방에 설치되며 상기 응축기(200)와 서로 근접하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 증발기(100)로 일부의 습공기가 통과되도록 하고 상기 응축기(200)로 나머지의 습공기와 상기 증발기(100)를 통과한 건공기를 통과되도록 하기 위해 상기 응축기(200)의 후부에 블로워가 설치되게 되는데, 상기 증발기(100)는 상기 응축기(200)의 전방에 설치되며 상기 응축기(200)와 서로 근접하도록 설치되게 되면, 하나의 블로워에 의해 상기 증발기(100) 및 상기 응축기(200)로의 공기의 통과를 원활하게 할 수 있게 된다.

상기 증발기(100)와 상기 응축기(200)의 설치간격은 30 내지 100mm 인 것이 바람직하다.

상기 증발기(100)와 상기 응축기(200)의 설치간격이 30 mm 미만으로 너무 작으면 상기 증발기(100)와 상기 응축기(200)의 열간섭이 발생되어 열교환효율이 저하되게 되며, 상기 증발기(100)와 상기 응축기(200)의 설치간격이 100 mm를 초과하게 되면 블로워의 용량이 커지게 되고 소음이 커지게 되며, 상기 증발기(100)를 통과한 건공기가 전부 상기 응축기(200)로 유입되지 않게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 증발기(100)의 전열용량은 상기 응축기(200)의 전열용량의 30 내지 70%인 것이 바람직하다.

상기 증발기(100)의 전열용량은 상기 응축기(200)의 전열용량의 30% 미만으로 너무 낮으면, 습공기의 냉각효율이 너무 작아 건조실 내부에서 순환되는 공기의 습도가 너무 높게 되어 건조시간이 너무 많이 걸리게 되며, 건조효율이 저하하게 된다.

상기 증발기(100)의 전열용량은 상기 응축기(200)의 전열용량의 70%를 초과하여 너무 높으면, 습공기의 냉각효율은 좋아 건조실 내부에서 순환되는 공기의 습도가 낮게 되나, 건조실 내부에서 순환되는 공기의 온도도 저하되어, 건조실 내부에서 순환되는 공기의 온도를 상승시키기 위한 별도의 히터를 구비하게 되므로, 장치가 복잡하게 되고 전력소모가 많게 되는 문제점이 있다.

이와 같이 본 발명은 증발기를 통과한 건공기와 증발기를 통과하지 않는 습공기를 응축기로 통과되도록 하여 가열시켜 건조실 내부로 순환되도록 함으로써, 건조실 내부에서 순환되는 공기의 온도가 저하되는 것을 방지하게 되며, 건조실 내부에서 순환되는 공기의 온도를 상승시키기 위한 별도의 히터를 필요로 하지 않아, 장치가 단순하고, 전력소모를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 응축기의 용량을 크게 하지 않아도 되고, 이에 따른 압축기의 용량을 줄일 수 있어 건조기를 소형화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 블로워에 의해 증발기 및 응축기로의 공기를 흡입할 때 공기저항을 줄임으로써 원활한 공기순환이 가능한 효과가 있다.

아울러, 상기 증발기(100)로의 공기가 유입되는 유입면적은 상기 응축기(200)의 공기가 유입되는 유입면적보다 작은 것이 바람직하다.

상기 증발기(100)로의 공기가 유입되는 유입면적이 상기 응축기(200)의 공기가 유입되는 유입면적보다 작게 되면, 상기 증발기(100)를 통과한 건공기와 상기 증발기(100)를 통과하지 않은 습공기가 상기 응축기(200)로 원활하게 유입될 수 있게 되며, 블로워에 의해 증발기 및 응축기로의 공기를 흡입할 때 공기저항을 줄임으로써 원활한 공기순환이 가능하게 된다.

아울러, 상기 증발기(100)와 일렬로 설치되며 상기 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 조절하여 건조실 내부의 온도조절을 위한 습공기 조절용 댐퍼(미도시됨)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 습공기 조절용 댐퍼는 판형태로 구비되며 중간부위가 힌지결합되어 회동에 의해 개폐각도가 조절되어 상기 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

건조실 내부의 온도가 설정온도보다 높으면, 습공기 조절용 댐퍼에 의해 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 줄이게 된다. 이렇게 되면 상대적으로 증발기(100)를 통과하는 습공기의 양이 많게 되고 상기 증발기(100)를 통과한 건공기는 온도가 더 낮게 된다. 따라서, 응축기(200)를 통과한 가열된 습공기 및 건공기는 전체적으로 온도가 낮아지게 되며, 결국 건조실 내부의 온도가 낮아지게 된다.

반대로, 건조실 내부의 온도가 설정온도보다 낮으면, 습공기 조절용 댐퍼에 의해 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 늘리게 된다. 이렇게 되면 상대적으로 증발기(100)를 통과하는 습공기의 양이 적게 되고 상기 증발기(100)를 통과한 건공기는 온도가 더 높게 된다. 따라서, 응축기(200)를 통과한 가열된 습공기 및 건공기는 전체적으로 온도가 높아지게 되며, 결국 건조실 내부의 온도가 높아지게 된다.

이와 같이, 습공기 조절용 댐퍼의 개폐에 의해 건조실 내부의 온도를 조절할 수 있게 된다. 아울러, 습공기 조절용 댐퍼는 습도조절에 관여함은 물론이다.

습공기 조절용 댐퍼는 건조실 내부에 구비되는 온도센서 및 습도센서에 의해 감지된 온도 및 습도에 의해 판의 회동에 따른 개폐량이 조절되어 건조실 내부의 온도 및 습도를 조절하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 건조기용 열교환기를 적용하여 건조기를 구성함으로써, 응축기의 용량 및 압축기의 용량을 줄이도록 하여 건조기를 소형화할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 별도의 히터를 필요로 하지 않아 장치가 간단하고 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 블로워에 의해 증발기 및 응축기로의 공기를 흡입할 때 공기저항을 줄임으로써 원활한 공기순환이 가능한 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 증발기
200 : 응축기
300 : 압축기
400 : 팽창밸브

Claims

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건조실 내부에서 순환된 일부의 습공기와 열교환되되, 냉매의 증발열에 의해 습공기를 냉각시켜 습기를 제거하는 증발기(100);
상기 증발기(100)에 의해 습기가 제거된 건공기 및 건조실 내부에서 순환된 나머지의 습공기와 열교환되되, 압축된 냉매가 응축되는 응축열에 의해 건공기 및 습공기를 가열시키는 응축기(200);로 이루어지며,
상기 증발기(100)는 상기 응축기(200)의 전방에 설치되며 상기 응축기(200)와 서로 근접하도록 설치되며,
상기 증발기(100)의 전열용량은 상기 응축기(200)의 전열용량의 30 내지 70%이고,
상기 증발기(100)와 상기 응축기(200)의 설치간격은 30 내지 100mm 이며,
상기 증발기(100)로의 공기가 유입되는 유입면적은 상기 응축기(200)의 공기가 유입되는 유입면적보다 작고,
상기 증발기(100)와 일렬로 설치되며 상기 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 조절하여 건조실 내부의 온도조절을 위한 습공기 조절용 댐퍼가 더 구비되며,
상기 습공기 조절용 댐퍼는 판형태로 구비되며 중간부위가 힌지결합되어 회동에 의해 개폐각도가 조절되되, 건조실 내부에 구비되는 온도센서 및 습도센서에 의해 감지된 온도 및 습도에 의해 판의 회동에 따른 개폐량이 조절되어 상기 응축기(200)로 유입되는 습공기의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 건조기용 열교환기.