KR102115803B1 - 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치 - Google Patents

Abstract

이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치가 개시되어 있다.
개시된 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치는 내부가 격벽에 의해 건조실과 열교환실로 구획되어 있는 외부하우징;
외부하우징의 건조실 내에 설치되며, 적어도 측면과 상면이 건조실과 이격되
어 공기유로를 형성하고 있고, 일측면과 타측면에 공기유입구와 공기배출구가 각각마련된 건조챔버;
건조챔버에 인출 가능하게 내장되며, 피건조물이 수납되는 건조대;
외부하우징의 열교환실 내에 설치되며, 제1, 2 압축기, 제1, 2 증발열교환기, 제1, 2 응축열교환기, 제1, 2 팽창변을 갖는 이중사이클형 히트펌프;
건조실 내의 공기를 공기유로를 따라 순환시켜줌과 아울러 격벽의 하부에 마
련되는 개구부를 통해 건조실 내의 공기를 열교환실로 송풍하여 주는 제1 송풍기;
열교환실로 유입된 공기가 제1, 2 증발 열교환기, 제1, 2 응축 열교환기 중어느 하나를 선택적으로 통과하도록 유도하거나 제1, 2 증발 열교환기 및 제1, 2 응축 열교환기를 모두 통과하도록 유도하는 공기유도덕트; 및
공기유도덕트를 통과한 공기를 건조실로 송풍하여 주는 제2 송풍기;를 포함하며,
공기유도덕트는,
제1, 2 증발 열교환기가 내장되는 제1 덕트;
제1, 2 응축 열교환기가 내장되는 제2 덕트;를 포함하되,
제1 덕트 내에는 제1 덕트의 입구를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐변과, 제1덕트의 출구를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐변이 설치되고,
제2 덕트 내에는 제2 덕트를 선택적으로 개폐하는 제3 개폐변이 설치되며,
제1 덕트와 제2 덕트 사이의 분리벽에는 제1, 2 증발 열교환기로부터 제1, 2 응축 열교환기로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제4 개폐변이 설치되어 구성됨을 더 포함하고,
건조모드의 변경에 따라 제1 내지 4 개폐변을 자동으로 제어하는 밸브 컨트롤러를 더 포함하여,
일반 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 4 개폐변은 열리고, 제2, 3 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기가 연통된 상태가 됨에 따라, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기를 모두 경유하게 되어 일반 건조기능을 수행하게 되며,
냉풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 2 개폐변은 열리고, 제3, 4 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기만을 경유하여 저온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 냉풍 건조를 수행하게 되고,
열풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제3 및 4 개폐변은 열리고, 제1, 2 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제2 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 응축 열교환기만을 경유하여 고온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 열풍 건조를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치{Drying apparatus with double cycle heat pump}

본 발명은 건조공기에 의해 피건조물을 건조하기 위한 건조장치에 관련한 것으로, 더 상세하게는 이중사이클형 히트펌프를 이용하여 건조공정을 수행함과 아울러 냉풍건조, 열풍건조, 감압건조를 선택적으로 수행할 수 있는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치에 관한 것이다.

예컨대, 벼, 보리 고추 등의 농산물이나 생선, 해초 등의 수산물(농수산물) 등에는 많은 수분이 포함되어 있고, 이러한 농수산물을 장기간 보관하거나 저장하기 위해서는 농수산물에 포함된 수분을 제거하여야 하며, 이를 위해 과거에는 자연 건조방식이 이용되어 왔다. 이러한 자연 건조방식은 자연광에만 의존해야 하기 때문에 건조장소와 시간이 제한적이라는 문제점이 있었다.

이에, 자연 건조와 달리 장소와 시간적인 제한 없이 건조작업이 가능한 인공 건조기가 주목되고 있다. 인공 건조기는 일반적으로 화석연료나 전기히터를 이용하여 공기를 가열한 다음, 가열된 공기를 급기팬을 이용하여 건조기 내의 피건조물로 송풍함으로써 피건조물을 건조시키게 된다.

그러나, 화석연료나 전기히터를 사용하여 피건조물을 건조시키는 경우는 건조과정에서 피건조물로부터 증발된 다량의 수분이 건조기 내부에 존재하게 되고, 이 경우 건조기의 건조효율이 저하되기 때문에 주기적으로 건조기 내부의 수분이 포함된 공기를 제거하면서 이와 동시에 외기를 도입해야 한다. 이 과정에서 많은 열에너지가 공기와 함께 건조기의 외부로 방출되기 때문에 열에너지의 손실이 크며, 이러한 손실된 열에너지 만큼 열에너지를 보충해 주어야 하므로 효율성이 떨어진다.

최근에는 상기한 히터방식 건조기의 단점을 보완한 냉동사이클을 이용하는 히트펌프식 건조기가 보급되어 있는데, 이와 관련한 선행특허로서 특허등록공보 제1071808호가 개시되어 있다.

위 특허문헌에 개시된 히트펌프식 건조기는 냉동사이클을 이용한 공기 순환 방식의 제습 건조기로서, 응축기에 의해 공기를 가열한 다음 건조실 내부로 공급하여 피건조물을 건조시키고, 건조실로부터 배출되는 공기를 증발기로 냉각시킴으로써 공기 속에 포함된 수분이 제거되도록 하는 방식을 채택하면서 증발기 부근에 재열기를 설치하여 증발기에 의해 냉각된 공기를 다시 가열 즉, 가열열(건조)→냉각(제습)→재열(제습)→가열(건조)의 순환과정을 거치도록 함으로써 에너지 이용효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기한 특허문헌과 같이 건조기에 재열기가 추가되는 경우, 건조기의 구성이 복잡해 질 뿐만 아니라, 재열기는 2차 증발기의 기능을 가지므로 실제로는 에너지 이용효율에 있어서 별다른 이득이 없다 할 것이다.

문헌 1 : 등록특허공보 제10-1432930호(2014년 8월 14일 등록)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건조공기를 이중 증발열교환기에 의해 저온으로 열교환시킴과 아울러 수분을 제거하고, 이중 응축열교환기에 의해 고온으로 열교환시킴으로써 공기의 급속건조 및 급속승온이 가능한 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 일반건조, 냉풍건조, 열풍건조, 감압건조 등을 선택적으로 수행할 수 있는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치를 제공함에 있다.

본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 실시예에 따르면,
내부가 격벽에 의해 건조실과 열교환실로 구획되어 있는 외부하우징;
외부하우징의 건조실 내에 설치되며, 적어도 측면과 상면이 건조실과 이격되
어 공기유로를 형성하고 있고, 일측면과 타측면에 공기유입구와 공기배출구가 각각마련된 건조챔버;
건조챔버에 인출 가능하게 내장되며, 피건조물이 수납되는 건조대;
외부하우징의 열교환실 내에 설치되며, 제1, 2 압축기, 제1, 2 증발열교환기, 제1, 2 응축열교환기, 제1, 2 팽창변을 갖는 이중사이클형 히트펌프;
건조실 내의 공기를 공기유로를 따라 순환시켜줌과 아울러 격벽의 하부에 마
련되는 개구부를 통해 건조실 내의 공기를 열교환실로 송풍하여 주는 제1 송풍기;
열교환실로 유입된 공기가 제1, 2 증발 열교환기, 제1, 2 응축 열교환기 중어느 하나를 선택적으로 통과하도록 유도하거나 제1, 2 증발 열교환기 및 제1, 2 응축 열교환기를 모두 통과하도록 유도하는 공기유도덕트; 및
공기유도덕트를 통과한 공기를 건조실로 송풍하여 주는 제2 송풍기;를 포함하며,
공기유도덕트는,
제1, 2 증발 열교환기가 내장되는 제1 덕트;
제1, 2 응축 열교환기가 내장되는 제2 덕트;를 포함하되,
제1 덕트 내에는 제1 덕트의 입구를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐변과, 제1덕트의 출구를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐변이 설치되고,
제2 덕트 내에는 제2 덕트를 선택적으로 개폐하는 제3 개폐변이 설치되며,
제1 덕트와 제2 덕트 사이의 분리벽에는 제1, 2 증발 열교환기로부터 제1, 2 응축 열교환기로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제4 개폐변이 설치되어 구성됨을 더 포함하고,

건조모드의 변경에 따라 제1 내지 4 개폐변을 자동으로 제어하는 밸브 컨트롤러를 더 포함하여,

일반 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 4 개폐변은 열리고, 제2, 3 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기가 연통된 상태가 됨에 따라, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기를 모두 경유하게 되어 일반 건조기능을 수행하게 되며,
냉풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 2 개폐변은 열리고, 제3, 4 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기만을 경유하여 저온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 냉풍 건조를 수행하게 되고,
열풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제3 및 4 개폐변은 열리고, 제1, 2 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제2 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 응축 열교환기만을 경유하여 고온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 열풍 건조를 수행하는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치가 제공된다.

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바람직하게, 건조챔버의 공기유입구를 선택적으로 개폐하기 위한 유입구 개폐변; 건조챔버의 공기배출구를 선택적으로 개폐하기 위한 배출구 개폐변; 공기유입구와 공기배출구가 폐쇄된 상태에서 건조챔버 내의 공기를 외부하우징의 외부로 배출하기 위한 통로가 되는 감압유로; 감압유로를 선택적으로 개폐하기 위한 감압변; 및 감압유로 내에 설치되어 건조챔버 내의 공기를 감압유로를 통해 외부하우징의 외부로 강제배출함으로써 건조챔버의 내부를 감압시켜주는 감압팬;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 건조대의 각 트레이 상측에는 길이가 불규칙한 방해돌기가 다수 마련되어, 공기가 방해돌기에 부딪치면서 불규칙하게 유동됨과 함께 흐름이 지연되도록 한 것을 더 포함할 수 있다.

과제해결수단에 따르면, 본 발명은 건조용 공기를 이중 증발 열교환기를 통과시킴에 따라 급속한 저온화 및 수분 제거 효율이 우수하고, 이중 응축 열교환기에 의해 급속한 고온화가 가능하므로, 결과적으로 피건조물의 건조시간을 단축할 수 있는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명은 열교환실의 유로를 다유로 구조로 구성하고, 이에 내장되는 개폐밸브의 자동제어를 통해 일반건조, 냉풍건조, 열풍건조 등 여러 모드의 건조가 가능하며, 이에 더하여, 건조챔버의 입출구를 폐쇄한 후 감압유로를 통해 건조챔버의 내부를 배출하여 감압시켜서 건조시키는 감압건조도 가능하다.

또한, 본 발명은 단일사이클형 히트펌프에 비해 압축기의 소비전력이 감소되어 유지비용을 절감할 수 있다.

이러한 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치의 전체 구성도
도 2는 건조대의 상세도
도 3은 본 발명에 따른 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치에서, 열교환실 내의 덕트구조 및 개폐밸브의 배치도
도 4는 개폐밸브의 제어블록도
도 5a는 일반 건조모드의 밸브 개폐상태도
도 5b는 냉풍 건조모드의 밸브 개폐상태도
도 5c는 온풍 건조모드의 밸브 개폐상태도
도 6은 단일사이클형 히트펌프와 이중사이클형 히트펌프의 성능 비교 그래프
도 7a는 본 발명에 따른 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치에서 건조챔버의 상세도
도 7b는 건조챔버의 감압건조 시 작동상태도

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 개시한다.

도 1은 본 발명에 따른 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치의 전체 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치(이하 '건조장치'라 약칭함)(100)는, 외부하우징(200), 건조챔버(300), 건조대(400), 이중사이클형 히트펌프(500), 제1 송풍기(610) 및 제2 송풍기(620)를 포함한다.

외부하우징(200)은 건조장치(100)의 케이싱 역할을 하는 것으로서, 내부는 격벽(210)을 사이에 두고 건조실(220)과 열교환실(230)로 구획될 수 있다.

격벽(210)의 하부에는 건조실(220)과 열교환실(230)을 연통하는 개구부(211)가 형성되어 있어서 건조실(220)의 공기가 열교환실(230)로 건너갈 수 있는 통로 역할을 한다.

건조챔버(300)는 외부하우징(200)의 건조실(220) 내에 설치되며, 일측면과 타측면에 공기유입구(310)와 공기배출구(320)가 각각 마련될 수 있다.

그리고, 건조챔버(300)는 각 측면과 상면이 건조실(220)의 내벽과 이격되게 내장되어 있어서 건조실(220)과 건조챔버 사이에는 공기가 유통되는 공기유로(f)를 형성하고 있다.

여기서, 건조챔버(300)의 내면 및 외면은 공기에 포함된 먼지 및 오염물질 등으로부터 표면이 부식되는 것을 방지하기 위하여 금속재의 표면 도포재료로 도포층이 형성될 수 있다.

이 도포층은 알루미나 분말 60중량%, NH₄Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 구리 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성된다.

상기 알루미나 분말은 고온으로 가열될 때 소결, 엉킴, 융착 방지 등의 목적으로 첨가된다. 이러한 알루미나 분말이 60중량% 미만으로 첨가되면, 소결, 엉킴, 융착 방지의 효과가 떨어지며, 알루미나 분말이 60중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서, 알루미나 분말은 60중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 NH₄Cl은 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식, 구리 및 마그네슘과 반응하여 확산 및 침투를 활성화시키는 역할을 한다. 이러한 NH₄Cl은 30중량% 첨가된다. NH₄Cl이 30중량% 미만으로 첨가되면, 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식 구리 및 마그네슘과 반응이 제대로 이루어지지 않으며 이에 따라 확산 및 침투를 활성화시키지 못한다. 반면에, NH₄Cl이 30중량% 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서 NH₄Cl은 30중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 아연은 물에 닿는 금속의 부식을 방지하는 것과 전기 방식용으로 사용되도록 배합된다. 이러한 아연은 2.5중량%가 혼합된다. 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 물에 닿는 금속의 부식을 제대로 방지시키지 못하게 된다. 반면에 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 아연은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 구리는 상기 알루미늄과 조합하여 금속의 경도 및 인장강도를 높이게 된다. 이러한 구리는 2.5중량% 혼합된다. 구리의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 알루미늄과 조합될시 금속의 경도 및 인장강도를 제대로 높이지 못하게 된다. 반면에 구리의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 구리는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 마그네슘의 순수한 금속은 구조강도가 낮으므로 상기 아연 등과 함께 조합하여 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성을 높이는 용도로 배합된다. 이러한 마그네슘은 2.5중량% 혼합된다. 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 아연 등과 함께 조합될 시 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 마그네슘는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄은 가볍고 단단하고 내부식성이 있는 전이 금속 원소로 은백색의 금속광택이 있는바, 뛰어난 내식성과 비중이 낮아 강철 대비 무게는 60% 밖에 되지 않으므로 금속모재에 도포되는 도포재의 중량은 줄이되 광택을 높이고 뛰어난 방수성 및 내식성을 갖도록 배합된다.

이러한 티타늄은 2.5중량% 혼합된다. 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 금속모재에 도포되는 도포재의 중량이 그다지 경감되지 않고, 광택성, 방수성, 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에, 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비는 크게 증가된다. 따라서 티타늄은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

도포층의 도포방법은 다음과 같다.

도포층이 형성되어야 할 모재와 상기 구성으로 배합된 도포재료를 폐쇄로 내에 함께 투입시키고 폐쇄로 내부에는 모재의 산화를 방지하기 위하여 2 L/min의 비율로 아르곤 가스를 주입시킨다, 아르곤 가스가 주입된 상태에서 700℃ 내지 800℃의 온도로 4 ~ 5 시간 동안 유지한다.

상기 단계를 수행하여 증기 상태의 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄이 폐쇄로 내부에 형성되고, 알루미늄 분말, 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄 배합물은 모재의 표면에 침투하여 도포층이 형성된다.

도포층이 형성된 후 폐쇄로 내부의 온도를 도포 물질/기재 복합물이 800℃~900℃로 하여 30 ~ 40시간을 유지하면 모재의 표면에는 부식 방지용 도포층이 형성되어 모재의 표면과 외기를 격리시키게 된다. 이때 상기 공정을 수행함에 있어 급격한 온도 변화는 모재 표면의 도포층이 박리될 수 있으므로 60℃/hr의 비율로 온도 변화를 시킨다.

본 발명의 도포층은 다음과 같은 장점이 있다.

본 발명의 도포층은 매우 넓은 범위의 용도를 가지므로 커튼 도포, 스프레이 페인팅, 딥 도포, 플루딩(flooding) 등과 같은 여러 가지 방법에 의해 도포될 수 있다.

본 발명의 도포층은 부식 및/또는 스케일에 대한 원칙적인 보호 기능에 추가하여 도포가 매우 얇은 층두께로 도포될 수 있어 전기전도성을 개선하는 것은 물론 물질 및 비용 절감이 가능하다. 열간 성형 과정 이후에도 높은 전기전도성이 바람직하다면 얇은 전기전도성 프라이머가 도포층의 상부에 도포될 수 있다.

성형 과정 또는 열간 성형 과정 이후, 도포 물질은 기재의 표면상에 유지될 수 있으며, 예를 들어, 긁힘 내성을 증가시키며, 부식 보호를 개선하고, 미적 외관을 충족시키며, 변색을 방지하고, 전기전도성을 변화시키며 종래 다운스트림 공정(예, 침린 및 전기이동 딥 도포)용 프라이머로 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명은 건조챔버(300)의 내외표면에 알루미나 분말, NH₄Cl, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄으로 이루어진 도포층이 도포되므로 먼지, 오염물질 등으로부터 건조챔버(300) 내외표면의 부식현상을 방지할 수 있다.

건조대(400)는 도 2에서와 같이, 건조챔버(300)의 내부에 설치되는 것으로, 그 내부에는 피건조물(1)이 층상으로 수납되도록 다단형의 트레이(410)가 마련되며, 하부에는 캐스터(420)가 설치되어 건조챔버(300)로의 인입출이 용이하도록 되어 있다.

여기서, 각 트레이(410)의 상측에는 다수의 방해돌기(430)가 하향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 각 방해돌기(430)는 그 길이가 불규칙하게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 트레이와 트레이 사이로 통과되는 공기가 불규칙한 길이의 방해돌기에 의해 난반사되어 흐름이 지연되면서 트레이 상에 수납된 피건조물(1)과 접촉시간이 증가하게 되므로 건조효과를 높일 수 있게 된다.

건조대(400)의 트레이(410) 표면에도 오염물질의 부착방지를 위해 오염방지용 도포층이 형성될 수 있다.

오염방지용 도포층은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 붕산 및 탄산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다. 이에 더하여, 상기 도포층의 도포성을 향상시키는 물질로 탄산나트륨 또는 탄산칼슘이 이용될 수 있으나 바람직하게는 탄산나트륨이 이용될 수 있다. 상기 붕산 및 탄산나트륨은 몰비로서1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.

상기 붕산 및 탄산나트륨은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.

상기 오염방지용 도포층을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

또한, 오염방지용 도포층의 조성물은 붕산 0.1 몰 및 탄산나트륨 0.05 몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.

이중사이클형 히트펌프(500)는 도 1에서와 같이, 외부하우징(200)의 열교환실(230) 내에 설치되어 이를 경유하는 공기를 열교환시켜주는 역할을 하는 것으로, 고온사이클 히트펌프와, 저온사이클 히트펌프가 조합되어 이루어진다.

고온사이클 히트펌프는 제1 압축기(510), 제1 증발 열교환기(511), 제1 응축 열교환기(512) 및 제1 팽창변(513)으로 구성되며, 저온사이클 히트펌프는 제2 압축기(520), 제2 증발 열교환기(521), 제2 응축 열교환기(522) 및 제2 팽창변(523)으로 구성될 수 있다.

여기서, 제1, 2 증발 열교환기(511,521)는 격벽(210)의 하부에 마련되는 개구부(211)에 인접하게 배치될 수 있고, 제1, 2 응축 열교환기(512,522)는 제1, 2 증발 열교환기(512,522)의 상측에 배치될 수 있다.

이에 따라, 개구부(211)를 통해 열교환실(230)로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기(511,521)와의 열교환을 통해 저온/저습화 되고, 제1, 2 응축 열교환기(512,522)에 의해 고온/저습화 되어 피건조물을 건조시키게 된다.

특히, 공기가 제1, 2 증발 열교환기(511,521)와 연속적으로 열교환되면서 급속하게 저온화할 수 있고, 이에 비례하여 급속한 제습도 가능하다. 또한, 이렇게 급속 제습된 공기가 그 상측의 제1, 2 응축 열교환기(512,522)와 연속적으로 열교환되면서 급속하게 승온되어 건조에 필요한 공기온도를 얻을 수 있으므로 건조효율을 높일 수 있게 된다.

제1 송풍기(610)는 도 1에서와 같이, 건조실(220)의 내부와 건조챔버(300) 외부에 형성되는 공기유로(f) 상에 설치되어 건조실 내의 공기를 공기유로를 따라 순환시켜주는 역할과, 격벽(210)의 하부에 마련되는 개구부(211)를 통해 건조실(220) 내의 공기를 열교환실(230)로 송풍하여 주는 역할을 병행한다.

제2 송풍기(620)는 도 1에서와 같이, 열교환실(230) 내에 설치되어 열교환된 공기를 건조실(220)로 송풍하여 주는 역할을 한다.

한편, 본 발명에 따른 건조장치(100)는 도 3에서와 같이, 열교환실(230)로 유입된 공기가 제1, 2 증발 열교환기(511,521), 제1, 2 응축 열교환기(512,522) 중 어느 하나를 선택적으로 통과하도록 유도하거나, 제1, 2 증발 열교환기(511,521) 및 제1, 2 응축 열교환기(512,522)를 모두 통과하도록 유도하는 공기유도덕트(700)를 더 포함할 수 있다.

공기유도덕트(700)는 일반 건조모드, 냉풍 건조모드, 열풍 건조모드를 선택적으로 수행하기 위해 다음의 구성을 가질 수 있다.

즉, 공기유도덕트(700)는 제1, 2 증발 열교환기(511,521)가 내장되는 제1 덕트(710)와, 제1, 2 응축 열교환기(512,522)가 내장되는 제2 덕트(720)로 구성될 수 있다.

여기서, 제1 덕트(710) 내에는 제1 덕트의 입구를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐변(711)과, 제1 덕트의 출구를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐변(712)이 설치될 수 있다.

또한, 제2 덕트(720) 내에는 제2 덕트를 선택적으로 개폐하는 제3 개폐변(721)이 설치될 수 있다.

또한, 제1 덕트(710)와 제2 덕트(720) 사이의 분리벽(730)에는 제1, 2 증발 열교환기(511,521)로부터 제1, 2 응축 열교환기(512,522)로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제4 개폐변(731)이 설치될 수 있다.

상기한 제1 내지 4 개폐변(711,712,721,731)은 도 4에서와 같이, 밸브 컨트롤러(800)에 의해 건조모드에 따라 개폐시기가 자동제어 될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 일반 건조모드일 때는 도 5a에서와 같이, 밸브 컨트롤러(800)의 제어명령에 의해 제1 및 4 개폐변(711,731)은 열리고, 제2, 3 개폐변(712,721)은 닫히게 됨으로써 제1, 2 증발 열교환기(511,521)와 제1, 2 응축 열교환기(512,522)가 연통된 상태가 된다. 이로써, 제1 덕트(710)로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기(511,521)와 제1, 2 응축 열교환기(512,522)를 모두 경유하게 되어 일반 건조기능을 수행하게 된다.

냉풍 건조모드일 때는 도 5b에서와 같이, 밸브 컨트롤러(800)의 제어명령에 의해 제1 및 2 개폐변(711,712)은 열리고, 제3, 4 개폐변(721,731)은 닫히게 된다. 이로써, 제1 덕트(710)로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기(511,521)만을 경유하여 저온으로 열교환된 채 건조실(220)로 공급되어 냉풍 건조를 수행하게 된다.

열풍 건조모드일 때는 도 5c에서와 같이, 밸브 컨트롤러(800)의 제어명령에 의해 제3 및 4 개폐변(721,731)은 열리고, 제1, 2 개폐변(711,712)은 닫히게 된다. 이로써, 제2 덕트(720)로 유입되는 공기가 제1, 2 응축 열교환기(512,522)만을 경유하여 고온으로 열교환된 채 건조실(220)로 공급되어 열풍 건조를 수행하게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 이중사이클에 의해 건조방식은 도 6의 (b) 그래프와 같이 압축기의 소비전력이 2.6kw, 3.9kw가 소용되는 반면, 단일사이클에 의한 건조방식은 (a) 그래프와 같이 압축기의 소비전력이 15kw가 소요되므로 상대적으로 소비전력을 감축할 수 있어서 유지비용을 절감할 수 있는 장점을 갖게 된다.

또 한편, 본 발명에 따른 건조장치(100)는 감압건조를 위하여, 도 7a 및 7b에서와 같이, 건조챔버(300)의 공기유입구(310)를 선택적으로 개폐하기 위한 유입구 개폐변(311)과, 건조챔버(300)의 공기배출구(320)를 선택적으로 개폐하기 위한 배출구 개폐변(321)과, 공기유입구(310)와 공기배출구(320)가 폐쇄된 상태에서 건조챔버(300) 내의 공기를 외부하우징(200)의 외부로 배출하기 위한 통로가 되는 감압유로(330)와, 감압유로 내에 설치되어 건조챔버(300) 내의 공기를 감압유로(330)를 통해 외부하우징(200)의 외부로 강제배출함으로써 건조챔버(300)의 내부를 감압시켜주는 감압팬(350)을 더 포함할 수 있다.

부연하면, 감압 건조모드가 아닌 경우, 즉 앞서 설명된 일반 건조모드, 냉풍모드, 열풍모드일 때는, 도 7a에서와 같이 건조챔버(300)의 공기유입구(310)와 공기배출구(320)가 모두 개방된 상태가 된다.

반대로, 감압 건조모드일 때는, 도 7b에서와 같이 유입구 개폐변(311) 및 배출구 개폐변(321)에 의해 공기유입구(310)와 공기배출구(320)를 차단하고, 감압유로(330)만 개방하여 감압팬(340)에 의해 건조챔버(300) 내의 공기를 외부로 강제 배출시켜서 건조챔버의 내부를 감압시킴에 따라 감압 건조를 수행하게 된다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

100 : 건조장치 200 : 외부하우징
210 : 격벽 220 : 건조실
230 : 열교환실 300 : 건조챔버
400 : 건조대 430 : 방해돌기
500 : 이중사이클형 히트펌프 510 : 제1 압축기
511 : 제1 증발 열교환기 512 : 제1 응축 열교환기
513 : 제1 팽창변 520 : 제2 압축기
521 : 제2 증발 열교환기 522 : 제2 응축 열교환기
523 : 제2 팽창변 610 : 제1 송풍기
620 : 제2 송풍기 700 : 공기유도덕트
710 : 제1 덕트 711 : 제1 개폐변
712 : 제2 개폐변 720 : 제2 덕트
721 : 제3 개폐변 731 : 제4 개폐변
800 : 밸브 컨트롤러

Claims (5)

1. 내부가 격벽에 의해 건조실과 열교환실로 구획되어 있는 외부하우징;
   외부하우징의 건조실 내에 설치되며, 적어도 측면과 상면이 건조실과 이격되
   어 공기유로를 형성하고 있고, 일측면과 타측면에 공기유입구와 공기배출구가 각각마련된 건조챔버;
   건조챔버에 인출 가능하게 내장되며, 피건조물이 수납되는 건조대;
   외부하우징의 열교환실 내에 설치되며, 제1, 2 압축기, 제1, 2 증발열교환기, 제1, 2 응축열교환기, 제1, 2 팽창변을 갖는 이중사이클형 히트펌프;
   건조실 내의 공기를 공기유로를 따라 순환시켜줌과 아울러 격벽의 하부에 마
   련되는 개구부를 통해 건조실 내의 공기를 열교환실로 송풍하여 주는 제1 송풍기;
   열교환실로 유입된 공기가 제1, 2 증발 열교환기, 제1, 2 응축 열교환기 중어느 하나를 선택적으로 통과하도록 유도하거나 제1, 2 증발 열교환기 및 제1, 2 응축 열교환기를 모두 통과하도록 유도하는 공기유도덕트; 및
   공기유도덕트를 통과한 공기를 건조실로 송풍하여 주는 제2 송풍기;를 포함하며,
   공기유도덕트는,
   제1, 2 증발 열교환기가 내장되는 제1 덕트;
   제1, 2 응축 열교환기가 내장되는 제2 덕트;를 포함하되,
   제1 덕트 내에는 제1 덕트의 입구를 선택적으로 개폐하는 제1 개폐변과, 제1덕트의 출구를 선택적으로 개폐하는 제2 개폐변이 설치되고,
   제2 덕트 내에는 제2 덕트를 선택적으로 개폐하는 제3 개폐변이 설치되며,
   제1 덕트와 제2 덕트 사이의 분리벽에는 제1, 2 증발 열교환기로부터 제1, 2 응축 열교환기로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 제4 개폐변이 설치되어 구성됨을 더 포함하고,
   
   건조모드의 변경에 따라 제1 내지 4 개폐변을 자동으로 제어하는 밸브 컨트롤러를 더 포함하여,
   
   일반 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 4 개폐변은 열리고, 제2, 3 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기가 연통된 상태가 됨에 따라, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기와 제1, 2 응축 열교환기를 모두 경유하게 되어 일반 건조기능을 수행하게 되며,
   냉풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제1 및 2 개폐변은 열리고, 제3, 4 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제1 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 증발 열교환기만을 경유하여 저온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 냉풍 건조를 수행하게 되고,
   열풍 건조모드일 때는 밸브 컨트롤러의 제어명령에 의해 제3 및 4 개폐변은 열리고, 제1, 2 개폐변은 닫히게 됨으로써, 제2 덕트로 유입되는 공기가 제1, 2 응축 열교환기만을 경유하여 고온으로 열교환된 채 건조실로 공급되어 열풍 건조를 수행하는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   건조챔버의 공기유입구를 선택적으로 개폐하기 위한 유입구 개폐변;
   건조챔버의 공기배출구를 선택적으로 개폐하기 위한 배출구 개폐변;
   공기유입구와 공기배출구가 폐쇄된 상태에서 건조챔버 내의 공기를 외부하우징의 외부로 배출하기 위한 통로가 되는 감압유로;
   감압유로를 선택적으로 개폐하기 위한 감압변; 및
   감압유로 내에 설치되어 건조챔버 내의 공기를 감압유로를 통해 외부하우징의 외부로 강제배출함으로써 건조챔버의 내부를 감압시켜주는 감압팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   건조대의 각 트레이 상측에는 길이가 불규칙한 방해돌기가 다수 마련되어, 공기가 방해돌기에 부딪치면서 불규칙하게 유동됨과 함께 흐름이 지연되도록 한 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중사이클형 히트펌프가 적용된 건조장치.
   

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