KR102279687B1 - 히트펌프식 냉열풍건조기 및 건조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명 히트펌프식 냉열풍건조기 및 건조방법은, 다양한 히트펌프 건조기 개발 보급에 대응하여 소비자가 원하는 싸고 좋은 히프펌프 냉열풍건조기 제품을 공급하고자 하는 것으로서, 건조실로부터 유입된 제1리턴공기(201)를 열교환시켜 냉각시키는 건조증발기(103), 건조증발기(103)를 통과한 제1리턴공기를 흡입 배출하는 증발기팬(301), 증발기팬(301)으로부터 유입된 제1리턴공기를 열교환시켜, 일정한 온도까지 가열시키는 건조응축기(102), 건조응축기(102)를 통과한 공기를 건조실로 유입시키는 급기팬(302)을 포함하되; 증발기팬(301)과 건조응축기(102) 사이의 유로를 선택적으로 개방 또는 차단함으로서, 건조실로부터 유입되는 제2리턴공기를 유입 또는 차단하는 바이패스공기댐퍼(204)가 더 구비된 것을 요지로 한다.

Description

히트펌프식 냉열풍건조기 및 건조방법 {Heat Pump-type Cold-heated Wind Dryer and Drying Method}
본 발명은, 김건조, 곡물건조, 고추건조, 버섯건조, 농산물건조, 수산물건조, 섬유건조, 면건조, 산업건조공정 등으로 넓은 건조온도 영역대에서의 운전이 가능한 히트펌프식 냉열풍건조기 및 건조방법에 관한 것이다.
농수산물건조에 있어서는 전기식열풍건조, 히트펌프냉풍건조, 동결진공건조 등을 사용하고 있고, 피건조물에 따라 건조방식이 경제성 및 경험에 의해 선정되고 있으며, 그중에서 전기식열풍건조 방식이 제일 많이 보급되고 있다.
전에는 유류식열풍건조기나 가스식열풍건조기가 주류를 이루고 있었으나 농어촌 전기료가 싼 이유로 전기식열풍건조기가 많은 보급을 담당하고 있다.
농어촌에서 많이 사용되고 있는 고추건조기는 전기식열풍건조기를 사용하고 있으며 대략 건조온도는 40~70℃ 정도에서 사용되고 있다.
한편, 히트펌프 건조기는 초기에 냉풍건조기가 주류였으나 기술발전에 의해 냉열풍건조기로 발전하였으며 에너지절약을 중심으로 많은 시스템이 개발되고 있다.
도 1은 종래 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 시 흐름도, 도 2는 종래 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 시 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 히트 펌프식 냉열풍건조기에서 냉풍 건조를 선택하여 운전을 시작하면, 건조 증발기 냉매 전자 밸브(113)가 개방되고, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111)와, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112)는 건조실 온도에 의해 개폐된다.
그리하여, 압축기(101)가 동작하여 압축된 고온 고압의 냉매가 건조 응축기(102) 및 외부 응축기(103)로 공급되어 응축된다. 건조 응축기(102) 및 외부 응축기(103)로부터 응축된 액상의 냉매는 수액기(104)에 일시 저장된 후 건조 팽창 밸브(121)로 공급된다. 건조 팽창 밸브(121)로 공급된 액상의 냉매는 건조 팽창 밸브(121)를 통하여 팽창되고, 건조 팽창 밸브(121)를 통해 팽창된 냉매는 건조 증발기(105)로 유입되어 증발되고 다시 압축기(101)로 유입되는 일련의 냉매 사이클 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 냉동 사이클 장치(100)가 동작되는 동안 공기 회수 라인(201)을 통과하는 공기는 건조 증발기(105)를 통해 냉각되고 건조 응축기(102)를 통해 일정 온도로 가열된 후 공기 공급 라인(204)을 통해 건조실(3)로 공급된다. 이때, 바이패스라인(202)을 통해 건조실(3)내의 공기가 건조 증발기(105) 하류측으로 바이패스되어 건조 증발기(105)를 통해 냉각된 공기와 합류한 후 건조 응축기(102)를 통과한다.
상기의 히트 펌프식 냉열풍 건조기는 건조실(3) 내가 설정된 상대 습도에 도달하면 정지한다.
도 2를 참조하여 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 모드를 살펴보면,
히트 펌프식 냉열풍 건조기에서 열풍 건조를 선택하여 운전을 시작하면, 건조 응축기 냉매 전자 밸브(111) 및 외부 증발기 냉매 전자 밸브(115)가 개방되고, 외부 응축기 냉매 전자 밸브(112) 및 건조 증발기 냉매 전자밸브(113)가 폐쇄된다.
그리하여 압축기(101)가 동작하여 고온 고압의 냉매로 압축되고, 압축된 냉매는 건조 응축기(102)로 공급되어 액상의 냉매로 응축되고, 응축된 액냉매가 수액기(104)에 일시 저장된다. 수액기(104)에 저장된 액냉매는 외부 팽창 밸브(123)를 통해 팽창되고, 외부 증발기(106)로 공급되어 증발되고, 외부 증발기(106)를 통해 증발된 냉매가 압축기(101)로 다시 유입되는 일련의 사이클 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 냉매 사이클 동작이 수행되는 동안 공기 회수 라인(201)을 통해 흐르는 공기는 건조 응축기(102)에 의해 일정 온도로 가열된 후 공기공급라인(204)을 통해 상기 건조실(3)내로 공급되고, 건조실(3)내의 상대 습도가 설정된 습도에 도달하면 열풍 건조를 정지하는 구성이 공지되어 있다.
그렇지만 위 종래의 기술은, 실내,외에 응축기 2대, 증발기 2대가 설치되어 있으므로, 생산원가가 상승되고, 원자재 및 인건비가 과도하게 지출되는 것으로 인하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
아래의 선행기술문헌은 본 출원인이 출원하고 등록된 등록특허공보이다.
등록특허공보 제10-1409854호(2014.06.19.공고)
본 발명은, 다양한 히트펌프 건조기 개발 보급에 대응하여 소비자가 원하는 싸고 좋은 히프펌프 냉열풍건조기 제품을 공급하고자 함이다.
또한, 황사, 초미세먼지 등 자연(천연)건조에서의 불편한 점을 극복하기 위하여 기계건조가 필요한 시점에 있어서, 고추건조와 김건조 등이 히트펌프건조기 개발보급에 미치는 영향이 커지고 있는데 국가경쟁력 향상을 위해서는 고품질 저비용 히트펌프건조기를 제공하자 함이다.
또한, 건조에서는 피건조물이 가지고 있는 수분을 말리기 위해서 수분 1kg당 600kcal가 필요하나 히트펌프 냉풍건조에 있어서는 냉각제습에 의한 응결수 제습으로 건조온도를 낮추고 폐열을 이용하여 가열하는 방식을 응용하여 히트펌프 열풍건조를 겸해 사용하고 있어 냉동기 COPc 3.0인 경우 증발냉각열 COPc 3.0과 응축가열열 COPh 4.0를 이용하면 순수가열열 = 응축가열열 COPh 4.0 - 증발냉각열 COPc 3.0 = 순수가열열 COPh 1.0이 되는 바와 같이, 응축가열열을 별도로 활용할수 있는 기술을 제공하고자 함이다.
또한, 온전한 응축가열열을 얻기 위해서는 겨울철에 증발기를 외기공기를 이용하면 외기공기온도가 낮아 냉동기 COPh 3.0이하가 되며 제상장치 등 많은 비용이 추가하게 되므로, 이를 방지하는 기술을 제공하고자 함이다.
본 발명 히트펌프식 냉열풍건조기는, 건조실로부터 유입된 제1리턴공기를 열교환시켜 냉각시키는 건조증발기, 건조증발기를 통과한 제1리턴공기를 흡입 배출하는 증발기팬, 증발기팬으로부터 유입된 제1리턴공기를 열교환시켜, 일정한 온도까지 가열시키는 건조응축기, 건조응축기를 통과한 공기를 건조실로 유입시키는 급기팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 건조실로부터 유입되는 제1리턴공기에 포함된 이물질을 제거하는 증발기측 공기필터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 증발기팬과 건조응축기 사이의 유로를 선택적으로 개방 또는 차단함으로서, 건조실로부터 유입되는 제2리턴공기를 유입 또는 차단하는 바이패스공기댐퍼가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 건조실로부터 유입되는 건조실 제2리턴공기에 포함된 이물질을 제거하는 리턴공기필터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 외부공기가 건조응축기로 유입 또는 차단되도록 하는 외부공기조절댐퍼가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 증발기팬을 통과한 제1리턴공기를 외부로 유출 또는 차단되도록, 증발기팬과 건조응축기 사이의 유로를 선택적으로 개방 또는 차단하는 배기공기조절댐퍼가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명 냉풍건조방법은, 제어부에서 냉풍건조를 선택하는 단계, 냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지도록, 동시에 진행되는 냉매압축기를 구동하는 단계 및 건조증발기를 구동하는 단계 및 건조응축기를 구동하는 단계, 바이패스 공기댐퍼를 개방하는 단계, 외부공기조절댐퍼를 차단하는 단계, 배기공기조절댐퍼를 차단하는 단계, 공기가 순환될 수 있는 기능을 가지도록 동시에 진행되는 증발기팬을 구동하는 단계 및 급기팬을 구동하는 단계, 건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계, 증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계, 건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 증발기팬에 의하여 건조응축기로 송풍되는 단계, 건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 증발기팬과 건조응축기 사이의 유로로 유입되는 단계, 건조응축기에서 혼합된 제1,2리턴공기가 적정온도로 가열되는 단계, 건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의하여 건조실로 유입되는 단계가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명 열풍건조방법은, 제어부에서 열풍건조를 선택하는 단계, 냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지도록 동시에 진행되는 냉매압축기를 구동하는 단계 및 건조증발기를 구동하는 단계 및 건조응축기를 구동하는 단계, 바이패스 공기댐퍼를 차단하는 단계, 외부공기조절댐퍼를 개방하는 단계, 배기공기조절댐퍼를 개방하는 단계, 공기가 순환 및 배기될 수 있는 기능을 가지도록 동시 또는 순차적으로 진행되는 증발기팬을 구동하는 단계 및 급기팬을 구동하는 단계,
증발기팬을 구동하는 단계 이후에는, 건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계, 증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계, 건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 배기공기 조절댐퍼를 통과하여 외부로 배기되는 단계가 순차적으로 진행되고,
급기팬을 구동하는 단계 이후에는, 동시에 진행되는 외부공기가 외부공기필터 및 외부공기 조절댐퍼를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계 및 건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계, 건조응축기에서 혼합된 제2리턴공기 및 외부공기를 가열하는 단계, 건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의해 건조실로 유입되는 단계가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 기존의 냉풍건조나 열풍건조의 틀을 벗어났으며, 냉풍건조나 열풍건조를 최적의 시스템으로 운전함으로서, 연중에너지절감과 건조효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 증발기팬과 응축기 급기팬을 달리하여 효율을 극대화 하였다. 즉, 종래의 히트펌프 냉열풍건조기는, 공기필터(5mmAq)+증발기(20mmAq)+응축기(10mmAq)+기외정압(5mmAq)을 가진 대풍량 급기팬(40mmAq)의 경우는 별도의 실외기가 필요한 것에 반하여, 본 발명 히트펌프 냉열풍건조기는 공기필터(5mmAq)+증발기(20mmAq) 소풍량의 증발기팬과 공기필터(5mmAq)+응축기(10mmAq)+기외정압(5mmAq)을 가진 대풍량 급기팬(20mmAq)구성됨으로, 팬 동력을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 히트펌프 냉열풍건조에 있어서는, 여름철 운전과 겨울철(중간기 포함)운전으로 구분하는데, 여름철 운전의 경우에는 외기온도가 높고 상대습도가 높으므로 45℃DB, 60%RH의 경우 건조효율 139.5%(건조계수 2.0kg/kWh) 이상을 얻지만 겨울철 운전에는 건조효율 254.1%(건조계수 3.6kg/kWh) 이상으로 운전된다.
따라서 연간운전으로 볼 때 여름철 5개월, 겨울철 7개월(중간기 포함)이면 기존운전 건조효율 139.5%(건조계수 2.0kg/kWh)에서 건조효율 204.6%(건조계수 2.93kg/kWh)으로 65.1%(0.93kg/kWh)로 효율증가로 연간운전비 31.7%를 절감하는 효과가 있다.
또한, 종래의 히트펌프 냉열풍건조기보다 구성이 간단하여 경제적인 제품 공급이 가능하며 기존의 히트펌프건조기에 비해 제품비, 운전비, 제품성능 등 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 구성이 단순화 됨으로서, 생산원가절감, 불량품의 최소화, 생산제품의 균일화, 표준화가 가능하여 품질향상과 대량생산이 가능하도록 하고, 원자재 및 인건비가 절감되어 생산원가가 절감되고, 제품의 불량률 절감 및 가동률 향상으로 생산성의 향상 및 생산량을 증가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍 건조 시 흐름도
도 2는 종래 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍 건조 시 흐름도
도 3은 본 발명 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 흐름도.
도 4는 도 3 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍건조 흐름도.
도 5는 도 3 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍건조 흐름도.
도 6은 냉풍건조방법의 시계열적 순서도.
도 7은 열풍건조방법의 시계열적 순서도.
도 8은 공기필터의 개략적 분해사시도.
도 9는 착탈수단의 수직단면도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
본 실시 예에서는 종래의 기술과 동일한 구성 또는 이 기술분야에서 자명한 기술의 설명은 생략하고 본 발명의 특징이 되는 구성만을 설명한다.
이하의 발명의 설명 및 청구범위에 기재된 구성의 도면번호는 본 발명을 도시한 도 3 내지 도 9의 도면번호를 의미한다.
도 3은 본 발명 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 흐름도, 도 4는 도 3 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 냉풍건조 흐름도, 도 5는 도 3 히트 펌프식 냉열풍 건조기의 열풍건조 흐름도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 히트 펌프식 냉열풍 건조기는, 냉매압축기(101), 건조증발기(103), 건조응축기(102)를 포함하고 있으며, 이러한 냉매싸이클을 갖는 히트펌프는 주지, 관용의 구성이므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명 히트 펌프식 냉열풍 건조기는, 아래의 구성을 더 포함하고 있다.
증발기측 공기필터(206)는, 건조실로부터 유입되는 건조실 제1리턴공기(201)에 포함된 이물질을 제거하는 기능을 한다.
리턴공기필터(207)는, 건조실로부터 유입되는 건조실 제2리턴공기(202)에 포함된 이물질을 제거하는 기능을 한다.
건조증발기(103)는, 건조실로부터 유입되어 증발기측 공기필터(206)를 통과한 제1리턴공기(201)를 열교환시켜 냉각시키는 기능을 수행한다.
증발기팬(301)은, 건조증발기(103)를 통과한 제1리턴공기를 흡입 배출하여 건조응축기(102)로 순환시키는 기능을 가진다.
건조응축기(102)는, 증발기팬(301)으로부터 유입된 제1리턴공기를 열교환시켜, 공기를 일정한 온도까지 가열시키는 기능을 한다.
급기팬(302)은, 건조응축기(102)를 통과한 제1,2리턴공기를 건조실로 유입시키는 기능을 가진다.
바이패스공기댐퍼(204)는, 증발기팬(301)과 건조응축기(102) 사이의 유로를 선택적으로 개방 또는 차단함으로서, 건조실로부터 유입되는 제2리턴공기를 유입 또는 차단하는 기능을 한다.
외부공기조절댐퍼(205)는, 외부공기가 건조응축기(102)로 유입 또는 차단되도록 한다.
배기공기조절댐퍼(203)는, 증발기팬(301)을 통과한 제1리턴공기를 외부로 유출 또는 차단되도록, 증발기팬(301)과 건조응축기(102) 사이의 유로를 선택적으로 개방 또는 차단한다.
위와 같은 구조를 갖는 히트펌프식 냉열풍건조기의 냉풍건조 흐름도를 살펴보면,
히프펌프식 냉열풍건조기의 제어부(도시를 생략함)에서, 냉풍건조를 선택하여 운전을 시작하면, 냉매압축기(101)가 동작하면서 건조실 제1리턴공기(201)는 증발기측공기필터(206)를 지나 건조증발기(103)에서 냉각 및 제습되고, 냉각제습공기는 바이패스공기댐퍼(204)가 열리면서 증발기팬(301)에 의해 건조응축기(102)로 송풍된다.
이때, 제2리턴공기(202)와 혼합하여 건조응축기(102)에서 건조실 온도에 맞게 재가열되어 급기팬(302)을 지나 건조실에 급기 된다.
이때, 외부공기조절댐퍼(205)와 배기공기 조절댐퍼(203)는 닫혀 있다.
건조실내 온도가 올라가면 냉매압축기(101)를 정지하거나 미도시된 외기 응축기를 동작시킨다.
히트펌프식 냉열풍건조기의 열풍건조 흐름도를 살펴보면,
히프펌프식 냉열풍건조기의 제어부(도시를 생략함)에서, 열풍건조를 선택하여 운전을 시작하면, 냉매압축기(101)가 동작하면서 건조실 제1리턴공기(201)는 증발기측 공기필터(206)를 지나 건조증발기(103)에서 냉각, 제습된다.
이때 바이패스공기 댐퍼(204)는 닫혀져 있고, 배기공기 조절댐퍼(203)는 열려 있으므로, 냉가 및 제습된 공기는 증발기팬(301)에 의해 배기공기 조절댐퍼(203)를 통해 외부로 배기된다.
건조실 제2리턴공기(202)는 리턴공기필터(207)를 지나서 건조응축기(102)로 흡입되며, 외부공기필터(208)를 통과하고, 외부공기조절댐퍼(205)를 통과한 외부공기와 건조실 제2리턴공기(202)가 혼합하여 건조응축기(102)에서 건조실 온도에 맞게 가열되어 급기팬(302)를 지나 건조실에 급기 된다
건조실 설정온도에 의해 냉매압축기(101) 운전은 제어되며 설정된 상대습도에 도달하면 히트펌프 냉열풍건조기의 가동은 정지한다.
이하에서는 히트펌프식 냉열풍건조기를 이용한 건조방법에 관하여 설명한다.
히트펌프식 냉열풍건조기를 이용한 건조방법은, 냉풍건조방법과 열풍건조방법으로 구분할 수 있다.
도 6은 냉풍건조방법의 시계열적 순서도이다.
도시된 바와 같이 냉풍건조방법을 이용하여 건조를 실행하고자 할 때는 사용자는 제어부에서 냉풍건조를 선택하는 단계(S10)를 실행한다.
그 다음 냉매압축기를 구동하는 단계(S11), 건조증발기를 구동하는 단계(S12), 건조응축기를 구동하는 단계(S13)를 동시에 진행하여, 냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지게 한다.
그 다음, 바이패스 공기댐퍼를 개방하는 단계(S14)를 진행하여 건조실로부터 제2리턴공기가 유입될 수 있는 환경을 만들어주면서, 외부공기조절댐퍼를 차단하는 단계(S15)를 진행하여, 외부공기가 냉풍건조시스템으로 유입되는 것을 차단하고, 배기공기조절댐퍼를 차단하는 단계(S16)를 진행하여 제1리턴공기가 외부로 유출되는 것을 차단한다.
상기의 S14 단계, S15 단계, S16 단계는 동시에 진행될 수도 있고, 순차적으로 진행될 수도 있음은 물론이다.
그 다음 증발기팬을 구동하는 단계(S17) 및 급기팬을 구동하는 단계(S18)를 동시에 진행하여 공기가 순환될 수 있는 기능을 가지게 한다.
그 다음 건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계(S19)가 진행된다.
그 다음 증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계(S20)가 진행된다.
그 다음 건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 증발기팬에 의하여 건조응축기로 송풍되는 단계(S21)를 진행한다.
그 다음 건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 증발기팬과 건조응축기 사이의 유로로 유입되는 단계(S22)를 진행한다.
상기 S21 단계 및 S22 단계는 동시 또는 순차적으로 진행될 수 있음은 물론이다.
그 다음 건조응축기에서 혼합된 제1,2리턴공기가 적정온도로 가열되는 단계(S23)를 진행한다. 이 S23 단계는 필요에 따라서 바이패스 할 수 있음은 물론이다.
그 다음 건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의하여 건조실로 유입되는 단계(S24)를 진행한다.
이상과 같이 각각의 단계가 시계열적 순서를 가지고 순차적 또는 동시에 진행됨으로서 냉풍건조의 효율을 현저하게 상승시킬 수 있는 것이다.
도 7은 열풍건조방법의 시계열적 순서도이다.
도시된 바와 같이 열풍건조방법을 이용하여 건조를 실행하고자 할 때는 사용자는 제어부에서 열풍건조를 선택하는 단계(S100)를 실행한다.
그 다음 냉매압축기를 구동하는 단계(S110), 건조증발기를 구동하는 단계(S120), 건조응축기를 구동하는 단계(S130)를 동시에 진행하여, 냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지게 한다.
그 다음, 바이패스 공기댐퍼를 차단하는 단계(S140)를 진행하여 제1리턴공기가 건조응축기로 유입되는 것을 차단하고, 외부공기조절댐퍼를 개방하는 단계(S150)를 진행하여, 외부공기가 냉풍건조시스템으로 유입될 수 있도록 하면서, 배기공기조절댐퍼를 개방하는 단계(S160)를 진행하여 제1리턴공기가 외부로 유출될 수 있도록 한다.
상기의 S140 단계, S150 단계, S160 단계는 동시에 진행될 수도 있고, 순차적으로 진행될 수도 있음은 물론이다.
그 다음 증발기팬을 구동하는 단계(S180) 및 급기팬을 구동하는 단계(S170)를 동시 또는 순차적으로 진행하여 공기가 순환 및 배기될 수 있는 기능을 가지게 한다.
증발기팬을 구동하는 단계(S180) 이후에는, 건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계(S181)가 진행된다.
그 다음 증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계(S182)가 진행된다.
그 다음 건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 배기공기 조절댐퍼를 통과하여 외부로 배기되는 단계(S183)를 진행함으로써, 건조실 내의 습한 공기를 외부로 배출시킨다.
급기팬을 구동하는 단계(S170) 이후에는,
외부공기가 외부공기필터 및 외부공기 조절댐퍼를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계(S171)가 진행되는 것과 더불어 건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계(S172)가 동시에 진행된다.
그 다음 건조응축기에서 혼합된 제2리턴공기 및 외부공기를 가열하는 단계(S173)가 진행된다.
그 다음 건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의해 건조실로 유입되는 단계(S174)가 진행된다.
이상과 같이 각각의 단계가 시계열적 순서를 가지고 순차적 또는 동시에 진행됨으로서 열풍건조의 효율을 현저하게 상승시킬 수 있는 것이다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명 히트펌프식 냉열풍건조기 및 건조방법은, 냉풍건조나 열풍건조를 최적의 시스템으로 운전함으로서, 연중에너지절감과 건조효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 증발기팬과 응축기 급기팬을 달리하여 효율을 극대화 하였다. 즉, 종래의 히트펌프 냉열풍건조기는, 공기필터(5mmAq)+증발기(20mmAq)+응축기(10mmAq)+기외정압(5mmAq)을 가진 대풍량 급기팬(40mmAq)의 경우는 별도의 실외기가 필요한 것에 반하여, 본 발명 히트펌프 냉열풍건조기는 공기필터(5mmAq)+증발기(20mmAq) 소풍량의 증발기팬과 공기필터(5mmAq)+응축기(10mmAq)+기외정압(5mmAq)을 가진 대풍량 급기팬(20mmAq)구성됨으로, 팬 동력을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 히트펌프 냉열풍건조에 있어서는, 여름철 운전과 겨울철(중간기 포함)운전으로 구분하는 데, 여름철 운전의 경우에는 외기온도가 높고 상대습도가 높으므로 45℃DB, 60%RH의 경우 건조효율 139.5%(건조계수 2.0kg/kWh) 이상을 얻지만 겨울철 운전에는 건조효율 254.1%(건조계수 3.6kg/kWh) 이상으로 운전된다.
따라서 연간운전으로 볼 때 여름철 5개월, 겨울철 7개월(중간기 포함)이면 기존운전 건조효율 139.5%(건조계수 2.0kg/kWh)에서 건조효율 204.6%(건조계수 2.93kg/kWh)으로 65.1%(0.93kg/kWh)로 효율증가로 연간운전비 31.7%를 절감하는 효과가 있다.
또한, 종래의 히트펌프 냉열풍건조기보다 구성이 간단하여 경제적인 제품 공급이 가능하며 기존의 히트펌프건조기에 비해 제품비, 운전비, 제품성능 등 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 구성이 단순화 됨으로서, 생산원가절감, 불량품의 최소화, 생산제품의 균일화, 표준화가 가능하여 품질향상과 대량생산이 가능하도록 하고, 원자재 및 인건비가 절감되어 생산원가가 절감되고, 제품의 불량률 절감 및 가동률 향상으로 생산성의 향상 및 생산량을 증가할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 리턴공기필터 및 증발기측 공기필터의 착탈구조에 관한 실시 예를 설명한다.
본 발명 히트펌프식 냉열풍건조기에 사용되는 '리턴공기필터(207) 및 증발기측공기필터(206)'(이하 '공기필터'라 한다)는 김건조, 곡물건조, 고추건조, 버섯건조, 농산물건조, 수산물건조, 섬유건조, 면건조, 산업건조 등에 사용되는 것이므로, 건조물에서 발생하는 분진에 의하여 공기필터의 통기공이 막히게 되어 여과기능을 상실하는 경우가 빈번하게 발생한다.
따라서 필터의 교환을 손쉽게 할 필요가 있는데, 본 실시 예에서는 필터의 착탈을 용이하게 하는 구성을 제공하고자 한다.
도 8은 공기필터의 개략적 분해사시도, 도 9는 착탈수단의 수직단면도이다.
도시된 바와 같이 공기필터(206,207)는, 하우징(410), 여과망(411), 관통공(412), 카트리지(420), 필터(421), 착탈수단(500)을 포함하고 있다.
하우징(410)은, 장방형의 박스형상을 하고 있고, 일측면에는 관통공(412)이 형성되어 있어, 후술하는 카트리지(420)가 끼움, 결합된다.
여과망(411)은, 하우징(410)의 전, 후면의 통공에 구비되어 있어, 입자가 큰 분진을 여과하는 기능을 한다.
카트리지(420)는, 일측면에 필터(421)가 돌출된 형상으로 구비되어 있어, 하우징(410)에 형성된 관통공(412)에 필터(421)를 착탈할 수 있다.
착탈수단(500)은, 후크(510), 체결공(520), 스프링(530)으로 이루어져 있다.
상기, 체결공(520)은, 하우징(410)의 측면, 상,하에 관통된 홈 형상으로 구비되며, 입구에는 걸림턱(521)이 구비되어 있어, 후술하는 후크(510)가 걸려, 카트리지(420)를 하우징(410)에 고정하는 기능을 한다.
상기 후크(510)는, 카트리지(420) 프레임의 상, 하면에 구비되어 있어, 하우징에 형성된 체결공(520)에 끼움, 결합된다.
상기 스프링(530)은, 후크(510)의 일측단과 카트리지(420)의 상,하면 사이에 결합되어 있으며, 후크(510)를 밀어내는 방향으로 탄성력이 부여되어 있다.
이상과 같은 구조를 갖는 공기필터의 착탈수단의 작동관계를 살펴보면,
히트펌프식 냉열풍건조기에 공기필터를 결합할 때는, 사용자가 후크(510)을 누르면, 후크(510)는 그 압압력으로 인하여 스프링(530)의 탄성력을 극복하고 수평상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서 사용자가 카트리지(420)를 하우징(410)의 관통공(412)에 끼움, 결합하고, 후크(510)의 누름을 해제한다.
후크의 누름이 해제되면, 압축스프링(530)의 벌어지는 탄성력에 의하여 후크는 걸림턱(521)을 지점으로 시소운동과 같이 회전하게 되고, 회전된 후크는 체결공의 걸림턱(521)에 걸리게 됨으로써, 카트리지를 하우징에 손쉽게 결합할 수 있다.
카트리지의 분리는 상기의 결합순서를 반대방향으로 진행함으로써, 카트리지를 손쉽게 분리할 수 있다.
이하에서는 착탈수단에서 발생할 수 있는 진동,소음을 감쇄할 수 있는 실시 예에 관하여 설명한다.
착탈수단(500)에 의하여 체결된 카트리지(420)는 히트펌프식 냉열풍건조기의 구동에서 발생하는 진동에 의하여 소음이 발생될 수 있는데, 본 실시 예는 그 소음을 최소화할 수 있는 구성에 관하여 설명한다.
착탈수단의 소음은 후크(510)와 걸림턱(521)의 접촉부위에 가장 많이 발생되는데, 본 실시 예에서는 걸림턱(521)에 진동을 감쇄시키는 고무조성물이 피복된 것을 특징으로 한다.
상기 고무조성물은 아크릴고무 100 중량부에 대하여, 입경이 20 ~ 45 (nm)인 카본블랙 10 ~ 20 중량부, 촉진제 5 ~ 7 중량부, 활성제 4 ~ 5 중량부, 노화방지제 1 ~ 4 중량부, 가황조제 4 ~ 5 중량부, 과산화물 가교제 3 ~ 7 중량부, 파라핀오일 3 ~ 6 중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같은 고무조성물은, 고내열성과 더불어 인장강도, 영구압축줄음율 등의 기계적 특성이 우수하고, 고온에서의 고유진동수 변화율을 최소화하여 내구성능 향상되며, 진동감쇄의 성능이 탁월한 효과가 있다.
101:냉매압축기 103:건조증발기
201:건조실 제1리턴공기 202:건조실 제2리턴공기
203:배기공기 조절댐퍼 204:바이패스공기댐퍼
205:외부공기 조절댐퍼 206:증발기공기필터
207:리턴공기필터 208:외부공기필터
301:증발기팬 302:급기팬
410:하우징 411:여과망
412:관통공 420:카트리지
421:필터 500:착탈수단
510:후크 520:체결공
521:걸림턱 530:스프링

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  7. 냉풍건조방법 및 열풍건조방법을 포함하는 히트펌프식 냉열풍건조방법에 있어서,
    냉풍건조방법은,
    제어부에서 냉풍건조를 선택하는 단계(S10),
    냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지도록, 동시에 진행되는 냉매압축기를 구동하는 단계(S11) 및 건조증발기를 구동하는 단계(S12) 및 건조응축기를 구동하는 단계(S13),
    바이패스 공기댐퍼를 개방하는 단계(S14),
    외부공기조절댐퍼를 차단하는 단계(S15),
    배기공기조절댐퍼를 차단하는 단계(S16),
    공기가 순환될 수 있는 기능을 가지도록 동시에 진행되는 증발기팬을 구동하는 단계(S17) 및 급기팬을 구동하는 단계(S18),
    건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계(S19),
    증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계(S20),
    건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 증발기팬에 의하여 건조응축기로 송풍되는 단계(S21),
    건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 증발기팬과 건조응축기 사이의 유로로 유입되는 단계(S22),
    건조응축기에서 혼합된 제1,2리턴공기가 적정온도로 가열되는 단계(S23),
    건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의하여 건조실로 유입되는 단계(S24)가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉열풍건조방법.
  8. 청구항 제7항에 있어서,
    열풍건조방법은,
    제어부에서 열풍건조를 선택하는 단계(S100),
    냉각 및 가열을 할 수 있는 기능을 가지도록 동시에 진행되는 냉매압축기를 구동하는 단계(S110) 및 건조증발기를 구동하는 단계(S120) 및 건조응축기를 구동하는 단계(S130),
    바이패스 공기댐퍼를 차단하는 단계(S140),
    외부공기조절댐퍼를 개방하는 단계(S150),
    배기공기조절댐퍼를 개방하는 단계(S160),
    공기가 순환 및 배기될 수 있는 기능을 가지도록 동시 또는 순차적으로 진행되는 증발기팬을 구동하는 단계(S180) 및 급기팬을 구동하는 단계(S170),
    증발기팬을 구동하는 단계(S180) 이후에는,
    건조실로부터 제1리턴공기가 증발기측 공기필터로 유입되는 단계(S181),
    증발기측 공기필터를 통과한 제1리턴공기가 건조증발기를 통과하면서 냉각되는 단계(S182),
    건조증발기를 통과한 제1리턴공기가 배기공기 조절댐퍼를 통과하여 외부로 배기되는 단계(S183)가 순차적으로 진행되고,
    급기팬을 구동하는 단계(S170) 이후에는
    동시에 진행되는 외부공기가 외부공기필터 및 외부공기 조절댐퍼를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계(S171) 및 건조실로부터 제2리턴공기가 리턴공기필터를 통과하여 건조응축기로 유입되는 단계(S172),
    건조응축기에서 혼합된 제2리턴공기 및 외부공기를 가열하는 단계(S173),
    건조응축기를 통과한 공기가 급기팬에 의해 건조실로 유입되는 단계(S174)가 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉열풍건조방법.
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