KR20010002182U - Device of low temperature storage and drying with bio-heat pump manner - Google Patents
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Abstract
본 고안은 농·수·축산물을 필요에 따라 건조 및 저온으로 저장시킬 수 있도록 된 바이오 열펌프식 건조 및 저온저장장치에 관한 것으로, 이는 태양열과 대기중에 잠재되어 있는 열을 주열원으로 하면서, 하우징(1)의 일측부에 위치되고서 가변용 증발/응축기(3)를 구비하는 흡열부(4)와; 상기 가변용 증발/응축기(3)에 연결되는 압축기(5)와, 가변용 응축/증발기(6), 제어부(7), 저온제습장치(9)를 구비하는 열펌프부(10); 상기 가변용 응축/증발기(6)에 연통되는 건조 및 저온저장체임버(14) 및; 이 건조 및 저온저장체임버(14)내에 구비되어 피건조물 또는 피저온저장물(12)을 보관하도록 된 다수의 다단식 곡물적재다공판(13);으로 이루어져 있는데, 상기 가변용 증발/응축기(3)는 다수의 경사휜(2)을 갖추는 한편, 상기 곡물적재다공판(13)과 상기 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부는 방사율이 95%인 원적외선 방사 바이오세라믹이 코팅되어 있다.The present invention relates to a bio heat pump type drying and low temperature storage device capable of storing the agricultural, water and livestock products at a dry and low temperature as needed. A heat absorbing portion (4) located at one side of (1) and having a variable evaporator / condenser (3); A heat pump unit (10) having a compressor (5) connected to the variable evaporator / condenser (3), a variable condenser / evaporator (6), a control unit (7), and a low temperature dehumidifier (9); A dry and cold storage chamber (14) in communication with said variable condensation / evaporator (6); The drying and cold storage chamber 14 is provided with a plurality of multi-stage grain loaded porous plate 13 to store the dry matter or the low-temperature storage 12, the variable evaporation / condenser (3) Has a plurality of inclined beams (2), while the grain loaded porous plate (13) and the interior of the dry and cold storage chamber (14) are coated with far-infrared radiation bioceramic having an emissivity of 95%.
Description
본 고안은 예컨대 농·수·축산물을 필요에 따라 건조 및 저온저장시킬 수 있도록 된 건조 및 저온저장장치에 관한 것으로, 특히 대기중의 열과 태양복사열을 주열원으로 이용하여 최소한의 전기에너지에 의해 작동되는 열펌프를 매개로 필요에 따라 농·수·축산물과 같은 피건조물 또는 피저온저장물을 효율적으로 건조 및 저온처리할 수 있으면서 연중 활용도를 극대화시킬 수 있도록 된 바이오 열펌프식 건조 및 저온저장장치에 관한 것이다.The present invention, for example, relates to a drying and low temperature storage device capable of drying and low temperature storage of agricultural, water, and livestock products as needed, and in particular, operates with minimal electrical energy using heat from the atmosphere and solar radiation as a main heat source. Bio heat pump type drying and low temperature storage device that can maximize the utilization throughout the year while being able to efficiently dry and low temperature processed products such as agricultural, water, and livestock products as needed through the heat pump. It is about.
일반적으로, 우리나라의 농·어촌에서는 농·수·축산물을 건조 및 저온으로 저장시키고자 할 때 별도의 저장비가 상당히 소요되고 있는 실정이다. 즉, 현재의 농·수·축산물용 냉동 및 저온저장시스템은 농·어촌에 널리 보급되지 못하고 집단으로 대형화하여 고비용으로 이용되고 있다. 그러나, 신선도 유지가 필요한 농·수·축산물의 출하조절을 위하여 각 농·어촌에서는 소형의 저온저장시스템이 건조시스템 못지 않게 필요한 실정인 바, 국내의 농산물 건조기는 열풍건조기로 석유에너지를 이용한 고온의 열풍을 이용하므로 농·수·축산물의 품질이 손상될 위험이 크고, 과도한 석유에너지가 소요되는 시스템으로 되어 있다. 또한, 건조 전용시스템이기 때문에 활용도가 낮고 건조장치의 구입비용에 비하여 비효율적인 소요가 많을 뿐만 아니라 저온저장시 별도의 저장 전용시스템을 갖추어야 한다.In general, in the agricultural, fishing villages of Korea, a separate storage cost is required to store agricultural, water, and livestock products at a low temperature. In other words, the current refrigeration and low temperature storage systems for agricultural, water and livestock products are not widely distributed in farming and fishing villages, but are being used at high cost because they are enlarged in groups. However, in order to control the shipment of agricultural, water, and livestock products that require freshness, a small cold storage system is required in each farm and fishing village as well as a drying system. Domestic agricultural product dryers are hot air dryers. By using hot air, there is a high risk of damaging the quality of agricultural, water and livestock products, and it is a system that requires excessive petroleum energy. In addition, since it is a dedicated drying system, the utilization is low and inefficient compared with the purchase cost of the drying apparatus, and a separate storage dedicated system should be provided at low temperature storage.
그러므로, 농·수·축산물을 건조시킬 때, 건조과정에서의 고품질 유지를 위해서는 저온제습건조로 에너지 소모량을 적게 하는 기술개발이 요구된다. 그러나, 건조 전용시스템으로는 단기간만 사용하게 되기 때문에 고비용 및 저효율 시스템이 되었는데, 이를 해결하기 위하여 건조 뿐만 아니라 저온저장을 겸하도록 하여 활용기간을 연장하면서 다목적으로 사용하는 저비용 및 고효율 시스템의 개발이 절실한 실정이다.Therefore, when drying agricultural, water and livestock products, in order to maintain high quality in the drying process, it is required to develop a technology that reduces energy consumption by low temperature dehumidification drying. However, it is a high-cost and low-efficiency system because it is used only for a short time as a dedicated system for drying. To solve this problem, it is necessary to develop a low-cost and high-efficiency system for multi-purpose while extending the application period by combining not only drying but also low temperature storage. It is true.
이와 같은 실정을 예를 들어 구체적으로 설명하면, 벼를 중심으로 하는 곡물류와, 고추, 약초, 표고버섯 등 고소득 농산물을 수확한 후 고품질 유지에 가장 큰 영향을 미치는 공정이 건조공정이며, 신선도 유지에 가장 큰 영향을 주는 공정은 저온저장이라 할 수 있다.In detail, for example, the process that has the greatest effect on maintaining high quality after harvesting high-income agricultural products such as grains, peppers, herbs, and shiitake mushrooms centered on rice is the drying process. The most influential process can be called cold storage.
그리고, 벼의 생산과 생산후 처리에 쓰여지는 총에너지의 45∼55%가 건조공정에 소요되며, 고추는 85%, 표고버섯은 약 90%의 에너지가 건조공정에 소요된다. 따라서, 농업생산과 처리공정 중에서 건조공정이 가장 에너지가 많이 소모되는 공정이므로 건조공정에서의 에너지 절약이 중요한 과제이다. 이러한 건조공정에 소요되는 화석에너지의 절약을 위해서는 저온의 자연에너지를 고온화하여 농산물 건조에 이용할 수 있는 시스템의 개발이 절실하다.In addition, 45 to 55% of the total energy used for the production and post-production of rice is used for the drying process, 85% for red pepper, and about 90% for shiitake mushrooms. Therefore, the energy saving in the drying process is an important task because the drying process is the most energy-consuming process of the agricultural production and treatment process. In order to save fossil energy required for such a drying process, it is urgent to develop a system that can be used to dry agricultural products by increasing the temperature of low-temperature natural energy.
또한, 농산물 건조기는 극히 제한된 기간동안에만 사용하게 되므로 경제성이 저하되는 특성을 가지고 있으므로 건조기 겸 저온저장고로도 활용할 수 있는 복합시스템을 개발하여, 신선도 유지를 필요로 하는 농산물을 저온저장고에 저장함으로써 시스템의 활용기간도 늘리고 동시에 출하시기를 조절하므로 농산물 가격의 등락을 완화하여 농업소득을 높일 수 있다. 최근 우리나라에 보급되어 있는 건조기는 1995년 기준으로 곡물건조기가 28,408대이고, 기타 농산물 건조기가 117,875대이며, 이들 건조기에 소요되는 연간 연료소비량은 곡물건조기에 88,775 드럼으로 등유 면세유 가격으로 98억원이며, 기타 곡물건조기에 589,375 드럼으로 등유 면세유 가격으로 648억여원으로 전체 건조비용은 746억원에 이르고 있는 상황이다.In addition, since the agricultural product dryer is used only for a very limited period of time, it has a deterioration in economic efficiency, so it has developed a complex system that can be used as a dryer and low temperature storage system, and stores the agricultural products that need to maintain freshness in the low temperature storage system. Increasing the period of use and controlling shipments at the same time can alleviate fluctuations in agricultural prices, thereby increasing agricultural income. As of 1995, there are 28,408 grain dryers and 117,875 other agricultural product dryers as of 1995, and the annual fuel consumption of these dryers is 88,775 drums in grain dryers, and the price of kerosene duty-free oil is 9.8 billion won. 589,375 drums are used for other grain dryers. The price of kerosene duty-free oil is about KRW 66.5 billion.
이와 같은 종래 농·어촌의 건조 및 저온저장장치의 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 기술개발이 요구되는 바, 즉 화석에너지를 이용한 고온열풍건조로 인한 농산물 품질손상의 위험과 과다한 에너지 소모를 해결하기 위한 저온제습건조 기술개발과, 건조만을 하는 건조 전용시스템이기 때문에 연중 짧은 기간에만 활용하게 되어 있는 고비용 및 저효율 문제를 해결하기 위한 연중 긴 기간동안 활용가능한 다목적이용 기술개발이 필요한 실정이다.In order to solve the problems of the conventional farming and fishing villages and low temperature storage device, the following technical development is required, that is, to solve the risk of agricultural product quality damage and excessive energy consumption due to high temperature hot air drying using fossil energy. The development of low temperature dehumidification drying technology for the purpose of drying, and the only system for drying only, the situation is required to develop a multi-purpose technology that can be used for a long period of time to solve the high cost and low efficiency problem that is to be used only in a short period of the year.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 대기중에 잠재되어 있는 저온 열에너지를 고온화 할 수 있는 공기-공기형 고성능 열펌프를 개발하여 고온부의 열풍을 건조에 이용하고 저온부의 냉풍을 저온 내지는 냉동에 이용하는 기술을 제공함으로써, 건조와 저온저장을 필요에 따라 선택적으로 활용하여 연중 사용기간을 연장하여 활용도를 높이며, 저온부의 일부를 이용하여 저온제습기술을 개발함으로써 고온의 건조온도를 한 단계 낮추어 중저온 건조로 에너지를 절약하고, 동시에 자연에너지를 이용하는 열펌프의 성능계수(COP)를 2.5∼ 4.5로 높여 60∼70%의 에너지 절약효과를 얻을 수 있는 바이오 열펌프식 건조 및 저온저장장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the conventional problems as described above, and developed an air-air type high performance heat pump capable of increasing the low temperature thermal energy latent in the air to use the hot air of the high temperature part for drying and the cold air of the low temperature part. By providing a technology for low temperature or freezing, by selectively using drying and low temperature storage as needed to extend the use of the year to increase the utilization, by developing a low temperature dehumidification technology using a part of the low temperature part to increase the high temperature drying temperature Bio heat pump drying and low temperature, which can save energy by low and low temperature drying by one step, and increase the coefficient of performance (COP) of heat pump using natural energy to 2.5 ~ 4.5 to 60 ~ 70% energy saving effect. The object is to provide a storage device.
또한, 본 고안은 기술집약적이며 에너지 절약형의 건조 및 저온저장장치를 제공함으로써, 최소한의 전기에너지로 대기열과 태양열에너지를 활용하여 화석에너지의 절약과 동시에 농촌의 환경오염을 방지하고, 농산물 가공비용의 절감으로 농산물의 가격경쟁력이 향상되며, 이에 따라 가정의 식생활비 절감은 물론이고, 국민들의 식생활 문화의 고급화 실현도 이루어질 수 있도록 된 바이오 열펌프식 건조 및 저온저장장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a technology-intensive and energy-saving drying and low temperature storage device, by using the queue and solar energy with a minimum of electric energy to save fossil energy and to prevent environmental pollution in rural areas, It is another purpose to provide a bio heat pump type drying and low temperature storage device that can improve the price competitiveness of agricultural products, thereby reducing the cost of food in the home and realizing the advanced culture of the people. .
도 1은 본 고안에 따른 건조 및 저온저장장치의 전체 개략도,1 is an overall schematic view of a drying and cold storage device according to the present invention,
도 2는 본 고안의 건조 및 저온저장장치에 적용되는 열펌프의 회로도,2 is a circuit diagram of a heat pump applied to a dry and cold storage device of the present invention,
도 3 내지 도 10은 본 고안의 특성실험결과 그래프들을 나타낸 것이다.3 to 10 show graphs of the characteristic test results of the present invention.
1 - 하우징, 2 - 경사휜(FIN),1-housing, 2-slope (FIN),
3 - 가변용 증발/응축기, 4 - 흡열부,3-variable evaporator / condenser, 4-endothermic,
5 - 압축기, 6 - 가변용 응축/증발기,5-compressor, 6-variable condenser / evaporator,
7 - 제어부, 8 - 제습조,7-control unit, 8-dehumidifier,
9 - 저온제습장치, 10 - 열펌프부,9-low temperature dehumidifier, 10-heat pump section,
11 - 주공기유도관, 12 - 피건조/피저온저장물,11-main air induction conduit, 12-dry / pigeon storage,
13 - 곡물적재다공판, 14 - 건조 및 저온저장체임버,13-grain loaded plate, 14-drying and cold storage chamber,
15 - 옆풍유도공, 16 - 순환팬,15-Side wind potter, 16-Circulation fan,
17 - 제습안내파이프, 18 - 배출구,17-Dehumidification pipe, 18-Outlet,
19 - 바퀴, 20 - 열교환기,19-wheels, 20-heat exchanger,
21 - 리버싱밸브.21-reversing valve.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 하우징의 일측부에 위치되고서 가변용 증발/응축기를 구비하는 흡열부와; 상기 가변용 증발/응축기에 연결되는 압축기와, 가변용 응축/증발기, 제어부, 저온제습장치를 구비하는 열펌프부; 상기 가변용 응축/증발기에 연통되는 건조 및 저온저장체임버 및; 이 건조 및 저온저장체임버내에 구비되어 피건조물 또는 피저온저장물을 보관하도록 된 다수의 다단식 곡물적재다공판;으로 이루어진 건조 및 저온저장장치에서, 상기 가변용 증발/응축기는 다수의 경사휜을 갖추는 한편, 상기 곡물적재다공판과 상기 건조 및 저온저장체임버의 내부는 방사율이 95%인 원적외선 방사 바이오세라믹이 코팅되어 이루어져 있다.The present invention for achieving the above object, the heat absorbing portion is located on one side of the housing having a variable evaporation / condenser; A heat pump unit including a compressor connected to the variable evaporator / condenser, a variable condenser / evaporator, a controller, and a low temperature dehumidifier; A dry and cold storage chamber in communication with said variable condensation / evaporator; In this drying and cold storage chamber is provided with a plurality of multi-stage grain-loaded porous plate to store the dry matter or the low-temperature storage, in the drying and cold storage device, the variable evaporator / condenser has a plurality of slopes On the other hand, the grain loaded porous plate and the interior of the drying and low temperature storage chamber is made of a far-infrared radiation bioceramic coating having an emissivity of 95%.
이하, 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 건조 및 저온저장장치의 전체 개략도이고, 도 2는 도 1에 적용되는 열펌프의 회로도이다.1 is an overall schematic view of a drying and cold storage device according to the present invention, Figure 2 is a circuit diagram of a heat pump applied to FIG.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 고안은, 일정한 크기의 폐쇄공간을 이루는 하우징(1)의 일측부에 대기중의 열과 태양복사열을 흡수하는 다수의 경사휜(2)들을 갖춘 가변용 증발/응축기(3)로 이루어진 흡열부(4)와; 상기 가변용 증발/응축기(3)가 압축기(5)와 가변용 응축/증발기(6) 및, 제어부(7)에 연결되면서 하우징(1)의 외부에 설치되는 제습조(8)에 연결되는 저온제습장치(9)로 이루어진 열펌프부(10); 상기 가변용 응축/증발기(6)에 주공기유도관(11)을 매개로 연통되어 피건조물 또는 피저온저장물(12)을 보관하는 다단식 곡물적재다공판(13)들이 구비된 건조 및 저온저장체임버(14);로 이루어져 있다.As shown in these figures, the present invention provides a variable evaporator / condenser having a plurality of inclined beams 2 for absorbing heat and solar radiation in the air at one side of the housing 1 which forms a closed space of a predetermined size. A heat absorbing portion 4 made of 3); The variable evaporator / condenser 3 is connected to the compressor 5 and the variable condenser / evaporator 6, and a low temperature connected to the dehumidification tank 8 installed outside the housing 1 while being connected to the control unit 7. A heat pump part 10 formed of a dehumidifying device 9; Drying and low temperature storage chamber provided with the multi-stage grain loaded porous plate 13 which communicates with the variable condensation / evaporator 6 via the main air induction pipe 11 to store the dry matter or the low temperature storage 12. (14);
여기서, 상기 건조 및 저온저장체임버(14)는 주공기유도관(11)의 측면방향으로 다수의 옆풍유도공(15)들이 형성되어 있으며, 상기 다단식 곡물적재다공판(13)들을 거치는 열풍과 냉풍의 원활한 순환을 위해서 순환팬(16)이 설치되어 있다.Here, the drying and low temperature storage chamber 14 is formed with a plurality of side wind induction hole 15 in the side direction of the main air induction pipe 11, the hot air and cold air passing through the multi-stage grain loading plate 13 The circulation fan 16 is installed for smooth circulation.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가변용 응축/증발기(6)는 상기 건조 및 저온저장체임버(14)의 중심높이보다 낮게 위치되어 있고, 상기 저온제습장치(9)는 상기 중심높이보다 높게 위치되어 있다.On the other hand, as shown in Figure 1, the variable condensation / evaporator (6) is located lower than the center height of the drying and low temperature storage chamber 14, the low temperature dehumidification device (9) than the center height It is located high.
또한, 상기 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부, 즉 다단식 곡물적재다공판 (13)들과 공기유통안내벽 및 내벽에는 방사율이 약 95%인 원적외선 방사 바이오세라믹이 코팅되어 있어서 피건조물 또는 피저온저장물에 품질향상이 이루어지는데, 이같은 효과는 후술되어진다.In addition, the inside of the drying and cold storage chamber 14, that is, the multi-stage grain loaded porous plate 13, the air distribution guide wall and the inner wall are coated with far-infrared radiation bioceramic having an emissivity of about 95%, so as to be dried or Quality improvements are made to cold storage, which is described below.
한편, 본 고안에 따른 열펌프부(10)는 상기 건조 및 저온저장체임버(14)내로 열풍과 냉풍을 공급하는 장치로서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(5)에 연결된 상기 가변용 응축/증발기(6)는 농·수·축산물 건조를 위한 열풍 및 저온저장을 위한 냉풍을 일정한 속도와 온도로 공급하며, 상기 가변용 증발/응축기(3)에 연장되어 설치된 저온제습장치(9)는 농·수·축산물의 건조시 순환되는 열풍에 내포된 습기를 흡수하고 제습안내파이프(17)를 거쳐 걸려진 습기를 액체화하여 건조 및 저온저장체임버(14)의 외부에 설치된 제습조(8)로 내보내는 역할을 수행한다. 그리고, 상기 가변용 증발/응축기(3)에 설치된 경사휜(2)은 수평선 기준으로 약 45°각도로 넓은 면적을 가진 형태로 제작됨에 따라 태양복사열과 대기중의 열을 이중으로 효율적으로 흡수할 수 있도록 되어 있다.On the other hand, the heat pump unit 10 according to the present invention is a device for supplying hot air and cold air into the drying and cold storage chamber 14, the variable connected to the compressor (5) as shown in Figs. The condensation / evaporator 6 supplies hot air for drying agricultural, water and livestock products and cold air for low temperature storage at a constant speed and temperature, and is provided with a low temperature dehumidifier installed in the variable evaporation / condenser 3. ) Absorbs moisture contained in hot air circulated during drying of agriculture, water, and livestock products, and liquefies moisture trapped through the dehumidification guide pipe 17 to dry and dehumidify the tank 14 installed outside the low temperature storage chamber 14. Export to). In addition, the slope 휜 (2) installed in the variable evaporator / condenser (3) is made in a form having a large area at about 45 ° angle relative to the horizontal line to absorb the heat of the solar radiation and the heat in the atmosphere efficiently. It is supposed to be.
한편, 상기 가변용 증발/응축기(3)쪽으로 유입된 공기는 하우징(1)의 상부에 설치된 배출구(18)를 통하여 대기쪽으로 빠져나가도록 되어 있다. 그리고, 상기 하우징(1)은 필요에 따라 이의 밑면쪽에 바퀴(19)와 같은 이동수단을 설치하여 원하는 장소로 손쉽게 이동시킬 수도 있으며, 이 하우징(1)의 전체 크기는 원하는 크기로 제작가능함은 물론이다.On the other hand, the air introduced into the variable evaporator / condenser (3) is to exit to the atmosphere through the discharge port 18 installed on the upper portion of the housing (1). And, the housing (1) can be easily moved to a desired place by installing a moving means such as wheels 19 on the bottom side thereof, if necessary, the overall size of the housing (1) can be manufactured to the desired size, of course to be.
도 2에 도시된 본 고안에 따른 열펌프부(10)의 회로도에 대한 보다 자세한 설명은 본 출원인의 대한민국 특허출원 제98-8979호에 기재되어 있으므로 그 설명은 생략하며, 본원 고안을 설명하기 위하여 이들의 기능적 역할만 설명한다.A more detailed description of the circuit diagram of the heat pump unit 10 according to the present invention shown in Figure 2 is described in Korean Patent Application No. 98-8979 of the present applicant, so the description is omitted, to explain the present invention Only their functional role is explained.
상기 압축기(5)는 가변용 증발/응축기(3)에서 흡수한 대기중의 열과 태양복사열을 압축하며, 상기 가변용 증발/응축기(3)는 본 고안을 건조기로 이용할 때 증발기 역할을 수행함과 더불어 저온기로 이용할 때에는 응축기 역할을 수행하도록 되어 있다. 그리고, 상기 가변용 응축/증발기(6)는 본 고안을 건조기로 이용할 때 응축기 역할을 수행함과 더불어 저온기로 이용할 때에는 증발기 역할을 수행한다. 한편, 대기의 기온이 4℃ 이하인 경우에 본 고안의 성능제고를 위하여 자동면적변환 열교환기(20)가 설치되어 있으며, 가열 또는 냉각목적으로 상기 열펌프부(10)의 기능을 변환시키는 4방밸브인 리버싱밸브(21)가 설치되어 있다.The compressor 5 compresses heat and solar radiation in the air absorbed by the variable evaporator / condenser 3, and the variable evaporator / condenser 3 functions as an evaporator when the present invention is used as a dryer. When used as a low temperature, it is supposed to act as a condenser. In addition, the variable condenser / evaporator 6 serves as a condenser when using the present invention as a dryer, and also serves as an evaporator when used as a low temperature machine. On the other hand, when the air temperature is 4 ℃ or less, the automatic area conversion heat exchanger 20 is installed to improve the performance of the present invention, four rooms for converting the function of the heat pump unit 10 for heating or cooling purposes The reversing valve 21 which is a valve is provided.
이어 본 고안의 작동에 대해 설명한다. 본 고안을 건조기로 이용할 때에는, 우선 전기에너지를 이용하여 열펌프부(10)를 작동시키면 상기 가변용 증발/응축기 (3)는 증발기 역할을 하여 이에 설치된 경사휜(2)들을 매개로 대기중의 열과 태양복사열을 흡수하여 이를 압축기(5)로 보내게 된다. 이 압축기(5)는 도 2의 실선 화살표로 도시된 바와 같이 온매흐름에 따라 열을 가변용 응축/증발기(6)로 보내게 되는데, 이때 이 가변용 응축/증발기(6)는 응축기 역할을 수행하게 되어 가열공기(약 30∼65℃임)를 건조 및 저온저장체임버(14)로 내보내게 된다. 이 가열공기는 도1에 도시된 바와 같이 주공기유도관(11)과 옆풍유도공(15)들을 통하여 화살표 방향으로 다단식 곡물적재다공판(13)들을 거치게 되면서, 이 다단식 곡물적재다공판들(13)에 적재된 피건조물(12)을 건조시키게 된다. 그리고, 건조시 건조 및 저온저장체임버(14)내의 습한공기는 상기 저온제습장치(9)를 통과하면서 제습되어 제습안내파이프(17)를 통해 제습조(8)로 모아지게 된다. 한편, 건조공기는 순환팬(16)에 의해 계속 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부를 순환하게 되므로 제습덕트를 별도로 설치하지 않게 되어 제습덕트로 외부공기를 흡수하는 과정에서 손실되는 열에너지의 손실을 줄일 수 있게 될 뿐만 아니라, 종래의 장치에서 요구되는 덕트를 작동시키기 위한 부대설비를 줄일 수 있게 된다. 더욱이, 연속적으로 건조공기를 공급하게 되므로 기존장치보다 낮은 온도에서 건조가 가능하게 되어 에너지 절약이 가능하도록 되어 있다.Next, the operation of the present invention will be described. When using the present invention as a dryer, first, by operating the heat pump unit 10 using electric energy, the variable evaporator / condenser 3 acts as an evaporator and the air in the air through the inclined fans 2 installed thereon. The heat and solar radiation are absorbed and sent to the compressor (5). The compressor 5 sends heat to the variable condensation / evaporator 6 according to the on-flow flow as shown by the solid arrows in FIG. 2, where the variable condensation / evaporator 6 serves as a condenser. The heated air (which is about 30 to 65 ° C.) is dried and sent to the low temperature storage chamber 14. This heated air passes through the multi-stage grain loading plates 13 in the direction of the arrow through the main air induction pipe 11 and the side wind ducts 15, as shown in FIG. ) To be dried 12 to be loaded. Then, during drying, the humid air in the drying and low temperature storage chamber 14 is dehumidified while passing through the low temperature dehumidifying apparatus 9 and collected in the dehumidifying tank 8 through the dehumidifying guide pipe 17. On the other hand, dry air is continuously circulated by the circulation fan 16 and the inside of the low-temperature storage chamber 14, so the dehumidification duct is not installed separately, the heat energy lost in the process of absorbing the outside air with the dehumidification duct In addition to reducing the size, it is possible to reduce the auxiliary equipment for operating the duct required in the conventional apparatus. In addition, since the drying air is continuously supplied, drying is possible at a lower temperature than existing devices, and energy saving is possible.
반면, 본 고안을 저온기로 이용할 때에는 상기 열펌프부(10)의 냉매흐름이 리버싱밸브(21)에 의해 건조의 경우와 반대방향으로 바뀌게 됨으로써 냉각기로 작용하게 되는 바, 즉 상기 가변용 응축/증발기(6)가 증발기 역할을 수행함에 따라 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부열을 흡수하여 압축기(5)로 보내게 되면, 이 압축기(5)에서는 상기 가변용 증발/응축기(3)로 열을 보내게 되는데, 이 가변용 증발 /응축기(3)는 응축기 역할을 수행하게 되어 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부열을 방열하게 된다(도 2에서 점선 화살표 참조).On the other hand, when the present invention is used as a low temperature bar, the refrigerant flow of the heat pump part 10 is changed by the reversing valve 21 in the opposite direction to the case of drying to act as a cooler, that is, the variable condensation / As the evaporator 6 acts as an evaporator, the internal heat of the drying and cold storage chamber 14 is absorbed and sent to the compressor 5, and the compressor 5 heats the variable evaporator / condenser 3. This variable evaporation / condenser (3) is to act as a condenser to dissipate the internal heat of the drying and cold storage chamber 14 (see dotted arrow in Figure 2).
이와 같이 냉각목적으로 열펌프부(10)를 이용할 때에는 자동면적변환 열교환기(20)를 이용하지 않으며, 상기 건조 및 저온저장체임버(14)의 온도조절은 공지의 제어부(7)에서 원하는 온도조절에 의해 이루어지는데, 저온저장물의 특성에 따라 대략 4℃∼-15℃정도로 설정되어 유지될 수 있도록 되어 있다. 한편, 본 고안을 저온기로 이용할 때에는 상기 저온제습장치(9)는 활용되지 않는다.As such, when the heat pump unit 10 is used for cooling purposes, the automatic area conversion heat exchanger 20 is not used, and the temperature control of the drying and low temperature storage chamber 14 is controlled by a known controller 7. It is made to be maintained at about 4 ° C to -15 ° C depending on the characteristics of the cold storage. On the other hand, when the present invention is used as a low temperature, the low temperature dehumidifier 9 is not utilized.
본 고안에 따른 바이오 열펌프식 건조 및 저온저장장치의 성능을 알아보기 위하여 각종 실험을 실시하였으며, 그 결과를 설명하면 다음과 같다.Various experiments were conducted to investigate the performance of the bio heat pump type drying and low temperature storage device according to the present invention, and the results are as follows.
도 3은 본 고안을 건조기로 사용할 때의 건조공간내에 설정한 가열온도변화와 저온저장고로 사용할 때의 저온저장공간내에 설정한 냉각온도변화에 대한 실험결과를 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing the results of experiments on the change in the heating temperature set in the drying space when the present invention is used as a dryer and the change in the cooling temperature set in the low temperature storage space when using the cold storage.
이 그래프에서 보는 바와 같이 건조를 위한 가열온도를 45℃와 50℃로 설정하고서 열펌프를 가열목적의 회로로 작동시켜 온도변화를 실험한 결과, 제어부에서 45℃로 설정한 경우, 건조실 온도는 43∼50℃ 범위로 유지되면서 열펌프의 압축기 (5)가 자동온도조절기에 의해 온(on)-오프(off)로 작동하였고, 설정온도를 50℃로 한 경우, 실제 건조실 온도는 50∼55℃ 범위로 유지되면서 열펌프의 압축기(5)가 온-오프로 작동하였다.As shown in this graph, when the heating temperature for drying was set to 45 ° C and 50 ° C and the heat pump was operated by a circuit for heating purposes, and the temperature change was tested, when the temperature was set to 45 ° C by the controller, the drying room temperature was 43 If the compressor (5) of the heat pump was operated on and off by the thermostat while being maintained in the range of -50 ° C, and the set temperature was set to 50 ° C, the actual drying room temperature was 50-55 ° C. The compressor 5 of the heat pump was operated on-off while remaining in range.
그리고, 저온저장을 위한 냉각목적으로 열펌프를 작동시키고 냉각온도를 4℃, 0℃, -5℃, -10℃, -15℃로 설정하여 실험한 결과 설정온도가 4℃인 경우에는 실제로 저온저장실 온도는 3.5∼5℃ 범위에서 약간의 진폭을 보였고, 설정온도를 0℃로 한 경우 실제 저온저장실 온도는 -1∼1℃의 진폭을 가지며, -5℃의 설정온도에서는 저온저장실 온도가 -5℃를 유지하고 있음을 보여 주었다. 그리고, -10℃의 설정온도에서는 50분 작동된 후에 실제 온도가 -9℃에 도달한 것으로 보아 실제 저온저장실 온도를 -10℃로 하기 위해서는 설정온도를 -11∼-12℃로 하여야 할 것으로 판단되었다. 또한, 설정온도가 -15℃인 경우에는 80분후에 실제 온도가 -14℃로 되었다. 이 경우에도 역시 -15℃의 실제 온도를 얻기 위해서는 -17∼-18℃로 설정온도를 낮게 하여야 할 것으로 판단되었다.In addition, when the heat pump was operated for the purpose of cooling for low temperature storage and the cooling temperature was set to 4 ° C, 0 ° C, -5 ° C, -10 ° C, and -15 ° C, the test result was actually a low temperature. The storage room temperature showed a slight amplitude in the range of 3.5 ~ 5 ℃, and when the set temperature is 0 ℃, the actual cold storage temperature has the amplitude of -1 ~ 1 ℃, and at the setting temperature of -5 ℃, the cold storage temperature is-. It was shown to maintain 5 ℃. In addition, since the actual temperature reaches -9 ℃ after 50 minutes of operation at the set temperature of -10 ℃, it is determined that the set temperature should be -11∼-12 ℃ in order to set the actual cold storage temperature to -10 ℃. It became. In the case where the set temperature was -15 ° C, the actual temperature became -14 ° C after 80 minutes. In this case, too, to obtain the actual temperature of -15 ° C, it was determined that the set temperature should be lowered to -17 to -18 ° C.
도 4는 본 고안을 건조기로 이용할 때 건조열을 공급하는 열펌프의 성능을 개방회로와 폐쇄회로에서 실험분석한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the results of the experimental analysis in the open circuit and closed circuit the performance of the heat pump for supplying dry heat when using the present invention as a dryer.
ⅰ) 개방계의 열펌프 성능계수 분석Iii) Heat pump performance coefficient analysis of open system
농수산물의 건조는 주로 가을에 하기 때문에 우리나라의 가을기온인 10∼23℃를 열펌프의 열원온도로 열펌프 작동조건을 조정하였다. 도 4의 그래프에서 보는 바와 같이 건조실 공기를 개방한 상태에서 가열하는 경우의 열펌프 성능계수(COP)는 열원인 대기온도가 10∼15℃에서는 성능계수가 3.2∼4.5로 나타났으며 대기온도가 15∼23℃에서는 성능계수가 3.1∼4.0으로 약간 낮게 나타났으나 대기온도에 따른 성능계수의 차는 크지 않았다.Since the drying of agricultural and marine products is carried out mainly in autumn, the operating conditions of the heat pump were adjusted to the heat source temperature of the heat pump, which is the autumn temperature in Korea. As shown in the graph of FIG. 4, the heat pump performance coefficient (COP) when heating in the air of the drying chamber is shown as a coefficient of performance of 3.2 to 4.5 at an atmospheric temperature of 10 to 15 ° C. as the heat source. At 15-23 ℃, the coefficient of performance was slightly lower (3.1-4.0), but the difference of performance coefficient was not large.
ⅱ) 폐쇄계에서의 성능계수 분석Ii) Analysis of performance coefficients in closed systems
건조실을 밀폐한 후 건조실내 공기를 가열하는 경우에 열펌프 성능을 분석한 결과, 열원인 대기온도가 9∼14℃범위에 있을 때 열펌프 성능계수는 2.1∼3.1로 나타났으며, 개방계보다 성능계수가 1.0 정도 낮게 분석되었다.When the air in the drying room was heated after the drying room was sealed, the performance of the heat pump was analyzed. When the air temperature of the heat source was in the range of 9 to 14 ℃, the performance coefficient of the heat pump was 2.1 to 3.1. The coefficient of performance was analyzed as low as 1.0.
도 5는 우리나라의 건조시간에 따른 고추건조 표준온도곡선 그래프이고, 도 6은 본 고안에 따른 건조 및 저온저장장치를 이용하여 고추를 실제로 건조한 온도곡선을 나타낸 그래프로서, 기온이 0∼11℃인 기상조건에서 열펌프식 건조기로 고추를 실제로 건조한 온도곡선을 나타내고 있다.5 is a graph showing the standard temperature curve of red pepper drying according to the drying time of Korea, and FIG. 6 is a graph showing a temperature curve of actually drying red pepper using a drying and low temperature storage device according to the present invention. It shows the temperature curve of actually drying red pepper with heat pump dryer in the weather condition.
도 6의 그래프에서 보는 바와 같이 열펌프식 건조기의 건조온도를 도 5의 그래프에서 보여주고 있는 고추건조 표준온도곡선에 접근시켜 건조할 수 있음을 보여주고 있다.As shown in the graph of Figure 6 shows that the drying temperature of the heat pump type dryer can be dried by approaching the red pepper drying standard temperature curve shown in the graph of FIG.
온도측정에 따라 약간의 차이는 있어도 건조 초기의 5시간 동안은 60∼65℃를 유지하였으며, 1시간 배습한 후 다시 55∼57℃을 유지하면서 건조시킨 다음, 약간의 제습기간을 거친 후에 50∼60℃를 유지하면서 건조가 끝날 때까지 가열과정을 계속하였다. 고추건조 표준온도곡선에서는 건조 전과정 시간을 33시간으로 잡고 있으나, 열펌프에 의한 실제 고추건조 전과정 시간은 43시간으로 표준건조의 경우보다 10시간 정도 더 많은 시간이 소요되었다.Even though there was a slight difference depending on the temperature measurement, the temperature was maintained at 60 to 65 ° C. for the first 5 hours of drying, and after drying for 1 hour, the resultant was dried again while maintaining 55 to 57 ° C., and then after 50 to 50 ° C. The heating process was continued until the end of drying while maintaining 60 ℃. In the red pepper drying standard temperature curve, the total drying time was set to 33 hours, but the actual red pepper drying time by heat pump was 43 hours, which was about 10 hours longer than that of standard drying.
도 7은 고추의 화석/유류식 열풍건조와 본 고안에 따른 건조를 비교한 그래프로서, 도 7의 그래프에서 보여주고 있는 종래 열풍건조기의 고추건조 특성곡선은 도 5의 그래프에 주어진 고추건조 표준온도곡선에 의하여 이루어졌으며, 본 고안의 열펌프식 건조기의 고추건조 특성곡선은 도 6의 그래프에 주어진 열펌프식 고추건조 온도곡선에 의하여 이루어졌다.Figure 7 is a graph comparing the fossil / oil type hot air drying of the hot pepper and the drying according to the present invention, the characteristic characteristics of red pepper drying of the conventional hot air dryer shown in the graph of Figure 7 is the standard temperature of red pepper drying given in the graph of FIG. It was made by the curve, the hot pepper drying characteristic curve of the heat pump dryer of the present invention was made by the heat pump hot pepper drying temperature curve given in the graph of FIG.
도 7에서 보는 바와 같이 고추건조 초기의 5시간 후에는 본 고안의 열펌프식 건조기에서 3시간 늦게 건조되었고, 건조 10시간 후에는 종래 열풍건조기보다 본 고안의 열펌프식 건조기에서 5시간 늦었으며, 건조 15시간 후에는 종래 열풍건조기보다 본 고안의 열펌프식 건조기가 16시간 늦게 되었고, 건조 33시간 후에는 종래 열풍건조기보다 본 고안의 열펌프식 건조기가 역시 16시간 늦게 건조되는 현상을 보였다.As shown in FIG. 7, after the initial 5 hours of the red pepper drying, it was dried 3 hours later in the heat pump type dryer of the present invention, and after 10 hours of drying, it was 5 hours later in the heat pump type dryer of the present invention than the conventional hot air dryer. After 15 hours of drying, the heat pump type dryer of the present invention was 16 hours later than the conventional hot air dryer, and after 33 hours, the heat pump type dryer of the present invention was also dried 16 hours later than the conventional hot air dryer.
이와 같이 본 고안의 열펌프식 건조가 종래 열풍건조보다 건조시간이 48∼ 50% 더 늦게 건조됨을 보여준 것은 열충격을 방지하기 위하여 건조온도를 10∼5℃ 낮게 하는데 기인한 것으로 사료된다.In this way, the heat pump type drying of the present invention showed that the drying time is 48 to 50% later than the conventional hot air drying, and it is considered that the drying temperature is lowered by 10 to 5 ° C. in order to prevent thermal shock.
건조시간은 이와 같이 종래 열풍건조보다 오래 걸렸으나 에너지 소모량은 오히려 적게 소모되었으며, 긴 시간동안 건조함으로서 열충격이 완화되어 품질면에서 본 고안의 열펌프식 건조가 종래의 열풍건조보다 우수하게 나타났다.Drying time was longer than conventional hot air drying as described above, but energy consumption was rather consumed, and thermal shock was alleviated by drying for a long time, so the heat pump type drying of the present invention was superior to conventional hot air drying in terms of quality.
그리고, 도 8의 그래프에서 보는 바와 같이 자연상태에서 태양복사열에 의하여 건조된 고추의 명도는 40.63, 붉은색도는 15.05, 그리고 황색도는 3.82이었으며, 본 고안에 따라 바이오 처리된 열펌프식 건조기에서 건조된 고추는 명도가 39.80, 붉은색도는 13.17, 그리고 황색도가 4.0 이었고, 바이오 처리되지 않은 열펌프식 건조기에서 건조된 고추는 명도가 39.35, 붉은색도는 11.29, 그리고 황색도는 2.27이었으며, 화석연료인 석유를 사용하는 열풍건조기에서 건조된 고추의 명도는 39.25, 붉은색도는 9.1, 그리고 황색도는 2.65를 보였다.And, as shown in the graph of FIG. 8, the redness of the red pepper dried by solar radiation in the natural state was 40.63, the redness was 15.05, and the yellowness was 3.82, and dried in the bio-treated heat pump type dryer according to the present invention. The red peppers had a brightness of 39.80, a redness of 13.17, and a yellowness of 4.0, and the red peppers dried in a non-biotreated heat pump dryer had a brightness of 39.35, a redness of 11.29, and a yellowness of 2.27. Hot pepper dryers using phosphorus oil showed 39.25 of red pepper, 9.1 of red color and 2.65 of yellow color.
이상과 같은 결과로 보아 태양건조의 경우가 가장 색도가 좋고, 그 다음으로 본 고안에 따른 바이오 처리된 열펌프식 건조기로 건조된 고추의 색깔이 붉으면서도 투명해 보였으며, 다음으로 바이오로 처리되지 않은 열펌프식 건조기에서 건조된 고추의 색깔이 좋았으며, 석유를 이용한 열풍건조기에서 건조된 고추의 색깔이 비교적 불투명 적색으로 나타난 것으로 보아 열충격에 의하여 품질이 많이 손상되었음을 알 수 있다.As a result of the above results, the case of sun drying is the best color, and then the color of the red pepper dried by the bio-treated heat pump dryer according to the present invention appeared red and transparent, and then not treated with bio. The color of red pepper dried in a heat pump dryer was good, and the color of dried red pepper appeared relatively opaque red in a hot air dryer using petroleum.
한편, 본 고안에서는 하우징(1)의 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부를 바이오세라믹으로 처리하였는 바, 이에 대한 실험결과특성을 설명하기에 앞서, 먼저 상기 건조 및 저온저장체임버(14)의 내부에 전술한 바와 같이 원적외선을 방사하는 바이오세라믹으로 약 2mm 정도의 두께로 표면처리한 열펌프식 건조기를 바이오 열펌프식 건조기라 하였으며, 이때 사용한 바이오세라믹의 원적외선 방사율은 94∼ 96%로서 높은 방사율을 갖는 것으로 표면처리하였고, 이렇게 함으로써 건조실 내부에 원적외선 분위기가 조성되도록 하였다.Meanwhile, in the present invention, the interior of the drying and low temperature storage chamber 14 of the housing 1 was treated with bioceramic. Before explaining the experimental results, the first embodiment of the drying and low temperature storage chamber 14 was used. As described above, the heat-ceramic dryer, which is a surface-treated bioceramic that emits far-infrared rays, has a thickness of about 2 mm, and is called a bio-heat-pump dryer. Surface treatment was carried out, so that a far-infrared atmosphere was created inside the drying chamber.
도 7의 그래프에서 보는 바와 같이 건조실내를 바이오 처리하지 않은 열펌프식 건조기의 경우보다 건조실을 바이오세라믹으로 처리한 바이오 열펌프식 건조기의 경우가 13∼15% 더 빠르게 건조되었다. 이와 같은 결과는 장파인 원적외선 열이 일반적인 열보다 생체 내부를 깊이 침투하기 때문에 고추의 내부에 있는 수분을 표피 밖으로 빨리 탈수시키기 때문인 것으로 판단된다.As shown in the graph of FIG. 7, the bioheat pump type dryers in which the drying chamber was treated with bioceramic were dried 13 to 15% faster than the heat pump type dryers without bioprocessing in the drying chamber. This result is because the long-wave far-infrared heat penetrates the inside of the living body more deeply than the general heat, and it is believed that the moisture inside the red pepper is quickly dehydrated out of the epidermis.
이 결과 원적외선의 특징인 장파에 의하여 표면과 내부가 거의 동시에 건조되기 때문에 열에 의한 생체내 영양소 파괴가 감소될 것으로 예측되며 이에 대한 결과는 바이오세라믹으로 처리된 건조실에서 건조된 피건조물과 바이오 처리를 하지 않은 건조실에서 건조된 피건조물의 캡사이신(capsaicin) 함량분석 결과에서 밝혀졌다(표 1, 도 9 참고).As a result, the surface and the interior are almost dried at the same time by the long wave, which is the characteristic of far infrared rays, and the destruction of nutrients in vivo is expected to be reduced. The result is that the dried and dried materials in the bioceramic drying chamber are not treated. Capsaicin content of the dried product in the drying chamber was found in the results (Table 1, see Figure 9).
표 1과 도 9의 그래프는 고추의 건조방법을 달리하여 매운 맛을 내는 캡사이신의 함량을 3번 반복실험하여 분석한 결과이다. 이 결과에서 보는 바와 같이 태양건조에서 캡사이신 함량이 고추 100g당 57.3mg으로 가장 많은 것으로 나타났으며, 그 다음이 본 고안인 바이오 열펌프식 건조에서 캡사이신 함량이 17.6mg/100g, 바이오로 처리하지 않은 열펌프식 건조기에서 건조한 경우 캡사이신 함량이 16.7mg/ 100g이었으며, 열풍건조에서 건조한 경우 캡사이신 함량이 15.8mg/100g으로 가장 낮게 나타났다.Table 1 and the graph of Figure 9 is a result of analyzing the content of the capsaicin spicy three times by varying the drying method of red pepper. As shown in this result, the capsaicin content in sun drying was the highest at 57.3 mg per 100 g of red pepper, and the capsaicin content was 17.6 mg / 100 g in bio-heat pump type drying. The capsaicin content was 16.7 mg / 100 g when dried in a heat pump dryer, and the capsaicin content was the lowest as 15.8 mg / 100 g when dried in hot air.
이와 같은 결과는 도 8의 그래프에서 보여주고 있는 건조방법에 따른 색도분석 결과와도 잘 일치하는 것으로 자연상태에서 태양복사열에 의한 건조가 가장 좋은 결과를 보였으며, 석유를 사용한 열풍건조가 가장 나쁜 결과를 보여주고 있고, 본 고안에 따른 건조방법인 바이오 열펌프식 건조가 태양건조에 버금가는 좋은 결과를 나타내고 있는 것은 본 고안의 기대에 접근하는 결과였다.These results are in good agreement with the results of chromaticity analysis according to the drying method shown in the graph of FIG. 8, which showed the best result of drying by solar radiation in natural condition, and hot air drying using petroleum was the worst result. It is shown that the bio-heat pump type drying method according to the present invention shows a good result comparable to solar drying was the result of approaching the expectations of the present invention.
[표 1]건조방법에 따른 고추의 매운 맛을 내는 캡사이신 함량비교(㎎/100g)[Table 1] Comparison of capsaicin content of spicy taste of red pepper according to the drying method (mg / 100g)
이어 본 고안에 따른 건조 및 저온저장장치와 종래 건조장치의 에너지 경제분석결과를 설명하면 다음과 같다(일예로 고추건조의 경제적 분석).Next, the energy economic analysis results of the drying and low temperature storage device and the conventional drying device according to the present invention are as follows (for example, economic analysis of red pepper drying).
ⅰ) 종래 열풍건조기의 에너지차원 경제분석Iii) Energy dimension economic analysis of conventional hot air dryer
생고추 140.4㎏을 열풍건조기로 51시간동안 건조하였으며, 이때 소모된 전기에너지는 1.029㎾ × 51hr = 52.48(㎾h) = 45,132㎉이었으며, 열풍발생을 위하여 소모된 석유는 85ℓ의 열량으로 환산하여, 85(ℓ)×8,674(㎉/ℓ)×0.88 = 648,815㎉이었다. 그러므로 140.4㎏의 고추를 건조하는데 소요된 전체에너지는 45,132 + 648,815 = 693,947㎉이었고, 고추 1㎏을 건조하는데 소요된 열량은 (693,947㎉/ 140.4㎏) = 4,943㎉/㎏이었다.The fresh red pepper was dried for 14 hours by hot air dryer, and the electric energy consumed was 1.029㎾ × 51hr = 52.48 (㎾h) = 45,132㎉, and the oil consumed for hot air generation was converted into 85L of heat. 85 (L) x 8,674 (dl / l) x 0.82 = 648,815 ms. Therefore, the total energy required to dry 140.4 kg of red pepper was 45,132 + 648,815 = 693,947 kW, and the heat required to dry 1 kg of red pepper was (693,947 kW / 140.4 kg) = 4,943 kW / kg.
ⅱ) 종래 열풍건조기의 에너지비용 분석Ii) Energy cost analysis of conventional hot air dryer
열풍건조기의 고추 건조비용은 전기에너지비용과 석유에너지비용을 합한 것으로 계산되며 다음과 같다. 여기서, 전기요금은 농촌전기요금을 기준으로 했으며, 석유에너지 가격은 1998년 4월 1일을 기준으로 하였다.Pepper drying cost of hot air dryer is calculated by adding electric energy cost and petroleum energy cost as follows. Here, electricity rates are based on rural electricity rates, and petroleum energy prices are based on April 1, 1998.
· 전기에너지비용 : 52.48㎾h×37원/㎾h = 1,942원Electric energy cost: 52.48㎾h × 37Won / ㎾h = 1,942Won
· 석유에너지비용 : 85ℓ×590원/ℓ = 50,150원Petroleum Energy Cost: 85ℓ × 590KRW / ℓ = 50,150KRW
· 전체에너지비용 : 1,942원 + 50,150원 = 52,092원Total energy cost: 1,942 won + 50,150 won = 52,092 won
· 고추1㎏을 건조하는데 소요된 에너지비용 : 52,092원/140.4㎏ = 371원/㎏Energy cost for drying 1kg of red pepper: 52,092 won / 140.4㎏ = 371 won / kg
ⅲ) 본 고안에 따른 바이오 열펌프식 건조기의 에너지차원 경제분석Iii) Energy dimension economic analysis of bio heat pump type dryer according to the present invention
열펌프식 건조기의 건조실과 건조대에 바이오세라믹을 2.0㎜ 두께로 표면처리하고 건조실내 공기를 열펌프로 가열하면 이 바이오세라믹으로부터 방사되는 장파의 원적외선은 건조대상 농산물의 건조속도를 촉진하게 될 뿐만 아니라, 열풍건조의 경우보다 낮은 온도에서도 건조가 가능하게 되어 건조에너지 절약에 크게 기여하게 될 것으로 기대되며, 이를 증명하기 위하여 에너지 절약효과를 분석하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.If the surface of the bioceramic is 2.0mm thick in the drying chamber and drying rack of the heat pump type dryer and the air in the drying chamber is heated with the heat pump, the far infrared rays emitted from the bioceramic will not only accelerate the drying speed of the agricultural products. In addition, it is expected that drying will be possible at a lower temperature than in the case of hot air drying, which will greatly contribute to the saving of drying energy. To prove this, the energy saving effect has been analyzed.
건조대상은 생고추 130㎏로 하였으며, 건조시간은 열풍건조보다 13시간 40분 더 긴 64시간 40분이 소요되었으며, 이때 건조온도 변화는 도 6의 그래프와 같다.The drying target was raw red pepper 130 kg, the drying time was 13 hours 40 minutes longer 64 hours 40 minutes than hot air drying, the drying temperature change is shown in the graph of FIG.
열펌프에 의한 열공급 기간은 25시간이었으며, 열공급 없이 더운 공기만 순환시킨 기간은 39시간 40분이었다.The heat supply period by the heat pump was 25 hours, and the hot air circulation without heat supply was 39 hours and 40 minutes.
건조 전기간동안 공급된 전기에너지는 17.02㎾×25h + 3.48㎾×39.6h = 425.5㎾h + 137.8㎾h = 563.3㎾h = 484,444㎉로서, 고추 1㎏을 건조하는데 소요되는 에너지는 4.33㎾h/㎏ = 3,726㎉/㎏이었다.The electric energy supplied during the drying period was 17.02㎾ × 25h + 3.48㎾ × 39.6h = 425.5㎾h + 137.8㎾h = 563.3㎾h = 484,444㎉, and the energy required to dry 1 kg of red pepper was 4.33㎾h / kg = 3,726 kPa / kg.
종래의 열풍건조로 고추 1㎏을 건조하는데 소요된 에너지 4,943㎉/㎏에 비하여 본 고안의 건조기에 의하여 1,216㎉/㎏의 에너지를 절약할 수 있었으며, 이를 에너지 절약율로 표시하면 (1,216/4,943)×100 = 24.6%가 된다.Compared to the energy of 4,943㎉ / ㎏ for drying 1kg of red pepper by conventional hot air drying, the dryer of the present invention was able to save energy of 1,216㎏ / ㎏, which is expressed as an energy saving rate (1,216 / 4,943) X100 = 24.6%.
ⅳ) 본 고안에 따른 바이오 열펌프식 건조기에 의한 고추건조 소요에너지비용 분석Iii) Analysis of energy cost of pepper drying by bio heat pump type dryer according to the present invention
농촌전기요금이 37원/㎾h이고, 석유가격이 300원/ℓ에서 800원/ℓ로 변동될 경우, 종래 열풍건조기에서 소요되는 에너지비용에 대한 본 고안의 건조기에 의한 에너지 비용절감율을 분석 및 요약하면 다음과 같다.Analysis and summary of energy cost reduction rate by the drier of the present invention for energy cost of conventional hot air dryer when the rural electricity rate is 37 won / h and oil price is changed from 300 won / l to 800 won / l Is as follows.
· 본 고안에 따른 바이오 열펌프식 건조기로 130㎏의 고추를 건조하는데 소요되는 에너지비용은 앞에서 계산한 소요에너지를 기준으로 하여 {484,444(㎉)/860 (㎉/㎾h)}×37(원/㎾h) = 20,842원이며, 고추 1㎏을 건조하는데 소요되는 에너지비용은 20,842/130 = 160.3원/㎏이다.· The energy cost for drying 130 kg of red pepper with the bio heat pump type dryer according to the present invention is {484,444 (㎉) / 860 (㎉ / ㎾h)} × 37 (Won) / ㎾h) = 20,842 won, the energy cost of drying 1kg of red pepper is 20,842 / 130 = 160.3 won / kg.
· 열풍건조기의 소요에너지는 건조기의 기계적 작동을 위한 전기에너지와 건조 열풍공급을 위한 석유에너지를 소모하게 된다.The energy required of the hot air dryer consumes electrical energy for the mechanical operation of the dryer and petroleum energy for supplying the drying hot air.
140.4㎏의 고추를 건조하기 위한 전기에너지비용은 52.48㎾h×37원/㎾h = 1,942원이며, 고추건조 열풍공급을 위한 석유에너지비용은 85ℓ×x원/ℓ= 85×x원으로, 여기서 x값은 석유가격이며, 이 가격 변동은 x = 300∼900원/ℓ로 하여, 석유에너지의 가격변동에 따른 열풍건조에 소요되는 전체 소요에너지비용을 계산하면 표 2와 같다.The cost of electric energy for drying 140.4kg of red pepper is 52.48㎾h × 37won / ㎾h = 1,942won, and the oil energy cost for hot pepper drying hot air supply is 85ℓ × x 원 / ℓ = 85 × xWon The value of x is the price of petroleum, and the price change is x = 300 to 900 won / l.
[표 2]석유가격에 따른 종래 열풍건조기의 고추(140.4㎏)건조 소요에너지비용[Table 2] Energy costs for drying red pepper (140.4㎏) of conventional hot air dryer according to oil price
앞에서 분석한 석유에너지의 가격변동에 따른 종래 열풍건조기의 고추건조비용(표 2 참조)과 본 고안의 건조 및 저온저장장치의 고추건조비용을 근거로 바이오 열펌프식 건조기의 고추건조비용 절감율을 분석 및 정리하면 표 3과 도 10의 그래프와 같다.Analyzing the pepper drying cost reduction rate of the bio heat pump type dryer based on the pepper drying cost of the conventional hot air dryer (see Table 2) and the pepper drying cost of the drying and low temperature storage device of the present invention according to the price change of petroleum energy. And summarized as shown in Table 3 and the graph of FIG.
[표 3]본 고안에 따른 건조기의 고추건조 소요에너지비용의 절약비율[Table 3] Saving ratio of energy consumption of red pepper drying of dryer according to the present invention
표 3과 도 10의 그래프에서 보는 바와 같이 석유가격이 300원/ℓ에서 900원/ℓ로 상승하는 경우 종래 열풍건조기에 대한 본 고안에 따른 건조기의 에너지 절약비율은 18.2%에서 71.4%로 곡선적으로 증가하고 있음을 보였으며, 석유에너지의 가격이 300원/ℓ인 경우에도 종래 열풍건조기에 대한 본 고안의 바이오 열펌프식 건조기의 에너지 절약비율이 18.2%에 달함을 알 수 있다.As shown in the graph of Table 3 and FIG. 10, when the oil price rises from 300 won / l to 900 won / l, the energy saving ratio of the dryer according to the present invention for the conventional hot air dryer is curved from 18.2% to 71.4%. In addition, even if the price of petroleum energy is 300 won / ℓ, it can be seen that the energy saving ratio of the bio heat pump type dryer of the present invention for a conventional hot air dryer reaches 18.2%.
본 고안은 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention has the following effects.
1) 농·수·축산물과 공산품의 건조특성에 따라 최적의 건조조건을 제공하기 위하여 바이오 열펌프식 건조기의 건조실 온도를 30℃에서 65℃까지 선택적으로 설정할 수 있다.1) The drying room temperature of the bio heat pump type dryer can be selectively set from 30 ℃ to 65 ℃ to provide optimum drying conditions according to the drying characteristics of agricultural, water, livestock products and industrial products.
2) 건조 및 저온저장체임버(14)와 곡물적재다공판(13)의 모든 표면을 약 2.0㎜ 두께의 바이오세라믹으로 표면처리하여 건조실을 원적외선 방사공간으로 만들었으며, 이와 같은 구조는 건조속도를 빠르게 할 뿐만 아니라 건조대상물이 열충격을 적게 받으면서 건조되도록 하여 건조물의 품질이 향상된다.2) All surfaces of the drying and cold storage chamber 14 and the grain loaded porous plate 13 were surface-treated with a bioceramic about 2.0 mm thick to make the drying chamber a far-infrared radiation space. In addition, the quality of the dried product is improved by allowing the dry object to be dried with less thermal shock.
3) 열펌프의 증발기를 활용하는 제습장치를 개발하여 건조공기의 순환회로내에 장치하여 건조실을 지나온 공기중의 습기를 제거함으로써 건조속도의 증가와 에너지 절약효과를 얻는다.3) The dehumidification device that utilizes the evaporator of the heat pump is developed and installed in the circulation circuit of the dry air to remove moisture from the air passing through the drying room, thereby increasing the drying speed and saving energy.
4) 비교적 건조조건이 어려운 고추를 건조대상으로 하여 기존의 열풍건조기와 본 고안에 따른 바이오 열펌프식 건조기에서 각각 건조한 결과 열풍건조기에 비하여 바이오 열펌프식 건조기의 에너지비용이 크게 절약된다.4) The energy cost of the bio heat pump type dryer is greatly reduced compared to the hot air dryer as a result of drying each of the hot pepper dryers and the bio heat pump dryer according to the present invention with red pepper, which is relatively difficult to dry.
5) 건조된 고추의 색도를 분석한 결과, 본 고안의 바이오 열펌프식 건조기에서 건조된 고추가 기존의 열풍건조기에 의하여 건조된 고추보다 더 맑고 붉게 나타나기 때문에 건조물의 품질향상이 이루어진다.5) As a result of analyzing the chromaticity of dried pepper, the quality of dried product is improved because the red pepper dried in the bio heat pump type dryer of the present invention appears clearer and red than the red pepper dried by the conventional hot air dryer.
6) 고추가 매운 맛을 나타내는 캡사이신 함량을 분석한 결과, 바이오 열펌프식 건조기에서 건조된 고추가 열풍건조기에서 건조된 고추보다 더 높은 품질향상이 이루어진다.6) As a result of analyzing capsaicin content of hot peppers, hot peppers dried in a bio heat pump type dryer have higher quality than hot peppers dried in a hot air dryer.
7) 열펌프를 냉동목적의 회로로 작동시키면 건조 및 저온저장체임버의 온도가 5℃에서 -15℃까지 냉각되며, 저장할 농·수·축산물의 저장특성에 따라 최적의 저장조건을 제공하기 위하여 저장실 온도를 -15℃∼5℃ 범위로 자유롭게 선택하여 설정할 수 있다.7) When the heat pump is operated as a circuit for freezing purposes, the temperature of the drying and low temperature storage chamber is cooled from 5 ℃ to -15 ℃, and the storage room is provided to provide the optimal storage conditions according to the storage characteristics of the agricultural, water and livestock products to be stored. The temperature can be freely selected and set within the range of -15 ° C to 5 ° C.
8) 열펌프를 가열목적의 회로로 작동시키면 건조용으로, 그리고 냉동목적의 회로로 작동시키면 저온저장용으로 사용할 수 있도록 하여, 필요에 따라 2가지 목적으로 사용하는 겸용장치를 제공함으로써, 사용자는 하나의 장치를 구입하여 2가지 용도로 사용할 수 있게 되므로 장치구입에 따른 비용절감은 물론이거니와 연중 활용도를 높일 수 있다.8) By operating the heat pump in a circuit for heating purposes, and for a low temperature storage when operated in a circuit for refrigeration purposes, by providing a dual-purpose device for two purposes, By purchasing one device and using it for two purposes, it can reduce the cost of purchasing the device and increase its utilization throughout the year.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
REGI | Registration of establishment | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110511 Year of fee payment: 9 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |