KR20010105022A - 상온 제습 건조기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상온 상태에서 건조를 수행할 수 있는 상온 제습 건조기에 관한 것으로서, 피건조물(15)이 일측에 적치되는 컨테이너(10)와; 컨테이너(10) 내부 타측에 설치되어 상기 피건조물(15)에서 발생된 수분을 제습하는 제습용증발기(20)와; 제습용증발기(20)를 경유한 냉매를 압축하는 압축기(30)와; 압축기(30)를 경유한 냉매의 열을 방출하는 응축기(40)와; 응축기(40)에 의하여 가온된 공기를 상기 피건조물(15)로 순환시키는 가온공기공급부;를 포함한다. 이러한 구조의 상온 제습 건조기에 따르면, 피건조물의 열변질을 막을 수 있고 건조되는 시간 및 소모되는 에너지를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
Description
본 발명은 상온 상태에서 피건조물을 건조할 수 있는 상온 제습 건조기에 관한 것이다.
통상, 피건조물의 건조는 뜨거운 공기, 즉 열풍을 피건조물 사이로 흐르게 함으로써 수행하였다.
도 1은 종래의 열풍건조기의 개략적 구성도이다.
도면을 참조하면, 종래의 열풍건조기는 피건조물(2)이 적치되는 다수의 적치대(3)가 설치된 컨테이너(1)와, 컨테이너(1)로 열풍을 공급하기 위한 열풍공급부를 가진다. 열풍공급부는 고온의 열유체가 흐르는 가열관(4)과, 가열관(4)으로 공기를 강제 통과시켜 컨테이너(1) 내부로 흐르게 하는 팬(5)으로 구성된다. 가열관(4)은 열유체에 의하여 가열되므로 그 가열관(4)을 통과한 공기는 열풍으로 되어 피건조물(2) 사이로 흐르게 되고, 열풍은 피건조물(2)과 접촉하여 흐르면서 피건조물 내의 수분을 증발시킨다. 이러한 수분은 열풍에 포함되어 배기관(6)을 통하여 외부로 배기된다.
그런데, 상기한 열풍건조기는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 고온의 열풍은 피건조물에 증발 에너지만 공급하는 것이 아니라, 피건조물에 직접 접촉하여 피건조물을 열변질시키거나, 농수산물중 비타민과 같이 열에 약한 영양소를 파괴하고, 농수산물 특유의 맛과 향을 제거하여 상품가치를 떨어 뜨리는 단점이 있다.
둘째, 수분을 함유한 열풍을 외기로 배기시키는 양 만큼, 새로운 외기의 공기를 가열하여 컨테이너 내부로 공급하여야 하므로, 열풍을 만드는 과정에서 많은 에너지 소모가 있었다.
셋째, 열풍속에 함유되어 있는 외부 이물질이 피건조물과 접촉되어 피건조물을 오염시킬 수 있다.
넷째, 피건조물 전체에 열풍이 고르게 접촉되지 않으므로, 피건조물의 위치를 수시로 변경해 주어야 한다.
다섯째, 배기관을 통하여 배기되는 열풍이나, 열유체를 가열하는 과정에서 발생되는 가스는 환경을 오염시키는 원인이 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 피건조물의 열변질 및 영양소파괴등을 막을 수 있고, 에너지 소모량을 최소화할 수 있으며, 고른 건조와 함께 환경오염을 방지할 수 있는 상온 제습 건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 열풍건조기의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 상온 제습 건조기의 제1실시예의 개략적 구성도,
도 3은 본 발명의 상온 제습 건조기의 제2실시예의 개략적 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 ... 컨테이너 11 ... 주적치대
12 ... 보조적치대 15 ... 피건조물
20 ... 제습용증발기 21 ... 증발관
30 ... 압축기 40 ... 응축기
50 ... 송풍기 51 ... 송풍기덕트
51a ... 밸브 52 ... 컨테이너덕트
52a ... 밸브 53 ... 여과필터
60 ... 배출부 70 ... 순환수수납부
71 ... 히터 72 ... 제1순환수압송펌프
73 ... 순환수방열기 74 ... 방열팬
75 ... 제2순환수압송펌프 80 ... 순환관
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 상온 제습 건조기는, 피건조물(15)이 일측에 적치되는 컨테이너(10)와; 상기 컨테이너(10) 내부 타측에 설치되어 상기 피건조물(15)에서 발생된 수분을 제습하는 제습용증발기(20)와; 상기 제습용증발기(20)를 경유한 냉매를 압축하는 압축기(30)와; 상기 압축기(30)를 경유한 냉매의 열을 방출하는 응축기(40)와; 상기 응축기(40)에 의하여 가온된 공기를 상기 피건조물(15)로 순환시키는 가온공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가온공기공급부는, 공기를 상기 응축기(40)를 통과시켜 가온시킨 후 상기 피건조물(15)로 강제 순환시키는 송풍기(50)를 포함하고, 상기 피건조물(15)로 순환되는 공기에 포함된 이물질을 여과하는 여과필터(53)를 더 포함하며, 상기 송풍기(50)로 유입되는 가온된 공기를 상기 컨테이너(10) 외부로 배출시키는 송풍기덕트(51)를 더 포함한다.
또, 상기 컨테이너(10) 내부로 외부의 공기를 유입되도록 하는 컨테이너덕트(52)를 더 포함한다.
한편, 상기 가온공기공급부는, 상기 응축기(40)가 내장되고 순환수가 수용되는 순환수수납부(70)와; 상기 피건조물(15)의 주위에 설치되며 상기 순환수수납부(70)의 순환수가 흐르는 순환관(80)과; 상기 순환수수납부(70)와 상기 순환관(80) 사이에 설치되어 상기 순환수를 압송시키는 제1순환수압송펌프(72);를 포함하고, 상기 순환수수납부(70)에 설치되어 상기 순환수를 가열하는 히터(71)를 더 포함하며. 상기 순환부수납부(70)의 순환수를 냉각하기 위한 것으로서, 상기 순환수수납부(70)와 연결된 순환수방열기(73)와, 그 순환수방열기(73)로 공기를 흐르게하는 방열팬(74)과, 상기 순환수방열기(73)를 경유한 순환수를 상기 순환수수납부(70)로 압송시키는 제2순환수압송펌프(75)를 더 포함한다.
그리고, 상기 제습용증발기(20)의 제습과정에서 발생된 물을 모아서 상기 컨테이너(10) 외부로 배출시키는 배출부(60)를 더 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 상온 제습 건조기의 바람직한 제1실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 상온 제습 건조기의 제1실시예의 개략적 구성도이다.
도면을 참조하면, 상온 제습 건조기의 제1실시예는, 컨테이너(10), 그 컨테이너(10) 내부 일측에 설치되는 주적치대(11) 및 보조적치대(12), 컨테이너(10) 내부 타측에 설치되는 제습용증발기(20), 압축기(30), 응축기(40), 배출부(60), 가온공기공급부를 포함한다.
컨테이너(10)의 내부에는 후술할 송풍기(50)에 의하여 발생되는 공기가 대류되는데, 주적치대(11)는 이러한 컨테이너(10) 내부의 일측에는 설치되고, 보조적치대(12)는 다수개로서 주적치대(11)의 내부에 설치된다. 보조적치대(12)에는 농,수산물등의 피건조물(15)이 적치되어 있다.
제습용증발기(20)는 컨테이너(10)의 내부 타측, 즉 주적치대(11) 및 보조적치대(12)로부터 멀리 떨어진 지점에 위치하며, 피건조물(15)에서 발생되어 공기중에 포함된 수분을 제습한다. 제습용증발기(20)에는 대류되는 공기와의 접촉면적을 넓히기 위하여 구불구불하게 굴곡된 증발관(21)이 설치되어 있다. 이때 증발관(21)에는 공기와의 접촉면적을 더더욱 넓히기 위한 방열핀(미도시)이 설치될 수도 있다.
압축기(30)는 제습용증발기(20)를 경유한 고온 저압의 냉매 기체를 고압 기체로 압축하고, 응축기(40)는 압축기(30)를 경유한 고압 고온의 냉매 기체를 고압의 액체로 변화시키면서 냉매의 열을 응축열로써 방출한다.
가온공기공급부는, 바람을 형성하는 송풍기(50)와 그 송풍기와 연결된 송풍기덕트(51)를 포함한다.
송풍기(50)는 공기를 강제로 응축기(40)를 통과시킴으로써 가온시키고, 가온된 공기를 적치대(11)(12)로 송풍시켜 피건조물(15) 사이를 순환하게 한다. 이러한 송풍기(50)는 공기가 응축기(40)를 통과하도록 유도하기 위하여 응축기(40)에 근접되게 설치된다.
송풍기덕트(51)는 컨테이너(10) 외부로 연통되어 있다. 송풍기덕트(51)의 내부에는 외부의 조작에 의하여 회동되는 밸브(51a)가 설치되어 있으며, 이 밸브(51a)의 회동에 따라 송풍기덕트(51)가 개폐된다. 밸브(51a)가 송풍기덕트(51)를 개방함에 따라 송풍기(50)에서 발생된 공기는 외부로 배출된다.
한편, 컨테이너(10)에는 그 내부로 공기가 유입되게 하기 위한 컨테이너덕트(52)가 설치된다. 컨테이너덕트(52)의 내부에는 회동에 따라 통로를 개폐하는 밸브(52a)가 설치된다.
상기와 같은 컨테이너덕트(52)와 송풍기덕트(51)의 밸브(52a)(51a)는 서로 연동하도록 작동하는데, 연동됨으로써 송풍기덕트(51)를 통하여 소정의 양만큼 공기가 유출되면, 컨테이너덕트(52)를 통하여 유출된 양만큼 공기가 유입된다.
적치대(11)(12)로 공급되는 공기중에 포함된 이물질을 여과하기 위한 여과필터(53)가 송풍기(50) 또는 응축기(40)의 전방에 설치된다. 여과필터(53)는 외부의 공기나 피건조물로부터 발생되는 이물질로 인하여 피건조물(15)이 오염되는 것을 최소화한다.
배출부(60)는 제습과정에서 발생된 물을 모아 외부로 콘테이너(10) 외부로 배출하는 것으로서, 제습용증발기(20)의 하부에 설치된다.
다음, 이와 같은 구조의 상온 제습 건조기의 제1실시예의 동작을 설명한다.
도 2에서 검정색 화살표는 가온된 공기를 표시하며, 흰색 화살표는 피건조물에서 발생된 수분을 표시한다. 도시된 바와 같이, 상온에서 피건조물(15)을 건조시키기 위하여 제습용증발기(20), 압축기(30), 응축기(40), 가온공기공급부의 송풍기(50)를 작동시킨다. 그러면, 제습용증발기(20)는 그 온도가 낮아지면서 공기중의 수분을 제습하게 되고, 응축기(40)는 응축열을 발생하며, 송풍기(50)는 공기를 응축기(40) 사이로 통과시켜 가온시킨 후 적치대(11)(12)로 송풍한다.
여기서, 농,수산물과 같은 자연산물은 모두가 겹겹이 쌓인 세포로 구성되어 있는데, 이러한 세포들로 구성된 물질의 건조 경로는 설명하면 다음과 같다.
물질의 표면에 있는 세포내의 용매인 수분은 주변을 순환하는 건조한 공기에 의해 세포벽을 통한 확산에 의하여 빠져나감으로써 1차 건조가 일어난다. 1차 건조가 일어나면 세포내에 용매에 대한 용질의 비율이 달라짐으로써 농도가 상승한다. 그러면, 1차 건조가 일어나지 않은 내부의 세포와의 표면의 세포와의 농도차이에 의한 삼투압이 발생하며, 삼투압에 의하여 건조가 되지 않은 내부의 세포로부터 세포막을 통하여 수분이 표면으로 이동하고, 이로써 세포들간의 농도차이는 없어진다. 그러면 다시 건조한 공기에 의하여 물질의 표면에 있는 세포로부터 수분이 빠져나가고, 내부 세포와 농도차가 발생하며 삼투압에 의한 수분의 이동이 계속 있게 된다. 이러한 일련의 과정을 통하여 내부 세포의 수분이 감소하면서 실질적인 2차건조가 일어나게 되는 것이다. 즉, 실질적인 건조는 세포 사이의 삼투압에 의한 수분의 이동에 의하여 일어나는 것이므로, 농,수산물과 같은 자연산물의 건조는 물질의 세포간의 삼투압을 높이면 빠른 건조가 가능하게 되는 것이다.
한편, 세포로 구성되지 않은 제품일 경우에도, 상기와 같은 원리가 적용되는데 제품의 물질의 표면이 건조되면 물질의 내부와의 용매 농도차이가 발생하게 되고, 농도차이가 발생하면 이를 메꾸기 위해 용매의 이동이 일어나며, 이러한 일련의 과정이 계속됨으로써 건조가 일어난다.
이와 같이, 세포의 삼투압이나 농도차이를 높이기 위하며, 피건조물(15)의 표면을 순환하는 공기내에 수분을 최소화하여야 하고, 포화수증기압을 높이기 위하여 피건조물이 열변질되지 않을 정도의 온도가 인가되어야 한다. 이를 위하여, 컨테이너 내부의 상대 습도를 최대한 낮추는 것과, 제품의 품질에 영향이 없을 정도의 가능한 높은 온도를 제공하면 가장 이상적인 건조가 이루어질 수 있다. 물론 피건조물의 표면을 순환하는 공기의 순환도 중요하다.
상기와 같은 조건중 공기중의 습도를 낮추기 위하여 제습용증발기(20)를 채용한 것인데, 제습용증발기(20)에 의하여 공기는 제습됨으로써 공기중의 수분의 양은 작아지게 된다.
또한, 피건조물(15)로부터 수분이 증발되기 위하여 최소한의 증발에너지가 필요한데, 이러한 증발에너지는 제습과정에서 흡열하는 열을 방출하는 응축기(40)를 이용하여 공기를 가온시키고, 이 공기를 송풍기(50)를 통하여 적치대(11)(12)로 강제 순환시킴으로써 피건조물내의 수분에 증발에너지를 제공하는 것이다.
여기서, 응축기(40)에서 발열하는 열량(Q1)은 제습용증발기(20)가 제습하는 과정에서 흡열하는 열량(Q2) 보다 큰데, 이는 압축기(30)를 가동하는데 사용된 전기가 압축기(30)에서 주울 에너지로 변환되기 때문이다. 따라서, 응축기(40)에서 발생하는 열량만으로 피건조물(15)을 건조시키는데 필요한 온도까지 올릴 수 있다. 이때, 적치대(11)(12)의 온도가 과도하게 상승하면 송풍기덕트(51)를 개방하여 가열된 공기를 배출시키고, 컨테이너덕트(52)를 개방하여 외부의 공기를 유입시킴으로써 적당한 온도를 맞출 수 있다.
한편, 건조되는 과정에서, 피건조물(15)에서 이물질이 발생하거나 공기중에 이물질이 많이 포함되어 있더라도, 여과필터(53)에 의하여 모두 여과되므로 건조과정에서 피건조물이 이물질에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 상온 제습 건조기의 바람직한 제2실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 상온 제습 건조기의 제2실시예의 개략적 구성도이다. 여기서, 도 2에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가르킨다. 여기에서, 검정색 화살표는 가온된 공기를 표시하며, 흰색 화살표는 피건조물에서 발생된 수분을 표시한다.
도면을 참조하면, 상온 제습 건조기의 제2실시예는, 컨테이너(10)와, 그 컨테이너(10) 내부에 설치되는 제습용증발기(20), 압축기(30), 응축기(40), 배출부(60), 가온공기공급부를 포함한다.
컨테이너(10)에는 피건조물(15)이 적치되는 다수개의 적치대(12)가 설치되어있다. 제습용증발기(20), 압축기(30), 응축기(40), 배출부(60)는 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
가온공기공급부는, 순환수수납부(70), 제1순환수압송펌프(72), 순환관(80)을 포함한다.
순환수수납부(70)는 순환수가 수용되는 것으로서, 응축기(40)와, 순환수를 가열시키기 위한 히터(71)와, 순환수를 순환관(80)으로 압송시키는 제1순환수압송펌프(72)를 포함한다.
이때, 순환수수납부(70)에는 순환수를 냉각하기 위한 것으로서, 순환수수납부(70)와 연결된 순환수방열기(73)와, 그 순환수방열기(73)로 공기를 흐르게하는 방열팬(74)과, 순환수방열기(73)를 경유한 순환수를 순환수수납부(70)로 압송시키는 제2순환수압송펌프(75)를 더 포함한다.
순환관(80)은 피건조물(15)이 적치된 적치대(12)의 하부에 설치되어 순환수수납부(70)의 순환수가 흐른다.
이와 같은 구조의 상온 제습 건조기의 제2실시예의 동작은 다음과 같다.
제습용증발기(20), 압축기(30), 응축기(40), 가온공기공급부의 제1순환수압송펌프(72)를 작동시키면, 제습용증발기(20)의 온도가 낮아져 제습용증발기(20)는 공기중의 수분을 제습하게 되고, 응축기(40)는 응축열을 발생하여 순환수수납부(70)주위의 순환수를 가열한다. 가열된 순환수는 제1순환수압송펌프(72)에 의하여 순환관(80)으로 순환됨으로써 순환관(80)을 가열시킨다. 순환관(80)은 적치대(12) 주위의 공기를 가온시킴으로써 피건조물(15)의수분에 증발에너지를 인가한다.
한편, 순환수의 온도를 갑작스럽게 올릴 경우에는 히터(71)를 가동하여 일단 순환수의 온도를 상승시킨다. 그리고, 순환수의 온도가 과도하게 높을 때에는 순환수가 흐르는 순환수방열기(73)로 방열팬(74)을 이용하여 공기를 흐르게 함으로써 순환수를 냉각시킨 후, 제2순환수압송펌프(75)를 이용하여 순환수가 순환수수납부(70)로 흐르게 한다.
이러한 구조의 상온 제습 건조기는 순환수를 순환관(80)으로 흐르게 하고, 순환관(80)은 그를 통과하는 공기를 가온시켜 자연 대류시킴으로써 건조를 수행한다. 따라서, 자연 대류에 의한 건조를 수행하므로, 이물질에 의하여 피건조물(15)이 오염되는 일이 없다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 상온 제습 건조기는, 콘테이너 내부에 제습용증발관을 설치하여 제습을 수행하고, 응축기의 열을 이용하여 가온한 상온의 공기에 의하여 피건조물에 수분의 증발에너지를 인가한다. 따라서, 공기중의 수분을 제습하고 상온의 증발에너지를 인가함에 따라 건조시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 열변질에 의한 피건조물의 손상을 방지할 수 있고 더 나아가 비타민과 같이 열에 민감한 영양소가 파괴되는 것을 방지하고 맛과 향을 유지시킬 수 있다.
또, 제습용증발관의 흡열로 인하여 발생하는 응축기의 발열을 이용함으로써 공기를 가온하기 위한 별도의 에너지를 필요치 않고, 컨테이너 외부로 가온된 공기를 배출시킬 필요가 없으므로 종래의 열풍식 건조방법에 의한 방법에 비하여 에너지를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 외부의 공기를 유입시키지 않아도 됨으로 공기중의 이물질에 의한 피건조물의 오염을 근본적으로 방지할 수 있다.
Claims (9)
- 피건조물(15)이 일측에 적치되는 컨테이너(10)와;상기 컨테이너(10) 내부 타측에 설치되어 상기 피건조물(15)에서 발생된 수분을 제습하는 제습용증발기(20)와;상기 제습용증발기(20)를 경유한 냉매를 압축하는 압축기(30)와;상기 압축기(30)를 경유한 냉매의 열을 방출하는 응축기(40)와;상기 응축기(40)에 의하여 가온된 공기를 상기 피건조물(15)로 순환시키는 가온공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제1항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,공기를 상기 응축기(40)를 통과시켜 가온시킨 후 상기 피건조물(15)로 강제 순환시키는 송풍기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제2항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,상기 피건조물(15)로 순환되는 공기에 포함된 이물질을 여과하는 여과필터(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,상기 송풍기(50)로 유입되는 가온된 공기를 상기 컨테이너(10) 외부로 배출시키는 송풍기덕트(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제4항에 있어서,상기 컨테이너(10) 내부로 외부의 공기를 유입되도록 하는 컨테이너덕트(52)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기,
- 제1항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,상기 응축기(40)가 내장되고 순환수가 수용되는 순환수수납부(70)와;상기 피건조물(15)의 주위에 설치되며 상기 순환수수납부(70)의 순환수가 흐르는 순환관(80)과;상기 순환수수납부(70)와 상기 순환관(80) 사이에 설치되어 상기 순환수를 압송시키는 제1순환수압송펌프(72);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제6항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,상기 순환수수납부(70)에 설치되어 상기 순환수를 가열하는 히터(71)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가온공기공급부는,상기 순환부수납부(70)의 순환수를 냉각하기 위한 것으로서, 상기 순환수수납부(70)와 연결된 순환수방열기(73)와, 그 순환수방열기(73)로 공기를 흐르게하는 방열팬(74)과, 상기 순환수방열기(73)를 경유한 순환수를 상기 순환수수납부(70)로 압송시키는 제2순환수압송펌프(75)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
- 제1항에 있어서,상기 제습용증발기(20)의 제습과정에서 발생된 물을 모아서 상기 컨테이너(10) 외부로 배출시키는 배출부(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 제습 건조기.
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