KR20080004100A - 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추수된 벼 등의 농산물 등을 건조시키는 건조 장치에 관한 것이며; 그 목적은 특히 공기를 예냉시켜 증발기를 통하도록 하고, 증발기를 통과한 공기를 예열시켜 응축기를 통하도록 한 냉동 사이클을 이용한 건조장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 곡물이나 농산물을 건조시키는 건조장치에 있어서, 건조장치 내부의 공기를 흡입하는 송풍기와, 냉매가 증발되면서 외부의 열을 빼앗아 공기내의 수증기를 액화시켜 제습할 수 있도록 하는 증발기와, 고온 고압의 냉매가 응축되면서 외부로 열을 발산하여 공기의 온도를 높여주는 응축기와, 응축기에 들어가는 고온 고압의 냉매를 형성시켜주는 압축기와, 증발기에 들어가는 저온 저압의 냉매를 만들어주기 위한 팽창기와, 응축기와 압축기사이에 팽창기 및 증발기와는 다른 경로로 연결되어 바이패스 되도록 설치된 외기 열교환기로 구성되어 있으며, 외기 열교환기가 연결되어 있는 냉매관에 설치된 2개의 밸브와, 응축기와 팽창기 사이에 설치된 밸브 및 증발기와 압축기 사이에 설치된 밸브를 사용하여 순환 사이클을 변경시킬 수 있도록 하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

냉매 사이클, 건조기, 바이패스, 냉매순환, 고온 건조기

Description

냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기{The high-temperature dryer which uses Refrigerant cycle system}

도 1 은 본 발명인 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기의 냉매 시스템 구조를 나타낸 개략도,

도 2 는 본 발명인 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기에서 일반적인 냉매 사이클의 냉매순환을 나타낸 개략도,

도 3 은 본 발명인 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기에서 응축기의 온도를 높이기 위한 바이패스 냉매순환을 나타낸 개략도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10): 압축기 (20): 응축기

(30): 팽창기 (40): 증발기

(31): 밸브 (41): 밸브

(51): 외기 열교환기 밸브 (52): 외기 열교환기 밸브

(60): 송풍팬 (70): 공기

본 발명은 추수된 벼 등의 농산물 등을 건조시키는 건조 장치에 관한 것으로서, 특히 증발기를 통하여 공기를 냉각시켜 제습을 행하도록 하고, 증발기를 통과한 제습된 공기를 응축기의 열을 이용하여 재가열함으로써 고온의 건조가 가능하도록 하는 냉동 사이클을 이용한 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동 사이클을 이용한 건조장치는 실내를 제습하여 건조시키는 제습기와, 건조대상물을 건조시키는 건조기 등이 있다.

상기한 냉동 사이클을 이용한 건조장치는 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 주변과 열교환되어 응축되는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 냉매가 주변과 열교환되어 증발하는 증발기와, 실내 또는 드럼 내의 공기가 상기 증발기와 응축기를 차례로 통과하도록 송풍시키는 송풍기를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 건조장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 압축기의 구동시 고온 고압의 기체 냉매가 압축기에서 배출되고, 배출된 고온 고압의 기체 냉매는 상기 응축기를 통과하면서 주변으로 방열되어 중온 고압의 액체 냉매로 응축되고, 응축된 냉매는 상기 팽창기구를 통과하면서 저온 저압으로 감압되고, 감압된 저온 저압의 액체 냉매는 상기 증발기를 통과하면서 주변으로부터 흡열되어 저온 저압의 기체 냉매로 증발된 후 상기 압축기로 순환된다.

한편, 상기와 같은 압축기의 구동 및 냉매의 순환이 이루어질 때 상기 송풍기가 구동되면, 건조실 내의 공기는 저온 상태의 증발기를 통과하면서 저온 저습으 로 변하고, 이 저온상태의 공기가 히터를 통과하면서 일정한 온도로 승온되어 다시 건조실 내로 공급됨으로써 건조를 행하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 냉동 사이클을 이용한 건조장치는 건조실 내의 송풍된 공기가 상기 증발기에 의해 저온 저습의 공기로 냉각되고, 상기 히터에 의해 고온 저습의 공기로 승온되므로, 압축대상 냉매의 온도가 높아 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 공기가 예냉된 후 증발기로 송풍되게 하고, 증발기를 통과한 공기가 예열된 후 응축기로 송풍되게 하되, 제습된 공기에 응축기로 열을 가하여 고온 저습의 공기를 만들어 주어 건조효율을 높일 수 있도록 하고, 응축기로 흡입되는 냉매경로에 냉매의 온도를 낮추어주는 열교환기를 채택함으로서 건조효과를 높일 수 있도록 하는 냉매 순환 시스템을 사용한 고온 건조기를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 곡물이나 농산물을 건조시키는 건조장치에 있어서, 건조장치 내부의 공기를 흡입하는 송풍기와, 냉매가 증발되면서 외부의 열을 빼앗아 공기내의 수증기를 액화시켜 제습할 수 있도록 하는 증발기와, 고온 고압의 냉매가 응축되면서 외부로 열을 발산하여 공기의 온도를 높여주는 응축 기와, 응축기에 들어가는 고온 고압의 냉매를 형성시켜주는 압축기와, 증발기에 들어가는 저온 저압의 냉매를 만들어주기 위한 팽창기와, 응축기와 압축기사이에 팽창기 및 증발기와는 다른 경로로 연결되어 바이패스 되도록 설치된 외기 열교환기로 구성되어 있으며, 외기 열교환기가 연결되어 있는 냉매관에 설치된 2개의 밸브와, 응축기와 팽창기 사이에 설치된 밸브 및 증발기와 압축기 사이에 설치된 밸브를 사용하여 순환 사이클을 변경시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 대하여 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명인 냉매 사이클 시스템의 구성을 나타낸 것이다.

건조기는 중공부가 형성된 박스형상의 본체와, 상기 본체 내부에 공기를 공급하는 공급덕트와, 상기 공급덕트에서 공급되는 공기를 흡입하는 흡입덕트 및 상기 흡입덕트에서 흡입된 공기에서 습기를 제거한 후, 습기가 제거된 공기를 상기 공급덕트로 재송풍하는 제습부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제습부재는 냉매가 증발되면서 외부의 공기와 열을 빼앗아 공기의 내부의 수증기를 액화시켜 제습시키는 증발기(40)와, 상기 증발기와 연결되며 증발된 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기와 연결되고 냉매의 응축에 의하여 발생하는 열을 외부로 방열하는 응축기(20)와, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(30)와, 팽창기와 압축기 사이에 열결되어 증발기를 거치지 않고 바이패스 되도록 하는 외기 열교환기(50)와, 이들을 연결하는 냉매관 및 밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.

우선 압축기(10)를 구동하여 고온 고압의 기체 냉매가 배출되고, 이는 응축 기(20)에서 열교환을 하면서 중온 고압의 냉매로 바뀌게 된다. 이는 팽창기(30)를 거쳐 증발하기 쉽도록 팽창하여 저온 저압의 냉매로 바뀌고, 저온 저압의 냉매는 증발기(40)를 거쳐 열교환을 하여 고온 저압의 냉매가 된다. 상기 증발기(40)에 의해 고온 저압의 냉매가 다시 압축기(10)에서 압축되어 고온 고압의 냉매가 되며 순환하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 냉매 사이클 시스템에 외기 열교환기를 연결하고 이를 밸브를 사용하여 냉매의 순환 경로를 변경함으로써 응축기의 온도를 평상의 냉매 사이클의 순환 시보다 높게 할 수 있도록 하고, 증발기에서 열교환되며 제습된 공기를 온도가 높은 응축기를 통과하며 고온 저습의 공기로 만들어 줌으로써 보다 효율적인 건조가 가능하도록 함에 있다.

외기 열교환기의 동작을 살펴보면, 외기 열교환기와 연결된 냉매관의 밸브를 열고, 응축기와 팽창기 사이의 밸브를 잠그게 되면, 응축기에서 응축된 냉매는 바로 외기 열교환기로 이동하게 되고, 응축기에서 응축된 저온 고압의 냉매는 외기 열교환에서 열교환을 하며 고온 고압의 냉매가 되어 압축기로 증발기를 거치는 것이 아니라 외기 열교환기를 거치게 된다. 외기 열교환기로 이동한 저온 고압의 냉매는 외부에서 열교환을 하여 열을 흡수하게 되고, 중온 고압의 냉매가 되어 압축기로 이동하게 되고, 고압의 냉매를 한번 더 압축시켜 응축기로 보냄으로써 응축기의 온도가 평소 냉매 사이클보다 올라가게 된다.

상기와 같이 응축기의 온도를 높힌 후 냉매를 응축기와 팽창기 사이의 밸브를 열고 외기 열교환기의 밸브를 잠궈 원래의 사이클을 유지시킨 후 송풍을 하여 증발기에서 제습된 공기가 응축기를 지날때 온도가 높아진 응축기로부터 보다 많을 열을 가져가기 때문에 고온 저습의 공기가 다시 건조기 안으로 송풍되어 건조효율을 높일 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2 와 도 3 은 본 발명의 냉매 사이클 시스템에서 냉매의 흐름을 나타낸 것으로, 도 2 는 외기 열교환기와 연결되지 않았을 때의 냉매의 흐름도이고, 도 3 은 외기 열교환기와 연결되어 있을 때의 냉매 흐름도를 나타낸 것이다.

우선 도 2 는 보면, 외기 열교환기의 밸브는 닫혀있고, 응축기와 팽창기 사이의 밸브는 열려있으므로 일반적인 냉매 사이클을 유지하게 된다. 도 3 은 응축기의 온도를 높히기 위하여 외기 열교환기의 밸브를 열고 응축기와 팽창기 사이의 밸브를 닫은 경우로서, 응축기를 통과한 저온 저압의 냉매를 외기 열교환기로 보내어 외부와 열교환을 하도록 하여 중온 고압의 냉매로 만든 후, 이는 압축기에서 다시 압축함으로써 일반적인 냉매 사이클 동작시 압축기를 통과한 냉매보다 온도가 높은 냉매가 응축기를 통과하게 되며, 이에 따라 응축기의 온도가 일반적인 냉매 사이클의 응축기 온도보다 높아진다. 이때 송풍기의 작동을 차단하여 건조실 내부의 공기가 사이클을 통과하지 못하도록 한다.

그 후 다시 도 2 와 같이 외기 열교환기의 순환로를 차단하고 송풍기를 가동시키게 되면, 증발기로 건조실 내부의 공기가 들어오게 되고, 증발기와의 열교환으로 인하여 제습이 되며, 제습이 된 공기는 온도가 높아진 응축기를 통과하게 됨으로써 기존의 공기보다 고온 저습의 공기가 건조실 내부로 다시 송풍됨으로써 건조 효율이 보다 좋아지게 되는 것이다.

한편 응축기에 온도센서(미도시)를 부착하여 응축기의 온도가 외기 열교환기를 통과했을 때의 온도 아래로 내려갈 경우 외기 열교환기와 연결된 밸브를 열고 응축기와 팽창기 사이의 밸브를 닫아 외기 열교환기의 순환 사이클을 형성함으로써 주기적으로 응축기의 온도를 높여 일반적인 냉매 사이클의 응축기 온도보다 높은 온도를 유지할 수 있도록 한다.

따라서, 건조실 내부의 공기가 송풍팬을 통하여 건조장치로 유입되고, 건조장치로 유입된 공기는 증발기를 지나가면 열교환을 하여 공기의 수증기를 액화시켜 제습을 하고, 제습된 공기는 응축기를 지나가며 응축기의 열을 받아 온도가 높아진 상태에서 다시 건조장치의 내부로 들어감으로써 고온 저습한 공기가 들어가 건조를 할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서 보면 응축기의 온도를 다른 냉매 사이클 시스템의 응축기보다 상대적으로 높일 수 있기 때문에 온도가 높은 공기가 유입되므로 보다 효과적인 건조가 가능한 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉동 사이클을 이용한 건조 장치는 외기 열교환기를 사용하여 중온 고압의 냉매를 다시 한번 압축시켜 온도를 상승시켜 응축기의 온도를 높힘으로써 증발기를 통과한 저습의 공기가 응축기를 지나며 고온 저습의 공기로 변하여 건조실 내부로 공급되기 때문에 보다 빠르고 효율적인 건조가 가능한 이점이 있다.

Claims (3)

1. 곡물이나 농산물을 건조시키는 건조장치에 있어서, 건조실 내부의 공기를 흡입하여 건조장치에 공급시켜주는 송풍팬(60)과, 상기 송풍기(60)에 의해 유입된 공기의 수증기를 냉매가 증발되면서 외부의 열을 빼앗아 공기내의 수증기를 액화시켜 제습할 수 있도록 하는 증발기(40)와, 상기 제습된 공기를 고온 고압의 냉매가 응축되면서 외부로 열을 발산함으로써 제습된 공기의 온도를 높여주는 응축기(20)와, 응축기에 들어가는 고온 고압의 냉매를 형성시켜주는 압축기(10)와, 증발기에 들어가는 저온 저압의 냉매를 만들어주기 위한 팽창기(30)와, 응축기(20)와 압축기(10)사이에 팽창기 및 증발기와는 다른 경로로 연결되어 바이패스 되도록 설치된 외기 열교환기(50)로 구성되어 있으며, 외기 열교환기(50)가 연결되어 있는 냉매관에 설치된 2개의 밸브(51, 52)와, 응축기와 팽창기 사이에 설치된 밸브(31) 및 증발기와 압축기 사이에 설치된 밸브(41)를 사용하여 순환 사이클을 변경시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기.
2. 제 1 항에 있어서,

   외기 열교환기(50)는 건조기의 외부에 설치되되, 냉매의 온도보다 높은 온도의 외부에 설치되어 냉매의 온도를 높혀줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기.
3. 제 1 항에 있어서,

   응축기(20)에는 온도를 측정하는 온도센서를 설치하여, 설정해 놓은 응축기의 온도보다 내려갈 경우 외기 열교환기 밸브(51, 52)가 열려 응축기의 온도를 높혀주는 순환을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 시스템을 이용한 고온 건조기.

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