KR20090113808A - 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템. - Google Patents

히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템. Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제지를 건조할 때 건조기내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 외부로 배출시키지 않고 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용하여 열 교환방식으로 습증기는 응축시키고 열은 건조기내로 순환시켜 재사용하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 건조시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 건조시스템은 열원을 공급받아 제지를 건조시키는 건조실; 상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기;
내부에는 비등점이 낮은 냉매가 주입되어 고온의 습증기 열을 전달받아 이동시키는 히트파이프방열기;
상기 히트파이프방열기의 증발기출구에 압력을 조절하는 제1댐퍼;
압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트펌프;
상기 히트펌프의 증발기출구에 압력을 조절하는 제2댐퍼;
상기 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기, 응축기와 건조실을 연결하는 흡입닥터 및 공급닥터;
상기 흡입닥터에 연결하여 습증기를 압축시키는 스팀압축기; 상기 스팀압축기를 통과한 고압스팀을 스팀롤러에 공급하여 배관으로 연결된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
히트펌프, 히트파이프방열기, 건조실, 흡입닥터, 공급닥터, 고압송풍기, 스팀압축기, 스팀롤러, 댐퍼

Description

히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템.{omitted}
본 발명은 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지(종이) 건조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온의 건조기에서 수분을 함유한 제지를 건조할 때 건조기 내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 외부로 배출시키지 않고 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용하여 열 교환방식으로 건조기 내로 열을 순환시켜 재사용하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템에 관한 것이다.
도 2는 종래의 제지건조시스템의 실시 예를 도시한 구성도이다.
일반적으로 제지(종이)를 건조시키기 위하여 제지(12)를 건조실(10)의 내부에 스팀(701)을 공급하여 가열되는 다수의 스팀롤러(11)의 외부에 피 건조물인 제지(14)가 접촉되어 이동되면서 건조가 이루어지며, 또한 건조실(10)의 내부에 고압송풍기(800)로 외부의 공기(801)를 스팀(701)이 공급된 열교환기(700)를 통과하여 가열하고, 이러한 가열된 공기를 공급닥터(24)를 이용하여 건조실(10) 내부에 공급하여 습증기를 만들어 습증기는 송풍기(600)로 외부로 배출(601)시킨다.
이러한 종래의 제지 건조방식은 많은 습증기의 열을 외부로 배출하므로 열손실이 생기게 되어 효율적이지 못하며, 그에 따라 연료비가 증가하여 결국은 제품의 원가상승으로 이어져 제품의 경쟁력을 떨어뜨리는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 고온의 건조기에서 수분을 함유한 제지를 건조할 때 건조기 내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 건조기 밖으로 배출시키지 않고 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 열 교환방식으로 건조기 내로 열을 순환시켜 재사용하여 열손실을 절감하여 열효율을 향상시켜서 연료비를 절감할 수 있는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 문제해결을 위하여 본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템은, 열원을 공급받아 제지를 건조시키는 건조실; 상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기;
내부에는 비등점이 낮은 냉매가 주입되어 고온의 습증기 열을 전달받아 이동시키는 증발기 및 응축기로 구성된 히트파이프 방열기; 상기 히트파이프의 한쪽은 열을 흡수하여 냉매가 증발하는 증발기; 상기 히트파이프의 또 다른 한쪽에는 열을 방출하여 냉매가 응축하는 응축기;
상기 히트파이프방열기의 증발기 출구에 압력을 조절하는 제1댐퍼;
압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트펌프;
상기 히트펌프의 증발기 출구에 압력을 조절하는 제2댐퍼;
상기 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기, 응축기와 건조실을 각각 연결하는 닥터;
상기 흡입닥터에 연결하여 습증기를 압축시키는 스팀압축기; 상기 스팀압축기를 통과한 고압의 스팀을 스팀롤러에 공급하여 배관으로 연결된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기는 히트파이프방열기 및 히트펌프의 출구에 각각 제1댐퍼 및 제2댐퍼를 장착하여 압력을 조절하여 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기에 고압이 단계적으로 유지되도록 하고, 1차 히트파이프방열기의 증발기는 고온이 되도록 하며, 2차 히트펌프의 증발기는 더 낮은 저온이 되도록 유지하고, 1차 및 2차 증발기에서 응축수가 배출될 수 있도록 배관으로 설치된다.
이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템은, 수분이 함유된 제지를 건조실에서 건조시킬 때 발생하는 고온의 습증기를 건조실 밖으로 배출시키지 않고 재사용함으로써, 열효율이 향상되고, 연료비가 절감되어 경제적이며, 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기에서 발생되는 응축수를 배출배관을 통해 외부로 배출하므로 제습효과가 있고, 또한 건조실에서 생성되는 열을 지속적으로 이용할 수 있어 연료비가 절감되어 경제적이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템의 실시 예를 설명한다.
상기 히트파이프방열기(30) 및 히트펌프(40)를 이용한 제지 건조시스템은, 열원을 공급받아 제지(14)를 건조시키는 건조실(10); 상기 건조실(10)의 외부에 설치되어 있으며 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기(20);
내부에는 비등점이 낮은 냉매가 주입되어 고온의 습증기 열을 전달받아 이동시키는 증발기(31) 및 응축기(32)로 구성된 히트파이프방열기(30); 상기 히트파이프(33)의 한쪽은 열을 흡수하여 냉매가 증발하는 증발기(31); 상기 히트파이프(33)의 또 다른 한쪽에는 열을 방출하여 냉매가 응축하는 응축기(32); 상기 히트파이프방열기(30)의 증발기(31)출구에 압력을 조절하는 제1댐퍼(21); 압축기(41), 응축기(42), 팽창변(43), 증발기(44)를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트펌프(40); 상기 히트펌프(40)의 증발기(44) 출구에 압력을 조절하는 제2댐퍼(22); 상기 히트파이프방열기(30) 및 히트펌프(40)의 증발기(31,44), 응축기(42,32)와 건조실(10)을 연결하는 흡입닥터(23) 및 공급닥터(24); 상기 흡입닥터(23)에 연결하여 습증기를 압축시키는 스팀압축기(50); 상기 스팀압축기(50)를 통과한 고압의 스팀을 스팀롤러(11)에 공급하여 배관(51)으로 연결된 것을 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기(20)는 히트파이프방열기(30) 및 히트펌프(40)의 증발기출구에 각각 제1,2댐퍼(21,22)를 장착하여 압력을 조절하여 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기(31,44)에 고압이 단 계적으로 유지되도록 하고, 1차 히트파이프방열기(30)의 증발기(31)는 고온고압이 되도록 하며, 2차 히트펌프(40)의 증발기(44)는 더 낮은 중온중압이 되도록 유지하고, 상기 히트펌프(40)의 증발기(44)의 제2댐퍼를 통과하면 저압이 되도록 하면서 히트펌프(40)의 증발기(44)에서 흡수한 열을 응축기(42)에 전달하고, 히트파이프방열기(30)의 증발기(31)에서 흡수한 열을 응축기(32)에 전달하므로 상기 증발기(31,44)에서 습증기는 1차 및 2차로 응축되어 응축수배출구(34,45)로 배출된다.
상기 히트펌프(40)를 구성하는 상기 압축기(41)는 기체 냉매에 에너지를 가해 압력을 상승시키며, 압축기(41)에 나온 고압의 냉매는 응축기(42)에서 상 변환하여 고압의 액체 냉매로 변환되어 외부로 열을 방출한 후, 팽창변(43)에서 저압의 액체 상태로 전환되어 증발기(44)에 이르면, 상기 증발기(44)에서는 외부(열원)로부터 열을 흡수하여 저압의 기체 상태로 변환된 후 다시 압축기(41)로 이동하는 순환과정을 연속으로 하며, 상기 폐회로를 구성하는 배관(미도시)에는 냉매가 주입된다.
또한 히트파이프방열기(30)를 구성하는 밀폐된 히트파이프(33)의 내부에는 비등점이 낮은 열매체인 냉매가 주입되어, 상기 냉매는 고온고압인 증발기(31)에서 습증기와 열 교환하여 증발잠열을 흡수하고 응축기(32)에 전달하여 열을 방출하므로 냉매는 응축된다. 이러한 밀폐된 히트파이프(33)는 비등점이 낮은 냉매가 증발 및 응축을 반복하므로 증발기(31)에서 응축기(32)로 열을 이동시킨다.
또한 본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템은 건조실(10)에서 배출된 습증기를 스팀압축기(50)로 흡입하여 압축하므로 고압의 스팀이 되어 스팀공급배관(51)으로 스팀롤러(11)에 공급하여 가열하므로 스팀롤러는 제지에 열을 전달하므로 스팀은 응축되어 배출(미도시)한다.
상기의 본 발명에 따른 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템은 건조실(10)에서 발생하는 습증기의 열을 배출하지 않으므로 열손실이 적어 열효율이 향상되고, 고온의 증기를 재사용함으로써 연료비가 절감되어 경제적이며, 건조실에서 생성되는 열을 지속적으로 이용할 수 있어 건조능력이 향상된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 히트파이프 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 종래의 제지 건조시스템의 실시 예를 도시한 구성도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10. 건조실 11. 스팀롤러
12. 제품입구 13. 제품출구
14. 제품
20. 고압송풍기 21,22. 압력조절댐퍼
23. 흡입닥터 24. 공급닥터
30. 히트파이프 방열기 31. 증발기
32. 응축기 33. 히트파이프
34. 응축수배출구
40. 히트펌프 41. 압축기
42. 응축기 43. 팽창변
44. 증발기 45. 응축수배출구
50. 스팀압축기 51. 스팀공급배관
60. 배기송풍기 61. 습증기배출
70. 열교환기 71. 스팀공급
72. 응축수배출관
80. 급기송풍기 81.공기공급
82. 공급닥터

Claims (4)

  1. 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템에 있어서,
    열원을 공급받아 제지를 건조시키는 건조실;
    상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 고온의 습증기를 흡입하여 순환시키는 고압송풍기;
    내부에는 비등점이 낮은 냉매가 주입되어 고온의 습증기 열을 전달받아 이동시키는 히트파이프;
    상기 히트파이프의 한쪽은 열을 흡수하여 냉매가 증발하는 증발기;
    상기 히트파이프의 또 다른 한쪽에는 열을 방출하여 냉매가 응축하는 응축기;
    상기 증발기 및 응축기로 구성된 히트파이프방열기;
    상기 히트파이프방열기의 증발기출구에 압력을 조절하는 제1댐퍼;
    압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트펌프;
    상기 히트펌프의 증발기 출구에 압력을 조절하는 제2댐퍼;
    상기 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기, 응축기와 건조실을 각각 연결하는 흡입닥터 및 공급닥터;
    상기 흡입닥터에 연결하여 습증기를 압축시키는 스팀압축기; 상기 스팀압축기를 통과한 고압의 스팀을 스팀롤러에 공급하여 배관으로 연결된 것을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고압송풍기는 건조실의 습증기를 흡입하여 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기에 순차적으로 공급하고 각 증발기출구에 압력을 조절하는 제1댐퍼 및 제2댐퍼를 장설하여 압력을 낮추며, 상기 각 증발기의 열을 히트펌프의 응축기 및 히트파이프방열기의 응축기에 전달하여 고온을 만들어 건조실로 공급되는 것을 특징으로 하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스팀압축기는 배출되는 건조실의 습증기를 공급받아 고압으로 압축하고 고압의 스팀을 스팀롤러에 공급되는 것을 특징으로 하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 히트파이프방열기 및 히트펌프의 증발기에 응축수배출구를 만들어 응축수를 배출시키는 것을 특징으로 하는 히트파이프방열기 및 히트펌프를 이용한 제지 건조시스템.
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