KR20100103930A - Apparatus for drying - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drying apparatus.
종래에는, 건조실 내에서 농수산물 등을 건조시키기 위하여, 전기 히터 또는 기름 버너식 건조기를 사용하였다. 그러나, 이러한 전기 히터 또는 기름 버너식 건조기를 사용하는 경우, 건조실 내부의 공기가 고온 및 고습도가 되어 농수산물의 상품 가치가 떨어지는 문제가 있었다.Conventionally, an electric heater or an oil burner type dryer was used to dry agricultural products, etc. in a drying chamber. However, when using such an electric heater or an oil burner dryer, there is a problem in that the air inside the drying chamber has a high temperature and high humidity, and thus the commodity value of agricultural and marine products is lowered.
이에, 최근, 농수산물의 건조를 위해 히트 펌프(heat pump)가 이용되고 있다. 즉, 건조실 내부의 공기를 히트 펌프의 증발기 및 응축기 주위로 순차적으로 통과시켜 다시 건조실 내부로 순환시킴으로써, 건조실 내부의 공기를 저습도로 유지하게 된다.In recent years, a heat pump has been used for drying agricultural products. That is, the air in the drying chamber is sequentially passed around the evaporator and the condenser of the heat pump and circulated back into the drying chamber, thereby maintaining the air in the drying chamber at low humidity.
그러나, 이와 같이 단순히 히트 펌프만을 이용한 건조 장치는, 건조실 내부 공기의 습도를 낮추는데 제한적이며, 특히, 계절 등의 영향에 의해 건조실 내부의 온도가 높은 경우에는, 증발기에 의한 제습 효율이 현저히 떨어지는 한계점을 가지고 있다.However, the drying apparatus using only a heat pump as described above is limited to lowering the humidity of the air inside the drying chamber. In particular, when the temperature inside the drying chamber is high due to the influence of the season, the dehumidification efficiency by the evaporator is significantly lowered. Have.
본 발명은, 제습 효율을 향상시킴으로써, 운전 비용 등을 절감하고, 피건조물의 품질을 향상시킬 수 있는 건조 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a drying apparatus capable of reducing operating costs and the like and improving the quality of a dry matter by improving dehumidification efficiency.
본 발명의 일 측면에 따르면, 건조실로부터 유입된 공기를 제습하여, 건조실로 배출하는 장치로서, 작동 유체의 증발에 의해, 건조실로부터 유입된 공기를 냉각하는 흡열부, 흡열부로부터 이송된 작동 유체의 응축에 의해, 흡열부를 통과한 공기를 가열하는 방열부, 흡열부에서 증발된 작동 유체를 방열부로 이송하는 이송관, 및 방열부에서 응축된 작동 유체를 흡열부로 회수하는 회수관을 포함하는 열사이펀(thermosyphon), 흡열부와 방열부 사이에 배치되어, 냉매의 증발에 의해, 흡열부를 통과한 공기가 제습되도록 공기를 재냉각하는 증발기, 방열부의 후방에 배치되어, 냉매의 응축에 의해, 방열부를 통과한 공기를 재가열하는 제1 응축기, 증발기로부터 이송된 냉매를 압축시켜, 제1 응축기로 배출하는 압축기, 제1 응축기로부터 이송된 냉매를 팽창시켜, 증발기로 배출하는 제1 팽창기를 포함하는 히트 펌프(heat pump), 및 증발기와 압축기 사이에 개재되어, 증발기로부터 이송된 냉매와의 열전달에 의해, 회수관 내부의 작동 유체를 냉각하는 제1 냉각기를 포함하는 건조 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a device for dehumidifying the air introduced from the drying chamber and discharged to the drying chamber, the endothermic portion for cooling the air introduced from the drying chamber by evaporation of the working fluid, the working fluid transferred from the endothermic portion The thermosiphon includes a heat dissipation unit for heating the air passing through the heat absorbing unit by condensation, a transfer pipe for transferring the working fluid evaporated from the heat absorbing unit to the heat dissipating unit, and a recovery tube for recovering the working fluid condensed at the heat dissipating unit to the heat absorbing unit. (thermosyphon) disposed between the heat absorbing portion and the heat radiating portion, the evaporator for recooling the air so that the air passing through the heat absorbing portion is dehumidified by the evaporation of the refrigerant, the rear portion of the heat radiating portion, The first condenser for reheating the air passed through, compresses the refrigerant transferred from the evaporator, expands the compressor discharged to the first condenser, the refrigerant transferred from the first condenser A heat pump including a first expander discharged to the evaporator, and a first cooler interposed between the evaporator and the compressor to cool the working fluid in the recovery pipe by heat transfer with the refrigerant transferred from the evaporator. There is provided a drying apparatus comprising a.
이 때, 제1 냉각기는, 회수관을 둘러싸는 제1 냉각관을 포함할 수 있다.At this time, the first cooler may include a first cooling pipe surrounding the recovery pipe.
그리고, 이러한 건조 장치는, 방열부의 회수관 측 단부에 배치되어, 방열부 에서 응축된 작동 유체를 냉각하는 제2 냉각기를 더 포함할 수 있다.In addition, the drying apparatus may further include a second cooler disposed at an end portion of the recovery tube side of the heat dissipation unit and cooling the working fluid condensed in the heat dissipation unit.
이 경우, 제2 냉각기는, 공기 중 수분의 응결에 의해 증발기 표면에 생성되는 물을 포집하는 포집 용기, 및 방열부의 회수관 측 단부를 감싸도록 형성되며, 포집 용기로부터 이송된 물이 내부에 충전되는 냉각 용기를 포함할 수 있다.In this case, the second cooler is formed to surround the collecting vessel collecting the water generated on the surface of the evaporator by condensation of moisture in the air, and the end portion of the heat dissipation portion, and the water transferred from the collecting vessel is filled therein. It may include a cooling vessel.
또한, 건조 장치는, 흡열부의 회수관 측 단부에 배치되어, 흡열부로 이송되는 작동 유체를 냉각하는 제3 냉각기를 더 포함할 수 있다.In addition, the drying apparatus may further include a third cooler disposed at an end portion of the heat collecting portion at the heat absorbing portion and cooling the working fluid transferred to the heat absorbing portion.
이 때, 제3 냉각기는, 제1 응축기로부터 이송된 냉매 중 분기된 일부를 팽창시키는 제2 팽창기, 및 흡열부의 회수관측 단부를 둘러싸도록 형성되며, 제2 팽창기로부터 이송된 냉매와의 열전달에 의해, 작동 유체를 냉각하는 제2 냉각관을 포함할 수 있다.At this time, the third cooler is formed to surround a second expander for expanding a branched portion of the coolant conveyed from the first condenser, and an end portion of the heat recovery section, and by heat transfer with the coolant conveyed from the second expander. And a second cooling conduit for cooling the working fluid.
또 한편, 건조 장치는, 흡열부의 회수관 측 단부에 배치되어, 흡열부로 이송되는 작동 유체를 가열하는 예열기를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the drying apparatus may further include a preheater disposed at the end portion of the heat collecting portion side of the heat absorbing portion to heat the working fluid transferred to the heat absorbing portion.
이 경우, 예열기는, 흡열부의 회수관 측 단부에 둘러싸이도록 형성되며, 압축기로부터 이송된 냉매와의 열전달에 의해, 작동 유체를 가열하는 예열관, 및 압축기로부터 이송된 냉매가 예열관으로 배출 가능하도록, 냉매의 유동 방향을 조절하는 전환기를 포함할 수 있다.In this case, the preheater is formed so as to be surrounded by the end portion of the heat recovery portion, and the heat transfer with the refrigerant transferred from the compressor allows the preheater tube for heating the working fluid, and the refrigerant transferred from the compressor to be discharged to the preheater tube. It may include a converter for adjusting the flow direction of the refrigerant.
그리고, 건조 장치는, 제1 응축기와 제1 팽창기 사이에 개재되어, 건조실 내부의 온도 조절이 가능하도록, 냉매의 응축에 의해 발생된 열을 건조실 외부로 배출하는 제2 응축기를 더 포함할 수 있다.The drying apparatus may further include a second condenser interposed between the first condenser and the first expander and discharging the heat generated by the condensation of the coolant to the outside of the drying chamber so that the temperature inside the drying chamber can be controlled. .
이 때, 건조 장치는, 제1 응축기와 제2 응축기를 흐르는 냉매의 유동 방향 조절이 가능하도록, 제1 응축기, 제2 응축기, 압축기 및 제1 팽창기와 각각 연결되는 방향 전환 밸브를 더 포함할 수 있다.In this case, the drying apparatus may further include a direction switching valve connected to each of the first condenser, the second condenser, the compressor, and the first expander so as to control the flow direction of the refrigerant flowing through the first condenser and the second condenser. have.
또한, 건조 장치는, 제1 응축기를 통과한 공기를 건조실로 공급하는 팬(fan)을 더 포함할 수 있다.In addition, the drying apparatus may further include a fan for supplying air passing through the first condenser to the drying chamber.
본 발명의 실시예에 따르면, 제습 효율을 향상시킴으로써, 운전 비용 등을 절감하고, 피건조물의 품질을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by improving the dehumidification efficiency, it is possible to reduce the operating cost and the like, and to improve the quality of the dry matter.
본 발명에 따른 건조 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a drying apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Let's do it.
또한, 연결 또는 개재라 함은, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, connection or interposition does not only mean the case where there is a physical direct contact between each component, but also encompasses the case where a different component is interposed between each component and the component contacts each other. Use it as a concept.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(100)를 나타낸 계통도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(100)에 있어서, 공기(101), 냉매(121) 및 작동 유체(111)의 유동을 각각 나타낸 계통도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(100)를 나타낸 단면도이다.1 is a system diagram showing a
본 실시예에 따르면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 건조실로부터 유입된 공기(101)를 제습하여, 건조실로 배출하는 장치로서, 열사이펀(thermosyphon, 110), 히트 펌프(heat pump, 120) 및 제1 냉각기(130)를 포함하는 건조 장치(100)가 제시된다.According to this embodiment, as shown in Figures 1 to 3, a device for dehumidifying the
열사이펀(110)은, 작동 유체(111)의 증발에 의해, 건조실로부터 유입된 공기(101)를 냉각하는 흡열부(112), 흡열부(112)로부터 이송된 작동 유체(111)의 응축에 의해, 흡열부(112)를 통과한 공기(101)를 가열하는 방열부(114), 흡열부(112)에서 증발된 작동 유체(111)를 방열부(114)로 이송하는 이송관(116), 및 방열부(114)에서 응축된 작동 유체(111)를 흡열부(112)로 회수하는 회수관(118) 등을 구비한다.The
또한, 히트 펌프(120)는, 흡열부(112)와 방열부(114) 사이에 배치되어, 냉매(121)의 증발에 의해, 흡열부(112)를 통과한 공기(101)가 제습되도록 공기(101)를 재냉각하는 증발기(122), 방열부(114)의 후방에 배치되어, 냉매(121)의 응축에 의해, 방열부(114)를 통과한 공기(101)를 재가열하는 제1 응축기(124), 증발기(122)로부터 이송된 냉매(121)를 압축시켜, 제1 응축기(124)로 배출하는 압축기(126), 제1 응축기(124)로부터 이송된 냉매(121)를 팽창시켜, 증발기(122)로 배출하는 제1 팽창기(128) 등을 구비한다.In addition, the
그리고, 제1 냉각기(130)는, 증발기(122)와 압축기(126) 사이에 개재되어, 증발기(122)로부터 이송된 냉매(121)와의 열전달에 의해, 회수관(118) 내부의 작동 유체(111)를 냉각할 수 있다.In addition, the
이와 같은 본 실시예에 따르면, 히트 펌프(120)의 증발기(122) 전후방에 걸쳐 열사이펀(110)을 배치함으로써, 증발기(122)의 제습 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 증발기(122)로부터 배출되는 냉매(121)를 이용하여, 회수관(118)을 통해 흡열부(112)로 회수되는 작동 유체(111)를 냉각함으로써, 증발기(122)의 제습 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment as described above, by arranging the
이와 같이 증발기(122)의 제습 효율을 현저히 향상시킴에 따라, 건조 장치(100)의 운전 비용 등을 절감할 수 있고, 농수산물 등과 같은 피건조물의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.In this way, as the dehumidification efficiency of the
또한, 본 실시예에 따른 건조 장치(100)는, 화석 연료를 사용하지 않는 열사이펀(110) 및 히트 펌프(120) 등으로 구성되므로, 환경 오염을 방지할 수 있다.In addition, the
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 건조 장치(100)의 각 구성 및 작용에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 8, each configuration and operation of the
열사이펀(110)은, 진공 상태의 관 내부에서, 낮은 끓은점(기화점)의 작동 유체(111)(에탄올 등)를 순환시킴으로써, 열을 효과적으로 전달하는 히트 파이프(heat pipe)의 일종으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 흡열부(112), 방열부(114), 이송관(116) 및 회수관(118)으로 구성된다.The thermosiphon 110 is a type of heat pipe that effectively transfers heat by circulating a low boiling point (vaporization point) of the working fluid 111 (ethanol, etc.) in a vacuum tube. As shown in FIG. 1, the
이와 같은 열사이펀(110)은, 일체형의 관에서 흡열과 발열이 이루어지는 일반적인 히트 파이프와는 달리 작동 유체(111)를 중력에 의해 순환시키므로, 방열 부(114)에서 응축된 작동 유체(111)가 흡열부(112)로 회수되도록, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방열부(114)가 흡열부(112)보다 높은 위치에 배치된다.Since the
여기서, 흡열부(112)는, 작동 유체(111)의 증발에 의해, 건조실로부터 유입된 공기(101)를 1차 냉각한다. 흡열부(112)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 흡열 코일(112a) 및 이 흡열 코일(112a) 양단에 위치하는 흡열 헤드관(112b)으로 이루어진다.Here, the
흡열 코일(112a)은, 건조실 내부로부터 유입된 고온 고습의 공기(101)로부터 열을 전달 받아 하부 측 흡열 헤드관(112b)으로부터 유입되는 작동 유체(111)를 증발시키며, 이러한 작동 유체(111)는 상부 측 흡열 헤드관(112b) 및 이송관(116)을 통해 방열부(114)로 이송되어, 건조실 내부로부터 전달된 고온 고습의 공기(101)의 열을 방열부(114)로 전달한다.The
이송관(116)은, 흡열부(112)에서 증발된 작동 유체(111)를 방열부(114)로 이송한다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이송관(116)은, 상부 측 흡열 헤드관(112b)과 상부 측 방열 헤드관(114b)을 연결함으로써, 흡열부(112)에서 증발된 기체 상태의 작동 유체(111)를 방열부(114)로 이송한다.The
방열부(114)는, 흡열부(112)로부터 이송된 작동 유체(111)의 응축에 의해, 흡열부(112)를 통과한 공기(101)를 1차 가열한다. 방열부(114)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방열 코일(114a) 및 이 방열 코일(114a) 양단에 위치하는 방열 헤드관(114b)으로 이루어진다.The
방열 코일(114a)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 흡열부(112) 및 증발 기(122)를 통과한 저온 저습의 공기(101)에 열을 전달하여 상부 측 방열 헤드관(114b)으로부터 유입되는 작동 유체(111)를 응축시키며, 이러한 작동 유체(111)는 하부 측 방열 헤드관(114b) 및 회수관(118)을 통해 흡열부(112)로 회수됨으로써 순환하게 된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
회수관(118)은, 방열부(114)에서 응축된 작동 유체(111)를 흡열부(112)로 회수한다. 즉, 회수관(118)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 측 방열 헤드관(114b)과 하부 측 흡열 헤드관(112b)에 양단이 연결되되, 방열부(114) 측 단부가 흡열부(112) 측 단부에 비해 중력 방향에 대하여 높은 위치에 배치됨으로써, 방열부(114)에서 응축된 액체 상태의 작동 유체(111)는 중력에 의해 흡열부(112)로 회수될 수 있다.The
그리고, 히트 펌프(120)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기(126), 제1 응축기(124), 제1 팽창기(128) 및 증발기(122) 등이 배관 등에 의해 순차적으로 연결되어 구성되며, 배관 내부를 흐르는 냉매(121)는, 응축되면서 제1 응축기(124) 주위를 통과하는 공기(101)에 열을 전달하거나, 증발되면서 증발기(122) 주위를 통과하는 공기(101)의 열을 흡수하게 된다.1 and 2, the
이 때, 증발기(122)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 열사이펀(110)의 방열부(114)와 흡열부(112) 사이에 배치되어, 방열부(114)를 통과하면서 1차 냉각된 공기(101) 중의 수분을 효과적으로 제거할 수 있다.At this time, the
즉, 증발기(122)는, 흡열부(112)와 방열부(114) 사이에 배치되어, 냉매(121) 의 증발에 의해, 흡열부(112)를 통과한 공기(101)가 제습되도록 공기(101)를 2차 냉각한다. 제1 팽창기(128)를 지난 저온, 저압의 액체 상태 냉매(121)는, 증발기(122) 내부로 이송되며, 이러한 냉매(121)는, 증발되면서 상술한 흡열부(112)에 의해 1차 냉각된 후 증발기(122) 주위를 흐르는 공기(101)를 재냉각함으로써, 기체 상태가 된다.That is, the
결국, 이러한 증발기(122)의 2차 냉각에 의해, 증발기(122)를 지나는 공기(101) 중의 수분은, 결로 현상에 의해, 증발기(122) 표면에 물로 응결되어 공기(101)로부터 제거되며, 이에 따라, 공기(101)의 습도는 현저히 낮아지게 된다. 이 때, 증발기(122) 표면에 응결되는 물은 증발기(122) 표면을 따라 흘러내려 포집 용기(142)에 포집된다.As a result, by the secondary cooling of the
압축기(126)는, 증발기(122)로부터 이송된 냉매(121)를 압축시켜, 제1 응축기(124)로 배출한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기체 상태의 냉매(121)는, 배관을 통해 제1 냉각기(130) 및 액분리기(194)를 거쳐, 압축기(126) 내부로 이송되며, 이러한 냉매(121)는, 압축기(126)에 의해 압축되어 고온 고압 상태가 된 후, 유분리기(190)를 거쳐 제1 응축기(124)로 이송된다.The
제1 응축기(124)는, 방열부(114)의 후방에 배치되어, 압축기(126)로부터 이송된 냉매(121)의 응축에 의해, 방열부(114)를 통과한 공기(101)를 2차 가열한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고온 고압의 기체 상태 냉매(121)는, 방향 전환 밸브(170)를 거쳐, 제1 응축기(124) 내부로 이송되며, 이러한 냉매(121)는, 제1 응축기(124)에 의해 응축되면서, 상술한 방열부(114)에 의해 1 차 가열된 후 제1 응 축기(124) 주위를 흐르는 공기(101)를 재가열함으로써, 액체 상태가 된다.The
결국, 이러한 제1 응축기(124)의 2차 가열에 의해, 제1 응축기(124)를 지나는 공기(101)는 예를 들어 섭씨 30도 정도의 온도를 가짐과 동시에 저습도를 가지게 된다. 이와 같이 제1 응축기(124)를 통과하며 온도가 상승한 공기(101)는 팬(fan, 180)에 의해 건조실 내부로 다시 공급되어, 농수산물 등과 같은 피건조물을 보다 향상된 품질을 갖도록 효과적으로 건조할 수 있다.As a result, by the secondary heating of the
제1 팽창기(128)는, 제1 응축기(124)로부터 수액기(192)를 거쳐 이송된 냉매(121)를 팽창시켜, 증발기(122)로 배출하는 밸브이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액체 상태의 냉매(121)는, 배관을 통해 방향 전환 밸브(170) 및 수액기(192)를 거쳐, 제1 팽창기(128) 내부로 이송되며, 이러한 냉매(121)는, 제1 팽창기(128)에 의해 팽창되어 저온 저압 상태가 된 후, 증발기(122)로 다시 이송됨으로써, 냉매(121)가 순환될 수 있다.The
이와 같이 본 실시예에 따른 건조 장치(100)는, 열사이펀(110) 및 히트 펌프(120)를 이용함으로써, 건조실 내부 공기(101)의 습도를 효과적으로 낮출 수 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 건조실 내부 공기(101)의 흐름을 중심으로, 이에 대해 다시 설명하도록 한다.As described above, the drying
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 팬(180)의 작동에 의해 순환 덕트(duct) 내부로 유입되는 건조실 내부의 고습의 공기(101)는, 흡열부(112) 내의 작동 유체(111)의 증발에 의해 열을 빼앗겨 1차 냉각된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
이와 같이 흡열부(112)에 의해 1차 냉각된 공기(101)는, 증발기(122)를 통과하게 된다. 이 때, 공기(101)는, 증발기(122) 내의 냉매(121)의 증발에 의해 열을 빼앗겨 2차 냉각되며, 이에 따라, 공기(101) 중의 수분이, 결로 현상에 의해, 증발기(122) 표면에 응결되어 공기(101)의 습도는 현저하게 낮아진다.In this way, the
증발기(122)에 의해 제습된 공기(101)는, 방열부(114)를 통과하면서 1차 가열된 후, 제1 응축기(124) 측으로 유동하여 2차 가열됨으로써, 결과적으로 예를 들어, 섭씨 30도 정도의 비교적 높지 않은 온도 및 상대적으로 낮은 습도를 갖게 되고, 이러한 공기(101)는 팬(180)에 의해 순환 덕트 외부로 배출되어 다시 건조실로 공급된다.The
본 실시예에 따르면, 증발기(122)의 전후방에 열사이펀(110)의 흡열부(112) 및 방열부(114)를 각각 배치함으로써, 건조실로부터 유입된 공기(101)를 증발기(122)를 통해 2차 냉각하기 이전에 흡열부(112)로 1차 냉각할 수 있어, 제습 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 여름철 등과 같이 기온이 높아 건조실 내부 공기(101)의 온도가 높아지는 경우에도, 먼저 흡열부(112)를 이용하여 공기(101)를 1차 냉각하게 되므로, 보다 효과적으로 공기(101)의 습도를 낮출 수 있다.According to this embodiment, by arranging the
이와 같이, 제습 효율을 향상시킴으로써, 공기(101)의 온도를 지나치게 높이지 않고도 전체적인 건조 효율을 향상시킬 수 있으므로, 농수산물 등과 같은 피건조물의 경우에도, 고온에 의한 손상을 방지하여, 높은 품질을 유지할 수 있다.In this way, by improving the dehumidification efficiency, the overall drying efficiency can be improved without excessively raising the temperature of the
한편, 본 실시예에 따른 건조 장치(100)는 제습 효율을 더욱 향상시키기 위 하여, 제1 냉각기(130), 제2 냉각기(140) 및 제 3 냉각기 등을 이용할 수 있으며, 이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 이에 대해 설명하도록 한다.Meanwhile, the drying
제1 냉각기(130)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(122)와 압축기(126) 사이에 개재되어, 증발기(122)로부터 이송된 냉매(121)와의 열전달에 의해, 회수관(118) 내부의 작동 유체(111)를 냉각한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
증발기(122)에서 기체 상태로 증발된 냉매(121)가 바로 압축기(126)로 이송되는 것이 아니라, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 냉각기(130) 내부로 유입되어 열전달을 통해 회수관(118) 내의 작동 유체(111)로부터 열을 흡수하여, 작동 유체(111)를 냉각시킨 후, 압축기(126)로 이송된다.The refrigerant 121 evaporated in the gaseous state from the
이와 같이, 제1 냉각기(130)를 이용하여 흡열부(112)로 회수되는 액체 상태의 작동 유체(111)를 냉각시킴으로써, 제습 효율 및 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 액체 상태의 작동 유체(111)가 저온일수록, 흡열부(112)는, 건조실로부터 유입되는 고온 고습의 공기(101)를 보다 효과적으로 1차 냉각할 있으므로, 보다 효과적으로 공기(101)를 제습할 수 있다.As such, by cooling the working
제1 냉각기(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회수관(118)을 둘러싸는 제1 냉각관(132, 134)으로 이루어진다. 즉, 회수관(118)과 제1 냉각관(132, 134)이 이중관 구조를 이루게 됨으로써, 제1 냉각관(132, 134)과 회수관(118)의 접촉 면적이 증가되므로, 열전달의 효율이 더욱 향상될 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the
이하, 도 2를 참조하여, 상술한 제1 냉각기(130) 내부를 흐르는 냉매(121)의 유동에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 히트 펌 프(120)를 순환하는 냉매(121)는 제1 냉각기(130) 내부를 흐름으로써, 상술한 바와 같이 제습 효율을 증가시킬 수 있다.Hereinafter, the flow of the refrigerant 121 flowing in the above-described first cooler 130 will be described in more detail with reference to FIG. 2. As shown in FIG. 2, the refrigerant 121 circulating in the
즉, 압축기(126)로부터 배출된 냉매(121)는, 제1 응축기(124) 및 제2 응축기(125)를 지나고, 제1 팽창기(128)를 지난 뒤, 증발기(122)로 이송된다. 증발기(122) 내부를 지나면서, 기체 상태가 된 냉매(121)는, 제1 냉각기(130) 내부로 유입되어 회수관(118) 내부의 작동 유체(111)와 열전달을 일으켜, 작동 유체(111)를 냉각시킬 수 있다.That is, the refrigerant 121 discharged from the
도 1 및 도 4를 참조하면, 방열부(114)의 회수관(118) 측 단부에 배치되어, 방열부(114)에서 응축된 작동 유체(111)를 냉각하는 제2 냉각기(140)가 도시되어 있다. 도 4는 도 1의 A 부분을 나타낸 부분 확대도이다.Referring to FIGS. 1 and 4, a
상술한 바와 같이, 증발기(122)에 의한 공기(101) 냉각에 따른 결로 현상에 의해, 공기(101) 중의 수분은 응결되어 물이 된다. 이러한 물은 증발기(122)의 표면에 맺히게 되고, 중력에 의해 증발기(122)의 표면을 따라 흘러내리게 된다.As described above, due to the condensation phenomenon caused by the cooling of the
제2 냉각기(140)는, 이러한 물을 이용하여, 방열부(114)의 회수관(118) 측 단부, 즉, 하부 측 방열 헤드관(114b) 내부의 작동 유체(111)를 냉각함으로써, 흡열부(112)로 회수되는 작동 유체(111)의 온도를 낮추어 제습 효율을 증가시킬 수 있다.The
제2 냉각기(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 포집 용기(142), 냉각 용기(144) 및 이들을 연결하는 연결관 등으로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the
포집 용기(142)는, 증발기(122) 하부를 감싸도록 형성되어 공기(101) 중 수분의 응결에 의해 증발기(122) 표면에 결로되는 물을 포집할 수 있다. 그리고, 냉각 용기(144)는, 방열부(114)의 회수관(118) 측 단부, 즉, 하부 측 방열 헤드관(114b)을 감싸도록 형성되며, 연결관을 통해 포집 용기(142)로부터 이송된 물이 내부에 충전되므로, 방열 헤드관(114b)은 물 속에 잠기게 된다.The
도 1 및 도 5를 참조하면, 흡열부(112)의 회수관(118) 측 단부에 배치되어, 흡열부(112)로 이송되는 작동 유체(111)를 냉각하는 제3 냉각기(150)가 도시되어 있다. 도 5는 도 1의 B 부분을 나타낸 부분 확대도이다.1 and 5, a
제3 냉각기(150)는, 흡열부(112)의 회수관(118) 측 단부, 즉, 하부 측 흡열 헤드관(112b) 내부의 작동 유체(111)를 냉각함으로써, 흡열부(112)로 회수된 작동 유체(111)의 온도를 더욱 낮추어 제습 효율을 증가시킬 수 있다.The
즉, 액체 상태의 작동 유체(111)가 저온이 되어 건조실로부터 유입되는 공기(101)와의 온도 차가 클수록, 흡열부(112)는, 건조실로부터 유입되는 고온 고습의 공기(101)를 보다 효과적으로 냉각하여, 결과적으로 제습 효율을 향상시킬 수 있으므로, 제3 냉각기(150)를 이용하여 작동 유체(111)를 다시 한번 냉각시키는 것이다.That is, as the working
제3 냉각기(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 팽창기(152) 및 제2 냉각관(154) 등으로 이루어진다. As shown in FIG. 5, the
제1 응축기(124) 및 제2 응축기(125)로부터 수액기(192)로 이송된 냉매(121) 는 분기되어, 일부는 제1 팽창기(128)로 이송되고, 다른 일부는 분기되어 제2 팽창기(152)로 이송된다. 이러한 제2 팽창기(152)는, 액체 상태인 냉매(121)를 저온 저압의 기체가 되도록 팽창시킨 후, 제2 냉각관(154)으로 배출한다.The refrigerant 121 transferred from the
그리고, 제2 냉각관(154)은, 흡열부(112)의 회수관(118) 측 단부, 즉, 하부 측 흡열 헤드관(112b)을 둘러싸도록 형성되며, 제2 팽창기(152)로부터 이송된 저온 저압 상태의 냉매(121)와의 열전달에 의해, 제2 냉각관(154) 내부를 흐르는 작동 유체(111)가 냉각된다.The
이하, 도 6을 참조하여, 상술한 제3 냉각기(150) 내부를 흐르는 냉매(121)의 유동에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(100)의 냉매(121) 유동을 나타낸 계통도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수액기(192)로부터 분기된 냉매(121)는 제3 냉각기(150)를 흐름으로써, 상술한 바와 같이 제습 효율을 증가시킬 수 있다.Hereinafter, the flow of the refrigerant 121 flowing in the
즉, 제1 응축기(124) 및 제2 응축기(125)를 지나 수액기(192)에 모인 냉매(121)는, 일부가 제3 냉각기(150)로 분기된다. 먼저, 제2 팽창기(152)를 거치면서 냉매(121)는 팽창되어 저온 저압 상태가 되며, 이러한 냉매(121)가 제2 냉각관(154) 내부로 유입되어 흡열 헤드관(112b) 내부의 작동 유체(111)와 열전달을 일으킴으로써, 작동 유체(111)가 냉각될 수 있다.That is, a part of the refrigerant 121 collected in the
이 후, 작동 유체(111)를 냉각시킨 냉매(121)는 제2 냉각관(154)으로부터 배출되어 다시 압축기(126)로 이송된다.Thereafter, the refrigerant 121 having cooled the working
또 한편, 본 실시예에 따른 건조 장치(100)는, 장치의 초기 구동 시, 작동 유체(111)를 가열하기 위하여 예열기(160)를 사용한다. 겨울철 등과 같이 기온이 낮거나 피건조물이 냉동 상태이어서 건조실 내부 공기(101)의 온도가 낮아지는 경우, 히트 펌프(120)의 증발기(122) 표면에 성에가 생성되어 장치의 작동이 불가능하게 된다. 따라서, 이러한 경우, 장치의 초기 구동 시 예열기(160)로 작동 유체(111)의 온도가 기준값에 도달하도록 작동 유체(111)를 가열함으로써, 이러한 문제를 방지할 수 있다.On the other hand, the drying
이하, 도 1, 도 5 및 도 7을 참조하여 이에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, this will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 5, and 7.
예열기(160)는, 흡열부(112)의 회수관(118) 측 단부에 배치되어, 흡열부(112)로 이송되는 작동 유체(111)를 가열한다. 예열기(160)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 측 흡열 헤드관(112b)에 배치되어, 건조 장치(100)의 초기 구동 시, 건조실 내부 공기(101)의 온도가 낮아 증발기(122)에 성에가 발생될 우려가 있는 경우, 하부 측 흡열 헤드관(112b)으로 이송된 액체 상태의 작동 유체(111)를 가열하여 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.The
이와 같이 예열기(160)가 작동되는 경우, 흡열부(112)는 건조실로부터 유입되는 공기(101)에 열을 전달하는 발열의 기능을 수행하게 된다. 건조실 내부 공기(101) 온도가 낮아 예열기(160)를 작동시키는 경우, 예열기(160)에 의해 가열된 작동 유체(111)는 흡열부(112)를 통해 공기(101)로 열을 전달한다. 이에 따라, 건조실로부터 유입된 공기(101)의 온도가 상승되어, 증발기(122)의 표면에 성에가 발 생되는 것을 방지할 수 있다.As such, when the
즉, 본 실시예에 따른 흡열부(112)는, 상술한 바와 같이 건조실로부터 유입되는 공기(101)의 열을 흡수하여 열을 방열부(114)로 바이패스(bypass)시키는 본연의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 이외에도 필요에 따라 예열기(160)를 작동시키는 경우, 건조실로부터 유입되는 공기(101)로 열을 전달하는 발열의 기능을 수행할 수도 있다.That is, the
예열기(160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 예열관(162) 및 전환기(164, 166) 등으로 이루진다.As shown in FIG. 5, the
전환기는, 압축기(126)로부터 이송된 냉매(121)가 예열관(162)으로 배출 가능하도록, 냉매(121)의 유동 방향을 조절하는 밸브이다. 즉, 전환기(164)는, 초기 구동 시, 냉매(121)가 예열관(162)을 향하여 흐르도록 냉매(121)의 흐름을 조절하게 된다.The switching device is a valve for controlling the flow direction of the refrigerant 121 so that the refrigerant 121 transferred from the
그리고, 예열관(162)은, 흡열부(112)의 회수관(118) 측 단부, 즉, 하부 측 흡열 헤드관(112b) 내부에 하부 측 흡열 헤드관(112b)에 의해 둘러싸이도록 형성되며, 전환기(164)에 의해 압축기(126)로부터 이송된 고온 고압의 냉매(121)와 열전달을 일으켜, 작동 유체(111)를 가열한다. 이 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 예열관(162), 흡열 헤드관(112b) 및 제2 냉각관(154)은 삼중관 구조를 이루게 된다.And, the preheating
또한, 전환기(166)는, 예열관(162)에서 배출된 냉매(121)가 제1 응축기(124)를 향하여 흐르도록 냉매(121)의 흐름을 조절하게 된다. 이에 따라, 예열관(162)을 지난 냉매(121)는 제1 응축기(124), 제2 응축기(125), 제1 팽창기(128) 및 증발 기(122)를 거쳐 압축기(126)로 다시 순환하게 된다.In addition, the
본 실시예의 경우, 상술한 바와 같이, 예열관(162) 및 전환기(164, 166) 등으로 구성된 예열기(160)를 이용함으로써, 겨울철 등과 같이 기온이 낮거나 피건조물이 냉동 상태인 경우에도, 별도의 보조 전원 없이 효과적으로 장치를 가동시킬 수 있다.In the case of the present embodiment, as described above, by using the
이하, 도 7을 참조하여, 상술한 예열기(160) 내부를 흐르는 냉매(121)의 유동에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the flow of the refrigerant 121 flowing in the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치(100)의 냉매(121) 유동을 나타낸 계통도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 압축기(126)로부터 배출된 냉매(121)는 예열기(160)를 흐름으로써, 상술한 바와 같이, 초기 구동 시 운전 효율을 향상시킬 수 있다.7 is a system diagram showing the flow of the refrigerant 121 of the
즉, 압축기(126)에 의해 압축되어 배출된 고온 고압의 냉매(121)는, 전환기(164)에 의해 예열관(162)으로 유입된다. 예열관(162)을 흐르면서 흡열 헤드관(112b) 내부의 작동 유체(111)를 가열한 냉매(121)는, 예열관(162)으로부터 배출된다. 이후, 냉매(121)는, 전환기(166)의 작용에 의해 제1 응축기(124) 및 제2 응축기(125)를 향해 유동하게 된다.That is, the high temperature and high pressure refrigerant 121 compressed and discharged by the
또 한편, 본 실시예 따른 건조 장치(100)는, 건조실 내부의 온도를 기준 온도로 조절하기 위하여, 제2 응축기(125) 및 방향 전환 밸브(170)를 이용한다. 즉, 방향 전환 밸브(170)를 이용하여 제1 응축기(124) 및 제2 응축기(125)를 흐르는 냉 매(121)의 유동 방향을 조절함으로써, 건조실 내부의 온도를 일정한 기준 온도로 유지할 수 있다. 이하, 도 2 및 도 8을 참조하여, 이에 대해 설명하도록 한다.In addition, the drying
제2 응축기(125)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(124)와 제1 팽창기(128) 사이에 개재되어, 건조실 내부의 온도 조절이 가능하도록, 냉매(121)의 응축에 의해 발생된 열을 건조실 외부로 배출한다.As shown in FIG. 2, the
즉, 제2 응축기(125)는, 제1 응축기(124)와 제1 팽창기(128) 사이의 냉매(121) 유동 경로 상에 추가로 배치되며, 팬(182)은 제2 응축기(125)에 인접하도록 설치되되, 건조실 외부로 응축열을 방출할 수 있도록 외부를 향해 기류를 형성한다.That is, the
또한, 방향 전환 밸브(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(124)와 제2 응축기(125)를 흐르는 냉매(121)의 유동 방향 조절이 가능하도록, 제1 응축기(124), 제2 응축기(125), 압축기(126) 및 제1 팽창기(128)와 각각 연결된다.In addition, the
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(124)와 압축기(126)를 연결하는 배관과, 제2 응축기(125)와 제1 팽창기(128)를 연결하는 배관이 서로 교차되며, 이 교차 지점에 방향 전환 밸브(170)가 설치된다.That is, as shown in FIG. 2, the pipe connecting the
이에 따라, 방향 전환 밸브(170)는, 제1 응축기(124)와 연결된 배관, 제2 응축기(125)와 연결된 배관, 압축기(126)와 연결된 배관, 및 제1 팽창기(128)와 연결된 배관과 각각 연결되어, 이들 사이의 흐름 방향을 조절할 수 있다.Accordingly, the
이하, 도 2 및 도 8을 참조하여, 제2 응축기(125)와 방향 전환 밸브(170)의 온도 조절 작용에 대하여 설명하도록 한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건 조 장치(100)의 냉매(121) 유동을 나타낸 계통도이다.Hereinafter, referring to FIGS. 2 and 8, the temperature control action of the
먼저, 건조실 내부의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(124)로부터 제2 응축기(125)의 순서로 냉매(121)가 흐르도록 방향 전환 밸브(170)를 제어함으로써, 냉매(121)가 지닌 열 중 대부분을 제1 응축기(124)에서 응축열로 방출하게 된다. 이와 같이 제1 응축기(124)에서 방출되는 응축열은 건조실로 공급되는 공기(101)에 흡수된다. 방향 전환 밸브(170)를 이와 같은 상태로 유지함에 따라, 건조실 내부의 온도를 기준 온도까지 상승시킬 수 있다.First, when the temperature inside the drying chamber is less than or equal to the reference temperature, as shown in FIG. 2, the
이와 반대로, 건조실 내부의 온도가 기준 온도 이상인 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 응축기(125)로부터 제1 응축기(124)의 순서로 냉매(121)가 흐르도록 방향 전환 밸브(170)를 제어함으로써, 냉매(121)가 지닌 열 중 대부분을 제2 응축기(125)에서 응축열로 방출하게 된다. 이 때, 팬(182)을 작동시킴으로써, 제2 응축기(125)에서 방출되는 응축열은 팬(182)에 의해 건조실 외부로 방출된다. 방향 전환 밸브(170) 및 팬(182)을 이와 같은 상태로 유지함에 따라, 건조실 내부의 온도를 기준 온도까지 하강시킬 수 있다.On the contrary, when the temperature inside the drying chamber is equal to or higher than the reference temperature, as illustrated in FIG. 8, the
이 때, 제2 응축기(125)에서 일부 응축된 냉매(121)는, 제1 응축기(124)로 이송되어, 증발기(122) 및 방열부(114)를 통과한 공기(101)에 의해, 나머지가 응축된다. 만일 냉매(121)가 제2 응축기(125)만을 지나는 경우, 냉매(121)가 전부 응축되지 못하여, 증발기(122)가 공기(101)로부터 흡수할 수 있는 열량이 작아지는 등, 장치의 효율성이 저감될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 경우, 상술한 바와 같이 냉매(121)가 제2 응축기(125) 및 제1 응축기(124)를 순차적으로 모두 지나도록 함으 로써, 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.At this time, the refrigerant 121 partially condensed in the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As mentioned above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art may add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타낸 계통도.1 is a system diagram showing a drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치에 있어서, 공기, 냉매 및 작동 유체의 유동을 각각 나타낸 계통도.Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of air, refrigerant and working fluid, respectively, in the drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 1의 A 부분을 나타낸 부분 확대도.4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1;
도 5는 도 1의 B 부분을 나타낸 부분 확대도.5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 1;
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 장치의 냉매 유동을 나타낸 계통도.6 to 8 is a schematic diagram showing the refrigerant flow of the drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100: 건조 장치 101: 공기100: drying apparatus 101: air
110: 열사이펀(thermosyphon) 112: 흡열부110: thermosyphon 112: heat absorbing portion
112a: 흡열 코일 112b: 흡열 헤드관112a:
114: 방열부 114a: 방열 코일114:
114b: 방열 헤드관 116: 이송관114b: heat dissipation head tube 116: transfer tube
118: 회수관 111: 작동 유체118: return pipe 111: working fluid
120: 히트 펌프(heat pump) 122: 증발기120: heat pump 122: evaporator
124: 제1 응축기 125: 제2 응축기124: first condenser 125: second condenser
126: 압축기 128: 제1 팽창기126: compressor 128: first inflator
121: 냉매 130: 제1 냉각기121: refrigerant 130: first cooler
132, 134: 제1 냉각관 140: 제2 냉각기132 and 134: first cooling tube 140: second cooler
142: 포집 용기 144: 냉각 용기142: collection vessel 144: cooling vessel
150: 제3 냉각기 152: 제2 팽창기150: third cooler 152: second inflator
154: 제2 냉각관 160: 예열기154: second cooling tube 160: preheater
162: 예열관 164, 166: 전환기162:
170: 방향 전환 밸브 180, 182: 팬(fan)170: direction change
190: 유분리기 192: 수액기190: oil separator 192: receiver
194: 액분리기194: liquid separator
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