KR20110022334A - Hybrid type drying machine for agricultural and marine products - Google Patents

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KR20110022334A
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대한민국(농촌진흥청장)
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Abstract

PURPOSE: A hybrid-type agricultural and marine product drier is provided to improve the dried quality of agricultural and marine products by effectively and rapidly drying the agricultural and marine products. CONSTITUTION: A hybrid-type agricultural and marine product drier comprises the following: two thermal-cycling control chambers including two drying chambers(A,B) for stacking objects to be dried, a circulation fan, a heat-exchanger, and an auxiliary heater; an evaporator and a condenser; a heat pump and a heat pump connection pipe for controlling the temperature of the drying chambers; a drainage line for discharging condensed water; and a stirring apparatus heat-exchanging the two drying chambers.

Description

하이브리드식 농수산물 건조기{HYBRID TYPE DRYING MACHINE FOR AGRICULTURAL AND MARINE PRODUCTS}HYBRID TYPE DRYING MACHINE FOR AGRICULTURAL AND MARINE PRODUCTS}

본 발명은 하이브리드식 농수산물 건조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농수산물을 효율적으로 빠르게 건조하여 건조농수산물의 건조 품질을 높임과 동시에 에너지를 절감할 수 있는 하이브리드식 농수산물 건조기에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid agricultural and marine product dryer, and more particularly, to a hybrid agricultural and marine product dryer which can efficiently and quickly dry agricultural and marine products to improve dry quality of dry agricultural products and at the same time save energy.

일반적으로, 자연에서 생산한 농수산물이나 산업공정에서 만들어진 제품은 필연적으로 일정량의 수분을 함유하고 있으며, 이를 이용하기 좋은 조건으로 수분함유량을 조절하여 함수율을 줄이는 것을 건조라 한다.In general, agricultural products produced in nature or products made in industrial processes inevitably contain a certain amount of water, and it is called drying to reduce the moisture content by controlling the water content in a good condition to use it.

부연하면, 물질은 온도에 따라 기체, 액체, 고체로 그 상태가 가변되고, 내포된 수분이 액체상태에서 기체상태로 변화되어 외부의 공기 중으로 배출되는 것을 건조라고 하며, 특히 식품의 경우 조직에 포함된 수분을 공기 중으로 배출시켜 조직의 수분 함유량이 감소되는 것을 말한다.In other words, the substance is changed into gas, liquid, and solid depending on the temperature, and the contained moisture is changed from the liquid state to the gaseous state and discharged to the outside air, which is called drying. Refers to reducing the moisture content of the tissue by discharging the moisture into the air.

특히 농수산물 건조는 장기간 보관 및 이송 용이성 등의 목적으로 널리 사용 되고 있으며, 과거에는 태양열 및 바람 등을 이용한 자연건조가 대부분이었지만 근래에는 열풍, 스팀, 인조광 등의 인공건조기가 주류를 이룬다.In particular, agricultural and marine products are widely used for the purpose of long-term storage and transportation, and in the past, most of the natural drying using solar heat and wind, but artificial dryers such as hot air, steam, artificial light, etc. are the mainstream.

이러한 농수산물 건조의 시간에 따른 온도변화가 도 1에 나타낸 바와 같은 그래프이다.The temperature change with time of drying the agricultural and marine products is a graph as shown in FIG.

통상적으로, 건조의 특성상 건조기는 많은 에너지를 소비하는 공정설비이고, 에너지절감 기대치가 매우 큰 산업설비라 할 것이며, 국내에서 건조에 사용되는 에너지 비용은 면세유 중 약 3,000억에 달하는 막대한 에너지를 소비하고 있다. 이러한 과다한 에너지 소비는 고유가 시대에 에너지 비용 상승으로 농어업 생산성을 크게 저해하고 수익 감소와 화석 에너지 사용에 따른 대기 오염 등 환경적 문제들을 야기하고 있다. In general, the dryer is a process equipment that consumes a lot of energy due to the nature of drying, and the industrial equipment is expected to have very high energy saving expectations. The energy cost of drying in Korea consumes enormous energy amounting to about 300 billion of duty-free oil. have. This excessive energy consumption has greatly affected agricultural and fishery productivity due to rising energy costs in the era of high oil prices, causing environmental problems such as reduced profits and air pollution from fossil energy use.

농수산물 건조물들은 수분함유량, 표피상태, 이용도에 따라 각각 건조율이 변하는데, 이러한 건조에 사용되는 범용 건조기들의 원리 및 특징과 장점 및 단점은 이하 표 1에 나타낸 바와 같다.The dry products of agricultural and marine products vary in dryness according to moisture content, epidermal condition, and availability. The principles, characteristics, advantages, and disadvantages of general-purpose dryers used for such drying are shown in Table 1 below.

하기 표 1에 나타난 바와 같이, 기존의 범용 건조기는 배습시 외부로부터 급기된 저온 공기의 재가열로 인한 과도한 에너지 손실과, 주위의 공기의 온.습도에 따라 건조 효율의 변화가 심하여 피건조물의 색도 및 영양 파괴등 상품성을 저하시키는 문제점이 있었다.As shown in Table 1, the conventional universal dryer has a significant change in drying efficiency due to excessive energy loss due to the reheating of cold air supplied from the outside during dehumidification, and the temperature and humidity of the surrounding air. There was a problem of lowering the merchandise such as nutrient destruction.

또한, 건조시간이 많이 소요되며, 외기 온도가 낮으면 건조목적을 달성하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, it takes a lot of drying time, there is a problem that it is difficult to achieve the purpose of drying when the outside temperature is low.

또한, 가격이 고가이며 중 대형으로 갈수록 가격이 상승하는 문제점이 있었 다.In addition, there was a problem that the price is high and the price rises toward medium and large.

또한, 마이크로파 조사기간이 길면 온도가 높아져 품질손상 위험이 있으며, 균일건조가 힘들고, 수백kW급 이상으로 설비비가 고가인 문제점이 있었다.In addition, if the microwave irradiation period is long, there is a problem that the temperature is high, there is a risk of quality damage, uniform drying is difficult, expensive equipment cost more than several hundred kW class.

<표 1 범용 건조기 종류와 그 원리 및 특징과 단점 및 장점><Table 1 Types of General Purpose Dryers, Their Principles, Features, Disadvantages and Advantages>

건조방법Drying method 원리 및 특징Principles and Features 장점Advantages 단점Disadvantages
열풍
건조기

sirocco
dryer

구조는 상자형의 배치식이 많이 사용되고, 열풍발생부, 건조부, 제어부로 구성되며, 버너 및 열교환기를 이용하여 간접적으로 가열된 열풍을 건조실 내로 강제송풍시켜 열풍이 피건조물을 통과한 후 재순환 또는 배습을 위하여 건조실 외부로 배기하여 건조하는 방식.

The structure of the box type is widely used, and consists of a hot air generating unit, a drying unit, and a control unit. The hot air heated indirectly by a burner and a heat exchanger is forced into the drying room, and the hot air is recycled or discharged after passing through the building. For drying by exhausting outside the drying chamber.

천일건조에 비해 상품가치가 높은 농산물을 만들 수 있다.

It can produce agricultural products with higher commodity value than sun drying.

배습시 외부로부터 급기된 저온 공기의 재가열로 인한 과도한 에너지 손실과, 주위의 공기의 온.습도에 따라 건조 효율의 변화가 심하여 피건조물의 색도 및 영양 파괴등 상품성을 저하시킨다.

Excessive energy loss due to the reheating of cold air supplied from the outside during ventilation and the change of drying efficiency due to the temperature and humidity of the surrounding air are severe, degrading the merchandise such as color and nutrient destruction of the dried product.

제습식
건조기

Dehumidification
dryer

건조공기의 상대습도를 피건조물의 평형 상대습도 이하로 낮추어 건조속도를 높이고자 하는 방식으로, 히트펌프를 사용하여 가열하고 고수분의 가열공기를 제습하여 재사용하므로 배습이 필요없는 방식.

It is a method to increase the drying speed by lowering the relative humidity of dry air to below the equilibrium relative humidity of the dry matter. It is heated by using a heat pump and dehumidified by high moisture heating air to reuse.

저온건조가 가능하여 건조중의 고온장해를 받지 않고, 농산물의 품위를 향상시킨다. 또한전기를 사용하여 환경오염이 없다.

It is possible to dry at low temperature, thereby improving the quality of agricultural products without being affected by high temperature during drying. In addition, there is no environmental pollution using electricity.

건조시간이 많이소요된다.
외기 온도가 낮으면 건조목적을 달성하기 어렵다

It takes a lot of drying time.
Low outdoor temperature makes it difficult to achieve drying purpose

원적외선
건조기

Far Infrared
dryer

파장 5.6㎛ 이상의 원적외선 복사열 전달방식으로 건조실의 건조상자내의 피건조물에 원적외선이 조사되어 가열 건조하는 방식.

Far-infrared rays are irradiated to dry matter in the drying box of the drying room by heat-infrared radiation heat transfer method of wavelength 5.6㎛ or more.

건조시간이 단축되고 건조소요에너지가 절감되며 균일한 건조가 가능

Drying time is shortened, drying energy is saved and uniform drying is possible.

가격이 고가이며 중 대형으로 갈수록 가격이 상승한다.

The price is high, and the price increases as the size increases.

마이크로파
건조기

microwave
dryer

전자레인지의 원리를 이용하여 농산물을 가열건조하는 방식으로 피건조물 내부에서 발열하는 특색이 있어 표면 및 내부를 동시에 가열하므로 단시간에 가열이 가능한 방식.

It is a method that can heat in a short time because it heats the surface and inside at the same time by heat-drying the produce by using the principle of microwave oven.

건조시간 감축

Reduction of drying time

마이크로파 조사기간이 길면 온도가 높아져 품질손상 위험.
균일건조가 힘들고, 수백 kW급 이상으로 설비비가 고가임

Long microwave irradiation results in high temperature and risk of quality damage.
Uniform drying is difficult and equipment cost is high at hundreds of kW or more

이러한 문제점을 극복하기 위해 안출된 것이 기존의 범용 건조기에 히트펌프를 적용하여, 밀폐형 공기순환으로 건조비용을 절감하는 방식이 안출되었다. In order to overcome this problem, the method of reducing the drying cost by applying a heat pump to the conventional general-purpose dryer, a closed air circulation was devised.

기존의 일반적인 히트펌프 건조시스템은 증발기 하나에 건조기 내부와 외부에 각각 응축(증발)기가 2개 부착되는 일체형으로 제습 냉각시에는 외부에 설치된 응축기가 작동하게 되고 가열시에는 실내 응축기가 작동하며 실외 증발기로 열을 흡수하는 시스템이다. Conventional heat pump drying system is an integrated type in which two condensers (evaporators) are attached to one evaporator inside and one outside of the dryer. When dehumidifying and cooling, an external condenser operates and an indoor condenser operates. It is a system that absorbs heat.

이러한 기존의 히트펌프를 이용하는 건조기들의 원리 및 특징과 장점 및 단점은 이하 표 2에 나타낸 바와 같다.Principles, features, advantages, and disadvantages of the dryers using these conventional heat pumps are shown in Table 2 below.

그러나 공기를 열원으로 사용하는 기존의 히트펌프 건조기는 외기 온도와 습도에 민감하게 작용하며, 가변하는 공기를 열원으로 직접 이용하는 것은 일정한 온도 제어가 어려워 외기 온도가 낮아질 경우 효율감소와 농수산물 건조물의 품질저하를 발생하기도 한다.However, conventional heat pump dryers that use air as a heat source are sensitive to outside temperature and humidity, and direct use of variable air as a heat source makes it difficult to control a constant temperature, which reduces efficiency and deteriorates the quality of agricultural and aquatic product dry products. It may also occur.

이러한 시스템은 외기 온도에 민감하여 외기 온도가 낮을 경우 급격히 성능이 감소되며, 가온 온도가 건조에 필요한 온도보다 낮아지게 된다. 히트펌프 방식의 건조기는 피건조물의 물리적 특성에 따라 초기에 높은 온도가 필요할 경우에는 적용이 불가능하며 건조 시간이 과다하게 소요됨에 따라 건조물의 품질 저하로 이어진다. Such a system is sensitive to ambient temperature, which dramatically reduces performance when the ambient temperature is low, and the heating temperature is lower than that required for drying. Heat pump type dryers are not applicable when high temperatures are initially required depending on the physical characteristics of the dry items, and the drying time is excessively increased, leading to deterioration of the dry product quality.

또한, 기존의 히트펌프 건조기는 증발기에서 열원 온도에 따라 이용할 수 있는 온도가 제한되어 있으며, 건조기 내 온도가 40℃ 이상에서는 사이클 내 높은 압력으로 인해 증발기의 냉각이 불가능하여 히트펌프 운전 자체가 불가능하고 압축기 최대 부하를 넘기 때문에 압축기 내구성을 감소시키는 요인이 된다.In addition, the conventional heat pump dryer is limited in temperature that can be used according to the heat source temperature in the evaporator, the heat pump operation itself is impossible because the high pressure in the cycle is impossible to cool the evaporator when the temperature in the dryer is above 40 ℃. Beyond the compressor maximum load, it is a factor to reduce the durability of the compressor.

<표 2 기존의 히트펌프 건조기의 원리 및 특징과 단점 및 장점><Table 2 Principles, Features, Disadvantages and Advantages of Existing Heat Pump Dryers>

구분division 제습식 건조기Dehumidifying dryer 통기식 건조기Aeration dryer




사이클 회로도











Cycle schematic







Figure 112009052690319-PAT00001

Figure 112009052690319-PAT00001

Figure 112009052690319-PAT00002

Figure 112009052690319-PAT00002

원리 및 특징

Principles and Features

- 히트펌프 사용, 가열제습, 폐회로, 외기열원 사용
- 응축기를 통과하며 가온, 증발기를 통과하면서 제습

-Heat pump, heating dehumidification, closed circuit, outdoor heat source
-Dehumidification through the condenser and warming, evaporator

- 히트펌프와 가열원사용
- 외기온도와 내부 열원을 병용
- 외기온이 낮은 경우 가열 건조
- 외기온, 습도 높은 경우 제습식

-Heat pump and heating source
-Use of outside temperature and internal heat source
-Heat drying when the outside temperature is low
-Dehumidification in case of high outside temperature and high humidity

장 점

Advantages

- 저온 건조가 가능
- 피건조물의 상품성 비교적 높음

-Low temperature drying
-The commercial property of the building is relatively high.

- 외기를 열원으로 중온(40℃)건조
- 히트펌프, 열원공급기기 사용

-Drying medium temperature (40 ℃) as heat source
-Heat pump, heat source supply equipment

단 점

Disadvantages

- 저온 순환으로 건조시간 길어짐
- 온습도의 정밀 제어가 불가능
- 외기온 낮으면 건조 불가능
- 건조 에너지 비용이 과다

-Long drying time due to low temperature circulation
-Precise control of temperature and humidity is impossible
-Can not be dried at low outside temperature
Excessive dry energy costs

- 제습식 보다 건조시간 단축
- 외기 영향으로 건조품질 제어 불가
- 건조 온도 50℃정도 사용 불가
- 건조 에너지 비용 과다

-Shorter drying time than dehumidification
-Control of drying quality due to outside air
-Can not use around 50 ℃ of drying temperature
Excessive dry energy costs

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 현재 대부분 사용하는 기존의 히트펌프 건조기보다 30~50% 이상 건조효율을 향상시켜, 에너지절 감을 통해 1,000억원 이상을 줄이고, 사용량 감소에 따라 연 100만 이산화 탄소톤의 온실가스가 감축되어 이산화탄소 절감에 따른 수입 대체효과로 약 120억원 정도의 수입 절감 효과를 발생시키는 고효율의 하이브리드 농수산물 건조기를 제공함을 목적으로 한다. Therefore, the object of the present invention to improve the drying efficiency of 30 ~ 50% or more than the existing heat pump dryer currently used in most of the present, to solve the above problems, to reduce more than 100 billion won through energy saving, It aims to provide a highly efficient hybrid agricultural and marine products dryer that generates about 12 billion won in import reduction effect by reducing greenhouse gas of 1 million tons of carbon dioxide per year.

본 발명에 따른 하이브리드 농수산물 건조기는 피건조물을 적재하는 두 개의 건조실과; 순환팬, 열교환기, 보조가열기를 구비하여, 상기 두개의 건조실의 열을 각각 교번시키는 두개의 열교번 제어챔버와; 증발기 및 응축기를 구비하여, 상기 두개의 건조실의 온도를 각각 제어하는 히트펌프 및 히트펌프 연결배관과; 상기 히트펌프에 연결되어 응축수를 배출하는 배수 라인 및; 상기 두개의 건조실의 건조공기를 상호 열교환시키는 교반 장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.Hybrid agricultural and marine products dryer according to the present invention comprises two drying chambers for loading the dry matter; Two thermal alternating control chambers each having a circulation fan, a heat exchanger, and an auxiliary heater, and alternating heat of the two drying chambers; A heat pump and a heat pump connection pipe each having an evaporator and a condenser and controlling the temperatures of the two drying chambers; A drain line connected to the heat pump to discharge condensate; Characterized in that it consists of a stirring device for mutual heat exchange between the dry air of the two drying chambers.

또한, 상기 교번장치는 상기 두개의 건조실 상호 간의 가온공기와 냉각공기를 일정비율로 섞을 수 있는 교반팬 및; 상기 두개의 건조실 상호 간의 공기의 이동을 단속하는 전동절환 게이트와 전동댐퍼로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the alternator includes a stirring fan capable of mixing the heating air and cooling air between the two drying chambers at a predetermined ratio; It characterized in that it consists of an electric switching gate and an electric damper for intermittent movement of air between the two drying chambers.

또한, 상기 건조기는, 응축기에서의 가온 COP(Coefficient of Performance)와 증발기에서의 제습 COP를 동시에 구현하는 것을 특징으로 한다.In addition, the dryer, characterized in that the simultaneous implementation of the heating COP (Coefficient of Performance) in the condenser and the dehumidification COP in the evaporator.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 농수산물 건조기는 고효율 건 조기의 보급을 통해 에너지절감과 건조시간을 단축시키고 농수산물의 건조품질을 향상시켜 농가수익을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 에너지절감에 따른 화석에너지 사용저감과 온실가스 및 환경오염 물질 배출 저감 등의 환경오염 방지에 기여한다는 이점이 있다..As described above, the hybrid agricultural and marine products dryer according to the present invention has the effect of maximizing farm income by shortening the energy saving and drying time and improving the drying quality of agricultural and marine products through the diffusion of high efficiency dry. In addition, there is an advantage to contribute to the prevention of environmental pollution, such as the reduction of fossil energy use and the reduction of greenhouse gas and environmental pollutant emissions due to energy saving.

또한, 고효율 건조기의 보급에 따른 면세유 절감 및 세수확대, 원유 수입대체 효과를 발생시킨다는 이점이 있다.In addition, there is an advantage of reducing the duty-free oil, increase the tax revenue, and the substitution of crude oil imports according to the diffusion of high-efficiency dryer.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 하이브리드 농수산물 건조기를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a hybrid agricultural product dryer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a client's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

일반적으로, 농수산물 생체 조직변화의 함수는 온도와 시간이다. 따라서 피건조물의 표피가 장해를 받지 않을 정도로 온도를 최대한 상승시켜 일정 시간동안 유지한 다음 온도를 떨어뜨리는 공정 반복하면서 건조하면 동일한 건조기에서 제습과 건조를 동시에 할 수 있어 에너지 절감이 가능하다.In general, the function of agricultural and biological tissue changes is temperature and time. Therefore, if the skin is kept in a certain time by raising the temperature to the extent that the skin of the dried object is not disturbed and then maintained for a predetermined time, and then drying the process repeatedly to decrease the temperature, dehumidification and drying can be performed simultaneously in the same dryer, thereby saving energy.

이상기체 법칙(보일-샤르 법칙)에서 용기 내의 기체압력은 온도가 올라가면 압력이 상승하고, 온도가 내려가면 강하한다는 원리를 이용한 것으로서 피건조물의 내부온도가 외부온도보다 높을 때 피건조물의 내부압력은 높고 외부 공기압은 낮다. 이때 피건조물의 내외부 수증기분압차가 크게 발생하여 외부로의 수분이동이 급속이 일어나 건조속도가 수배 빨라지게 된다.In the ideal gas law (boile-char law), the gas pressure in the vessel increases in pressure as the temperature rises and drops as the temperature decreases. When the internal temperature of the building is higher than the outside temperature, the internal pressure of the building is High and low external air pressure. At this time, the difference in the partial pressure of the water vapor inside and outside of the dried object is greatly generated, and the water movement to the outside occurs rapidly, and the drying speed is several times faster.

하이브리드 농수산물 건조기는 이러한 기술원리를 이용한 것으로 히트펌프의 증발기를 통한 냉각제습과 응축기를 통한 가온과정을 반복하면서 건조한다.Hybrid agricultural and marine product dryers use this technology principle and dry by repeating the cooling and dehumidification through the evaporator of the heat pump and the heating process through the condenser.

하이브리드 농수산물 건조기는 폐회로 구조에서 일부 가열원과 결합하여 가열과 냉각 제습 등을 일정하게 구현할 수 있는 시스템으로 건조시간의 단축, 건조비용 절감, 건조물의 품질 향상 등의 장점들을 가지고 있다. Hybrid agricultural and marine product dryers are a system that can consistently implement heating and cooling dehumidification in combination with some heating source in a closed loop structure, and has advantages such as shortening drying time, reducing drying cost, and improving dry quality.

본 발명 하이브리드 농수산물 건조기는 도 2에 도시된 바와 같이, 피건조물인 농수산물을 적재하는 각각의 건조실(A,B)과, 순환팬, 열교환기, 보조가열기가 구비된 각각의 열교번 제어챔버와, 히트펌프와 히트펌프 연결 배관과, 각각의 건조실 건조공기를 상호 열교환하는 교반장치, 응축수를 배출하는 배수 라인 등이 장착되어 설치 구성된다.The hybrid agricultural and marine product dryer of the present invention, as shown in Figure 2, each of the drying chamber (A, B) for loading the agricultural and marine products to be dried, and each of the thermal alternating control chamber provided with a circulation fan, a heat exchanger, an auxiliary heater and And a heat pump and a heat pump connecting pipe, a stirring device for mutually heat-exchanging each drying chamber drying air, and a drain line for discharging condensate.

상기 교반장치는 건조실 상호간 가온공기와 냉각공기를 일정비율로 섞을 수 있는 교반팬과, 건조실 상호간 공기의 이동을 단속하는 전동절환 게이트와 전동댐퍼가 설치되어 구성된다.The stirring device includes a stirring fan capable of mixing the heating air and the cooling air between the drying chambers at a predetermined ratio, and an electric switching gate and an electric damper for controlling the movement of air between the drying chambers.

상기 보조가열기는 전기히터나 버너로 구성될 수 있으며, 상기 보조가열기는 농수산물의 건조 초기에 피건조물의 조직을 이완시켜 건조가 원활하도록 운전하는 찌는 구간에 사용된다. 또한 히트펌프의 운전중 증발기측 온도가 일정온도 이하로 떨어져 히트펌프의 안정적 운전이 방해될 때 증발기측 건조실의 온도를 보상해 주는 역할을 한다.The auxiliary heater may be composed of an electric heater or a burner, the auxiliary heater is used in the steaming section to operate the smooth to dry the tissue of the dry matter in the early stage of drying of the agricultural and aquatic products. In addition, the temperature of the evaporator side drying chamber is compensated when the evaporator side temperature falls below a certain temperature during the operation of the heat pump and the stable operation of the heat pump is disturbed.

히트펌프는 압축 → 응축 → 팽창 → 증발과정의 카르노 사이클을 통해 운전되는데, 도 3은 히트펌프의 p-h 선도를 나타낸 것으로, 증발기 출구로부터 유입된 냉매는 압축기를 통해 저온저압의 냉매를 고온고압으로 압축하고(① → ②과정), 고온고압의 냉매는 응축기를 통과하면서 과냉영역까지 응축되고(② → ③과정), 이때 응축에너지는 일측의 건조챔버에서 건조물을 가온하게 되며 저온 저압으로 팽창시켜(③ → ④과정) 증발기로 유입되며, 증발기에서는 일측의 건조챔버에서 증발과정을 통해 제습과정(④ → ①)을 이루는 사이클이다. 히트펌프의 교번은 사방밸브를 통해 2개의 건조챔버의 냉매 흐름을 가역으로 변경시켜 건조챔버에서는 제어에 따라 가온과 제습이 교번하게 된다. The heat pump is operated through a Carnot cycle of compression → condensation → expansion → evaporation. FIG. 3 shows a ph diagram of the heat pump. The refrigerant introduced from the evaporator outlet compresses the low temperature low pressure refrigerant to high temperature and high pressure through the compressor. (① → ② process), the high temperature and high pressure refrigerant passes through the condenser and condenses to the supercooling area (② → ③ process). At this time, the condensation energy warms the dry matter in the drying chamber on one side and expands to low temperature and low pressure (③ → ④ process) flows into the evaporator, where the evaporator forms a dehumidification process (④ → ①) through the evaporation process in one drying chamber. The alternating heat pump alternates the refrigerant flows of the two drying chambers through the four-way valve to the reversible so that the heating chamber and the dehumidification are alternately controlled.

도 4는 히트펌프의 안전 작동영역을 나타내고 있는 것으로, 히트펌프는 안전한 작동영역의 운전을 보장해야 하며 이는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창 변 등의 설계 인자와 작동영역의 온도 및 습도에 영향을 받게 된다.Figure 4 shows the safe operating area of the heat pump, the heat pump should ensure the operation of the safe operating area, which is affected by the design factors such as compressor, condenser, evaporator, expansion valve and the temperature and humidity of the operating area do.

본 발명 하이브리드 농수산물 건조기는 히트펌프의 냉각/가온 교번운전을 통해 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 것으로 “응축기에서의 가온 COP”+ "증발기에서의 제습 COP”를 동시에 구현함으로써 에너지 효율뿐만 아니라 건조시간의 단축과 일정한 건조 환경 조건을 유지시킴으로 피건조물의 건조품질 향상을 가져 올 수 있다. The hybrid agricultural and marine product dryer of the present invention can maximize energy efficiency through the cooling / warming alternating operation of the heat pump, and simultaneously realizes “heating COP in condenser” + “dehumidification COP in evaporator” to simultaneously improve energy efficiency as well as drying time. Maintaining shortening and constant drying environmental conditions can lead to improved drying quality of the building.

이하, 본 발명의 실시 예로 본 발명 하이브리드 농수산물 건조기를 홍고추 건조에 적용한 예에 관하여 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with respect to an example in which the present invention hybrid agricultural product dryer is applied to red pepper drying.

초기에 히터를 이용하여 찌는 단계를 거쳐 홍고추 조직을 완화시킨 후에 히트펌프와 온도제어 쳄버를 통해 가온과 제습을 반복 운전하며 건조한다. Initially, the red pepper structure is relieved by steaming using a heater, followed by drying by repeatedly heating and dehumidifying through a heat pump and a temperature control chamber.

이때 히트펌프는 최적의 효율과 안정성을 위해 가온시 50℃ 이내로 제어한다. At this time, the heat pump is controlled within 50 ℃ during heating for optimum efficiency and stability.

도 5는 각각 건조챔버의 온도, 습도를 나타내고 있으며 초기 찌는 단계에서는 6시간 동안 60~65℃로 유지하였고 이때 상대습도는 100% 가까이 유지되었다. 찌는 단계를 거쳐 배습 과정을 30분간 시행하였고 배습 후 하이브리드 농수산물 건조기의 교번 운전을 시작하였다.Figure 5 shows the temperature and humidity of the drying chamber, respectively, in the initial steaming stage was maintained at 60 ~ 65 ℃ for 6 hours at this time the relative humidity was kept close to 100%. After the steaming step, the process of moisture absorption was carried out for 30 minutes, and after the moisture absorption, the hybrid operation of the agricultural and marine products dryer was started.

상기 교번 운전은 히트펌프의 사방밸브로 냉매의 순환 방향을 절환하여 각 건조챔버 내에 가온과 제습을 번갈아 가며 시험하였다. 교번 덕트로 건조챔버의 공기 이동이 서로 교번되면서 가온시 낮아진 상대습도가 온도가 낮은 제습 과정의 챔버로 유입되면서 상대습도가 95%이상 높아지면서 증발기에서 응축수를 발생하여 건조실 외부로 배출하고 제습과정의 챔버 공기가 가온과정의 챔버로 이송하며 상대습도를 낮추게 된다 . 히트펌프의 가온 제습을 반복하여 교번 운전함에 따라 각 건조 챔버 내의 상대습도가 점점 작아짐을 알 수 있고 제습챔버 내 상대습도가 55 %이하 일 때 건조가 완료됨을 알 수 있다. 건조챔버 내 공급되는 공기온도와 고추 내부에 온도차는 가온 제습 모든 과정에서 약 4℃정도의 온도 편차가 유지되고 있음을 나타내고 있다.The alternating operation was tested by alternately heating and dehumidifying each drying chamber by switching the circulation direction of the refrigerant to the four-way valve of the heat pump. As the air flow in the drying chamber alternates with the alternating ducts, the relative humidity lowered when warmed enters the chamber of the low temperature dehumidification process, and the relative humidity increases by 95% or more. Chamber air is transferred to the chamber during warming and lowers relative humidity. It can be seen that the relative humidity in each drying chamber gradually decreases as the heating and dehumidification of the heat pump is repeatedly operated, and the drying is completed when the relative humidity in the dehumidification chamber is 55% or less. The temperature difference between the air temperature supplied to the drying chamber and the inside of the pepper indicates that the temperature deviation of about 4 ° C. was maintained in all the processes of heating and dehumidification.

도 6은 540kg의 홍고추를 건조할 때 수분함수율을 15% 이내로 할 때 하이브 리드 농수산물 건조기의 시간에 따른 에너지소비량을 나타낸다.Figure 6 shows the energy consumption with time of the hybrid agricultural and marine product dryer when the moisture content within 15% when drying 540kg red pepper.

건조 초기 삶는 과정(예열구간)에는 소비전력이 급격히 증가하다 히트펌프의 운전구간에는 서서히 비례적으로 증가함을 볼 수 있다. 홍고추의 건조시간은 1,800분 정도가 소요되었고 총 건조에너지 전기 소비량은 380kw/h로 나타남을 알 수 있다.The power consumption increases rapidly during the initial boiling process (preheating section) and gradually increases proportionally in the operating section of the heat pump. The drying time of red pepper was about 1,800 minutes and the total dry energy consumption was 380kw / h.

도 7은 건조 시간에 따른 건조물의 질량 변화량을 측정한 결과 값이다. 초기 삶는 단계에서는 건조물의 질량 변화량이 작았으며, 히트펌프 운전과 함께 교번 작동 되기시작하면서 질량의 감소가 급격히 진행되다가 건조 감률 구간인 1,300분이 지나면서 건조에 따른 질량 감소가 서서히 일어남을 알 수 있다.7 is a result of measuring the mass change of the dry matter with drying time. In the initial boiling stage, the mass change of the dry matter was small, and the mass reduction rapidly progressed as the heat pump was started to operate alternately, and then the mass decrease gradually occurred after 1,300 minutes of the drying reduction ratio.

이와 같이 본 발명은, 농수산물 생체 조직변화의 온도와 습도 시간 함수들을 가지고 폐회로 구조에서 피건조물의 표피가 장해를 받지 않는 범위 내에서 각각의 건조실을 가지고 가온을 통한 온도의 상승과 제습을 통한 냉각을 반복하면서 건조함으로써 에너지 절감과 건조 품질 향상이 가능하다.As described above, the present invention has a temperature and humidity time function of the change of agricultural and aquatic organisms, and has a drying chamber within the closed circuit structure so that the temperature of the dry matter is not disturbed, and the temperature is increased by heating and cooling by dehumidification. By drying repeatedly, energy saving and drying quality can be improved.

히트펌프와 열교번장치가 결합된 하이브리드 농수산물 건조기는 건조시 온도, 습도 조건하에서 히트펌프 사이클의 최적화를 통해 각 챔버 내에 가온/제습과정을 통한 공기의 유동과 교번을 원활히 수행하여 상대습도를 높임으로써 건조품질을 보장하고, 강제 제습을 통하여 건조시간을 단축시켜 건조품질 향상과 에너지 비용을 절감할 수 있다.Hybrid agricultural and marine product dryers combined with heat pumps and heat exchangers increase the relative humidity by smoothly performing the flow and alternating air through the warming / dehumidifying process in each chamber by optimizing the heat pump cycle under drying temperature and humidity conditions. The drying quality can be guaranteed and the drying time can be shortened through forced dehumidification to improve the drying quality and reduce the energy cost.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하 는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but these embodiments are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Various changes, modifications, or adjustments to the embodiments will be possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed as including all changes, modifications or adjustments belonging to the gist of the technical idea of the present invention.

도 1은 농산물 건조의 시간에 따른 온도변화 그래프.1 is a graph of temperature change with time of agricultural product drying.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 농수산물 건조기 개요도.2 is a schematic view of a hybrid agricultural and marine product dryer according to the present invention.

도 3은 도 2의 건조기에 사용된 히트펌프의 p-h 선도.3 is a p-h diagram of a heat pump used in the dryer of FIG.

도 4는 도 2의 건조기에 사용된 압축기의 안전작동 영역 도시도.4 shows a safe operating area of the compressor used in the dryer of FIG.

도 5는 도 2의 건조기의 건조 운전 패턴 도시도.5 is a view illustrating a dry driving pattern of the dryer of FIG. 2.

도 6은 도 2의 건조기의 운전시 시간에 따른 소비 전력 그래프.6 is a graph of power consumption according to the time of operation of the dryer of Figure 2;

도 7은 도 2의 건조기의 운전시 시간에 따른 피건조물의 질량 변화량 그래프. 7 is a graph of the mass change of the dry matter with time during operation of the dryer of FIG.

Claims (3)

피건조물을 적재하는 두 개의 건조실과;Two drying chambers for loading the dry items; 순환팬, 열교환기, 보조가열기를 구비하여, 상기 두개의 건조실의 열을 각각 교번시키는 두개의 열교번 제어챔버와;Two thermal alternating control chambers each having a circulation fan, a heat exchanger, and an auxiliary heater, and alternating heat of the two drying chambers; 증발기 및 응축기를 구비하여, 상기 두개의 건조실의 온도를 각각 제어하는 히트펌프 및 히트펌프 연결배관과;A heat pump and a heat pump connection pipe each having an evaporator and a condenser and controlling the temperatures of the two drying chambers; 상기 히트펌프에 연결되어 응축수를 배출하는 배수 라인 및;A drain line connected to the heat pump to discharge condensate; 상기 두개의 건조실의 건조공기를 상호 열교환시키는 교반 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드식 농수산물 건조기.Hybrid agricultural and marine products dryer, characterized in that consisting of a stirring device for mutual heat exchange of the drying air of the two drying chambers. 제 1항에 있어서, 상기 교번장치는, 상기 두개의 건조실 상호 간의 가온공기와 냉각공기를 일정비율로 섞을 수 있는 교반팬 및;According to claim 1, wherein the alternating device, the stirring fan capable of mixing the heating air and cooling air between the two drying chambers at a predetermined ratio; 상기 두개의 건조실 상호 간의 공기의 이동을 단속하는 전동절환 게이트와 전동댐퍼로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드식 농수산물 건조기.Hybrid agricultural and marine products dryer comprising an electric switching gate and an electric damper for intermittent movement of air between the two drying chambers. 제 1항에 있어서, 상기 건조기는, 응축기에서의 가온 COP(Coefficient of Performance)와 증발기에서의 제습 COP를 동시에 구현하는 것을 특징으로 하는 특 징으로 하는 하이브리드식 농수산물 건조기.The hybrid agricultural / dryer product according to claim 1, wherein the dryer implements a heated COP (Coefficient of Performance) in the condenser and a dehumidification COP in the evaporator.
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