KR20120096916A - 히트 펌프형 건조 시스템 - Google Patents

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Abstract


본 발명은 냉동 공조 시스템을 응용한 것으로서, 더욱 상세히 기술하면 온도와 습도를 각각 독립적으로 제어하는 히트 펌프형 건조기에 관한 것으로서, 파, 무말랭이, 고추, 미역, 다시마, 김 및 멸치 등의 농수산의 냉풍 및 ,열풍 건조를 위해 온도 및 습도를 개별 제어하여 최상의 품질 및 에너지 절약을 할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 냉동 사이클 중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재가열 열원으로 사용함으로서 추가적인 에너지의 공급 없이 열풍 건조가 이루어지며, 건조 시스템으로 인입 되어지는 습한 공기를 증발기(30)에서는 노점 온도 이하로 냉각 제습하고, 되어 나오는 공기를 재 가열 하여서 상대 습도를 낮추어서 연속적인 제습 작용을 할 수 있으며, 응축기(20, 21) 및 증발기(30)를 독립 적으로 운전하여서 가열 열량 및 제습 량을 제어함으로서, 온도와 습도를 독립 개별 제어 하게 한다.
이를 위해 압축기(1), 응축기(20, 21), 증발기(30), 팽창변(4)로 이루어진 기존의 냉동 공조 사이클에 과 냉각기(31) 및 습도 조절용의 핫 가스 밸브(73)를 추가로 부착한 냉매 사이클과 공기 제어 댐퍼 M1(521), M2(522), M3(516), M4(524) 및 배기 팬(61)으로 이루어진 공기 제어 공조 시스템으로 구성되어, 습도 독립 제어는 핫 가스 밸브(73)를 제어(ON-OFF 및 비례제어) 함으로서 제어하고, 온도 독립 제어는 공기제어 댐퍼 M1(521), M2(522), M3(516) 및 M4(524)를 제어(ON-OFF 및 비례제어) 함으로서 온도 및 습도를 개별 독립 제어 건조 운전을 하는 형태이다.
본 발명은 건조 공정별로 온도와 습도를 달리 제어하여야 건조물의 품질을 향상 시킬 수 있는 멸치 및 김(해태)등의 건조 공정에 적용하여 건조 시간의 단축, 건조물의 맛 및 건조물의 색상 등을 최상품으로 건조하고, 건조 공정에 투입되는 에너지를 절약하는 것을 특징으로 한다.

Description

히트 펌프형 건조 시스템 {HEATPUMP TYPE DEHUMIDIFIER SYSTEM}
본 발명은 냉동 공조 및 건조 시스템을 응용한 농수산물 건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각제습과 동시에 응축기의 응축열로 저온 다습한 공기를 가열하여 고온 건조한 공기를 농수산물에 공급하여 건조하는 히트펌프식 건조 시스템으로 온도와 습도를 독립적으로 제어하는 시스템에 관한 것이다.
종래의 농수산물 건조 방법 및 냉동 사이클을 응용한 건조 시스템으로는 다음과 같은 것 들이 있다.
<실례 1>
종래의 일반적인 건조방법은 태양열 및 바람에 의한 천일 건조방법과 전기 및 화석연료(석유, 석탄) 에너지를 이용 열풍 건조법 등으로 구분된다.
천일 건조법은 과거에는 널리 사용되었으나 생산량이 적어 소규모 건조에만 이용 되고 있는 실정이다.
열풍 건조방법은 전기 및 화석연료를 사용하는 히터 및 버너를 가동하여 저온 건조한 공기를 가열 하여 상대습도를 낮추어 건조물에 강제 송풍하여 건조물에서 수분을 빼앗아 고온 다습한 상태로 공기 중에 방출하는 형태로 에너지 소비가 크고, 외기 공기의 습도가 높으면 건조 공정의 효율이 극격히 저하되는 문제가 있는 시스템이다.
또한 건조 공정의 온도가 높아 건조물의 탈색 및 변형을 발생하여 제품의 질이 저하되고, 고온 다습한 공기를 재활용 하지 않고 공기중에 방출 함으로서 동계에는 막대한 에너지를 소비하는 건조 공정이다.
<실례 2>
도1은 종래의 농수산물 등의 냉풍 건조 방법으로 대한민국 특허 등록 번호 10-0675900로 등록된 것이다.
도면1은 상기 공개에 개시된 종래의 농수산물 등의 냉풍 건조 방법을 나타내는 시스템 구성도 이다.
본 사이클은 도1에서 압축기(1), 실외 응축기(20), 실내 응축기(21), 선택 밸브(70, 71, 72, 73), 과 냉각기(31), 팽창변(4), 증발기(30), 팬(60, 61)로 구성 되어 있다.
종래의 냉동 사이클의 작동을 설명하면, 실외 응축기(20) 및 실내 응축기(21)의 운전 조합 형태에 따라 분류 하면, 냉각 및 제습 모드, 최대 제습 및 변이 모드 및 가열 모드로 대분류 할 수 있다.
먼저 냉각 및 제습 모드는 실외 응축기(20)를 사용하고, 실내 응축기(21)를 사용하지 않으며, 제어변 (71, 73)은 열림(OPEN) 운전 하고, 제어변(70, 72)은 닫힘 운전을 하고, 과 냉각기(31)에서 증발기 출구의 저온의 공기와 열교환후 저온의 냉매 액으로 과냉각 되고, 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입 되며, 실외 응축기 바이 패스 밸브(70) 및 실내 응축기 선택 밸브(72)는 닫힘(CLOSE) 운전으로 실내 응축기(21)에는 냉매가 인입되지 않는다.
이때, 실내 공기는 증발기(30)에서 노점온도 이하로 냉각되어서 공기 중의 수증기의 열교환기 표면에 결로 현상으로 냉각 제습 후 저온의 다습한 상태로 과 냉각기(31)에서 재가열된다.
과 냉각기(31)는 증발기(30), 실외 및 실내 응축기(20, 21)에 비해 열교환기의 전열 면적이 적으므로 공기의 가열 능력은 크지 않으므로 증발기(30) 출구의 공기는 저온의 상태로 송풍기(60)를 지나 실내로 토출 되며, 본 사이클중 최대의 냉방 능력을 얻을 수 있다.
다음으로 최대 제습 및 변이 모드는 냉각 및 제습 모드의 제어변(71, 72)을 열림(OPEN) 하고, 제어변(70, 73)을 닫힘(CLOSE) 운전으로 실내 응축기(21)를 냉매 과 냉기로 사용함으로서 최대 제습 능력의 사이클을 구성 한다.
마지막으로 가열 모드는 제습 모드의 제어변(70, 72)을 열림(OPEN) 하고, 제어변(710, 73)을 닫힘(CLOSE) 운전으로, 실외 응축기(20)를 사용 하지 않고, 실내 응축기(21)를 사용함으로서, 최대 가열 모드를 형성 한다.
그렇지만, 상기 종래의 사이클에 있어서는, 냉각 및 제습 모드, 최대 제습 및 변이 모드 및 가열 모드로 제습량 및 가열 능력을 가변적으로 할 수는 있지만, 김, 멸치 등의 농수산물 건조 공정에서 습도를 가변 제어 요구 시 제어 범위가 좁아 적정 습도로 제어 할 수 없고, 실외기로의 온도 제어 역시 전체 사이클에서 실외기의 방열 용량이 증발기 열용량의 1.25 ?1.5 배로 증가 하여 과다한 비용 증가를 유발 하고, 온도와 습도를 개별 독립 제어가 되지 않으므로 농수산물의 종류에 따라 건조 요구 습도 및 온도를 정밀하게 제어 하지 못하므로, 농산물의 건조 효율을 저하로 장시간의 건조 운전으로 농산물의 부패, 탈 색등의 원인이 되며, 운전 시간 증가로 많은 에너지를 소비하는 저효율, 저 품질의 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 농수산의 냉풍 및 ,열풍 건조를 위해 온도 및 습도를 개별 제어 하여 최상의 품질 및 에너지 절약을 할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용함으로서 추가 적인 에너지의 공급 없이 열풍 건조가 이루어지며, 건조 시스템으로 인입 되어지는 습한 공기를 증발기에서는 노점 온도 이하로 냉각 제습 하고, 증발기 출구의 공기를 재 가열 하여서 상대 습도를 낮추어서 연속 적인 제습 작용을 할 수 있으며, 응축기
가열 열량 및 증발기의 냉각 제습용량을 독립 적으로 제어함으로서, 온도와 습도를 독립 개별 제어 하게 하여, 건조 공정별로 온도와 습도를 달리 제어 하여야 건조물의 품질을 향상 시킬 수 있는 멸치 및 김(해태)등의 건조 공정에 적용하여 건조 시간의 단축, 건조물의 맛 및 건조물의 색상 등을 최상품으로 건조 하고, 건조 공정에 투입되는 에너지를 절약 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 목적은, 냉동 공조 시스템을 응용한 히트펌프식 건조기의 온도와 습도를 각각 독립적으로 제어 하여, 농수산물의 냉풍 및 ,열풍 건조실의 온도 및 습도를 건조 공정 및 건조물에 따라 선택적으로 제어 하여 최상의 품질 및 에너지 절약을 할 수 있는 시스템을 구현 하는 것이다.
이를 위해 건조 시스템 입구의 습한 인입 공기를 증발기에서는 노점 온도 이하로 냉각 제습 하는 제습 시스템, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용하는 히트펌프 사이클, 증발기의 냉각 제습 용량을 제어하기 위해 압축기 출구의 고온 고압의 가스를 증발기에 유입 제어 하는 핫 가스 제어 밸브로 이루어진 제습 용량 제어 시스템으로 구성 되어진 냉매 사이클 시스템;
히트펌프식 건조기 출구의 공기의 온도를 제어 하여 건조실의 인입 공기 온도를 제어를 목적으로 하는 공기 제어 댐퍼 시스템으로 구성되어 온도 와 습도를 개별 독립 제어 하는 공기 제어 시스템으로 고품질 및 고효율의 산물 건조 장치를 구현 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 농수산물의 냉풍 및 ,열풍 건조를 위해 온도 및 습도를 개별 제어하여 최상의 품질 및 에너지 절약을 할 수 있으며, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재가열 열원으로 사용함으로서 추가적인 에너지의 공급 없이 열풍 건조가 이루어지며, 건조 공정별로 온도와 습도를 달리 제어하여야 건조물의 품질을 향상시킬 수 있는 멸치 및 김(해태)등의 건조 공정에 적용하여 건조 시간의 단축, 건조물의 맛 및 건조물의 색상 등을 최상품으로 건조하고, 건조 공정에 투입되는 에너지를 절약하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 시스템의 실례의 계통도를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 정면도를 나타낸 도면
도 3은 도2의 A-A' 단면을 나타낸 도면
도 4는 도2의 B-B' 단면을 나타낸 도면
도 5는 도2의 B-B' 단면을 나타낸 도면
도 6은 도2의 C-C' 단면을 나타낸 도면
도 7은 도2의 C-C' 단면을 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 냉매 계통도를 나타낸 도면
도 9는 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 표준 사이클의 습공기 선도를 타낸 도면
도 10은 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 배열 사이클의 습공기 선도를 타낸 도면
도 11은 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 가변 제습 사이클의 습공기 선도를 타낸 도면
도 12는 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 가변 제습 및 배열 사이클의 습공기 선도를 타낸 도면
도 13은 종래의 건조 시스템의 실례를 나타낸 도면
도 14는 본 발명에 따른 히트 펌프식 건조기의 운전 실예을 나타낸 도면
도 15는 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기의 또 다른 실시예의 냉매 계통도를 나타낸 도면
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 히트펌프식 건조기는, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 실외 및 실내 응축기와, 상기 응축기에서 액상으로 응축한 고온의 냉매 액을 저온으로 냉각시키는 과 냉각기와, 상기 과 냉각기에서 냉각된 고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온 저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기, 증발기의 제습 능력을 제어하기 위한 핫 가스 제어변를 포함하여 이루어지는 냉매 사이클 시스템;
다습한 공기를 인입 하는 흡입 실, 증발기와 응축기 사이의 중간 실, 응축기 후단의 순환 실, 순환 팬으로 고온 건조 공기를 피 건조물에 공급하는 팬 실, 증발기와 응축기 사이에서 외기를 인입 하는 외기 인입 실, 외기를 응축기 통과 후 배출시키는 배기실, 공기 제어 댐퍼 M1, M2, M3, M4 및 배기 팬으로 이루어지는 공기 제어 시스템으로 이루어지는 히트 펌프식 건조기를 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
제1 실시 예
이하, 본 발명에 의한 히트 펌프식 건조기의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 냉매 사이클 시스템, 공기 제어 시스템 및 습도 제어 시스템을 설명한다.
첫째, 냉매 사이클 시스템은 도 8과 같이 본 발명에 따른 히트 펌프식 건조기의 계통도를 나타낸 사이클 도면이다.
참조부호 (1)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.
이 압축기(1)의 토출라인은 응축기(20, 21)와 연결되며, 이 응축기(20, 21)는 상기 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(20, 21)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르 게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 응축기(20, 21) 내부를 유동하는 냉매가 송풍 공기에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다.
한편, 압축기(1)의 입구 라인 쪽에는 후술하는 팽창밸브(4)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이때의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 증발기(30)가 연결된다. 상기 증발기(30)는 인입 헤더 및 출구 헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 증발기(30) 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기의 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다.
그리고 증발기(30)의 입구 단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(30)로 공급하기 위한 팽창밸브(4)가 설치된다. 이 팽창밸브(4)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 괘도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라 하는 감온식 팽창변을 사용하며 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 시스템의 구성을 도면을 참조 하여 냉매 사이클 시스템을 설명 하겠다.
도8에서 압축기(1)의 출구와 실외 응축기(20)를 연결하는 냉매 배관 회로 상에 실외 응축기 선택 제어 변(71)이 있고, 실외응축기(20)의 출구는 실내 응축기(21)의 출구에 연결되어 지며,
압축기(1)와 실내 응축기(21) 사이의 냉매 배관으로 연결 되어 지고, 실외 응축기(20)의 출구 냉매 배관은 실내 응축기(21)의 출구의 냉매 배관에 연결 되고, 실내 응축기(21)의 출구는 실외 응축기(20)의 출구의 배관과 합류 하여 과 냉각기(31)에 인입 되고, 과 냉각기(31)의 출구는 팽창변(4)에 연결되고, 팽창변(4)의 출구는 증발기(30)에 연결되고, 증발기(30)의 출구는 압축기(1)에 연결되어지고, 압축기(1)의 출구에서 팽창변 출구로 바이 패스 되는 배관에 핫 가스 바이패스 밸브(73) 있고, 실외 응축기(20)에는 응축기 팬(61)이 있으며, 증발기(30) 및 실내 응축기(21)에는 실내기 팬(60)이 부착된 형태 이다.
상기 구조에서 과 냉각기(31)가 증발기(30)의 후단에 일체형으로 제작 또는 과 실내 응축기(21)의 전단에 과 냉각기(31)가 일체형으로 제작 또는 냉각기(31) 단독 구조로 제작되어 질 수 있다.
둘째, 온도 제어 시스템은 도 2, 3, 4, 5, 6, 7과 같이 본 발명에 따른 히트 펌프식 건조기의 공기 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 히트펌프식 건조기의 정면도로서 일반적으로 직육면체 구조이나 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B' 단면도이고, 도5는 도2의 B-B' 단면도이고, 도 6은 도 2의 C-C' 단면도이고, 도 7은 도 2의 C-C' 단면을 나타낸 도면이다.
도 2에서 공기 흡입구(501)는 상부에 위치하고, 공기 출구(502)는 하부에 위치하고, 도 6에서 공기 흡입구(501)는 흡입 실(510)에 연결되고, 흡입 실(510)에는 증발기(30)는 칸막이(533, 534) 및 공기 댐퍼 M1(521)로 중간 챔버(511) 및 외기 인입 실(515)와 분리되어 있고, 중간 실(511)은 증발기(30)와 응축기(21)의 사이에서 외기 인입 실(515)와 접하고 있는 형태이고, 외기 인입 실(515)의 칸막이(531)는 증발기(30)와 응축기(21)의 사이를 막는 벽으로 완전 밀폐 또는 도 6, 7과 같이 일부 개폐 구조이고, 순환 실(512)은 응축기(21), 팬 실(514) 및 배기실(516) 사이에 있고, 중간 실(511) 하고는 응축기(21) 및 칸막이(535)로 구획되어 있고, 배기실(516) 하고는 칸막이(532)로 구획되고, 팬 실(514) 하고는 도 3과 같이 개폐된 구조이고, 외기 인입 실(515)은 증발기(30)와 응축기(21) 사이의 공간을 중간실(511)과 분할 구성 되고, 외기 인입 실(515)은 도 6과 같이 댐퍼 M1(521), M2(522) 및 칸막이(531, 534, 536)로 구획되고, 댐퍼 M1(521)이 도 7과 같이 위치하면 칸막이(534)로 흡입 실과 차단되고, 배기 실(516)은 외기 실(515)의 후단으로 순환실(512) 및 팬 실(514)과 접한 형태이고, 팬 실(514) 하고는 댐퍼 M3(523)으로 분리되고, 순환 실(512) 하고는 칸막이(532)로 분리되고, 댐퍼 M4(524)로 외기와 구획된 형태이고, 배기 실(516)의 공기를 배출시키는 배기 팬(62)이 내부에 있고, 도 3에서 팬 실(514)은 순환 실(512)의 하부에 위치하고, 팬 실(514)과 순환실(512) 사이에는 장치가 없는 열린 구조이고, 팬 실(514)과 배기실(516) 사이에는 공기 댐퍼 M3(523)가 개폐 구조로 구획되어 지는 구조이다.
상기 흡입 실(510)에서 외기 인입 실(515)로 공기를 바이 패스시키는 공기 밸브M1(521)은 도 7과 같이 흡입 실(510)과 중간 실(511) 사이의 칸막이(533)에 설치할 수 있다.
상기 팬 실(514)이 흡입 실(510), 중간 실(511), 순환 실(512), 외기 실(515) 및 배기 실(516)의 상부 구조로도 구성은 도면에는 미 도시 하였지만 일반 적으로 구현할 수 있으며, 이때는 도 2의 공기 인입부(501)가 하부에, 공기 출구(502)는 상부에 위치한다.
본 발명의 작동을 설명하면, 히트 펌프 건조기의 운전 형태에 따라 분류 하면, 1) 제습 및 가열 모드, 2) 제습 및 배열 모드, 3) 제어 제습 및 가열 모드, 4) 제어 제습 및 배열 모드, 5) 외기 인입 모드로 대분류할 수 있다.
먼저 1) 제습 및 가열 모드의 냉매 사이클은 도 8에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기 선택 밸브(71)의 닫힘(CLOSE) 운전으로 실외 응축기(20)는 운전되지 않고, 실내 응축기(21)는 작동하여 과 냉각기(31)의 출구의 공기와 열교환 후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되어 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입 되는 형태로 실외 응축기(20)에는 냉매가 인입되지 않는 형태로 운전된다.
이때, 흡입 공기는 증발기(30)의 전열 관 내부의 냉매와 열 교환 하여 냉각 제습되어 과 냉각기(31) 및 실내 응축기(21)에서 차례로 가열 후 팬(60)으로 피 건조물에 공급되어 진다.
상기 제습 및 가열 모드에서의 공기 제어 시스템은 도 4 및 도 6에서 흡입구(501)에서 인입되어 진 다습한 공기는 증발기(30)에서 노점 온도 이하로 냉각되어 제습되어 지고, 과 냉각기(31)가 증발기(30)와 일체 형에서는 과 냉각기(31)에서 가열되어 중간 실(511)에 인입 후 응축기(21)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 과 냉각기(31)가 응축기(21)와 일체 형에서는 증발기(30)의 출구의 공기는 중간 실(511)을 거처 과 냉각기(31) 및 응축기(21)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 흡입 실(510)에서 증발기(30)를 지나 외기 실(515)에 인입된 공기는 응축기(21)를 지나 공기 댐퍼 M3(523)이 열림(OPEN) 개구부를 지나 팬 실(514)에 인입되어 지고, 이때 공기 댐퍼M2(522) 및 M4(524)는 닫힘(CLOSE)운전을 한다.
상기 운전 형태는 최대 제습 및 최대 가열 운전이고, 공기 댐퍼 M1은 증발기(30)의 냉각 제습시 인입 공기가 노점 온도 이하로 냉각되어 제습 될 때 최적의 공기 냉각 유량을 결정하기 위해 구성되어 진 것으로서, 공기 댐퍼 M1(521) 열림(OPEN) 하면 증발기(30)를 바이 패스하는 공기량이 증가하여 증발기(30) 통과 공기량이 적어져 제습 량이 증가 하고, 공기 댐퍼 M1(521) 닫힘(CLOSE) 하면 증발기(30)를 바이 패스 하는 공기량이 없고, 증발기(30) 통과 공기량이 많아 제습 량이 감소 하지만 증발기(30) 및 압축기(1)의 용량에 따라 최적의 공기 유량이 있으므로 적정 제어하여야 한다.
다음으로 2) 제습 및 배열 모드의 냉매 사이클은 도 8에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 선택 밸브(71)의 열림(OPEN) 운전으로 실외 응축기(20)와 실내 응축기(21)에 동시에 공급되어 운전되고, 실외 응축기(20)는 외기 공기와 열교환후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되고, 실내 응축기(21)에 인입된 고온 고압의 냉매가 스는 과 냉각기(31)의 출구의 공기 및 외기 인입 실(515)의 외기에 의해 냉매 액으로 응축되어 실내 응축기(21)의 출구의 냉매 배관에서 실외응축기(20)의 냉매 액과 합하여 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 운전된다.
이때, 흡입 공기는 증발기(30)의 전열 관 내부의 냉매와 열교환 하여 냉각 제습되어 과 냉각기(31) 및 실내 응축기(21)에서 차례로 가열된 후 팬(60)으로 피 건조물에 공급되어 진다.
상기 제습 및 배열 모드에서의 공기 제어 시스템은 도 5 및 도 6에서 흡입구(501)에서 인입되어 진 다습한 공기는 증발기(30)에서 노점 온도 이하로 냉각되어 제습되어 지고, 과 냉각기(31)가 증발기(30)와 일체 형에서는 과 냉각기(31)에서 가열되어 중간 실(511)에 인입 후 실내 응축기(21)를 지나 팬 실(514)에 인입되고, 과 냉각기(31)가 응축기(21)와 일체 형에서는 증발기(30)의 출구의 공기는 중간 실(511)을 거처 과 냉각기(31)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 실내 응축기(21)에는 압축기(1)의 고온 고압의 토출 가스가 제어 변(70)에 의해 차단되므로 과 냉각기(31)의 출구의 공기를 가열 하지 않고 통과만 시키는 구조이고, 공기 댐퍼 M2(522)는 열림(OPEN) 되어 외기 공기를 외기 인입 실(515)에 인입 하고, 외기 인입 실(515)의 외기 공기는 응축기(21)의 내부의 고온 고압의 냉매 가스를 냉각 응축시키고, 외기 공기는 가열 되어 배기 팬(62)에 의해 열림(OPEN) 상태의 공기 댐퍼(524)를 지나 밖으로 배출 되고, 공기 댐퍼M3(523) 은 닫힘(CLOSE) 운전을 한다.
그러므로 증발기(30)에서 외기 인입 실(515)로 인입 공기는 소량이고, 외기 인입 실(515)과 중간 실(511)의 칸막이(531)를 통하여 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로 이동하는 구조로 이는 압력 분포가 Pm(중간실) < Po(외기 인입실)이어서 압력이 높은 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로 이동하는 구조이며, 칸막이(531)가 외기 인입 실(515)과 중간 실(511)을 완전히 밀폐하는 구조에서는 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로의 공기 이동은 없으며, 흡입 실(510)에서 증발기(30)를 통한 외기 인입 실(515)로의 공기 이동도 소량이다.
상기 운전 형태에서 공기 댐퍼 M1은 1) 제습 및 가열 모드의 운전 형태와 동일하다.
본 모드에서는 실외 응축기(20) 및 배열 팬(62)에 의해 공기 댐퍼M4(524)로 응축기(20, 21)의 열을 배출하므로 온도 제어가 용이하고, 실외 응축기(20)의 용량이 최 소치로 제작이 가능하므로 제품의 원가가 절약되며, 도 15와 같이 실외 응축기(20)가 생략한 형태로도 배열 팬(62)에 의해 공기 댐퍼M4(524)로 외기 인입 실(515)을 통한 외기로 실내 응축기(21)의 응축열을 외부로 배출 함으로서 피 건조물의 온도 제어를 능동적으로 할 수 있다.
다음으로, 3) 제어 제습 및 가열 모드의 냉매 사이클은 도 8에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 선택 밸브(71)의 닫힘(CLOSE) 운전으로 실외 응축기(20)는 운전되지 않고, 실내 응축기(21)는 작동하여 과 냉각기(31)의 출구의 공기와 열교환후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되어 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 실외 응축기(20)에는 냉매가 인입되지 않는 형태로 운전되는 기본 냉동 사이클에서 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 열림(OPEN)으로 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 압력을 증가시켜 흡입 실(510)에서 인입되는 공기의 냉각 제습 량을 제어한다.
이때, 제어 변(73)의 열림(OPEN) 운전에서 제어 변(73)의 연결 배관 크기에 따라 통과 핫 가스 량을 제어하여 냉각 제습 용량을 0~100% 제어할 수 있으며, 이는 증발기(30)의 내부로 인입된 핫 가스 량이 많으면 인입 공기를 노점 온도 이하로 냉각시키지 못하여 제습이 0%이고 인입 핫 가스 소량으로 미미하다면 100% 제습 능력을 나타내고, 피 건조물의 종류와 운전 형태에 따라 배관 구경이 결정되어 진다.
본 모드에서의 공기 제어 시스템은 도 4 및 도 6에서 흡입구(501)에서 인입 되어진 다습한 공기는 증발기(30)에서 노점 온도 이하로 냉각되어 제습되어 지고, 과 냉각기(31)가 증발기(30)와 일체 형에서는 과 냉각기(31)에서 가열되어 중간 실(511)에 인입 후 응축기(21)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 과 냉각기(31)가 응축기(21)와 일체 형에서는 증발기(30)의 출구의 공기는 중간 실(511)을 거처 과 냉각기(31) 및 응축기(21)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 흡입 실(510)에서 증발기(30)를 지나 외기 인입 실(515)에 인입된 공기는 응축기(21)를 지나 공기 댐퍼 M3(523)이 열림(OPEN) 개구부를 지나 팬 실(514)에 인입되어 지고, 이때 공기 댐퍼M2(522) 및 M4(524)는 닫힘(CLOSE) 운전을 한다.
다음으로, 4) 제어 제습 및 배열 모드의 냉매 사이클은 도 8에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 선택 밸브(71)의 열림(OPEN) 운전으로 실외 응축기(20)와 실내 응축기(21)에 동시에 공급되어 운전되고, 실외 응축기(20)는 외기 공기와 열교환 후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되고, 실내 응축기(21)에 인입된 고온 고압의 냉매가 스는 과 냉각기(31)의 출구의 공기 및 외기 인입 실(515)의 외기에 의해 냉매 액으로 응축되어 실내 응축기(21)의 출구의 냉매 배관에서 실외응축기(20)의 냉매 액과 합하여 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 운전된다.
이때, 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 열림(OPEN)으로 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 압력을 증가시켜 흡입 실(510)에서 인입 되는 공기의 냉각 제습 량을 제어하고, 3) 제어 제습 및 가온 모드와 동일하게 제어변(73)을 제어한다.
본 모드에서의 공기 제어 시스템은 도 5 및 도 6에서 흡입구(501)에서 인입 되어진 다습한 공기는 증발기(30)에서 노점 온도 이하로 냉각되어 제습되어 지고, 과 냉각기(31)가 증발기(30)와 일체 형에서는 과 냉각기(31)에서 가열되어 중간 실(511)에 인입 후 실내 응축기(21)를 지나 팬 실(514)에 인입되고, 과 냉각기(31)가 응축기(21)와 일체 형에서는 증발기(30)의 출구의 공기는 중간 실(511)을 거처 과 냉각기(31)에서 가열되어 고온 건조 공기 상태로 팬 실(514)에 인입되고, 실내 응축기(21)에는 압축기(1)의 고온 고압의 토출 가스가 제어변(70)에 의해 차단되므로 과 냉각기(31)의 출구의 공기를 가열하지 않고 통과만 시키는 구조이고, 공기 댐퍼 M2(522)는 열림(OPEN) 되어 외기 공기를 외기 인입 실(515)에 인입 하고, 외기 인입 실(515)의 외기 공기는 응축기(21)의 내부의 고온 고압의 냉매 가스를 냉각 응축시키고, 외기 공기는 가열되어 배기 팬(62)에 의해 열림(OPEN) 상태의 공기 댐퍼(524)를 지나 밖으로 배출되고, 공기 댐퍼M3(523) 은 닫힘(CLOSE) 운전을 한다.
그러므로 증발기(30)에서 외기 인입 실(515)로 인입 공기는 소량이고, 외기 인입 실(515)과 중간 실(511)의 칸막이(531)를 통하여 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로 이동하는 구조로 이는 압력 분포가 Pm(중간실) < Po(외기 인입실)이어서 압력이 높은 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로 이동하는 구조이며, 칸막이(531)가 외기 인입 실(515)과 중간 실(511)을 완전히 밀폐하는 구조에서는 외기 인입 실(515)에서 중간 실(511)로의 공기 이동은 없으며, 흡입 실(510)에서 증발기(30)를 통한 외기 인입 실(515)로의 공기 이동도 소량이다.
상기 운전 형태에서 공기 댐퍼 M1은 1) 제습 및 가열 모드의 운전 형태와 동일하다.
본 모드에서는 실외 응축기(20) 및 배열 팬(62)에 의해 공기 댐퍼M4(524)로 응축기(20, 21)의 열을 배출하므로 온도 제어가 용이하고, 실외 응축기(20)의 용량이 최소 치로 제작이 가능하므로 제품의 원가가 절약되며, 도 15와 같이 실외 응축기(20)가 생략한 형태로도 배열 팬(62)에 의해 공기 댐퍼M4(524)로 외기 인입 실(515)을 통한 외기로 실내 응축기(21)의 응축열을 외부로 배출함으로 서 피 건조물의 온도 제어를 능동적으로 할 수 있다.
다음으로, 5) 외기 인입 모드는 1) 제습 및 가열 모드 및 3) 제어 제습 및 가열 모드에 적용할 수 있고, 냉매 사이클은 상기 모드 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 공기 제어 시스템은 상기 모든 모드와 동일한 형태에서, 공기 댐퍼 M2(522)는 열림(OPEN)되어 외기 공기를 외기인 입실(515)에 인입 하고, 외기인 입실(515)의 외기 공기는 응축기(21)의 내부의 고온 고압의 냉매 가스를 냉각 응축시키고, 외기 공기는 가열되어 공기 댐퍼M3(523)을 지나 팬 실(514)에 인입되고, 공기 댐퍼M4(524) 은 닫힘(CLOSE) 운전을 한다.
본 모드는 밀폐 구조의 건조실에 장시간 건조 운전을 하면 건조실에 불 응축 가스 및 악취가 발생하여 제품의 질에 좋지 않는 영향을 미치므로 신선 외기를 인입 하여 이를 방지 하는 운전 형태이다.
제2 실시 예
본 발명에 의한 히트 펌프식 건조기의 제2 실시 예를 첨부 도면15를 참조하면서 냉매 사이클 시스템, 공기 제어 시스템 및 습도 제어 시스템을 설명한다.
먼저 냉매 사이클 시스템은 압축기(1)와 실내 응축기(21) 사이의 냉매 배관으로 연결되어 지고, 실내 응축기(21)의 출구는 과 냉각기(31)에 인입되고, 과 냉각기(31)의 출구는 팽창변(4)에 연결되고, 팽창변(4)의 출구는 증발기(30)에 연결되고, 증발기(30)의 출구는 압축기(1)에 연결되어 지고, 압축기(1)의 출구에서 팽창변 출구로 바이 패스 되어지는 배관에 핫 가스 바이패스 밸브(73) 있고, 증발기(30) 및 실내 응축기(21)에는 실내기 팬(60)이 부착된 형태이다.
상기 구조에서 과 냉각기(31)가 증발기(30)의 후단에 일체형으로 제작 또는 과 실내 응축기(21)의 전단에 과 냉각기(31)가 일체형으로 제작 또는 냉각기(31) 단독 구조로 제작되어 질 수 있다.
제2 실시 예의 작동을 설명하면, 히트 펌프 건조기의 운전 형태에 따라 분류 하면, 1) 제습 및 가열 모드, 2) 제습 및 배열 모드, 3) 제어 제습 및 가열 모드, 4) 제어 제습 및 배열 모드, 5) 외기 인입 모드로 대분류할 수 있다.
먼저 1) 제습 및 가열 모드의 냉매 사이클은 도 15에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실내 응축기(21)는 작동하여 과 냉각기(31)의 출구의 공기와 열교환 후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되어 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 운전된다.
상기 제습 및 가열 모드에서의 공기 제어 시스템은 제1 실시 예와 동일하다.
다음으로 2) 제습 및 배열 모드의 냉매 사이클은 도 15에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실내 응축기(21)에 공급되어 운전되고, 실내 응축기(21)에 인입 된 고온 고압의 냉매가 스는 과 냉각기(31)의 출구의 공기 및 외기인 입실(515)의 외기에 의해 냉매 액으로 응축되어 실내 응축기(21)의 출구를 통해 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 운전된다.
상기 제습 및 배열 모드에서의 공기 제어 시스템은 제1 실시 예와 동일하다.
다음으로, 3) 제어 제습 및 가열 모드의 냉매 사이클은 도15에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실내 응축기(21)는 작동하여 과 냉각기(31)의 출구의 공기와 열교환 후 기체 상태에서 액체 상태의 냉매로 응축되어 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 실외 응축기(20)에는 냉매가 인입되지 않는 형태로 운전되는 기본 냉동 사이클에서 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 열림(OPEN)으로 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 압력을 증가시켜 흡입 실(510)에서 인입되는 공기의 냉각 제습 량을 제어한다.
이때, 제어변(73)의 열림(OPEN) 운전에서 제어변(73)의 연결 배관 크기에 따라 통과 핫 가스 량을 제어하여 냉각 제습 용량을 0~100% 제어할 수 있으며, 이는 증발기(30)의 내부로 인입된 핫 가스 량이 많으면 인입 공기를 노점 온도 이하로 냉각시키지 못하여 제습이 0%이고 인입 핫 가스 소량으로 미미 하다면 100% 제습 능력을 나타내고, 피 건조물의 종류와 운전 형태에 따라 배관 구경이 결정 되어 진다.
본 모드에서의 공기 제어 시스템은 제1 실시 예와 동일하다.
다음으로, 4) 제어 제습 및 배열 모드의 냉매 사이클은 도 15에서 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실내 응축기(21)에 공급되어 운전되고, 실내 응축기(21)에 인입된 고온 고압의 냉매가 스는 과 냉각기(31)의 출구의 공기 및 외기인 입실(515)의 외기에 의해 냉매 액으로 응축되어 실내 응축기(21)의 출구의 냉매 배관에서 과 냉각기(31)에 유입되어 저온 고압의 냉매 액으로 냉각된 후 팽창변(4)을 통과하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환 후 액상에서 가스상으로 변환하여서 압축기(1)에 흡입되는 형태로 운전된다.
이때, 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 열림(OPEN)으로 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 압력을 증가시켜 흡입 실(510)에서 인입되는 공기의 냉각 제습 량을 제어하고, 3) 제어 제습 및 가온 모드 와 동일하게 제어변(73)을 제어한다.
본 모드에서의 공기 제어 시스템은 제1 실시 예와 동일하다.
다음으로, 5) 외기 인입 모드는 제1 실시 예와 동일하다.
도 9는 본 발명에 따른 히트펌프 건조기의 과 냉각기(31) 및 공기 댐퍼 M1(521)의 제어 특성을 습공기 선도로 나타낸 선도로서 종래의 공기 상태 변화 외기 인입(1) -> 증발기(30)의 공기 출구 (2‘) -> 응축기(21) 가열 (3’)과 본 발명의 공기 상태 변화 외기 인입(1) -> 증발기(30)의 공기 출구 (2) -> 응축기(21) 가열 (3)을 비교 하면, 제습 량은 종래 △X 1-3' = X1-X3'이고, 본 발명의 제습 량은 △X 1-3 = X1-X3이므로, △X 1-3' < △X 1-3 이고, 가열 용량은 △T 3'-2' = T2'-T3'이고, 본 발명의 T3-2 = T3- T2이므로, △T 3'-2' < T3-2 이므로 본 발명의 히트펌프 건조기가 고 제습 및 고 가열 능력을 나타내므로 보다 고효율의 히트펌프 건조기이다.
도 10은 본 발명에 따른 히트펌프 건조기의 제습 및 배열 모드의 습공기 선도를 나타낸 선도로서 공기 댐퍼 M2, M3, M4 및 배기 팬(62)의 작동으로 △T 3-3' = T3-T3' 만큼 배열 하므로 피 건조물의 온도를 조절 할 수 있고, 이는 피 건조물의 가공 공정에서 적정 온도로 건조 했을 때 피 건조물의 색상 및 제품의 변형 등의 최적 상태를 요하는 김(해태), 김등의 농수산물 건조 공정에 필수 제어 항목 이다.
도 11은 본 발명에 따른 히트펌프 건조기의 가변 제습 및 가열 모드의 습공기 선도를 나타낸 선도로서 제습 모드의 공기 상태 변화 외기 인입(1) -> 증발기(30)의 공기 출구 (2) -> 응축기(21) 가열 (3)과 가변 제습 모드의 공기 상태 변화 외기 인입(1) -> 증발기(30)의 공기 출구 (2‘) -> 응축기(21) 가열 (3’)을 비교 하면, 가변 제습 량은 △X 1-3' = X1-X3'이고, 표준 제습 량은 △X 1-3 = X1-X3이므로, △X 1-3' < △X 1-3 이므로, 표준 제습 모드보다 제습 능력이 감소하는 것을 나타내고 있고, 이는 피 건조물의 가공 공정에서 적정 습도로 건조 했을때 피 건조물의 색상 및 제품의 변형 등의 최적 상태를 요하는 김(해태) 등의 농수산물 건조 공정에 필수 제어 항목이다.
도 12는 본 발명에 따른 히트펌프 건조기의 가변 제습 및 배열 모드의 습공기 선도를 나타낸 선도로서 공기 댐퍼 M2, M3, M4 및 배기 팬(62)의 작동으로 △T 3‘-3“ = T3’-T3” 만큼 배열하므로 피 건조물의 온도를 조절할 수 있고, 이는 피 건조물의 가공 공정에서 적정 온도로 건조했을 때 피 건조물의 색상 및 제품의 변형 등의 최적 상태를 요하는 김(해태) 등의 농수산물 건조 공정에 필수 제어 항목이다.
도 13은 종래의 농수산물 건조 형태의 하나인 김(해태) 건조기를 나타낸 도면으로서, 건조실(600)의 상부에는 배기 팬(602)이 있고, 피 건조물인 김(607, 608)이 있고, 순환 팬(603), 열원 히터(605), 외기 인입 창(609), 상부 실(610), 팬 실(611), 하부 실(612), 외기 실(614)로 구성되어 진 형태에서, 김(607, 608)은 회전하는 구조이고, 순환 팬(603)으로 히터(605)에 공기를 공급하여 가열하여 고온(50℃~60℃) 건조(상대 습도 : 25%~ 35%)한 공기를 하 부실(612)에 공급하여 피 건조물 김을 건조 시키고 저온 다습해진 공기는 일부는 배기 팬(602)로 배출되고, 나머지는 외기 인입 창(609)을 통해 인입된 신선 외기와 혼합 후 순환 팬(603)에 인입되어 반복적으로 운전되는 형태이다.
본 전기 히터 방식 또는 기름 버너 등의 방식의 열풍 건조 방식은 가열 공기를 배기 팬으로 외부에 배출하므로 에너지 손실이 높고, 고온에서 건조하므로 제품의 색상 및 손상을 발생하며, 저효율의 전기히터를 사용하므로 고효율의 히트펌프 방식에 비해 에너지 사용량이 증가하여 원가 상승을 야기하여 김 산업의 경쟁력을 약화시킨다.
도 14는 본 발명의 히트 펌프식 건조기의 응용 형태의 하나인 김(해태) 건조기를 나타낸 도면으로서, 건조실(600)의 상부에는 배기 팬(602)이 있고, 피 건조물인 김(607, 608)이 있고, 순환 팬(603), 외기 인입 창(609), 상부 실(610), 팬 실(611), 하부 실(612), 외기 실(614)로, 히트 펌프 건조기(500)로 구성 되어진 형태에서, 김(607, 608)은 회전하는 구조이고, 순환 팬(603)으로 중온(42℃~45℃)의 건조(상대 습도 : 15%~ 30%)의 공기를 하부 실(612)에 공급하여 피 건조물 김을 건조시키고 저온 다습해진 공기는 히트 펌프식 건조기(500)를 통해 중 온(46℃~50℃) 건조(상대 습도 : 5%~ 18%) 공기 상태로 건조실 상부 실(610)에서 팬 실(611)로 직접 인입 되어진 공기와 혼합 후 순환 팬(603)에 인입되어 반복적으로 운전되는 형태이다.
본 열풍 제습 건조 방식은 가열 공기를 배기 팬(602)으로 외부에 배출하지 않으므로 에너지 손실이 적고, 중 온에서 건조하므로 제품의 색상 및 손상이 없고, 고 효율의 고효율의 히트펌프 방식을 사용하므로 에너지 사용량이 감소여 가공 원가 감소하여 김 산업의 경쟁력을 강화 및 수산 농가의 소득 증대에 기여 한다.
1 : 압축기 20 : 실외 응축기
21 : 실내 응축기 30 : 증발기
31 : 과 냉각기 60 : 실내기 팬
500 : 히트펌프식 건조기 501 : 공기 흡입구
502 : 공기 출구 510 : 흡 입실
511 : 중 간실 512 : 순환 실
514 : 팬 실 515 : 외기 인입실
516 : 배 기실 521 : 공기 댐퍼 M1
522 : 공기 댐퍼 M2 523 : 공기 댐퍼 M3
524 : 공기 댐퍼 M4

Claims (9)

  1. 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 실외 및 실내 응축기와, 상기 응축기에서 액상으로 응축한 고온의 냉매 액을 저온으로 냉각시키는 과 냉각기와, 상기 과 냉각기에서 냉각된 고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온 저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기, 증발기의 제습 능력을 제어하기 위한 핫 가스 제어 변을 포함하여 이루어지는 냉매 사이클 시스템;
    다습한 공기를 인입 하는 흡입 실, 증발기와 응축기 사이의 중간 실, 응축기 후단의 순환 실, 순환 팬으로 고온 건조 공기를 피 건조물에 공급하는 팬 실, 증발기와 응축기 사이에서 외기를 인입 하는 외기인 입실, 외기를 응축기 통과 후 배출시키는 배기실, 공기 제어 댐퍼 M1, M2, M3, M4 및 패기 팬으로 이루어지는 공기 제어 시스템으로 이루어지는 히트 펌프식 건조기를 특징으로 하는 시스템.

  2. 제 1항에 있어서, 냉매 사이클 시스템의 실외 응축기(20)는 실외의 열원(공기 또는 물)과 열 교환 하는 형태이고, 실내 응축기(21)는 실내 공기의 흐름 방향에서 증발기(30), 과 냉각기(31) 및 실내 응축기(21) 순으로 배열되고, 실내 응축기(21)는 증발기(30) 또는 과 냉각기(31)를 통과한 저온의 공기와 열 교환 하는 구조이고, 과 냉각기(31)는 증발기(30) 출구의 공기와 열 교환 하는 구조로서 실내 응축기(21) 과 팽창변(4) 사이에 배열되며, 실외 응축기(21)는 선택 밸브(71)의 제어 형태에 따라서 운전되는 형태이고, 과 냉각기(31)는 증발기(30)와 일체형 또는 실내 응축기(21)와 일체형 또는 독립된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 선택 밸브(71)는 압축기(1)의 출구와 실외 응축기(20)를 연결하는 냉매 배관 회로 상에 선택 밸브(71)가 있고, 가열 또는 배열을 위하여 선택적으로 선택 밸브(71)를 제어하고, 제어 제습 모드에서 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 제어하여 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 공기의 냉각 제습 량을 0% ~ 100% 하는 냉매 사이클 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 냉매 사이클 시스템의 실내 응축기(21)는 실내 공기의 흐름 방향에서 증발기(30), 과 냉각기(31) 및 실내 응축기(21) 순으로 배열되고, 실내 응축기(21)는 증발기(30) 또는 과 냉각기(31)를 통과한 저온의 공기와 열 교환 하는 구조이고, 과 냉각기(31)는 증발기(30) 출구의 공기와 열 교환 하는 구조로서 실내 응축기(21) 과 팽창변(4) 사이에 배열되며, 실외 응축기(21)는 선택 밸브(71)의 제어 형태에 따라서 운전되는 형태로 실외 응축기(20)는 생략된 형태이고, 제어 제습 모드에서 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 핫 가스를 제어변(73)을 제어하여 팽창변(4) 후단에 인입시켜 증발기(30)의 공기의 냉각 제습 량을 0%~100% 하고, 냉각기(31)는 증발기(30)와 일체형 또는 실내 응축기(21)와 일체형 또는 독립된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 공기를 인입하는 흡입 실(510),은 상부에 위치하고, 공기 출구(502)는 하부에 위치하고, 공기 흡입구(501)는 흡입 실(510)에 연결되고, 흡입 실(510)에는 증발기(30)가 칸막이(533, 534) 및 공기 댐퍼 M1(521)로 중간 챔버(511) 및 외기 인입 실(515)과 분리되어 있고, 중간 실(511)은 증발기(30)와 응축기(21)의 사이에서 외기 인입 실(515)과 접하고 있는 형태이고, 외기 인입 실(515) 하고 칸막이(531)는 증발기(30)와 응축기(21)의 사이를 막는 벽으로 완전 밀폐 또는 일부 개폐 구조이고, 순환 실(512)은 응축기(21), 팬 실(514) 및 배기실(516) 사이에 있고, 중간 실(511) 하고는 응축기(21) 및 칸막이(535)로 구획되어 있고, 배 기실(516)하고는 칸막이(532)로 구획되고, 팬 실(514) 하고는 개폐된 구조이고, 외기인 입실(515)은 증발기(30)와 응축기(21) 사이의 공간을 중간실(511)과 분할 구성 되고, 외기 인입 실(515)은 댐퍼 M1(521), M2(522) 및 칸막이(531, 534, 536)로 구획되고, 댐퍼 M1(521)이 칸막이(534)로 흡입 실과 차단되고, 배기 실(516)은 외기 실(515)의 후단으로 순환 실(512) 및 팬 실(514)과 접한 형태이고, 팬 실(514) 하고는 댐퍼 M3(523)으로 분리되고, 순환 실(512) 하고는 칸막이(532)로 분리되고, 댐퍼 M4(524)로 외기와 구획된 형태이고, 배기 실(516)의 공기를 배출시키는 배기 팬(62)이 내부에 있고, 팬 실(514)은 순환 실(512)의 하부에 위치하고, 팬 실(514)과 순환 실(512) 사이에는 장치가 없는 열린 구조이고, 팬 실(514)과 배기실(516) 사이에는 공기 댐퍼M3가 개폐 구조로 구획되어 지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 흡입 실(510)에서 외기 인입 실(515)로 공기를 바이 패스 시키는 공기 밸브M1(521)은 흡입 실(510)과 중간 실(511) 사이의 칸막이(533)에 설치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 팬 실(514)이 흡입 실(510), 중간 실(511), 순환 실(512), 외기 실(515) 및 배기 실(516)의 상부 구조로 구성하여, 공기 인입 부(501)가 하부에, 공기 출구(502)는 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 공기 댐퍼 M1(521)은 증발기(30)의 냉각 제습 운전에서 인입 공기가 노점 온도 이하로 냉각되어 제습될 때 최적의 공기 냉각 유량을 결정하기 위해 구성되어 진 것으로서, 공기 댐퍼 M1(521)을 제어하여 증발기(30)를 바이 패스 하는 공기량을 조절하여 최적의 공기 유량으로 최대의 제습 능력을 조절하는 특징으로 하는 장치.
  9. 제 5항에 있어서, 가열 모드, 배열 모드 및 외기 인입 모드 운전에서, 공기 댐퍼 M2, M3, M4를 선택적으로 제어하여, 가열 모드에서는 공기 댐퍼 M2, M4는 닫힘 운전하고, 공기 댐퍼 M3은 열림 운전하고, 배열 모드에서는 공기 댐퍼 M2, M4는 열림 운전하고, 공기 댐퍼 M3은 닫힘 운전을 하며, 외기 인입 모드에서는 공기 댐퍼 M2 열림 운전하고, 공기 댐퍼 M3, M4는 닫힘 운전을 하는 것으로서, 배기 팬(62)은 배열 모드에서만 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
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CN110584177A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 广州市华德工业有限公司 一种多功能热泵烘干系统
KR20200046383A (ko) * 2018-10-24 2020-05-07 경동산업(주) 냉풍 건조장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20200046383A (ko) * 2018-10-24 2020-05-07 경동산업(주) 냉풍 건조장치
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