KR20130019881A - 저온냉풍제습방식 고추 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프형태의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치에 있어서, 배습송풍기로 건조실내 과습된 공기를 외부로 배습시키되 증발기와 응축기 사이에 장착된 전열교환형 열회수기를 통과해서 외부로 배출되게 함과 동시에 외부에서 유입된 공기가 열회수기에 의해 열교환이 이루어지므로 열교환에 의해 회수된 60~70%내외의 열로 데워진 공기가 건조실에 투입되게 하여 열손실을 방지한다. 또한, 히트펌프식 냉난방기가 과열 및 제습과정에서 15~35℃의 저온에서 1차 건조가 이루어지되 고추의 표면의 응결수가 완전히 증발할 때까지 1차 건조를 수행하고, 1차 건조후 50℃ 이하의 온도범위로 2차 건조를 수행하여 건조실의 고추를 건조하여서 고추의 매운맛, 영양분 및 색상을 유지시켜 고품질의 건고추를 생산가능하게 해준다.

Description

저온냉풍제습방식 고추 건조장치{Red pepper drier using low-temperature and cold wind dehumidification process}

본 발명은 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 냉풍제습방식 고추 건조장치에서의 고추 건조시 피건조물의 수분을 효과적으로 제거하기 위해 개량된 저온냉풍제습방식 고추 건조장치에 관한 것이다.

일반적인 고추 건조장치는 열에 의한 건조방법을 많이 사용하는데, 이러한 열에 의한 고추 건조방법은 건조시간이 길고 많은 열량을 필요로 하므로 건조비용이 많이 소요된다.

더구나 고온의 열에 의해 고추의 영양소가 상당히 파괴되며 고추 본래의 색이 검붉은 색으로 변색되게 된다. 즉, 종래 일반적인 열에 의한 고추 건조방법은 초기에 60~70℃의 고온에서 건조를 하므로 고추 본래의 빨간색이 검붉은 색으로 변하고 또한 영양소 및 맛의 파괴로 품질이 떨어지게 되는 것이다.

또한, 빠른 시간에 대량의 고추를 건조하기 위한 고추 건조장치는 공기순환장치를 채용하는데, 이는 공기순환장치를 이용해 더운 공기를 건조실 내부로 토출시켜 고추에 열을 가하고, 고추와 열교환된 건조실의 공기를 강제로 순환시키며 공기 중의 수분을 제거할 수 있도록 하는 것이다.

공기순환장치의 일예인 히트펌프식 냉각제습 건조기는, 건조실로 투입되는 상부 토출구 쪽 내부에 방열판에 의한 제1 과열기와 전기 발열체인 별도의 제2발열기가 장치되고, 하부 공기 유입구 쪽에 증발관에 의한 냉각판이 장치되어, 냉동 싸이클의 압축기에서 압축시킨 고온의 냉매가 제1 과열기를 관통하며 제2 과열기와 함께 내부 순환공기를 과열하도록 하고, 팽창밸브를 거쳐 증발되는 냉매가스가 냉각판을 관통하며 내부 순환공기 중의 수분을 제습하도록 하는 것이다.

하지만 상기와 같은 종래의 고추 건조장치는 건조과정에서 건조실에 과열공기가 유입되면서 고추에서 발생되는 습기가 증가하고 이로 인한 건조실 내부의 과습으로 인하여 건조시간이 길어지면서 에너지 소비가 늘어나게 된다. 이를 막기 위한 방안으로 과습된 공기를 외부로 배습시키는 방법이 있으나 배출되는 과열공기 만큼 열손실을 초래하게 되어 발열장치를 비롯한 장치 가동비용이 너무 커서 경제적 부담이 크고 그 생산성이 낮은 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 고추의 색상, 매운맛, 영양분을 유지시키면서 고품질의 건고추를 생산할 수 있는 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치를 제공함에 있다

본 발명의 다른 목적은 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치의 열효율을 향상시켜 건조비용을 절감시키는 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 갖는 히트펌프식 냉난방기의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치에 있어서, 증발기와 응축기 사이에 전열교환형 열회수기를 설치하여 건조실로부터 배출되는 공기가 열회수기를 통과한 후 배습송풍기를 통해 외부로 배출되게 함과 동시에, 외부에서 유입되는 공기는 열회수기에 의해 열교환이 이루어져 데워진 후 응축기를 통해 건조하고 뜨거운 공기로 되어 송풍기를 통해 건조실로 투입되도록 하여 건조실내 열손실을 방지하게 함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치를 구비한다.

상기 저온냉풍제습방식 고추 건조장치는 저온에서 1차 건조한 후 다시 고온에서 2차 건조하는 2단계로 구분되는 과열방식을 채택하는 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치이다.

본 발명은 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치에 열회수기를 장착하여서 열손실 최소화로 열효율 향상과 건조비용 절감을 함께 도모하며 건조시간도 단축되게 하는 이점이 있으며, 그러면서도 고추의 색상, 매운맛, 영양분을 유지시켜 고품질의 건고추를 생산할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 저온냉풍제습방식 고추 건조장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치의 계통도,
도 3은 본 발명의 열회수기 구성도,
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명에 따른 건조장치에서의 제습공정과 배습공정을 설명하는 도면.

본 발명의 양상들은 첨부 도면들을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 건조과정을 거쳐도 고추 본래의 빨간색은 그대로 유지하고 영양소 및 맛의 파괴는 줄이기 위해 저온냉풍제습방식 고추 건조장치를 이용한다.

본 발명에서의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치는 고추를 건조실의 건조대에 적재하고, 건조실 내부로는 일반 고추건조장치의 건조온도(60~70℃)보다 훨씬 낮은 15~50℃의 저온 건조공기를 불어 넣어 고추와 건조공기와의 접촉시간을 조절하여 고추의 수분을 증발시키는 원리로 고추를 건조하되, 저온(15~35℃)에서 1차 건조한 후 50℃를 넘지 않는 온도에서 다시 2차 건조하는 2단계에 걸친 과열방식으로 고추를 건조한다. 이러한 저온냉풍제습방식 고추 건조장치는 일반적인 열풍건조보다 훨씬 낮은 저온으로 고추를 건조시키므로 고추의 색상 및 영양분이 양호하게 보존되어 좋은 품질의 고추를 건조할 수 있게 된다.

본 발명에서는 고추의 건조 상태를 양호하도록 하기 위하여 또 에너지를 절약하기 위하여서 저온냉풍제품 건조장치, 즉 압축기, 응축기, 팽창변 및 증발기로 구성되는 히트펌프식 냉난방기를 함께 사용하는데 각 장치는 이미 기존에 널리 공지된 기술이기에 그에 대한 상세한 기술적 설명은 생략한다.

히트펌프식 냉난방기를 이용한 난방작동으로 15~50℃의 과열된 건조공기를 건조실 내부로 불어 넣으며 바람의 온도 및 접촉시간을 조절하여 고추의 수분을 증발시키는 것이다. 그러나, 히트펌프식 냉난방기를 사용하는 건조과정에서 건조실 내부가 과습하게 되고 이 상태에서는 고추의 수분 증발이 원활하게 이루어지지 않아 건조시간이 길어지게 되어서 건조의 작동시간이 길어지게 하며 결국에는 에너지 소비량을 늘어나게 한다.

이러한 문제를 방지하기 위해 건조실의 실내 습도가 높아질 때 과습된 공기를 바로 외부로 배출시키면 건조 시간을 단축시킬 수 있어 건조에는 효과적이기는 하지만, 과열된 공기가 빠져 나가고 새로운 저온의 공기가 외부에서 건조실 내부로 유입되는 관계로 건조실내에 열손실을 발생하는 다른 문제가 야기되게 된다.

본 발명에서는 건조실내 과습된 공기를 외부로 배출시켜서 건조시간을 단축하는 방식을 취함과 동시에, 과습된 공기의 외부 배출로 인하여 발생하는 과열공기의 열손실을 전열교환형 열회수기를 사용하여 최소화함으로써 건조장치의 열효율을 향상시키고 건조비용도 절감한다.

도 1은 본 발명에 따른 저온냉풍제습방식 고추 건조장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치의 계통도로서, 외부로부터 유입되는 외기(신선공기)와 건조실(2)에서 배출되는 배기(배습공기)가 교차하는 지점, 즉 증발기(16)와 응축기(12)사이에 전열교환형 열회수기(20)를 설치한 특징적 구성을 갖는다.

상기 열회수기(20)는 건조실(2)의 과습된 공기를 배출시켜 고추의 건조시간을 줄이고자 할 때 방출된 열의 일부를 다시 회수하여 건조실(2)로 보내는 공기를 데워주는 수단이며, 본 발명의 회기통로 형성을 통한 제습과정에서도 건조실(2)로부터 배출되는 열의 일부를 다시 회수하여 건조실(2)로 보내는 공기를 데워주는 수단이다.

도 3은 본 발명의 전열교환형 열회수기(20)의 구성도로서, 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속재질로서 금속 평판재 사이에 금속 골판재를 개재하되 열교환되는 골을 갖는 금속 골판재들이 교호적으로 배치되게 하여 열회수기(20)를 구성한다.

도 3에 도시된 열회수기(20)는 외기 유로와 배기 유로 사이의 교차지점에 고정적으로 설치되어 반영구적으로 사용되며, 열회수기(20)를 통해서 열교환이 이루어지게 한다. 열회수기(20)의 열교환 효율은 풍량에 따라 다르지만 대체로 60~70% 내외이다.

도 4(a) 및 도4(b)는 본 발명에 따른 건조장치에서 열회수기(20)를 이용한 제습공정과 배습공정을 설명하는 도면이다.

본 발명의 도 4(a) 제습공정은 외기입구(IL)와 배습출구(OL)의 밸브를 모두 닫아주고 건조실(2)의 습기를 제거하는 과정이고, 본 발명의 도 4(b) 배습공정은 외기입구(IL)와 배습출구(OL)의 밸브를 개방하여 건조실(2)의 습기를 배출하는 과정이다.

본 발명의 저온냉풍제습방식 고추 건조장치는 크게 고추를 건조하는 건조실(2)과 히트펌프식 냉난방기(6)로 구성한다.

히트펌프식 냉난방기(6)는 도 1의 구성과 도 2의 계통도에 도시된 바와 같이 크게, 압축기(10), 응축기(12), 팽창변(14) 및 증발기(16)로 된 히트펌프식 냉난방기를 포함하며 또 배기 통로와 외기 통로를 구비하고, 고추의 수분 제거를 위해 냉매가 압축기(10), 응축기(12), 팽창변(14) 및 증발기(16)를 순차적으로 순환하는 흐름을 갖는다.

압축기(10)가 냉매가스를 압축할 때 발생하는 열을 응축기(16)를 통과하는 건조실 공기와 열교환을 하여 고온건조공기로 변한 이 공기를 히트펌프식 냉난방기(6)의 토출구를 통해 건조실(2)로 주입시켜 건조실(2)에 있는 고추 건조에 사용하고, 응축기(12)에서 열교환을 통해 액화된 냉매가 팽창변(14)을 통과하면서 증발기(16)에서 저압저온으로 기화한다. 이 때 건조실(2)에서 습한 공기로 변한 공기가 저온의 증발기(16)를 통과하는 순간 포화 습한 공기로 변화되고 증발기(16) 표면에 결로가 생기면서 응축수로 빠져 나오게 되어 건조실(2)은 건조한 상태를 유지하게 된다.

이러한 건조과정에서 건조실(2)에 과열공기가 유입되면서 고추에서 발생하는 습기가 증가하고 이로 인한 건조실(2) 내부의 과습으로 건조시간이 길어지며 열에너지 소비가 늘어날 수 있는데, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 배습공정에서 건조실(2)내 과습된 공기를 외부로 배출시키되 과열 과습된 공기가 전열교환형 열회수기(20)를 통과해서 배습출구(OL)로 나가게 하므로 상기 열회수기(20)가 과습된 과열공기가 갖고 있던 열을 60~70% 내외로 회수하게 한다. 열회수기(20)가 회수한 열은 열회수기(20)를 통과하여 유입되는 저온공기(신선공기)에 열교환으로 전달되어 데워진 후 응축기(12)를 통과하여 건조실(2)에 투입되게 하여 열손실을 방지하는 것이다.

도 1 내지 도 3에서 미설명된 참조부호 “22"는, 배기로에 설치된 배습송풍기로서 건조 초기나 건조 진행중 건조실(2)내 상대습도가 약 50% 이상일 때에 동작하며, 참조부호 “24”는 송풍기로서 건조실(2)에 열공급과 제습을 위한 습공기 순환용도이며 건조기(2)내 응축기(12) 주변에 장착된다. 그리고, 참조번호“26”은 환풍기로서 건조실(2) 내의 공기 순환용도로 사용되며 건조실(2)의 심부에 장착된다.

본 발명에 따른 건조장치의 동작에 대해서 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

본 발명에서, 예를 들면 고추에 대해 설명하면, 고추를 건조실(2)내 다수개의 건조대(4)에 적재하게 되면 상온의 건조실(2)은 내부온도가 저하되면서 수분증발이 많아진다. 고추의 수분증발로 건조실(2) 내부의 상대습도가 약 50% 이상이 됨에 따라 도 4(b)에서와 같이 건조실(2)내 과습된 공기를 외부로 배출시킬 목적으로 배습출구(0L)를 외기입구(IL)와 함께 개방시킨 상태로 배습송풍기(22)를 먼저 작동시킨다.

이때에는 히트펌프식 냉난방기(6)는 작동하지 않고 배습송풍기(22)의 배습작동 만으로 몇 시간동안 자연 상태에서 고추 건조가 이루어지게 한다. 이러한 저온송풍작동은 고추 고유의 색깔(색도)을 그대로 유지되게 해주는 것이다. 만일 저온송풍 작동 없이 바로 뜨거운 열을 가해 건조하면 고추색이 변색되어 버린다.

생고추가 어느 정도 수분을 잃어 꾸덕꾸덕한 상태가 될 즈음, 건조실(2) 내부의 상대습도가 50% 미만의 미리 설정된 상대습도 목표값까지 내려가게 되고, 건조실(2) 내부 온도가 약 15~20℃가 되면 히트펌프인 냉난방기(6)를 작동시켜서 본격적으로 과열 및 제습과정이 이루어지게 한다.

본 발명에서는 먼저 15~35℃의 저온에서의 1차 건조가 이루어지되 고추의 표면의 응결수가 완전히 증발할 때까지 1차 건조가 수행되고, 그 후 50℃를 넘지않는 범위 내에서 2차 건조가 이루어지게 된다.

본 발명에서는 15~35℃의 저온에서 1차 건조를 함으로써 고추표면의 모세관 수축을 최대한 막아 고추내부의 습기가 쉽게 빠져 나오게 하며, 그 후 본격적인 건조, 즉 2차 건조를 진행하되 고추의 색깔, 향, 맛등 품질의 저하를 막기 위해 50℃를 넘지 않게 하는 것이다.

과열 및 제습과정에서는 히트펌프식 냉난방기(6)의 제어하에 도 4(a)의 제습공정에서와 같이 외기입구(IL)와 배기출구(OL)의 밸브가 모두 닫혀짐과 함께 배습 송풍기(22)의 작동을 멈추게 하고 송풍기(24)와 환풍기(26)는 작동되게 하며, 히트펌프식 냉난방기(6)내에는 회기게이트(RG)를 열어 회기통로를 형성시켜준다.

그러므로 도 4의 화살표 방향과 같이 내부 순환 공기흐름이 형성되면서 과열과 제습이 이루어진다. 즉 건조실(2) → 흡입구 → 열회수기(20) → 회기통로 → 증발기(16) → 열회수기(20) → 송풍기(24) → 토출구 → 건조실(2)의 순환과정을 거친다.

즉, 35~50℃ 내외의 건조실(2)의 과습공기는 배출되어 열회수기(20)를 통과하면서 일부 열회수가 되고 20~30℃내외로 내려간 후, 회기통로를 통해 회기하게 되고, 약 5℃내외의 차가운 증발기(16)를 거치면서 결로에 의해 응축수가 생기는데 이를 외부로 방출함으로써 공기내 습기가 제거되면서 20℃ 내외의 건조공기로 된다. 그 다음에는 본 발명의 열회수기(20)를 다시 통과하면서 회수 열과의 열교환으로 30~40℃내외의 건조공기로 변한 후 뜨거운 응축기(12)를 지나면서 과열건조공기가 되어 건조실(2)로 투입되는 것이다.

상기와 같은 가열 및 제습과정을 수행하면서 건조가 지속적으로 이루어지며, 가열 및 제습과정 수행에 의한 건조가 진행되다가 건조실(2) 내부의 습증기가 증가하여 다시 상대습도가 50% 이상이 되면, 본 발명에서는 건조실(2)내 과습된 공기를 외부로 배출시킬 목적으로 배습출구(OL)와 외기입구(IL)를 개방되고 회기게이트(RG)는 차단되며 배습송풍기(22)가 작동되게 히트펌프식 냉난방기(6)가 제어한다.

그에 따라 외부에서 유입된 신선한 공기(다소 온도가 높고 습한 공기)가 외기 유로를 통해 증발기(16)를 통과하면서 신선한 공기의 습도를 낮춰지고(온도 낮고 건조한 공기) 열회수기(20)에 의해 건조기(2) 내부에서 배출된 뜨겁고 습도 높은 공기와의 열교환이 이루어지고 그 열교환으로 데워진 신선공기(중간정도 온도의 건조공기)가 고열의 응축기(12)를 거치면서 건조하고 뜨거운 공기가 되어서 토출구를 통해서 건조실(2)에 투입됨으로써 건조실(2)에서의 습기 배출에 따른 열손실을 보상하는 것이다. 즉 건조실(2)내 과습 공기는, 도 4(b)의 배습공정에 도시된 화살표 방향과 같이 건조실(2) → 흡입구 → 열회수기(20) → 배기 유로 → 배습출구로의 배출 이루어지고, 외부의 신선한 공기는, 흡기유로 → 증발기(16) → 열회수기(20) → 송풍기(24) → 토출구 → 건조실(2)로의 공기흐름이 형성되는 것이다.

이러한 배습공정을 거치면서 상대습도가 미리 설정된 상대습도 목표값까지 낮춰지면 도 4(a)의 제습공정과 같은 순환 공기흐름으로 다시 과열과 제습과정을 수행하면서 건조실(2)에 적재된 고추의 건조가 이루어진다.

상기와 같이 본 발명에서는 15~35℃의 저온에서 1차 건조와, 50℃를 넘지 않는 2차 건조를 통한 2단계로 구분된 과열방식으로 저온냉풍제습방식의 고추 건조장치를 사용하여 고추의 색상, 매운맛 및 영양분을 유지시켜 고품질의 건고추를 생산가능하게 해주고, 외부에서 유입된 신선공기가 전열교환형 열회수기(20)에 의해 열교환이 이루어지게 하므로 열교환으로 회수한 열로 데워진 공기가 토출구를 통해서 건조실(2)에 투입되게 하여 열손실을 방지한다.

본 발명의 설명 예로 고추에 대해 설명하였으나, 본 장치는 일반 고추뿐만 아니라 냉동고추, 무말랭이, 무청 씨래기 등 기타 곡물, 채소 및 건초류 건조에도 널리 적용가능 함을 주지하기 바란다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

2: 건조실 4: 건조대
6: 히트펌프식 냉난방기
10: 압축기 12: 응축기
14: 팽창변 16: 증발기
20: 열회수기 22: 배습송풍기
24: 송풍기 26: 환풍기

Claims (6)

1. 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 갖는 히트펌프형태의 저온냉풍제습방식 건조장치에 있어서,
   증발기와 응축기 사이에 전열교환형 열회수기를 설치하여 건조실로부터 배출되는 공기가 열회수기를 통과한 후 외부로 배출되게 함과 동시에, 외부에서 유입되는 공기가 열회수기에 의해 열교환이 이루어져 데워진 후 응축기를 통하여 건조실로 투입되도록 하여 건조실내 열손실을 방지하게 함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 열회수기를 통과한 건조실의 공기는 배기유로에 설치된 배습송풍기를 통해 배출되고, 외부에서 유입되는 공기는 열회수기를 통과하여 데워진 후 송풍기를 통해 건조실에 투입되도록 함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 열회수기는 알루미늄과 같이 열전도성 금속재질로 형성되며 금속 평판재 사이에 금속 골판재를 개재하되 열교환되는 골을 갖는 금속 골판재들이 교호적으로 배치되게 하여 구성함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 건조장치는 히트펌프식 냉난방기에 의해 과열 및 제습과정에서 약 15~35℃의 저온에서 1차 건조가 이루어지게 한 후, 약 50℃ 이하의 온도에서 2차 건조를 수행하는 2단계의 건조가 이루어지도록 구성함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.
   
5. 제4항에 있어서, 히트펌프식 냉난방기에 의한 가열 및 제습과정에서는 히트펌프식 냉난방기의 외기입구와 배습출구가 차단되게 구성하고, 순환 공기흐름을 위한 회기통로가 개방 형성되게 구성함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.
   
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 히트펌프식 냉난방기에 의한 배습과정에서는 히트펌프식 냉난방기의 외기입구와 배습출구가 개방되는 반면에 순환 공기흐름을 위한 회기통로가 차단 형성되게 구성함을 특징으로 하는 저온냉풍제습방식 고추 건조장치.

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