KR20130134556A - 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기 - Google Patents

히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 관한 것으로서, 피건조물을 싣고 있는 건조대차를 이동시키도록 일렬로 배치되어 한쪽 끝단부는 투입부로 되고 다른 쪽 끝단부는 배출부로 되는 다수개의 컨베이어 이송부와, 상기 투입부와 배출부 사이의 다수개의 상기 각 컨베이어 이동부 상에 각각 설치되어 건조대차가 이동하는 이동통로가 형성된 다수개의 건조실로 이루어지되, 상기 다수개의 건조실 중 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 냉매가 순환하면서 피건조물의 건조를 위해 응축열은 한쪽 건조실에, 증발잠열은 다른 쪽 건조실에 공급하도록 한 히트펌프 시스템; 상기 히프펌프 시스템이 설치된 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 건조실 서로간에 공기의 교반이 이루어지도록 한 열교반장치; 및 상기 다수개의 각 건조실의 상부에 설치한 복수개의 송풍기;를 포함하여, 피건조물의 건조가 효율적으로 이루어져 건조품질이 향상되며, 건조비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기{CONTINUOUS FARM PRODUCT DRYER USING HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 관한 것으로서, 상세히는 피건조물을 이송시키는 다수개의 컨베이어 이송부 상에 투입부와 배출부가 있고, 상기 투입부와 배출부 사이의 다수개의 컨베이어 이송부 상에 각각 다수개의 건조실을 설치하여 건조기를 구성하되, 다수개의 상기 각 건조실 2개당 하나의 히트펌프 시스템과 열교반장치를 설치하고, 다수개의 상기 각 건조실마다 복수개의 송풍기를 설치함으로써, 상기 히트펌프 시스템과 열교반장치에 의한 열의 효율적 사용으로 건조비용을 절감하고 건조품질이 향상되는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 관한 것이다.
자연에서 생산한 농수산물이나 산업공정에서 만들어진 제품은 필연적으로 일정량의 수분을 함유하고 있으며, 이를 이용하기 좋은 조건으로 수분함유량을 조절하여 함수율을 줄이는 것을 건조라 한다. 건조공정은 식품, 화학, 섬유, 요업, 제지.목재, 금속부품 및 폐기물 등 모든 산업의 생산공정에 다양하게 이용되고 있으며, 최종 건조제품, 가공, 후처리 및 수송과정에서 거의 필수적으로 사용되고 있다.
이러한 건조공정에 사용되는 건조기는 연료, 열풍, 스팀, 전기 및 전자기파, 인조광 등의 직간접 에너지를 투입하는 형식이 주류를 이루게 되어, 현재까지는 열풍 건조기, 원적외선 건조기, 마이크로파 건조기, 제습식 건조기, 진공 건조기, 동결 건조기, 제습식 건조기 및 통기식 건조기와 같이 실제 건조를 위해 사용되고 있는 다양한 형태의 건조기가 있다. 건조의 특성상 상기한 건조기들은 많은 에너지를 소비하는 공정설비이고, 에너지절감 기대치가 매우 큰 산업설비라 할 것이다. 산업부문의 건조장치 보유업체의 연간에너지 사용량 중 약 30%가 건조공정에서 소비되며, 국내에서 건조에 사용되는 에너지비용은 면세유 중 약 3,000억에 달하는 막대한 에너지를 소비하고 있다.
그러나, 이와 같이 건조기에 의한 과다한 에너지 소비는 고유가 시대에 에너지 비용 상승으로 생산성을 크게 저해하고 수익감소와 화석에너지 사용에 따른 대기 오염 등 환경적 문제들을 야기하고 있다. 따라서 고효율의 건조기의 개발이 적극적으로 검토되어야 한다.
현재 대부분 사용하는 상기한 건조기들의 범용방식보다 30∼50% 이상 건조효율을 향상시킨 건조기를 보급한다면 에너지절감 비용으로 1,000억원을 줄일 수 있다. 따라서 국가적으로는 절약분만큼 세수가 증가되고 사용량 감소에 따라 연 100만톤의 이산화탄소의 온실가스가 감축되어 이산화탄소 절감에 따른 수입 대체효과로 약 120억원 정도의 수입비용 절감 효과가 발생한다.
(선행문헌 1) 한국 공개특허 제10-2010-0037772호 (선행문헌 2) 한국 공개특허 제10-2011-0022334호
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 피건조물의 투입부와 배출부가 있는 다수개의 컨베이어 이송부, 상기 투입부와 배출부 사이의 컨베이어 이송부 상에 각각 설치한 다수개의 건조실, 다수개의 상기 건조실 2개당 하나씩 설치되는 히트펌프 시스템과 열교반장치 등으로 구성되어, 상기 히트펌프 시스템과 열교반장치에 의해 냉매가 순환되면서 공급되는 열의 효율적으로 사용으로, 각 컨베이어 이송부를 통해 다수개의 상기 각 건조실을 통과하는 피건조물이 효율적으로 건조되어, 피건조물의 건조효율이 높아지고 건조비용을 절감할 수 있도록 한 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기를 제공함에 있다.
다른 목적은 각 간조실의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 설치한 아치형 실리콘패드에 의해 각 건조실 서로 간에 공기이동을 방지하여 기밀을 유지하고, 상기 아치형 실리콘패드 사이의 각 건조실의 양측 내벽면에는 타공판을 설치하여 각 건조실 내의 공기의 이동이 원활하게 이루어지도록 한 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기는, 피건조물을 싣고 있는 건조대차를 이동시키도록 일렬로 배치되어 한쪽 끝단부는 투입부로 되고 다른 쪽 끝단부는 배출부로 되는 다수개의 컨베이어 이송부와, 상기 투입부와 배출부 사이의 다수개의 상기 각 컨베이어 이동부 상에 각각 설치되어 건조대차가 이동하는 이동통로가 형성된 다수개의 건조실로 이루어지되, 상기 다수개의 건조실 중 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 냉매가 순환하면서 피건조물의 건조를 위해 응축열은 한쪽 건조실에, 증발잠열은 다른 쪽 건조실에 공급하도록 한 히트펌프 시스템; 상기 히프펌프 시스템이 설치된 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 건조실 서로간에 공기의 교반이 이루어지도록 한 열교반장치; 및 상기 다수개의 각 건조실의 상부에 설치한 복수개의 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 히트펌프 시스템은 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브 및 상기 압축기내지 팽창밸브 사이를 연결하여 냉매를 이동시키도록 한 냉매라인으로 구성되어, 냉매의 응축 및 증발을 반복하도록 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 열교반장치는 흡입댐퍼와 배기댐퍼 및 교반댐퍼, 상기 흡입댐퍼와 배기댐퍼 및 교반댐퍼 사이를 연결한 흡입덕트와 배기덕트 및 교반덕트로 이루어지는 것이 바람직하다.
또, 다수개의 상기 각 컨베이어 이송부는, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 일측에 설치한 컨베이어 모터; 및 상기 베이스 프레임 상에 설치되어 컨베이어 모터의 모터축과 연결된 체인으로 회전하는 체인 컨베이어;로 각각 이루어져, 건조대차에 적재된 피건조물을 이송하도록 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 체인 컨베이어가 설치된 베이스 프레임의 양쪽 끝단부에 각각 설치되어, 체인 컨베이어 상에서 이송되는 건조대차의 이송을 제한하도록 한 안전스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또, 상기 건조실의 건조대차 이동통로인 각 건조실 내부의 앞쪽 및 뒤쪽의 상부와 양측 내벽면에는 상기 건조대차의 앞쪽과 뒤쪽의 상부 및 양측면에 밀착되도록 아치형 실리콘패드를 각각 부착하여, 건조실 서로 간의 기밀을 유지하도록 하며, 상기 아치형의 실리콘패드 사이의 건조실 내부의 양측 내벽면에는 타공판이 각각 설치되어 건조실 내에 송풍공기가 균일하게 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 의하면, 건조기의 내부열원을 사용함으로써 60℃ 정도의 중고온 건조가 가능해지는 효과가 있다.
또, 히트펌프 시스템에 의한 건조실 내부의 열교환 및 열교반장치에 의한 열교반으로 열의 효율적이 사용에 의해 건조비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 히트펌프 시스템의 응축기에 의한 가온건조와 증발기에 의한 냉각제습건조의 반복운전으로 건조기가 장시간 높은 온도에 노출되지 않으므로 피건조물의 건조품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 개략적인 전체 측면도
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실의 측면도 및 정면도
도 3은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 히트펌프 시스템의 개략적인 설치도
도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열교반장치의 개략적인 설치도
도 5a는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실을 일측에서 본 측단면도 및 상기 단면도의 A-A선 종단면도
도 5b는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실을 타측에서 본 측단면도 및 상기 단면도의 B-B선 종단면도
도 6은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열의 배기 관계를 보여주는 개념도
도 7은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열교반 및 공기교반 관계를 보여는 개념도
도 8은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열의 교반 및 배기 관계를 보여주는 개념도
이하, 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 개략적인 전체 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실의 측면도 및 정면도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 컨베이어 이송부(1), 건조실(2), 히트펌프 시스템(3), 열교반장치(4) 및 송풍기(5)의 기본 구조를 이루게 된다.
상기 컨베이어 이송부(1)는 다수 개를 일렬로 배치하여 서로 근접하게 마주보도록 각각 설치한 것이며, 베이스 프레임(6)과 컨베이어 모터(7) 및 체인 컨베이어(8)로 각각 이루어져 있다.
즉, 베이스 프레임(6)이 설치되면 상기 베이스 프레임(7)의 일측으로 컨베이어 모터(7)가 설치되고, 상기 컨베이어 모터(7)의 모터축은 체인이 서로 연결되어 베이스 프레임(6)의 상부를 감아 설치된 체인 컨베이어(8)와 베어링(9)을 통해 연결되고, 상기 컨베이어 모터(7)를 회전시키면 체인 컨베이어(8)도 회전하도록 되어 있다. 이렇게 체인 컨베이어(8)가 회전하면 그 위에 있는 건조대차(10)가 컨베이어 이송부(1)의 한쪽에서 다른 쪽으로 이동을 하게 된다.
상기 건조대차(10) 내에는 필요에 따라 피건조물을 수용하는 건조상자를 적재할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 건조대차(10)가 컨베이어(1) 상에서 이동할 때, 체인 컨베이어(8)가 감겨 설치된 베이스 프레임(6)의 양쪽 끝에는 리미트 스위치인 안전스위치(22)가 각각 설치되어 있어, 상기 안전스위치(22)에 의해 건조대차(10)는 이동을 제한받게 된다.
상기한 다수개의 컨베이어 이송부(1) 중 가장 앞쪽의 컨베이어 이송부(1a)는 건조를 시작할 피건조물이 수용되어 있는 건조대차(10)의 투입부가 되고, 가장 뒤쪽의 컨베이어 이송부(1b)는 건조가 완료된 피건조물이 수용되어 있는 건조대차(10)의 배출부가 된다.
상기 건조실(2)은 투입부와 배출부가 되는 가장 앞쪽과 뒤쪽의 컨베이어 이송부(1a)(1b) 사이의 각 컨베이어 이송부(1c) 상에 설치되며, 아래쪽의 각 컨베이어 이송부(1c) 바로 위에 건조대차(10)가 통과하는 이동통로(10a)가 형성된다.
상기 히트펌프 시스템(3)은 다수개의 건조실(2) 중 서로 나란하게 배치된 2개의 건조실마다 그 상부에서 상기 2개의 건조실 사이를 연결하여 설치되며, 도 3에 도시한 바와 같이 일반적인 히트펌프와 같은 구성으로 압축기(11), 응축기(12), 증발기(13) 및 팽창밸브(14)로 이루어지면 상기 압축기(11), 응축기(12), 증발기(13) 및 팽창밸브(14) 사이는 냉매라인으로 서로 연결되어 있다. 다만 본 발명의 농산물 건조기에 사용되는 히트펌프 시스템(3)의 응축기(12)에서 증발기(13)로 가는 냉매라인 상과 팽창밸브(14)에서 압축기(11)로 가는 냉매라인 상에는 후술하는 열교반장치(4)가 각각 설치되어 있다.
이러한 히트펌프 시스템은 압축→응축→팽창→증발과정의 카르노 사이클을 통해 운전되고, 증발기(13) 출구로부터 유입된 냉매는 압축기(11)를 통해 저온저압의 냉매를 고온고압으로 압축하고, 고온고압으로 압축된 냉매는 응축기(12)를 통과하면서 과냉영역까지 응축되며(방열), 이때 응축에너지는 2개의 건조실마다 일측의 건조실(2a, 2c, 2e)에서 피건조물을 가온하여 건조하게 되고, 응축된 냉매는 팽창밸브(14)에 의해 저온저압으로 팽창시켜 증발기(13)로 유입되며, 상기 증발기(13)에서는 2개의 건조실마다 타측의 건조실(2b, 2d, 2f)에서 증발과정(흡열)을 통해 피건조물을 냉각하고 제습하여 건조하는 과정을 반복하는 사이클이다.
상기 열교반장치(4)는 히트펌프 시스템에서 발생한 열원을 건조실(3) 서로 간에 교반하여 건조를 효율적으로 하기 위한 장치로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 2개의 건조실 중 한쪽의 건조실(2a)에서 다른 쪽의 건조실(2b)로 이어지는 도상에는 흡입댐퍼(15a)와 교반댐퍼(16a) 및 배기댐퍼(17a)가 나란히 설치되고, 상기 흡입댐퍼(15a)와 교반댐퍼(16b) 및 배기댐퍼(17c)를 서로 이으면서 각 건조실(2a)(2b)로 이어지는 배기덕트(18a)가 설치된다. 또한, 2개의 건조실 중 한쪽의 건조실(2a)에서 다른 쪽의 건조실(2b)로 이어지는 도상에는 배기댐퍼(17b)와 교반댐퍼(16b) 및 흡입댐퍼(15b)가 나란히 설치되고, 상기 배기댐퍼(17b)와 교반댐퍼(16b) 및 흡입댐퍼(15b)를 서로 이으면서 각 건조실(2a)(2b)로 이어지는 배기덕트(18b)가 설치된다.
상기 송풍기(5)는 다수개의 건조실(2)에서 각 건조실의 상부에 2개씩 복수개가 각각 설치되며, 피건조물을 건조하기 위한 건조실(2) 내부의 공기가 골고루 분산되도록 상기 공기를 순환시키는 역할을 하게 된다.
도 5a는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실을 일측에서 본 측단면도 및 상기 단면도의 A-A선 종단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 건조실을 타측에서 본 측단면도 및 상기 단면도의 B-B선 종단면도를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 다수개의 건조실(2)의 이동통로(10a)인 각 건조실 내부의 앞쪽과 뒤쪽의 상부와 양측 내벽면에는 연질의 실리콘패드를 여러 장 겹쳐 구성한 아치형 실리콘패드(19)를 각각 부착하여, 건조대차(10)가 건조실(2) 내에서 정위치에 도착하면 상기 건조대차(10)의 앞쪽과 뒤쪽의 상부와 양측면이 상기 아치형 실리콘패드(19)에 밀착되어, 건조대차(10)가 정위치에 있는 건조실과 양쪽 건조실 서로 간에 기밀을 유지하도록 한다.
또, 상기 아치형 실리콘패드(19) 사이의 각 건조실 내부의 양측 내벽면에는 수많은 홀(h)이 뚫려있는 타공판(20)을 각각 부착하여, 상기 타공판(20)에 천공된 홀(H)을 통해 송풍공기가 통과하여 건조실 내부로 균일하게 공급할 수 있도록 한다. 즉 도 5a 및 도 5b에서 화살표로 공기 흐름을 표시하였듯이, 상기 타공판(20)은 송풍기(5)가 공기를 건조실 내부로 순환시킬 때의 구조로 되어, 송풍공기는 건조실(2) 양측면 내벽과 타공판(20) 사이에 형성된 공기통로(덕트)로 안내되면서 상기 타공판(20)에 천공된 홀(h)을 통해 건조실(2) 내로 공급되어 균일한 공기 흐름을 형성하고, 건조실(2) 내에 공급된 공기는 리턴 공기통로(21)를 통해 다시 송풍기(5)로 되돌아 오게 된다.
다음은 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 대한 작동을 설명하도록 한다.
본 발명의 건조기 시스템에서 히트펌프는 교번을 통해서 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있다. “응축기에서 가온 COP”+“증발기에서 제습 COP”를 동시에 구현함으로써 에너지 효율뿐만 아니라 교번 운전으로 건조기가 장시간 높은 온도에 노출되지 않는 건조 환경조건을 유지시킴으로 피건조물의 건조품질 향상을 가져 올 수 있다.
1) 가온 COP : 응축기에서 냉매(R134a)가 응축되면 냉매의 엔탈피가 떨어진다. 이때 떨어진 엔탈피만큼은 2개의 건조실 중 한쪽의 건조실을 순환하는 공기를 가온하는데 사용하고, 이 가온된 열이 피건조물을 건조하는 에너지로 쓰인다.
2) 제습 COP : 한쪽에서 가온되었던 건조실에서 냉매가 다른 쪽의 건조실로 이동하여 증발기에서 냉매(R134a)가 증발하면, 냉매가 올라간 엔탈피 만큼 순환공기는 온도가 낮아지고 순환공기가 노점온도 이하로 낮아지며, 절대습도가 떨어져 제습을 하게 된다.
이상에서와 같이 2개의 건조실에서 한쪽의 건조실의 가온을 통한 온도상승과 다른 건조실의 냉각을 통한 제습을 교대로 반복(교번)함으로써, 히트펌프의 응축기에서 가온 COP”+“증발기에서 제습 COP”를 동시에 구현할 수 있는 것이다.
응축기가 이용되는 한쪽의 건조실에서는 송풍공기의 온도를 상승시킴으로써 피건조물의 수분확산을 높이고 송풍공기의 상대습도를 떨어뜨린다. 이때 상대습도가 떨어진 송풍공기가 한쪽의 건조실을 통과하게 되면, 피건조물로부터 수분을 증발시켜 상기 피건조물이 건조되고, 상대습도가 높아진 송풍공기는 배기나 열교반을 통하여 송풍공기의 상대습도를 떨어뜨린다.
증발기가 이용되는 다른 쪽의 건조실에서는 한쪽의 건조실을 통과한 송풍공기가 증발기를 통과하면서 온도가 낮아져 상대습도가 올라가게 된다. 이때 노점온도 이하로 떨어진 습공기는 물로 제습되고, 제습된 물만큼 절대습도는 떨어진다. 제습된 공기는 열교반 또는 배기 등을 통해 상대습도가 떨어진다. 상대습도가 떨어진 송풍공기는 다시 한쪽의 건조실로 이송되어 건조를 하게 된다.
건조에 있어서 공기의 분배 및 흐름은 매우 중요한다. 공기의 분배 및 흐름이 원활하지 않으면 불균일 건조가 많이 일어난다. 따라서, 불균일 건조를 막기 위해서는 공기의 분배 및 흐름을 원활하게 하고 또한 균등하게 해야 한다. 이를 위해서 송풍공기가 건조실 내로 균일하게 분배되도록 상기한 바와 같이 타공판(20)을 사용한다.
이와 같이 본 발명의 연속식 농산물 건조기에서는 피건조물의 건조를 위해 히트펌프에 의해 순환되는 공기열원을 배기하거나 교반하는 것이 중요한데, 다음은 공기열원의 배기 및 교반 관계를 설명한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열의 배기 관계를 보여주는 개념도를 도시한 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연속식 농산물 건조기의 건조실(2a)(2b)에 인위적 작동으로 과포화된 순환공기를 강제로 배출하는 것을 배기라 한다. 배기는 다음의 두 가지 측면에서 살펴볼 수 있다.
하나는 건조기의 컨베이어 이송부(1) 상의 건조실(2a)(2b) 내를 공기열원이 순환하면서 피건조물에서 배출한 수분을 담은 순환공기나 증발기에서 제습한 순환공기는 상대습도가 높아진다. 이를 계속 반복하다 보면 과포화 상태의 공기가 되거나 혹은 과포화에 가까운 상태가 된다. 이러한 공기를 건조실 내에 다시 순환하여도 수증기를 머금을 수 없다. 이때 열교반장치(4)의 흡입댐퍼(15a)(15b)를 열어 댐퍼덕트(18a)를 통해 외기를 흡입하고 송풍기(5)의 압력차를 이용해 포화된 수증기를 배기댐퍼(17a)(17b)를 열어 댐퍼덕트(18b)를 통해 강제로 배출하는 배기 동작을 한다.
다른 한가지는 다음과 같은 히트펌프 싸이클에서 설명할 수가 있다.
응축열=q+Aω
증발열=q
(여기서, Aω는 압축기가 한 일)이므로 응축열은 증발열보다 항상 크다.
따라서 응축열량을 압축기가 한 일만큼 배출해 주어야 한다. 이를 배기의 과정에서 일부 하게 되고, 일부는 다음에 설명할 열교반에서 하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열교반 및 공기교반 관계를 보여는 개념도를 도시한 것이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연속식 농산물 건조기의 컨베이어 이송부(1)의 한쪽 건조실(2a)의 열을 다른 쪽 건조실(2b)로 열을 주고 매질인 공기는 다시 원래의 한쪽 건조실(2a)로 돌아가는 건조방법을 열교반이라 한다.
열교반은 가온측의 건조실(2a)과 제습측의 건조실(2b) 두가지 측면에서 살펴 볼 수 있다.
제습측의 건조실(2b)은 증발기에서 공기가 냉각되어 제습되면서 건조가 이루어지고, 제습된 후의 공기는 건조실을 순환하여도 온도가 낮아 절대습량이 부족해진다. 이를 해결하기 위해, 응축측의 건조실(2a)의 높은 온도의 열을 열교반장치(4)의 교반댐퍼(16a)(16b)와 댐퍼덕트(18a)(18b) 및 송풍기(5)를 이용하여 열교반하면, 절대습량이 높아져서 건조실(2a)로 들어가기 때문에 피건조물로부터 수분을 증발시키는데 큰 도움을 준다. 제습측의 건조실(2b)에서 열교반의 또 한가지 이유는 상기 제습측의 건조실(2b)은 증발기가 돌아가기 때문에 시간이 갈수록 온도가 점점 낮아진다. 이때 열교반하여 보상해 주는 것이다.
앞의 열원의 배기 관계에서 설명했듯이 응축측의 건조실(2a)은 일정량의 열을 배출하여야 하는데, 이를 제습측의 건조실(2b)에서 이를 받아 효율적으로 열을 이용하는 것이다.
다음으로 응축측의 건조실(2a)에서 열교반을 살펴보면, 응축측의 건조실(2a)에서 배출하여야 하는 열은 배기로 배출하는 것보다 열교반을 통해서 순환시키는 것이 에너지절약 측면에서 효율적이다. 그 이유는 배기를 하게 되면, (과)포화 또는 상대습도가 높은 공기를 배출하는 것은 건조에 효율적이지만, 온도가 낮은 외기가 들어와 떨어진 온도를 그에 상응하는 열을 가해 올려 주어야 하기 때문이다.
도 8은 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기의 열의 교반 및 배기 관계를 보여주는 개념도를 도시한 것이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연속식 농산물 건조기에서는 각각의 건조실(2)마다 배기 및 열교반을 별개로 시행할 수 있게 설계되어 있다. 즉 배기만 할 수도 있고 열교반만 할 수도 있고, 열교반과 배기를 동시에 시행할 수도 있다. 이는 응축측의 건조실(2a)과 제습측의 건조실(2b)도 별개로 시행할 수 있는데, 동작을 시행할 때는 건조에 유리한 Mode를 선택하여 제어적으로 동작하도록 한다.
열교반은 한쪽 건조실(2a) 상부의 통로에서 교반댐퍼(16a)를 거쳐 다른 쪽 건조실(2b) 상부의 열교반장치(4)에서 열교반 한 후, 다시 열교반 배기댐퍼(17a)를 거쳐 원래의 한쪽 건조실(2a)로 돌아오는 것이다. 배기는 두가지 Mode로 진행할 수 있는데, 열교반을 거치지 않고 직접 외기로 빠지는 외부배기와 열교반을 거치고 외기로 배출하는 열교반 배기로 동작할 수 있다.
배기는 흡입댐퍼(15a)를 열어 댐퍼덕트(18a)를 통해 외기가 들어오면, 송풍기(5) 압력차에 의해 한쪽 건조실(2a)의 상부통로로 일부 순환공기가 흐르고, 이때 배기댐퍼(17a)를 열어 댐퍼덕트(18b)를 통해 외부로 바로 배출하게 한다. 또한 배기는 제습측의 건조실(2b)에서 배기할 경우, 열교반하면, 응축측의 건조실(2a)의 온도를 떨어뜨리기 때문에 직접 배기를 한다.
또 다른 배기 방법으로는 열교반 배기가 있는데, 이는 흡입댐퍼(15a)를 열면, 송풍기(5) 압력차로 일부 순환공기가 한쪽 건조실(2a)의 상부통로로 이동하고, 열교반 후 한쪽 건조실(2a)의 교반댐퍼(16a)를 닫음으로써 원래의 한쪽 건조실(2a)로 돌아오지 못하고 외부로 배기하는 방법이다. 이 방법은 응축측 건조실(2a)의 상대습도가 높아져 열교반 하여도, 상대습도를 떨어짐이 둔할 때 배기하여야 하는데, 제습측의 건조실(2b)에 열을 주어 제습측의 건조실(2b)의 건조를 돕고 배기할 때 사용한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1,1a,1b,1c : 컨베이어 이송부 2,2a,2b,2c,2d,2e,2f : 건조실
3 : 히트펌프 시스템 4 : 열교반장치
5 : 송풍기 6 : 베이스 프레임
7 : 컨베이어 모터 8 : 체인 컨베이어
9 : 베어링 10 : 건조대차
10a : 이동통로 11 : 압축기
12 : 응축기 13 : 증발기
14 : 팽창밸브 15a,15b : 흡입댐퍼
16a,16b : 교반댐퍼 17a,17b : 배기댐퍼
18a,18b : 댐퍼덕트 19 : 아치형 실리콘패드
20 : 타공판 21 : 리턴 공기통로
22 : 안전스위치 h : 홀

Claims (7)

  1. 피건조물을 싣고 있는 건조대차를 이동시키도록 일렬로 배치되어 한쪽 끝단부는 투입부로 되고 다른 쪽 끝단부는 배출부로 되는 다수개의 컨베이어 이송부와, 상기 투입부와 배출부 사이의 다수개의 상기 각 컨베이어 이동부 상에 각각 설치되어 건조대차가 이동하는 이동통로가 형성된 다수개의 건조실로 이루어지되,
    상기 다수개의 건조실 중 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 냉매가 순환하면서 피건조물의 건조를 위해 응축열은 한쪽 건조실에, 증발잠열은 다른 쪽 건조실에 공급하도록 한 히트펌프 시스템;
    상기 히프펌프 시스템이 설치된 2조의 건조실마다 하나가 설치되어 건조실 서로간에 공기의 교반이 이루어지도록 한 열교반장치; 및
    상기 다수개의 각 건조실의 상부에 설치한 복수개의 송풍기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브 및 상기 압축기내지 팽창밸브 사이를 연결하여 냉매를 이동시키도록 한 냉매라인으로 구성되어, 냉매의 응축 및 증발을 반복하도록 한 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교반장치는 흡입댐퍼와 배기댐퍼 및 교반댐퍼, 상기 흡입댐퍼와 배기댐퍼 및 교반댐퍼 사이를 연결한 흡입덕트와 배기덕트 및 교반덕트로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  4. 제1항에 있어서,
    다수개의 상기 각 컨베이어 이송부는,
    베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임의 일측에 설치한 컨베이어 모터; 및
    상기 베이스 프레임 상에 설치되어 컨베이어 모터의 모터축과 연결된 체인으로 회전하는 체인 컨베이어;
    로 각각 이루어져, 건조대차에 적재된 피건조물을 이송하도록 한 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 체인 컨베이어가 설치된 베이스 프레임의 양쪽 끝단부에 각각 설치되어, 체인 컨베이어 상에서 이송되는 건조대차의 이송을 제한하도록 한 안전스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조실의 건조대차 이동통로인 각 건조실 내부의 앞쪽 및 뒤쪽의 상부와 양측 내벽면에는 상기 건조대차의 앞쪽과 뒤쪽의 상부 및 양측면에 밀착되도록 아치형 실리콘패드를 각각 부착하여, 건조실 서로 간의 기밀을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아치형의 실리콘패드 사이의 건조실 내부의 양측 내벽면에는 타공판이 각각 설치되어 건조실 내에 송풍공기가 균일하게 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 이용한 연속식 농산물 건조기.
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