KR20150114232A - 저노점 냉풍건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 건조실의 유지 온도가 낮아 일반적 냉풍건조기를 적용할 경우, 증발기인 냉각코일의 노점 온도가 물이 얼지 않는 0℃ 이상의 조건에서, 공기선도상 절대습도의 차이가 작아, 일반 냉풍건조기로 운전할 때 같은 건조도를 얻기 위해서 장시간 운전 등으로 인하여 많은 운전비가 발생하기 때문에, 건조실의 온도를 일정 저온으로 유지하고 공기의 상태를 증발기인 냉각코일에서 많은 수분을 포집할 수 있기 위해서는 냉각코일(증발기) 전에서 냉매의 응축열을 재생하여 건조실 내의 공기를 예열한 후, 냉각코일(증발기)를 통과시켜 냉각하는 방식을 채용한 저노점 냉풍 건조기에 관한 것이다.

Description

저노점 냉풍건조기{low dew point cool wind dryer}

본 발명은 저노점 냉풍건조기에 관한 것이다.

제습기는 공기 속에 포함된 수분을 제거하기 위한 기기로서 건조한 공기를 필요로 하는 각종 산업기기, 자동화설비, 반도체 제조공정 및 수분 접촉이 되는 화학생산 라인 특히 조선 도장 전처리 공정에 필수적이며, 또한 식품 건조공정에서 단백질 파괴 방지를 억제할 수 있는 중요한 필수장비라고 할 수 있다. 특히, 실내스케이트장, 술 제조공정에서의 곡류 저장, 모피 저장, 가죽 저장, 및 사진촬영소의 컬러 필름 및 종이의 저장, 제방공정에서의 포장공정 등에서는 저노점 제습(절대습도 2.5kg/kg, 온도 5~25℃)이 필수적으로 요구된다.

실용적으로 사용되고 있는 제습방식은 , 냉각식 제습법, 압축식 제습법, 흡수식 제습법 및 흡착식 제습법으로 분류되며, 실제 제습조작을 할 때에는 이들 제습법을 단독으로 사용하거나 또는 각 방식의 조합에 의해 사용되어 진다.

냉각식 제습법은, 널리 사용되고 있는 방식으로서, 냉매를 사용한 냉각코일을 통과하는 습공기의 노점온도 이하로 냉각하여 제습을 수행하는 방식이지만, 건조대상공간의 온도를 22℃-30℃ 범위로 유지하면서 사용되는데 그 이유는 상기온도 범위 미만으로 유지할 경우 증발기에 과도한 적상이 발생되어 열교환 효율이 현격하게 저하된다.

즉, 건조대상공간의 온도를 낮게 유지하기 위해서는 공기 중에 포함된 수분을 응축시킬 수 있을 정도로 증발기의 온도를 더욱 낮게 유지해야 하지만 이러한 경우 증발기에 과도한 적상이 발생되어 압축기의 작동을 수시로 중단시켜야 하는 문제가 발생된다.

또한 상대적으로 고온에서 물품을 건조시키는 경우에는 신선도가 저하되고 색상이 변화되어 건조된 물건의 고품질화가 어렵다.

따라서, 냉풍건조기를 이용하여 노점온도가 0℃ 이하에서는 냉각코일에 제상장치가 없으면, 코일 표면에 서리가 성장하고 최종적으로는 냉각코일의 휜 막힘과 전열장애 등의 트러블을 발생시켜 연속운전이 불가능해진다.

이러한 저노점 냉각식 제습방식의 일예가 한국 특허공개 제1983-0008116호에 개시되어 있다.

상기 개시된 제습방식에서는 기존의 대기(待機)방식 저노점 냉각제습기의 구조에 다단압축의 냉동시스템을 부가하여 유입되는 습공기를 일차적으로 냉각코일에서 예냉시켜 착상의 유무에 따라 1차 예냉된 습공기를 댐퍼 작동에 따라 선택적으로 제2의 냉각코일을 통과시켜 응축기 열원을 이용하여 재열하는 방식이지만 풍량이 많을 경우에는 2차 냉각코일에서 충분한 온도차를 얻기 어렵다.

또한 한국등록특허 제10-0614280호에 개시된 제습방식에서는 상기 한국 특허공개 제1983-008116호의 시스템의 예냉코일 및 방열 코일을 제거하여 하나의 냉각코일로서 제습을 수행하는 기존의 상온 시스템과 유사하지만, 냉각코일의 제상시에 냉동기 펌프 다운 방식을 채용하고 있는 것이 특징이지만, 냉동기 펌프 다운에 따른 연속 운전이 불가능하며, 또한 제습 풍량이 많을 경우에는 대용량의 냉동기 시스템이 요구되는 것이 문제점이라 할 수가 있다.

본 발명은 피 건조물이 미생물의 번식, 온도 상승에 의한 부패 등의 이유로 외부공기와 차단되고 저온(피 건조물 유지온도: 0℃ 이상 20℃ 이하)에서 건조가 행해져야 할 경우, 공기의 단위 풍량당 절대습도의 제거율이 작아지는 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

저온 건조의 사례에는 횟감의 식감을 돕기 위한 절단면의 건조, 꽁치 반 건조 (과메기), 고급 식재료의 저온건조 등이 있다.

일반적인 냉풍 건조기의 경우, 건조실 내의 고온 다습한 공기가 증발기인 냉각코일을 거치면서 수분을 제거하고 냉각된 공기를 피 건조물의 수분 확산을 돕기 위해 재열과정을 거쳐 보조 순환팬에 의해 피 건조물 표면에 있는 수분을 포획, 다시 고온 다습한 공기의 형태로 반복 운전하여 목적한 건조도까지 수행하는 과정이라면, 본 발명은, 건조실의 유지 온도가 낮아 일반적 냉풍건조기를 적용할 경우, 증발기인 냉각코일의 노점 온도가 물이 얼지 않는 0℃ 이상의 조건에서, 공기선도상 절대습도의 차이가 작아, 일반 냉풍건조기로 운전할 때 같은 건조도를 얻기 위해서 장시간 운전 등으로 인하여 많은 운전비가 발생하기 때문에, 건조실의 온도를 일정 저온으로 유지하고 공기의 상태를 증발기인 냉각코일에서 많은 수분을 포집할 수 있기 위해서는 냉각코일(증발기) 전에서 냉매의 응축열을 재생하여 건조실 내의 공기를 예열한 후, 냉각코일(증발기)를 통과시켜 냉각하는 방식이 본 발명의 기본적인 방식이다.

상기 방식을 채용한 본 발명의 저노점 냉풍건조기는 실외기 및 실내기 분리가 가능 하므로 식당 주방용, 가정용까지도 적용이 가능하고, 건조실의 온도를 일정하게 유지함으로 피 건조물을 보호할 수 있는 작용효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 저노점 냉풍건조기는 중, 소형의 경우 예열기로 보내는 응축열을 전자밸브을 사용해서 보조응축기 역할을 키워 상온 이상의 적정온도 유지 가능하므로 숙성실에서도 적용가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 저노점 냉풍건조기에 개념도,
도 2는 도 1의 저노점 냉풍건조기가 작동되었을 때의 공기선도, 및
도 3은 종래의 저노점 냉풍건조기가 작동되었을 때의 공기선도.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 저노점 냉풍건조기가 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

상기 저노점 냉풍건조기는, 기본적으로, 증발기에서 외부로부터 열을 흡수하면서 냉매를 증발(액체→기체)시키는 저온 저압의 가스로 만드는 증발기, 증발기에서 유입된 냉매를 압축하여 고온 고압 상태의 가스를 만드는 압축기, 압축기에서 유입된 냉매의 열을 방출하여 냉매를 고압 액상으로 만드는 응축기, 및 응축기에서 유입된 냉매를 감압하여 저온 저압의 액상으로 만드는 팽창변을 포함하고서 냉매를 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브를 순차적으로 순환시키는 공지된 냉동시스템을 이용하고 있다.

상기 저노점 냉풍건조기에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 건조실(20) 밖에 압축기(5)와 팽창밸브(6)가 배치되어 있고, 그리고 상기 건조실(20) 내에는 칸막이벽부(21)에 의해 구획형성된 건조공기발생공간(22)과 피건조물 수납공간(23)이 배치되어 있고, 건조공기발생공간(22)의 건조공기를 피건조물 수납공간(23)에 유입하기 위한 흡입구(24)와 피건조물 수납공간(23)의 습한공기를 건조공기발생공간(22)에 유출하기 위한 토출구(25)가 배치되어 있다.

또한 상기 건조공기발생공간(22)의 상류단에는 응축기인 예열코일(1)과 증발기인 제습냉각코일(2)가 공기 흐름방향에서 순차적으로 이웃하게 배치되어 있다.

또한, 상기 건조실(20)의 건조공기발생공간(22) 내에는 공기 흐름방향에서 하류측으로 상기 제습냉각코일(2)에 인접하여 재열코일(3)이 배치되어 있고, 공기 흐름을 예열코일(1), 제습냉각코일(2) 및 재열코일(3) 순으로 유발시키기 위해 공기 흐름방향에서 하류측으로 재열코일(3)에 인접하여 건조 송풍기(8)가 배치되어 있고, 그리고 건조공기발생공간(22)의 공기를 피건조물 수납공간(23)으로 이송시키기 위해 건조공기발생공간(22)의 하류단에 순환 송풍기(10)가 배치되어 있다.

또한, 상기 건조실(20) 밖에는 상기 예열코일(1)과 팽창밸브(6) 사이의 냉매이송도관 도중에는 보조응축기(4)와 수액기(7)가 냉매흐름방향에서 순차적으로 개재되어 있고, 상기 보조응축기(4)에는 외기와 열교환시켜 고온고압 기체 냉매를 액화시키기 위한 응축송풍기(9)가 배치되어 있다.

상기 예열코일(1)은 압축기의 고온냉매를 이용하여 건조실(20) 내의 온도를 1차적으로 예열하는 작용을 하며, 보조응축기(4)와 함께 예열량을 조절하는 주 응축기이다.

상기 제습냉각코일(2)은 냉동시스템의 증발기로서 피건조물의 수분을 응축제거하고 건조실(20) 내의 온도, 즉 제습열을 적정하게 유지하는 작용을 한다.

상기 재열코일(3)은 건조실(20) 내의 온도를 도시되지 않은 센서에 의해 감지하여 상기 제습열에서 예열량을 뺀 부족분인 재열량을 전력조정기를 이용하여 히터발열량을 제어함으로써 건조실(20) 내의 온도를 일정 정밀하게 조절하는 작용을 한다.

상기 보조응축기(4)는 상기 예열코일(1)과 직렬 연결되어 상기 예열코일(1)에서 과다한 응축열을 외부로 방출하여 냉매의 일정 고압을 유지시키고 보조응축열을 발생시키는 작용을 한다.

상기 압축기(5)는 냉동시스템 중 냉각기(증발기)인 상기 제습냉각코일(2)를 통해 기화된 기체 냉매가스를 압축하는 작용을 한다.

상기 팽창밸브(6)는 응축기인 상기 예열코일(1)에서 나온 고온고압의 액냉매를 감압시켜 기화하기 쉬운 상태의 저온저압의 냉매로 만드는 작용을 한다.

상기 수액기(7)는 응축기인 예열코일(1)과 보조응축기(4)에서 응축된 냉매를 일시적으로 저장하는 작용을 한다.

상기 건조송풍기(8)는 건조실(20) 내의 공기를 예열코일, 제습냉각코일, 재열코일과 열교환시키는 작용을 한다.

상기 응축송풍기(9)는, 보조응축기(4)의 고온고압 기체 냉매를 액화시키기 위해, 외기와 열교환시키는 작용을 한다.

상기 순환송풍기(10)는 건조공기발생공간(22)를 통과한 건조공기가 피건조물수납공간(23)에 수납된 피건조물의 표면으로부터 수분을 쉽게 포집할 수 있도록 유도하는 작용을 한다.

상기와 같이 구성된 저노점 냉풍 건조기에서, 냉동시스템의 응축열(폐열)을 이용하며, 공기는 예열코일(1)-->제습냉각코일(2)-->재열코일(3) 순으로 유동하며, 예열량의 조절이 보조응축기(4)를 이용하여 수행되고, 재열코일(3)은 증발기 출구온도를 설정 건조실 내의 온도에 맞도록 실리콘 제어 정류소자(silicon controlled rectifier; SCR)를 이용하여 미세 조절될 수 있다.

도 2에는 본 실시예의 저노점 냉풍건조기를 사용할 경우의 공기선도를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 것을 근거로 하여 볼 때, 예열기이며 응축기인 예열코일(1)에서의 예열부하는 예열기 출구 엔탈피 - 예열기 입구 엔탈피 = 49.57-27.14 = 22.43 kJ/kg= 5.3573 kcal/kg이고, 증발기인 제습냉각코일(2)에서 냉각부하는 예열기 출구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피 = 49.57-23.11 = 26.46 kJ/kg = 5.3644 kcal/kg이고, 재열기인 재열코일(3)의 부하는 재열기 출구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피 = 25.80-23.11 = 2.69 kJ/kg= 0.6425 kcal/kg이고, 그리고 제습량은 예열기 입구 절대습도 - 증발기 출구 절대습도= 0.00556-0.00438 kg/kg= 0.00118 kg/kg이다.

도 3에는 기존의 냉각제습기를 사용할 경우의 공기선도를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 것을 근거로 하여 볼 때, 냉각부하는 증발기 입구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피 = 27.23-13.62 = 13.61 kJ/kg = 3.2507 kcal/kg이고, 재열부하는 재열기 출구 엔탈피 - 증발기 출구 엔탈피 = 25.80-13.62 = 12.18 kJ/kg = 2.9091 kcal/kg이고, 제습량은 증발기 입구 절대습도-증발기 출구 절대습도= 0.00560-0.00423 kg/kg=0.00137 kg/kg이다.

위의 결과에서 알 수 있듯이 기존의 냉각 제습 방법으로는 건조기 내의 온도를 저온으로 할 경우 증발기 열교환기에 착상현상으로 인해 제상장치가 필요하며 또한 빈번한 제상 작용으로 건조실(20) 내의 온도를 일정하게 유지하기가 어렵다.

그러나, 본 실시예의 저노점 냉풍건조기는 도 2의 공기선도에서 알 수 있듯이 기존의 냉각식 제습기와는 다르게 건조실(20) 내의 온도를 일차적으로 예열하여, 증발기 출구온도를 노점온도에 관계없이 충분하게 낮게 유지하므로 저노점 냉풍 제습이 가능하다.

5; 압축기, 6; 팽창밸브, 7; 수액기

Claims (2)

1. 건조실(20) 밖에 압축기(5)와 팽창밸브(6)가 배치되어 있고, 그리고 상기 건조실(20) 내에 칸막이벽부(21)에 의해 구획형성된 건조공기발생공간(22)과 피건조물 수납공간(23)이 배치되어 있고, 건조공기발생공간(22)의 건조공기를 피건조물 수납공간(23)에 유입하기 위한 흡입구(24)와 피건조물 수납공간(23)의 습한 공기를 건조공기발생공간(22)에 유출하기 위한 토출구(25)가 배치되어 있는 저노점 냉풍 건조기로서,
   상기 건조공기발생공간(22)의 상류단에는 응축기인 예열코일(1)과 증발기인 제습냉각코일(2)가 공기 흐름방향에서 순차적으로 이웃하게 배치되어 있고,
   상기 건조실(20)의 건조공기발생공간(22) 내에는 공기 흐름방향에서 하류측으로 상기 제습냉각코일(2)에 인접하여 재열코일(3)이 배치되어 있고, 공기 흐름을 예열코일(1), 제습냉각코일(2) 및 재열코일(3) 순으로 유발시키기 위해 공기 흐름방향에서 하류측으로 재열코일(3)에 인접하여 건조 송풍기(8)가 배치되어 있고, 그리고 건조공기발생공간(22)의 공기를 피건조물 수납공간(23)으로 이송시키기 위해 건조공기발생공간(22)의 하류단에 순환 송풍기(10)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 저노점 냉풍 건조기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 건조실(20) 밖에는 상기 예열코일(1)과 팽창밸브(6) 사이의 냉매이송도관 도중에는 보조응축기(4)와 수액기(7)가 냉매흐름방향에서 순차적으로 개재되어 있고, 그리고 상기 보조응축기(4)에는 외기와 열교환시켜 고온고압 기체 냉매를 액화시키기 위한 응축송풍기(9)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 저노점 냉풍 건조기.

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