KR20150146235A - 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기 - Google Patents

Abstract

개시된 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기는 냉동사이클용 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기를 포함하며, 피건조물을 수용하도록 문으로 개폐되는 건조실(2)과 이 건조실의 공기를 순환시키기 위해 구분 형성된 공기순환통로(3)가 있는 본체를 구비한다. 건조실에는 공기순환통로의 입구 측과 출구 측 및 그 중간 지점과 각각 연통하는 3개의 개구(4,5,6)가 있고, 공기순환통로의 입구 측과 출구 측에 증발기와 응축기가 배치되는 구성이다. 그리고 2개의 개구 중 입구 측 제1개구(4)와 중간 개구(6)를 통해 건조실 공기를 흡입하여 출구 측 개구(6)를 통해 건조실로 송풍하는 송풍팬(10)을 구비한다. 송풍팬이 구동되면 건조실 공기의 일부가 상기 공기순환통로의 제1개구로부터 제2개구로 송풍되면서 증발기 및 응축기와 차례로 열교환하도록 순환하는 동시에 그 건조실 공기의 나머지 일부가 제3개구에서 제2개구로 송풍되어 응축기와만 열교환한다. 이러한 공기순환구조로써 외기를 도입하거나 예열용 히터 없이 건조실 공기의 온도를 유지하면서 습도를 낮출 수 있고, 냉동사이클 부하를 경감시켜 효율적인 운전이 가능하다.

Description

냉동사이클을 이용한 다목적 건조기{MULTIPURPOSE DRYER USING REFRIGERATING CYCLE}

이 발명은 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기에 관한 것으로서, 특히 냉동사이클을 순환하는 냉매와의 열교환으로 건조실의 온도와 습도를 조절하여 에 의한 열교환 효율을 극대화하기 위해 그 냉동사이클 요소들의 배치를 최적화한 구조와 그 운전을 위한 것이다.

식품 원료인 농·축·수산물은 필요에 따라 건조, 발효, 숙성 처리된 상태로 유통된다. 식품을 건조, 발효 또는 숙성 처리하는 목적은 원료가 가지는 자연 상태의 효소나 미생물 활성을 억제하여 변질을 방지함으로써 그 저장 및 유통기간을 연장시키고, 혹은 영양성분 농축으로 독특한 색이나 향미 또는 식감 등 새로운 품질로서의 그 상품성을 높이는 데 있다. 한편, 건조 처리의 대상은 식품 원료로서의 농·축·수산물뿐만 아니라 사료, 목재, 세탁물, 폐기물 등 다양하다.

대기 중의 바람이나 태양열을 이용하는 전통적인 자연건조 방식은 원료를 상온에서 건조하므로 품질저하를 최소화할 수 있으나, 시간이 오래 걸리고, 식품의 경우 기후변화에 민감하여 기상조건이 나쁘면 변질을 초래할 수 있는 등 품질 편차가 크다.

하기 특허문헌 1(대한민국 등록특허 10-0569149)에 개시된 건조기는 전기히터의 발열을 이용, 상온의 공기를 가열 송풍함으로써 건조속도 등 그 처리능력 향상에 우선을 둔 것인데, 건조속도를 높이기 위해 공기 온도를 높여야 하고 건조실 내 공기가 과포화되지 않도록 지속적으로 외기를 도입, 가열하여야 하므로 열손실이 크다. 또한 높은 온도에서 건조하므로 피건조물의 세포 내 유용한 영양소가 파괴되기 쉽고 동활 증가, 식미감 저하 등 품질 저하의 우려가 높다.

열원으로서 이 발명의 주제와 같이 냉동사이클을 이용하는 건조방식은 냉동사이클, 즉 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발 과정에서 나타나는 냉매의 발열과 냉각 작용으로 건조실 공기의 온도와 습도를 제어하는 것이다. 즉, 건조실 공기를 평형함수율 이하로 유지함으로써 일정한 건조속도를 유지할 수 있고, 특히 상온보다 약간 높은 대략 30~45℃의 온도에서의 건조처리가 가능하여 식품 원료 내 효소 등 유용한 성분을 파괴하지 않으며 또 고른 품질을 얻을 수 있는 것이다.

냉동사이클에는 냉매를 고온고압의 기체 상태로 압축하는 압축기, 고온고압 기체 상태의 냉매를 액체 상태로 액화 응축하는 응축기, 액화된 냉매를 증발하기 쉽게 저압으로 팽창시키는 팽창밸브, 저압으로 팽창된 액체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시키는 증발기가 사용된다. 응축기에서는 고온고압 기체 상태의 냉매가 액체 상태로 응축되는 과정에서 열을 발생하는데 이 열로써 공기를 가열할 수 있다. 반면 증발기에서는 저압으로 팽창된 액체 상태의 냉매가 쉽게 증발하면서 주위의 잠열을 흡수하는 작용으로 주위 공기를 냉각시킨다. 공기는 냉각되면서 공기 중의 수분이 응결 제거되어 건조해진다. 구동원인 압축기는 증발기를 경유한 저온 저압 가스 상태의 냉매를 고온 고압 가스 상태로 압축하여 응축기로 토출한다. 운전 중 냉매가 이상 고온으로 상승하는 등 부하가 커질 수 있는데, 과부하 시 압축기 운전은 일시적으로 중지될 필요가 있다. 압축기 운전이 중지되면 건조 효율이 크게 떨어지고 품질에 영향을 줄 수 있으므로, 이러한 폐해를 막기 위해 우회용 덕트를 만들어서 건조실 공기가 냉동사이클의 열교환기(증발기와 응축기)를 우회하여 건조실로 되돌리는 방안이 하기 특허문헌 2(대한민국 등록특허 10-0565677)에 제안되어 있다.

냉매의 온도가 이슬점 이하로 냉각되면 그 냉각 작용으로 응결된 수분이 얼어붙어 증발기 표면에 성에가 쌓이는데, 이런 현상은 건조기와 같은 저온 건조환경에서 더욱 두드러진다. 증발기의 결빙은 압축기 부하를 가중시키고 그 열교환 효율은 물론 제습 효과도 크게 떨어트린다. 하기 특허문헌 3(대한민국 등록특허 10-0751060)에는 건조 작동 중 또는 그 후에 제습용 열교환기(증발기)의 결빙 상태를 제거하기 위한 제상운전 모드를 수행할 수 있게 압축기로부터 토출되는 냉매를 응축기에서 증발기 쪽으로 바꿀 수 있는 사방밸브를 설치하는 방안이 제안되어 있다.

한편, 냉동사이클을 이용한 건조기의 건조실은 피건조물에 따라서 최적의 건조 환경 조성을 위해 피건조물의 건조목적이나 제품 특성에 따라 건조 공기의 온도와 습도를 잘 조절할 필요가 있는데, 하기 특허문헌 4(대한민국 등록특허 10-1027629)에는 건조실을 순환하는 공기의 일부를 증발기와 응축기를 경유하지 않고 직접 건조실로 송풍하는 방안이 제안되어 있다.

KR 10-0569149 B1 (2006-04-03) KR 10-0565677 B1 (2006-03-22) KR 10-0751060 B1 (2007-08-14) KR 10-1027629 B1 (2011/03/31)

식품을 건조처리할 때는 원료가 가지는 유용한 영양성분을 손상시키지 않도록 상온보다 약간 높은 저온 분위기에서 건조 처리할 수 있는 냉동사이클을 이용한 건조방식이 바람직할 것이다. 그러나 종래에는 전술한 특허문헌 2 내지 3을 통해 제안된 기술에도 불구하고 아직 제품화되지 못하고 있는 실정이며, 그 주된 이유는 전형적으로 건조실을 순환한 공기의 전부 또는 일부가 증발기와 열교환으로 냉각된 후 곧바로 응축기와 열교환으로 가열되는 구조에 있다. 즉, 응축기에 대한 열교환 효율이 저조하고, 그 결과 건조실 내부를 적정 온도로 유지하기 위해 압축기의 운전시간이 길어져 그만큼 전력소모가 크며, 과도한 압축기 운전으로 운전 중 종종 과부하나 제습용 열교환기의 제상운전으로 건조 작동을 중단하는 등 비효율적이었다. 공기의 과도한 냉각과 압축기의 과부하 문제 해결을 위해 별도의 예열용 전기히터를 부가하거나 외기를 도입하기도 하는데, 이 방안은 전력소모를 증가시키고 제품 가격 또한 상승시키므로 등 바람직하지 않다.

따라서 이 발명은 별도의 예열용 전기히터 없이도, 그리고 외기를 도입하지 않고도 효율적인 운전으로 경제성을 높일 수 있도록 최적화된 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한 이 발명의 다른 목적은 농·축·수산물과 기타 피건조물의 건조처리 뿐만 아니라 건조 이외에 식품을 저온저장하는 용도로도 활용할 수 있는 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기를 제공하는 것이다.

상기 첫번째 목적을 달성하는 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기는 냉동사이클용 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기를 포함하며, 피건조물을 수용하도록 문으로 개폐되는 건조실과 이 건조실의 공기를 순환시키기 위해 구분 형성된 공기순환통로가 있고, 상기 건조실에 그 공기순환통로의 입구 측과 출구 측 및 그 중간 지점과 각각 연통하는 제1, 제2, 제3개구가 형성된 본체를 구비하고, 상기 공기순환통로에는 그 입구 측과 출구 측에 상기 증발기와 응축기가 각각 배치되고, 그 제1개구와 제3개구를 통해 상기 건조실로부터 공기를 흡입하여 제2개구를 통해 다시 건조실로 송풍하도록 작동하는 송풍팬이 설치되어, 그 송풍팬에 의해 건조실 공기의 일부가 상기 공기순환통로의 제1개구로부터 제2개구로 송풍되면서 증발기 및 응축기와 차례로 열교환하는 동시에 동시에 그 건조실 공기의 나머지 일부가 제3개구에서 제2개구로 송풍되어 응축기와만 열교환하도록 구성된 것을 그 특징으로 한다.

여기서 바람직하게는 건조실 공기에 대한 목표 온도와 습도 및 그 온도에 대한 편차값을 설정하여, 설정된 습도에 도달하기 까지 상기 송풍팬을 연속으로 구동하면서 상기 설정된 온도에 대한 편차값 범위에서 상기 압축기의 구동을 간헐적으로 제어하는 제어수단을 포함할 수 있다.

상기 두번째 목적을 달성하는 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기는 앞에 서술된 특징에 따른 구성에서 상기 응축기와 병렬로 연결되고 외부에 위치하는 보조응축기와 그 열교환용 팬, 그리고 그 응축기와 보조응축기에 대한 냉매 흐름을 선택 절환하기 위한 절환밸브를 더 포함, 보조응축기를 선택하여 건조실을 저온 상태로 유지하는 저온저장고로 운전할 수 있게 구성된 것을 그 특징으로 한다.

전술한 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기에서는 송풍팬을 구동하면 건조실 공기 일부는 제1개구와 공기순환통로 그리고 제2개구를 경유하여 건조실로 순환하는 한편, 건조실 공기의 나머지 일부는 제3개구와 공기순환통로 그리고 제2개구를 경유하여 건조실로 순환한다. 이때 제1개구를 통해 공기순환통로로 유입된 건조실 공기는 그 공기순환통로 입구 측에 설치된 증발기와의 열교환으로 냉각 제습된 상태로, 제3개구를 통해 공기순환통로로 유입된 건조실 공기와 혼합된다. 혼합된 건조실 공기는 공기순환통로 출구 측 응축기와 열교환으로 가열되면서 제2개구를 통해 건조실로 송풍된다.

이 발명에 따르면, 건조실 공기의 일부에 대해 냉각 제습이 이행되므로 건조실 공기의 습도를 낮춰 원할한 건조작용을 유지할 수 있으며, 증발기와 열교환으로 냉각 제습된 공기와 증발기를 경유하지 않은 공기를 혼합하여 응축기와 열교환시키므로 별도의 외기를 도입하거나 예열용 히터 없이도 응축기와의 열교환효율을 저해하지 않고 건조작용에 필요한 적정 온도를 유지할 수 있다.

이와 같이 이 발명은 공기순환 구조를 최적화하여 압축기의 과부하 문제를 간단히 해결하고, 증발기와 응축기에 대한 높은 열교환효율로 건조시간을 크게 단축시킬 수 있으며, 이로써 냉동사이클을 이용한 건조기의 경제성과 실용성을 높이는데 효과적이다.

전술한 제어수단에 따라 건조실 공기의 온도에 편차값을 적용하여 압축기를 간헐적으로 구동하면 설정된 온도에 편차 범위에서 온도변화에 따른 건조실 내 압력변화를 유도할 수 있으므로 건조시간을 더욱 단축시킬 수 있는 효과가 제공된다.

한편, 전술한 두번째 특징에 따르면, 보조 응축기를 선택한 냉동사이클 운전으로 기존 냉장고와 같이 저온저장고로 사용가능하다. 따라서 건조 이외의 그 활용도를 높여 건조기의 실용성을 더욱 높일 수 있는 것이다.

도 1은 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기의 내부 구조를 보인 개요 단면도.
도 2는 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 건조기의 제어회로 블록도.
도 3은 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 건조기의 건조모드 흐름도.

이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기의 한 실시 형태를 도면으로 참조하여 설명한다. 첨부된 도면은 이 발명의 이해를 돕기 위해 그 바람직한 형태를 나타낸 것일 뿐, 일부 구성 요소가 과장되거나 생략되는 등 실제와는 차이가 있을 수 있다.

도 1에 예시된 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기는 건조실(2)과 공기순환통로(3)가 구분 형성된 본체(1), 냉동사이클을 위한 기본 요소들인 압축기(11), 응축기(12), 증발기(15) 및 팽창밸브(16), 공기순환을 위한 송풍팬(10), 부가적으로 저온저장고를 겸하기 위한 보조응축기(13)와 응축기팬(14) 및 2개의 냉매용 전환밸브(17,18)로 구성되었다. 냉동사이클 요소 가운데, 증발기(15)와 응축기(12)는 공기순환통로(3)의 입구 측과 출구 측에 각각 장착하고, 송풍팬(10)은 공기순환통로(3) 중간에 장착하였으며, 나머지 요소들은 본체(1) 외부, 바람직하게는 후면 측 여유공간에 장착하고 냉매배관으로 각 요소들을 연결한 것이다.

건조기 본체(1)의 건조실(2)은 문(7)으로 개폐된다. 문(7)은 전방에서 앞쪽으로 여닫는 형식이 바람직하나, 필요에 따라 여러 가지의 다른 형식도 가능할 것이다. 건조실(2) 전면 둘레와 문(7) 사이에 개재된 충격방지시일(9)은 문(7)을 닫을 때의 충격을 방지하고, 또 문(7)이 닫혀 있는 상태에서는 건조실(2)을 밀폐하는 역할을 한다.

건조실(2) 안에 적층된 다수개의 채반(8)은 피건조물(도시 생략) 수용과 운반을 위한 것으로, 예를 들면 통풍이 원할한 철망이나 다공판으로 제작되며, 도면에는 구체적으로 예시되지 않았으나, 건조실(2) 안 좌우 벽면에 홈을 파거나 그와 같은 구조물을 부착하여 하나씩 끼웠다 빼었다 하는 서랍식으로 구성할 수 있고, 또는 별도의 이동 대차를 이용, 한꺼번에 넣고 빼낼 수 있는 구조도 가능하다.

건조실(2) 안쪽 벽면에는 윗부분과 아랫부분에 한 개씩, 중간 부분에 한 개를 포함하여 총 3개의 개구, 이른 바 제1개구(4)와 제2개구(5) 및 제3개구(6)가 있다. 제1개구(4)는 공기순환통로(3)의 입구 측과 통하고, 제2개구(5)는 공기순환통로(3)의 출구 측과 통하며, 제3개구(6)는 공기순환통로(3)의 중간 지점과 통한다. 여기서 전술한 송풍팬(10)은 제2개구(5)와 제3개구(6) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 바람직하게는 피건조물 등 건조목적에 따라 제1개구(4)와 제3개구(6)의 비율을 조절할 수 있도록 조절판을 부가할 수 있다.

냉동사이클을 위한 냉매회로는 통상의 냉매배관을 사용하여 압축기(11)와 토출구와 흡입구 사이에 응축기(12)와 팽창밸브(16) 및 증발기(15)를 차례로 연결하고, 보조응축기(13)는 응축기(12)와 병렬로 연결하며, 그 응축기(12)와 보조응축기(13)의 냉매배관 접속점에 냉매용 전환밸브(17,18)를 설치한다. 보조응축기(13)는 본체(1) 외부, 바람직하게는 후면 측 여유공간에, 그리고 열교환용 응축기팬(14)과 함께 설치한다.

도면 중 미설명 부호 19는 증발기(15)에서 응결된 수분을 외부로 배출하기 위한 배수구이다.

상기한 송풍팬(10)과 응축기팬(14)은 전동기와 직결된 형태로서 전기로 작동하며, 후술하는 제어회로에 의하여 제어된다. 또한 상기한 냉매용 전환밸브(17,18)도 전기로 작동하는 솔레노이드밸브로서 후술하는 제어회로에 의하여 제어된다. 한편, 도면에는 나타내지 않았으나 건조실(2)에는 온도와 습도를 실시간 감지하여 제어회로에 그 정보를 제공할 수 있는 센서가 각각 하나씩 또는 그 이상 설치된다.

도 2는 이 발명에 따른 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기의 제어회로를 나타낸다. 이 제어회로는 전술한 압축기(11)와 발열용 열교환 팬(15) 및 제습용 열교환 팬(16)의 구동을 제어하는 수단의 한 바람직한 형태로서 마이크로컴퓨터를 이용한 디지털 제어를 위해, 키입력부(21), 온도감지부(22), 습도감지부(23), 타이머(24), 제어부(25), 표시부(26), 압축기 구동부(27), 발열용 열교환 팬 구동부(28) 및 제습용 열교환 팬 구동부(29)로 구성하였으나, 릴레이 소자에 의한 아날로그 방식 시퀀스제어 형태도 가능할 것이다.

키입력부(21)는 사용자의 운전조건을 입력 설정하기 위한 것으로, 피건조물과 목표한 제품 특성에 대응한 건조처리에 필요한 온도와 습도, 그리고 그 온도에 대한 편차값을 입력시킬 수 있는 간단한 통상의 키 입력장치로 제공될 수 있다. 그 키입력장치는 후술하는 표시기와 함께 건조기 본체(1) 또는 문(2) 등 사용자 조작이 편리한 위치에 부착될 수 있다.

온도감지부(22)는 전술한 건조실(2)의 적소에 배치되는 도시하지 않은 통상의 온도센서를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 그 온도센서로부터 실시간으로 감지되는 건조실 온도에 관한 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어부(24)에 제공하는 통상의 AD 변환기(analog to digital conversion)로 제공될 수 있다.

습도감지부(23)는 전술한 건조실(2)의 적소에 배치되는 도시하지 않은 통상의 습도센서를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 그 습도센서로부터 실시간으로 감지되는 건조실 습도에 관한 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어부(24)에 제공하는 통상의 또 하나의 AD 변환기(analog to digital conversion)로 제공될 수 있다.

타이머(24)는 제어부(25)의 건조시간 체크 등 시각 정보 제공을 위한 것으로 통상적인 것이다.

제어부(25)는 마이크로컴퓨터의 처리기구를 이용, 예를 들면 키입력부(21)를 통해 입력된 온도와 습도 등 사용자의 운전조건 입력을 설정하고, 설정된 운전조건과 전술한 온도감지부(22)와 습도감지부(23)에서 제공되는 현재의 온도 및 습도에 따라 표시부(25)를 통해 현재의 동작 상태를 표시하면서 압축기구동부(27)와 송풍팬구동부(28) 및 응축기팬구동부(29)를 통해 전술한 압축기(11)와 송풍팬(10) 및 응축기팬(14)의 각 구동과 정지를 명령하도록 프로그램된다.

표시부(26)는 제어부(25) 명령에 따라 사용자의 운전조건 입력 값과 동작상태 등을 표시하기 위한 것으로, 예를 들면 통상의 액정표시소자나 유기 EL(Organic Light Emitting Diodes) 표시소자 등으로 제공될 수 있다.

압축기구동부(27)와 송풍팬구동부(28) 및 응축기팬구동부(29)는 제어부(25) 명령에 따라 전술한 압축기(11)와 송풍팬(10) 및 응축기팬(14)의 전원을 단속하는 간단한 통상의 전원회로로 제공될 수 있다.

이상과 같은 이 발명에 따른 건조기는 건조모드 또는 저온저장모드로 선택운전될 수 있다. 건조모드가 선택되면, 냉매회로에는 전환밸브(17,18)에 의해 응축기(12)가 연결되고 보조응축기(13)는 차단되며, 저온저장모드는 반대로 응축기(12)가 차단되고 보조응축기(13)가 냉매회로에 연결된다. 저온저장모드는 통상적인 냉장고의 경우와 같이 건조실(2)의 온도와 습도에 따라 압축기(11)와 송풍팬(10) 및 응축기팬(14)을 구동하면 되며, 편의상 자세한 설명은 생략한다. 건조모드의 바람직한 제어 흐름도는 도 3과 같으며, 이하 상술한다.

도 3은 전술한 제어부(25) 프로그램의 바람직한 흐름도이다. 이하, 그 흐름도를 병행 참조하여 이 발명에 따른 건조기의 건조작동을 설명한다.

건조모드의 첫번째 단계(S1)에서는 사용자로부터 입력되는 건조 온도와 습도 및 편차값이 설정된다. 온도 설정은 피건조물에 따라 적절한 건조 온도 유지를 위한 것이다. 건조 온도 유지는 전술한 압축기(11) 구동을 제어함으로써 가능하다. 습도 설정은 건조실 공기의 함수율에 따라 측정되며 건조되는 피건조물의 수분함량을 나타내므로 피건조물 내용에 따라 적절한 값으로 설정한다. 건조기는 원하는 습도에 도달할 때까지 운전되는 것이다. 편차값은 적절한 건조 온도에 대하여 일정 범위에서 상승과 하강을 반복하도록 그 온도제어의 상한값과 하한값을 설정하기 위한 것이다. 예를 들면, 설정 온도가 45℃이고, 편차값이 ±2.5이면, 온도제어의 상한값은 47.5℃이고, 그 하한값은 42.5℃가 된다. 이와 같이 온도변화를 주는 이유는 그 온도변화에 따라 건조실 내부 압력에 변화를 유도하여 건조를 촉진시키고 결국 건조시간을 단축시킬 수 있기 때문이다. 바람직한 편차값은 3~5℃가 바람직하며, 그보다 작으면 압력 변화에 따른 효과가 낮아 건조시간이 길어지고, 그보다 크면 압축기의 운전시간이 길어져서 전력소모가 커지고 과부하 운전이 염려된다.

사용자의 운전조건 입력 설정이 완료되면 그 입력값을 저장하고, 송풍팬(10)압축기(11)를 구동한다(단계 S2). 송풍팬(10)이 구동되면 건조실(2) 공기는 공기순환통로(3)의 입구 측 개구(4)와 중간 개구(6)를 통해 송풍팬(10) 쪽으로 강제로 흡입된 후 그 출구 측 개구(5)를 통해 다시 건조실(2)로 송풍되어 건조실(2)을 순환하게 된다.

송풍팬(10) 구동은 후술하는 바와 같이 건조실(2) 습도가 전술한 설정 습도에 도달할 때까지 지속된다. 한편, 압축기(11)가 구동되면 응축기(12)는 발열하고, 증발기(15)는 냉각되며, 공기순환통로(3)의 입구 측 개구(4)를 통해 흡입되는 공기를 냉각 제습하고, 출구 측 개구(5) 통해 송풍되는 공기를 가열하는 열교환작용이 이뤄진다.

압축기 구동은 건조실 온도 변화에 따라 제어된다. 즉, 송풍팬과 압축기 구동 단계(S2) 이후에, 건조실(2) 온도를 실시간 체크하고(단계 S4), 체크된 온도를 설정된 온도와 비교하여(단계 S5, S6), 현재 온도가 설정 온도의 편차범위 상한값 이상으로 상승하면 그 압축기 구동이 정지되고(단계 S7), 건조실(2) 온도가 설정온도의 편차범위 하한값 이하로 내려가면 그 압축기 구동이 재개된다(단계 S8). 이로써 건조실(2) 온도는 설정된 온도 편차범위에서 상승과 하강을 반복하게 되고, 이러한 온도변화에 따라 건조실(2) 압력변화가 유도된다. 이와같이 건조실(2) 온도를 적정 온도로 유지하면서 제습하여 피건조물에 대한 건조작용을 유지하는 한편, 건조실 내 압력에 변화를 줌으로써 그 건조작용을 촉진시킬 수 있는 것이다.

건조실 온도가 설정된 온도의 편차범위 이내일 때는 현재의 건조실 습도를 체크하고(단계 S9) 설정된 습도와 비교하여(단계 S10), 설정 습도에 도달하면 압축기와 송풍팬 구동을 멈추고 건조모드를 종료하고, 설정 습도에 도달하지 못하였으면, 전술한 온도 체크 단계(S4)부터 반복하는 것이다.

전술한 온도제어 루틴(단계 S4 내지 S8)과 습도제어 루틴(단계 S9 내지 S10)은 도면의 예시와 달리 그 순서가 맞바뀌어도 무방하며, 순차적인 아닌 동시 실행이 가능한 종속 프로그래밍이 가능할 것이다.

다음은 상기의 구성과 제어방법이 적용된 이 발명의 실시예와 동일 규격의 타사 제품을 시험 운전하여 얻은 비교예이다.

<실시예>

외관크기(W×D×H): 710×810×1820

소비전력: 400W

건조량: 90㎏

건조물: 생고추

건조(설정) 온도/편차: 50℃/±2.5

평균 건조시간: 20~22시간

함수율: 0%

비고: 운전 개시후 건조실 온도가 설정온도의 편차범위 상한값(52.5℃)에 도달하고부터 그 하한값(47.5℃)으로 내려가기까지의 시간이 내용물 양에 따라 다소 차이가 있으나 대략 5분 정도 소요되었고, 건조가 진행될수록 점점 빨라지며, 총 건조시간이 약 1.5시간 단축되었음.

<비교예>

제품명: 라셀르(모델: DY-110H)

외관크기(W×D×H): 640×810×1820

소비전력: 2.4㎾

건조량: 90㎏

건조물: 생고추

건조온도: 60℃

함수율: 3~4%

참고로, 비교된 제품명 라셀르는 전기발열히터를 사용한 열풍 건조방식으로, 그 구성은 전술한 인용문헌 1에 개시된 것과 실질적으로 동일한 것이다.

상기 실시예와 비교예를 통하여 알아본 바와 같이, 이 발명은 동일 유사한 타 제품에 비교하여, 같은 건조물을 같은 양으로 목표 함수율 0%가 될 때까지의 그 건조시간을 대략 절반으로 줄일 수 있고, 소비전력 또한 현저하게 줄일 수 있어 매우 경제적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 특히 이 발명은 지금까지 여러 이유로 실용화 할 수 없었던 냉동사이클을 이용한 저온 건조로써 식품건조처리의 품질 향상에 크게 기여할 수 있는 것이다.

1: 건조기 본체, 2: 건조실, 3: 공기순환통로, 4;5;6: 개구, 7: 문, 8: 채반, 9: 충격방지시일, 10: 송풍팬, 11: 압축기, 12: 응축기, 13: 보조응축기, 14: 응축기팬, 15: 증발기, 16: 팽창밸브, 17;18: 냉매용 전환밸브, 19: 배수구, 21: 키입력부, 22: 온도감지부, 23: 습도감지부, 24: 타이머, 25: 제어부, 26: 표시부, 27: 압축기 구동부, 28: 송풍팬 구동부, 29: 응축기팬 구동부

Claims (3)

1. 냉동사이클용 압축기와 응축기와 팽창밸브 및 증발기를 포함하며, 피건조물을 수용하도록 문으로 개폐되는 건조실과 이 건조실의 공기를 순환시키기 위해 구분 형성된 공기순환통로가 있고, 상기 건조실에 그 공기순환통로의 입구 측과 출구 측 및 그 중간 지점과 각각 연통하는 제1, 제2, 제3개구가 있는 본체를 구비하고, 상기 공기순환통로에는 입구 측과 출구 측에 상기 증발기와 응축기가 각각 배치되고, 그 제1개구와 제3개구를 통해 상기 건조실로부터 공기를 흡입하여 제2개구를 통해 다시 건조실로 송풍하도록 작동하는 송풍팬이 설치되어, 그 송풍팬에 의해 건조실 공기의 일부가 상기 공기순환통로의 제1개구로부터 제2개구로 송풍되면서 증발기 및 응축기와 차례로 열교환하는 동시에 그 건조실 공기의 나머지 일부는 제3개구에서 제2개구로 송풍되어 응축기와만 열교환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 건조실 공기에 대한 온도와 습도 및 그 온도에 대한 편차값을 설정하여, 그 설정된 습도에 도달하기 까지 상기 송풍팬을 연속으로 구동하면서 상기 설정된 온도에 대한 편차값 범위에서 상기 압축기의 구동을 간헐적으로 제어하는 제어수단을 포함하는 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 응축기와 병렬로 연결되고 외부에 위치하는 보조응축기와 그 열교환용 팬, 그리고 그 응축기와 보조응축기에 대한 냉매 흐름을 선택 절환하기 위한 절환밸브를 더 포함하여, 상기 보조응축기를 선택하여 건조실을 저온 상태로 유지하는 저온저장고로 운전할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 냉동사이클을 이용한 다목적 건조기.
   

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