KR20180091650A

KR20180091650A - 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기

Info

Publication number: KR20180091650A
Application number: KR1020170017211A
Authority: KR
Inventors: 한상옥
Original assignee: 한상옥
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2018-08-16
Also published as: KR101907669B1

Abstract

본 발명은 저온상태에서 사용하는 냉매순환장치 및 저온 제습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전속도가 일정한 압축기를 사용하는 냉매순환장치에서, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 일정 수준 이하로 떨어질 때, 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기의 선단으로 반송하여, 압축기에 항상 일정한 부하가 걸리도록 함으로써, 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 떨어지는 저온상태에서도 압축기를 정지시키지 않고 제습작용을 계속할 수 있는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기에 관한 것이다.

Description

냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기{Dehumidifier and refrigerant cycle apparatus which have refrigerant equalizing system}

본 발명은 저온상태에서 사용하는 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 일정 수준 이하로 떨어질 때, 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기의 선단으로 반송함으로써 압축기에 부하가 일정하도록 하여 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 떨어지는 저온상태에서도 압축기를 멈추지 작동시켜서 제습작용을 계속할 수 있는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기에 관한 것이다.

통상 제습기는 공기 중에 포함된 수증기를 제거하여 상대습도를 낮추기 위한 것이다. 예를 들어, 농수산물 건조장은 상태습도가 70% 이상이면 다습한 상태로 곰팡이나 세균 등이 증식되어 농수산물에 부패나 병해가 발생하게 된다. 따라서 이러한 농수산물 건조장에는 제습기를 사용하여 상대습도를 30~70%의 범위 내로 유지하여 농수산물을 신속하게 건조하고 부패나 병해가 발생하지 않도록 한다.

이러한 제습기는 습한 공기를 히터로 가열하여 수분을 제거하는 가열식 제습기와, 습한 공기를 냉매로 냉각하여 공기 중에 포함된 수분을 응축시키는 냉각식 제습기로 구분된다. 특히 냉각식 제습기는 냉매순환장치를 이용하는데, 종래의 냉매순환장치는 도 7에서 보는 바와 같이, 저온 저압가스 냉매를 압축하여 고온 고압가스로 만드는 압축기와, 압축기에서 토출되는 고온 고압가스의 냉매를 응축시켜 고온 고압의 액상냉매로 만드는 응축기와, 고온 고압의 액상냉매를 급속 팽창시켜 저온 저압 기체가 되게 하는 팽창밸브와, 안개상태의 냉매가 기체로 변하는 동안에 공기 중의 열을 빼앗는 증발기를 포함하여 이루어진다.

따라서 습한 공기는 증발기를 통과하는 동안에 이슬점 이하로 떨어져서 공기 중의 수분이 물로 응축됨으로써 건조한 공기가 된다. 그리고 건조한 공기는 응축기를 통과하는 동안에 응축열을 전달받아서 가열되어 고온-건조한 공기가 된다. 이러한 고온-건조한 공기는 송풍기를 이용하여 농수산물 건조장으로 송풍함으로써 농수산물을 건조하게 된다.

그런데 통상의 냉매순환장치에서 사용하는 압축기는 항상 일정한 속도로 회전하는 정속압축기이다. 이러한 정속압축기는 온도에 관계없이 항상 일정한 속도로 회전하기 때문에 증발기로 유입되는 공기의 온도가 낮은 저온상태에서는 압축기가 손상되기 쉽다. 즉, 15℃ 이하의 공기가 증발기로 유입되면, 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 떨어져서 저부하가 걸리기 쉽다. 또한, 증발기에서 냉매가 충분히 기화하지 못하여 압축기로 유입되는 냉매가 액체상태이므로 장시간 사용할 경우 압축기에 고장이 발생하게 된다.

한편, 최근에는 기후변화로 인해서 농수산물 건조장의 온도가 15℃ 이하로 떨어지는 빈도가 높아지고 있다. 예를 들어, 곶감이나 황태 등과 같은 농수산물은 늦가을이나 초가을에 건조하기 때문에 공기의 온도가 15℃ 이하로 떨어지는 경우가 많다. 이에 따라 정속압축기를 사용하는 종래의 저온 제습기는 공기의 온도가 15℃ 이하로 떨어지는 저온상태에서는 압축기를 보호하기 위해서 압축기의 작동이 일시적으로 중지되게 된다.

그러면 압축기가 일시적으로 정지된 동안에 제습 작용이 중단될 뿐만 아니라 다시 정상상태에 도달하기까지 상당한 시간이 요구되기 때문에 농수산물을 신속히 건조하기 어렵다. 이러한 점을 고려하여, 공기의 온도 변화에 따라 회전속도가 자동으로 조절되는 '인버터 압축기'를 사용하기도 한다. 그러나 '인버터 압축기'는 전자제어장치를 사용하기 때문에 가격이 비쌀 뿐만 아니라 주변 환경에 매우 민감하므로 설계나 운영에 어려움이 있고 잔고장이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 따라 인버터 압축기와 같은 고가의 응축기를 사용하지 않으면서도 공기의 온도가 15℃ 이하로 내려가는 저온상태에서도 제습 작용을 계속할 수 있는 저온 제습기가 요청되고 있다.

또한, 종래의 제습기는, 도 7에서 보는 바와 같이, 하나의 증발기(30)와 응축기(40)로 구성되므로 제습 및 가열이 충분하지 못하다는 문제가 있었고, 송풍기(60)의 송풍량이 부족하여 농수산물 건조장의 공기 순환량이 부족하여 부분적으로 농수산물의 건조가 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

(0001) 대한민국 등록특허공보 제10-0514434호 (0002) 대한민국 공개실용신안 제20-2016-0002902호 (0003) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0013753호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 증발기로 유입되는 공기의 온도가 15℃ 이하로 떨어지는 저온상태에서도 압축기의 작동이 중단되지 않고 제습작용을 계속할 수 있는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 온도의 변화에 관계없이 항상 일정한 속도로 회전하는 압축기를 사용하면서도 증발기로 유입되는 공기의 온도가 15℃ 이하로 내려가는 저온상태에서도 압축기의 작동이 중단되지 제습작용을 계속할 수 있는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어진 두 개의 열교환기를 설치하여 제습 및 가열이 충분하도록 하여 농수산물을 신속하게 건조할 수 있고, 송풍량이 우수한 송풍기를 사용하여 고온-건조한 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사함으로써 농수산물 건조장의 공기 순환량을 늘려서 농수산물이 골고루 건조되도록 하는 특징으로 하는 저온 제습기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치는, 냉매를 흡입하여 응축온도에 해당되는 포화압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 주변의 공기와 열 교환하여 응축시키고 주변의 공기를 가열하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과, 상기 모세관에서 팽창된 냉매가 기체 상태로 변하면서 주변의 공기를 냉각시켜 공기 중의 수분을 응축시키는 증발기와, 상기 증발기에서 배출되는 냉매 속에 포함된 액체를 분리하는 기액분리기를 포함하는 냉매순환장치에 있어서,

상기 압축기는 온도의 변화에 관계없이 항상 일정한 속도로 회전하는 정속압축기이고; 상기 압축기의 선단과 후단에는, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도에 따라서 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하는 냉매 이퀄라이징 수단;을 더 포함하여, 상기 압축기에 걸리는 부하를 공기의 온도 변화에 관계없이 항상 일정하게 유지함으로써 저온상태에서도 제습 작용을 계속할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 냉매 이퀄라이징 수단은, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 상기 압축기와 응축기 사이의 연결배관에 설치되는 온도센서와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송할 수 있도록 상기 압축기의 후단과 선단을 연결하는 냉매반송라인과; 상기 냉매반송라인에 설치되어 반송되는 냉매의 양을 제어하는 냉매제어밸브와; 상기 온도센서 및 냉매제어밸브와 전기적으로 연결되고 상기 온도센서에서 측정된 냉매의 온도에 따라서 상기 냉매제어밸브를 자동으로 제어하는 냉매반송제어부;를 포함하여 이루어진다.

상기 냉매반송제어부는, 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도가 50℃ 이하로 떨어질 때, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 냉매반송라인을 통해서 상기 압축기의 선단으로 반송하기 시작하고, 상기 온도센서에 의해서 측정된 냉매의 온도가 85℃ 이상인 경우에는 상기 냉매반송라인을 통한 냉매의 반송을 중지한다.

상기 냉매반송제어부는, 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도가 60℃ 이하로 떨어지면, 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 일부를 상기 냉매반송라인을 통해서 상기 압축기의 선단으로 반송하기 시작하고, 상기 온도센서에 의해서 측정된 냉매의 온도가 70℃ 이상인 경우에는 상기 냉매반송라인을 통한 냉매의 반송을 중지한다.

또한, 본 발명에 따른 저온 제습기는, 저온상태에서 사용하는 저온 제습기에 있어서, 일정한 크기의 내부공간을 갖는 케이스와; 상기 케이스의 양 측면에 형성되어 외부의 공기가 유입되는 두 개의 유입구와; 상기 두 개의 유입구에 각각 근접하게 설치되는 두 개의 열교환기와; 상기 케이스의 상면에 형성되어 상기 두 개의 열교환기를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출구와; 상기 배출구에 설치되고 상기 두 개의 열교환기를 통과한 공기를 외부로 분사하는 송풍기와; 상기 두 개의 열교환기에 냉매를 공급할 수 있도록 상기 케이스의 하단부에 설치되는 냉매순환장치를 포함하되, 상기 냉매순환장치는, 항상 일정한 속도로 회전하여 냉매를 흡입하여 응축온도에 해당되는 포화압력까지 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 주변의 공기와 열 교환하여 응축시키고 주변의 공기를 가열하는 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과; 상기 모세관에서 팽창된 냉매가 기체 상태로 변하면서 주변의 공기를 냉각시켜 공기 중의 수분을 응축시키는 증발기와; 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하고 상기 냉매의 온도에 따라 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하는 냉매 이퀄라이징 수단;을 더 포함하여, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 일정 수준 이하로 떨어질 때, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하여 상기 압축기 내부에 일정 수준의 부하가 걸리도록 함으로써 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 떨어지는 저온상태에서도 압축기를 정지시키지 않고 제습작용을 계속할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 증발기와 압축기 사이에는 상기 증발기에서 배출되는 냉매 속에 포함된 액체 상태의 냉매를 분리하기 위한 기액분리기가 더 설치된다.

상기 두 개의 열교환기는 평행하고 근접하게 설치되는 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어진다.

상기 두 개의 열교환기의 상단은 양쪽으로 벌어지고 하단은 가운데로 모여서 V자 형태로 이루어짐으로써 상기 두 개의 유입구에서 유입되는 공기가 상기 두 개의 열교환기를 통과하여 상기 배출구로 원활하게 배출되고, 상기 두 개의 열교환기의 하부에는 상기 증발기에서 발생하는 응축수를 모아서 배출하기 위한 응축수 트레이가 설치된다.

상기 배출구에 설치되는 송풍기는 상기 두 개의 열교환기를 통과하여 건조된 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사할 수 있도록 송풍량을 크게 하여 농수산물 건조장 내의 공기 순환량을 충분하게 한다.

본 발명의 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치에 의하면, 압축기에서 토출되어 응축기로 공급되는 냉매의 온도에 따라서 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기의 전단으로 반송하여 압축기에 걸리는 부하(또는 냉매의 온도)를 일정한 범위로 유지함으로써 증발기로 유입되는 공기의 온도가 15℃ 이하로 내려가는 저온상태에서도 압축기의 작동을 중지시키지 않고 제습작용을 계속할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치에 의하면, 온도의 변화에 따라 회전속도가 항상 일정한 정속 응축기를 사용함으로 제습기의 가격을 낮추고 잔고장이 발생하지 않기 때문에 유지관리가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기에 따르면, 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어진 두 개의 열교환기를 사용하여 응축 및 가열 효율을 향상시킬 수 있고, 두 개의 열교환기의 상단부는 양쪽으로 벌어지고 하단부는 가운데로 모여서 일정한 각도로 기울어지게 설치함으로써 공기의 흐름을 원활하며, 두 개의 열교환기의 상부에 송풍량이 우수한 송풍기를 설치하여 건조한 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사하여 농수산물을 신속하고 균등하게 건조함으로써 농수산물의 상품성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치에서의 통상의 냉매순환 사이클과 냉매 이퀄라이징 사이클의 흐름을 보여주는 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치를 이용한 저온 제습기의 바람직한 실시 예를 보여주는 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치를 이용한 저온 제습기의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 바람직한 실시 예를 보여주는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기의 작용을 보여주는 개략적인 단면도,
도 7은 종래 기술에 따른 저온 제습기의 일 예를 보여주는 구성도이다.

이하, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치 및 이를 이용한 저온 제습기의 바람직한 실시 예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치의 바람직한 실시 예를 보여주는 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치에서의 통상의 냉매순환 사이클과 냉매 이퀄라이징 사이클을 보여주는 설명도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치(50)는, 크게 압축기(51), 응축기(35), 모세관(52), 증발기(33), 기액분리기(53) 및 냉매 이퀄라이징 수단(70)을 포함하여 이루어진다.

상기 압축기(51)는 냉매를 순환시키는 펌프 역할을 하는 것으로, 증발기(33)에서 증발한 저온 저압의 기체 냉매를 흡입하여 다음의 응축기(35)에서 응축 액화할 수 있도록 응축온도에 해당되는 포화압력까지 압력을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에 따른 압축기(51)는 항상 일정한 속도로 회전하는 정속압축기이다. 정속 압축기는 인버터 압축기에 비해서 가격이 저렴하고 구조가 단순하여 잔고장이 발생하기 않는다는 장점이 있다.

상기 응축기(35)는 압축기(51)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 주변의 공기와 열 교환하여 기체 냉매의 열을 방출시킴으로써, 고온 고압의 액체 냉매로 응축시킴과 더불어 주변의 공기를 가열시킨다.

상기 모세관(52)은 응축기(35)에서 액화된 고온 고압의 냉매가스를 교축(좁은 곳을 통해서 급히 넓은 곳으로 방출), 팽창시켜서 저온 저압의 냉매로 변환시켜주는 역할을 한다.

상기 증발기(33)는 모세관(52)을 통과한 저온 저압의 액체 냉매가 저온 저압의 기체 냉매로 변화하면서 주변의 공기가 갖고 있는 열을 흡수하여 온도를 하강시킴으로써, 주변의 공기를 냉각시켜 공기 중에 포함된 수분을 응축시킨다.

상기 기액분리기(53)는 증발기(33)에서 배출되는 저온 저압의 냉매 속에 포함된 액체 상태의 냉매를 분리하는 것으로, 저온상태에서 액체 상태의 냉매가 지속적으로 압축기(51)로 유입되어 압축기(51)가 손상되는 것을 방지한다.

따라서 본 발명의 냉매순환장치(50)를 이용한 통상의 냉매순환사이클은, 도 2에서 보는 바와 같이, 압축기(51)→응축기(35)→모세관(52)→증발기(33)의 순으로 냉매가 순환하면서, 상기 증발기(33)를 통과하는 공기로부터 열을 흡수하여 공기 중에 포함된 습기를 제거하고, 상기 응축기(35)에서 습기가 제거된 차가운 공기를 가열할 수 있다.

그런데 상기 증발기(33)를 통과하는 공기의 온도가 15℃ 이하로 떨어지는 저온상태의 경우에는 상기 증발기(33)를 통과하는 냉매의 충분히 기화하지 못하게 된다. 그러면 상기 압축기(51)로 유입되는 냉매의 온도가 낮아지기 때문에 압축기(51)에 걸리는 부하가 작아지게 된다. 또한, 상기 증발기(33)에서 냉매가 충분히 증발하지 못하면 액체 상태의 냉매가 압축기(51)로 유입되게 된다. 이와 같이, 압축기(51)가 저부하 상태에서 일정한 속도로 회전하거나 액체 상태의 냉매가 지속적으로 유입되면 상기 압축기(51)에 고장이 발생하게 된다.

본 발명은 저온상태에서 압축기(51)에 고장이 발생하지 않도록 하기 위해서, 상기 압축기(51)에서 토출되는 냉매의 온도에 따라서 냉매의 일부를 압축기(51)의 선단으로 반송함으로써 압축기(51)에 걸리는 부하(또는 냉매의 온도)를 일정한 범위 내로 유지하여 압축기(51)의 작동이 중단되지 않도록 하는 것이다.

이를 위해서, 상기 냉매 이퀄라이징 수단(70)은, 다시 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 압축기(51)에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기(51)의 선단으로 반송하기 위한 냉매반송라인(72)과, 상기 냉매반송라인(71)에 설치되어 반송되는 냉매의 양을 제어하는 냉매제어밸브(73)와, 압축기(51)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 압축기(51)와 응축기(35) 사이의 연결배관(56)에 설치되는 온도센서(71)와, 온도센서(71) 및 냉매제어밸브(73)와 전기적으로 연결되고 온도센서(71)에서 측정된 냉매의 온도에 따라서 상기 냉매제어밸브(73)를 제어하는 냉매반송제어부(75)를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 냉매반송라인(72)은 상기 압축기(51)와 응축기(35) 사이를 연결하는 연결배관(56a)과, 상기 기액분리기(53)와 압축기(51)를 사이를 연결하는 연결배관(56b) 사이에 설치되는 바이패스 라인으로, 상기 압축기(51)에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기(51)의 선단으로 반송할 수 있게 한다.

상기 냉매제어밸브(73)는 냉매반송라인(71)에 설치되어 반송되는 냉매의 양을 제어하는 전자밸브이다. 상기 냉매반송라인(71)에는 도시되지 않은 체크밸브가 더 설치되어 반송 냉매가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상기 온도센서(71)는 압축기(51)에서 토출되는 냉매의 온도를 간접적으로 측정할 수 있도록 압축기(51)와 응축기(35) 사이의 연결배관(56a)에 설치된다. 예를 들어, 상기 온도센서(71)는 연결배관(56a)에 밀착되게 설치되어 연결배관(56a)을 따라 이동하는 냉매의 온도를 간접적으로 측정할 수 있다.

상기 냉매반송제어부(75)는 통상의 마이컴으로서, 상기 온도센서(71) 및 냉매제어밸브(73)와 전기적으로 연결되며, 온도센서(71)에서 제공하는 온도 데이터를 근거로 냉매제어밸브(73)를 제어한다.

예를 들어, 상기 냉매반송제어부(75)는 온도센서(71)에 의해 측정된 냉매의 온도가 50℃ 이하로 떨어지면 상기 압축기(51)에서 배출되는 냉매의 일부를 반송하기 시작하고, 상기 온도센서(71)에 의해서 측정된 냉매의 온도가 85℃ 이상인 경우에 냉매의 반송을 중지할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 온도센서(71)에 의해 측정된 냉매의 온도가 60℃ 이하로 떨어질 때 상기 압축기(51)에서 배출되는 냉매의 일부를 반송하기 시작하고, 상기 온도센서(71)에서 측정된 냉매의 온도가 70℃ 이상인 경우에 냉매의 반송을 중지할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 사이클은 도 2에서 보는 바와 같이, 압축기(51)→냉매반송라인(72)→냉매제어밸브(73)→압축기(51)의 순으로 냉매가 반송된다. 그리고 상기 냉매반송제어부(75)는 온도센서(71)에 의해서 측정된 냉매의 온도에 따라 냉매제어밸브(73)를 제어하여 냉매반송라인(72)을 통해서 반송되는 냉매의 양을 조절하여 압축기(51)에 일정한 범위 내의 부하가 걸리도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치는, 저온상태에서도 압축기(51)가 중단되지 않으므로 제습 작용이 계속된다. 아울러 상기 압축기(51)로 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위해서 상기 증발기(33)와 압축기(51) 사이에 기액분리기(53)가 설치된다.

이하에서는 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기의 바람직한 실시 예에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기의 외관을 보여주는 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기의 단면도, 도 5는 본 발명에 따라 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어진 열교환기를 보여주는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기(1)는, 일정한 크기의 내부 공간을 갖고 하단에는 바퀴가 설치된 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 양 측면에 형성되어 외부의 공기가 유입될 수 있도록 하는 두 개의 유입구(12)와, 상기 두 개의 유입구(12)에 근접하도록 상기 케이스(10)의 내부에 설치되는 두 개의 열교환기(30)와, 상기 케이스(10)의 상면에 설치되어 상기 케이스(10) 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출구(17)와, 상기 배출구(17)에 설치되어 상기 두 개의 열교환기(30)를 통과한 공기를 외부로 배출하는 송풍기(20)와, 상기 두 개의 열교환기(30)에 냉매를 공급할 수 있도록 상기 케이스(10) 내부 하단부에 설치되는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치(50)를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 상기 케이스(10)는 직육면체의 상자 형태로 이루어지고, 하단에는 바퀴가 설치되어 사용자가 쉽게 이동시킬 수 있다. 상기 케이스(10)의 양 측면에는 두 개의 유입구(12:12a.12b)를 마주보게 설치하여 외부의 공기가 양 측면에서 유입될 수 있게 한다. 그리고 상기 케이스(10)의 상면에는 배출구(17)가 형성하여 케이스(10) 내부의 공기를 배출시킬 수 있도록 한다. 상기 배출구(17)는 하나 또는 하나 이상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 케이스(10)의 내부에는 두 개의 열교환기(30)가 설치된다. 따라서 상기 두 개의 유입구(12)를 통해서 유입된 공기는 두 개의 열교환기(30)를 통과한 후 그 상부에 형성되어 있는 상기 배출구(17)를 통해서 외부로 배출된다.

그리고 상기 배출구(17)에는 송풍기(20)가 설치된다. 상기 송풍기(20)는 상기 배출구(17)를 통해서 배출되는 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사할 수 있다. 바람직하게 상기 송풍기(20)는 송풍량이 우수한 것이다. 즉, 종래의 제습기에서 사용하는 송풍기는 주로 풍속이 빠른 것을 사용하였으나, 본 발명에서는 풍속보다는 송풍량이 큰 송풍기를 사용함으로써 농수산물 건조장 내의 공기 순환량이 증가하도록 한다. 이와 같이, 공기 순환량이 증가하면, 농수산물 건조장 내의 농수산물이 골고루 건조되는 효과가 있다.

더욱 바람직하게, 상기 케이스(10)는 상부 공간과 하부 공간으로 구획되는데, 상기 두 개의 열교환기(30a)(30b)는 상부 공간에 설치된다. 그리고 하부 공간에는 두 개의 열교환기(30a)(30b)에 냉매를 공급하기 위한 냉매순환장치(50)가 설치된다. 상기 냉매순환장치(50)는 저온상태에서도 응축기의 작동이 중단되지 않기 때문에 제습 작용을 계속할 수 있는 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

바람직하게, 두 개의 열교환기(30:30는 증발기(33)와 응축기(35)의 쌍으로 이루어진다. 상기 증발기(33)는 통과하는 공기를 냉각시켜서 수분을 제거하고, 상기 응축기(33)는 통과하는 공기를 가열한다. 상기 증발기(33)와 응축기(35)는 평행하고 근접하게 설치된다. 따라서 상기 열교환기(33)를 통과한 공기는 수분이 고온-건조한 공기가 된다.

그리고 두 개의 열교환기(30a)(30b)는 상단부가 양쪽으로 벌어지고, 하단부는 가운데로 모여서 전체적으로 V자 형태로 이루어진다. 따라서 상기 유입구(12)를 통해서 유입된 공기는 열교환기(30)를 통과한 후 그 상부에 설치된 배출구(17)를 통해서 원활하게 배출될 수 있다. 그리고 두 개의 열교환기(30)가 맞붙는 하단에는 응축수 트레이(15)가 설치된다. 따라서 상기 응축기(33)에서 발생하는 응축수는 자연스럽게 상기 응축수 트레이(15)로 모인 후 도시되지 않은 응축수 배출관을 통해서 외부로 배출할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기(1)는, 케이스(10)의 양 측면에는 두 개의 유입구(12)를, 상기 케이스(10)의 상면에는 배출구(17)를 형성하고, 상기 케이스(10)의 내부에 V자 형태로 배열되는 두 개의 열교환기(30)를 설치함으로써 유입된 공기의 흐름을 원활하게 한다.

또한, 본 발명은 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어진 두 개의 열교환기(30)를 설치하고 상기 배출구(17)와 송풍기(20)를 설치하여 응축 및 건조를 충분하게 하고 고온-건조한 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사함으로써 농수산물을 신속하고 골고루 건조할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기(1)가 설치된 농수산물 건조장의 일예를 보여준다.

곶감이나 명태 등을 건조하는 농수산물 건조장은 천장이 높고 비교적 외기가 자유롭게 유입될 수 있는 구조이다. 따라서 비가 오거나 기온이 낮은 경우에 농수산물 건조장 내부의 온도가 떨어지면 상대습도가 올라가서 곰팡이나 세균이 증식하기 좋은 환경이 된다. 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기(1)는 이러한 농수산물 건조장의 바닥에 설치되어 농수산물을 건조한다.

도시된 바와 같이, 저온 제습기(1)는 건조장의 바닥 쪽에서 습한 공기를 흡입한다. 그리고 습하고 차가운 공기는 두 개의 열교환기(30)를 통과하는 동안에 수분은 제거되고 온도는 올라가서 고온-건조한 공기로 변하게 된다.

그리고 고온-건조한 공기는 송풍기에 의해서 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사된다. 그러면 천장 쪽으로 분사된 고온-건조한 공기는 중력에 의해 하부로 내려오면서 농수산물 건조장 내부에 골고루 분산되어, 농수산물 건조장 내부의 상대습도를 낮추고 농수산물을 신속하게 건조한다.

이하에서는 본 발명에 따른 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기(1)의 작용에 대해서 설명한다.

상기 저온 제습기(1)의 케이스(10) 상면에 설치된 송풍기(20)를 작동시키면, 상기 케이스(10)의 양 측면에 설치된 유입구(12)를 통해서 농수산물 건조장 내부의 습하고 차가운 공기가 케이스(10)의 내부로 유입된다.

상기 유입구(12)를 통해서 유입된 공기는 증발기(33)와 응축기(35)의 쌍으로 이루어진 두 개의 열교환기(30)를 통과하게 된다. 이때, 증발기(33)를 통과하는 공기는 냉각되어 수분이 제거되고, 응축기(35)를 통과하는 공기는 가열되어 온도가 올라가게 된다.

이어, 상기 두 개의 열교환기(30)를 통과한 고온-건조한 공기는 케이스(10)의 배출구(17)를 통해서 외부로 배출되는데, 상기 배출구(17)에 설치된 송풍기(20)는 고온-건조한 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사한다. 그러면 상기 송풍기(20)에 의해 천장 쪽으로 분사된 고온-건조한 공기는 농수산물 건조장의 하부 쪽으로 내려오면서 농수산물 건조장의 내부에 골고루 분산되고 농수산물 건조장 내부의 습기를 제거하여 상대습도를 낮추고 농수산물을 신속하게 건조한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도에 따라서 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 압축기의 선단으로 반송하여 압축기에 걸리는 부하(또는 냉매의 온도)를 일정한 범위 내로 유지함으로써 공기의 온도가 15℃ 이하로 내려가는 저온상태에서도 압축기의 작동이 중단되지 않고 제습 작용을 계속할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 정속압축기를 사용하여 저렴하고 잔고장이 발생하지 않는 저온 제습 장치를 제공하고 저온상태에서도 제습 작용을 계속하여 농수산물의 건조품질을 향상시켜서 그 상품성을 높일 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 이상에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

1: 저온 제습기 2: 농수산물 건조장
10: 케이스 12: 유입구
15: 응축수 트레이 17: 배출구
30: 열교환기 33: 증발기
35; 응축기 50: 냉매순환장치
51: 압축기 52: 모세관
53: 기액분리기 56: 연결배관
70: 냉매 이퀄라이징 수단 71: 온도센서
72: 반송배관 73: 냉매제어밸브
75: 냉매반송제어부

Claims

냉매를 흡입하여 응축온도에 해당되는 포화압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 토출되는 냉매를 주변의 공기와 열 교환하여 응축시키고 주변의 공기를 가열하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과, 상기 모세관에서 팽창된 냉매가 기체 상태로 변하면서 주변의 공기를 냉각시켜 공기 중의 수분을 응축시키는 증발기와, 상기 증발기에서 배출되는 냉매 속에 포함된 액체를 분리하는 기액분리기를 포함하는 냉매순환장치에 있어서,
상기 압축기는 온도의 변화에 관계없이 항상 일정한 속도로 회전하는 정속압축기이고;
상기 압축기의 선단과 후단에는, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도에 따라서 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하는 냉매 이퀄라이징 수단;을 더 포함하여,
상기 압축기에 걸리는 부하를 공기의 온도 변화에 관계없이 항상 일정하게 유지함으로써 저온상태에서도 제습 작용을 계속할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치.
제1 항에 있어서,
상기 냉매 이퀄라이징 수단은,
상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 상기 압축기와 응축기 사이의 연결배관에 설치되는 온도센서와;
상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송할 수 있도록 상기 압축기의 후단과 선단을 연결하는 냉매반송라인과;
상기 냉매반송라인에 설치되어 반송되는 냉매의 양을 제어하는 냉매제어밸브와;
상기 온도센서 및 냉매제어밸브와 전기적으로 연결되고 상기 온도센서에서 측정된 냉매의 온도에 따라서 상기 냉매제어밸브를 자동으로 제어하는 냉매반송제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치.
제2 항에 있어서,
상기 냉매반송제어부는, 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도가 50℃ 이하로 떨어질 때, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 냉매반송라인을 통해서 상기 압축기의 선단으로 반송하기 시작하고, 상기 온도센서에 의해서 측정된 냉매의 온도가 85℃ 이상인 경우에는 상기 냉매반송라인을 통한 냉매의 반송을 중지하는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치.
제2 항에 있어서,
상기 냉매반송제어부는, 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도가 60℃ 이하로 떨어지면, 상기 압축기에서 배출되는 냉매의 일부를 상기 냉매반송라인을 통해서 상기 압축기의 선단으로 반송하기 시작하고, 상기 온도센서에 의해서 측정된 냉매의 온도가 70℃ 이상인 경우에는 상기 냉매반송라인을 통한 냉매의 반송을 중지하는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 냉매순환장치.
저온상태에서 사용하는 저온 제습기에 있어서,
일정한 크기의 내부공간을 갖는 케이스와;
상기 케이스의 양 측면에 형성되어 외부의 공기가 유입되는 두 개의 유입구와;
상기 두 개의 유입구에 각각 근접하게 설치되는 두 개의 열교환기와;
상기 케이스의 상면에 형성되어 상기 두 개의 열교환기를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출구와;
상기 배출구에 설치되고 상기 두 개의 열교환기를 통과한 공기를 외부로 분사하는 송풍기와;
상기 두 개의 열교환기에 냉매를 공급할 수 있도록 상기 케이스의 하단부에 설치되는 냉매순환장치를 포함하되,
상기 냉매순환장치는, 항상 일정한 속도로 회전하여 냉매를 흡입하여 응축온도에 해당되는 포화압력까지 압축하는 압축기와;
상기 압축기에서 토출되는 냉매를 주변의 공기와 열 교환하여 응축시키고 주변의 공기를 가열하는 응축기와;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 모세관과;
상기 모세관에서 팽창된 냉매가 기체 상태로 변하면서 주변의 공기를 냉각시켜 공기 중의 수분을 응축시키는 증발기와;
상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하고 상기 냉매의 온도에 따라 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하는 냉매 이퀄라이징 수단;을 더 포함하여,
상기 압축기에서 토출되는 냉매의 온도가 일정 수준 이하로 떨어질 때, 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축기의 선단으로 반송하여 상기 압축기 내부에 일정 수준의 부하가 걸리도록 함으로써 상기 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 떨어지는 저온상태에서도 압축기를 정지시키지 않고 제습작용을 계속할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기.
제5 항에 있어서,
상기 증발기와 압축기 사이에는 상기 증발기에서 배출되는 냉매 속에 포함된 액체 상태의 냉매를 분리하기 위한 기액분리기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기.
제6 항에 있어서,
상기 두 개의 열교환기는 평행하고 근접하게 설치되는 증발기와 응축기의 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기.
제7 항에 있어서,
상기 두 개의 열교환기는 상단부가 양쪽으로 벌어지고 하단부는 가운데로 모여져서 ∨자 형태로 이루어짐으로써 상기 두 개의 유입구에서 유입되는 공기의 흐름을 원활하게 하고, 상기 두 개의 열교환기의 하부에는 상기 증발기에서 발생하는 응축수를 모아서 배출하기 위한 응축수 트레이가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기.
제8 항에 있어서,
상기 배출구에 설치되는 송풍기는 상기 두 개의 열교환기를 통과하여 건조된 공기를 농수산물 건조장의 천장 쪽으로 분사할 수 있도록 송풍량을 크게 하여 농수산물 건조장 내의 공기 순환량을 크게 하는 냉매 이퀄라이징 수단이 구비된 저온 제습기.