KR20180116804A - 건조기 열풍 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건조실 내의 공기를 원활하게 순환시키면서 히트펌프에 의해 제습 및 가열하여 안정적으로 유지한 열풍을 건조실에 지속적으로 공급하고, 열풍에 의한 피건조물의 파손 및 냉매에 의한 히트펌프의 손상도 방지하여, 안전하게 동작하는 건조기 열풍 발생장치에 관한 것으로서, 열전달 및 원활한 공기 흐름을 고려하여 설비실(2), 제습실(3) 및 열풍실(4)을 배치하고, 건조실 내의 상태 및 냉매의 상태에 따라 열풍을 안정적으로 유지하며, 상한 제한값을 두어 안전 운전한다.

Description

건조기 열풍 발생장치{HOT-AIR GENERATING APPARATUS FOR DRYER}
본 발명은 건조실 내의 공기를 원활하게 순환시키면서 히트펌프에 의해 제습 및 가열하여 안정적으로 유지한 열풍을 건조실에 지속적으로 공급하고, 열풍에 의한 피건조물의 파손 및 냉매에 의한 히트펌프의 손상도 방지하여, 안전하게 동작하는 건조기 열풍 발생장치에 관한 것이다.
건조기는 건조실 내에 가열 건조한 열풍을 불어넣어 건조실 내의 피건조물을 건조하고 피건조물의 건조 과정에서 습기가 함유된 공기를 흡기하여서 열풍에 의한 건조가 잘 되도록 하는 열풍 발생장치를 필요로 한다.
이러한 건조기의 열풍 발생장치는 건조실 내의 공기를 흡기하여 제습 및 가열한 후 건조실 내에 재공급하는 과정이 필요하며, 이를 위해서 등록특허 제10-1390646호 및 공개특허 제10-2012-0135758에는 제습 및 가열이 가능한 히트펌프를 사용하는 기술이 개시되어 있다.
그런데, 건조기는 피건조물을 건조 열풍으로 건조하기 위한 시설이므로, 열풍을 피건조물의 종류에 맞게 적절하게 유지 관리하지 아니하면 피건조물이 손상될 수 있으나, 상기한 종래기술에서는 이에 대한 대책이 결여되어 있다. 즉, 건조기는 피건조물이 어떤 종류인지에 따라 건조 열풍의 온도 또는 습도를 달리해야 하고, 일정 범위 내에서 안정적으로 유지하여야 한다.
더욱이, 히트펌프는 냉매를 상변환시키며 순환시키는 구조로 되어 있으므로, 냉매 압력 또는 온도에 의해서, 히트펌프가 파손될 수도 있고, 열풍의 온도에도 큰 영향을 준다. 이에, 히트펌프의 안전 운전을 위해서 뿐만 아니라 열풍의 온도 및 습도의 안정적 유지를 위해서도 냉매 상태에 따라 적절하게 대응하며 운전해야 하지만, 상기한 종래기술에는 이이 대한 대책이 결여되어 있다.
또한, 건조기 열풍 발생장치는 건조실 내에 고르게 열풍을 불어주면서 습기가 함유된 공기만 효과적으로 흡기하여만 건조 효율을 높일 수 있고, 결국, 건조실 내의 공기 흐름을 원활하게 하기 위한 구조를 갖추어야 하지만, 상기한 종래기술에서는 이에 대한 제안이 결여되어 있다.
KR 10-1390646 B1 2014.04.24. KR 10-2012-0135758 A 2012.12.17.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 창안된 발명으로서, 열풍을 안정적으로 유지하면서 안전 운전할 수 있고, 건조실 내 공기의 흐름을 원활하게 하여 피건조물이 잘 건조되도록 흡기 및 열풍 공급 구조를 갖추는 건조기 열풍 발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 증발기(11), 압축기(12), 응축기(13) 및 팽창변(14)으로 구성되는 히트펌프(10), 건조실(1) 내의 공기를 흡기하여 증발기(11)로 냉각 제습한 후 응축기(13)로 고온 가열하여 건조실(1) 내로 불어넣도록 공기 통로를 제공하고 중도에 순환팬(21)이 설치된 덕트(20), 및 히트펌프(10)와 순환팬(21)의 동작을 제어하는 제어기(30)를 포함하는 건조기 열풍 발생장치에 있어서, 압축기(12), 팽창변(14) 및 순환팬(21)을 배치한 하부의 설비실(2), 설비실(2)의 전면측을 구획하여 마련하되 건조실(1)과 연통되는 전면의 공기 유입구에 증발기(11)를 설치한 제습실(3), 및 설비실(2) 위에 간격을 두고 설치하되 건조실(1) 내를 향해 상향 경사진 방향을 바라보게 조성하여 건조실(1)과 연통되게 한 상부측의 공기 토출구에 응축기(13)를 설치한 열풍실(4)로 구획되고, 제습실(3) 및 열풍실(4)이 건조실(1) 내를 향하도록 건조실(1)의 일측 벽면에 설치하거나 또는 일측 벽체를 구성하게 하며, 건조실(1) 온도 및 습도를 검출하는 온습도 센서(1a)와, 압축기(12)에서 토출되는 냉매 온도 및 압력을 검출하는 냉매 센서(15)의 검출값에 따라 송풍량을 산정하는 미리 정한 제어규칙에 의거하여 제어기(30)에서 순환팬(21)의 송풍량을 제어하되, 건조실(1) 온도에 대해 상한 제한값을 미리 정하여 두고, 상한 제한값에 도달할 시에 압축기(12)를 정지시킴과 동시에 순환팬(21)의 송풍량을 최대로 하고, 이후 미리 정한 재기동 하한값으로 낮아질 시에 압축기(12)를 동작시켜 상기 미리 정한 제어규칙에 따라 순환팬(21)을 제어하는 비상 동작을 수행하게 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 상한 제한값 및 재기동 하한값은 냉매 압력에 대해서도 미리 정하여 두어, 냉매 압력에 따라 비상 동작을 수행할 수 있게 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 상한 제한값 및 재기동 하한값은 냉매 온도에 대해서도 미리 정하여 두어, 냉매 온도에 따라 비상 동작을 수행할 수 있게 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 냉매 센서(15)는 압축기(12)에서 토출되는 냉매뿐만 아니라 압축기(12)에 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 검출하고, 상기 미리 정한 제어규칙은 건조실(1) 온도 및 습도와, 압축기(12) 통과 전후 냉매의 온도 및 압력에 따라 순환팬(21)의 송풍량을 산정한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 증발기(11) 전체면 및 응축기(13) 전체면을 통해 균일한 풍압으로 공기 흐름을 유도하기 위해 병렬 배치한 복수 덕트(30)로 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 연결하고, 각 덕트(30)의 중도에 설치할 순환팬(21)을 설비실(2) 내에 배치되게 하며, 각 순환팬(21)의 송풍량을 제어할 시에 상호 동일한 송풍량을 갖도록 제어기(30)에서 제어한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 건조기 열풍 발생장치를 복수 개로 병렬 연결하되, 어느 하나의 건조기 열풍 발생장치의 제어기(30)에서 각 건조기 열풍 발생장치의 검출값을 취합하고 건조실 내로 불어주는 열풍의 총 송풍량을 조절하기 위해서 각 건조기 열풍 발생장치의 순환팬(21)을 개별 제어하되, 냉매에 대한 검출값에 따라 비상 동작이 필요한 건조기 열풍 발생장치를 선별적으로 비상 동작하게 제어한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 건조실 공기의 온도 및 습도와 압축기 토출 냉매의 온도 및 압력의 검출값에 따라 송풍량을 제어하므로, 건조실 내로 불어넣는 열풍을 안정적으로 유지하며 운전할 수 있고, 상한 제한값을 두어 운전하므로, 안전하게 운전할 수 있고, 특히, 상한 제한값에 도달할 시에 압축기(12)를 정지시킨 상태에서 순환팬(21)을 풀가동하여 여열을 사용하므로, 열풍은 멈추지 아니하고 지적으로 공급하면서 상한 제한값 이하로 신속하게 복원할 수 있다.
또한, 본 발명은 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 복수 덕트(30)로 연결하여 건조실 내의 공기를 균일하게 흡기하고 열풍을 건조실 내에 균일하게 불어넣으며, 결국, 건조실 내를 균일하게 건조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건조기 열풍 발생장치를 설치한 건조기의 개략적 단면도.
도 2는 건조기의 건조실(1) 내에서 바라본 건조기 열풍 발생장치의 사시도.
도 3은 도 2에서 1개조 건조기 열풍 발생장치에 대해, 제습실(3), 열풍실(4) 및 덕트(20)만 따로 떼어내어 도시한 사시도.
도 4는 1개조 건조기 열풍 발생장치의 계통도.
도 5는 제어기(30)의 블록 구성도.
도 6은 제어기(30)에 의한 제어동작의 순서도.
도 7은 2개조 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)를 상호 연동시켜 동작시키기 위한 제어기(30, 30')의 블록 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건조기 열풍 발생장치를 설치한 건조기의 개략적 단면도이다.
도 2는 건조기의 건조실(1) 내에서 바라본 건조기 열풍 발생장치의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 2개조의 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)를 폭방향(후술하는 덕트의 병렬 배치방향)으로 연접시켜 일체화한 실시 예를 보여주며, 이 경우, 건조실(1)에 설치되어 상호 연동하며 동작하게 제어된다.
도 3은 도 2에서 1개조 건조기 열풍 발생장치에 대해, 제습실(3), 열풍실(4) 및 덕트(20)만 따로 떼어내어 도시한 사시도이다.
건조기는 건조시킬 피건조물을 입고하는 건조실(1) 내에 고온 건조 공기를 불어넣으면서 건조실(1) 내의 공기를 흡기하는 열풍 발생장치를 필요로 한다.
본 발명에 따르면, 건조기 열풍 발생장치는 건조실(1)의 일측 벽면에 밀착되게 설치되거나 또는 건조실(1)의 일측 벽체를 구성하게 설치되어서, 하부에서 건조실(1)의 공기를 흡기하면서 상부에서 건조실(1) 내로 고온 건조 공기를 토출하며, 이를 위해서, 하부의 설비실(2), 설비실(2)의 전면에 구획되게 마련한 제습실(3), 및 설비실(2)의 위에 간격을 두고 설치한 열풍실(4)로 구획되어 있고, 히트펌프(10), 덕트(20) 및 제어기(30)가 설치되어 있다.
상기 히트펌프(10)는 냉매를 증발기(11), 압축기(12), 응축기(13) 및 팽창변(14)으로 순환시켜 냉매의 상변환을 이용하는 장치로서, 공지의 구성요소이므로 간략하게 설명한다.
압축기(12)는 증발기(11)에서의 상변환에 의해 유입되는 기체상의 저온저압 냉매를 압축하여 고온고압 냉매로 응축기(13)를 향해 토출한다.
응축기(13)는 압축기(12)에 의해 압축된 기체상의 고온 고압 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 액체상의 저온고압 냉매로 상변환시키며, 이때, 응축기(13)를 통과하며 열교환한 외부 공기는 고온 가열된 공기가 된다.
팽창변(14)은 응축기(13)에 의해 액체상의 저온고압으로 된 냉매를 단열팽창시켜 액체상의 저온저압 냉매로 변환시킨다.
증발기(11)는 팽창변(14)에 의해 액체상의 저온저압으로 된 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 기체상의 저온저압 냉매로 상변환시키며, 이때, 증발기(11)를 통과하며 열교환한 외부 공기는 냉매에 열을 빼앗겨 냉각 제습된 건조 공기로 된다.
본 발명은 히트펌프(10)를 구성하는 증발기(11), 압축기(12), 응축기(13) 및 팽창변(14)을 배치함에 있어, 건조실(1) 공기의 원활한 순환 경로를 제공하고, 안전 운전이 가능하게 배치한다.
편의상 건조실(1) 내부를 바라보는 면을 '전면'이라고 하면서, 상세하게 설명한다.
상기 설비실(2)은 압축기(12), 팽창변(14) 및 순환팬(21)이 설치되는 공간으로서, 순환팬(21)의 경우는 실내의 천정측에 설치하여, 전면에 구획된 제습실(3)과 위에 간격을 두고 배치한 열풍실(4) 사이를 실내 공간을 경유하며 연통되게 하는 덕트(20)의 중도에 있게 한다.
상기 제어기(30)를 상기 설비실(2)에 설치하는 것으로 도시하였으나, 제어기(30)는 건조기의 외측벽에 설치하여도 좋다.
한편, 상기 설비실(2)의 전면 바닥에는 물받이(2a)를 설치하여서, 전면의 제습실(3)에서 제습에 의해 발생하는 물을 받을 수 있게 하였다.
상기 제습실(3)은 가능하면 아래에 치우치게 설비실(2) 내의 전면측을 구획하여 마련한 공간으로서, 건조실(1)과 마주하는 전면이 열려있어 건조실(1) 내의 공기를 흡기하는 공기 유입구를 갖게 되고, 이때의 공기 유입구를 상기 증발기(11)로 가로막게 하여서, 건조실(1) 내의 공기가 상기 증발기(11)를 통과하며 실내로 유입되게 한다.
즉, 상기 제습실(3)은 전면 전체를 가로막는 증발기(11)에 의해서, 건조실(1) 내 아래 공간의 공기를 균일하게 흡기 제습하며 실내로 유입되게 하는 구조를 갖는다.
물론, 증발기(11)에서 제습에 의한 발생한 물은 제습실(3)의 아래에 배출구를 조성하여 물받이(2a)에 고이게 한다.
상기 열풍실(4)은 상기 설비실(2)의 위에 간격을 두고 설치되어 상기 설비실(2) 밀 제습실(3)과의 열적 교환을 최소화하며, 상부측 면이 전면에서 배면으로 갈수록 상향 경사지게 되어 있고, 이때의 경사진 면은 건조실(1)과의 연통을 위해 열려 있어 공기 토출구를 갖게 된다.
여기서 공기 토출구는 상기 응축기(13)로 가로막혀 있어, 상기 열풍실(4)에서 토출되는 공기가 상기 응축기(13)를 통과하며 고온 가열된다.
즉, 상기 응축기(13)는 상향 경사진 방향을 바라보게 설치되어 있되, 상기 열풍실(4)의 경사진 상면 전체를 통해 고온 가열 공기를 토출하도록 되어 있어, 건조실(1) 상부 공간 전체에 고르게 고온 가열 공기를 공급할 수 있고, 또한, 상향 경사진 방향으로 토출하므로, 아래에서 흡기하는 제습실(3)과의 협동에 의해 건조실(1) 내에 고온 가열 공기 흐름을 원활하게 하여서 피건조물을 고르게 건조시킬 수 있다.
상기 덕트(20)는 상기 제습실(3)의 배면측에서 시작하여 열풍실(4)의 저면측에 이르게 설치되어 상기 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 상호 연통시키며, 설비실(2)를 경유하는 구간에 설치한 순환팬(21)에 의해서, 상기 제습실(3)을 통한 흡기 및 상기 열풍실(4)을 통한 공기 토출이 가능하게 된다. 즉, 건조실(1)의 공기를 흡기하여 제습실(3), 덕트(20) 및 열풍실(4)을 경유한 후 건조실(1) 내로 다시 불어넣기 위한 공기 순환을 가능하게 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 증발기(11) 및 응축기(13) 전면을 통해 균일한 풍압으로 공기 흐름을 유도하기 위해서, 상기 덕트(20)는 복수 개로 마련되어, 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 병렬 연결한다.
구체적으로 설명하면, 순환팬(21)을 경유하는 통로는 제습실(3)에 배치한 증발기(11)의 면적에 비해 상대적으로 매우 작으므로, 1개의 순환팬(21)으로 공기 흐름을 유도하면 제습실(3) 각 부위의 흡기량이 불균일하게 된다.
이에, 도시한 바와 같이 제습실(3)의 배면측을 폭방향으로 구획한 후 각 구획한 곳에 개별적으로 덕트(20)의 일측 단부를 연결하고, 각 덕트(20)의 타측 단부를 병렬적으로 열풍실(4)에 연결한다. 열풍실(4)에 덕트(20)를 연결할 시에도 열풍실(4)의 저면측을 폭방향으로 구획하여 각 구획한 곳에 하나씩 덕트(20)가 분배 연결되게 한다. 물론, 각 덕트(20)를 통해 유입된 공기는 열풍실(4) 내에서 혼합되어 토출되지만, 각 덕트(20)를 통해 유입되는 공기의 풍압에 의해서 실질적으로 균일 분포의 토출량을 보이게 된다.
이와 같이 복수의 덕트(20)를 사용함으로써, 건조실(1) 내의 피건조물을 균일하게 건조시킬 수 있다.
한편, 설비실(2) 내의 청결을 유지하여 공기 오염 정도가 낮거나, 또는 건조실 내에 불어넣는 열풍에 의해 피건조물이 약간씩 오염될 수 있어도 크게 문제되지 않는 경우에는, 상기 제습실(3)을 별도로 마련하지 아니하여도 좋다. 즉, 증발기(11)를 통과한 흡기 공기가 설비실(2)로 유입되게 하고, 순환팬(21)은 설비실(2) 내의 공기를 열풍실(4)로 보내는 것이다.
도 1을 참조하면, 열풍실(4)에는 예열기(40)를 구비할 수 있다.
상기 예열기(40)는 예를 들어 공장에서 발생하는 폐 온수를 공급받아 공기를 가열하는 것으로서, 열풍실(4)에서 덕트(20)와 연통되는 통로를 가로막듯이 설치하여 덕트(20)를 통해 유입되는 공기를 통과시키며 가열한다. 이에, 상기 예열기(40)에 의해 1차적으로 예열된 공기가 열풍실(4) 내로 유입된 후 응축기(13)에 의해 2차적으로 고온 가열되어 건조실(1) 내로 공급된다.
물론, 상기 예열기(40)는 열풍실(4) 내의 공간 중에 상기 응축기(13)에 가깝게 설치함으로써, 열풍실(4) 내의 공기를 상기 예열기(4)로 1차 가열한 후 연이어 상기 응축기(13)로 2차 가열한 후 건조실(1) 내로 불어넣게 하여도 좋다.
다음으로, 피건조물의 건조를 위한 건조실(1) 내의 온도 유지 및 안전 운전을 위한 구성에 대해서 설명한다.
도 4는 1개조 건조기 열풍 발생장치의 계통도이다.
도 5는 제어기(30)의 블록 구성도이다.
도 6은 제어기(30)에 의한 제어동작의 순서도이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 히트펌프(10)는 증발기(11), 압축기(12), 응축기(13) 및 팽창변(14)의 순서로 냉매를 통과시키는 순환구조를 갖춘다.
본 발명에 따르면, 건조실(1)에 각각 연통되는 제습실(3) 및 열풍실(4)을 마련하여서, 건조실(1) 공기가 증발기(11)를 통과하며 냉각 제습된 후 제습실(3) 내에 유입되게 하고, 유입된 공기를 열풍실(4)로 보내어 응축기(13)를 통과하며 가열된 후 건조실(1) 내에 불어넣게 한다. 여기서, 각각 중도에 순환팬(21)을 구비한 복수의 덕트(20)로 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 연결하여 건조실(1) 공기의 순환 경로를 제공하되, 증발기(11)의 공기 통과면 전체, 및 응축기(13)의 공기 통과면 전체에 각각 균일한 풍압으로 공기 통과하도록 복수의 덕트(20)를 병렬 배치한다.
그리고, 건조실(1) 내에 배치하여 온도 및 습도를 검출하는 온습도 센서(1a), 및 냉매의 압력 및 온도를 검출하는 냉매 센서(15), 제습실(3)을 통해 유입되는 공기 및 열풍실(4)을 통해 배출되는 공기의 온도를 감지하는 온도 센서(16a, 16a')가 설치된다.
여기서, 냉매 센서(15)는 압축기(12)를 통과하기 전후의 냉매 온도를 검출하는 온도 센서(15a,15a') 및 압축기(12)를 통과하기 전후의 냉매 압력을 검출하는 압력 센서(15b, 15b')를 포함한다. 압축기(12)를 통과하며 응축기(13)를 향해 토출되는 냉매 압력을 검출하는 압력 센서(15b)에는 후술하는 압력의 상한 제한값을 검출하기 위한 압력스위치를 추가하여도 좋다. 즉, 냉매 압력을 모니터링하여 순환팬(21)의 송풍량을 조절하는 데 사용하되, 안전 운전에 크게 영향을 주는 냉매의 상한 제한값을 압력스위치로 신속하게 검출하여 후술하는 비상 운전 동작으로 전환하도록 인터락(interlock)하는 것이다.
상기 제어기(30)는 상기한 온습도 센서(1a), 냉매 센서(15) 및 온도 센서(16a, 16a')의 검출값을 전달받아 검출값에 따라 순환팬(21)의 송풍량 및 압출기(12)의 온/오프(ON/OFF)를 제어한다.
도 5를 참조하면, 상기 제어기(30)는 각각의 순환팬(21)에 대해 개별적으로 송풍량을 제어하기 위한 인버터(35), 사용자의 입력이나 또는 검출값 및 순환팬 동작상태 정보 등의 출력을 위한 터치스크린(32), 검출값 및 동작 상태정보를 기록하는 메모리(33), 검출값 및 동작 상태정보를 외부 관리 컴퓨터에 전송하기 위한 통신 포트(34), 및 검출값에 따라 순환팬(21)의 송풍량 및 압출기(12)의 온/오프(ON/OFF) 제어하기 위한 프로그램 로직을 수행하는 PLC(programmable logic controller)를 포함하여 구성된다.
이때의 프로그램 로직은 도 6에 도시한 순서도를 따르며, 건조실 내의 건조 조건, 즉, 온도 및 습도를 안정적으로 유지하기 위한 정상 동작 프로그램 로직(S11, S12, S13, S14)과, 열풍의 지나친 온도 상승에 의한 피건조물 손상 및 냉매 압력의 지나친 상승에 의해 히트펌프(10) 파손을 방지하기 위한 비상 동작 프로그램 로직(S20, S21, S22, S23, S24)을 포함한다.
먼저, 정상 동작 프로그램 로직은 아래의 수학식1로 표현한 바와 같이 건조실(1) 온도(TA) 및 습도(HA)와, 압축기(12) 토출 냉매 온도(TR) 및 압력(PR)의 검출값에 따라 송풍량(C)을 산정하는 미리 정한 제어규칙(
Figure pat00001
)에 의거하여 순환팬(21)의 송풍량(C)을 제어한다.
Figure pat00002
예를 들어, 상기 미리 정한 제어규칙은 건조실(1) 온도(TA)가 낮을수록 송풍량을 크게 하고, 건조실(1) 습도(HA)가 높을수록 송풍량을 크게 하며, 냉매 온도(TR) 및 압력(PR)에는 비례하는 송풍량을 갖도록 미리 정하여 둘 수 있다. 이러한 송풍량 제어를 위해서 PID 제어 알고리즘을 사용할 수 있다.
이와 같이 상기 미리 정한 제어규칙을 사용함으로써, 냉매의 온도 및 압력도 안정적으로 유지하면서, 건조실 내의 피건조물을 양호하게 건조하기 위한 건조 조건을 일정하게 유지할 수 있다.
그런데, 상기 수학식1로 산정한 송풍량은 총 송풍량이므로, 병렬 배치한 각각의 덕트(20)에 하나씩 설치한 순환팬(21)은 상호 동일한 송풍량을 갖게 하면서, 각 순환팬(21)에 의한 송풍량의 합산량이 총 송풍량이 되게 해야 할 것이다.
한편, 압축기(12)로 유입되는 냉매, 즉 압축기(12)를 통과하기 전의 냉매에 대해 검출한 온도 및 압력을 상기 미리 정한 제어규칙에 반영하여 송풍량을 산정하게 하는 것이 좋다.
도 6의 순서도를 참조하여 설명하면, 히트펌프(10) 및 순환팬(21)을 가동시켜 피건조물을 건조하기 시작한 이후(S10), 온습도 센서(1a) 및 냉매 센서(15)를 통해 건조실(1) 온도(TA) 및 습도(HA)와, 압축기(12) 토출 냉매 온도(TR) 및 압력(PR)의 검출값을 실시간 획득하여(S11), 상기 수학식1의 미리 정한 제어규칙에 따라 송풍량(C)을 산정하고(S13), 산정한 송풍량(C)을 갖도록 순환팬(21)을 제어하는 정상 동작 프로그램 로직을 수행하되, 검출값이 미리 정한 상한 제한값 이하로 유지되는 지를 확인한다.
정상 동작 프로그램 로직을 수행하는 중에, 검출값이 미리 정한 상한 제한값을 초과하면, 상기 수학식1에 따라 송풍량 제어하는 정상 동작으로는 상한 제한값 이하를 유지하도록 제어할 수 없게 되어, 비상 동작 프로그램 로직의 수행으로 전환한다.
비상 동작 프로그램 로직은 도 6에 도시한 바와 같이, 압축기(12)를 동작 정지시킨 상태에서 순환팬(21)의 제작 사양에 따른 최대 허용한계의 송풍량을 갖도록 순환팬(21)을 제어하고(S21), 이후에도 검출값을 실시간 획득하면서(S21), 검출값이 미리 정한 재기동 하한값 이하로 될 때까지 대기한다(S23).
대기한 이후, 검출값이 미리 정한 재기동 하한값 이하로 되면, 압축기(12)를 재가동한 후(S24), 비상 동작 프로그램 로직의 수행을 멈추고, 정상 동작 프로그램 로직의 수행으로 전환한다.
여기서, 상기 상한 제한값 및 재기동 하한값을 정하여 두어, 상기 비상 동작 프로그램 로직을 수행하게 할 검출값은 건조실(1) 온도, 냉매 압력 및 냉매 온도 중에 적어도 어느 하나에 대한 검출값으로 한다.
바람직하게는 건조실(1) 온도, 냉매 압력 및 냉매 온도에 대해 각각 상기 상한 제한값 및 재기동 하한값을 정하여 두고, 어느 하나의 검출값이라도 상한 제한값에 도달하면 비상 동작 프로그램 로직을 수행한 후 재기동 하한값의 조건에 이르면 정상 동작 프로그램 로직의 수행으로 복귀하게 하는 것이다.
이와 같이, 건조실(1) 온도에 따라 비상 동작을 수행하게 함으로써 건조실(1)에서 건조할 피건조물이 상한 제한값 이상의 온도에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 냉매 압력에 따라 비상 동작을 수행하게 함으로써 상한 제한값 이상의 냉매 압력에 의한 히트펌트(10)의 손상을 방지할 수 있으며, 냉매 온도에 따라 비상 동작을 수행하게 함으로써 상한 제한값 이상의 온도에 의해 과열되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 정상 동작을 하도록 제어하더라도 정상 동작 조건을 유지하도록 제어하는 데 한계가 있고, 기온 등의 환경적 영향도 받게 되어서, 정상 동작 조건에서 벗어날 수 있으며, 이러한 정상 동작 조건에서 벗어날 시에는 비상 동작을 수행하여서 정상 동작 조건(상한 제한값 이하를 유지하는 조건)으로 복원할 수 있는 것이다.
예를 들어, EPS(Expanded PolyStyrene, 발포 폴리스티렌)를 건조하기 위한 건조기에 본 발명을 적용하는 경우, 건조실 내 온도에 대해 상한 제한값을 65℃으로 정하여 열풍에 의한 EPS 제품의 손상을 방지하고, 재기동 하한값을 50℃으로 정하여서 건조실 내 온도를 50℃ 이상으로 유지하며 잘 건조되게 할 수 있다. 압축기(12)에서 토출되는 냉매의 압력에 대해서는 상한 제한값을 1.9MPa로 정하고, 재기동 하한값을 1.2MPa로 정하며, 압축기(12)에서 토출되는 냉매의 온도에 대해서는 상한 제한값을 95℃로 정하고, 재기동 하한값을 50℃로 정하여서, 히트펌프(10)를 안전하게 운전시키고, 건조를 위한 증발기(11)의 제습 동작 및 응축기(13)의 열풍 제공 동작도 안정적으로 유지하게 한다.
도 7은 2개조 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)를 상호 연동시켜 동작시키기 위한 제어기(30, 30')의 블록 구성도이다.
즉, 2개조 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)로 하나의 건조실(1)을 건조시킬 시에, 2개조를 독립적으로 동작하게 하는 것이 아니라, 어느 1개조에 주 제어기(30)를 설치하고 다른 1개조에 부 제어기(30')를 설치하여 주 제어기(30)에 의해 2개조 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)를 제어하게 한다.
이에, 부 제어기(30')는 순환팬(21)의 송풍량을 제어하기 위한 인버터(35), 및 주 제어기(30)의 PLC(31)에 연결되는 로컬 스테이션(31')만 구비하게 구성하여도 좋다.
여기서, 로컬 스케이션(31')은 냉매 센서(15 : 15a, 15a', 15b, 15b') 및 온도 센서(16a, 16a')의 검출값을 주 제어기(30)의 PLC(31)에 전달하여 송풍량 산정에 적용되게 하고, 비상 운전의 수행 여부를 판단하게 하며, PLC(31)에서 전달하는 송풍량에 맞춰 순환팬(21)의 송풍량을 제어하고, 비상 운전에 따라 압축기(12)를 온/오프하라는 지령을 전달받을 시에 해당 지령을 수행한다.
즉, 주 제어기(30)는 2개조 건조기 열풍 발생장치(1호기, 2호기)의 검출값을 취합하여 정상 운전 상황의 총 송풍량을 통합 제어하고, 비상 운전 상황에서도 통합 제어하여 정상 운전 상황으로 복귀하게 통합 제어한다. 다만, 2개조 열풍 발생장치에 각각 설치된 냉매 센서(15)의 검출값에 따라서는 어느 1개조만 비상 운전으로 동작하게 제어할 수도 있다.
한편, 3개조 이상의 건조기 열풍 발생장치를 상하여 연동시켜 하나의 건조실(1)을 건조하게 할 수도 있다. 이때에도 마찬가지로, 어느 한 조의 열풍 발생장치에서 각 조의 열풍 발생장치의 검출값을 취합하여 건조실 내로 불어넣어 줄 총 송풍량을 조절하며, 이를 위한 각 열풍 발생장치의 순환팬(21)을 개별 제어한다.
그리고, 각 열풍 발생장치의 냉매 상태를 서로 다를 수 있고, 이에, 냉매 검출값에 따라 비상 운전이 필요한 열풍 발생장치가 발생하면 해당되는 열풍 발생장치만 선별적으로 비상 운전하게 제어한다.
여기서, 어느 한 조의 열풍 발생장치만 압축기(12)를 동작 정지시킨 상태에서 순환팬(21)을 풀가동하는 비상 운전을 하더라도, 증발기(11) 및 응축기(13)의 여열 또는 잔열을 이용하게 되고, 순환팬(21)을 풀가동하므로, 비상 운전 중인 열풍 발생장치에서의 제습량 및 열풍 공급량의 변동도 급격하게 나타나지 아니하며, 결국, 건조실 내를 균일하게 건조하는 데는 무리가 없고, 더욱이, 비상 상태로 신속하게 벗어나 정상 운전하게 되므로, 건조실 내를 균일하게 건조하는 데는 장애가 되지는 아니한다.
1 : 건조실 1a : 온습도 센서
2 : 설비실 2a : 물받이
3 : 제습실 4 : 열풍실
10 : 히트펌프
11 : 증발기 12 : 압축기
13 : 응축기 14 : 팽창변
15 : 냉매 센서
15a,15a' : 온도 센서 15b,15b' : 압력 센서
16a,16a' : 온도 센서
20 : 덕트 21 : 순환팬
30 : 제어기
40 : 예열기

Claims (6)

  1. 증발기(11), 압축기(12), 응축기(13) 및 팽창변(14)으로 구성되는 히트펌프(10), 건조실(1) 내의 공기를 흡기하여 증발기(11)로 냉각 제습한 후 응축기(13)로 고온 가열하여 건조실(1) 내로 불어넣도록 공기 통로를 제공하고 중도에 순환팬(21)이 설치된 덕트(20), 및 히트펌프(10)와 순환팬(21)의 동작을 제어하는 제어기(30)를 포함하되,
    압축기(12), 팽창변(14) 및 순환팬(21)을 배치한 하부의 설비실(2), 설비실(2)의 전면측을 구획하여 마련하되 건조실(1)과 연통되는 전면의 공기 유입구에 증발기(11)를 설치한 제습실(3), 및 설비실(2) 위에 간격을 두고 설치하되 건조실(1) 내를 향해 상향 경사진 방향을 바라보게 조성하여 건조실(1)과 연통되게 한 상부측의 공기 토출구에 응축기(13)를 설치한 열풍실(4)로 구획되고,
    제습실(3) 및 열풍실(4)이 건조실(1) 내를 향하도록 건조실(1)의 일측 벽면에 설치하거나 또는 일측 벽체를 구성하게 하며,
    건조실(1) 온도 및 습도를 검출하는 온습도 센서(1a)와, 압축기(12)에서 토출되는 냉매 온도 및 압력을 검출하는 냉매 센서(15)의 검출값에 따라 송풍량을 산정하는 미리 정한 제어규칙에 의거하여 제어기(30)에서 순환팬(21)의 송풍량을 제어하되,
    건조실(1) 온도에 대해 상한 제한값을 미리 정하여 두고, 상한 제한값에 도달할 시에 압축기(12)를 정지시킴과 동시에 순환팬(21)의 송풍량을 최대로 하고, 이후 미리 정한 재기동 하한값으로 낮아질 시에 압축기(12)를 동작시켜 상기 미리 정한 제어규칙에 따라 순환팬(21)을 제어하는 비상 동작을 수행하게 한
    건조기 열풍 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상한 제한값 및 재기동 하한값은 냉매 압력에 대해서도 미리 정하여 두어, 냉매 압력에 따라 비상 동작을 수행할 수 있게 한
    건조기 열풍 발생장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상한 제한값 및 재기동 하한값은 냉매 온도에 대해서도 미리 정하여 두어, 냉매 온도에 따라 비상 동작을 수행할 수 있게 한
    건조기 열풍 발생장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중에 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 냉매 센서(15)는 압축기(12)에서 토출되는 냉매뿐만 아니라 압축기(12)에 유입되는 냉매의 온도 및 압력을 검출하고,
    상기 미리 정한 제어규칙은 건조실(1) 온도 및 습도와, 압축기(12) 통과 전후 냉매의 온도 및 압력에 따라 순환팬(21)의 송풍량을 산정하는
    건조기 열풍 발생장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중에 어느 하나의 항에 있어서,
    증발기(11) 전체면 및 응축기(13) 전체면을 통해 균일한 풍압으로 공기 흐름을 유도하기 위해 병렬 배치한 복수 덕트(30)로 제습실(3)과 열풍실(4) 사이를 연결하고, 각 덕트(30)의 중도에 설치할 순환팬(21)을 설비실(2) 내에 배치되게 하며,
    각 순환팬(21)의 송풍량을 제어할 시에 상호 동일한 송풍량을 갖도록 제어기(30)에서 제어하는
    건조기 열풍 발생장치.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    건조기 열풍 발생장치를 복수 개로 병렬 연결하되, 어느 하나의 건조기 열풍 발생장치의 제어기(30)에서 각 건조기 열풍 발생장치의 검출값을 취합하고 건조실 내로 불어주는 열풍의 총 송풍량을 조절하기 위해서 각 건조기 열풍 발생장치의 순환팬(21)을 개별 제어하되, 냉매에 대한 검출값에 따라 비상 동작이 필요한 건조기 열풍 발생장치를 선별적으로 비상 동작하게 제어하는
    건조기 열풍 발생장치.
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