KR20190112448A - 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기 - Google Patents
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Abstract
태양전지가 내장된 복층유리를 건조기의 지붕에 설치하고 그 아래로 외기를 도입하여 순환시킴과 동시에 지중에 매설된 열교환 파이프를 채용한 지중 열교환기장치에 의해 10~35℃의 천부지열을 이용하여 데워진 더운 공기를 건조기의 내측 하부로 도입하여 순환시킴으로써, 농작물의 고효율 건조가 가능하여 경제적이고 친환경적인 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기가 개시된다. 저온 건조기의 내부에는 수평오거(20)가 배치되고, 상기 수평오거(20)의 회전축(21) 방사상 외면상에는 농산물과 접촉하여 농산물을 횡방향으로 이송하기 위한 다수의 날개들(22)이 나선형으로 돌출하여 형성되며, 상기 수평오거(20)는 구동모터(24)에 의해서 회전 구동되고, 저온 건조기의 지붕에는 태양광 발전장치(100)가 설치되는데, 복수의 태양전지(130)가 내장된 태양전지 모듈(110)의 상부면상에는 유리판(114)이 설치되며, 본체의 내측 상부면과 상부 가이드판(16) 사이에는 외기를 순환시키면서 태양열에 의해 가온하기 위한 제1 공기유로(P1)이 한정되고, 본체의 내측 하부면과 하부 가이드판(18) 사이에는 지열에 의해 가온된 공기를 순환시키기 위한 제2 공기유로(P2)이 한정되고, 지열에 의해 가열된 공기를 제2 공기유로(P2) 쪽으로 제공하기 위한 지중 열교환기장치(200)는 지중의 열을 효과적으로 얻을 수 있도록 지그재그 형태의 긴 관으로 이루어진 열교환 파이프(210)를 구비한다.
Description
본 발명은 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지가 내장된 복층유리를 건조기의 지붕에 설치하고 그 아래로 외기를 도입하여 순환시킴과 동시에 지중에 매설된 열교환 파이프를 채용한 지중 열교환기장치에 의해 10~35℃의 천부지열을 이용하여 데워진 더운 공기를 건조기의 내측 하부로 도입하여 순환시킴으로써, 농작물의 고효율 건조가 가능하여 경제적이고 친환경적인 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기에 관한 것이다.
태양열을 이용하는 건조는 태양에너지가 가진 총량이 막대하고 환경파괴가 없어서 진환경적이고 에너지비용이 불필요한 우수한 특성으로 인하여 비교적 저온도에서 곡물, 식품, 목재, 농산물 등의 대량 건조처리로의 응용이 활발히 검토되고 있다.
태양열을 건조열원으로 사용하는 경우는, 태양에너지를 피건조물에 직접 가하여 건조시키는 직접가열방식, 집열기를 이용해서 태양에너지로 공기를 가열해서 얻어진 열풍에 의해 건조를 행하는 간접가열방식, 또는 태양에너지에 의해 작동유체를 가열하여 그 작동유체와 열교환을 통해 공기를 가열하는 방식으로 구분할 수 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제 20-0442749 호(등록일자: 2008년 12월 01일)에는 교반추진식 농산물 저온 건조장치가 개시되어 있다. 이 저온 건조장치는 건조장치 내에 다수의 교반 스크류를 수직방향을 따라 다단으로 배치하여 서로 맞물려 연동하도록 구성하고 온수관 및 히팅코일을 채용하였으며, 건조기 내로 투입되는 물고추 등의 농산물을 자연조건의 저온 햇볕으로 건조시키는 구조이다. 그런데, 이 저온 건조장치는 내부에 설치된 기계식 구조의 설치가 복잡하고 에너지 소비가 많으며 농산물의 건조에 태양에너지만을 사용하기 때문에 날씨가 흐린날 등에는 건조효율이 현격히 떨어지는 문제점이 있다.
관련업계에서는 태양에너지의 상용화 측면에서 부족한 점을 보완하려는 노력이 계속되고 있는데, 그중 하나가 태양에너지와 더불어 신재생 에너지로 주목을 받고 있는 지열에너지를 이용하는 기술이다. 지열에너지는 대기와 지중과의 온도차를 이용하여 여름에는 냉방, 겨울에는 난방이 가능하고 지중의 온도에 따라 다양하게 활용되고 있는 에너지로서 현존하는 냉난방 기술 중에서 가장 효율적이고 환경친화적이며 비용 효과가 큰 에너지라 할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제 10-1209092 호(등록일자: 2012년 11월 30일)에는 태양열과 지열을 이용한 무동력 비닐하우스의 난방장치가 개시되어 있는데, 이 난방장치는 비닐튜브 축열탱크의 지하에 지열축열탱크를 설치하고 천정에는 태양열 집열관을 설치하여, 태양열 집열관으로 유입되어 가온된 공기를 파이프와 연결된 제습 드라이기를 통하여 지열축열탱크 내부로 도입하여 수벽난방 파이프, 온열 인입관, 내부 튜브관, 외부 튜브관, 온열 배출관을 통과한 후 비닐하우스 내부로 순환하면서 비닐하우스를 난방시키는 구조이다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0015105 호(공개일자: 2015년 2월 23일)에는 태양열 및 지열을 이용한 열교환 시스템이 개시되어 있는데, 이 시스템은 태양광 발전패널에 핀형 방열 냉각파이프를 설치하고 히트펌프 및 지중 열교환기를 통하여 냉각수를 순환시키는 구조이다.
대한민국 등록특허공보 제 10-1801480 호(등록일자: 2017년 11월 20일)에는 태양열 및 지열을 이용한 농업용 하우스의 난방시스템이 개시되어 있는데, 이 시스템은 태양열과 지열을 이용하여 열교환 탱크의 물을 데우고, 데워진 물로 히트펌프의 증발용 코일을 통과하는 냉매를 가온시키고 다시 가온된 냉매는 온수탱크에 저장된 난방수를 가열하여 농업용 하우스를 난방시키는 구조이다.
그런데, 전술한 바와 같은 특허들은 태양열과 지열을 이용하여 비닐하우스 등을 난방시키는 것에 초점을 맞춘 것으로 농산물의 건조에 활용하기에는 기술적 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 태양열을 이용하여 외기를 가열함과 동시에 지열을 이용하여 외기를 가열하고 이렇게 가열된 공기를 건조기의 본체 내로 도입하여 농산물을 저온 건조시킴으로써, 고효율 건조가 가능한 경제적이고 친환경적인 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기를 제공하려는 것이다.
전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기로서,
지면상에 지지되고 내부에 농산물을 수용하기 위한 공간을 한정하며, 일측면 상부에는 외기를 도입하기 위한 제1 공기 유입구가 설치되고 상기 제1 공기 유입구의 전방 외측에는 제1 흡기팬이 별도로 설치되며 타측면 하부에는 제2 가온공기 도입구가 설치되고 상기 제2 가온공기 도입구의 전방 외측에는 제2 흡기팬이 별도로 설치된 본체 - 상기 공간내에는 수평오거가 상기 본체의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 수평오거의 회전축 방사상 외면상에는 농산물과 접촉하여 농산물을 횡방향으로 이송하기 위한 다수의 날개들이 나선형으로 돌출하여 형성되며, 상기 수평오거는 상기 본체의 외부에서 상기 회전축의 일단부에 장착된 구동모터에 의해서 회전 구동됨 -;
상기 본체의 상부면상에 설치되어 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 태양광 발전장치 - 상기 태양광 발전장치는 복수의 태양전지가 내장된 태양전지 모듈을 구비하고, 상기 태양전지 모듈의 상부면상에는 유리판이 설치되며, 상기 태양전지 모듈과 상기 유리판 사이에는 스페이서가 배치됨 -;
지열에 의해 가열된 공기를 상기 제2 가온공기 도입구 쪽으로 제공하기 위한 지중 열교환기장치 - 상기 지중 열교환기장치는 지중의 열을 효과적으로 얻을 수 있도록 지그재그 형태의 긴 관으로 이루어진 열교환 파이프와 함께 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 압축, 응축, 팽창 및 증발의 4가지 과정을 수행하게 되는 압축기, 응축기, 감압기 및 증발기를 구비하고, 상기 응축기는 열교환기 본체 내에 배치됨 -;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기를 제공한다.
상기 본체의 내부 상측에는 상부 가이드판이 본체의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 본체의 내측 상부면과 상기 상부 가이드판에 의해서 제1 공기 유로가 한정되며, 상기 제1 공기 유로의 일측은 상기 제1 공기 유입구와 연통하고, 상기 제1 공기 유로의 타측에서 상기 상부 가이드판에는 제1 가온공기 도입구가 형성되며, 상기 제1 가온공기 도입구에 의해서 상기 제1 공기 유로는 상기 공간에 연통하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체 내에서 상기 수평오거의 아래 위치에는 하부 가이드판이 상기 본체의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 하부 가이드판과 상기 본체의 내측 하부면 사이에는 제2 공기 유로가 한정되며, 상기 제2 공기 유로의 일측은 상기 제2 가온공기 도입구와 연통하게 되고, 상기 제2 공기 유로의 타측에서 상기 하부 가이드판에는 제3 가온공기 도입구가 형성되고, 상기 제3 가온공기 도입구에 의해서 상기 제2 공기 유로는 상기 공간에 연통하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 상부에서, 상기 유리판이 설치된 이외의 지역에는 건조시키고자 하는 농산물을 상기 본체 내로 투입하기 위한 호퍼가 장착되고, 상기 호퍼의 하부는 상기 본체의 내부와 연통하며, 상기 호퍼의 하부와 상기 본체의 상부 사이에는 호퍼 자동개폐장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 타측면에서 상기 제2 가온공기 도입구가 설치된 위치의 위쪽에는 상기 공간내에서 건조된 농산물을 외부로 배출시키기 위한 농산물 배출구가 설치되고, 상기 농산물 배출구와 상기 본체의 측벽 사이에는 상기 농산물 배출구를 필요에 따라 기계적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 배출구 개폐장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 측벽중 하나에는 상기 본체의 공간을 순환하면서 농산물을 건조시킨 후 상대적으로 온도가 떨어진 공기를 상기 본체의 외부로 배출하기 위한 공기 배출구가 형성되고, 상기 열교환기 본체의 하부에 형성된 제2 공기 유입구와 상기 공기 배출구 사이에는 파이프형태의 제1 에어라인이 연장 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기 본체의 상부에는 가온공기 배출구가 형성되고, 상기 가온공기 배출구와 상기 제2 가온공기 도입구 사이에는 파이프형태의 제2 에어라인이 연장 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 발전장치의 작동에 의해서 생성된 전기에너지는 상기 구동모터, 상기 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기에 동력으로 제공될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지 모듈은 투명 태양광 패널(TLSC)로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 태양전지가 내장된 복층유리를 건조기의 지붕에 설치하고 그 아래로 외기를 도입하여 순환시킴과 동시에 지중에 매설된 열교환 파이프를 채용한 지중 열교환기장치에 의해 10~35℃의 천부지열을 이용하여 데워진 더운 공기를 건조기의 내측 하부로 도입하여 순환시킴으로써, 농작물의 고효율 건조가 가능하여 경제적이다. 또한, 주변 환경과의 조화로운 설치운영이 가능하여 친환경적이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
본 출원의 도면과 그 상세한 설명은 단지 본 발명의 실시 예들에 관한 것이다. 여기에서 발표한 기구 및 방식들의 장점 및 다른 특징들은 본 발명의 대표적인 실시 예를 나타낸 첨부도면을 참조한 상세한 설명을 통해서 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기의 전체적인 구조가 개략적으로 나타나 있다.
도 1을 참조하면, 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기는 하부가 복수의 받침대(11)에 의해서 지면(G)상에 지지되고 내부에 농산물을 수용하도록 한정된 공간(S)을 한정하는 본체(10)를 구비한다. 본체(10)의 내부에는 온도 센서(도시되지 않음)와 습도 센서(도시되지 않음)가 설치된다.
본체(10)의 상부면상에는 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 태양광 발전장치(100)의 태양전지 모듈(110)이 배치된다. 태양전지 모듈(110)에는 복수의 태양전지(130)가 내장되고, 태양전지 모듈(110)의 상부면상에는 유리판(114)이 설치된다. 태양전지 모듈(110)과 유리판(114) 사이에는 스페이서(도시되지 않음)가 배치된다.
이와는 달리, 전술한 바와 같이 구성된 태양전지 모듈(110)은 최근 개발된 투명 태양광 패널(TLSC)로 대체할 수도 있다. 투명 태양광 패널은 유기분자를 이용해 비가시광선인 자외선과 근적외선 파장만을 선택적으로 흡수하기 때문에 투명한 상태를 유지하면서 빛을 전기 에너지로 전환해준다. 투명 태양광 패널의 효율은 기존 태양광 패널에 비해 떨어지지만, 관련기술의 발전속도에 비추어 충분히 대체가능하다고 할 것이다.
태양전지 모듈(110)에서 생성된 빛 에너지는 태양광 발전장치(100)의 충전 제어기(120), 배터리(130), 인버터(140) 및 주 차단기 패널(160)을 거쳐서 수요자 측으로 제공되는데, 이때 인버터(140)는 제네레이터(150)와 전기적으로 연결되어 있어서 필요에 따라 제네레이터(150)에서 발생하는 에너지를 배터리(130)로 다시 전송하는 역할을 수행하기도 한다.
한편, 본체(10)의 상부에서, 유리판(114)이 설치된 이외의 지역에는 건조시키고자 하는 농산물을 본체(10) 내로 투입하기 위한 호퍼(12)가 장착되고, 호퍼(12)의 하부는 본체(10)의 내부와 연통하게 된다. 호퍼(12)의 하부와 본체(10)의 상부 사이에는 호퍼 자동개폐장치(12a)가 설치된다.
본체(10)의 일측면 상부에는 외기를 도입하기 위한 제1 공기 유입구(14)가 설치되고 이 제1 공기 유입구(14)의 전방 외측에는 제1 흡기팬(13)이 별도로 설치된다. 본체(10)의 내부 상측에는 상부 가이드판(16)이 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치된다. 본체(10)의 내측 상부면과 상부 가이드판(16)에 의해서 제1 공기 유로(P1)가 한정된다. 제1 공기 유로(P1)의 일측은 제1 공기 유입구(14)와 연통하고, 제1 공기 유로(P1)의 타측에서 상부 가이드판(16)에는 제1 가온공기 도입구(15)가 형성된다. 제1 가온공기 도입구(15)에 의해서 제1 공기 유로(P1)는 공간(S)에 연통하게 된다. 제1 공기 유입구(14)를 통해서 도입된 외기는 제1 공기 유로(P1)를 통과하면서 본체(10)의 상부면상에 설치된 유리판(114)를 관통하여 내리쬐는 태양광에 의해서 가온되는데, 제1 가온공기 도입구(15)는 이렇게 가온된 공기를 공간(S)내로 도입하기 위한 것이다.
본체(10)에 의해서 한정되는 공간(S)내에는 수평오거(20)가 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치된다. 수평오거(20)의 회전축(21) 방사상 외면상에는 농산물과 접촉하여 농산물을 횡방향으로 이송하기 위한 다수의 날개들(22)이 나선형으로 돌출하여 형성된다. 수평오거(20)는 본체(10)의 외부에서 회전축(21)의 일단부에 장착된 구동모터(24)에 의해서 회전 구동된다.
본체(10) 내에서 수평오거(20)의 아래 위치에는 하부 가이드판(18)이 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치된다. 하부 가이드판(18)에 의해서 하부 가이드판(18)과 본체(10)의 내측 하부면 사이에는 제2 공기 유로(P2)가 한정된다.
제2 공기 유로(P2)의 일측에 해당되는 본체(10)의 타측에는 하기에서 설명할 지중 열교환기장치(200)에 의해서 지열에 의해 가열된 공기를 도입하기 위한 제2 가온공기 도입구(34)가 설치된다. 제2 가온공기 도입구(34)의 전방 외측에는 제2 흡기팬(33)이 별도로 설치된다. 제2 공기 유로(P2)의 일측은 제2 가온공기 도입구(34)와 연통하게 되고, 제2 공기 유로(P2)의 타측에서 하부 가이드판(18)에는 제3 가온공기 도입구(35)가 형성된다. 제3 가온공기 도입구(35)에 의해서 제2 공기 유로(P2)는 공간(S)에 연통하게 된다. 제2 가온공기 도입구(34)를 통해서 도입된 가온 공기는 제2 공기 유로(P2)를 통과한 후 제3 공기 유입구(35)를 거쳐서 공간(S)내로 도입된다.
본체(10)의 타측면에서 제2 가온공기 도입구(34)가 설치된 위치의 위쪽에는 공간(S)내에서 건조된 농산물을 외부로 배출시키기 위한 농산물 배출구(40)가 설치된다. 농산물 배출구(40)와 본체(10)의 측벽 사이에는 농산물 배출구(40)를 필요에 따라 기계적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 배출구 개폐장치(42)가 설치된다.
본체(10)의 측벽중 하나에는 본체의 공간(S)을 순환하면서 농산물을 건조시킨 후 상대적으로 온도가 떨어진 공기를 본체(10)의 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(17)가 형성된다. 이 공기 배출구(17)는 하기에서 설명할 지중 열교환기장치(200)의 열교환기 본체(260)의 하부에 형성된 제2 공기 유입구(264)와 유체 연결된다. 이를 위해서, 공기 배출구(17)과 제2 공기 유입구(264) 사이에는 파이프형태의 제1 에어라인(A1)이 연장 배치된다.
앞서 설명한 바와 같이 제2 가온공기 도입구(34) 쪽으로 지열에 의해 가열된 공기를 제공하기 위한 지중 열교환기장치(200)는 지열을 그대로 이용하기 위한 것이다. 지열(Geothermal Energy)이란 토양, 지하수, 지표수 등이 태양 복사열 또는 지구 내부의 마그마 열에 의해 보유하고 있는 에너지로 일반적으로 심도 100미터 당 2.5℃씩 상승하고 연중 일정온도를 유지한다. 또한, 지하수가 풍부한 지역에서는 수온을 이용하고 지하수량이 빈약하거나 제한된 지역에서는 토양과 암석이 보유한 순수한 지열을 이용한다. 지열은 열에너지를 이용하는 심도에 따라 천부지열과 심부지열로 구분되는데, 본 발명에서는 히트펌프 시스템을 채용하여 심도 300m이내의 10~35℃의 천부지열을 이용하여 농산물의 건조에 활용할 수 있도록 구성하였다. 히트펌프 시스템은 안정된 지열을 이용함으로써 고효율의 건조가 가능하며 유지비 및 관리비가 저렴하다. 지열은 다른 신재생에너지 발전과는 달리 외부 기후에 의존하지 않고 연중 24시간 연속 운전이 가능하며 건축물과의 조화에 큰 어려움이 없고 높은 경제성 등으로 보급 잠재력이 높다.
지중 열교환기장치(200)는 지중의 열을 효과적으로 얻을 수 있도록 지그재그 형태의 긴 관으로 이루어진 열교환 파이프(210)와 함께 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 압축-응축-팽창-증발의 4가지 과정을 수행하게 되는 압축기(220), 응축기(230), 팽창밸브인 감압기(240) 및 증발기(250)를 포함한다.
상기 열교환 파이프(210)의 내부를 순환하면서 지열로 인해 가온된 작동유체는 증발기(250)를 경유하여 압축기(220)에 의해 압축되어 응축기(230)로 공급되는데, 상기 저온 건조기의 본체(10)의 측벽에 형성된 공기 배출구(17)로부터 배출되는 공기가 열교환기 본체(260) 내로 도입되어 응축기(230) 주위로 순환하면서 작동유체와 열교환을 하게 된다. 이에 의해 가온된 공기는 열교환기 본체(260)의 상부에 형성된 가온공기 배출구(266)를 통해서 외부로 배출된다. 이때, 가온공기 배출구(266)는 파이프형태의 별도의 제2 에어라인(A2)을 거쳐서 앞서 설명한 제2 가온공기 도입구(34)와 유체 연결된다. 따라서, 가온된 공기는 가온공기 배출구(266)를 통해서 배출되어 제2 가온공기 도입구(34)를 통해서 제2 공기유로(P2) 내로 도입된다.
응축기(230) 내부를 순환하면서 열교환기 본체(260) 내에서 공기와 열교환을 수행한 작동유체는 감압기(250)를 거쳐서 증발기(250)쪽으로 유동한 후 지중에 매설된 열교환 파이프(210)를 지나면서 근처 지중의 흙으로부터 지열을 흡수하게 되는 것이다.
하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기의 작동과정에 대해 간략하게 설명한다.
먼저, 저온 건조기 본체(10)의 상부에 제공된 호퍼(12)를 통해 건조시키고자 하는 농산물을 본체(10)의 내부 공간(S)내로 투입하게 되는데, 이때 호퍼(12)의 하부에 설치된 호퍼 자동개폐장치(12a)를 조작하여 필요에 따라서 호퍼(12)의 개폐정도를 제어한다.
공간(S)내로 농산물이 투입되면, 구동모터(24)를 작동시켜서 수평오거(20)를 회전구동시키게 되는데, 투입된 농산물은 수평오거(20)의 블레이드(22)에 의해서 교반되면서 수평오거(20)의 회전방향을 따라서 횡방향으로 이동된다.
이와 동시에, 앞서 언급한 바와 같이 태양광 발전장치(100)와 지중 열교환기장치(200)를 작동시켜서 태양열 에너지와 지열 에너지를 본체(10)에 제공하게 된다. 태양광 발전장치(100)의 작동에 의해서 생성된 전기에너지는 예를 들어 구동모터(24), 압축기(220), 응축기(230), 증발기(250) 등의 외부동력이 필요한 구성요소에 동력으로 제공될 수 있다.
태양광 발전장치(100)를 작동시키면서 제1 흡기팬(13)을 작동시켜서 본체(10)의 일측면 상부에 형성된 제1 공기 유입구(14)를 통해 외기를 도입하여 본체(10)의 내측 상부면과 상부 가이드판(16)에 의해서 한정된 제1 공기 유로(P1)를통해 공기를 순환시킨다.
이때, 본체(10)의 상부면상에 설치된 유리판(114)를 관통하여 내리쬐는 태양광에 의해서 공기가 가온되고, 가온된 공기는 제1 가온공기 도입구(15)를 통해서 본체(10) 내부의 공간(S)내로 도입된다.
지중 열교환기장치(200)를 작동시키면서 제2 흡기팬(33)을 작동시켜서 본체(10)의 타측면 하부에 형성된 제2 가온공기 도입구(34)를 통해 지중 열교환기장치(200)의 작동에 의해 지열로 가온된 공기를 본체(10)의 내측 하부면과 하부 가이드판(18)에 의해서 한정된 제2 공기 유로(P2)를 통해 공기를 순환시킨다. 제2 공기 유로(P2)를 통해 순환하는 공기는 제3 가온공기 도입구(35)를 통해서 본체(10) 내부의 공간(S)내로 도입된다.
태양열과 지열에 의해서 가온된 공기가 본체(10) 내부의 공간(S)내로 도입되어 농산물을 저온 건조시키게 되고, 농산물과의 열교환을 통해 상대적으로 온도가 낮아진 공기는 공기 배출구(17) 및 제1 에어라인(A1)을 통해서 지중 열교환기장치(200)의 제2 공기 유입구(264)를 통해 열교환기 본체(260) 내부로 제공되어 다시 가온되고 가온공기 배출구(266) 및 제2 에어라인(A2)을 거쳐서 다시 제2 가온공기 도입구(34)를 통해 본체(10) 내부의 공간(S)내로 도입된다.
본 발명에 따른 저온 건조기는, 본체(10) 내에 설치된 온도센서(도시되지 않음) 및 습도센서(도시되지 않음)에 의해서 감지되는 온도 및 습도를 기초로 하여 미리 설정한 원하는 온도와 습도를 유지하도록 태양광 발전장치(100)와 지열 발전장치(200), 흡기팬들(13,33)의 동작을 제어하게 된다.
저온 건조기의 이러한 동작에 의해서 건조된 농산물은 본체(10)의 타측 하부에 형성된 농산물 배출구(40)를 통해서 외부로 배출된다. 이때, 농산물 배출구(40)에 설치된 배출구 개폐장치(42)를 통해서 농산물 배출구(40)의 개폐정도를 제어하여 농산물을 원하는 상태로 건조가 되었을 때 외부로 배출하며, 필요에 따라서 본체(10) 내부의 가온된 공기를 일부 외부로 배기시킬 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 하기 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 본체 12 : 호퍼
13,33 : 흡기팬 14,264 : 공기 유입구
15,34,35 : 가온공기 도입구 17 : 공기 배출구
16,18 : 가이드판 20 : 수평오거
24 : 구동모터 40 : 농산물 배출구
100 : 태양광 발전장치 110 : 태양전지 모듈
114 : 유리판 200 : 지중 열교환기장치
210 : 열교환 파이프 220 : 압축기
230 : 응축기 240 : 감압기
250 : 증발기 260 : 열교환기 본체
266 : 가온공기 배출구 A1,A2 : 에어라인
P1,P2 : 공기유로 S : 공간
13,33 : 흡기팬 14,264 : 공기 유입구
15,34,35 : 가온공기 도입구 17 : 공기 배출구
16,18 : 가이드판 20 : 수평오거
24 : 구동모터 40 : 농산물 배출구
100 : 태양광 발전장치 110 : 태양전지 모듈
114 : 유리판 200 : 지중 열교환기장치
210 : 열교환 파이프 220 : 압축기
230 : 응축기 240 : 감압기
250 : 증발기 260 : 열교환기 본체
266 : 가온공기 배출구 A1,A2 : 에어라인
P1,P2 : 공기유로 S : 공간
Claims (9)
- 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기로서,
지면(G)상에 지지되고 내부에 농산물을 수용하기 위한 공간(S)을 한정하며, 일측면 상부에는 외기를 도입하기 위한 제1 공기 유입구(14)가 설치되고 상기 제1 공기 유입구(14)의 전방 외측에는 제1 흡기팬(13)이 별도로 설치되며 타측면 하부에는 제2 가온공기 도입구(34)가 설치되고 상기 제2 가온공기 도입구(34)의 전방 외측에는 제2 흡기팬(33)이 별도로 설치된 본체(10) - 상기 공간(S)내에는 수평오거(20)가 상기 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 수평오거(20)의 회전축(21) 방사상 외면상에는 농산물과 접촉하여 농산물을 횡방향으로 이송하기 위한 다수의 날개들(22)이 나선형으로 돌출하여 형성되며, 상기 수평오거(20)는 상기 본체(10)의 외부에서 상기 회전축(21)의 일단부에 장착된 구동모터(24)에 의해서 회전 구동됨 -;
상기 본체(10)의 상부면상에 설치되어 태양열 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 태양광 발전장치(100) - 상기 태양광 발전장치(100)는 복수의 태양전지(130)가 내장된 태양전지 모듈(110)을 구비하고, 상기 태양전지 모듈(110)의 상부면상에는 유리판(114)이 설치되며, 상기 태양전지 모듈(110)과 상기 유리판(114) 사이에는 스페이서가 배치됨 -;
지열에 의해 가열된 공기를 상기 제2 가온공기 도입구(34) 쪽으로 제공하기 위한 지중 열교환기장치(200) - 상기 지중 열교환기장치(200)는 지중의 열을 효과적으로 얻을 수 있도록 지그재그 형태의 긴 관으로 이루어진 열교환 파이프(210)와 함께 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 압축, 응축, 팽창 및 증발의 4가지 과정을 수행하게 되는 압축기(220), 응축기(230), 감압기(240) 및 증발기(250)를 구비하고, 상기 응축기(230)는 열교환기 본체(260) 내에 배치됨 -;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기. - 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)의 내부 상측에는 상부 가이드판(16)이 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 본체(10)의 내측 상부면과 상기 상부 가이드판(16)에 의해서 제1 공기 유로(P1)가 한정되며, 상기 제1 공기 유로(P1)의 일측은 상기 제1 공기 유입구(14)와 연통하고, 상기 제1 공기 유로(P1)의 타측에서 상기 상부 가이드판(16)에는 제1 가온공기 도입구(15)가 형성되며, 상기 제1 가온공기 도입구(15)에 의해서 상기 제1 공기 유로(P1)는 상기 공간(S)에 연통하게 되는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10) 내에서 상기 수평오거(20)의 아래 위치에는 하부 가이드판(18)이 상기 본체(10)의 길이방향으로 따라서 수평으로 가로질러 배치되고, 상기 하부 가이드판(18)과 상기 본체(10)의 내측 하부면 사이에는 제2 공기 유로(P2)가 한정되며, 상기 제2 공기 유로(P2)의 일측은 상기 제2 가온공기 도입구(34)와 연통하게 되고, 상기 제2 공기 유로(P2)의 타측에서 상기 하부 가이드판(18)에는 제3 가온공기 도입구(35)가 형성되고, 상기 제3 가온공기 도입구(35)에 의해서 상기 제2 공기 유로(P2)는 상기 공간(S)에 연통하게 되는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)의 상부에서, 상기 유리판(114)이 설치된 이외의 지역에는 건조시키고자 하는 농산물을 상기 본체(10) 내로 투입하기 위한 호퍼(12)가 장착되고, 상기 호퍼(12)의 하부는 상기 본체(10)의 내부와 연통하며, 상기 호퍼(12)의 하부와 상기 본체(10)의 상부 사이에는 호퍼 자동개폐장치(12a)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)의 타측면에서 상기 제2 가온공기 도입구(34)가 설치된 위치의 위쪽에는 상기 공간(S)내에서 건조된 농산물을 외부로 배출시키기 위한 농산물 배출구(40)가 설치되고, 상기 농산물 배출구(40)와 상기 본체(10)의 측벽 사이에는 상기 농산물 배출구(40)를 필요에 따라 기계적으로 개방 및 폐쇄하기 위한 배출구 개폐장치(42)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)의 측벽중 하나에는 상기 본체의 공간(S)을 순환하면서 농산물을 건조시킨 후 상대적으로 온도가 떨어진 공기를 상기 본체(10)의 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(17)가 형성되고, 상기 열교환기 본체(260)의 하부에 형성된 제2 공기 유입구(264)와 상기 공기 배출구(17) 사이에는 파이프형태의 제1 에어라인(A1)이 연장 배치된 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 6 항에 있어서, 상기 열교환기 본체(260)의 상부에는 가온공기 배출구(266)가 형성되고, 상기 가온공기 배출구(266)와 상기 제2 가온공기 도입구(34) 사이에는 파이프형태의 제2 에어라인(A2)이 연장 배치된 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양광 발전장치(100)의 작동에 의해서 생성된 전기에너지는 상기 구동모터(24), 상기 압축기(220), 상기 응축기(230) 및 상기 증발기(250)에 동력으로 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 모듈(110)은 투명 태양광 패널(TLSC)로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기.
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| KR1020180034460A KR102045803B1 (ko) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | 태양열과 지열을 이용하는 저온 건조기 |
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