KR20210020209A - 감압식 복합 건조 장치 및 이를 이용한 건조 방법 - Google Patents

감압식 복합 건조 장치 및 이를 이용한 건조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 하나의 건조 장치에서 진공동결 건조와 열풍 건조가 수행 가능하고, 이와 같은 각각의 건조 방식을 히프펌프 사이클을 이용하여 구현함으로써 건조 성능을 향상시킨 건조 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 감압식 복합 건조 장치는, 챔버; 챔버의 내부에 설치되며, 수분을 제거하여 건조시키는 대상인 피건조물을 받치는 트레이를 지지하는 지지프레임이 복수 개 결합되어 형성되는 지지프레임부; 챔버의 내부에 설치되며, 피건조물을 건조시키기 위한 열풍 생성 또는 챔버의 내부 온도를 하강시키기 위한 냉각을 선택적으로 수행하는 온도제어모듈; 및 챔버와 결합하여 챔버의 압력을 조절하는 압력조절부;를 포함한다.

Description

감압식 복합 건조 장치 및 이를 이용한 건조 방법 {DEPRESSURIZING-TYPE COMPLEX DRYING DEVICE AND DRYING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 감압식 복합 건조 장치 및 이를 이용한 건조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하나의 건조 장치에서 진공동결 건조와 열풍 건조가 수행 가능하고, 이와 같은 각각의 건조 방식을 히트펌프 사이클을 이용하여 구현함으로써 건조 성능을 향상시킨 건조 장치 및 방법에 관한 것이다.
건조기술은 농수산물, 제지, 섬유, 목재, 화공, 식품 등 대부분의 산업분야에서 요구되는 필수공정으로 크게 열풍을 이용한 건조, 진공동결 건조로 분류될 수 있다. 열풍 건조는, 히터를 이용한 건조기술로 에너지 소비가 많고 피건조물의 건조 균일도와 건조완료 시간을 예측하기 곤란할 수 있다. 그리고, 진공동결 건조는, 피건조물의 수분함유량 조절이 용이하며 건조 온도가 낮아 열변형이 없고 재료의 부패와 변질이 없는 장점이 있으나, 장시간의 건조시간이 요구되고 시설비와 운영비가 많이 소요된다는 단점이 있다.
건조기는 생산 공정에서 에너지를 다량으로 소비하는 기계로 고효율화를 통한 에너지 절감에 대한 요구는 증대되고 있으나, 다양한 종류의 피건조물의 건조조건 즉, 건조시간, 함수율, 표면상태 설정에 많은 어려움이 있는 것이 현실이다.
대한민국 등록특허 제10-1999270호(발명의 명칭: 진공동결건조장치)에서는, 진공펌프에 접속된 건조챔버에 열판과 콜드드랩을 마련하고, 히트펌프와 상기 열판 및 상기 콜드트랩 사이에 열교환기를 개재시키고, 상기 열판 및 상기 콜드트랩에 상기 열교환기를 개재하여 2개의 브라인탱크를 접속시키고, 히트펌프로 하여금, 상기 열판과 상기 콜드트랩을 선택적으로 냉각하거나 가열시키고 그리고 하나의 브라인탱크를 선택적으로 냉각시키게 하는 진공동결건조장치가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1999270호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하나의 건조 장치에서 진공동결 건조와 열풍 건조가 복합적으로 수행되도록 하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 진공동결 건조와 열풍 건조를 구현함에 있어 히트펌프 사이클을 이용하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 수분을 제거하여 건조시키는 대상인 피건조물을 받치는 트레이를 지지하는 지지프레임이 복수 개 결합되어 형성되는 지지프레임부; 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 피건조물을 건조시키기 위한 열풍 생성 또는 상기 챔버의 내부 온도를 하강시키기 위한 냉각을 선택적으로 수행하는 온도제어모듈; 및 상기 챔버와 결합하여 상기 챔버의 압력을 조절하는 압력조절부;를 포함하고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도를 하강되면 진공동결 건조가 수행되고, 상기 온도제어모듈에 의해 열풍이 생성되면 열풍 건조가 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 온도제어모듈은, 상기 챔버의 내부에 형성되며 상기 지지프레임부와 결합하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 형성되고 상기 챔버의 내부 공기와 열교환을 수행하여 상기 챔버의 내부 공기의 온도를 가변시키는 제1열교환부, 및상기 하우징의 내부에 형성되고 상기 챔버의 내부 공기와 열교환을 수행하여 상기 챔버의 내부 공기의 온도를 가열시키는 제2열교환부,를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1열교환부 및 상기 제2열교환부와 연결되고 상기 제1열교환부 또는 상기 제2열교환부를 통과하는 냉매를 압축시키는 압축부, 상기 압축부와 연결되고 상기 챔버의 외부 공기와 통과하는 냉매를 열교환시키는 외부열교환부, 및 상기 외부열교환부와 연결되고 통과하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브,를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 외부열교환부와 상기 팽창밸브의 사이에 형성되어 냉매가 통과하고, 상기 제1열교환부 및 상기 제2열교환부와 연결되며, 복수 개의 체크밸브를 구비하여 냉매의 유동 방향을 가변시키는 체크밸브부,를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 온도제어모듈은, 상기 하우징과 결합하고, 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부를 향해 상기 챔버의 내부를 순환하는 공기를 유동시키는 블로워,를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 압력조절부는, 상기 챔버에 연결된 펌프인 압력조절펌프를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 챔버는 상기 압력조절부에 연결된 복수의 관통홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 챔버는 원통 형상을 가지며, 상기 챔버의 원형 단면상 복수의 관통홀 각각이 원주 방향을 따라 소정 각도로 이격될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 챔버의 하부와 결합하고 상기 챔버의 내부 냉각 시 생성되는 수분의 응축수를 수집하여 외부로 배출하는 드레인부,를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 트레이와 접촉되는 상기 지지프레임부의 일 부위에 형성되어, 상기 피건조물과 상기 트레이의 하중을 측정하는 하중센서,를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 피건조물 표면의 열 분포를 측정하는 열화상센서,를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 챔버의 내부에 위치한 트레이에 피건조물을 위치시키는 제1단계; 상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 진공 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부가 냉각되어 진공동결 건조가 수행되는 제2단계; 상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 감압 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도가 상승하여 열풍이 생성되어 상기 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 초기 운전이 수행되는 제3단계; 및 상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 감압 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도가 유지됨으로써 열풍이 생성되어 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 정상 운전이 수행되는 제4단계; 및 상기 챔버의 내부에서 상기 피건조물을 반출하는 제5단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 채크밸브부를 이용하여 냉매의 유동 방향을 제어하고, 이에 따라 복수 개의 열교환부 각각이 히트펌프 사이클의 증발기 또는 응축기 기능을 수행하도록 함으로써, 하나의 건조 장치에서 진공동결 건조 및 열풍 건조가 수행될 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 진공동결 건조 및 열풍 건조가 동일하게 히트펌프 사이클의 제어로 수행됨으로써, 진공동결 건조 및 열풍 건조가 수행되는 건조 장치의 소형화 가능하고, 에너지 효율을 증대시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 사시도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 구조에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 정 방향 단면에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브부의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지프레임의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 사시도이고, 도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 구조에 대한 개략도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 장치의 정 방향 단면에 대한 개략도이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 체크밸브부(250)의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지프레임(400)의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 트레이(500)의 사시도이다.
여기서, 도 2는 본 발명의 건조 장치에서 진공동결 건조 수행 시 냉매의 유동을 나타낸 도면이고, 도 3은 진공동결 건조 후 열풍 건조 초기 시 냉매의 유동을 나타낸 도면이며, 도 4는 완전한 열풍 건조 시 냉매의 유동을 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 4에서 냉매가 유동하는 유로(화살표 표시)는 검은색 외의 색으로 표시되고, 냉매의 유동이 폐쇄된 유로는 검은색으로 표시될 수 있다. 그리고, 도 6은 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조의 정상 운전이 수행되는 경우의 체크밸브부(250)에 대한 구성도이다.
도 1 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 건조 장치는, 챔버(600); 챔버(600)의 내부에 설치되며, 수분을 제거하여 건조시키는 대상인 피건조물을 받치는 트레이(500)를 지지하는 지지프레임(400)이 복수 개 결합되어 형성되는 지지프레임부; 챔버(600)의 내부에 설치되며, 피건조물을 건조시키기 위한 열풍 생성 또는 챔버(600)의 내부 온도를 하강시키기 위한 냉각을 선택적으로 수행하는 온도제어모듈(100); 및 챔버(600)와 결합하여 챔버(600)의 압력을 조절하는 압력조절부(300);를 포함한다. 그리고, 온도제어모듈(100)에 의해 챔버(600)의 내부 온도를 하강되면 진공동결 건조가 수행되고, 온도제어모듈(100)에 의해 열풍이 생성되면 열풍 건조가 수행될 수 있다.
챔버(600)는 내부에 공간을 가지는 원통 형상을 가질 수 있다. 챔버(600)는 그 내부의 압력을 감소시킬 수 있게 밀폐된 용기일 수 있다. 그리고, 온도제어모듈(100)은 챔버(600)의 내부 공기를 가열 및 순환시킬 수 있으며, 또한, 챔버(600)의 내부 공기를 냉각시킬 수 있다.
그리고, 온도제어모듈(100)은, 열풍 건조 수행 시, 챔버(600)의 내부 공기에 함유된 수분을 제거하여, 건조 성능을 향상시킬 수 있다. 압력조절부(300)는, 챔버(600)에 연결되어, 챔버(600)의 내부 압력을 가변시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 건조 장치에서, 열풍 건조 수행 시, 압력조절부(300)는 챔버(600)의 내부 압력을 감소시킬 수 있고, 진공동결 건조 수행 시, 압력조절부(300)는 챔버(600)의 내부를 진공으로 형성시킬 수 있다. 이로써, 피건조물의 건조 성능을 향상시킬 수 있다.
온도제어모듈(100)은, 챔버(600)의 내부에 형성되며 지지프레임부와 결합하는 하우징(140), 하우징(140)의 내부에 형성되고 챔버(600)의 내부 공기와 열교환을 수행하여 챔버(600)의 내부 공기의 온도를 가변시키는 제1열교환부(110), 및 하우징(140)의 내부에 형성되고 챔버(600)의 내부 공기와 열교환을 수행하여 챔버(600)의 내부 공기의 온도를 가열시키는 제2열교환부(120),를 구비할 수 있다. 그리고, 온도제어모듈(100)은, 하우징(140)과 결합하고, 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)를 향해 챔버(600)의 내부를 순환하는 공기를 유동시키는 블로워(130),를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 건조 장치는, 제1열교환부(110) 및 제2열교환부(120)와 연결되고 제1열교환부(110) 또는 제2열교환부(120)를 통과하는 냉매를 압축시키는 압축부(210), 압축부(210)와 연결되고 챔버(600)의 외부 공기와 통과하는 냉매를 열교환시키는 외부열교환부(220), 및 외부열교환부(220)와 연결되고 통과하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(230),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 건조 장치는, 외부열교환부(220)와 팽창밸브(230)의 사이에 형성되어 냉매가 통과하고, 제1열교환부(110) 및 제2열교환부(120)와 연결되며, 복수 개의 체크밸브를 구비하여 냉매의 유동 방향을 가변시키는 체크밸브부(250),를 더 포함할 수 있다.
히트펌프의 기능을 수행하기 위하여, 본 발명의 건조 장치는 상기와 같이 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)는 압축부(210), 외부열교환부(220) 및 팽창밸브(230)와 연결되어 히트펌프(냉동기)를 형성할 수 있으며, 제1열교환부(110)는 응축기 또는 증발기의 기능을 수행할 수 있고, 제2열교환부(120)는 증발기의 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 응축기 기능을 수행하는 경우, 냉매를 응축시켜 열을 발산시켜 가열할 수 있다. 그리고, 증발기의 기능을 수행하는 경우, 냉매를 기화시켜 열을 흡수하여 냉각시킬 수 있다.
하우징(140)은 챔버(600)의 내부 공기의 유입구(141)와 유출구(142)를 구비할 수 있으며, 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)를 내부에 수용할 수 있다. 그리고, 하우징(140)의 일면에는 유입구(141)가 형성되고 타면에는 유출구(142)가 형성되며, 타면에 배치된 유출구(142)에 블로워(130)가 형성될 수 있다. 원통 형상의 챔버(600)의 중심축을 따라 지지프레임(400) 측의 유출구(142), 제1열교환부(110), 제2열교환부(120) 및 블로워(130)의 순서로 배치될 수 있다. 하우징(140)은 별도의 서포팅 부재(미도시)에 의해 챔버(600)의 내부면으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이는 건조실(620)도 마찬가지일 수 있다. 따라서, 하우징(140) 내부의 소제 및 정비 등이 챔버(600)의 내부에서 수행될 수 있어 용이할 수 있다. 또한, 하우징(140)을 챔버(600)의 내측면으로부터 이격시켜, 챔버(600)의 내부 공기가 챔버(600)의 내부에서 순환하는 것에 대한 유도 및 장애를 최소화할 수 있다.
본 발명의 건조 장치는, 챔버(600)의 내부에서 복수 개의 지지프레임(400)으로 형성되는 지지프레임부를 둘러 싸는 형상으로 형성되어 각각의 지지프레임(400)을 고정지지하며, 하우징(140)과 연결되는 건조실(620)을 더 포함할 수 있다. 건조실(620)이 챔버(600)의 내측면과 이격되어 형성됨으로써, 챔버(600)의 내측면과 건조실(620) 사이의 유로인 회수유로(640)가 형성될 수 있다. 건조실(620)은 다각형 통의 형상 또는 원통의 형상일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조 수행 시, 블로워(130)가 작동하여 챔버(600)의 내부 공기가 순환하는 경우, 하우징(140)의 유출구(142)로부터 배출된 공기(기체)는 건조실(620)로 유입된 다음 건조실(620)을 통과하면서 피건조물을 건조시킨 후 챔버(600)의 제1순환벽체(631)에 의해 유동 방향이 전환될 수 있다. 그리고, 유동 방향이 전환된 공기는 건조실(620) 통과 시 유동 방향과 반대 방향으로 회수유로(640)를 따라 유동한 다음 제2순환벽체(632)에 의해 유동 방향이 다시 전환되어 블로워(130)에 의해 유입구(141)로 유입됨으로써 하우징(140) 내부로 유동할 수 있다. 그리고, 이와 같은 순환은 지속적으로 반복될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 제1순환벽체(631)와 제2순환벽체(632)의 내측면이 평면인 것으로 표현하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1순환벽체(631)와 제2순환벽체(632)의 내측면이 곡면으로 형성되어 공기의 방향 전환이 용이하도록 할 수 있다.
압력조절부(300)는, 챔버(600)에 연결된 펌프인 압력조절펌프를 구비할 수 있다. 그리고, 압력조절부(300)는 챔버(600)에 연결되어 챔버(600)의 내부를 감압시키거나 진공으로 형성시킬 수 있다. 먼저, 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조(초기 운전과 정상 운전)가 수행되는 경우, 피건조물들이 감압된 상태에서 열풍에 의해 건조되면, 건조 성능이 향상될 수 있다. 여기서, 압력조절부(300)는 챔버(600)의 내부 압력을 -0.4 bar 에서 0 bar 까지의 범위에서 조절할 수 있다. 챔버(600)의 내부압력이 감압될수록 건조 성능은 향상될 수 있다. 그러나, 건조 성능과 소비 전력을 모두 고려하는 경우, 경제적인 챔버(600)의 내부압력은 -0.2bar로 조절하는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 본 발명의 건조 장치에 진공동결 건조가 수행되는 경우, 제1열교환부(110)에 의한 냉각으로 챔버(600)의 내부 공기가 냉각되고, 압력조절부(300)는 챔버(600)의 내부를 진공으로 만들어 진공동결 건조가 수행되도록 할 수 있다.
챔버(600)는 압력조절부(300)에 연결된 복수의 관통홀(610)을 구비할 수 있다. 챔버(600)는 원통 형상을 구비할 수 있으며, 챔버(600)의 원형 단면상 복수의 관통홀(610) 각각이 원주 방향을 따라 소정 각도(a)로 이격될 수 있다. 도 5에서 보는 바와 같이, 각각의 관통홀(610)은 이해의 편의를 위해 단순하게 표현되어 있으며, 각각의 관통홀(610)에 의해 챔버(600)의 내부와 압력조절부(300)가 연결될 수 있다.
압력조절펌프는 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조 수행 시, 열풍 건조 과정에서 챔버(600)의 내부 공기는 온도제어모듈(100)에 의해 순환될 수 있으며, 챔버(600)의 내부 압력은 감압될 수 있다. 따라서, 챔버(600)의 내부 압력 감압 시, 챔버(600)의 내부 공기의 순환에 영향을 미칠 수 있다.
이를 해결하기 위해, 복수의 관통홀(610)은 원통 형상의 챔버(600)의 원형 단면상 원주 방향을 따라 소정 각도(a)로 이격될 수 있다. 즉, 복수의 관통홀(610)들은 원통 형상의 챔버(600)의 원형 단면상 서로 간에 90도 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 관통홀(610)들이 일정 간격으로 배치되므로, 챔버(600)의 내부 감압이 챔버(600)의 내부 공기 순환에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 일 실시 예로, 어느 하나의 관통홀(610)은 원형 단면상 12시 방향에 배치될 수 있다. 그리고, 다른 하나의 관통홀(610)은 원형 단면상 3시 방향에 배치될 수 있다. 또 다른 하나의 관통홀(610)은 6시 방향에 배치될 수 있으며, 나머지 관통홀(610)은 9시 방향에 배치될 수 있다.
체크밸브부(250)는, 본 발명의 건조 장치에서 냉매의 유동 방향을 가변시키기 위하여 형성되며, 복수 개의 체크밸브를 구비할 수 있다. 구체적으로, 체크밸브부(250)는 4개의 체크밸브(제1 내지 제4체크밸브(254))를 구비할 수 있다. 그리고, 각각의 체크밸브는 서로 연결되는데, 도 2 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 제1체크밸브(251)와 제2체크밸브(252)가 제1체크배관(255)에 의해 연결되고, 제2체크밸브(252)와 제3체크밸브(253)가 제2체크배관(256)과 연결되며, 제3체크밸브(253)와 제4체크밸브(254)가 제3체크배관(257)에 의해 연결되고, 제4체크밸브(254)와 제1체크밸브(251)가 제4체크배관(258)에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 체크밸브의 개폐 여부에 따라 각각의 체크배관을 따라 유동하는 냉매의 유로가 가변할 수 있다.
외부열교환부(220)는 체크밸브부(250)와 연결됨과 동시에 압축부(210)와 연결되며, 외부열교환부(220)를 통과하는 냉매를 냉각시키도록 외부열교환부(220)로 외부 공기를 유입시키는 외부블로워(221)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 건조 장치에서 진공동결 건조를 수행 시, 제1열교환부(110)가 증발기의 기능을 수행하고 외부열교환기가 응축기의 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 경우 외부블로워(221)가 작동하여 외부열교환기를 통과하는 냉매를 냉각시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조를 수행 시, 제2열교환부(120)가 증발기의 기능을 수행하고 외부열교환기가 응축기의 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 경우에도 마찬가지로 외부블로워(221)가 작동하여 외부열교환기를 통과하는 냉매를 냉각시킬 수 있다. 이에 대한 각각의 사항은 하기에 상세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명의 건조 장치에 의한 진공동결 건조와 열풍 건조에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 건조 장치에서 각각의 구성요소는 배관에 의해 연결되고, 그리고, 각각의 배관에는 밸브가 형성됨으로써, 각각의 구성요소를 통과하여 유동하는 냉매의 유로가 가변될 수 있다.
구체적으로, 제2열교환부(120)는 제1배관(261) 및 제2배관(262)과 연결될 수 있으며, 제1배관(261)에는 제1밸브(271)가 형성되고 제2배관(262)에는 제2밸브(272)가 형성되어 각각의 밸브가 각각의 배관 내 유로를 개방 또는 차단시킬 수 있다. 또한, 제1열교환부(110)는 제4배관(264) 및 제6배관(266)과 연결될 수 있다. 그리고, 제2배관(262)과 체크밸브부(250)는 제3배관(263)에 의해 연결될 수 있으며, 제3배관(263)은 제1배관(261)과 연결됨과 동시에 제4배관(264)과 연결될 수 있다. 여기서, 제3배관(263)에서, 제3배관(263) 및 제1배관(261)의 연결 부위와, 제3배관(263) 및 제4배관(264)의 연결 부위 사이에 제3밸브(273)가 형성될 수 있다.
제2열교환부(120)는 체크밸브부(250)와 연결됨과 동시에 제8배관(268)과 연결되며, 제8배관(268)은 동시에 제4배관(264)과 연결될 수 있다. 압축부(210)는 사방밸브(280) 및 제7배관(267)의 일단과 연결되며, 제7배관(267)의 타단은 사방밸브(280)에 연결되고, 사방밸브(280)는 제6배관(266)과 연결될 수 있다. 사방밸브(280)는 제5배관(265)과 연결되고 제5배관(265)은 제4배관(264)과 연결될 수 있다. 그리고, 제4배관(264)에서, 제4배관(264)과 제3배관(263)의 연결 부위 및 제4배관(264)과 제5배관(265)의 연결 부위 사이에 제4밸브(274)가 형성되고, 제4배관(264)과 제5배관(265)의 연결 부위에 제5밸브(275)가 형성될 수 있다.
또한, 체크밸브부(250)에서, 제2체크배관(256)과 제4체크배관(258)은 체크연결배관(259)과 결합하여 연결될 수 있으며, 체크연결배관(259)은 리시버 드라이어(240) 및 팽창밸브(230)와 결합될 수 있다. 그리고, 제1체크배관(255)은 제3배관(263)과 연결되고, 제3체크배관(257)은 외부열교환부(220)와 연결될 수 있다.
본 발명의 건조 장치에서는, 진공동결 건조와 열풍 건조가 수행될 수 있으며, 먼저, 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 건조 장치에서 진공동결 건조가 수행되는 경우, 제1밸브(271)와 제2밸브(272) 및 제4밸브(274)는 폐쇄(close)되고, 제3밸브(273)와 제5밸브(275)가 개방(open)되며, 체크밸브부(250)에서 제1체크밸브(251)와 제4체크밸브(254)가 개방되고, 제2체크밸브(252)와 제3체크밸브(253)가 폐쇄될 수 있다.
이에 따라, 냉매는, 압축부(210)로부터 배출된 냉매는, 사방밸브(280)를 거쳐 제5배관(265)을 따라 유동한 후 개방된 제5밸브(275)를 통과하여 제4배관(264)으로 유입된 후, 폐쇄된 제4밸브(274)에 의해 다시 제8배관(268)으로 유입되어 제8배관(268)을 통해 제2열교환부(120)를 통과할 수 있다. 제2열교환부(120)를 통과하면서 응축된 냉매는, 체크밸브부(250)로 유입되고, 제3체크배관(257)과 제4체크밸브(254)를 통과한 후 체크연결배관(259)으로 유입되어 리시버 드라이어(240)와 팽창밸브(230)를 순차적으로 통과할 수 있다. 다음으로, 냉매는, 제4체크배관(258)과 제1체크밸브(251)를 통과하여 제3배관(263)을 따라 유동한 후 개방된 제3밸브(273)를 통과한 후 제4배관(264)으로 유입될 수 있다. 그 후, 냉매는, 제1열교환부(110)로 유입된 후 제1열교환부(110)를 통과하여 증발된 다음 제6배관(266)을 따라 유동하고 사방밸브(280)를 통과한 후 다시 제7배관(267)을 따라 유동하여 압축부(210)로 유동함으로써 순환할 수 있다.
상기와 같은 냉매의 순환에 의해 진공동결 건조를 위한 히트펌프 사이클을 형성되며, 여기서, 블로워(130)는 작동 정지되고, 제1밸브(271)와 제2밸브(272)의 폐쇄에 의해 제2열교환부(120)도 작동 정지될 수 있다. 그리고, 진공동결 건조를 위한 히트펌프 사이클에서, 제1열교환부(110)는 열을 흡수하여 주위 공기를 냉각시키는 증발기(evaporator)의 기능을 수행할 수 있고, 외부열교환부(220)가 열을 발산하여 주위 공기를 가열시키는 응축기(condenser)의 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 외부블로워(221)가 작동하여 외부열교환부(220)에 대한 냉각을 수행하여 응축 효율을 증가시킴으로써 챔버(600)의 내부 공기에 대한 냉각 효율을 증가시켜 진공동결 건조의 효율을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 챔버(600)의 내부 공기는 냉각되며 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 진공 상태로 되어, 본 발명의 건조 장치에서 피건조물에 대한 진공동결 건조가 수행될 수 있다.
이와 같은 진공동결 건조 후에, 본 발명의 건조 장치에서, 열풍 건조 초기 운전이 수행될 수 있다. 본 발명의 건조 장치에서는 열풍 건조를 위해 초기 운전과 정상 운전으로 구분하여 장치의 운전을 수행하는데, 이는 제1열교환부(110)가 발열을 수행하고 제2열교환부(120)가 작동 정지 상태를 유지함으로써, 열풍 건조 초기에 챔버(600)의 내부 공기 온도 상승 속도를 향상시키기 위함일 수 있다.
본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조 초기 운전이 수행 시, 도 3에서 보는 바와 같이, 제1밸브(271)와 제2밸브(272) 및 제4밸브(274)는 폐쇄(close)되고, 제3밸브(273)와 제5밸브(275)가 개방(open)되며, 체크밸브부(250)에서 제2체크밸브(252)와 제3체크밸브(253)가 개방되고, 제1체크밸브(251)와 제4체크밸브(254)가 폐쇄될 수 있다.
이에 따라, 냉매는, 압축부(210)로부터 배출된 냉매는, 사방밸브(280)를 거쳐 제6배관(266)을 따라 유동한 후 제1열교환부(110)로 유입되어 제1열교환부(110)를 통과하면서 응축될 수 있다. 제1열교환부(110)를 통과한 냉매는, 제4배관(264)을 따라 유동하다가 폐쇄된 제4밸브(274)에 의해 개방된 제3밸브(273)를 통과하도록 유동한 후 제3배관(263)을 따라 유동하여 체크밸브부(250)로 유입될 수 있다. 체크밸브부(250)로 유입된 냉매는 제1체크배관(255)과 제2체크밸브(252)를 통과한 후 체크연결배관(259)으로 유입되어 리시버 드라이어(240)와 팽창밸브(230)를 순차적으로 통과할 수 있다. 다음으로, 냉매는, 제4체크배관(258)과 제3체크밸브(253)를 통과하여 외부열교환부(220)로 유입된 후 응축되고 제8배관(268)을 따라 유동하여 제4배관(264)으로 유입될 수 있다. 그리고, 폐쇄된 제4밸브(274)에 의해 개방된 제5밸브(275)로 유입된 냉매는, 제5배관(265)을 따라 유동한 후 사방밸브(280)를 통과한 다음 제7배관(267)을 따라 유동하여 다시 압축부(210)로 유동함으로써 순환할 수 있다.
상기와 같은 냉매의 순환에 의해 열풍 건조의 초기 운전을 위한 히트펌프 사이클을 형성되며, 여기서, 챔버(600)의 내부 공기 순환을 위하여 블로워(130)는 작동되고, 제1밸브(271)와 제2밸브(272)의 폐쇄에 의해 제2열교환부(120)는 작동 정지될 수 있다. 그리고, 열풍 건조의 초기 운전을 위한 히트펌프 사이클에서, 제1열교환부(110)는 열을 발산하여 주위 공기를 가열시키는 응축기(condenser)의 기능을 수행할 수 있고, 외부열교환부(220)가 열을 흡수하여 주위 공기를 냉각시키는 증발기(evaporator)의 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 외부블로워(221)가 작동하여 외부열교환부(220)에 대한 냉각을 수행하여 증발 효율을 증가시킴으로써 챔버(600)의 내부 공기에 대한 가열 효율을 증가시켜 열풍 건조의 초기 운전 효율을 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 챔버(600)의 내부 공기는 가열되며, 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 감압 상태로 되어, 블로워(130)에 의해 공기가 챔버(600)의 내부에서 순환함으로써, 본 발명의 건조 장치에서, 열풍 건조의 초기 운전에 의해, 피건조물에 대한 열풍 건조가 수행될 수 있다.
상기와 같은 열풍 건조의 초기 운전 후에, 본 발명의 건조 장치에서, 열풍 건조 정상 운전이 수행될 수 있다. 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조 정상 운전이 수행 시, 도 4에서 보는 바와 같이, 제3밸브(273)와 제5밸브(275)는 폐쇄(close)되고, 제1밸브(271)와 제2밸브(272) 및 제4밸브(274)가 개방(open)되며, 체크밸브부(250)에서 제1체크밸브(251)와 제4체크밸브(254)가 개방되고, 제2체크밸브(252)와 제3체크밸브(253)가 폐쇄될 수 있다.
이에 따라, 냉매는, 압축부(210)로부터 배출된 냉매는, 사방밸브(280)를 거쳐 제6배관(266)을 따라 유동한 후 제1열교환부(110)로 유입되어 제1열교환부(110)를 통과하면서 응축될 수 있다. 제1열교환부(110)를 통과한 냉매는, 제4배관(264)을 따라 유동하다가 폐쇄된 제3밸브(273)와 개방된 제4밸브(274)에 의해 제4배관(264)만을 계속 통과한 후 폐쇄된 제5밸브(275)에 의해 제8배관(268)을 따라 유동한 후 외부열교환부(220)로 유입되어 응축된 다음 체크밸브부(250)로 유입될 수 있다. 체크밸브부(250)로 유입된 냉매는 제3체크배관(257)과 제4체크밸브(254)를 통과한 후 체크연결배관(259)으로 유입되어 리시버 드라이어(240)와 팽창밸브(230)를 순차적으로 통과할 수 있다. 다음으로, 냉매는, 제4체크배관(258)과 제1체크밸브(251)를 통과하여 제3배관(263)으로 유입된 후 폐쇄된 제3밸브(273)에 의해 제1배관(261)으로 유입되어 제1배관(261)을 따라 유동한 다음 제2열교환부(120)를 통과하면서 증발될 수 있다. 제2열교환부(120)를 통과한 냉매는 개방된 제2밸브(272)에 의해 제2배관(262)을 따라 유동한 후 폐쇄된 제5밸브(275)에 의해 제5배관(265)과 사방밸브(280)를 순차적으로 통과한 후 제7배관(267)을 따라 유동하여 다시 압축부(210)로 유동함으로써 순환할 수 있다.
상기와 같은 냉매의 순환에 의해 열풍 건조의 정상 운전을 위한 히트펌프 사이클을 형성되며, 여기서, 챔버(600)의 내부 공기 순환을 위하여 블로워(130)는 작동될 수 있다. 그리고, 열풍 건조의 정상 운전을 위한 히트펌프 사이클에서, 제1열교환부(110)는 열을 발산하여 주위 공기를 가열시키는 응축기(condenser)의 기능을 수행할 수 있고, 제2열교환부(120)는 열을 흡수하여 주위 공기를 냉각시키는 증발기(evaporator)의 기능을 수행할 수 있으며, 외부열교환부(220)가 열을 발산하여 주위 공기를 가열시키는 응축기(condenser)의 기능을 수행할 수 있다. 블로워(130)에 의한 공기 순환에서 제1열교환부(110)에 의해 가열된 공기가 트레이(500)로 공급되고, 주위 공기를 냉각시키는 제2열교환부(120)에 의해 피건조물로부터 증발되어 챔버(600)의 내부 공기에 함유된 수분이 제2열교환부(120)에 의해 응축되어 응축수로 변화한 후 드레인부로 전달되어 제거될 수 있다. 이와 같은 방식에 의해 트레이(500)로 고온 건조한 공기를 계속적으로 공급할 수 있다.
이에 따라, 챔버(600)의 내부 공기는 가열되며, 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 감압 상태로 되어, 블로워(130)에 의해 공기가 챔버(600)의 내부에서 순환함으로써, 본 발명의 건조 장치에서, 열풍 건조의 초기 운전에 의해, 피건조물에 대한 열풍 건조가 수행될 수 있다. 여기서, 외부열교환부(220)는, 주된 응축기의 기능을 수행하는 제2열교환부(120)에 대해 보조적인 응축기의 기능을 수행하는데, 외부열교환부(220)를 통해 구조적으로 챔버(600)의 내부 공기 온도를 일정 온도로 가열시킬 수 있다. 즉, 별도의 온도 조절 장치 없이도, 어느 정도의 범위에서 챔버(600)의 내부 공기의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 건조기의 경제적 운영이 가능할 수 있다.
본 발명의 건조 장치는, 챔버(600)의 하부와 결합하고 챔버(600)의 내부 냉각 시 생성되는 수분의 응축수를 수집하여 외부로 배출하는 드레인부,를 더 포함할 수 있다. 상기와 같이, 본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조의 정상 운전 수행하는 경우, 제2열교환부(120)는 증발기의 기능을 수행할 수 있고, 챔버(600)의 내부 공기 내 존재하다가 제2열교환부(120)에 의해 응축된 수분에 의해 생성되는 응축수가 드레인부의 배수조(condensate tank)(710)로 수집되어 드레인부에 구비된 배수펌프(720)에 의해 외부로 배출될 수 있다. 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 배수조(710)는 챔버(600)의 하부 외측면에 결합되고, 바닥면이 경사지게 형성되어 응축수의 배출을 용이하게 할 수 있다 그리고, 챔버(600)의 하부 바닥벽에는 배수홀(650)이 형성되어 응축수가 챔버의 바닥면으로 낙하는 경우, 응축수는 배수홀(650)을 통과하여 배수조(710)로 수집될 수 있다.
이하, 본 발명의 건조 장치를 형성하는 나머지 구성 요소에 대해 설명하기로 한다.
도 7에서 보는 바와 같이, 지지프레임(400)은 상부와 하부에 사각프레임이 형성되고, 상부의 사각프레임인 상부프레임(410)과 하부의 사각프레임인 하부프레임(420)이, 상부프레임(410)과 하부프레임(420) 각각에 수직인 바(bar)인 수직바(430)에 의해 연결된 형상일 수 있다. 지지프레임(400)에서, 하부프레임(420)은 트레이(500)의 하중을 지지하는 바인 수평바(440)를 구비할 수 있고, 수평바(440)는 지지프레임(400)에 트레이(500)가 인입되는 방향에 수직인 방향으로 형성될 수 있다. 그리고, 수평바(440)는 하부프레임(420)에 복수 개 형성될 수 있으며, 복수 개 형성되는 수평바(440) 각각은 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 8에서 보는 바와 같이, 트레이(500)는, 피건조물을 지지하는 지지판(510), 지지판(510)의 가장자리 둘레를 따라 형성되어 지지판(510)과 결합하는 트레이프레임(520), 및 트레이프레임(520)과 결합하고 트레이(500)가 지지프레임(400)에 배치되는 경우 지지프레임(400)에 안착되는 지지바(530),를 구비할 수 있다. 여기서, 지지바(530)는 지지프레임(400)에 트레이(500)가 인입되는 방향에 수평인 방향으로 형성될 수 있다. 그리고, 지지바(530)의 하면은 지지바(530)의 외측 방향으로 돌출되는 곡면으로 형성될 수 있다. 지지판(510)은 피건조물의 건조 효율 증대를 위하여 도 8에서와 같이 메쉬 형상으로 형성되거나, 복수 개의 홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 건조 장치는, 트레이(500)와 접촉되는 지지프레임부의 일 부위에 형성되어, 피건조물과 트레이(500)의 하중을 측정하는 하중센서(810),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 건조 장치는, 챔버(600)의 내부에 설치되며, 피건조물 표면의 열 분포를 측정하는 열화상센서(820),를 더 포함할 수 있다.
하중센서(810)는, 트레이(500)의 하부와 지지프레임(400)이 접촉되는 지지프레임(400)의 일 부위에 설치될 수 있다. 그리고, 하중센서(810)는 지지프레임(400)에 배치되는 트레이(500)의 지지바(530)를 지지할 수 있다. 하중센서(810)의 상면은 하중센서(810)의 내측 방향으로 들어간 곡면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 트레이(500)가 하중센서(810)에 의해 지지되어 지지프레임(400)에 배치되는 경우, 지지바(530)의 하면이 하중센서(810)의 상면에 견착됨으로써, 피건조물의 건조에 따라 피건조물의 무게 중심이 가변하더라도 하중센서(810)가 트레이(500)를 안정적으로 지지하면서 트레이(500)의 하중을 측정할 수 있다.
열화상센서(820)는, 피건조물의 표면을 향하여 지지프레임(400)의 타 부위에 결합될 수 있다. 구체적으로, 열화상센서(820)는, 지지프레임(400)의 상부프레임(410)과 결합하여 실시간으로 피건조물의 표면에 대한 열 분포를 측정할 수 있다. 그리고, 복수 개의 지지프레임(400) 각각에 열화상센서(820)가 설치될 수 있으며, 각각의 지지프레임(400)에 배치된 각각의 피건조물의 표면에 대한 열 분포를 측정할 수 있다.
본 발명의 건조 장치에서 열풍 건조 수행 시, 피건조물의 표면 중 특정 부위에서 과도한 열 집중 현상이 발생하여, 해당 부위에서 열 변형 또는 표면 변색 등의 현상이 발생할 수 있다. 또는, 복수 개의 지지프레임(400) 중 일부 지지프레임(400)에 배치된 피건조물의 표면에 과도한 열 집중 현상이 발생하여, 전체 피건조물들 중 일부 피건조물의 표면에서 열 변형 또는 표면 변색 등의 현상이 발생할 수 있다.
그러므로, 이를 방지하고자, 열화상센서(820)로 피건조물의 표면에 대한 열 분포를 실시간으로 측정하여, 소정의 피건조물의 표면 중 특정 부위에 열 집중이 되는 경우 또는 복수 개의 피건조물 중 일부의 피건조물에 열 집중이 되는 경우, 이에 대한 정보를 제어부로 전달할 수 있다.
본 발명의 건조 장치는, 하중센서(810) 또는 열화상센서(820)로부터 피건조물의 상태 정보를 전달 받고, 피건조물의 상태 정보에 따라 히트펌프모듈이 제어되도록 히트펌프모듈에 제어신호를 전달하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
먼저, 제어부는, 하중센서(810)로부터 각각의 지지프레임(400)에 배치된 트레이(500)에 담겨진 각각의 피건조물에 대한 하중 정보를 전달 받을 수 있다. 그리고, 각각의 피건조물에 대한 하중 정보를 이용하여 각각의 피건조물의 건조 정도를 판단할 수 있다. 피건조물의 수분이 증발할수록 피건조물의 하중은 감소하므로, 각각의 피건조물의 하중을 측정하여 피건조물의 건조 상태를 파악할 수 있으며, 이를 수치화하여 피건조물의 건조 완료 예상 시간을 도출할 수 있다. 또한, 피건조물의 건조 진행 정도를 수치화하여 도출할 수 있다. 그리고, 이와 같은 건조 완료 예상 시간과 각각의 트레이(500)에 담긴 피건조물의 건조 진행 정도가 챔버(600)의 외측에 설치된 디스플레이에 표시될 수 있다.
그리고, 본 발명의 건조 장치에서는 복수 개의 블로워(130)에 의해 챔버(600) 내부의 공기가 순환되므로, 각각의 블로워(130)에 의해 공기가 주로 순환되는 각각의 구역을 설정하여, 각각의 구역에 설치되는 지지프레임(400)을 구분할 수 있다. 여기서, 각각의 지지프레임(400)에는 번호가 부여되고, 각각의 구역에도 번호가 부여될 수 있다. 제어부는 각각의 지지프레임(400)에 대한 하중정보를 전달 받고, 소정의 구역에서 건조 완료 예상 시간이 증가하는 경우, 해당 구역에 공기를 순환시키는 블로워(130)의 출력을 증가시켜 해당 구역에서의 건조 완료 예상 시간을 감소시킬 수 있다.
그리고, 제어부는, 열화상센서(820)로부터 각각의 지지프레임(400)에 배치된 트레이(500)에 담겨진 각각의 피건조물의 표면에 대한 열 분포 정보를 전달 받을 수 있다. 그리고, 각각의 피건조물에 대한 열 분포 정보를 이용하여 소정의 피건조물의 표면 중 특정 부위에 대한 열 집중 또는 복수 개의 피건조물 중 일부의 피건조물에 대한 열 집중을 판단할 수 있고, 이와 같은 열 집중 현상이 발생하는 경우, 열 집중 현상에 대한 정보가 디스플레이에 표시될 수 있다. 열 집중은 각각의 피건조물의 표면 열 분포의 평균 값이 제어부에 입력된 사전 설정 값을 초과하는 경우 발생한 것으로 제어부에서 판단될 수 있으며, 이와 같은 열 집중 현상이 발생한 피건조물의 열 분포 이미지가 적어도 하나 이상 디스플레이에 표시될 수 있다. 이와 같은 경우 사용자는 이상 열 집중 현상을 제거하기 위해 트레이(500)의 위치를 점검하는 등 본 발명의 건조 장치에 소정의 점검 및 수정을 수행할 수 있다.
그리고, 상기의 하중센서(810)에 대한 설명과 같이, 각각의 지지프레임(400) 및 각각의 구역이 구분되고, 제어부는 각각의 피건조물의 표면 열 분포에 대한 정보를 전달 받고, 소정의 피건조물에 열 집중 현상이 발생하는 경우, 해당 피건조물이 위치하는 구역의 공기를 순환시키는 블로워(130)의 출력을 저하시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 건조 장치를 이용한 건조 방법에 대해서 설명하기로 한다.
제1단계에서, 챔버(600)의 내부에 위치한 트레이(500)에 피건조물을 위치시킬 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 진공 상태로 형성되고, 온도제어모듈(100)에 의해 챔버(600)의 내부가 냉각되어 진공동결 건조가 수행될 수 있다. 다음으로, 제3단계에서, 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 감압 상태로 형성되고, 온도제어모듈(100)에 의해 챔버(600)의 내부 온도가 상승하여 열풍이 생성되어 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 초기 운전이 수행될 수 있다. 그 후, 제4단계에서, 압력조절부(300)에 의해 챔버(600)의 내부가 감압 상태로 형성되고, 온도제어모듈(100)에 의해 챔버(600)의 내부 온도가 유지됨으로써 열풍이 생성되어 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 정상 운전이 수행될 수 있다. 마지막으로, 제5단계에서, 챔버(600)의 내부에서 피건조물을 반출할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 온도제어모듈 110 : 제1열교환부
120 : 제2열교환부 130 : 블로워
140 : 하우징 141 : 유입구
142 : 유출구 210 : 압축부
220 : 외부열교환부 221 : 외부블로워
230 : 팽창밸브 240 : 리시버 드라이어
250 : 체크밸브부 251 : 제1체크밸브
252 : 제2체크밸브 253 : 제3체크밸브
254 : 제4체크밸브 255 : 제1체크배관
256 : 제2체크배관 257 : 제3체크배관
258 : 제4체크배관 259 : 체크연결배관
261 : 제1배관 262 : 제2배관
263 : 제3배관 264 : 제4배관
265 : 제5배관 266 : 제6배관
267 : 제7배관 268 : 제8배관
271 : 제1밸브 272 : 제2밸브
273 : 제3밸브 274 : 제4밸브
275 : 제5밸브 280 : 사방밸브
300 : 압력조절부 400 : 지지프레임
410 : 상부프레임 420 : 하부프레임
430 : 수직바 440 : 수평바
500 : 트레이 510 : 지지판
520 : 트레이프레임 530 : 지지바
600 : 챔버 610 : 관통홀
620 : 건조실 631 : 제1순환벽체
632 : 제2순환벽체 640 : 회수유로
650 : 배수홀 710 : 배수조
720 : 배수펌프 810 : 하중센서
820 : 열화상센서

Claims (12)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 수분을 제거하여 건조시키는 대상인 피건조물을 받치는 트레이를 지지하는 지지프레임이 복수 개 결합되어 형성되는 지지프레임부;
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 피건조물을 건조시키기 위한 열풍 생성 또는 상기 챔버의 내부 온도를 하강시키기 위한 냉각을 선택적으로 수행하는 온도제어모듈; 및
    상기 챔버와 결합하여 상기 챔버의 압력을 조절하는 압력조절부;를 포함하고,
    상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도를 하강되면 진공동결 건조가 수행되고, 상기 온도제어모듈에 의해 열풍이 생성되면 열풍 건조가 수행되는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도제어모듈은,
    상기 챔버의 내부에 형성되며 상기 지지프레임부와 결합하는 하우징,
    상기 하우징의 내부에 형성되고 상기 챔버의 내부 공기와 열교환을 수행하여 상기 챔버의 내부 공기의 온도를 가변시키는 제1열교환부, 및
    상기 하우징의 내부에 형성되고 상기 챔버의 내부 공기와 열교환을 수행하여 상기 챔버의 내부 공기의 온도를 가열시키는 제2열교환부,를 구비하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1열교환부 및 상기 제2열교환부와 연결되고 상기 제1열교환부 또는 상기 제2열교환부를 통과하는 냉매를 압축시키는 압축부,
    상기 압축부와 연결되고 상기 챔버의 외부 공기와 통과하는 냉매를 열교환시키는 외부열교환부, 및
    상기 외부열교환부와 연결되고 통과하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브,를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 외부열교환부와 상기 팽창밸브의 사이에 형성되어 냉매가 통과하고, 상기 제1열교환부 및 상기 제2열교환부와 연결되며, 복수 개의 체크밸브를 구비하여 냉매의 유동 방향을 가변시키는 체크밸브부,를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도제어모듈은, 상기 하우징과 결합하고, 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부를 향해 상기 챔버의 내부를 순환하는 공기를 유동시키는 블로워,를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력조절부는, 상기 챔버에 연결된 펌프인 압력조절펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는 상기 압력조절부에 연결된 복수의 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는 원통 형상을 가지며, 상기 챔버의 원형 단면상 복수의 관통홀 각각이 원주 방향을 따라 소정 각도로 이격되는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버의 하부와 결합하고 상기 챔버의 내부 냉각 시 생성되는 수분의 응축수를 수집하여 외부로 배출하는 드레인부,를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 트레이와 접촉되는 상기 지지프레임부의 일 부위에 형성되어, 상기 피건조물과 상기 트레이의 하중을 측정하는 하중센서,를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 피건조물 표면의 열 분포를 측정하는 열화상센서,를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치.
  12. 청구항 1의 감압식 복합 건조 장치를 이용한 건조 방법에 있어서,
    상기 챔버의 내부에 위치한 트레이에 피건조물을 위치시키는 제1단계;
    상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 진공 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부가 냉각되어 진공동결 건조가 수행되는 제2단계;
    상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 감압 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도가 상승하여 열풍이 생성되어 상기 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 초기 운전이 수행되는 제3단계; 및
    상기 압력조절부에 의해 상기 챔버의 내부가 감압 상태로 형성되고, 상기 온도제어모듈에 의해 상기 챔버의 내부 온도가 유지됨으로써 열풍이 생성되어 피건조물에 제공되는 열풍 건조의 정상 운전이 수행되는 제4단계; 및
    상기 챔버의 내부에서 상기 피건조물을 반출하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압식 복합 건조 장치를 이용한 건조 방법.
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