KR100565678B1 - 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치의 건조효율 향상을 위한 장치에 관한 것으로, 건조행정 진행중 냉매 온도의 상승으로 인하여 압축기에 과부하가 가해지고, 운전이 중지되는 현상을 방지하여 건조행정의 운전 효율을 향상시킬 수 있도록 공냉식 응축기와 수냉식 응축기를 조합하여 채용한 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 열풍이 유출입 되는 드럼과, 양단이 상기 드럼에 연결되고, 공기를 가열하는 히터 및, 공기를 강제 순환시키는 송풍팬이 내부에 설치되는 순환덕트와, 상기 순환덕트를 따라 순환하는 공기의 습기를 제거하도록 설치되는 증발기 및, 공냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 병렬로 구성되는 수냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 수냉식 응축기를 교대로 사용할 수 있도록 설치되는 3방 밸브로 구성되는 냉동사이클 시스템를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치를 제공한다.

건조장치, 수냉식 응축기, 공냉식 응축기

Description

냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치{Drying Machine equipped with Vapor Compression Cycle}

도 1은 종래의 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치 구성의 일 예를 나타낸 구성도

도 2a는 본 발명에 따른 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에서 초기 및 정상 운전 시의 냉매 유동을 도시한 구성도

도 2b는 본 발명에 따른 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에서 압축기 과부하 운전 시의 냉매 유동을 도시한 구성도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10. 드럼 20. 순환덕트

40. 송풍팬 50. 히터

60. 응축수관 61. 응축수통

130. 냉동사이클 시스템 131. 압축기

132a. 공냉식 응축기 132b. 수냉식 응축기

133. 모세관 134. 증발기

135. 3방 밸브

본 발명은 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치의 건조효율을 향상시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 드럼 내부를 순환하는 열풍에서 습기를 제거하기 위한 제습장치로 냉동사이클을 적용한 건조장치에 있어서, 건조행정 진행중 냉매 온도의 상승으로 인하여 압축기에 과부하가 가해지고, 운전이 중지되는 현상을 방지하여 건조행정의 운전 효율을 향상시킬 수 있도록 한 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 건조장치는 팬과 히터로 외부 공기를 강제 인입하여 가열하고, 가열된 고온의 공기를 드럼 내부로 송풍시킴으로써 세탁물을 건조시키는 장치이다.

구체적으로 설명하면, 건조장치는 드럼과 연결되는 순환유로 상에 설치된 팬과 히터로 공기를 강제 송풍시키면서 가열하고, 가열된 고온의 공기를 드럼 내부로 보내 세탁물등의 건조대상물을 건조시킨 다음, 드럼 내부의 공기를 순환유로를 통해 순환시키면서 재가열하여 건조행정을 진행한다.

이러한 건조장치에서 건조행정을 진행하는 과정에서 드럼 내부의 젖은 건조대상물을 건조시키고 순환유로로 배출되는 공기는 많은 습기를 머금고 있는 바, 드럼에서 배출되는 공기로부터 습기를 제거하지 않을 경우 다습한 공기가 드럼 내부로 재인입되므로 건조 효율이 현저히 저하된다.

따라서, 통상의 건조장치는 순환유로 상에 차가운 물을 공급하거나, 공냉식 열교환기 등을 설치하여 드럼에서 배출되는 공기가 함유하고 있는 습기를 제거하고 있다.

통상적으로, 건조장치는 이러한 제습 성능이 우수할수록 건조시간을 단축시킬 수 있는데, 상기와 같이 순환유로 상에 물을 공급하거나 공냉식 열교환기를 사용하여 제습하는 방식은 제습 효율이 낮기 때문에 건조시간을 단축시키는데 한계가 있었다.

이에 종래의 순환유로 상에 냉동사이클의 증발기를 설치하여 제습효율을 대폭 향상시킬 수 있는 건조장치가 개발되었다.

도 1은 종래의 냉동사이클을 이용한 건조행정 제어방법이 적용되는 건조장치의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 건조장치는 드럼(10)과, 양단이 상기 드럼(10)에 연결되어 열풍이 순환하는 유로를 형성하는 순환덕트(20)와, 상기 순환덕트(20)에 설치되어 공기를 가열하는 히터(50) 및, 순환덕트(20)를 통해 공기를 강제 순환시키는 송풍팬(40)으로 구성된다.

이 때, 상기 순환덕트(20) 내부에는 드럼(10)에서 배출되는 공기로부터 습기를 제거하는 증발기(34) 및, 열교환이 이루어 지는 응축기(32)가 설치되며, 상기 순환덕트(20) 외부에는 냉매를 고온 고압으로 압축하여 상기 응축기(32)로 토출시키는 압축기(31)가 설치된다.

상기 응축기(32)와 증발기(34)를 연결하는 냉매유로 상에는 응축기(32)로부터 증발기(34)로 유입되는 냉매의 압력을 떨어뜨리는 감압장치로서 모세관(33)이 설치된다.

상기 압축기(31)와 응축기(32)와 증발기(34) 및 모세관(33)은 하나의 폐루프(closed loop)를 형성하면서 전형적인 냉동사이클(vapor compression cycle) 시스템(30)을 이룬다.

상기 순환덕트(20) 외부에는 상기 증발기(34)에 의해 제습된 응축수를 배출시키도록 형성되는 응축수관(60)과, 상기 응축수를 받아서 저장하는 응축수통(61)이 마련된다.

상기와 같이 구성되는 건조장치에 의한 건조행정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 건조행정이 시작되면, 송풍팬(40)이 작동하여 순환덕트(20)를 통해 공기가 유동한다.

상기 유동하는 공기는 히터(50)에 의해 고온으로 가열되어 드럼(10) 내부로 유입되고, 드럼(10) 내부의 건조대상물을 건조시킨 다음, 순환덕트(20)로 배출된다.

상기 드럼(10)에서 배출된 고온 다습한 공기는 증발기(34)를 지나면서 응축되어 제습되고, 응축기(32)를 거치면서 냉매와 열교환이 이루어진 후, 다시 히터(50)를 지나면서 재가열된 다음, 다시 드럼(10)으로 유입되어 건조대상물을 건조시킨다.

그런데, 이러한 냉동사이클을 이용한 제습장치는 상기 응축기(32)와 증발기(34)가 순환덕트(20) 상에 함께 설치되므로 건조행정이 진행되는 과정에서 냉매의 온도 및 압력이 지속적으로 상승하게 된다.

즉, 상기 응축기(32)를 고온의 공기가 지나게 됨으로써, 냉동시스템의 냉매 가 충분히 냉각되지 못한 상태에서 증발기(34)로 유입되고, 증발기(34)에서는 냉매가 다시 열을 흡수하게 되므로, 건조행정이 진행될수록 냉매의 온도는 지속적으로 상승하게 된다.

이 때, 냉매 온도가 상승하여 소정 온도 이상이 되면, 상기 증발기(34) 입구 온도가 상승하게 되어 냉동사이클의 작동 압력이 높아지게 되므로, 그로 인하여 압축기(31)에 과부하가 발생하게 된다.

따라서, 압축기(31)에 과부하가 걸리면 압축기(31)는 안전을 위해 운전을 중지하게 되므로, 건조행정이 중단되게 된다.

압축기(31) 운전 정지 후 시간이 경과하여 냉매의 온도 및 압력이 다시 일정 수준 이하로 떨어지게 되면, 압축기(31)가 재가동되면서 제습 작용을 수행하게 된다.

그러나, 상기와 같이 냉매 온도 및 압력 상승에 의해 압축기(31)에 과부하가 걸려 냉동사이클 시스템(30) 운전이 중지되면, 압축기(31)를 재가동하기까지의 시간이 오래 걸리므로 건조 시간이 길어지고, 압축기(31)에도 무리가 가해져 압축기(31) 수명이 단축되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 압축기에서 과부하에 의한 운전 정지를 방지하여 건조행정이 중지되는 것을 방지함으로써 냉동사이클을 이용한 건조시스템의 안정성을 향상시키고, 건조효율을 향상 시킴으로써 건조시간을 단축 시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 열풍이 유출입 되는 드럼과, 양단이 상기 드럼에 연결되고, 공기를 가열하는 히터 및, 공기를 강제 순환시키는 송풍팬이 내부에 설치되는 순환덕트와, 상기 순환덕트를 따라 순환하는 공기의 습기를 제거하도록 설치되는 증발기 및, 공냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 병렬로 구성되는 수냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 수냉식 응축기를 교대로 사용할 수 있도록 설치되는 3방 밸브로 구성되는 냉동사이클 시스템를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치를 제공한다.

상기 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에서 상기 증발기 및 공냉식 응축기는 순환덕트 내부에 설치되고, 상기 수냉식 응축기는 순환덕트 외부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 발명에 따른 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치에서 초기 및 정상 운전 시 공냉식 응축기를 통한 냉매 유동을 도시하였고, 도 2b는 본 발명에 따른 건조장치에서 압축기 과부하 운전 시 수냉식 응축기를 통한 냉매 유동을 도시하였다.

도 2a 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 건조장치는, 건조대상물이 수용되고 열풍이 유출입 되는 드럼(10)과, 양단이 상기 드럼(10)에 연결되어 열풍이 순환하는 유로를 형성하는 순환덕트(20)와, 상기 순환덕트(20)에 설치되 어 공기를 가열하는 히터(50) 및, 순환덕트(20)를 통해 공기를 강제 순환시키는 송풍팬(40)으로 구성된다.

이 때, 상기 순환덕트(20)에는 상기 드럼(10)에서 토출되어 상기 순환덕트(20)를 따라 순환하는 공기로부터 습기를 제거하기 위한 제습장치로 냉동사이클 시스템(130)이 설치된다.

상기 냉동사이클 시스템(130)에서, 상기 순환덕트(20) 내부에는 상기 드럼(10)에서 배출되는 공기로부터 습기를 응축시켜 제거하는 증발기(134) 및, 상기 증발기(134)를 거친 공기와 냉매 사이에 열교환이 이루어지는 공냉식 응축기(132a)가 설치된다.

또한, 상기 순환덕트(20) 외부에는 수냉식 응축기(132b)가 상기 공냉식 응축기(132a)와 병렬로 설치되고, 상기 공냉식 응축기(132a)와 수냉식 응축기(132b)를 교대로 작동하도록 냉매 유동을 제어하기 위한 3방 밸브(electric three-way valve)(135)가 설치된다.

상기 순환덕트(20) 외부에는 냉매를 고온·고압으로 압축하여 상기 응축기(132a)(132b)로 토출시키는 압축기(131)가 설치된다.

상기 증발기(134)와 응축기(132a)(132b)를 연결하는 냉매유로 상에서 상기 3방 밸브(135)와 증발기(134) 사이에는 상기 응축기(132a)(132b)로부터 증발기(134)로 유입되는 냉매의 압력을 떨어뜨리는 감압장치로서 모세관(133)이 설치된다.

상기 순환덕트(20) 외부에는 상기 증발기(134)에 의해 제습된 응축수를 배출시키도록 형성되는 응축수관(60)과, 상기 응축수를 받아서 저장하는 응축수통(61) 이 마련된다.

상기와 같이 구성된 건조장치에 의한 건조행정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 초기 및 정상 운전 시의 건조행정이 시작되면, 송풍팬(40)이 작동하여 순환덕트(20)를 통해 공기가 유동한다.

유동하는 공기는 히터(50)에 의해 고온으로 가열되어 드럼(10) 내부로 유입되고, 드럼(10) 내부의 건조대상물을 건조시킨 다음, 순환덕트(20)로 배출된다.

상기 드럼(10)에서 배출된 고온 다습한 공기는 증발기(134)를 지나면서 제습되고, 상기 공냉식 응축기(132a)를 거치면서 냉매와 열교환이 이루어진 후, 다시 히터(50)를 지나면서 가열되고, 드럼(10)으로 재유입되어 건조대상물을 건조시킨다.

이 때, 상기 냉동사이클 시스템(130)에서의 냉매 유동을 살펴보면, 상기 3방 밸브(135)가 상기 공냉식 응축기(132a) 쪽으로 개방되어, 상기 압축기(131)에서 토출되는 고온·고압의 냉매가 상기 공냉식 응축기(132a)로 유입된다.

상기 공냉식 응축기(132a)에서 냉매와 상기 증발기(134)를 거친 공기 사이에서 열교환이 이루어져서 냉매의 온도가 저하된다.

상기 저온의 냉매는 모세관(133)을 거치면서 감압되어 저온·저압의 상태가 되어 증발기(134)로 유입된다.

상기 증발기(134)에서 냉매는 상기 드럼(10)에서 배출된 고온의 공기에서 열을 흡수하고 압축기(131)로 유입되는 폐루프를 이루게 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 건조행정이 진행되어 냉매의 온도가 고온이 되면, 증발기(134) 입구 온도가 상승하고 압축기(131)의 작동 압력이 일정 수준에 도달하게 되어, 상기 3방 밸브(135)가 작동하여 냉매 유동 방향이 바뀌게 된다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 냉매가 고온인 상태에서의 운전 시의 냉동사이클 시스템(130)에서 냉매 유동을 살펴보면, 상기 3방 밸브(135)가 수냉식 응축기(132b) 쪽으로 개방되어, 압축기(131)에서 토출되는 고온·고압의 냉매가 상기 수냉식 응축기(132b)로 유입된다.

상기 수냉식 응축기(132b)는 상기 공냉식 응축기(132a)보다 냉매의 열발산 효과가 크므로, 냉매의 온도 강하가 효과적으로 이루어진다.

상기 수냉식 응축기(132b)를 거친 저온의 냉매는 모세관(133)을 거치면서 감압되고, 상기 증발기(134)로 유입되어 상기 드럼(10)에서 배출된 고온의 공기에서 열을 흡수한 후, 압축기(131)로 유입되는 폐루프를 이루게 된다.

요컨대, 압축기(131) 과부하 시에 상기 3방 밸브(135)의 작용에 의해 냉매가 수냉식 응축기(132b) 쪽으로 흐르게 되면, 냉매의 응축압력이 낮아짐으로써 상승하던 증발압력도 낮아지게 되고, 증발온도도 낮게 형성된다.

따라서, 상기 증발기 표면온도가 낮아지므로 제습성능이 향상된다.

또한, 냉매의 온도가 낮아지게 됨으로써 상기 냉동사이클 시스템(130)의 작동 압력도 강하되어 상기 압축기(131)에 걸리는 부하도 감소하게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이, 압축기(131)에 과부하가 걸리더라도, 상기 냉동사이클 시스템(130)의 운전이 정지되지 않고 수냉식 응축기(132b)로 냉매가 순환하면서 운전이 안정화되는 동안, 상기 드럼(10)에서 배출되는 공기의 제습과 순환이 계속적으로 이루어지므로 건조행정이 중단되지 않는다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 그 발명의 기술사상의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 가지 형태로의 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치는 냉동사이클 시스템에서 냉매의 온도가 올라가면 수냉식 응축기로 냉매를 순환시켜 냉매의 온도를 낮추어 줌으로써 압축기에서 과부하가 걸리는 것을 방지하고, 건조행정이 중지되지 않고 연속 운전이 가능하도록 하며, 건조행정의 효율을 향상시켜 건조시간을 단축하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 열풍이 유출입 되는 드럼;

   양단이 상기 드럼에 연결되고, 공기를 가열하는 히터 및, 공기를 강제 순환시키는 송풍팬이 내부에 설치되는 순환덕트;

   상기 순환덕트를 따라 순환하는 공기의 습기를 제거하도록 설치되는 증발기 및, 공냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 병렬로 구성되는 수냉식 응축기와, 상기 공냉식 응축기와 수냉식 응축기를 교대로 사용할 수 있도록 설치되는 3방 밸브로 구성되는 냉동사이클 시스템:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발기 및 공냉식 응축기는 순환덕트 내부에 설치되고, 상기 수냉식 응축기는 순환덕트 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉동사이클 시스템을 채용한 건조장치.

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