KR20100037772A - 히트펌프를 이용한 건조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고온의 건조기에서 수분을 함유한 제품 건조시에 건조기 내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 외부로 배출시키지 않고 히트펌프를 이용하여 열교환 방식으로 건조기 내로 순환시켜 재사용하는 히트펌프를 이용한 건조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 히트 펌프를 이용한 건조 시스템은, 열원을 공급받아 피건조물을 건조시키는 건조실; 상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트 펌프; 상기 히트 펌프의 증발기 및 응축기에 각각 대응하여 설치되는 방열부 및 흡열부; 상기 방열부 및 흡열부와 건조실을 각각 연결하는 덕트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
건조 시스템, 히트 펌프, 건조실, 방열부, 흡열부, 팬, 덕트

Description

히트펌프를 이용한 건조 시스템{DRYING SYSTEM USING HEAT PUMP}
본 발명은 히트펌프를 이용한 건조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고온의 건조기에서 수분을 함유한 제품 건조시에 건조기 내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 외부로 배출시키지 않고 히트펌프를 이용하여 열교환 방식으로 건조기 내로 순환시켜 재사용하는 히트펌프를 이용한 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 어떤 제품을 건조시키기 위하여는 여러가지 방식이 사용되고 있는데, 열원의 유무에 따라서 자연건조, 인공건조로 나눌 수 있으며, 인공건조 방식으로는 열풍, 스팀, 전기, 열매체 등을 이용한 분무 건조 방식, 컨베이어 방식, 캐비넷 방식, 회전 방식, 스팀 튜브 방식, 극초단파 방식, 초음파 방식 등을 사용하고 있다. 이러한 방식들은 건조할 대상 제품의 종류와 특성에 따라 적합한 방식을 선택하여 사용된다.
일반적인 건조기에는 고온 건조 방식이 주로 사용되는데, 건조기 챔버 내에 공급되는 열에 의해 내부 공기가 고온으로 가열되고, 가열된 공기는 건조시키려는 제품과 접촉하여 열교환을 일으켜서 제품이 함유하고 있는 수분이 에너지를 얻어 증발하여 챔버 내의 공기와 혼합되고, 공기와 혼합된 고온의 습증기는 챔버의 배출구를 통해 배출된다. 이와 같은 종래의 열풍에 의한 건조 방식은 습증기를 배출시킬때 고온의 습증기가 곧바로 챔버 밖으로 배출되기 때문에 많은 열손실이 생기게 되어 효율적이지 못하며, 그에 따라 연료비가 증가하여 결국은 제품의 원가 상승으로 이어져 제품의 경쟁력을 떨어뜨리는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 고온의 건조기에서 수분을 함유한 제품 건조시에 건조기 내에서 발생하는 고온의 습증기를 곧바로 건조기 밖으로 배출시키지 않고 히트펌프를 이용한 열교환 방식으로 건조기 내로 순환시켜 재사용하여 열손실을 절감하여 열효율을 향상시켜서 연료비를 절감할 수 있는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 문제해결을 위하여 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 건조 시스템은, 열원을 공급받아 피건조물을 건조시키는 건조실; 상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트 펌프; 상기 히트 펌프의 증발기 및 응축기에 각각 대응하여 설치되는 방열부 및 흡열부; 상기 방열부 및 흡열부와 건조실을 각각 연결하는 덕트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 방열부 및 흡열부의 각 입구측에 연결된 덕트에는 상기 건조실로부터 각각 증기를 유입시키기 위한 팬이 더 설치되며, 상기 방열부의 입구와 건조실은 제1 덕트에 의해 연결되고, 상기 흡열부의 출구와 건조실은 제4 덕트 에 의해 연결되며, 상기 방열부의 출구와 건조실은 제2 덕트에 의해 연결되고, 상기 흡열부의 입구와 건조실은 제3 덕트에 의해 연결하도록 설치된다.
이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 건조시스템은, 수분이 함유된 피건조물을 건조실에서 건조시킬때 발생하는 고온의습증기를 건조실 밖으로 곧바로 배출시키지 않고 재사용함으로써, 열효율이 향상되고, 연료비가 절감되어 경제적이며, 방열기 및 증발기에서 발생되는 응축수를 배출관을 통해 외부로 배출하므로 제습 효과가 있고, 또한 건조실에서 생성되는 열을 지속적으로 이용할 수 있어 연료비가 절감되어 경제적이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 히트 펌프를 이용한 건조 시스템의 실시예를 설명한다.
상기 히트 펌프를 이용한 건조 시스템은, 열원을 공급받아 피건조물을 건조시키는 건조실(10); 상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 압축기(21), 응축기(22), 팽창변(23), 증발기(24)를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성하는 히트 펌프(20); 상기 히트 펌프의 증발기 및 응축기에 각각 대응하여 설치되는 방열부(30) 및 흡열부(31); 상기 방열부 및 흡열부와 건조실(10)을 각각 연결하는 덕트를 포함하여 구성된다.
상기 방열부(30) 및 흡열부(31)의 각 입구측에 연결된 제1 및 제3덕트(40,42)에는 상기 건조실(10)로부터 각각 증기를 유입시키기 위한 팬(44,45)이 더 설치되어 있으며, 상기 방열부(30) 및 흡열부(31)와 건조실(10)을 연결하는 제1 덕트(40) 및 제4 덕트(43)의 건조실측 단부(端部)에는 개폐 가능한 댐퍼(70,71)를 설치하고, 또한 제2 덕트(41) 및 제3 덕트(42)의 건조실측 단부에도 개폐 가능한 댐퍼(72,73)를 설치하는 것이 바람직하고, 상기 제1 덕트(40) 및 제4 덕트(43)의 단부는 건조실의 입구측에 설치되며, 제2 덕트(41) 및 제3 덕트(42)의 단부는 건조실의 출구측에 설치된다.
히트 펌프(20)를 구성하는 상기 압축기(21)는 기체 냉매에 에너지를 가해 압력을 상승시키며, 압축기(21)에 나온 고압의 냉매는 응축기(22)에서 상변환하여 고압의 액체 냉매로 변환되어 외부로 열을 방출한 후, 팽창변(23)에서 저압의 액체상태로 전환되어 증발기(24)에 이르면, 상기 증발기(24)에서는 외부(열원)로부터 열을 흡수하여 저압의 기체 상태로 변환된 후 다시 압축기(21)로 이동하는 순환과정을 연속으로 하며, 상기 폐회로를 구성하는 배관(50)에는 냉매가 주입된다.
피건조물을 건조실(10) 내에 배치한 후 건조실에 열원(60)을 공급하면, 건조실(10) 내부온도가 상승되어 수분을 함유한 피건조물이 건조되면서 수분이 증발하여 상기 건조실(10)의 가열된 공기와 만나 고온의 습증기가 생성된다. 상기 고온의 습증기는 방열기(30)의 입구측에 설치된 팬(44)에 의해 방열부(30)로 유입된다. 상기 방열부(30)는 증발기(24)와 함께 제1 챔버(80)에 설치되어 있으며, 방열부(30)의 입구는 제1 덕트(40)에 의해 건조실(10)과 연결되고, 상기 방열부(30)의 출구는 제2 덕트(41)에 의해 건조실(10)과 연결된다. 또한 상기 흡열부(31)의 입구와 건조실(10)은 제3 덕트(42)에 의해 연결되고, 상기 흡열부(31)의 출구와 건조실(10)은 제4 덕트(43)에 의해 연결된다.
상기 방열부(30)로 유입된 고온의 습증기는 방열부(30)와 대응하는 증발기(24)에 열을 빼았겨 저온의 건증기로 변화된 후 덕트(41,42)를 통해 흡열부(31)로 이동된다. 이때 증발기(24)에서 발생된 응축수는 별도의 배관(46)을 통해 외부로 배출된다. 또한 피건조물의 건조가 완료된 후에는 건조실(10)에서 건조물을 꺼내야 하므로 피건조물의 온도를 낮출 필요가 있다. 이때는 방열부(30)에서 열을 빼앗긴 저온의 건증기가 제2 덕트(41)를 통해 건조실 내로 배출되어 피건조물을 냉각시키므로 피건조물은 건조실에서 낮은 온도로 배출된다.
상기 방열부(30)에서 변화된, 저온의 건조한 증기는 팬(45)에 의해 제3 덕트(42)를 통해 응축기(22)와 대응하는 흡열부(31)로 이동하면, 상기 흡열부(31)에 대응하는 응축기(22)에서 방출된 열이 흡열부(31) 내에서 유동하는 저온의 건증기에 전달되어, 저온의 건증기는 열을 얻어 고온의 증기로 변화된 후 제4 덕트(43)를 통해 건조실(10) 내로 재차 배출되어 건조실의 내부온도를 유지하는데 이용된다. 상기 흡열부(31)는 응축기(22)와 함께 제2 챔버(81)에 설치되며, 상기 제1 및 제2 챔버(80,81) 각각은 챔버에서 발생되는 열교환 작용이 서로 간섭받지 않도록 이격되어 설치하는 것이 바람직하다.
상기 건조실(10)로 배출된 고온의 증기 및 건조실 내의 습증기는 방열부(30) 입구에 설치된 팬(44)에 의해 제 1덕트(40)를 통해서 방열부(30)로 이동하여 상기 증발기(24)에 의해 열을 빼앗겨 저온의 건증기로 변화되는 순환 작용이 연속적으로 일어난다.
즉, 건조실(10)에서 유입된 고온의 습증기는 방열부(30)에서 대응하는 증발기(24)에 의해 열을 빼앗겨 고온의 습증기의 온도가 하강하여 저온의 건증기로 변화되어 흡열부(31)로 유입되고, 흡열부(31)에 유입된 저온의 건증기는 대응하는 응축기(22)에서 열을 공급받아 고온의 증기로 변화되어 건조실로 배출된다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하면, 제1 챔버(80)에는 방열부(30)로부터 방출되는 열을 흡수하여 이용하기 위한 물 유동관(91)을 더 구비하는데, 제1 덕트(40)를 통해 건조실(10)에서 유입된 고온의 습증기가 유동하는 방열부(30)와 대응하는 물 유동관(91)의 냉수 유입구(92)로 유입된 냉수가 상기 유동관(91)을 통과하는 동안 방열부(30)의 고온의 습증기와 열교환되어 온도를 상승시킨 온수로 변해 온수 유출구(93)를 통해 외부로 방출되며, 상기 방열부(30)를 통과 하면서 온도가 낮아진 증기는, 제2 및 제3 덕트(41,42)를 통해서 흡열부(31)로 이동하여 상기 흡열부(31)와 대응하는 가열부(90)와 열교환되어 증기의 온도가 상승되어서 건조실로 배출된다. 상기 가열부(90)에는 스팀, 고온수 또는 열매체유 등이 유동하여 열교환 작용을 한다. 상기의 작동 또한 연속적으로 이루어져 건조실의 고온의 습증기를 재이용할 수 있으며, 상기 온수 유출구(93)에서 방출되는 온수는 욕실 등에서 재사용 할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예 인데, 제2 덕트(41)와 제3 덕트(42)가 연결되어 있는 것으로, 상기 제2 덕트(41)와 제3 덕트(42)가 건조실 외부에서 서로 직접 연결되어 방열부(30)에서 생성된 저온의 건증기가 건조실을 거치지 않고 직접 흡열부(31)로 유동하여 고온의 증기로 변화되어 건조실(10) 내로 배출시키는 것으로 건조 시스템을 좀더 간단히 구성한 것이다. 필요에 따라서는 건조실(10) 내부에서 제2 덕트(41)와 제3 덕트(42)를 서로 직접 연결시킬수 있으며, 상기 제2 덕트(41)와 제3 덕트(42)가 서로 연결되는 연결부분에 개폐가능한 댐퍼를 설치할 수도 있다.
상기의 방식들은 건조실에서 발생하는 습증기를 별도의 배출구(미도시)로 배출함으로써 발생하는 열손실이 적어 열효율이 향상되고, 흡열부를 통해 배출되는 고온의 증기를 재사용함으로써 연료비가 절감되어 경제적이며, 방열기 및 증발기에서 발생되는 응축수를 외부로 배출하므로 제습효과가 있으며, 건조실에서 생성되는 열을 지속적으로 이용할 수 있어 건조능력이 향상된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프를 이용한 건조 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 건조 시스템의 다른 실시예를 도시한 부분 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 건조 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 부분 구성도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10. 건조실 20. 히트 펌프
21. 압축기 22. 응축기
23. 팽창변 24. 증발기
30. 방열부 31. 흡열부
40. 제1 덕트 41. 제2 덕트
42. 제3 덕트 43. 제4 덕트
44,45. 팬 46. 배출관
50. 배관 60. 열원
70,71,72,73. 댐퍼 80. 제1 챔버
81. 제2 챔버 90. 가열부
91. 물 유동관 92. 냉수 유입구
93. 온수 유출구

Claims (6)

  1. 히트펌프를 이용한 건조 시스템에 있어서,
    열원을 공급받아 피건조물을 건조시키는 건조실;
    상기 건조실의 외부에 설치되어 있으며 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기를 직렬로 연결하여 폐회로를 구성한 히트 펌프;
    상기 히트 펌프의 증발기 및 응축기에 각각 대응하여 설치되는 방열부 및 흡열부;
    상기 방열부 및 흡열부와 건조실을 각각 연결하는 덕트;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방열부 및 흡열부의 각 입구측에 연결된 덕트에는 상기 건조실로부터 증기를 유입시키기 위한 팬이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방열부의 입구와 건조실은 제1 덕트에 의해 연결되고, 상기 흡열부의 출구와 건조실은 제4 덕트에 의해 연결되며, 상기 방열부의 출구와 건조실은 제2 덕트에 의해 연결되고, 상기 흡열부의 입구와 건조실은 제3 덕트에 의해 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 증발기와 방열부는 제1 챔버에, 응축기와 흡열부는 제2 챔버에 각각 함께 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 챔버에는 방열부로부터 방출되는 열을 흡수하여 이용하기 위한 물 유동관을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 덕트 와 제3 덕트는 건조실 외부에서 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프를 이용한 건조 시스템.
KR1020080097033A 2008-10-02 2008-10-02 히트펌프를 이용한 건조 시스템 KR20100037772A (ko)

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