KR20190009500A - 건조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건조 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 태양광을 이용한 천일 가열건조, 지하수를 이용한 냉각 제습, 열펌프(heat pump)를 이용한 냉각 제습과 발열 건조 등의 방식을 복합적으로 적용하여 자연 친화적이면서도 장치비용과 유지비용, 그리고 식품영양소의 파괴를 최소화할 수 있으며, 또한 각종 농산물, 수산(건어)물, 건과일, 한약재, 육포 등을 신속하게 건조할 수 있도록 하기 위하여, 외기와 차단된 내부 공간에 건조실(13)을 형성하고 상기 건조실로 태양광이 투과 가능하게 하는 투명 하우징(10); 상기 건조실의 일측에 구비되고 상기 건조실의 공기를 흡입하는 송풍수단(20); 지하수가 순환되는 다수의 지하수순환관(30)이 구비됨으로써 상기 송풍수단으로부터 흡입한 공기를 냉각시키는 제1제습부; 열펌프(heat pump)의 증발기(40)가 구비됨으로써 상기 제1제습부를 경유한 공기를 재차 냉각시키는 제2제습부; 열펌프(heat pump)의 응축기(60)가 구비됨으로써 상기 제2제습부를 경유한 공기를 가열시키는 응축부; 상기 응축부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 배기하는 배기구(14); 를 포함하는 건조 시스템에 관한 것이다.

Description

건조 시스템{Drying System}
본 발명은 건조 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 태양광을 이용한 천일 가열건조, 지하수를 이용한 냉각 제습, 열펌프(heat pump)를 이용한 냉각 제습과 발열 건조 등을 통해 자연 친화적이면서도 식품 영양소의 파괴와 유지비용을 최소화하고 신속하게 건조할 수 있도록 하는 건조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 농산물, 수산(건어)물 등을 건조하는 방식은 크게 가열건조 방식과 냉동건조 방식으로 대별할 수 있고, 또한 가열건조 방식은 다시 천일건조, 열풍건조, 가열판건조 방식으로 분류할 수 있다.
가열건조 방식 중 하나인 천일건조는 태양광과 자연 바람을 이용하여 건조시키는 전통적인 방식으로, 이는 별도의 시설비가 필요하지 않아 비용이 저렴한 반면, 건조 시간이 길고, 위생적인 처리가 어려우며, 미생물에 의하여 품질이 저하될 우려가 있다.
또한, 열풍을 이용한 열풍건조 방식(일 예로서 특허문헌 1 참조)과 가열된 열판에 직접 접촉시키는 가열판건조 방식(일 예로서 특허문헌 2 참조)은 인위적인 방식으로 건조시키는 장치로서, 열 효율이 비교적 좋기 때문에 신속한 건조가 가능하고, 위생적인 처리가 가능하며, 미생물에 의한 품질 저하를 방지할 수 있는 장점이 있으나, 장치 비용이 고가이고, 고온 처리에 의한 식품의 영양소 파괴 문제, 그리고 장치를 유지하고 관리하기 위한 비용이 많이 소요되는 등의 문제점이 있다.
한편, 냉동(풍)건조 방식(일 예로서 특허문헌 3 참조)은 접촉냉동건조기, 가속냉동건조기, 복사냉동건조기 등이 있으며, 저온 처리로 인해 영양소의 보존성이 우수하고, 구조적 변화나 수축이 거의 없으며, 식품 내의 용질 이동을 최소화할 수 있는 등의 장점이 있으나, 냉동과 진공을 위한 고가의 장비가 필요하고, 건조시간이 길며, 건조시까지의 건조비용이 과다할 뿐 아니라 건조식품이 부스러지기 쉽다는 단점이 있다.
1. 대한민국 등록실용신안 제20-0415334호(2006.5.2 공고) 2. 대한민국 공개특허 제10-2009-0132156(2009.12.30 공개) 3. 대한민국 등록특허 제10-1340151호(2014.1.7 공고)
상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 태양광을 이용한 천일 가열건조, 지하수를 이용한 냉각 제습, 열펌프(heat pump)를 이용한 냉각 제습과 발열 건조 등의 방식을 복합적으로 적용하여 자연 친화적이면서도 장치비용과 유지비용, 그리고 식품영양소의 파괴를 최소화할 수 있으며, 또한 각종 농산물, 수산(건어)물, 건과일, 한약재, 육포 등을 신속하게 건조할 수 있도록 하는 건조 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건조 시스템은,
외기와 차단된 내부 공간에 건조실을 형성하고 상기 건조실로 태양광이 투과 가능하게 하는 투명 하우징;
상기 건조실의 일측에 구비되고 상기 건조실의 공기를 흡입하는 송풍수단;
지하수가 순환되는 다수의 지하수순환관이 구비됨으로써 상기 송풍수단으로부터 흡입한 공기를 냉각시키는 제1제습부;
열펌프(heat pump)의 증발기가 구비됨으로써 상기 제1제습부를 경유한 공기를 재차 냉각시키는 제2제습부;
열펌프(heat pump)의 응축기가 구비됨으로써 상기 제2제습부를 경유한 공기를 가열시키는 응축부;
상기 응축부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 배기하는 배기구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 건조 시스템에 따르면, 태양광을 이용한 천일 가열건조, 지하수를 이용한 냉각 제습, 열펌프(heat pump)를 이용한 냉각 제습과 발열 건조 등의 방식을 복합적으로 적용함으로써, 필요에 따라 건조실의 최적 온도를 손쉽게 조절할 수 있는 동시에 전기 사용량을 최소화하여 건조비용과 유지비용을 절감할 수 있게 되어 경제적이면서도 건조시 발생하는 품질 저하를 최소화할 수 있고, 신속한 건조가 가능하다는 이점이 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 건조 시스템은 태양광을 기본 열원으로 하여 가열에너지가 거의 필요하지 않고, 또한, 지하수를 이용하여 1차 제습을 하기 때문에 열펌프(heat pump)의 작동 시간이나 사용 빈도를 줄일 수 있으므로 냉각 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 원적외선 방출도료를 적용하면 태양광에 의하여 다량이 원적외선이 방출되어 피건조물 내부에 있는 수분을 직접 가열하여 피건조물 내부의 수분을 증발시키고, 소금필터를 적용하면 살균효과를 얻을 수 있으므로 피건조물의 부패를 억제할 수 있으며, 외부와 차단된 밀폐형 건조실을 구축함으로써 에너지효율이 높은 동시에 기후변화에 영향을 받지 않게 된다.
더욱이 지하수순환관에 의하여 1차로 냉각한 후 열펌프의 증발기에 의해 2차 냉각된 공기로 응축기의 열을 회수하기 때문에 열펌프(heat pump)의 에너지 효율을 높일 수 있다.
따라서 각종 농산물, 수산(건어)물, 건과일, 한약재, 육포 등 다종의 식품을 적은 비용으로 효율적으로 건조할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 건조 시스템의 구조 및 공기의 흐름 상태를 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 건조 시스템의 필터부재의 평면도 및 측면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 양태를 예시하고, 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 양태에만 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'된다는 것은 '직접적으로 연결'되거나 어떠한 요소를 두고 '간접적으로 연결'된 경우를 포함하며, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아닌, 다른 구성요소가 추가될 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 건조 시스템의 구성 및 공기의 흐름 상태를 보인 구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건조 시스템의 필터부재의 평면도(a) 및 측면도(b)이다.
도 1을 참조하는 바와 같이, 본 발명의 건조 시스템은, 투명 하우징(10), 송풍수단(20), 지하수 순환관(30), 열펌프(heat pump)의 증발기(40) 및 열펌프(heat pump)의 응축기(60)를 포함하고, 필요에 따라 필터부재(50), 보조히터(70) 및 차광막(80)을 더 포함할 수 있다.
상기 투명 하우징(10)은 내부에 외기에 차단된 건조실(13)을 형성하기 위한 것으로, 투명 하우징(10)은 건조실(13)로 태양광이 투과 가능하게 하는 투명 유리 또는 투명 플라스틱으로 제조될 수 있다.
상기 투명 하우징(10)은, 외벽(11)과 내벽(12)이 상호 일정 거리 이격 설치된 이중 벽체로 구성될 수 있고, 이 경우 외벽(11)과 내벽(12) 사이에 대류가 없는 밀폐된 공간(S)을 형성할 수 있으므로 건조실(13)과 외기의 차단성, 그리고 보온성을 높일 수 있다. 외벽(11)과 내벽(12)의 간격은 제한이 없으나 대류현상이 일어나지 않으면서 단열 효과를 극대화하기 위해 150~180mm일 수 있다.
상기 외벽(11)은 평면 유리 또는 평면 플라스틱으로 제조하여 태양광이 산란 없이 그대로 투과되게 하고, 반면 상기 내벽(12)은 태양광을 산란시킬 수 있도록 하기 위해 표면에 요철면을 형성하여 태양광이 산란 및 확산되게 할 수 있다.
상기 투명 내벽(12)에 의해 투과되는 태양광은 요철면에 의해 산란하여 건조실(13) 내에서 확산됨으로써 직사광선이 피건조물에 직접 조사되는 것을 방지할 수 있게 되고, 따라서 직사광선에 의한 농산물의 마름 현상이나 형태의 변형을 방지할 수 있다.
상기 투명 하우징(10)의 내면 중 일부분에는 태양광의 가시광선을 원적외선으로 변환시키는 원적외선 방출 도료층(15)이 도포될 수 있고, 상기 투명 하우징(10)이 전술한 바와 같이 이중 벽체로 이루어진 경우에 상기 원적외선 방출 도료층(15)은 내벽(12)의 어느 일부분에 형성된다.
원적외선 방출 도로층(15)은 예를 들면, 시중에서 거래되고 있는 황토 페인트, 숯 페인트 등일 수 있으며, 원적외선이 피가공물에 조사되면, 피가공물 내부에 있는 수분을 직접 가열하여 증발시키므로 건조시간을 단축할 수 있고, 피가공물의 표면 손상을 감소시킬 수 있다.
상기 송풍수단(20)은 상기 건조실(13)의 일측, 바람직하게는 상측에 구비되고 상기 건조실(13)의 공기를 흡입하기 위한 것으로, 이때 건조실(13)의 수분 증발을 원활하게 하기 위하여 상기 송풍수단(20)은 감압펌프를 적용함으로써 상기 건조실(13) 내의 압력을 냉각실[지하수순환관(30), 증발기(40), 응축기(60) 등이 설치된 덕트]보다 낮추는 것이 바람직하다.
상기 제1제습부는, 온도가 낮은 지하수가 순환되는 다수의 지하수순환관(30)이 구비됨으로써 상기 송풍수단(20)으로부터 흡입한 공기 중의 수분을 냉각시켜서 물로 변환되게 한다. 이때 상기 지하수순환관(30)의 하부에는 응축수를 수집하기 위한 제1응축수 집수부(31)가 구비될 수 있으며, 제1응축수 집수부(31)에 수집된 응축수는 외부로 배출되게 한다.
상기 제2제습부는, 열펌프(heat pump)의 하나인 증발기(40)를 설치하여 상기 제1제습부에서 이송된 공기 중의 잔여 수분을 냉각시켜서 물론 변환시키기 위한 것이다.
열펌프(heat pump)는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기의 순서로 냉매를 순환시켜서 증발기의 주변 공기를 냉각시키고, 응축기의 주변 공기를 가열할 수 있게 한 것으로, 이는 다양한 기술분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 기술이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기 증발기(40)의 하부에는 응축수를 수집하기 위한 제2응축수 집수부(41)가 구비될 수 있으며, 제2응축수 집수부(41)에 수집된 응축수는 외부로 배출되게 한다.
상기 응축부는 열펌프(heat pump)의 응축기(60)를 설치하여 상기 제2제습부에서 이송된 공기를 가열하여 온도를 높이기 위한 것으로, 상기 증발기(40)와 상기 응축기(60)는 하나의 열펌프(heat pump)를 구성하는 요소일 수 있다.
이와 같이 상기 응축부에서 가열된 공기는 상기 건조실(13)의 일측, 바람직하게는 하측에 구비된 배기구(14)를 통해 건조실(13) 내부로 유입되어 농산물을 건조시킬 수 있다.
바람직한 실시 예로서, 상기 증발기(40)와 상기 응축기(60) 사이에는 공기 중의 이물질을 제거하는 필터부재(50)가 구비될 수 있으며, 더 바람직하게 상기 필터부재(50)는 흡습을 위한 소금필터일 수 있다.
도 2를 참조하는 바와 같이 소금필터는 망사 형태의 기둥(52) 내부에 건조 처리된 소금(52)이 충전된 소금 기둥 다수 개가 소정의 간격으로 배열된 형태일 수 있다.
이와 같이 하면, 상기 증발기(40)를 경유하여 이송된 포화 공기의 수증기가 소금필터의 소금과 반응하여 소금을 용해하는 형태로 제습이 가능하고, 이와 같이 물과 소금이 결합된 염수는 아래로 낙하하여 염수 집수부(51)에 포집된다. 이때 상기 염수 집수부(51)에 포집된 염수는 외부로 배출하여 건조 처리하여 수분을 증발시킨 후 얻은 소금을 다시 재활용하는 것도 가능하다.
상기 보조히터(70)는 상기 응축기(60)와 상기 배기구(14) 사이에 배치되어 상기 응축기(60)에서 가열된 공기를 필요에 따라 더 높은 온도로 승온시키기 위한 것으로 예를 들면 열펌프(heat pump)를 적용할 수 있으며, 또는 전기 히터를 적용하는 것도 가능하다.
한편, 상기 투명 하우징(10)의 외측에는 태양광을 선택적으로 차광하기 위한 차광막(80)이 구비될 수 있다. 즉 상기 차광막(80)은 일종의 암막 형태로서 태양광의 조사량이 지나치게 많아 건조실(13) 내부 온도가 설정 온도보다 높을 경우 차광막(80)을 이용하여 태양광의 투과량을 감소시켜서 건조실(13) 내의 과열을 방지할 수 있다.
이와 같이 상술한 설명은 본 발명의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시예나 형상 및 수치에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형 실시가 가능하고, 그러한 수정 및 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10... 투명 하우징 11... 외벽
12... 내벽 13... 건조실
14... 배기구 15... 원적외 방출 도료층
20... 송풍수단
30... 지하수 순환관 31... 제1응축수 집수부
40... 증발기 41... 제2응축수 집수부
50... 필터부재 51... 염수 집수부
60... 응축기
70... 보조히터
80... 차광막

Claims (10)

  1. 건조 시스템으로서,
    외기와 차단된 내부 공간에 건조실을 형성하고 상기 건조실로 태양광이 투과 가능하게 하는 투명 하우징;
    상기 건조실의 일측에 구비되고 상기 건조실의 공기를 흡입하는 송풍수단;
    지하수가 순환되는 다수의 지하수순환관이 구비됨으로써 상기 송풍수단으로부터 흡입한 공기 중의 수분을 냉각시키는 제1제습부;
    열펌프(heat pump)의 증발기가 구비됨으로써 상기 제1제습부를 경유한 공기 중의 수분을 재차 냉각시키는 제2제습부;
    열펌프(heat pump)의 응축기가 구비됨으로써 상기 제2제습부를 경유한 공기를 가열시키는 응축부;
    상기 응축부에서 가열된 공기를 상기 건조실로 배기하는 배기구; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 하우징은, 단열과 대류 현상을 방지하기 위해 외벽과 내벽이 상호 일정 거리 이격 설치된 이중 벽체로서, 외벽과 내벽 사이의 공간은 외기와 차단된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내벽은 태양광을 산란시키는 요철면이 형성됨으로써 피건조물이 직사광선에 노출되는 것을 방지하게 된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 하우징의 내벽 중 일부분에 태양광에 의해 원적외선을 상기 건조실로 방출하는 원적외선 방출 도료층이 도포된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 송풍수단은, 상기 건조실 내의 압력을 냉각실보다 낮추기 위한 감압펌프인 것 특징으로 하는 건조 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1제습부 및 제2제습부의 각 하부에는 지하수 순환관 및 증발기의 각 표면에서 응축된 결로를 수집하여 저장하는 응축수 집수부가 구비된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기와 상기 응축기 사이에 공기 중의 이물질을 제거하는 필터부재가 구비된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 필터부재는 상기 증발기를 경유하여 이송된 포화 공기의 수증기를 흡습하여 염수를 형성 가능하게 하는 소금필터인 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축기와 상기 배기구 사이에는 응축기에서 가열된 공기를 승온시키는 보조히터가 구비된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 하우징의 외측에는 태양광을 선택적으로 차광하기 위한 차광막이 구비된 것을 특징으로 하는 건조 시스템.
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