KR20210110200A - Drying system using membrane method - Google Patents

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KR20210110200A
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박윤철
고광수
장재철
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제주대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a drying system applied with a membrane method that improves the efficiency of a separation membrane, which separates the air and moisture. The drying system comprises: a drying barrel having a drying space, an outlet, and an inlet; a duct connecting the outlet and the inlet from the outside of the drying barrel; a filter disposed in the duct to remove foreign substances contained in the wet air discharged from the drying barrel; a heater disposed in the duct and heating the wet air from which the foreign substances have been removed; a separation unit disposed in the duct and separating an air and moisture from the heated wet air; and a circulation fan disposed in the duct adjacent to the inlet and supplying the air from which the moisture has been removed to the drying space. The air separated from the moisture may be introduced into the drying space through the inlet to dry contents, and the moisture may be discharged through a drain.

Description

멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템{Drying system using membrane method}Drying system using membrane method

본 발명은 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a drying system to which a membrane method is applied.

일반적으로 건조기는 열, 증기, 공기 유동, 전자기파 등 다량의 에너지를 사용하여 물체가 함유하고 있는 수증기를 제거하는 장치이다.In general, a dryer is a device that removes water vapor contained in an object by using a large amount of energy such as heat, steam, air flow, and electromagnetic waves.

국내에는 크게 가스식과 전기식 제품들이 알려져 있는데, 가스식의 경우 열풍의 강도가 세서 건조 효율성이 높고, 가스비가 싼 국내 특성상 에너지 효율면에서 다소 유리하다고 알려져 있다. 그러나 열풍의 강도 때문에 옷감 손상에 대한 우려가 있는 편이며, 가스관과 연통을 연결해야 하기 때문에 설치가 불가능한 가정이 생기고 설치비가 상대적으로 많이 든 것이 단점이다.Gas-type and electric-type products are widely known in Korea. Gas-type products are known to be somewhat advantageous in terms of energy efficiency due to the high strength of hot air, high drying efficiency, and low gas cost. However, there is a concern about damage to the fabric due to the strength of the hot air, and the disadvantage is that the installation is impossible because the gas pipe and the pipe must be connected, and the installation cost is relatively high.

전기식은 전원 코드만 연결하고 바로 제품 구동이 가능하여 그 편리성 때문에 최근에 더 선호되는 추세이다. 전기식은 말 그대로 건조기를 구동하는 전원에 대한 문제이고 전기식 안에서도 히팅 방식에 따라 히터 건조와 히트펌프 건조 방식으로 크게 나누어 진다. 또한, 습기 배출 방식에 따라 다시 에어벤트와 컨덴싱 방식으로 나누어 진다.The electric type has recently become more preferred because of its convenience because it is possible to operate the product immediately after connecting the power cord. The electric type is literally a matter of the power source that drives the dryer, and within the electric type, it is largely divided into a heater drying method and a heat pump drying method according to the heating method. In addition, according to the moisture discharge method, it is again divided into an air vent and a condensing method.

히터 건조는 열선 등으로 처리된 히터가 발열을 하고 팬을 이용한 공기 순환이 이루어지면서 더운 공기가 드럼안으로 들어가 내용물을 건조하는 방식이다.Heater drying is a method in which a heater treated with a heating wire generates heat and air is circulated using a fan, and hot air enters the drum to dry the contents.

히트펌프 건조는 일명 저온제습 건조 방식이라고 불리며 제습기와 비슷한 구동 원리로 내용물의 습기를 제거하여 건조하는 방식이다. 대신 일반적인 히터 건조 방식 대비 부품 등의 원가 차이가 2배 이상 나기 때문에 소비자가격 또한 고가를 형성하는 것이 일반적이다.Heat pump drying is a so-called low-temperature dehumidifying drying method, and it is a method of drying the contents by removing moisture from the contents using a similar driving principle to a dehumidifier. Instead, the cost difference of parts and the like is more than double compared to the general heater drying method, so the consumer price is also generally high.

에어벤트 방식은 말 그대로 에어(Air: 공기) + 벤트(Vent: 환기)의 합성어로, 공기를 환기하듯 외부로 배출하는 방식이다. 습기 배출을 위한 별도의 연통을 이용하며, 원활한 습기 배출을 위해 환기가 용이한 베란다나 다용도실 등의 환경에 설치가 적합한 방식이다.The air vent method is literally a compound word of air (air) + vent (vent: ventilation), and it is a method of venting air to the outside as if it were ventilated. It uses a separate pipe to drain moisture and is suitable for installation in environments such as verandas or multi-purpose rooms where ventilation is easy for smooth moisture drainage.

컨덴싱 방식은 습공기가 외부로 바로 배출되지 않고, 제습기처럼 내부에 장착된 냉매 등의 컨덴싱 매개체와 만나 물이 액화되어 고이게 만드는 방식이다. 별도로 연통을 설치하지 않아도 돼서 사용 환경에 제약이 적은 편이지만 제품 가동 후에 고인 물을 비워주거나 배수관을 연결해야 한다.The condensing method is a method in which humid air is not discharged directly to the outside, but meets a condensing medium such as a refrigerant installed inside like a dehumidifier to liquefy and pool water. There is no need to install a separate pipe, so there are few restrictions on the usage environment, but after the product is operated, it is necessary to empty the stagnant water or connect a drain pipe.

대한민국 등록특허 제10-1128532호 (2012.03.13.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1128532 (2012.03.13.) 대한민국 등록특허 제10-1128532호 (2012.03.13.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1128532 (2012.03.13.)

본 발명은 공기와 수분을 분리하는 분리막의 효율을 높인 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템을 제공한다.The present invention provides a drying system to which a membrane method is applied in which the efficiency of a separation membrane for separating air and moisture is increased.

본 발명의 한 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템은, 건조공간과 배출구 및 유입구가 형성된 건조통, 상기 건조통의 외부에서 상기 배출구와 상기 유입구를 연결하고 있는 덕트, 상기 덕트에 배치되어 상기 건조통에서 배출된 습공기 중에 포함된 이물질을 제거하는 필터, 상기 덕트에 배치되어 있고 이물질이 제거된 상기 습공기를 가열하는 히터, 상기 덕트에 배치되어 있고 가열된 상기 습공기에서 공기와 수분을 분리하는 분리부 및 상기 유입구와 이웃하여 상기 덕트에 배치되어 있고 수분이 제거된 공기를 상기 건조공간으로 공급하는 순환팬을 포함한다.The drying system to which the membrane method according to an embodiment of the present invention is applied includes a drying bin having a drying space, an outlet and an inlet formed therein, a duct connecting the outlet and the inlet from the outside of the drying bin, and disposed in the duct. A filter for removing foreign substances contained in the wet air discharged from the drying tub, a heater disposed in the duct and heating the wet air from which foreign substances are removed and a circulation fan disposed in the duct adjacent to the unit and the inlet and supplying air from which moisture has been removed to the drying space.

수분과 분리된 공기는 상기 유입구를 통해 상기 건조공간으로 유입되어 내용물을 건조하고 상기 수분은 드레인을 통해 배출될 수 있다.Air separated from moisture may be introduced into the drying space through the inlet to dry the contents, and the moisture may be discharged through a drain.

상기 분리부는 상기 덕트와 연결되어 있는 하우징, 상기 하우징의 내부를 제1 공간과 제2 공간으로 구획하며 기공이 복수 형성된 분리막 및 상기 하우징과 연결되어 상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간의 압력보다 낮추는 진공펌프를 포함할 수 있다.The separation unit includes a housing connected to the duct, a separation membrane configured to divide the interior of the housing into a first space and a second space and having a plurality of pores, and a separation membrane connected to the housing to reduce the pressure of the second space to the pressure of the first space. It may include a lower vacuum pump.

상기 제1 공간을 유동하는 습공기의 수분은 압력차이에 의해 상기 제1 공간에서 상기 분리막을 통과하여 상기 제2 공간으로 유동하여 배출될 수 있다.Moisture in the wet air flowing through the first space may be discharged by flowing into the second space through the separation membrane in the first space due to a pressure difference.

상기 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템은 상기 분리부와 상기 순환팬의 사이에서 상기 덕트를 유동하는 공기의 온도를 측정하는 온도감지부를 더 포함할 수 있다.The drying system to which the membrane method is applied may further include a temperature sensing unit configured to measure a temperature of air flowing through the duct between the separation unit and the circulation fan.

상기 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템은 상기 유입구에 배치되어 있는 메쉬부재를 더 포함할 수 있다.The drying system to which the membrane method is applied may further include a mesh member disposed at the inlet.

본 발명의 실시예에 따르면, 순환공기의 온도가 설정온도 이상이면 히터는 정지하고 진공펌프만 작동할 수 있다. 히터는 건조 시 계속 작동하지 않고 공기 온도가 설정온도 이하일 때 만 작동하므로 히터의 작동에 따른 에너지를 절약할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the temperature of the circulating air is greater than or equal to the set temperature, the heater may be stopped and only the vacuum pump may be operated. Since the heater does not operate continuously during drying and operates only when the air temperature is below the set temperature, energy can be saved according to the operation of the heater.

본 발명의 실시예에 따르면, 시간이 지남에 따라 순환공기의 상대습도가 감소하므로 진공펌프의 가동율도 줄어들어 소비전력이 감소하므로 건조 시스템 작동에 따른 에너지를 절약할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the relative humidity of the circulating air decreases over time, the operation rate of the vacuum pump also decreases, thereby reducing power consumption, thereby saving energy according to the operation of the drying system.

본 발명의 실시예에 따르면, 필터, 분리부 및 히터는 덕트에서 분리될 수 있다. 이에 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템의 유지보수가 용이한 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the filter, the separator and the heater may be separated in the duct. Accordingly, there is an effect that the maintenance of the drying system to which the membrane method is applied is easy.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템을 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 분리부를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 도 1의 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템의 제어 흐름도.
도 4는 도 1의 히터부 가동/비가동에 따른 순환공기 온도변화를 나타낸 개략도.
도 5는 시간변화에 따른 순환공기의 상대습도 변화 및 이에 따른 진공펌프 소비전력변화를 나타낸 개략도.1 is a schematic diagram showing a drying system to which a membrane method according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 2 is a schematic diagram for explaining the separation of Figure 1;
3 is a control flowchart of a drying system to which the membrane method of FIG. 1 is applied.
Figure 4 is a schematic diagram showing a change in the circulating air temperature according to the operation / non-operation of the heater unit of Figure 1;
5 is a schematic diagram illustrating a change in relative humidity of circulating air according to time change and a change in power consumption of a vacuum pump according to this;

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Throughout the specification, like reference numerals are assigned to similar parts.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.Then, a drying system to which a membrane method according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 분리부를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a drying system to which a membrane method is applied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the separation unit of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템(1)은 건조통(10), 덕트(20), 필터(30), 히터(40), 분리부(50) 및 순환팬(70)을 포함하며 순환공기와 수분의 분리 효율을 높인다. 본 실시예에 따른 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템(1)은 온도감지부(60) 및 메쉬부재(131)를 더 포함할 수 있다.1 and 2 , the drying system 1 to which the membrane method according to the present embodiment is applied has a drying barrel 10 , a duct 20 , a filter 30 , a heater 40 , and a separator 50 . and a circulation fan 70 to increase the separation efficiency of circulating air and moisture. The drying system 1 to which the membrane method according to the present embodiment is applied may further include a temperature sensing unit 60 and a mesh member 131 .

건조통(10)은 케이싱(도시하지 않음)의 내부에 회전할 수 있게 배치되어 있다. 건조통(10)의 내부에는 건조물이 투입될 수 있는 건조공간(11)이 형성되어 있다. 건조통(10)에는 유입구(13)가 형성되어 있다. 유입구(13)를 통해 건조공간(11)으로 건공기가 유입될 수 있다. 유입구(13)에는 건공기 중의 이물질을 제거하기 위한 메쉬부재(131)가 배치되어 있다. 메쉬부재(131)는 금속 따위로 만들어질 수 있다. 건공기는 건조공간(11)에서 건조물을 건조시키면서 습공기 상태가 될 수 있다. 습공기는 건조통(10)에 형성된 배출구(14)를 건조통(10)의 외부로 배출될 수 있다.The drying barrel 10 is rotatably disposed inside a casing (not shown). A drying space 11 is formed inside the drying barrel 10 , into which dry matter can be put. An inlet 13 is formed in the drying barrel 10 . Dry air may be introduced into the drying space 11 through the inlet 13 . A mesh member 131 for removing foreign substances in the dry air is disposed at the inlet 13 . The mesh member 131 may be made of metal or the like. The dry air may be in a wet air state while drying the dry matter in the drying space 11 . Wet air may be discharged to the outside of the drying barrel 10 through the outlet 14 formed in the drying barrel (10).

한편, 건조통(10)은 건조물을 투입 및 인출할 수 있는 출입구(12)가 형성되어 있다. 건조통(10)은 회전하면서 건조물을 뒤집을 수 있다. 건조물은 빨래, 농산물, 쓰레기, 음식 폐기물 등일 수 있다. 건조물을 한정하지 않는다.On the other hand, the drying barrel 10 is formed with a doorway 12 through which the dried material can be put in and taken out. The drying barrel 10 can be turned over while rotating. Drying may be laundry, produce, garbage, food waste, and the like. It does not limit the drying.

덕트(20)는 건조통(10)의 외부에 위치하여 일단은 배출구(14)와 연결되어 있고 타단은 유입구(13)와 연결되어 있다. 이에 배출구(14)와 유입구(13)는 덕트(20)로 연결되어 있다.The duct 20 is located outside the drying barrel 10 , and one end is connected to the outlet 14 and the other end is connected to the inlet 13 . Accordingly, the outlet 14 and the inlet 13 are connected by a duct 20 .

배출된 습공기는 덕트(20)를 따라 유입구(13)의 방향으로 유동하여 순환할 수 있다. 덕트(20)의 외부 둘레는 단열재(도시하지 않음)가 결합될 수 있다. 단열재는 덕트(20)를 유동하는 순환공기(습공기 또는 건공기)의 열이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.The discharged wet air may flow and circulate in the direction of the inlet 13 along the duct 20 . An insulating material (not shown) may be coupled to the outer periphery of the duct 20 . The heat insulating material may prevent the heat of the circulating air (wet air or dry air) flowing through the duct 20 from being transmitted to the outside.

필터(30)는 배출구(14)와 근접하여 덕트(20)에 배치되어 있다. 이에 배출된 습공기는 필터(30)를 통과할 수 있다. 습공기 중에 포함된 먼지, 오물 따위는 필터(30)에 흡착될 수 있으며 습공기는 통과할 수 있다.A filter 30 is disposed in the duct 20 close to the outlet 14 . The wet air discharged therefrom may pass through the filter 30 . Dust, dirt, etc. contained in the wet air may be adsorbed to the filter 30, and the wet air may pass through.

필터(30)는 덕트(20)와 연결되어 있는 덕트(20)를 유동한 습공기가 유입될 수 있는 필터하우징, 필터하우징의 내부에 분리 가능하게 결합되어 있고 습공기 중의 먼지, 오물 따위가 흡착될 수 있는 필터부재를 포함한다. 필터부재는 메쉬, 부식포 따위를 포함할 수 있다. 필터부재는 열에 손상되지 않는 재질로 만들어질 수 있다. 필터하우징에서 필터부재를 인출하여 필터부재에 흡착된 먼지, 오물 따 따위를 제거할 수 있다. 이에 필터부재의 유지 보수가 용이하다.The filter 30 is detachably coupled to the inside of the filter housing and the filter housing into which the wet air flowing through the duct 20 connected to the duct 20 can be introduced, and dust, dirt, etc. in the wet air can be adsorbed. Including a filter element. The filter member may include a mesh, corrosion cloth, and the like. The filter member may be made of a material that is not damaged by heat. It is possible to remove the filter member from the filter housing to remove dust and dirt adsorbed on the filter member. Accordingly, maintenance of the filter member is easy.

히터(40)는 필터(30)와 이웃하며 덕트(20)에 배치되어 있다. 이에 필터(30)를 통과한 습공기는 히터(40)를 통과할 수 있다. 히터(40)는 습공기를 50℃ 내지 70℃로 가열할 수 있다. 히터(40)는 습공기를 60℃로 가열할 수 있다. 습공기를 50℃ 미만으로 가열하면 건조효율이 저하되고, 습공기를 70℃를 초과하여 가열하면 건조물이 열에 의해 손상될 수 있다. 히터(40)는 전기에너지를 이용하는 열선, 히터봉 또는 히터펌프를 이용하여 습공기의 온도를 높일 수 있다. 그러나 히터(40)는 열전소자(thermoelement)일 수도 있다. 히터(40)의 종류를 한정하지 않으며 습공기의 온도를 높인 수 있는 것이라면 다양한 구성이 적용될 수 있다.The heater 40 is disposed in the duct 20 adjacent to the filter 30 . Accordingly, the wet air passing through the filter 30 may pass through the heater 40 . The heater 40 may heat the wet air to 50°C to 70°C. The heater 40 may heat the wet air to 60°C. If the wet air is heated to less than 50°C, the drying efficiency is lowered, and if the wet air is heated to more than 70°C, the dried material may be damaged by heat. The heater 40 may increase the temperature of the wet air by using a heating wire, a heater rod, or a heater pump using electric energy. However, the heater 40 may be a thermoelement. The type of heater 40 is not limited, and various configurations may be applied as long as it can increase the temperature of the wet air.

한편, 히터(40)에는 과열방지센서(도시하지 않음)가 배치되어 과열 시 멤브레인방식을 적용한 건조 시스템(1)을 통제할 수 있다.On the other hand, an overheat prevention sensor (not shown) is disposed in the heater 40 to control the drying system 1 to which the membrane method is applied when overheating.

분리부(50)는 하우징(51), 분리막(52) 및 진공펌프(53)를 포함한다.The separation unit 50 includes a housing 51 , a separation membrane 52 , and a vacuum pump 53 .

하우징(51)은 히터(40)와 이웃하여 덕트(20)에 배치되어 있다. 하우징(51)의 내부는 덕트(20)의 내부와 연결되어 있다. 이에 가열된 습공기는 하우징(51)의 내부로 유입되어 유동할 수 있다. 하우징(51)에는 드레인(513)이 형성되어 있다.The housing 51 is disposed in the duct 20 adjacent to the heater 40 . The inside of the housing 51 is connected to the inside of the duct 20 . The heated wet air may be introduced into the housing 51 to flow. A drain 513 is formed in the housing 51 .

분리막(52)은 하우징(51)의 내부에 배치되어 있다. 분리막(52)은 하우징(51)의 내부를 제1 공간(511)과 제2 공간(512)으로 구획한다. 제1 공간(511)은 덕트(20)의 내부와 연결되어 있다. 이에 가열된 습공기는 제1 공간(511)으로 유입될 수 있다. 제2 공간(512)은 드레인(513)과 연결되어 있다. 습공기의 수분은 분리막(52)을 통과하여 제2 공간(512)으로 유동하여 드레인(513)을 통해 배출될 수 있다.The separation membrane 52 is disposed inside the housing 51 . The separation membrane 52 divides the inside of the housing 51 into a first space 511 and a second space 512 . The first space 511 is connected to the inside of the duct 20 . The heated wet air may be introduced into the first space 511 . The second space 512 is connected to the drain 513 . Moisture in the wet air may flow through the separation membrane 52 into the second space 512 and be discharged through the drain 513 .

분리막(52)은 멤브레인을 포함한다. 멤브레인은 복수의 기공을 갖는다. 멤브레인은 수분을 투과하는 능력(수분투과도)을 높이기 위해 기공사이즈를 조절할 수 있다. 또한 멤브레인은 친수성물질을 코팅하여 수분투과를 높일 수 있다.The separator 52 includes a membrane. The membrane has a plurality of pores. The membrane can adjust the pore size to increase the ability to permeate water (water permeability). In addition, the membrane may be coated with a hydrophilic material to increase water permeation.

멤브레인의 형상은 원형(중공사막형), 판형 등 필요로 하는 장소(혹은 시설, 장치)등에 따라 변경될 수 있다. 멤브레인의 재질은 폴리머, 금속 따위로 만들어질 수 있다.The shape of the membrane may be changed according to a required place (or facility, device), such as a circular (hollow fiber membrane type) or plate type. The material of the membrane may be made of a polymer, a metal, or the like.

멤브레인은 열교환기처럼 면적(분리막의 가용면적이라 불림)이 넓을수록 수분플럭스(kg/m2h)가 상승하여 더 많은 수분을 투과하여 제거할 수 있다. 이에 건조기에 이용될 멤브레인의 경우, 소형의 파이프 삽입형은 중공사막을 이용하는 것이 유리하며 원통 파이프 형태가 될 수 있다. 반면 대형(산업용)으로 이용될 경우, 판형(중공사막도 가능)의 덕트형(사각형) 구조가 유리할 수 있다.Like a heat exchanger, the larger the area (referred to as the usable area of the membrane), the higher the moisture flux (kg/m 2 h), the more moisture can permeate and be removed. Accordingly, in the case of a membrane to be used in a dryer, it is advantageous to use a hollow fiber membrane for a small pipe insertion type, and it may be in the form of a cylindrical pipe. On the other hand, when used in a large-scale (industrial use), a duct-type (square) structure of a plate-type (hollow fiber membrane is also possible) may be advantageous.

진공펌프(53)는 드레인(513)을 통해 하우징(51)과 연결되어 있다. 진공펌프(53)는 하우징(51)에서 제2 공간(512)의 압력을 제1 공간(511)의 압력보다 낮춘다. 하우징(51)의 내부에서 압력차가 작동력(Driving Force)이 되어 제1 공간(511)의 수분이 분리막(52)을 통과하여 제2 공간(512)으로 이동할 수 있다. 제2 공간(512)의 수분은 드레인(513)을 통해 배출될 수 있다. 그리고 제1 공간(512)으로 유입된 습공기는 수분이 제거되어 건공기 상태로 하우징(51)의 외부로 배출되어 덕트(20)를 따라 유동하여 건조공간(11)으로 유입될 수 있다.The vacuum pump 53 is connected to the housing 51 through a drain 513 . The vacuum pump 53 lowers the pressure of the second space 512 in the housing 51 than the pressure of the first space 511 . The pressure difference inside the housing 51 becomes a driving force, so that moisture in the first space 511 may pass through the separation membrane 52 to move to the second space 512 . Moisture in the second space 512 may be discharged through the drain 513 . In addition, the wet air introduced into the first space 512 may be discharged to the outside of the housing 51 as dry air after moisture is removed, flow along the duct 20 and be introduced into the drying space 11 .

진공펌프(53)가 드레인(513)에 배치되어 제2 공간(512)의 압력을 낮추면서 수분이 배출될 수 있다.A vacuum pump 53 is disposed on the drain 513 to lower the pressure of the second space 512 , and moisture may be discharged.

한편, 분리부(50)의 전단에 히터(40)가 배치되어 분리막(52)의 효율이 극대화될 수 있으며 분리부(50)를 통과한 공기는 수분이 제거되기 때문에 건조통(10)에서 건조가 가능하다.On the other hand, the heater 40 is disposed at the front end of the separation unit 50 to maximize the efficiency of the separation membrane 52 , and the air that has passed through the separation unit 50 is dried in the drying tub 10 because moisture is removed. is possible

순환팬(70)은 분리부(50)와 유입구(13)의 사이에서 덕트(20)에 배치되어 있다. 순환팬(70)의 구동으로 공기는 건조공간(11)과 덕트(20)를 유동하여 순환할 수 있다.The circulation fan 70 is disposed in the duct 20 between the separation unit 50 and the inlet 13 . By driving the circulation fan 70 , the air may flow and circulate through the drying space 11 and the duct 20 .

온도감지부(60)는 순환팬(70)과 분리부(50)의 사이에서 덕트(20)에 배치되어 있으며 건공기의 온도를 측정할 수 있다. 온도감지부(60)가 감지한 건공기의 온도가 설정온도 미만이면 히터(40)는 작동할 수 있고, 설정온도를 초과하면 히터(40)는 정지할 수 있다.The temperature sensing unit 60 is disposed in the duct 20 between the circulation fan 70 and the separation unit 50 and can measure the temperature of dry air. If the temperature of the dry air sensed by the temperature sensing unit 60 is less than the set temperature, the heater 40 may operate, and if the temperature exceeds the set temperature, the heater 40 may stop.

한편, 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템(1)은 건조물의 무게, 설정된 건조시간 값 등을 토대로 건조완료 여부를 판단하는 제어부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the drying system 1 to which the membrane method is applied may further include a control unit (not shown) that determines whether or not drying is complete based on the weight of the building material, a set drying time value, and the like.

그리고 분리부(50) 및 히터(40)는 필터(30)와 더불어 덕트(20)에서 분리될 수 있다. 이에 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템의 유지보수가 용이하다.In addition, the separator 50 and the heater 40 may be separated from the duct 20 together with the filter 30 . Therefore, it is easy to maintain the drying system to which the membrane method is applied.

다음은 도 3 내지 도 5를 더 참고하여 위에서 설명한 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템의 작용에 대하여 설명한다.Next, the operation of the drying system to which the above-described membrane method is applied will be described with further reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3은 도 1의 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템의 제어 흐름도이고, 도 4는 도 1의 히터부 가동/비가동에 따른 순환공기 온도변화를 나타낸 개략도이며, 도 5는 시간변화에 따른 순환공기의 상대습도 변화 및 이에 따른 진공펌프 소비전력변화를 나타낸 개략도이다.3 is a control flow chart of the drying system to which the membrane method of FIG. 1 is applied, FIG. 4 is a schematic diagram showing the change in circulating air temperature according to the operation/non-operation of the heater unit of FIG. 1, and FIG. 5 is the circulating air according to time change. It is a schematic diagram showing the change in relative humidity and the change in power consumption of the vacuum pump accordingly.

먼저, 도 3 및 도 4를 참고하면, 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템(1)은 건조통(10)에 건조물이 투입되어 건조를 위해 가동할 수 있다. 건조통(10)은 회전하며 순환팬(70)이 가동되어 공기는 건조공간(11)과 덕트(20)를 순환할 수 있다. 그리고 예열준비를 시작할 수 있다. 여기서 온도 감지부(60)에서 감지된 건공기의 온도가 설정온도 이하이면 히터(40)와 진공펌프(53)가 작동하여 건조를 시작할 수 있다. 그러나 온도 감지부(60)에서 감지된 건공기의 온도가 설정온도를 초과하면 히터(40)는 정지하고 진공펌프(53)만 작동할 수 있다. 설정온도는 60℃일 수 있다.First, referring to FIGS. 3 and 4 , the drying system 1 to which the membrane method is applied may operate for drying by putting dry matter in the drying bin 10 . The drying barrel 10 rotates and the circulation fan 70 is operated so that air can circulate through the drying space 11 and the duct 20 . And you can start pre-heating preparations. Here, when the temperature of the dry air sensed by the temperature sensor 60 is below the set temperature, the heater 40 and the vacuum pump 53 may operate to start drying. However, when the temperature of the dry air sensed by the temperature sensing unit 60 exceeds the set temperature, the heater 40 may stop and only the vacuum pump 53 may operate. The set temperature may be 60°C.

건조공간(11)에서 제습으로 발생한 습공기는 배출구(14)를 통해 덕트(20)로 배출되어 유동할 수 있다. 습공기는 필터(30)를 통과하며 이때 먼지, 오물 따위는 필터(30)에 흡착되고 깨끗한 습공기는 히터(40)로 유동할 수 있다. 습공기는 히터(40)의 설정온도로 가열될 수 있다. 가열된 습공기는 분리부(50)를 통과하면서 진공펌프(53)와 분리막(52)에서 공기와 수분이 분리될 수 있고, 수분은 드레인(513)을 통해 배출되고 수분 제거로 발생한 습공기는 온도감지부(60) 및 순환팬(70)을 통과하여 건조공간(11)으로 유입된다. 습공기는 건조공간(11)에서 건조물을 건조시킬 수 있다. 순환팬(70)의 구동으로 공기는 건조공간(11)과 덕트(20)를 기설정된 시간동안 순환하여 건조물을 건조시킨다.The wet air generated by dehumidification in the drying space 11 may be discharged to the duct 20 through the outlet 14 to flow. The wet air passes through the filter 30 , and at this time, dust and dirt are adsorbed to the filter 30 , and the clean wet air may flow to the heater 40 . The wet air may be heated to a set temperature of the heater 40 . As the heated wet air passes through the separation unit 50, air and moisture can be separated from the vacuum pump 53 and the separation membrane 52, the moisture is discharged through the drain 513, and the wet air generated by the removal of moisture is temperature-sensed. It is introduced into the drying space 11 through the part 60 and the circulation fan 70 . Wet air can dry the drying material in the drying space (11). By driving the circulation fan 70, the air circulates through the drying space 11 and the duct 20 for a preset time to dry the dried object.

온도감지부(60)의 온도차를 3℃로 설정하고, 설정온도를 60℃로 하였을 때 온도감지부(60)는 공기의 온도를 감지하며 건공기의 온도가 설정온도인 57℃ 이하이면 제어부의 제어로 히터(40)는 작동한다(도면 도 4 참조). 건공기의 온도가 설정온도인 60℃ 이상이면 히터(40)는 정지하고 진공펌프(53)만 작동할 수 있다. 히터(40)는 건조 시 계속 작동하지 않고 공기의 건온도가 설정온도 이하일 때 만 작동하므로 히터(40)의 작동에 따른 에너지를 절약할 수 있다.When the temperature difference of the temperature sensing unit 60 is set to 3°C and the set temperature is 60°C, the temperature sensing unit 60 detects the temperature of the air. The control furnace heater 40 operates (refer to FIG. 4 of the drawing). When the temperature of the dry air is equal to or higher than the set temperature of 60° C., the heater 40 is stopped and only the vacuum pump 53 can be operated. Since the heater 40 does not continuously operate during drying and operates only when the dry temperature of the air is below the set temperature, energy according to the operation of the heater 40 can be saved.

제어부는 건조물의 무게나 설정된 건조시간 값을 토대로 건조완료 여부를 판단하며, 건조물이 완전히 건조되면 건공기의 온도가 설정온도 이상이고, 이 값을 제어부가 읽어 히터(40), 진공펌프(53) 및 순환팬(70)이 순서대로 정지하여 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템(1)은 완전히 정지할 수 있다.The control unit judges whether the drying is complete based on the weight of the building material or the set drying time value, and when the dried material is completely dried, the temperature of the dry air is higher than the set temperature, and the controller reads this value to the heater (40) and vacuum pump (53) And the circulation fan 70 is stopped in order so that the drying system 1 to which the membrane method is applied can be completely stopped.

도면 도 5를 참고하면, 시간에 따른 순환공기의 상대습도 변화 및 이에 따른 진공펌프 소비전력변화를 나타내는 그래프이며, 시간이 지남에 따라 순환공기의 상대습도가 감소하므로 이에 따라 진공펌프의 가동율이 줄어들어 소비전력이 감소할 수 있다.Referring to FIG. 5, it is a graph showing the change in relative humidity of circulating air over time and the change in power consumption of the vacuum pump accordingly. Power consumption may be reduced.

따라서, 본 실시예에 따르면 습공기가 히터에 의해 가열되므로 수분제거 시간(량)이 많기 때문에 건조시간이 줄어들고, 줄어든 건조시간만큼 에너지소비가 줄어든 효과가 있다.Therefore, according to this embodiment, since the wet air is heated by the heater, the drying time is reduced because the moisture removal time (amount) is large, and energy consumption is reduced by the reduced drying time.

그리고 히터로 가열한 습공기가 분리막을 통과하여 가습을 하면, 가습시간은 20 내지 30% 정도 줄어들 것이며, 반면 5 내지 10%정도의 소비전력(진공펌프 이용)이 더 요구되어 총 15~25%정도의 에너지절약을 기대할 수 있다. 멤브레인을 건조기로 이용할 경우 제1 공간의 온도가 60℃정도로 높기 때문에 성능은 더 상승할 수 있다. 이는 공기 중의 활성화에너지는 온도가 높을수록 크기 때문이며, 활성화에너지가 클수록 수분의 투과량은 증가할 수 있다.And if the humid air heated by the heater passes through the separation membrane and humidifies, the humidification time will be reduced by 20 to 30%, while 5 to 10% more power consumption (using a vacuum pump) is required, so a total of 15 to 25%. energy saving can be expected. When the membrane is used as a dryer, the performance may be further increased because the temperature of the first space is as high as 60°C. This is because the activation energy in the air increases as the temperature increases, and as the activation energy increases, the amount of water permeation may increase.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

1: 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템
10: 건조통 11: 건조공간
12: 출입구 13: 유입구
131: 메쉬부재 14: 배출구
20: 덕트 30: 필터
40: 히터 50: 분리부
51: 하우징 511: 제1 공간
512: 제2 공간 513: 드레인
52: 분리막 53: 진공펌프
60: 온도 감지부 70: 순환팬1: Drying system with membrane method
10: drying bin 11: drying space
12: entrance 13: inlet
131: mesh member 14: outlet
20: duct 30: filter
40: heater 50: separation part
51: housing 511: first space
512: second space 513: drain
52: separator 53: vacuum pump
60: temperature sensing unit 70: circulation fan

Claims (4)

건조공간과 배출구 및 유입구가 형성된 건조통,
상기 건조통의 외부에서 상기 배출구와 상기 유입구를 연결하고 있는 덕트,
상기 덕트에 배치되어 상기 건조통에서 배출된 습공기 중에 포함된 이물질을 제거하는 필터,
상기 덕트에 배치되어 있고 이물질이 제거된 상기 습공기를 가열하는 히터,
상기 덕트에 배치되어 있고 가열된 상기 습공기에서 공기와 수분을 분리하는 분리부 및
상기 유입구와 이웃하여 상기 덕트에 배치되어 있고 수분이 제거된 공기를 상기 건조공간으로 공급하는 순환팬
을 포함하며,
수분과 분리된 공기는 상기 유입구를 통해 상기 건조공간으로 유입되어 내용물을 건조하고 상기 수분은 드레인을 통해 배출되는
멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템.A drying bin with a drying space, an outlet and an inlet,
A duct connecting the outlet and the inlet from the outside of the drying barrel,
A filter disposed in the duct to remove foreign substances contained in the wet air discharged from the drying barrel;
A heater disposed in the duct and heating the wet air from which foreign substances have been removed,
a separation unit disposed in the duct and separating air and moisture from the heated wet air; and
A circulation fan disposed in the duct adjacent to the inlet and supplying air from which moisture has been removed to the drying space
includes,
Air separated from moisture is introduced into the drying space through the inlet to dry the contents, and the moisture is discharged through the drain.
Membrane-based drying system. 제1항에서,
상기 분리부는,
상기 덕트와 연결되어 있는 하우징,
상기 하우징의 내부를 제1 공간과 제2 공간으로 구획하며 기공이 복수 형성된 분리막 및
상기 하우징과 연결되어 상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간의 압력보다 낮추는 진공펌프
를 포함하며,
상기 제1 공간을 유동하는 습공기의 수분은 압력차이에 의해 상기 제1 공간에서 상기 분리막을 통과하여 상기 제2 공간으로 유동하여 배출되는
멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템.In claim 1,
The separation unit,
a housing connected to the duct;
a separation membrane dividing the inside of the housing into a first space and a second space and having a plurality of pores; and
A vacuum pump connected to the housing to lower the pressure of the second space than the pressure of the first space
includes,
Moisture in the wet air flowing through the first space flows through the separation membrane in the first space and flows into the second space by a pressure difference and is discharged.
Membrane-based drying system. 제1항에서,
상기 분리부와 상기 순환팬의 사이에서 상기 덕트를 유동하는 공기의 온도를 측정하는 온도감지부를 더 포함하는 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템.In claim 1,
A drying system to which the membrane method is applied further comprising a temperature sensing unit for measuring the temperature of the air flowing through the duct between the separation unit and the circulation fan. 제1항에서,
상기 유입구에 배치되어 있는 메쉬부재를 더 포함하는 멤브레인 방식을 적용한 건조 시스템.In claim 1,
A drying system to which a membrane method is applied further comprising a mesh member disposed at the inlet.
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