KR101174656B1 - 증기압축 사이클 시스템을 구비하는 의류 건조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증기압축 사이클 시스템을 구비하는 의류 건조기에 관한 것으로, 캐비넷과, 상기 캐비넷 내부에 회전 가능하게 설치되는 건조 용기와, 상기 건조 용기의 일측에 연결되는 제 1 공기 유로와, 상기 건조 용기의 다른 일측에 연결되며 또한 상기 캐비넷의 외부와 연결되는 제2공기 유로와, 상기 캐비넷 일면으로부터 다른 면으로 연장되어 형성된 제 3 공기 유로와, 상기 건조 용기에 회전력을 제공하는 구동부를 포함하며, 상기 제 1 공기 유로에는 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 1 열교환부가 설치되며, 상기 제 3 공기 유로에 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 2 열교환부 및 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기를 제공한다.
의류 건조기, 배기 방식, 증기 압축 사이클

Description

증기압축 사이클 시스템을 구비하는 의류 건조기{CLOTHES DRYER WITH VAPOR COMPRESSION CYCLE SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 의류 건조기의 외관을 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 의류 건조기의 내부 구조를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 의류 건조기의 하부 구조를 보인 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 의류 건조기에서 냉매 및 공기 흐름을 보인 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 의류 건조기의 일부분을 보인 사시도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10:의류 건조기 12:캐비넷
16:건조 용기 18:구동부
20:제 1 공기 유로 22:제 2 공기 유로
24:제 3 공기 유로 30:제 1 열교환부
31: 공기 흡입부 32:제 2 열교환부
34:압축기 36:팽창수단
38:배관 40:팬
40':보조팬
본 발명은 의류 건조기에 관한 것으로, 상세하게는 증기압축 사이클 시스템을 포함하는 배기 방식의 의류 건조기에 관한 것이다.
의류 건조기는 피건조물을 건조시키면서 발생되는 습공기의 처리 방식에 따라 배기 방식과 응축 방식으로 분류할 수 있다. 전자는 건조기에서 배출되는 습공기를 외부로 배출하는 방식이며, 후자의 경우 건조기에서 배출되는 습공기를 응축시켜 수분을 제거하고 수분이 제거된 공기를 다시 건조기에 순환시키는 방식이다.
통상적으로 배기 방식의 건조기는 캐비넷 내부에 설치된 회전 가능한 드럼에 흡기 덕트 및 배기 덕트가 연결되어 있고, 상기 흡기 덕트 내에 히터가 설치되어 있다.
팬의 구동으로 건조기 외부의 공기가 흡기 덕트로 유입되면서 히터에 의하여 고온으로 가열되는데, 이때 가열 온도는 약 100 ℃에 이른다. 이와 같은 고온의 공기가 건조기 내부의 건조 드럼으로 유입되어 드럼 내부에 있는 피건조물을 건조시킨다. 건조 과정에서 고온의 공기는 피건조물에 포함되어 있는 수분을 함유하게 되고, 고습의 공기가 배기 덕트를 거쳐 외부로 방출된다.
이와 같이 히터를 사용하여 유입 공기에 열을 전달하는 종래의 의류 건조기는 히터의 신속한 공기 가열로 전체적인 건조 시간을 단축 시킬 수 있고, 대용량으로 제작할 수 있는 장점이 있는 반면, 유입되는 공기를 히터로 가열하므로로 에너지 소모가 크다는 단점이 있다. 특히, 100 ℃ 내지는 그 이상의 고온 공기로 피건 조물을 건조하므로 건조 과정에서 피건조물의 재질에 따라 손상이 발생될 가능성이 높다.
한편, 응축 방식의 의류 건조기는 의류 건조기 외부로 공기를 방출시키는 배기 덕트가 필요없기 때문에 빌트인(built-in) 타입으로 제조할 수 있다는 장점이 있고, 에너지 효율은 배기 방식에 비하여 높지만, 건조 시간이 길고 대용량으로 제조하기가 어렵다는 단점이 있다.
이와 같은 배경하에서, 에너지 효율이 높으면서도 피건조물에 손상이 가지 않도록 개선된 의류 건조기가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 효율이 향상되어 전력 소모가 적은 의류 건조기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 건조 과정에서 고온의 공기로 인한 피건조물에 대한 손상의 가능성이 적은 의류 건조기를 제공하는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 목적은 구성 부품의 성능 및 동작 효율이 뛰어난 의류 건조기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 캐비넷과, 상기 캐비넷 내부에 회전 가능하게 설치되는 건조 용기와, 상기 건조 용기의 일측에 연결되는 제 1 공기 유로와, 상기 건조 용기의 다른 일측에 연결되며 또한 상기 캐비넷의 외부와 연결되는 제2공기 유로와, 상기 캐비넷 일면으로부터 다른 면으로 연장되어 형성된 제 3 공기 유로와, 상기 건조 용기에 회전력을 제공하는 구동부를 포함하며, 상기 제 1 공기 유로에는 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 1 열교환부가 설치되며, 상기 제 3 공기 유로에 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 2 열교환부 및 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기를 제공한다.
본 발명은 상기 제 1 공기 유로에 바닥면으로부터 공기가 유입되는 공기 흡입부를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 제 3 공기 유로에는 공기 유동을 일으켜 상기 구동부 및 압축기를 냉각시키는 냉각 수단을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이 냉각 수단은 상기 제2 열교환부로부터 상기 구동부 및 압축기로 공기 흐름을 유발시키는 팬인 것이 바람직하다.
본 발명은 히터 방식의 가열 대신 증기압축 사이클을 이용한 히트 펌프를 채용하여 공기를 가열함으로써 피건조물의 손상을 막고, 건조 효율을 향상시키는데 일차적인 특징이 있다. 물론, 본 발명에 따른 의류 건조기에 보조적인 가열원으로서 히터를 병행하여 채용하는 것도 가능하다.
또한 본 발명은 히트 펌프를 구성하는 부품들 간에 적절한 공기 유로를 형성하여 자체적인 냉각 효과를 얻음으로써 부품의 동작 특성을 향상시킨다. 이에 따라 의류 건조기의 전체적인 건조 효율을 향상시키는데 이차적인 특징이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징으로는 건조기 내로 흡입되어 피건조물의 건조에 이용되는 공기를 건조기 내부 공간과 차단시킴으로써 건조기 내의 다른 열원(히터, 압축기, 가열된 드럼 등)으로부터 영향을 받지 않도록 한다. 이에 따라 건조기 동작 과정에서 히트 펌프 시스템의 동작을 안정적으로 지속할 수 있게 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 의류 건조기(10)의 일례가 도시되어 있다. 캐비넷(12)은 전면에 피건조물이 입출입할 수 있는 입구(14)가 구비되어 있고, 내부가 비어 있으며, 그 내부에는 건조 용기가 회전 가능하게 설치되어 있다.
도 2는 상기 의류 건조기의 내부 구조를 보다 상세하게 도시한 사시도이며, 도 3은 의류 건조기 저부에 설치된 구성 부품들을 도시한 평면도이다.
건조 용기(16)는 원통 형상의 구조물로서 상기 캐비넷(12)의 바닥면에 대하여 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전하도록 설치된다. 상기 건조 용기(16)는 그 하부에, 바람직하게는 캐비넷(12) 바닥면에 설치되는 구동부(18), 예를 들면 모터로부터 회전력을 공급받아 회전 가능하다. 통상, 회전력의 전달 수단은 구동부(18)의 구동축으로부터 건조 용기(16)의 외주면에 연장되어 체결된 벨트(42)가 적합하다. 상기 구동부는 제 2 공기 유로(20)에 설치되어 공기 유동을 일으키는 팬(40)에도 회전력을 전달할 수 있다.
상기 건조 용기(16)에는 일측에 흡입 공기가 흐르는 제 1 공기 유로(20)가 연결되며, 다른 일측에는 건조 용기로부터 배출되는 배기 공기가 흐르는 제 2 공기 유로(22)가 연결된다. 상기 제 1 공기 유로(20)는 입구가 상기 캐비넷(12) 외부에 노출되지 않으며, 바닥면에 형성된 공기 흡입부(air suction grile)(31)와 연결되어 건조기 내부가 아닌 외부로부터 공기를 흡입하게 된다.
상기 공기 흡입부(31)는 캐비넷(12) 내부의 다른 부분과는 단절된 채로 제 1 공기 유로(20)에 공기를 유입시키는 통로로서, 캐비넷 내부에서 (가열 수단 등에 의하여) 온도가 상승된 공기가 제 1 공기 유로(20)에 유입되는 것을 차단한다. 상 기 제 2 공기 유로(22)의 배출구(22')는 캐비넷(12) 외부, 바람직하게는 캐비넷 후방으로 노출되어 있다.
제 1 공기 유로(20) 및 제 2 공기 유로(22)의 형태는 특별히 제한될 필요가 없으며, 캐비넷 내부의 공간에 적합하게 유로를 구성하는 각 부분의 방향이나 위치가 변경될 수도 있다.
상기 제 1 공기 유로(20)에는 제 1 열교환부(30)가 설치된다. 상기 제 1 열교환부(30)는 응축기이며, 제 1 공기 유로(20)에 유입되는 공기로부터 열을 가하여 승온된 상태로 변화시킨다. 따라서, 제 1 공기 유로(20)를 통과한 공기는 승온된 상태로 상기 건조 용기(16)에 진입하게 된다.
상기 캐비넷(12) 내부에는 상기 건조 용기(16)와는 연결되지 않는 또 다른 공기 유로로서, 제 3 공기 유로(24)가 형성되어 있다. 상기 제 3 공기 유로(24)는 캐비넷 후방의 개부구(12')로부터 캐비넷 내부로 연장되어 형성되며, 제 3 공기 유로(24) 내부에는 제 2 열교환부(32)가 설치되어 있다. 상기 제 2 열교환부는 유입되는 공기와 열교환을 통하여 열을 빼앗아 제습 내지 감온시키는 역할을 하는 증발기이다. 제 3 공기 유로(24)는 건조기의 일측면에 입구가 있고, 제 2 열교환부(32), 구동부(18) 및 압축기(34)가 모두 포함되도록 하나의 유로를 형성하고 있으며, 제 3 공기 유로의 끝단은 건조기의 다른 일면에 형성되어 있다. 한편, 제 3 공기 유로(24)는 입구에 유입되는 공기로부터 먼지 등을 제거하는 필터(미도시)를 포함할 수도 있다.
상기 제 1 열교환부(30) 및 제 2 열교환부(32)는 열역학적 사이클을 형성하 는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 캐비넷(12)에는 압축기(34)와 팽창 기구(36)가 더 포함된다. 상기 압축기(34) 및 팽창 기구(36)는 상기 건조 용기 하부에 또는 건조 용기 보다 낮게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제 1 열교환부(30) 및 제 2 열교환부(32)와 배관(38)에 의하여 연결되어 하나의 폐루프를 이룬다. 이러한 사이클은 증기압축사이클에 해당하며, 제 1 공기 유로(30)를 흐르는 공기에 대하여 히트 펌프로서 작용한다.
상기 제 2 공기 유로(22)에는 공기 유동 팬(40)이 설치된다. 상기 팬(40)으로는 다익형 시로코 팬(sirocco fan)이 적절하다. 상기 팬(40)은 구동부(18)로부터 회전력을 전달받아 공기가 제 1 공기 유로(20)로부터 건조 용기(16)를 거쳐 제 2 공기 유로(22)를 통하여 외부로 배출되는 공기 유동을 발생시킨다.
상기 구동부의 다른 일측에는 축류송풍기(axial fan) 형태의 보조 팬(40')이 장착된다. 이 보조 팬(40')은 상기 제 3 공기 유로(24)를 통하여 상기 구동부(18)로 흐르는 공기 유동을 발생시켜 구동부(18) 및 압축기(34)를 냉각시킨다. 제3 공기 유로 내에 외부로부터 내부로 흡입되는 공기 흐름을 형성하면 저정압 팬인 보조팬의 성능을 높여 풍량을 증대시킬 수 있다. 또한, 제 3 공기 유로 내부에 제 2 열교환부(32)가 상기 보조 팬(40')과 일직선상으로 설치되기 때문에, 보조 팬(40')으로부터 발생된 공기 유동이 상기 제 2 열교환부(32)를 통과하면서 온도가 낮아지게 되어 구동부(18) 및 압축기(34)의 냉각을 더욱 향상시킨다. 이와 같이, 보조 팬(40')을 설치하여 제 3 공기 유로(24)를 통하여 상기 구동부(18)로 흐르는 공기 유동을 발생시킴으로써 구동부(18) 및 압축기(34)가 냉각되어 성능 및 효율이 증가하 고 수명이 연장된다. 뿐만 아니라, 제 3 공기 유로(24) 내부에 설치되는 제 2 열교환부(32)의 열교환이 활발하게 이루어지고 압축기(34)의 냉각에도 긍적적인 영향을 주게 되어, 증기압축 사이클의 전체적인 효율이 향상된다.
도 4에는 본 발명에 따른 의류 건조기에서 증기 압축 사이클 시스템에서의 냉매의 흐름 및 공기 유로 상의 공기의 흐름을 모식적으로 나타내었다.
사이클을 구성하는 각 요소들을 연결하는 배관(38) 내부에는 적절한 냉매가 유동하는데 그 방향은 제 1 열교환부(30)에서 팽창 기구(36)를 거쳐 제 2 열교환부(32)로 진행하며, 다시 제 2 열교환부(32)에서 압축기(34)를 거쳐 제 1 열교환부(30)로 진행한다. 이러한 냉매의 유동 방향은 실선의 화살표로 나타나 있다.
제 1 공기 유로(20)에 유입되는 공기는 제 1 열교환부(30)를 지나 건조 용기(16)에 진입하고 다시 제 2 공기 유로(22)를 통하여 배출되며, 이러한 유동 방향이 점선의 화살표로 나타나 있다. 또한, 제 3 공기 유로(24)로 유입되는 공기의 흐름이 점선의 화살표로 나타나 있다.
상기 제 1 공기 유로(20)에 진입하는 공기는 제 1 열교환부(30)에서 열을 공급받아 약 50 ℃ 이상의 온도, 바람직하게는 50 ~ 75 ℃ 정도의 온도로 승온된다.
상기 사이클을 구성하는 각 요소, 즉 제 1 열교환부(30), 제 2 열교환부(32), 압축기(34), 팽창 기구(36) 및 이들을 연결하는 배관(38)은 모두 캐비넷(12) 내부에, 특히 건조 용기(16)의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 제 1 열교환부(30)가 설치되는 제 1 공기 유로(20)의 적어도 일부분은 건조 용기(16)의 하부에 설치하는 것이 적절하며, 제 3 공기 유로(24) 및 나머지 구성 요 소들도 건조 용기 보다 아래 쪽에, 바람직하게는 캐비넷 바닥면에 설치하는 것이 적절하다.
이와 같은 배치를 통해 캐비넷의 부피를 증가시킬 필요가 없게 되어 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 결과적으로 의류 건조기가 컴팩트하게 된다. 의류 건조기 외부로 상기 요소들이 노출되거나 캐비넷의 부피가 커지게 되면 건물 내부에서 의류 건조기의 설치 면적도 확대되어 공간 활용도가 떨어지게 될 것이다.
도 5에는 본 발명에 따른 의류 건조기의 일부분이 도시되어 있다. 도시된 바에 따르면, 건조 용기(16)에는 외주면에 벨트(42)가 감겨져 있으며, 상기 벨트(42)는 구동부(18)에 연결되어 회전력을 건조 용기(16)에 전달한다. 상기 구동부(18)는 또한 제 2 공기 유로(22)에 설치된 팬(40)에도 연결되어 상기 팬을 구동시키게 된다. 뿐만 아니라, 상기 보조 팬(40')도 구동부(18)에 연결되어 회전력을 전달받는다.
따라서, 상기 구동부(18)는 건조 용기(16)와 두 개의 팬(40, 40')을 동시에 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 하나의 구동부(18)만으로 건조 용기(16)와 팬(40, 40')을 한꺼번에 구동함으로써 캐비넷 내부의 공간 활용을 높일 수 있고, 추가 장치도 필요하지 않게 되어 유리하다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 의류 건조기의 건조 과정을 살펴보면 다음과 같다.
구동부(18)의 회전에 의하여 팬(40)이 구동하면 흡입력이 발생되어 건조기 외부의 공기가 제 1 공기 유로(20)의 입구로 유입된다. 유입된 공기는 제1열교환부 (30)를 통과하면서 고온으로 변화되어 건조 용기(16)의 일측에 도달한다. 건조 용기에 진입하는 공기는 약 50 ~ 75 ℃ 정도의 온도를 유지한다. 이 정도의 온도를 유지하는 고온 공기는 건조 용기(16) 내부의 피건조물에 손상을 주지 않으면서 원활하게 건조를 수행할 수 있다.
건조 용기(16) 내부에 유입된 고온의 공기는 수분을 함유한 피건조물과 접촉하면서 열을 전달하고 또한 피건조물로부터 수분을 전달받아 고습의 공기로 건조 용기를 빠져나오게 된다. 건조 용기로부터 유출된 공기는 제 2 공기 유로(22)를 통하여 캐비넷(12)의 외부로 방출된다.
이상에서 설명한 본 발명의 의류 건조기는 피건조물의 건조시 손상을 방지하면서 건조 효율 측면에서도 향상된 효과를 얻을 수 있으며, 후술하는 특허청구범위에 제시된 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 당업자에게 가능할 것이다.
본 발명에 따른 의류 건조기는 증기 압축 사이클에 의한 열발생 시스템을 사용함으로써 동일 전력을 사용할 때 히터 방식과 비교하여 2 ~ 3 배의 가열 성능을 나타낸다. 따라서, 전력 소비를 절감시킬 수 있다. 특히, 구동부를 냉각시키는 냉각 수단을 구비하여 구동부 성능 및 효율을 증가시킨다. 또한, 제 3 공기 유로를 형성하고, 그 내부에 제 2 열교환부를 설치하여 공기 유동에 따른 열교환을 증가시킴으로써 전체적인 사이클 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 히트 펌프를 구성하는 각 부품을 상호 유기적으로 배치하여 냉각 효과를 극대화함으로써 시 스템의 성능을 최대로 할 수 있다.
또한, 히터 방식에 의한 건조와 비교할 때 건조 용기 내부로 유입되는 공기의 온도가 낮기 때문에 피건조물의 손상이 방지되는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 의류 건조기의 부피가 컴팩트하여 건물 내부에 차지하는 면적이 작으므로 공간 활용상의 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 캐비넷과,
    상기 캐비넷 내부에 회전 가능하게 설치되는 건조 용기와,
    상기 건조 용기의 일측에 연결되는 제 1 공기 유로와,
    상기 건조 용기의 다른 일측에 연결되며 또한 상기 캐비넷의 외부와 연결되는 제2공기 유로와,
    상기 캐비넷 일면으로부터 다른 면으로 연장되어 형성된 제 3 공기 유로와,
    상기 건조 용기에 회전력을 제공하는 구동부를 포함하며,
    상기 제 1 공기 유로에는 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 1 열교환부가 설치되며, 상기 제 3 공기 유로에 유입되는 공기와 열교환을 하는 제 2 열교환부 및 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    의류 건조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 열교환부는 열교환을 통하여 유동하는 공기를 승온시키며, 상기 제 3 열교환부는 열교환을 통하여 유동하는 공기를 감온시키는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제 1 열교환부는 배관을 흐르는 유동 매체로부터 유입 공기에 열이 전달되는 응축기이며 상기 제 3 열교환부는 유입 공기로부터 배관을 흐르는 유동 매체에 열이 전달되는 증발기인 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 공기 유로에는 바닥면으로부터 공기가 유입되는 공기 흡입부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 3 공기 유로에는 공기 유동을 일으켜 상기 구동부 및 압축기를 냉각시키는 냉각 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 3 공기 유로에 공기 유동을 발생시키는 보조 팬인 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보조 팬은 상기 구동부에 연결되어 구동부로부터 회전력을 제공받는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
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