KR101260766B1 - 과열 수증기를 이용하는 의류 건조기 및 건조 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의류 건조기에 관한 것으로, 건조 드럼에 수용되는 피건조물의 건조에 사용되는 건조 매체로서 과열 수증기를 이용하는 것을 특징으로 한다. 상기 과열 수증기의 적어도 일부분은 의류 건조기 내부에서 순환되며, 과열 수증기가 함유하고 있는 열에너지는 열교환에 의하여 재활용된다. 본 발명에 따르면 새로운 건조 메카니즘을 통하여 피건조물의 건조를 더욱 효과적으로 수행할 수 있으며 과열 수증기를 재활용하여 건조를 수행함으로써 건조 동작에 요구되는 소모 전력을 현저히 감소시킬 수 있고, 건조기의 전체적인 시스템을 매우 간단하게 구성할 수 있다.

의류 건조기, 과열 수증기, 순환, 재생

Description

과열 수증기를 이용하는 의류 건조기 및 건조 동작 방법{CLOTHES DRYER USING SUPERHEATED VAPOR AND ITS OPERATION METHOD}

도 1a는 의류 건조기의 일례를 도시한 단면도.

도 1b는 도 1a의 의류 건조기의 평면도.

도 2는 응축 방식의 건조 메카니즘을 도시한 순서도.

도 3은 배기 방식의 건조 메카니즘을 도시한 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 의류 건조기의 건조 메카니즘을 도시한 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 의류 건조기의 구성 요소를 보인 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 의류 건조기에서 과열 수증기의 흐름을 보인 모식도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100:의류 건조기 110:건조 드럼

112:과열 수증기 발생부 114:순환부

116:열교환부 118:압축기

본 발명은 의류 건조기에 관한 것으로서, 건조 매체로서 과열 수증기를 이용 하는 새로운 방식의 의류 건조기 및 건조 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건조겸용 세탁기 또는 의류건조기 등의 건조 기기는 히터에 의해 생성된 열풍을 드럼내로 송풍하여 건조대상물에 대한 건조를 수행하며, 건조대상물을 건조시킴에 따라 발생되는 습공기의 처리방식에 따라 크게 배기 방식과 응축 방식으로 나뉘어진다.

배기 방식의 경우 드럼으로부터 배출된 습공기를 건조기 외부로 배출하고, 응축 방식에서는 드럼으로부터 배출된 습공기를 응축기에서 응축시켜 수분을 제거하고 수분이 제거된 건조공기는 다시 드럼으로 보내어 재순환시킨다.

응축식 건조기는 일반적으로 세탁물을 건조시키는 드럼, 이물질을 걸러내는 필터, 세탁물의 수분을 열교환을 통해 제거하는 열교환부(또는 응축기), 유동을 일으켜 건조를 용이하게 하는 팬, 더운 바람을 만들어 건조를 단축시키는 히터, 각 부품을 연결하는 배관 등으로 이루어진다.

응축 방식의 건조기의 일례를 도 1a 및 1b에 도시하였다. 도 1a 및 도 1b에서 화살표 Ⅰ은 외기의 흐름을 나타내며, 화살표 Ⅱ는 순환공기의 흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전방면에 도어(12)가 설치된 본체(10) 내부에 건조대상물이 수용되는 드럼(11)이 회전가능하게 설치되어 있다. 상기 드럼(11)은 본체(10) 하부에 설치된 모터(17)에 의해 벨트(19)로 연결되어 회동하도록 구성된다.

그리고, 상기 본체(10) 하부에는 드럼(11)을 통해 순환하는 고온 다습한 공기를 응축시켜 수분을 제거함으로써 순환공기를 건조한 상태로 만들어주는 열교환 기(또는 응축기)(13)가 설치되어 있다. 이 열교환기(13)의 전방부와 후방부는 상기 드럼(11)의 전방과 후방에 각각 연결된 순환덕트(14)에 연결되어, 드럼(11)을 통해 배출된 공기가 상기 열교환기(13)를 지나 다시 드럼(11)으로 유입될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 순환덕트(14)에는 열교환기(13)를 통과한 공기를 가열하여 주는 히터(15) 및 상기 순환덕트(14)를 통해 공기를 강제 순환시키는 순환팬(16)이 설치되는데, 상기 순환팬(16)은 상기 드럼(11)을 구동시키는 모터(17)의 다른 축에 연결되어 구동된다.

상기 순환덕트(14)를 통해 순환하는 공기를 상기 열교환기(13)에서 열교환에 의해 응축시켜 주기 위해서는 열교환기(13)로 외부의 차가운 공기가 공급되어야 하므로, 이를 위해 상기 열교환기(13)의 일측에는 본체(10) 외부와 연결된 외기 공급 덕트(18)가 연결되고, 상기 외기 공급덕트(18)가 연결된 열교환기(13)의 반대측에는 상기 외기 공급덕트(18)를 통해 외부 공기를 강제 흡입하여 본체(10) 내로 배출시키는 냉각팬(20) 및 냉각팬 구동모터(21)가 설치된다. 미설명부호 22는 상기 드럼(11)의 전방을 통해 순환덕트(14)로 배출되는 공기로부터 실밥 등의 이물질을 걸러 내는 필터이다. 상기 열교환기(13)의 하부에는 응축과정에서 생성되어 낙하된 응축수를 채집하는 물받이(미도시)가 설치되며, 이 물받이에 채집된 응축수를 응축수 저장탱크(2)로 보내기 위한 펌프(23)가 설치되어 있다.

건조기의 목적은 세탁물을 빠른 시간에 적은 소비 전력으로 건조시키는 것이다. 소비 전력을 감소시키고 건조 시간 단축을 동시에 만족시키기 위하여 히터 용 량이나 팬의 용량을 증대하는 방법이 있으나 이에 따른 추가적인 비용 부담 및 소비 전력 상승에 따른 전기료 상승, 소음 증가 등의 이유로 문제가 있다.

한편, 기존의 의류 건조기는 건조 드럼 내의 건조 매체로서 고온의 공기를 사용하여 왔다. 한번 사용된 열 (고온 공기)은 응축기에서 액체로 응축되거나(응축 방식의 의류 건조기) 배기관을 통해 배출된다(배기 방식의 의류 건조기). 도 2에 따르면 응축 방식의 의류 건조기의 건조 메카니즘이 도시되어 있다. 히터에서 발생되는 고온 공기는 피건조물의 건조 후, 열교환에 의하여 수분이 제거된 뒤에 다시 히터로부터 열에너지를 공급받아 피건조물의 건조에 참여한다. 도 3에 따르면 배기 방식의 의류 건조기의 건조 메카니즘으로써 히터 등에 의하여 발생된 고온 공기는 피건조물의 건조에 참여한 후 건조기 외부로 배출된다.

이와 같이 기존의 의류 건조기는 히터 등의 열원에서 발생되는 상당량의 열이 피건조물의 건조 과정 이외의 손실로서 소모되는 문제점이 있다. 또한, 히터를 계속 가동하기 때문에 소모 전력이 크다는 단점이 있다.

따라서, 건조 성능의 증대 및 소모 에너지의 절감 차원에서 새로운 방식의 의류 건조기가 요망되고 있다.

전술한 기술적 배경하에서 본 발명의 목적은 에너지 사용량이 적은 새로운 방식의 건조 메카니즘을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 히터 가동이 지속적이지 않더라도 충분한 에너지를 건조 과정에 이용할 수 있는 에너지 재생성이 뛰어난 의류 건조기를 제공하는데 다른 목적 이 있다.

기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징은 후술하는 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 건조 드럼을 포함하는 의류 건조기에 있어서, 상기 건조 드럼에 수용되는 피건조물의 건조에 사용되는 건조 매체로서 과열 수증기를 이용하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기를 제공한다.

본 발명은 상기 과열 수증기의 적어도 일부분은 의류 건조기 내부에서 순환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 과열 수증기가 함유하고 있는 열에너지는 열교환에 의하여 재활용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피건조물을 수용하는 건조 드럼과, 상기 건조 드럼에 과열 수증기를 공급하는 과열 수증기 발생부와, 상기 과열 수증기를 순환시키는 순환부와, 상기 과열 수증기가 함유하는 열을 재활용하는 열교환부를 포함하는 의류 건조기를 제공한다.

상기 과열 수증기 발생부는 여러 가지 수단이 이용될 수 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 히터를 이용한다.

상기 열교환부는 의류 건조기로부터 배출되는 과잉의 과열 수증기를 응축시키는 응축기인 것이 바람직하다.

상기 건조 드럼에 공급되는 과열 수증기는 120 ~ 150℃의 범위의 온도로 유지되는 것이 적당하다. 이러한 온도 범위는 피건조물의 건조에 적절하면서도 피건조물이 과열 수증기에 의하여 손상을 입지 않도록 한다.

본 발명에 따른 의류 건조기는 상기 과열 수증기를 압축시키는 압축기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 과열 수증기를 발생시키고, 상기 과열 수증기로 건조 드럼 내의 피건조물을 건조시키고, 상기 건조 드럼에서 배출되는 과열 수증기에 열교환을 통하여 열에너지를 공급하고, 상기 과열 수증기를 상기 건조 드럼 내로 공급하여 피건조물을 건조시키는 단계를 포함하는 의류 건조기의 동작 방법을 제공한다.

상기 건조 드럼에서 배출되는 과열 수증기의 적어도 일부분은 건조 드럼에 다시 순환되며, 과잉의 과열 수증기는 응축 과정을 거친 후 의류 건조기 외부로 배출되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 피건조물의 건조에 사용되는 건조 매체로서 과열 수증기를 이용하는 것을 특징으로 하는 건조 겸용 세탁기를 제공한다.

본 발명은 건조 드럼 내부의 건조 매체로서 과열 수증기(superheated water vapor)를 사용하는데 가장 큰 특징이 있다.

과열 수증기는 끓는점 이상으로 가열한 수증기로서, 압력이 일정하면 물을 끓여 얻은 수증기의 온도는 끓는점 온도이므로 과열수증기를 얻기 위해서는 압력은 그대로 유지하면서 수증기에 열을 가하여 얻을 수 있다. 끓는점 이상에서 수증기압 은 포화증기압 이하이므로 과열수증기는 불포화이며, 따라서 끓는점 이상의 온도를 유지하고 있는 한 온도를 내리더라도 물방울이 생기지 않는다.

과열 수증기는 살균 및 건조 또는 조리용의 가열수단으로서 사용가능하다. 본 발명에서는 전기히터 등의 가열장치를 사용하여 수증기를 상압에서 고온으로 가열하여 과열시킨다. 이 경우 상압의 과열 수증기는 고압의 보일러 또는 고압용기 등의 압력장치를 이용할 필요가 없기 때문에 설비장치가 간단하고 안정성도 우수할 뿐 아니라 관리도 용이하다.

이러한 상압 과열수증기는 예를 들어 수증기를 발생시킨 후에 이를 고온으로 가열하는 것에 의해 가능하다. 본 발명에 따른 의류 건조기는 건조 드럼 내부에 수용된 피건조물로부터 얻어지는 수분이 과열 수증기에 포함되어 열교환에 의하여 열에너지를 공급받아 건조기 내부의 건조 매체로 참여하게 된다.

본 발명에 따른 의류 건조기의 건조 동작 및 건조 메카니즘을 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 의류 건조기의 건조 동작 방법이 순서도로 도시되어 있다. 기존의 건조기와는 달리 본 발명에 따르면 건조를 위한 건조 매체로서 과열 수증기를 발생시킨다(S1). 이 과열 수증기는 최초에는 단순한 고온 공기일 수 있다. 예를 들어 최초 동작시에는 외부 공기를 히터로 가열하여 고온의 공기로 건조 드럼에 공급할 수 있을 것이다. 건조 드럼에 공급된 과열 수증기(최초에는 고온 공기)는 피건조물을 건조시킨다(S2). 건조에 참여한 고온 공기는 피건조물로부터 수분을 함유하게 되어 수증기로 변하게 된다. 이 수증기는 건조기 내 부에서 순환되면서 히터에 의하여 가열되어 과열 수증기로 건조 드럼에 다시 공급될 수 있다. 이와 별도로 건조 드럼을 빠져 나온 과열 수증기의 일부를 열교환 과정을 통해 건조 드럼으로 재순환되는 과열 수증기에 열을 공급하도록 할 수 있다(S3). 열을 공급한 일부의 과열 수증기는 응축 과정을 거친 후 건조기 외부로 배출할 수 있다(S4).

이상과 같은 건조 동작을 보면, 우선 건조기의 건조 과정에 참여하는 건조 매체가 과열 수증기라는 점, 과열 수증기는 계속하여 건조기 내부를 순환하면서 건조에 참여한다는 점, 그리고, 일부의 과열 수증기로부터 열을 공급받아 순환되는 과열 수증기에 에너지를 공급한다는 점에서 기존의 의류 건조기와는 차별화된 건조 메카니즘을 수행함을 알 수 있다.

이와 같은 건조 동작을 위하여 본 발명에 따른 의류 건조기는 도 5에 도시된 바와 같은 기술적 구성 요소를 포함한다.

과열 수증기 발생부(40)는 최초 동작시 외부 공기를 고온으로 가열하여 건조 드럼(70)에 공급함으로써 과열 수증기 발생의 초기화를 수행하는 역할을 한다. 과열 수증기 발생부는 또한, 최초 동작 과정에서 이미 과열 수증기를 발생시키도록 할 수도 있다. 뿐만 아니라, 순환하는 과열 수증기에 추가적인 혹은 보조적인 열 공급을 위하여 이용될 수도 있다.

순환부(50)는 건조 드럼을 포함하여 건조기 내부를 순환하는 건조 매체인 과열 수증기에 유동력을 발생시키는 유동팬에 해당한다. 순환부는 과열 수증기의 이동 통로 내지는 관로 상의 일지점에 설치된다.

열교환부(60)는 건조 드럼(70)을 순환하는 과열 수증기 유동 통로와 건조 드럼을 빠져나온 일부의 과열 수증기가 건조기 외부로 배출되는 유동 통로가 적어도 일부분에 있어서 열적으로 결합되도록 하고 이 과정에서 열교환이 이루어지도록 한다. 특히, 건조기를 빠져나오는 과열 수증기로부터 건조 드럼을 지속적으로 순환하는 과열 수증기에 열이 전달되도록 하기 위하여 응축기 형태의 열교환기가 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 의류 건조기에 있어서, 건조 매체인 과열 수증기의 유동 메카니즘을 모식적으로 도시한 것이다.

건조기(100) 내부에 설치되는 건조 드럼(110)에는 수분을 다량으로 함유하는 피건조물이 수용된다. 과열 수증기 발생부(예를 들어 히터)(112)는 고온 공기 또는 과열 수증기를 발생시켜 건조 드럼에 공급한다. 과열 수증기는 피건조물로부터 수분을 빼앗아 피건조물을 건조시킨 후, 건조 드럼을 빠져 나온다. 건조 드럼을 빠져 나온 과열 수증기는 내부 유동 통로(120)를 따라 순환부(114)의 순환력에 의해 유동하여 다시 건조 드럼(110)에 공급된다. 한편, 과잉의 과열 수증기 일부는 건조기 외부로 배출될 수 있고(B) 다른 유동 통로(122)를 통해 열교환에 참여할 수 있다(C). 과잉의 과열 수증기(C)는 유동 통로(122)의 일 지점에 설치된 열교환부(116)에서 건조 드럼에 순환되는 과열 수증기(A)와 열교환을 통해 열을 전달한다. 이 과정에서 온도가 떨어진 과열 수증기는 저온의 수증기 또는 수분을 함유한 공기 등으로 상태가 변화한 후 건조기 외부로 배출된다(D).

과잉의 과열 수증기(C)의 열 전달 특성을 더 높이기 위해서 유동 통로(122) 상에 압축기(118)를 설치하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 의류 건조기는 과열 수증기를 사용하여 피건조물을 건조시키면서 일부 과열 수증기를 열교환에 참여시킴으로써 과열 수증기의 두 가지의 흐름(즉, 내부 순환 흐름과 열교환 후 배출되는 흐름)을 통해 건조를 수행한다.

본 발명에 따른 의류 건조기 및 건조 동작 방법은 보다 변형된 형태로 개선이 가능하며 당업자라면 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 개량 및 변형이 가능할 것이다.

본 발명에 따르면, 새로운 건조 매체를 이용하는 건조 메카니즘을 통하여 피건조물의 건조를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다. 특히, 과열 수증기를 재활용하여 건조를 수행함으로써 건조 동작에 요구되는 소모 전력을 현저히 감소시킬 수 있고, 건조기의 전체적인 시스템을 매우 간단하게 구성할 수 있다. 에너지 절감 측면에서 보면 기존의 응축 방식 또는 배기 방식의 건조기에 비하여 최대 40 ~ 80%의 절감 효과를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라, 과열 수증기는 기존의 건조 매체인 고온 공기 보다 건조 성능이 우수하여 피건조물의 건조에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 더욱더 소모 에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 피건조물을 수용하는 건조 드럼과,

   상기 건조 드럼에 과열 수증기를 공급하는 과열 수증기 발생부와,

   상기 과열 수증기를 순환시키는 순환부와,

   상기 과열 수증기를 압축시키는 압축기와,

   상기 과열 수증기가 함유하는 열을 재활용하는 열교환부를 포함하는

   의류 건조기.
5. 제4항에 있어서, 상기 과열 수증기 발생부는 히터인 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
6. 제4항에 있어서, 상기 열교환부는 의류 건조기로부터 배출되는 과잉의 과열 수증기를 응축시키는 응축기인 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
7. 제4항에 있어서, 상기 건조 드럼에 공급되는 과열 수증기는 120 ~ 150℃의 범위의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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