KR101470681B1

KR101470681B1 - 의류용 건조 장치 및 히트 펌프 유닛

Info

Publication number: KR101470681B1
Application number: KR1020107005910A
Authority: KR
Inventors: 가즈요시 도모치카; 노리오키 후지모토; 히로타카 가키누마
Original assignee: 헤이어 그룹 코포레이션; 칭다오 하이어 워싱 머신 캄파니 리미티드
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2014-12-12
Also published as: JP4912265B2; EP2199452B1; CN101802291B; KR20100047318A; TWI366616B; TW200925349A; US20100199512A1; EP2199452A1; EP2199452A4; WO2009038124A1; CN101802291A; JP2009072372A

Abstract

본 발명은 히트 펌프 장치를 구비하는 의류용 건조 장치이다. 본 발명의 의류용 건조 장치는, 히트 펌프 장치의 열교환기(흡열기 및 방열기)에 흐르는 공기의 고르지 못함을 없애 열교환 효율을 향상시켰다. 히트 펌프 유닛(14) 내에 열교환 풍로부(風路部)(22)가 구획되어 있다. 열교환 풍로부(22) 내에는 열교환기로서의 흡열기(23) 및 방열기(24)가 배치되어 있다. 흡열기(23)의 상류측에는, 공기가 흐르는 방향을 변경하여 공기의 유속(流速)을 조정하기 위한 상류측 버퍼 공간(33)이 형성되어 있다. 방열기(24)의 하류측에는, 공기의 유속을 균일하게 하기 위한 하류측 버퍼 공간(34)이 형성되어 있다. 이 결과, 열교환기를 통과하는 공기의 흐름이 균일해져서 열교환기의 열교환 효율이 향상되었다.

Description

의류용 건조 장치 및 히트 펌프 유닛{CLOTHES DRYING DEVICE, AND HEAT PUMP UNIT}

본 발명은 의류를 건조시키기 위한 건조 장치, 특히 세탁 건조기에 이용 가능한 의류용 건조 장치에 관한 것이다. 또, 건조 장치에 이용되는 히트 펌프 유닛에 관한 것이다.

전기 세탁기, 세탁 건조기, 의류 건조기 등에 있어서는, 의류를 건조시키기 위해서 공기를 가열하는 장치, 및 온풍이 의류와 열 교환된 후의 습한 공기를 제습하는 제습 장치가 구비되어 있다. 종래, 공기 가열 장치는, 전기 히터 등에 의해 온풍을 생성하고, 제습 장치는 냉각수를 이용하여 습한 공기의 제습을 행한다고 하는 구성이 일반적이었으나, 근래 에너지 효율이 좋은 히트 펌프 장치에 의해서, 공기 가열 및 온풍이 열 교환된 후의 습한 공기의 제습을 행하는 것이 제안되고 있다.

히트 펌프 장치란, 일반적으로 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매의 열을 방열하는 방열기와, 고압의 냉매를 감압하기 위한 팽창 밸브와, 감압되어 저압으로 된 냉매가 주위로부터 열을 빼앗는 흡열기를 냉매가 순환하도록 관로(管路)로 연결한 장치이지만, 히트 펌프 장치는 그 구성 부품이 많고, 예를 들어 세탁 건조기에 내장하기 위해서는, 세탁 건조기의 하우징 내의 빈 공간을 고려한 특수한 구성을 고안하지 않으면 안 된다고 하는 과제가 있다.

이러한 과제를 해결하는 선행기술이, 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 의류 건조 장치는, 히트 펌프 장치의 흡열기 및 방열기를 평행하게 하고, 드럼 배면의 경사 방향과 동일 방향을 향해서 배치한다고 하는 구성이다.

특허문헌 2에 기재된 의류 건조 장치는, 히트 펌프 장치의 흡열기 및 방열기를 평행하게 하고, 흡열기를 방열기보다도 위쪽에 배치한다고 하는 구성이다.

특허문헌 3에 기재된 의류 건조 장치는, 히트 펌프 장치의 흡열기에 대해서는 위쪽으로부터 아래쪽으로, 방열기에 대해서는 아래쪽으로부터 위쪽으로 공기가 흐르도록, 흡열기 및 방열기를 측면에서 보아 ハ자 형상으로 배치하는 동시에, 방열기의 위쪽에 수평 방향으로 흐르는 풍로를 마련한다고 하는 구성이다.

특허문헌1:일본특개2005－304985호공보 특허문헌2:일본특개2005－304987호공보 특허문헌3:일본특개2007－386호공보

본원 발명자들은, 상기 특허문헌 1~3에 기재된 히트 펌프 장치의 각 배치 구조에 대하여, 열교환기(흡열기 및 방열기)를 통과하는 공기의 흐름을 검증하였다. 그 결과, 어느 쪽의 배치 구조에 있어서도, 흡열기 및／또는 방열기를 통과하는 공기의 흐름에 고르지 못함이 있어서 공기의 흐름에 편향이 생기고 있는 것을 확인하였다.

통상, 히트 펌프 장치에 있어서는, 열교환기(흡열기 및 방열기)에 있어서 균일하게 공기를 통과시키는 것에 의해 열교환 효율이 향상되어 건조 시간의 단축이 도모된다. 특허문헌 1~3에 제안된 히트 펌프 장치의 배치 구조에서는, 공기의 흐름에 편향이 발생하고 있어 열교환 성능이 충분히 인출되지 못하여 열교환 성능 및 건조 효율이 낮다고 하는 과제가 있다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 히트 펌프 장치를 구비하는 의류용 건조 장치에 있어서, 열교환기(흡열기 및 방열기)에 균일하게 공기를 흐르게 함으로써, 열교환 성능이 향상된 의류용 건조 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명은, 또 히트 펌프 장치가 의류용 건조 장치의 하우징 내에 양호하게 수용되어 있으며, 또한, 공기가 열교환기를 균일하게 흘러서 순환하도록 한 의류용 건조 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 또한, 의류용 건조 장치에 내장할 수 있는 히트 펌프 유닛으로서, 구조가 콤팩트하며, 또한 열교환 효율이 뛰어난 히트 펌프 유닛을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 어느 국면에서 보면, 건조시킬 의류를 수용하기 위한 처리조(處理槽)와, 상기 처리조에 일단(一端) 및 타단(他端)이 연통되어 처리조 내의 공기를 일단으로부터 취출하여 타단으로부터 처리조로 되돌리기 위한 순환 풍로와, 상기 순환 풍로의 공기를 순환시키기 위한 송풍 수단과, 냉매가 흐르는 냉매 배관으로 접속된 흡열기, 압축기, 방열기 및 감압 수단을 포함하고, 흡열기가 순환 풍로를 흐르는 공기를 냉각하여 제습하고, 방열기가 제습 후의 공기를 가열하는 히트 펌프 장치를 구비하며, 상기 흡열기 및 방열기는 각각 공기와 열교환하기 위한 통기면(通氣面)을 가지며, 상기 순환 풍로 내에 있어서, 통기 방향으로 보아, 흡열기의 통기면 및 방열기의 통기면이, 이 순서로 대향하여 설치되어 있고, 상기 순환 풍로에는 통기 방향으로 보아, 흡열기의 통기면의 상류측에, 공기가 흐르는 방향을 변경하여 공기의 유속을 조정하기 위한 상류측 버퍼 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또 본 발명은, 상기 순환 풍로에는 통기 방향으로 보아, 방열기의 통기면의 하류측에, 공기의 유속을 균일하게 하기 위한 하류측 버퍼 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또한 본 발명은, 통기 방향으로 보아, 상기 하류측 버퍼 공간의 하류에, 상기 송풍 수단이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

본 발명은 다른 국면에서 보면, 건조해야 할 의류를 수용하기 위한 처리조와, 상기 처리조에 일단 및 타단이 연통되어 처리조 내의 공기를 일단으로부터 취출하며 타단으로부터 처리조로 되돌리기 위한 순환 풍로와, 상기 순환 풍로의 공기를 순환시키기 위한 송풍 수단과, 냉매가 흐르는 냉매 배관으로 접속된 흡열기, 압축기, 방열기 및 감압 수단을 포함하고, 흡열기가 순환 풍로를 흐르는 공기를 냉각하여 제습하고, 방열기가 제습 후의 공기를 가열하는 히트 펌프 장치를 구비하고, 상기 흡열기 및 방열기가 내장되는 상기 순환 풍로의 일부는 열교환 풍로부를 구성하고 있고, 이 열교환 풍로부는, 통기 방향이 대략 수평 방향으로 뻗어 있으며, 상기 흡열기 및 방열기의 통기면은 평면에서 보아, 열교환 풍로 내에 통기 방향에 대하여 비스듬히 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또한 본 발명은, 상기 열교환 풍로부에는 흡열기의 상류측에 상류측 버퍼 공간이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또 본 발명은, 상기 열교환 풍로부에는 방열기의 하류측에, 공기의 유속을 균일하게 하기 위한 하류측 버퍼 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또 본 발명은, 상기 하류측 버퍼 공간의 수평 방향 하류측에 상기 송풍 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

아울러 본 발명은, 상기 순환 풍로는 수평 방향 위쪽으로부터 상기 상류측 버퍼 공간에 공기를 유입시키는 풍로를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치이다.

또 본 발명은, 또 다른 국면으로부터 보면, 상기 열교환 풍로부는, 대략 직방체 형상의 케이싱에 의해 유닛화되어 있고, 상기 케이싱 내에 통기 방향이 대략 수평 방향으로 연장하는 열교환 풍로가 형성되며, 해당 열교환 풍로를 피하여 배치된 압축기 및 감압 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치를 위한 히트 펌프 유닛이다.

본 발명에 의하면, 흡열기의 상류측에 상류측 버퍼 공간이 형성되어 있으므로, 열교환기(흡열기 및 방열기)에 유입하는 공기의 방향 및 유속을 조정할 수 있다. 그 결과, 공기가 균일하게 열교환기에 유입하여 열교환 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또, 흡열기 및 방열기는, 통기 방향으로 보아 이 순서로 대향 배치되어 있기 때문에, 흡열기 및 방열기의 배치 공간이 커지지 않아 히트 펌프 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 따라서, 의류용 건조 장치에 히트 펌프 장치를 양호하게 내장할 수 있다.

본 발명에 의하면, 흡열기 및 방열기의 하류측, 즉 열교환기의 하류측에, 하류측 버퍼 공간이 형성되어 있으므로, 열교환기(흡열기 및 방열기)를 통과하는 공기의 흐름이 균일하고 한결같게 되어 열교환 효율이 향상된다.

본 발명에 의하면, 송풍 수단이 하류측 버퍼 공간의 하류에 배치되어 있으므로, 송풍 수단에 의해 공기가 빨아내어짐으로써, 열교환기(흡열기 및 방열기)를 공기가 통과한다. 열교환기에 대해, 밀어 넣듯이 공기를 주는 것과 비교해서, 열교환기를 통과한 공기를 빨아내도록 하는 쪽이, 열교환기를 흐르는 공기의 흐름을 한층 균일하게 할 수 있어 열교환 효율의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열교환기(흡열기 및 방열기)가 배치된 열교환 풍로부는, 통기 방향이 대략 수평 방향으로 연장하고 있기 때문에, 의류용 건조 장치 하우징 내의 예를 들어 바닥면을 따라서, 배면을 따라서, 측면을 따라서, 정면을 따라서 배치할 수 있다.

또, 열교환 풍로부 내의 흡열기 및 방열기의 통기면은, 평면에서 보아, 통기 방향에 대하여 비스듬히 배치되어 있기 때문에, 통기면의 면적을 크게 할 수 있어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 상류측 버퍼 공간에 의해 열교환기(흡열기 및 방열기)에 유입하는 공기의 방향 및 유속을 조정하여, 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 균일하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 하류측 버퍼 공간에 의해서 열교환기(흡열기 및 방열기)를 통과하는 공기의 흐름을 균일하게 할 수 있어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 열교환기(흡열기 및 방열기)에서는, 그 하류측에 마련된 송풍 수단에 의해 공기가 빨아내어짐으로써 공기가 통과하므로, 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 보다 균일하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열교환 풍로부를 의류용 건조 장치 하우징 내의 바닥부에 배치할 수 있어, 바닥부의 빈 공간에 히트 펌프 장치를 양호하게 내장할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열교환 풍로부와, 압축기 및 감압 수단이 대략 직방체 형상이 되도록 조합되어 유닛화되어 있고, 의류용 건조 장치의 하우징 내에 내장하기 쉬운 형태의 히트 펌프 유닛으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 세탁 건조기(1)의 사시도이며, 외각(外殼)을 구성하는 하우징이 떼어내진 상태에서, 전방 우측 상방으로부터 본 사시도이다.
도 2는 세탁 건조기(1)를 후방 좌측 상방으로부터 본 사시도이다.
도 3은 세탁 건조기(1)의 우측면도이다.
도 4는 세탁 건조기(1)의 좌측면도이다.
도 5는 세탁 건조기(1)의 배면도이다.
도 6은 전방 우측 위로부터 본 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 사시도이다.
도 7은 후방 우측 위로부터 본 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 사시도이다.
도 8은 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 정면도이다.
도 9는 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 배면도이다.
도 10은 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 평면도이다.
도 11은 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 저면도이다.
도 12는 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 우측면도이다.
도 13은 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 좌측면도이다.
도 14는 히트 펌프 유닛(14)의 정면도에 있어서의 열교환 풍로부(22)로의 공기의 유입 분산을 설명하기 위한 도해도이다.
도 15는 히트 펌프 유닛(14)의 평면도에 있어서의 열교환 풍로부(22)로의 공기의 유입 분산을 설명하기 위한 도해도이다.
도 16은 히트 펌프 유닛(14)의 열교환 풍로부(22) 내를 흐르는 공기의 유속의 균일성을 확인한 데이터도이다.
도 17은 히트 펌프 유닛(14)의 열교환 풍로부(22) 내를 흐르는 공기의 흐름을 컴퓨터 해석에 의해 구한 도면이다.
도 18a는 히트 펌프 유닛의 흡열기로의 공기 유입 분포를 나타내는 그래프이다.
도 18b는 히트 펌프 유닛의 방열기로의 공기 유입 분포를 나타내는 그래프이다.
도 18c는 히트 펌프 유닛의 방열기 및 흡열기로의 공기 유입 분포의 편차를 비교하는 그래프이다.

이하에는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 구체적으로 설명을 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 세탁 건조기(1)의 사시도로, 외각을 구성하는 하우징이 떼어내진 상태에서, 전방 우측 상방으로부터 본 사시도이다. 또한, 세탁 건조기(1)의 내부 구성 중, 급수 기구 등의 일부의 기구는 본 발명과 직접 관계가 없기 때문에 도시가 생략되어 있다. 도 2는, 도 1에 나타낸 세탁 건조기(1)를 후방 좌측 상방으로부터 본 사시도이다. 도 3은 도 1에 나타내는 세탁 건조기(1)의 우측면도이며, 도 4는 도 1에 나타내는 세탁 건조기(1)의 좌측면도이며, 도 5는 도 1에 나타내는 세탁 건조기(1)의 배면도이다.

도 1~도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시형태에 관한 세탁 건조기(1)는, 베이스 프레임(2)에 댐퍼(3)를 통하여 장착된 처리조(4)를 구비한다. 처리조(4)는, 도면에 나타내는 대략 원통형의 외형을 구성하고, 정면측에 의류의 출입구(5)가 형성된 외조(外槽)(6)와, 외조(6) 내에 마련된 회전 드럼(7)을 갖는다.

세탁시에는, 출입구(5)로부터 회전 드럼(7) 내로 의류가 투입되며, 외조(6) 내에 소정량의 물이 모여진다. 그리고 회전 드럼(7)이 회전된다. 또, 탈수시에는, 외조(6) 내의 물이 배수되어 회전 드럼(7)이 고속으로 회전된다.

외조(6)의 배면에는 회전 드럼(7)을 회전시키기 위한 DD 모터(8)가 장착되어 있다.

처리조(4)의 외측에는 순환 풍로(10)가 접속되어 있어, 회전 드럼(7) 내에 수용된 의류를 건조하는 건조 운전시에는, 처리조(4) 내의 공기는 순환 풍로(10)를 통과하여 순환된다.

순환 풍로(10)는, 상세하게는 외조(6)의 전방 상측면에 일단이 연통된 유출 풍로(11)와, 유출 풍로(11)의 타단에 접속된 실보무라지(실의 잔부스러기) 필터 유닛(12)과, 실보무라지 필터 유닛(12)에 상단이 접속되고, 외조(6)의 배면측을 아래쪽으로 연장하는 강하 풍로(13)와, 강하 풍로(13)의 하단이 접속되어 있어서, 베이스 프레임(2)의 후단을 따라 좌우 방향으로 연장하도록 수평으로 배치된 히트 펌프 유닛(14)과, 히트 펌프 유닛(14)의 일측단에 장착된 송풍 유닛(15)과, 송풍 유닛(15)의 위쪽에 하단이 연통되고, 그 상단은 외조(6)의 배면 위쪽에 연통되어 있는 유입 풍로(16)와의 연결 구조체이다. 처리조(4) 내의 공기는, 이 연결 구조체인 순환 풍로(10) 내를 화살표 A1로 나타낸 바와 같이 흘러서 순환한다.

이 실시형태에 관한 세탁 건조기(1)의 특징의 하나는, 건조 운전시에 사용하는 순환 풍로(10)의 구성, 특히, 순환 풍로(10)에 포함되는 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 구성을, 이하에 설명하는 특유의 구성으로 한 것이다.

구체적으로는, 히트 펌프 유닛(14)은 외관 형상이 대략 직방체 형상을 하고 있고, 베이스 프레임(2)의 후연(後緣)을 따라 좌우 방향으로 연장하도록 배치되며, 그 한 측면에 송풍 유닛(15)이 장착되어 있는 것이다. 이러한 구성으로 하면, 베이스 프레임(2)상의 빈 공간을 유효하게 이용하여, 처리조(6)의 후방 하부에 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)을 내장할 수 있다. 그리고, 히트 펌프 유닛(14) 내에서는, 후술하는 바와 같이, 순환하는 공기가 좌우 방향으로 수평하게 흐르기 때문에, 히트 펌프 유닛(14) 내에 있어서 효율이 양호한 열교환이 행해진다.

또, 송풍 유닛(15)은, 순환 풍로(10) 내의 통기 방향으로 보아, 히트 펌프 유닛(14)의 하류측에 배치되어 있고, 히트 펌프 유닛(14) 내의 공기를 빨아내고, 빨아낸 공기를 유입 풍로(16)로 보낸다. 이와 같이, 히트 펌프 유닛(14) 내의 공기를 빨아내는 방식의 송풍 유닛(15)이기 때문에, 후술하는 바와 같이, 히트 펌프 유닛(14) 내를 흐르는 공기의 유속을 대략 균일하게 할 수 있어 열교환 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1~도 5에 도시되어 있는 나머지의 구성 요소에 대해 간단히 설명해 둔다. 베이스 프레임(2)의 좌측에는 제어 회로 유닛(17)이 장착되어 있고, 그 우측에는 배수하는 물에 포함되는 린트(lint)를 제거하기 위한 린트 필터 유닛(18)이 구비되어 있다.

도 6~도 13은, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 구성을 나타내는 도면이며, 도 6은, 전방 우측 위로부터 본 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 사시도, 도 7은, 후방 우측 위로부터 본 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 사시도, 도 8은, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 정면도, 도 9는, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 배면도, 도 10은, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 평면도, 도 11은, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 저면도, 도 12는, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 우측면도, 도 13은, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)의 좌측면도이다.

도 6~도 13에 있어서, 화살표 A1은 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15) 내의 공기의 흐름을 나타내고 있다.

도 6~도 13을 참조하여, 히트 펌프 유닛(14)은 대략 직방체 형상의 케이싱(20)과, 케이싱(20)의 윗면에 장착된 평면에서 보아 쐐기 형상의 서브케이싱(21)을 포함하고 있다. 케이싱(20) 내에는, 화살표 A1과 같이 공기가 흐르는 열교환 풍로부(22)가 구획되어 있고, 열교환 풍로부(22) 내에 열교환기인 흡열기(23) 및 방열기(24)가 배치되어 있다. 흡열기(23) 및 방열기(24)는, 통기 방향으로 보아 상류측에 흡열기(23), 하류측에 방열기(24)가 위치하도록 마련되며, 흡열기(23) 및 방열기(24)는 서로 평행하게 일정 간격을 두고 통기면이 수직 방향이 되도록 배치되어 있다. 또, 도 10에 나타낸 바와 같이, 흡열기(23) 및 방열기(24)의 통기면은 평면에서 볼 때, 화살표 A1로 나타낸 통기 방향(열교환 풍로부(22)의 통기 방향)에 대하여 비스듬히 되도록 배치되어 있다. 흡열기(23) 및 방열기(24)의 통기면을 이와 같이 비스듬히 향하게 하면, 흡열기(23) 및 방열기(24)의 통기면의 면적을 넓게 확보할 수 있다.

케이싱(20) 내에는, 열교환 풍로부(22)의 바람의 흐름을 방해하지 않는 영역, 즉 열교환 풍로부(22)로서 구획된 영역의 외측에, 압축기(25), 감압 수단으로서의 팽창 밸브(26) 및 냉매가 흐르는 냉매 배관(27)이 배치되어 있다. 흡열기(23), 압축기(25), 방열기(24) 및 팽창 밸브(26)는, 이 순서로 냉매가 유통하도록 냉매 배관(27)에 의해서 접속되어 있다.

냉매 배관(27)을 흐르는 냉매는, 다음과 같이 상태 변화를 반복한다. 흡열기(23)에는, 팽창 밸브(26)에 의해 급격히 압력이 내려가서 온도가 저하한 저온의 냉매가 주어진다. 따라서, 흡열기(23)에서는 저온의 냉매와 열교환 풍로부(22)를 흐르는 공기가 열교환을 하여 공기는 냉각된다. 흡열기(23)를 통과한 냉매는, 냉매 배관(27)에 의해서 압축기(25)에 주어진다. 압축기(25)에서 냉매가 압축되면, 냉매는 온도가 상승하여 온도가 높아진 냉매는 냉매 배관(27)을 통과하여 방열기(24)에 주어진다. 방열기(24)에서는 고온의 냉매와 열교환 풍로부(22)를 통과하는 공기와의 열교환이 행해져서, 열교환 풍로부(22)를 흐르는 공기가 가열된다. 그리고 냉매는 냉매 배관을 통과하여 팽창 밸브(26)로 이동하며, 압력이 내려가서 다시 저온의 냉매로 된다.

다음으로, 열교환 풍로부(22)의 형태에 대하여 설명을 한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 외조(6)로부터 취출된 공기는, 강하 풍로(13)를 통과하여 아래쪽으로 흐르고, 도 6, 도 10 등에 나타낸 바와 같이, 서브케이싱(21)의 입구(31)로부터 서브케이싱(21) 내로 들어간다. 입구(31)의 아래쪽에는 케이싱(20)의 윗면의 일부(32)가 대향하고 있고, 이 윗면의 일부(32)에서 공기의 흐름은 하향으로부터 횡 방향으로 변경된다.

보다 구체적으로, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다. 여기에, 도 14는, 히트 펌프 유닛(14)의 정면도에 있어서의 열교환 풍로부(22)로의 공기의 유입의 방법을 설명하기 위한 도해도이며, 도 15는, 히트 펌프 유닛(14)의 평면도에 있어서의 열교환 풍로부(22)로의 공기의 유입의 방법을 설명하기 위한 도해도이다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 입구(31)로부터 서브케이싱(21) 내에 들어간 공기는, 케이싱(20)의 윗면의 일부에 충돌한다. 이에 의해, 공기는 분산되어서 높이 방향의 균일화가 도모된다. 즉, 아래쪽을 향하여 들어간 공기 A2는, 케이싱(20)의 윗면의 일부(32)에 충돌하여 횡 방향의 흐름 A3에 분산한다. 횡 방향의 흐름 A3은, 도 15에 나타낸 바와 같이 분산된 흐름으로서 서브케이싱(21) 내에서 퍼진다. 그리고 그 일부는 케이싱(20)의 배면측으로 돌아 들어가도록 흐른다(도 14의 A4 참조).

이와 같이, 케이싱(20)으로의 공기의 유입로에, 서브케이싱(21)을 마련한 것에 의해, 서브케이싱(21)을 중심으로 하여 공기의 흐름을 하향으로부터 횡 방향으로 변경하여 높이 방향의 균일화를 도모하기 위한 버퍼 공간(30)이 형성되어 있다.

그리고, 버퍼 공간(30)에 있어서 높이 방향의 균일화가 도모된 공기의 흐름은, 이하에 설명하는 바와 같이, 횡 방향으로 상류측 버퍼 공간(33) 내로 유입하고, 상류측 버퍼 공간(33)에서 공기의 유입 방향 및 유속이 조정되며, 열교환기에 유입한 후, 다시 그 하류측에 형성된 하류측 버퍼 공간(34)에 있어서 공기의 흐름이 보다 균일화되는 것이다.

이 때, 버퍼 공간(30)으로부터 상류측 버퍼 공간(33)으로 유입하는 공기흐름의 유로를, 도 15에 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 평면에서 보아 へ자 형상으로 구부러지도록 진행하는 유로로 한다면, 유로 길이를 길게 취할 수 있고, 그 결과, 열교환기로의 유입 공기의 균일화를 보다 향상시킬 수 있다.

서브케이싱(21)의 아래쪽에는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 케이싱(20) 내에 구획된 열교환 풍로부(22)의 일부를 형성하는 상류측 버퍼 공간(33)이 구비되어 있다. 상류측 버퍼 공간(33)은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 평면에서 보아 삼각형상의 영역을 포함하고 있다. 환언하면, 열교환 풍로부(22)에 배치된 흡열기(23)의 통기면의 일단측과 대향하는 광폭(W1)의 공간과, 흡열기(23)의 통기면의 타단측과 대향하는 협폭 W2의 공간을 가지는 평면에서 보아 삼각형상의 상류측 버퍼 공간(33)이 구비되어 있다. 이러한 상류측 버퍼 공간(33)을 구비하고 있음으로써, 서브케이싱(21)의 입구(31)로부터 서브케이싱(21) 내를 통과하여 케이싱(20)으로 흐르는 공기에 대하여, 공기의 유입 방향을 조정하며, 또한 공기의 유속을 한결같게 할 수 있다. 이에 의해서, 흡열기(23)에 흘러드는 공기의 유속이 장소에 의해서 극단적으로 치우치지 않고, 거의 균일한 공기의 흐름을 만들 수 있다.

다음으로, 하류측 버퍼 공간에 대해 설명한다. 도 10을 주로 참조하여, 케이싱(20) 내에 구획된 열교환 풍로부(22)의 통기 방향으로 보아, 방열기(24)의 하류측에는 하류측 버퍼 공간(34)이 형성되어 있다. 하류측 버퍼 공간(34)은, 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 포함하고 있다. 보다 상세하게는, 방열기(24)의 통기면의 일단측과 대향하는 협폭 W3의 공간 및 방열기(24)의 통기면의 타단측과 대향하는 광폭 W4의 공간을 포함하는 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 가지고 있다. 이 하류측 버퍼 공간(34)을 마련한 것에 의해, 방열기(24)를 통과한 공기는 하류측 버퍼 공간(34)에 있어서 그 유속이 조정되므로, 방열기(34)를 균일한 유속으로 공기를 통과시킬 수 있다.

다른 국면으로부터 설명하면, 흡열기(23) 및 방열기(24)는, 일정 간격을 두고 서로 평행하게 배치되어 있고, 흡열기(23)의 통기면의 일단측에는 광폭 W1의 상류측 버퍼 공간(33)이 대향하고 있다. 한편, 방열기(24)의 통기면의 일단측에는 협폭 W3의 하류측 버퍼 공간(34)이 대향하고 있다.

또한, 흡열기(23)의 통기면의 타단측에는 협폭 W2의 상류측 버퍼 공간(33)이 대향하고 있고, 방열기(24)의 통기면의 타단측에는 광폭 W4의 하류측 버퍼 공간(34)이 대향하고 있다.

따라서, 흡열기(23) 및 방열기(24)를 중심으로 관찰하면, 흡열기(23) 및 방열기(24)의 진입측 통기면과 대향하고 있는 공간의 폭 및 출구측 통기면과 대향하고 있는 공간의 폭의 합계 공간 폭은, 통기면의 어느 장소에 있어서도 대략 동등하며, 통기면의 장소에 의해 현저하게 바뀌는 일이 없도록 설계되어 있다.

즉, 열교환기(흡열기(23) 및 방열기(24))의 상류측에 존재하는 상류측 버퍼 공간(33) 및 하류측에 존재하는 하류측 버퍼 공간(34)에 의해서, 열교환기(흡열기(23) 및 방열기(24))의 유입측 및 유출측의 공간 용적의 합계치가, 통기면의 어느 위치(장소)에 있어서도 대략 균일하게 되도록, 열교환 풍로부(22)가 설계되어 있다. 이에 의해, 열교환기(흡열기(23) 및 방열기(24))를 흐르는 공기의 흐름을 대략 균일하게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 열교환기(흡열기(23) 및 방열기(24))에 있어서의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 케이싱(20) 내에 구획된 열교환 풍로부(22)에서는, 공기는 대략 수평 방향으로 흘러, 열교환 풍로부(22) 내에서 흐름에 편향이 생기는 일이 없다. 따라서, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 실시형태에서는, 상류측 버퍼 공간(33) 및 하류측 버퍼 공간(34)은 모두 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 포함하는 형상을 예시하였으나, 상류측 버퍼 공간(33) 및 하류측 버퍼 공간(34)은, 이 형태로 한정되는 것은 아니다. 상류측 버퍼 공간(33) 및 하류측 버퍼 공간(34)은, 예를 들어, 매끄럽게 형상 변화를 하는 형태의 것, 다각형과 같이 단면적이 완만하게 변화하는 형태의 것으로 해도 되며, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 흐르는 공기의 흐름을 균일화하여 본 발명의 효과를 나타낼 수 있다.

히트 펌프 유닛(14)의 한 측면에는 송풍 유닛(15)이 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 하류측 버퍼 공간(34)의 광폭 W4측으로부터 공기가 빨려 나오도록, 케이싱(20)의 한 측면에 송풍 유닛(15)이 연결되어 있다.

송풍 유닛(15)은, 고리 형상의 터보 팬(35)과, 터보 팬(35)에 의해 보내지는 공기를 유도하기 위한 팬 케이스(36)와, 팬 케이스(36)의 외측에 마련된, 터보 팬(35)을 회전시키기 위한 팬 모터(37)를 포함하고 있다. 팬 모터(37)에 의해서 터보 팬(35)이 회전되면, 고리 형상을 한 터보 팬의 중앙부로부터 공기가 빨려 들어가고, 빨려 들어간 공기는 방사상으로 바깥쪽으로 방출된다. 그리고 그 공기는 팬 케이스(36)에 의해 상향으로 형성된 출구(38)로부터 유입 풍로(16)(도 2 참조)로 보내진다.

히트 펌프 유닛(14)의 한 측면에 연결된 송풍 유닛(15)은, 상술한 바와 같이, 하류측 버퍼 공간(34)의 공기를 빨아내어 처리조(4)로 흘린다. 히트 펌프 유닛(14)의 열교환 풍로부(22) 내의 공기가 빨아내어지는 구성으로 했을 경우, 열교환 풍로부(22)에 공기를 밀어 넣는 구성에 비해, 흡열기(23) 및 방열기(24)를 통과하는 공기를 한층 균일하게 하는 것이 가능하다. 즉, 이 실시형태에 관한 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)에 의하면, 흡열기(23) 및 방열기(24)의 상류측 및 하류측에, 각각 상류측 버퍼 공간(33) 및 하류측 버퍼 공간(34)을 마련하는 것에 의해, 흡열기(23) 및 방열기(24)를 통과하는 공기의 흐름을 대략 균일하게 할 수 있고, 또한, 그 공기를 흘리기 위한 송풍 유닛(15)을, 열교환 풍로부(22)로부터 공기를 빨아내는 형식으로 함으로써, 흡열기(23) 및 방열기(24)를 통과하는 공기의 흐름을 한층 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 흡열기(23) 및 방열기(24)에 있어서의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 16은, 히트 펌프 유닛(14)의 열교환 풍로부(22) 내를 흐르는 공기의 유속의 균일성을 확인한 데이터도이며, 도 16의 a는 열교환 풍로부(22)의 횡단면에 있어서의 유속 분포를 나타내고 있고, 도 16의 b는 열교환 풍로부(22)의 종단면에 있어서의 유속 분포를 나타내고 있다. 도 16의 a, b에 있어서, 흡열기(23) 및 방열기(24)의 부분에서는, 통과하는 공기의 유속이 대략 동등하며, 균일성이 높은 것을 확인할 수 있다.

도 17은, 히트 펌프 유닛(14)의 열교환 풍로부(22) 내를 흐르는 공기의 흐름을 컴퓨터 해석에 의해 구한 도면이며, 다수의 선으로 공기의 흐름이 나타나 있다. 도 17의 a는 히트 펌프 유닛(14)을 전방 좌측 상방으로부터 본 사시도에 있어서의 공기의 흐름, 도 17의 b는 히트 펌프 유닛(14)의 평면에서 본 공기의 흐름, 도 17의 c는 히트 펌프 유닛(14)의 좌측면에서 본 공기의 흐름, 도 17의 d는 히트 펌프 유닛(14)의 정면에서 본 공기의 흐름을 나타내고 있다. 도 17의 a~d에 의해서도, 이 실시형태에 관한 히트 펌프 유닛(14)에 있어서는, 열교환 풍로부(22) 내를 공기가 대략 균일하게 흐르고 있는 것을 확인할 수 있다.

도 18a~도 18c는, 상기 히트 펌프 유닛(14)에 있어서의 흡열기(23) 및 방열기(24)로의 공기의 유입 분포의 동일성을, 상술한 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 기재된 구성과의 비교로 나타낸 막대그래프이다.

도 18a는, 각 구성에 있어서의 흡열기로의 공기 유입 분포를 나타내는 그래프이며, 본 발명의 일실시형태는 A0, 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 A1, 특허문헌 3은 A2로 나타나 있다.

이 대비 그래프로부터, 이 실시형태에 관한 흡열기(23)로의 공기의 유입 분포 A0은, 종래 기술과 비교하여 균일성이 향상되어 있음을 확인할 수 있다.

도 18b는, 각 구성에 있어서의 방열기로의 공기 유입 분포를 나타내는 그래프이며, 본 발명의 일실시형태는 A0, 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 A1, 특허문헌 3은 A2로 나타나 있다.

도 18b로부터, 본 발명의 일실시형태에 관한 방열기(24)로의 공기의 유입 분포 A0은, 종래 기술과 비교하여 균일성이 향상되어 있음을 확인할 수 있다.

도 18c는, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 흡열기 및 방열기로의 공기의 유입 분포를 100％로 했을 때의 표준 편차의 비교가 개시되어 있다. 이 그래프로부터도, 본 발명의 일실시형태에 있어서는, 흡열기(23) 및 방열기(24)를 통과하는 공기가 균일하게 되어 있는 것을 확인할 수 있다.

상술한 실시형태에서는, 히트 펌프 유닛(14)에 구비되는 감압 수단은 팽창 밸브(26)를 이용한 구성으로 하였으나, 이로 한정되지 않으며, 감압 수단은, 예를 들어 캐필러리 튜브(capillary tube)에 의해 구성할 수도 있다.

상술한 실시형태는, 세탁 건조기(1)를 예로 들어, 히트 펌프 유닛(14) 및 송풍 유닛(15)이, 세탁 건조기(1)에 있어서의 건조 기능부(순환 풍로부)의 일부를 구성하는 구성으로서 설명하였으나, 본 발명은 이와 같이 세탁 건조기(1)에 적용할 수 있는 외에, 독립된 기기로서의 의류 건조기에도 적용할 수 있다.

또한, 히트 펌프 유닛은 전기 세탁기, 세탁 건조기, 의류 건조기 등에 내장되기 쉬운 대략 직방체 형상의 범용 형상을 하고 있으므로, 각종 건조 장치의 건조 기능부로서 내장하는 것이 가능하다.

또한, 히트 펌프의 냉매로는, HFC(하이드로 플루오로 카본)계, CO₂등이 있으나, 본 발명에 있어서 CO₂를 냉매로서 사용하는 경우, 초임계 영역에서 사용하는 것이 가능하다.

본 발명은 이상 설명한 실시형태로 한정되지 않으며, 청구항 기재의 범위 내에 있어서 여러 가지 변경이 가능하다.

13 강하 풍로
14 히트 펌프 유닛
15 송풍 유닛
20 케이싱
21 서브케이싱
22 열교환 풍로부
23 흡열기
24 방열기
25 압축기
26 팽창 밸브(감압 수단)
27 냉매 배관
33 상류측 버퍼 공간
34 하류측 버퍼 공간
35 터보 팬
36 팬 케이스
37 팬 모터

Claims

건조시킬 의류를 수용하기 위한 처리조(處理槽)와,
상기 처리조에 일단(一端) 및 타단(他端)이 연통되고, 처리조 내의 공기를 일단으로부터 취출하여 타단으로부터 처리조에 되돌리기 위한 순환 풍로와,
상기 순환 풍로의 공기를 순환시키기 위한 송풍 수단과,
냉매가 흐르는 냉매 배관으로 접속된 흡열기, 압축기, 방열기 및 감압 수단을 포함하고, 흡열기가 순환 풍로를 흐르는 공기를 냉각하여 제습(除濕)하고, 방열기가 제습 후의 공기를 가열하기 위한, 수평으로 배치된 히트 펌프 유닛을 구비하며,
상기 히트 펌프 유닛은, 직방체 형상의 케이싱을 포함하여, 해당 케이싱 내에는 순환하는 공기가 수평으로 흐르도록 수평 방향으로 연장하는 열교환 풍로부가 구획되어 있어, 해당 열교환 풍로부 내에 상기 흡열기 및 방열기가 배치되어 있으며,
상기 열교환 풍로부에는, 통기 방향으로 보아, 상기 흡열기의 상류 측에, 공기의 유입 방향 및 유속을 조정하기 위한, 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 가지는 상류측 버퍼 공간이 형성되며,
상기 케이싱의 윗면에는, 케이싱에 유입하는 공기의 흐름을 하향으로부터 횡 방향으로 변경하여 상기 상류측 버퍼 공간으로 이끌기 위한 서브케이싱이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 열교환 풍로부에는, 통기 방향으로 보아, 방열기의 하류측에, 방열기를 통과한 공기의 유속을 조정하기 위한, 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 가지는 하류측 버퍼 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
청구항 2에 있어서,
통기 방향으로 보아, 상기 하류측 버퍼 공간의 하류에, 상기 송풍 수단이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
건조해야 할 의류를 수용하기 위한 처리조와,
상기 처리조에 일단 및 타단이 연통되고, 처리조 내의 공기를 일단으로부터 꺼내서 타단으로부터 처리조에 되돌리기 위한 순환 풍로와,
상기 순환 풍로의 공기를 순환시키기 위한 송풍 수단과,
냉매가 흐르는 냉매 배관으로 접속된 흡열기, 압축기, 방열기 및 감압 수단을 포함하고, 흡열기가 순환 풍로를 흐르는 공기를 냉각하여 제습하고, 방열기가 제습 후의 공기를 가열하기 위한, 수평으로 배치된 히트 펌프 유닛을 구비하며,
상기 히트 펌프 유닛은, 직방체 형상의 케이싱을 포함하여, 해당 케이싱 내에는 순환하는 공기가 수평으로 흐르도록 수평 방향으로 연장하는 열교환 풍로부가 구획되어 있어, 해당 열교환 풍로부 내에 상기 흡열기 및 방열기가 배치되어 있으며,
상기 열교환 풍로부에는, 통기 방향으로 보아, 상기 흡열기의 상류 측에, 공기의 유입 방향 및 유속을 조정하기 위한, 평면에서 보아 삼각형상의 영역을 가지는 상류측 버퍼 공간이 형성되며,
상기 흡열기 및 방열기는, 서로 평행하게 일정 간격을 두고 통기면이 수직 방향이 되도록 하고, 또한, 통기면은 평면에서 볼 때, 통기 방향에 대하여 비스듬히 되도록 배치되며,
상기 케이싱의 윗면에는, 케이싱에 유입하는 공기의 흐름을 하향으로부터 횡 방향으로 변경하여 상기 상류측 버퍼 공간으로 이끌기 위한 서브케이싱이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
삭제
청구항 4에 있어서,
상기 열교환 풍로부에는, 방열기의 하류측에, 방열기를 통과한 공기의 유속을 조정하기 위한, 평면에서 보아 삼각형상의 공간을 가지는 하류측 버퍼 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 하류측 버퍼 공간의 수평 방향 하류측에 상기 송풍 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 순환 풍로는, 수평 방향 위쪽으로부터 상기 상류측 버퍼 공간으로 공기를 유입시키는 풍로를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류용 건조 장치.
열교환 풍로부는, 직방체 형상의 케이싱에 의해 유닛화되어 있고,
상기 케이싱 내에, 통기 방향이 수평 방향으로 연장하는 열교환 풍로가 형성되며, 해당 열교환 풍로를 피하여 배치된 압축기 및 감압 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 청구항 4 및 6 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 의류용 건조 장치를 위한 히트 펌프 유닛.