KR101961141B1 - 히트펌프를 구비한 건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프를 구비한 건조기에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 캐비넷; 상기 캐비넷의 내부에 설치되는 드럼; 상기 드럼으로 공기를 유도하는 흡기유로; 상기 흡기덕트를 통해 흡입되는 공기를 가열하는 응축기; 상기 흡기덕트로 공기를 흡입하며, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 제1 팬; 상기 드럼으로부터 캐비넷 외부로 공기를 배기하는 배기덕트; 상기 드럼으로부터 공기를 흡입하여 상기 배기덕트로 공기를 압송하는 제2 팬; 상기 배기덕트를 통해 배기되는 공기와 열교환하도록 설치되는 증발기; 및 상기 증발기 및 응축기와 함께 히트펌프를 구성하는 압축기 및 팽창기;를 포함하고, 상기 흡기유로에는 상기 제1 팬과 상기 드럼 사이의 위치에 배기구가 형성되는 건조기가 제공된다.

Description

히트펌프를 구비한 건조기{DRYER WITH HEAT PUMP}

본 발명은 히트펌프를 구비한 건조기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 히트펌프를 이용하여 배기되는 공기의 열에너지를 회수하여 열풍 공급에 활용하는 구조를 갖는 건조기에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기 또는 건조기와 같이 건조기능을 갖는 의류처리장치는 세탁이 완료되어 탈수 과정이 종료된 상태의 세탁물을 드럼 내부로 투입하고, 드럼 내부로 열풍을 공급하여 세탁물의 수분을 증발시켜서 세탁물을 건조하는 기기이다.

이중 건조기의 예를 들어보면, 상기와 같은 건조기는, 본체 내부에 회전가능하게 설치되며 세탁물이 투입되는 드럼과, 드럼을 구동하는 구동 모터와, 드럼 내부로 공기를 불어 넣는 송풍팬과, 드럼 내부로 유입되는 공기를 가열하는 가열수단으로 이루어진다. 그리고, 상기 가열수단은 전기저항을 이용하여 발생되는 고온의 전기 저항열을 이용하거나 혹은 가스를 연소시켜서 발생하는 연소열을 이용할 수도 있다.

한편, 드럼을 빠져나가는 공기는 드럼 내부의 세탁물의 수분을 가지게 되어 중온 다습한 상태의 공기가 된다. 이때 이 중온 다습한 공기를 처리하는 방식에 따라서 건조기를 분류할 수 있는데, 중온 다습한 공기가 건조기 외부로 배출되지 않고 순환하면서 응축기를 통해 공기를 이슬점 온도 이하로 냉각하여 중온 다습한 공기 중에 포함된 수분을 응축시키는 응축식(순환식) 건조기와, 드럼을 통과하고 나오는 중온 다습한 상태의 공기를 외부로 직접 배출시켜 버리는 배기식 건조기로 나뉘어진다.

상기 응축식 건조기의 경우 드럼으로부터 배출된 공기를 응축시키기 위해서는 공기를 이슬점 이하로 냉각하는 과정을 거치게 되고 드럼에 재공급되기 전에 상기 가열 수단을 통해 가열되어야 한다. 여기서, 응축 과정에서 냉각되면서 공기가 갖는 열 에너지의 손실이 발생되고, 이를 건조에 필요한 온도로 가열하기 위해 별도의 히터 등이 필요하게 된다.

배기식 건조기의 경우에도 중온다습한 공기를 외부로 배출하고 상온의 외기를 유입하여 가열 수단을 통해서 요구되는 온도 수준까지 가열할 필요가 있다. 특히, 외부로 배출되는 고온의 공기에는 가열 수단에 의해 전달된 열 에너지가 포함되어 있지만 이는 외부로 배출되어 버리므로 열효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.

따라서, 최근에는 열풍을 생성하는데 필요한 에너지 및 사용되지 못하고 외부로 배출되는 에너지를 회수하여 에너지 효율을 늘릴 수 있는 의류처리장치가 소개되고 있으며, 이러한 의류처리장치의 일 예로서 히트펌프 시스템을 갖는 의류처리장치가 소개되고 있다. 상기 히트펌프 시스템은 두 개의 열교환기와 압축기 및 팽창기를 구비하고 있어, 배기되는 열풍이 갖는 에너지를 회수하여 드럼에 공급되는 공기를 가열하는데 재사용하도록 함으로써 에너지 효율을 증가시키게 된다.

구체적으로, 상기 히트펌프 시스템은 배기측에 증발기를, 드럼 유입측에 응축기를 두어 증발기를 통해서 열에너지를 냉매로 전달한 후 응축기를 통해서 냉매가 갖는 열에너지가 드럼으로 유입되는 공기로 전달되도록 하여 버려지는 에너지를 이용하여 열풍을 생성하도록 한다. 이때, 응축기를 통과하면서 가열된 공기를 재차 가열하기 위한 히터를 추가적으로 포함하기도 한다.

상기 히트펌프 시스템은 건조기의 구조상 바닥면에 설치되는 것이 일반적이고, 이 경우 응축기로 유입되는 공기는 건조기의 바닥면에 형성된 흡입구를 통해서 유입되게 된다. 이로 인해, 바닥면에 존재하는 먼지 등의 이물질이 함께 흡입될 우려가 있어, 이를 제거하기 위한 필터를 상기 흡입구에 설치하게 된다. 그러나, 상기 필터가 의도한 성능을 유지하기 위해서는 주기적으로 필터를 청소하거나 교환할 필요가 있지만, 바닥면에 위치하기 때문에 필터로의 접근이 용이하지 못하다. 아울러, 설치 또는 이동 등의 과정에서 손상될 우려도 높다.

한편, 상기와 같은 구조를 갖는 히트펌프 건조기는 일반적인 건조기에 비해서 공기가 응축기 및 증발기를 통과하여야 하므로 하나의 팬 만으로는 충분한 풍량을 얻기가 곤란한 경우가 있어 보조 팬을 추가로 포함하게 된다. 이러한 경우, 건조 대상물인 의류로부터 생성된 린트 등으로 인해 배기덕트가 막히는 경우 보조 팬에 의해 드럼 내부로 압송된 공기가 습한 상태로 드럼 외부로 누설되게 된다. 이렇게 습한 공기가 누설되면 건조기 내부에 결로가 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 필터 사용에 따른 불편함을 최소화할 수 있는 건조기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 보조 팬 없이 하나의 팬 만으로도 원하는 유량의 공기를 드럼 내부로 공급할 수 있는 건조기를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 캐비넷; 상기 캐비넷의 내부에 설치되는 드럼; 상기 드럼으로 공기를 유도하는 흡기유로; 상기 흡기덕트를 통해 흡입되는 공기를 가열하는 응축기; 상기 흡기덕트로 공기를 흡입하며, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 제1 팬; 상기 드럼으로부터 캐비넷 외부로 공기를 배기하는 배기덕트; 상기 드럼으로부터 공기를 흡입하여 상기 배기덕트로 공기를 압송하는 제2 팬; 상기 배기덕트를 통해 배기되는 공기와 열교환하도록 설치되는 증발기; 및 상기 증발기 및 응축기와 함께 히트펌프를 구성하는 압축기 및 팽창기;를 포함하고, 상기 흡기유로에는 상기 제1 팬과 상기 드럼 사이의 위치에 배기구가 형성되는 건조기가 제공된다.

여기서, 상기 흡기유로는 상기 팬으로부터 압송된 공기가 유입되는 흡기덕트; 및 상기 흡기덕트로부터 공급된 공기를 드럼 내부로 공급하는 백 덕트;를 포함하고, 상기 흡기덕트의 출구 측은 상기 백 덕트의 입구 측과 망원경 형태로 중첩되되, 백 덕트의 내벽으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이때, 상기 흡기덕트의 출구측은 백 덕트 측으로 갈수록 직경이 작아지도록 할 수 있다. 또한, 상기 백 덕트의 입구측은 드럼 측으로 갈수록 직경이 작아지도록 할 수 있다.

한편, 상기 흡기유로로 공기가 유입되는 흡입구가 캐비넷의 전면, 후면 또는 측면 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 이때, 상기 흡입구에는 필터가 탈부착 가능하게 장착될 수 있다.

또한, 상기 배기구는 상기 흡기유로를 형성하는 부재를 관통하도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 포함하는 본 발명의 측면들에 의하면, 제1 팬과 드럼 사이에 구비되는 배기구로 인해서, 린트 등으로 배기덕트가 막힌 경우에도 제1 팬에 의해 강제로 압송되는 공기는 드럼으로 유입되는 대신에 상기 배기구를 통해 배기되어 드럼 내부의 압력을 높이지 않게 된다. 이로 인해서, 다습한 드럼 내부의 공기가 누설되지 않아 캐비넷 내부에서 결로 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 응축기로 유입되는 공기가 캐비넷의 전면, 후면 또는 측면을 통해서 유입되므로, 바닥면을 통해 유입하는 경우에 비해서 이물질이 유입될 가능성이 낮아진다. 또한, 바닥면에 비해서 상대적으로 접근이 용이하므로 필터의 교체 또는 청소가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 다른 건조기의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 상기 실시예의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 3 및 4는 상기 실시예에서의 공기 흐름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 상기 실시예의 변형예를 도시한 단면도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건조기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 건조기의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 상기 실시예의 내부구조를 도시한 사시도이며, 도 3 및 4는 상기 실시예에서의 공기 흐름을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 실시예(100)는 건조기의 본체에 해당되는 캐비넷(110)을 포함하고 있다. 상기 캐비넷(110)은 대략 직육면체의 형태를 가지며, 전면부 상측에는 건조기의 기능을 제어하고 상태를 표시하는 조작 패널(102)이 위치하고, 상기 조작 패널(102)의 하부에 건조대상물을 투입하기 위한 도어(104)가 설치된다.

그리고, 상기 캐비넷(110)의 전면 하부에는 상기 캐비넷(110)의 내부 공간과 연통되는 흡입구(103)가 형성된다. 상기 흡입구(103)는 흡입구 하단부에 힌지 결합되는 커버(105)에 의해 개폐될 수 있으며, 상기 커버(105)에는 필터(107)가 탈부착 가능하게 결합된다. 아울러, 상기 커버(105)에는 복수 개의 슬릿(105a)이 구비되어 캐비넷 전면에 존재하는 외부 공기가 상기 커버(105) 및 흡입구(103)를 통해서 캐비넷 내부로 유입될 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 캐비넷(110)의 내부에는 상기 도어(104)에 의해 개폐되는 투입구(106a)를 갖는 드럼(106)이 캐비넷(110)에 대해서 회전가능하게 장착된다. 그리고, 상기 드럼(106)의 내부 공간과 연통되게 연결되는 팬 하우징(120)이 상기 드럼(106)의 전면부 하부에 위치하며, 상기 팬 하우징(120)의 내부에는 제2 팬(122)이 설치된다. 상기 제2 팬(122)은 원심팬의 형태를 가지며, 상기 드럼(106) 내부의 공기를 흡입하여 증발기 하우징(130)으로 송풍시킨다.

그리고, 도시되지는 않았으나 상기 팬 하우징(120)의 내부에는 드럼 내부에 투입된 의류로부터 이탈된 린트 등의 이물질을 걸러내기 위한 필터 조립체가 설치된다.

상기 증발기 하우징(130)은 상기 캐비넷의 바닥면에 고정되고, 상기 팬 하우징(120)과 결합되어 드럼 내부의 공기를 상기 캐비넷 외부로 이송시키는 배기 덕트로서 기능한다. 아울러, 증발기(미도시)가 내부에 수용되어, 배기되는 공기가 갖는 열에너지를 회수하여 증발기 내부를 통과하는 냉매를 증발시키는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 증발기 하우징(130)과 인접한 위치에 흡기 덕트(140)가 설치된다. 상기 흡기 덕트(140)는 대략 직육면체의 형태를 가지며, 그 내부에는 상기 증발기와 함께 히트 펌프를 구성하는 응축기(150)가 고정되어 설치된다. 따라서, 상기 증발기 및 압축기는 상기 증발기 하우징 및 흡기 덕트에 의해서 상기 캐비넷(110)의 바닥면에 고정되게 된다.

상기 흡기 덕트(140)는 상술한 바와 같이 응축기를 고정하는 한편, 드럼 내부로 유입되는 공기의 흡기유로를 형성하는 역할도 겸하게 된다. 이를 위해서, 상기 흡기 덕트(140)의 전면 및 후면에는 파이프 형태의 제1 및 제2 덕트(142, 144)가 형성된다. 상기 제1 덕트(142)의 단부는 상기 흡입구(103)와 대향하거나 흡입구(103)와 접하도록 배치되어 있어, 흡입구(103)로부터 유입된 공기를 상기 응축기(150)로 유도한다.

상기 제2 덕트(144)는 그 단부가 후술할 백 덕트(160)의 연결부(162)의 내부로 연장되도록 형성되어, 응축기(150)를 통과한 공기를 백 덕트(160)로 공급하는 역할을 한다.

그리고, 상기 응축기(150)의 후단에는 제1 팬(152)이 설치된다. 상기 제1 팬(152)은 상기 흡기 덕트(140) 내에 음압을 형성하여 캐비넷 외부의 공기가 흡기 덕트 내부로 흡입될 수 있도록 하는 한편, 응축기(150)를 통과한 공기를 상기 백 덕트를 경유하여 드럼의 내부로 유입되도록 한다.

상기 백 덕트(160)는 상기 드럼(106)의 배면측에 장착되어 유입된 공기를 드럼에 형성된 복수 개의 통공(미도시)을 통해 드럼 내부로 공급되도록 한다. 상기 백 덕트의 내부에는 응축기를 통과한 공기를 원하는 온도까지 추가적으로 가열할 수 있도록 하는 히터(164)가 추가적으로 설치된다.

한편, 도시되지는 않았지만, 상기 캐비넷의 내부에는 상기 증발기 및 응축기와 함께 히트 펌프를 구성하는 압축기 및 팽창기가 설치된다.

도 3을 참조하면, 상기 제2 덕트(144)의 단부는 상기 백 덕트(160) 측으로 갈수록 직경이 좁아지도록 형성되어 있다. 또한, 상기 백 덕트(160)의 연결부(162)는 상기 제2 덕트(144)로 갈수록 직경이 커지도록 형성되어 있고, 이로 인해서, 제2 덕트(144)의 단부와 백 덕트(160)의 단부 사이에는 갭이 형성되게 된다. 아울러, 제2 덕트(144)의 단부는 상기 연결부(162)의 내부로 삽입되어, 양자는 망원경의 형태로 중첩되도록 배치되어 있다.

이제, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.

사용자가 의류를 드럼 내부에 투입한 후 건조기를 작동시키면, 상기 압축기가 작동하면서 히트 펌프가 동작을 시작하게 된다. 이로 인해 응축기를 통과하는 냉매는 고온 상태가 되고 증발기를 통과하는 냉매는 저온 상태를 유지하게 된다.

상기 제2 팬(122)이 작동되면 상기 드럼의 내부에는 음압이 형성되므로, 공기의 흐름이 시작된다. 다만, 증발기 및 응축기로 인해서 상기 제2 팬만으로는 충분한 공기 유량을 얻기 어렵기 때문에, 상기 제1 팬(152)도 함께 작동된다. 이로 인해서, 캐비넷의 전면 측에 위치하는 외부 공기가 상기 흡입구(103) 통해 유입된 후 상기 제1 덕트(142)를 통해서 흡기 덕트(140) 내부로 유입된다.

이때, 흡입구가 캐비넷의 전면에 배치되어 있으므로, 바닥면에 비해서 상대적으로 유입되는 이물질이 적다. 또한, 필터 역시 전면에 위치하고 있어 필터의 세척이나 교환도 용이하게 할 수 있다. 여기서, 상기 흡입구는 도시된 바와 같이 반드시 전면에 위치할 필요는 없으며, 캐비넷의 측면이나 배면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 덕트의 위치 역시 흡입구를 대향하도록 변경되게 된다.

이렇게 유입된 공기는 상기 응축기(150)를 통과하면서 가열된 후 제2 덕트(144)를 거쳐서 백 덕트(160)로 유입된다. 도 3에서와 같이, 상기 제2 덕트(144)의 단부가 직경이 작아지면서 일부분이 중첩되도록 배치되어 있으므로, 상기 제2 덕트(144)와 상기 연결부(162) 사이의 갭 있음에도 불구하고, 공기는 상기 백 덕트를 따라 드럼 내부로 유입되게 된다.

그 후, 유입된 공기는 상기 히터(164)를 통과하면서 건조에 필요한 정도의 온도를 갖도록 가열된다. 만일, 응축기만으로도 충분한 정도로 공기를 가열할 수 있다면 상기 히터를 작동시키지 않거나, 히터를 설치하지 않을 수도 있다.

이렇게 생성된 열풍은 상기 드럼으로 유입되어 건조대상물을 건조시킨 후에 상기 팬 하우징(120)으로 유입된 후 증발기와 열교환되면서 냉각 및 응축되고, 상기 증발기 하우징(130)을 통해서 캐비넷 외부로 배기된다.

만일, 상기 증발기 하우징(130) 등이 막히면, 드럼의 내부에는 상기 제2 팬으로 인한 흡입력이 전달되지 않게 된다. 이 상태에서 상기 제1 팬이 지속적으로 작동하면, 드럼의 내부 압력이 높아지게 된다. 이러한 상태에서는, 종래의 경우, 드럼으로부터 캐비넷 내부로 다습한 공기가 누설된다.

그러나, 상기 실시예에서는 드럼의 압력이 높아지면, 상기 제1 팬을 통해서 공급되는 공기는 드럼으로 전달되지 않고 상기 제2 덕트와 연결부 사이의 갭을 통해서 캐비넷 내부로 이동하게 된다. 즉, 상기 갭은 배기 덕트 측이 막히는 경우 이를 대신하는 일종의 배기구로서 기능하게 된다. 제1 팬에 의해 흡입된 공기가 캐비넷 내부로 유입되는 점에서는 종래와 같지만, 상기 실시예의 경우 응축기를 통과한 공기가 드럼을 거치지 않고 바로 갭을 통해서 배기되기 때문에, 캐비넷 내부로 유입되는 공기는 외부 공기의 습도와 실질적으로 동일하다.

따라서, 공기가 캐비넷 내부로 유입되더라도 결로 현상이 발생되지 않게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 배기구를 상기 제2 덕트와 백 덕트 사이에 갭을 형성하는 것으로 대신하였지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결부에 직접 배기구(160a)를 형성하는 예도 고려할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 덕트와 연결부는 서로 접하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 배기구(160a)는 백 덕트가 아닌 제2 덕트에 형성될 수도 있다.

Claims (7)

1. 캐비넷;
   상기 캐비넷의 내부에 설치되는 드럼;
   상기 드럼으로 상기 캐비넷 외부의 공기를 유도하는 흡기유로;
   상기 흡기유로를 통해 흡입되는 공기를 가열하는 응축기;
   상기 흡기유로로 공기를 흡입하며, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 제1 팬;
   상기 드럼으로부터 상기 캐비넷 외부로 공기를 배기하는 배기덕트;
   상기 드럼으로부터 공기를 흡입하여 상기 배기덕트로 공기를 압송하는 제2 팬;
   상기 배기덕트를 통해 배기되는 공기와 열교환하도록 설치되는 증발기; 및
   상기 증발기 및 응축기와 함께 히트펌프를 구성하는 압축기 및 팽창기;를 포함하고,
   상기 흡기유로에는 상기 제1 팬과 상기 드럼 사이의 위치에 배기구가 형성되며,
   상기 흡기유로로 흡입된 후 상기 응축기에 의해 가열된 공기는 상기 배기구를 통해 상기 캐비넷의 내부로 배기되는 건조기.
   
2. 캐비넷;
   상기 캐비넷의 내부에 설치되는 드럼;
   상기 드럼으로 상기 캐비넷 외부의 공기를 유도하는 흡기유로;
   상기 흡기유로를 통해 흡입되는 공기를 가열하는 응축기;
   상기 흡기유로로 공기를 흡입하며, 상기 응축기의 하류측에 설치되는 제1 팬;
   상기 드럼으로부터 상기 캐비넷 외부로 공기를 배기하는 배기덕트;
   상기 드럼으로부터 공기를 흡입하여 상기 배기덕트로 공기를 압송하는 제2 팬;
   상기 배기덕트를 통해 배기되는 공기와 열교환하도록 설치되는 증발기; 및
   상기 증발기 및 응축기와 함께 히트펌프를 구성하는 압축기 및 팽창기;를 포함하고,
   상기 흡기유로에는 상기 제1 팬과 상기 드럼 사이의 위치에 배기구가 형성되며,
   상기 흡기유로는,
   상기 제1 팬에 의해 흡입된 공기가 유입되는 흡기덕트; 및
   상기 흡기덕트로부터 공급된 공기를 드럼 내부로 공급하는 백 덕트;를 포함하고,
   상기 흡기덕트의 출구 측은 상기 백 덕트의 입구 측과 망원경 형태로 중첩되되, 백 덕트의 내벽으로부터 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 건조기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡기덕트의 출구측은 백 덕트 측으로 갈수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 건조기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 백 덕트의 입구측은 드럼 측으로 갈수록 직경이 작아지는 것을 특징으로 하는 건조기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 흡기유로로 공기가 유입되는 흡입구가 캐비넷의 전면, 후면 또는 측면 중 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 건조기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 흡입구에는 필터가 탈부착 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 건조기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배기구는 상기 흡기유로를 형성하는 부재를 관통하도록 형성되는 것읕 특징으로 하는 건조기.
   

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