KR102629976B1 - 축열식 열 교환기를 구비하는 식기세척기 건조 시스템 - Google Patents

축열식 열 교환기를 구비하는 식기세척기 건조 시스템 Download PDF

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Abstract

식기세척기 건조 시스템은 식기세척기의 터브로부터 고온의 습한 공기를 수용하도록 구성된 공기 흡입구를 포함한다. 또한, 식기세척기 건조 시스템은 공기를 식기세척기의 외부에 있는 주변 환경에 배출하도록 구성된 공기 배출구를 포함한다. 식기세척기 건조 시스템은 공기를 공급 흡입구로부터 공기 배출구로 이동시키도록 구성된 공기 이동 디바이스를 더 포함한다. 또한, 식기세척기 건조 시스템은 이동하는 공기의 기류 경로 내에 위치하는 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는, 식기세척기 건조 사이클 동안 이동하는 공기가 열 교환기와 접촉할 때 그 이동하는 공기로부터 열과 응축된 습기를 흡수하도록 구성된다.

Description

축열식 열 교환기를 구비하는 식기세척기 건조 시스템{DISHWASHER DRYING SYSTEM WITH THERMAL STORAGE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 축열식 열 교환기를 구비하는 식기세척기 건조 시스템에 관한 것이다.
식기세척기는, 식기 세척에 관련된 노력을 줄이도록 식기 세척을 자동화한 기기로서 전 세계에서 사용되고 있다. 식기세척기는, 식기를 물과 세제로 세척하는 세척 사이클 및 식기들을 깨끗한 물로 헹구는 헹굼 사이클을 포함한다.
헹굼 사이클의 종료시, 식기세척기 터브 내의 공기는 고온다습하다. 많은 식기세척기에서는, 이러한 공기가 주변 공기로 배출된다. 배출이 짧은 시간에 걸쳐 빠르게 수행되면, 식기세척기의 공기 배출구에서 및 주변 표면들 상에서 습기가 응축될 수 있어서, 때로는 바닥에 물방울이 발생하고, 심지어 실내 장식이 물로 인해 (때로는 영구적으로) 손상된다. 고온의 습한 공기가 느리게 배출되면, 건조 시간이 길어지고, 습기가 식기 부하 상에 응축될 수 있어서, 얼룩을 야기할 수 있다.
식기세척기의 공기 배출구에서의 습기 응축 없이 헹굼 사이클의 종료시 식기세척기로부터 고온의 습한 공기를 빠르게 배출하고 이에 따라 사용자에게 빠른 식기 건조 특징을 제공하는 식기세척기 시스템 및 공정을 제공한다.
제1 실시예에서는, 식기세척기 건조 시스템을 제공한다. 시스템은, 식기세척기의 터브로부터 고온다습한 공기를 수용하도록 구성된 공기 흡입구를 포함한다. 또한, 시스템은 식기세척기의 외부에 있는 주변 환경으로 공기를 배출하도록 구성된 공기 배출구를 포함한다. 시스템은 공기를 공기 흡입구로부터 공기 배출구로 이동시키도록 구성된 공기 이동 디바이스를 더 포함한다. 또한, 시스템은, 이동하는 공기의 기류 경로 내에 위치하는 축열식 열 교환기를 포함하며, 축열식 열 교환기는, 이동하는 공기가 식기세척기의 건조 사이클 동안 축열식 열 교환기와 접촉할 때 이동하는 공기로부터 열과 응축된 습기를 흡수하도록 구성된다.
제2 실시예에서는, 식기세척기를 제공한다. 식기세척기는, 터브, 문, 및 식기세척기 건조 시스템을 포함한다. 시스템은, 식기세척기의 터브로부터 고온의 습한 공기를 수용하도록 구성된 공기 흡입구를 포함한다. 또한, 시스템은 공기를 식기세척기의 외부에 있는 주변 환경에 배출하도록 구성된 공기 배출구를 포함한다. 시스템은 공기를 공기 흡입구로부터 공기 배출구로 이동시키도록 구성된 공기 이동 디바이스를 더 포함한다. 또한, 시스템은 이동하는 공기의 기류 경로 내에 위치하는 축열식 열 교환기를 포함한다. 축열식 열 교환기는, 이동하는 공기가 식기세척기 건조 사이클 동안 축열식 열 교환기와 접촉할 때 이동하는 공기로부터 열과 응축된 습기를 흡수하도록 구성된다.
식기세척기에 구비되는 축열식 열교환기에 의해 식기세척기 내의 고온 건조한 공기를 외부로 빠르게 배출할 수 있다.
또한, 공기 배출구 측에서 수분이 응축되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시 내용에 따라 축열식 열 교환기 건조 시스템을 포함하는 식기세척기의 일례의 단면도이다.
도 2와 도 3은 본 개시 내용에 따라 축열식 열 교환기 건조 시스템의 강제 충전의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시 내용에 따라 식기세척기의 상부에 배치되는 축열식 열 교환기 건조 시스템을 포함하는 식기세척기의 일례의 단면도이다.
도 5a 내지 도 7b는 본 개시 내용의 실시예들에서 사용될 수 있는 축열식 열 교환기의 서로 다른 예들을 도시하는 도면이다.
상세한 설명에 앞서, 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 일부 용어들과 구들의 정의를 기재하는 것이 유리할 수 있다. "결합하다"라는 용어 및 그 파생어는, 두 개 이상의 요소가 서로 물리적으로 접촉하는지 여부에 상관없이, 그 두 개 이상의 요소 간의 임의의 직접적 또는 간접적 연통을 가리킨다. "송신하다", "수신하다", "통신하다"라는 용어들 및 그 파생어들은 직접적 및 간접적 통신 모두를 포함한다. "구비하다" 및 "포함하다"라는 용어들 및 그 파생어들은 제한 없는 포함을 의미한다. "또는"이라는 용어는, 포괄적인 것으로서, '및/또는'을 의미한다. "~에 연관된"이라는 구 및 그 파생어는, 포함하는, ~내에 포함되는, ~와 상호 접속되는, 함유하는, ~내에 함유되는, ~에 접속되거나 ~와 접속되는, ~에 결합되거나 ~와 결합되는, ~와 통신가능한, ~와 협동하는, 인터리빙하는, 병치하는, ~에 근접하는, ~에 고정되거나 ~와 고정된, 갖는, 성질을 갖는, ~에 대하여 관계를 갖거나 ~와의 관계를 갖는 등을 의미한다. "제어기"라는 용어는, 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 시스템, 또는 그 일부를 의미한다. 이러한 제어기는, 하드웨어에서 또는 하드웨어와 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 임의의 특정한 제어기에 연관된 기능은 집중화되거나 국부적으로 또는 원격으로 분산될 수 있다. "중 적어도 하나"라는 구는, 항목들의 리스트와 함께 사용되는 경우, 열거된 항목들 중 하나 이상의 서로 다른 조합을 사용할 수 있고, 그 리스트의 하나의 항목만이 필요할 수도 있음을 의미한다. 예를 들어, "A, B, C 중 적어도 하나"는, A, B, C, A와 B, A와 C, B와 C, A와 B와 C 중 임의의 조합을 포함한다.
또한, 후술하는 다양한 기능들은, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드로부터 각각 형성되며 컴퓨터 판독가능 매체에서 각각 실시될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 구현 또는 지지될 수 있다. "애플리케이션"과 "프로그램"이라는 용어들은, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어 구성요소, 명령어들의 세트, 프로시저, 함수, 오브젝트, 클래스, 인스턴스, 관련 데이터, 또는 적절한 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드에서 구현되도록 구성된 이들의 일부를 가리킨다. "컴퓨터 판독가능 코드"라는 구는, 소스 코드, 오브젝트 코드, 및 실행가능 코드를 포함한 임의의 유형의 컴퓨터 코드를 포함한다. "컴퓨터 판독가능 매체"라는 구는, ROM, RAM, 하드 디스크 드라이브, CD, DVD, 또는 다른 임의의 유형의 메모리 등의, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 유형의 매체를 포함한다. "비일시적" 컴퓨터 판독가능 매체는, 일시적 전기 신호나 일시적 기타 신호를 전송하는 유선 링크, 무선 링크, 광학 링크, 또는 기타 통신 링크를 배제한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 데이터가 영구적으로 저장될 수 있는 매체, 및 재기록가능 광 디스크 또는 소거가능 메모리 디바이스 등의, 데이터가 저장된 후 겹쳐쓰기될 수 있는 매체를 포함한다.
후술하는 다양한 기능들은, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체에 결합된 프로세서에 의해 구현 또는 지지될 수 있다. 이처럼, 프로세서는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 정의되는 기능들을 수행하기 위한 전용 프로세서이다.
일부 다른 용어들과 구들에 대한 정의는 본원 전체에 걸쳐 제공된다. 통상의 기술자라면, 대부분의 경우는 아니더라도 많은 경우에, 이러한 정의가 이렇게 정의되는 용어들과 구들의 기 사용과 향후 사용에 적용된다는 점을 이해할 것이다.
본원의 개시 내용의 원리를 설명하는 데 사용되는 후술하는 도 1 내지 도 7b 및 다양한 실시예들은, 예시일 뿐이며, 어떠한 식으로든 본 개시 내용의 범위를 한정하는 것으로 해석해서는 안 된다. 통상의 기술자라면, 본 개시 내용의 원리가 적절하게 배치된 임의의 디바이스나 시스템에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
대부분의 식기세척기는, 식기 부하가 물과 세제로 세척되는 세척 사이클, 및 식기 부하가 주로 깨끗한 물로 헹궈지는 후속하는 헹굼 사이클을 포함한다. 헹굼 사이클의 종료시, 식기세척기 터브 내의 공기는 고온다습하다. 많은 식기세척기에서는, 이러한 공기가 주변 공기로 배출된다. 배출이 짧은 시간에 걸쳐 빠르게 수행되면, 식기세척기의 공기 배출구에서 및 주변 표면들 상에서 습기가 응축될 수 있어서, 때로는 바닥에 물방울이 발생하고, 심지어 실내 장식이 물로 인해 (때로는 영구적으로) 손상된다. 고온의 습한 공기가 느리게 배출되면, 건조 시간이 길어지고, 습기가 식기 부하 상에 응축될 수 있어서, 얼룩을 야기할 수 있다. 따라서, 고온의 습한 공기를 식기세척기 터브로부터 배출하기 위한 기존의 공정과 시스템에서는, 식기 건조가 너무 오래 걸리고 또는 식기세척기의 공기 배출구에서의 습기 응축을 잠재적으로 야기한다.
이러한 문제점과 기타 문제점을 대처하도록, 본 개시 내용의 실시예들은, 식기세척기의 공기 배출구에서의 습기 응축 없이 헹굼 사이클의 종료시 식기세척기로부터 고온의 습한 공기를 빠르게 배출하고 이에 따라 사용자에게 빠른 식기 건조 특징을 제공하는 식기세척기 시스템 및 공정을 제공한다.
개시된 실시예들은, 고온의 습한 공기가 식기세척기의 외부에 있는 주변 공기로 배출되기 전에 고온다습한 공기로부터 습기를 제거하는 축열식 열 교환기(thermal storage heat exchanger)를 포함한다. 축열식 열 교환기는, 상 변화 물질(PCM) 또는 비(non)-상 변화 물질을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 비-상 변화 물질의 온도는 증가하고 또는 습기가 축열식 열 교환기의 표면상에 응축될 때 PCM이 고체에서 액체로 변한다. 이어서, 축열식 열 교환기는, 식기세척기가 유휴 상태에 있을 때 열을 주변 공기에 배출함으로써 자신의 초기 상태로 "충전" 또는 복원된다.
개시된 실시예들은, 더욱 빠른 식기 건조 및 최소한의 외부 응축이 존재하거나 외부 응축이 없는 경우를 포함한, 종래의 전기 가열 기술에 비해 다수의 유리한 장점들을 제공한다.
도 1은 본 개시 내용에 따라 축열식 열 교환기 건조 시스템을 포함하는 식기세척기(100)의 일례의 단면도를 도시한다. 통상의 기술자라면, 간략성과 명료성을 위해, 이후의 도면과 관련하여 도시한 특징부 및 구성요소를 비롯한 일부 특징부들과 구성요소들이 명시적으로 도시되지 않는다는 점을 인식할 것이다. 이후 도면에서 예시한 특징부들을 포함하는 이러한 특징부들은 식기세척기(100)에 동일하게 적용가능하다는 점을 이해할 것이다. 도면에 도시한 모든 특징부들은 설명하는 실시예들 중 임의의 실시예에서 채택될 수 있으며, 특정 도면에서 특징부나 구성요소를 생략하는 것은 간략성과 명료성을 위한 것이지 그 특징부나 구성요소가 해당 도면과 관련하여 설명되는 실시예들에서 채택될 수 없음을 의미하려는 것이 아님을 이해할 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 식기세척기(100)는, 터브(102), 문(104), 배수 조(106), 및 주 펌프(108)를 포함한다.
터브(102)는 오염된 식기류가 세척과 건조를 위해 배치되는 인클로저를 정의한다. 터브(102)는 터브(102)의 중심 부분을 향하여 대략 경사지고 이에 따라 물이 중심 부분에서 모일 수 있게 하는 하부면을 갖는다. 중심 부분에 대략 위치하며 터브(102)의 하부면의 최저 레벨과 대략 일치하는 것은 배수조(106)이다. 세척 사이클 동안, 터브(102) 내로 분사되는 물은, 식기류 위로 떨어져 배수조(106) 내로 향하고, 재순환을 위해 배수조에서 주 펌프(108) 내로 유입된다. 배수 사이클 동안, 배수조(106) 내의 물은, 배수조(106)에 결합된 배수부(도시하지 않음)를 향하여 비워지게 된다.
문(104)은 터브(102)의 정면에서 수직 개구를 덮는다. 문(104)은, 절연부(110), 공기 흡입구(112), 공기 댐퍼(114), 축열식 열 교환기(116), 팬(118), 응축 배수부(120), 및 공기 배출구(122)를 포함한다.
절연부(110)는, 터브(102)로부터 문(104)과 식기세척기(100)의 외부에 있는 주변 환경으로의 전도성 열 전달을 감소시키도록 터브(102)에 인접하여 위치한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 절연부(110)는, 전도성 열 전달을 최소화하도록 문(104)의 상부 에지로부터 문(104)의 하부 에지로 및 문(104)의 우측 에지로부터 좌측 에지로 실질적으로 연장된다. 절연부(110)는 임의의 적절한 절연 물질을 포함할 수 있다.
공기 흡입구(112)는, 절연부(110)와 문(104)의 외면을 통해 문(104)의 내부 캐비티로 향하는 개구 또는 통로이다. 문(104)이 식기세척기(100) 상에서 폐쇄되면, 공기 흡입구(112)는 공기가 터브(102)와 문(104)의 내부 캐비티 사이에서 흐를 수 있게 한다. 공기 댐퍼(114)는, 공기 흡입구(112)를 개방하도록 (이에 따라 터브(102)와 문(104)의 내부 캐비티 사이에서 공기가 흐를 수 있도록) 또는 공기 흡입구(112)를 폐쇄(하고 이에 따라 기류를 제한)하도록 동작할 수 있다. 공기 댐퍼(114)는, 소정의 시간에 또는 소정의 상태에서 공기 댐퍼(114)를 개방 또는 폐쇄하도록 프로그래밍되거나 그 외에는 구성된 솔레노이드 등의 기계적 액추에이터에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 공기 댐퍼(114)는, 세척 사이클, 헹굼 사이클, 또는 건조 사이클의 시작 또는 종료시 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 다른 일례로, 공기 댐퍼(114)는, 문(104)의 내부 캐비티 또는 터브(102)의 구체적인 온도 또는 습도 수준에 기초하여 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
헹굼 사이클의 종료시, 터브(102) 내의 공기는, 통상적으로 100% (또는 100%에 가까운) 상대 습도에서 약 120°F 내지 130°F의 온도를 갖는다. 일부 식기세척기에서, 이러한 고온의 습한 공기가 주변 공기로 환기되면, 주변 공기 온도와 습도 상태에 따라 응축이 발생할 수 있어서, 근처에 있는 가구나 기기의 바닥 또는 외면상에 물 응축이 나타날 수 있다. 또한, 습기는, 세척 터브 내에 둔 상태로 있는 경우 식기 상에서 종종 응축된다.
이러한 문제점과 기타 문제점에 대처하도록, 문(104)은, 축열식 열 교환기(116), 및 문(104)의 내부 캐비티에 위치하는 팬(118)을 포함한다. 축열식 열 교환기(116)는, 건조 사이클 동안 고온의 습한 공기가 식기세척기(100)의 외부에 있는 주변 공기로 배출되기 전에 고온의 습한 공기로부터 습기를 제거한다. 축열식 열 교환기(116)는, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 상 변화 물질(PCM), 비-PCM, 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는, 공기로부터의 습기가 축열식 열 교환기(116)의 표면상에 응축될 때 비-PCM의 온도가 증가하거나 PCM이 상을 (예를 들어, 고체로부터 액체로) 변경한다.
팬(118)은, 공기를 문(104)의 내부 캐비티를 통해 축열식 열 교환기(116)에 걸쳐 이동시킨다. 도 1에 도시한 바와 같이, 팬(118)은 축열식 열 교환기(116)의 "상류측"에 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 팬(118)은 축열식 열 교환기(116)의 뒤에(또는 축열식 열 교환기로부터 하류측에) 위치할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 팬(118) 동작은 축열식 열 교환기(116)에 걸쳐 공기를 흡입하는 저압 흡입 존(zone)을 생성한다. 이는, 팬(118)이 축열식 열 교환기(116)의 상류측에 위치하는 실시예들에 비해 공기가 축열식 열 교환기(116)에 걸쳐 더욱 균일하게 흐르게 할 수 있다. 또한, 팬을 사용하는 것은 일례일 뿐이다. 다른 적절한 공기 이동 디바이스를 사용하여 공기를 문(104)의 내부 캐비티를 통해 이동시킬 수도 있다. 이러한 디바이스의 예로는, 흡입 펌프, 유압 펌프, 소용돌이 기류 디바이스 등이 있다.
건조 공정의 시작시, 입구 공기 댐퍼(114)는 개방되고, 팬(118)은 스위칭 온된다. 고온의 습한 공기는, 팬(118)에 의해 터브(102)로부터 문(104)의 내부 캐비티 내로 흡입된다. 이어서, 공기는, 초기에 식기세척기(100)의 주변 환경과 열적 평형 상태에 있으며 터브(102)의 습한 공기의 이슬점보다 충분히 낮은 온도에 있는 축열식 열 교환기(116)를 통과한다(또는 축열식 열 교환기를 지나가거나 또는 축열식 열 교환기 위로 통과한다). 축열식 열 교환기(116)의 저온으로 인해, 열 전달이 발생하고, 습한 공기의 습기가 열 교환기(116)의 표면상에 응축된다. 이어서, 상대적으로 건조한 공기가 응축 없이 공기 배출구(122)를 통해 주변 공기로 배출된다. 열 교환기(116)의 표면 상에 형성되는 응축물은, 표면 장력 때문에 그 표면 상에 단순히 남아 있을 수 있고 또는 중력 때문에 그 표면으로부터 떨어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 열 교환기(116)의 표면은, 응축물이 표면으로부터 떨어져 이동하는 것을 촉진하도록 친수성 코팅 또는 표면 처리부를 포함할 수 있다. 열 교환기(116)의 표면으로부터 떨어지는 응축물은, 문(104)에 오리피스 또는 개구를 포함하는 응축물 배수부(120)를 통해 식기세척기 터브(102) 내로 배수될 수 있다. 일부 실시예들에서, 응축물 배수부(120)는, 공기가 배수 홀을 통해 내외로 이동하는 것을 방지하는 P-트랩을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 열 교환기(116), 응축물 배수부(120), 또는 이들 모두는, 악취를 감소시키거나 방지하도록 항균성을 포함할 수 있다.
공기 배출구(122)는 도 1에서 문(104)의 하부면에 있는 것으로 도시되어 있다. 이는 일례일 뿐이며, 공기 배출구(122)는, 열 교환기(116)를 통한 기류로부터 하류측에 있는 다른 임의의 적절한 위치에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공기 배출구(122)는 공기 흡입구(112)에서 공기 댐퍼(114)와 유사하게 동작가능한 공기 댐퍼를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 공기 배출구(122)는 공기 댐퍼 없이 간단히 환기될 수 있다.
열 교환기에서 사용되는 축열 매체는 PCM, 비-PCM, 또는 이들 모두의 조합일 수 있다. PCM은, 자신의 주변으로부터 열을 흡수함에 따라 자신의 상을 (예를 들어 고체로부터 액체로 또는 액체로부터 기체로) 변경하도록 구성되고, 열을 다시 주변에 배출함에 따라 자신의 주변 공기 상으로 (예를 들어, 액체로부터 고체로 또는 기체로부터 액체로) 복원하도록 구성된다. 비-PCM은, 상을 변경하지 않지만, 주변으로부터 열을 흡수하거나 주변에 열을 배출함에 따라 간단히 온도를 증가 또는 감소시킨다.
공기 건조 공정의 종료시, 축열식 열 교환기(116)는 과도한 열 에너지(또는 열)를 유지하고 있다. 실시예에 따라, 열 교환기(116)의 비-PCM의 온도는 상당히 증가되며, 또는 PCM의 상이 액체 또는 기체로 변경된다. 열 교환기(116)는, 다음 건조 공정을 위해 준비 완료되도록 자신의 주변 상태로 복원 또는 "충전"될 필요가 있다. 열 교환기(116)의 충전은, 세척 사이클과 건조 사이클이 종료된 후이지만 새로운 세척 사이클의 시작되기 전에 발생하기 때문에, "오프 사이클(off-cycle)" 공정으로 간주된다. 열 교환기(116)의 충전은 자연적 충전 또는 강제 충전에 의해 수행될 수 있다.
자연적 충전시, 열 교환기(116)는, 건조 사이클이 종료된 후에 주로 전도성 (및 소정의 대류성) 열 전달을 통해 열 교환기(116)와 접촉하고 있는 표면(예를 들어, 문(104)의 외벽들) 및 주변 공기에 열을 천천히 제공한다. 결국, 열 교환기(116)는 자신의 주변과의 열적 평형 상태에 도달한다. 자연적 충전 동안, 팬(118)은 오프되어 있으며, 공기 댐퍼(114)는 고온의 공기가 다시 터브(102) 내로 인입되는 것을 방지하도록 폐쇄될 수 있다.
강제 충전시, 식기세척기(100)가 유휴 상태에 있는 동안 팬(118)이 스위칭 온된다. 공기가 열 교환기(116)를 지나가면서, 열교환기(116)로부터 공기로 대류성 열 전달이 발생한다. 대류성 열 전달은, 일반적으로 자연적 충전에서 발생하는 주로 전도성 열 전달보다 훨씬 빠르며, 따라서, 열적 평형 상태가 빠르게 달성된다.
도 2와 도 3은 강제 충전의 예들을 도시한다. 도 2에서, 일단 터브(102)가 이전의 세척 및 건조 사이클로부터 냉각되면 충전 공정이 시작된다. 일단 터브(102) 내의 공기가 대략 주변 온도로 냉각되면, 팬(118)이, 스위칭 온되어, 터브(102)로부터의 주변 공기를 열 교환기(116)에 걸쳐 흡입하여 열 교환기(116)를 냉각시킨다. 이어서, 공기는 공기 배출구(122), 응축물 배수부(120), 또는 공기 배출구와 응축물 배수부 모두를 통해 문(104)으로부터 배출된다. 팬(118)은 열적 평형 상태를 달성할 때까지 스위칭 온 상태로 있을 수 있다.
도 3에서, 식기세척기(100)는, 문(104)의 상부에 또는 상부 근처에 배치된, 예를 들어, 상부면 상에 또는 정면의 상부에 배치된, 선택 사항인 환기부(124)를 포함한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 강제 충전 동안, 팬(118)은 스위칭 온되고 공기 댐퍼(114)는 폐쇄된다. 식기세척기(100)의 외부에 있는 주변 공기는, 환기부(124)를 통해 흡입되어, 열 교환기(116)를 냉각하도록 열 교환기(116)를 지나간다. 이어서, 공기는 공기 배출구(122)를 통해 배출된다. 팬(118)은 열적 평형 상태를 달성할 때까지 스위칭 온 상태로 있을 수 있다. 냉기가 식기세척기의 외부로부터 흡입되므로, 도 3에 도시한 강제 충전에서는, 터브(102)와 그 내용물이 주변 공기 온도로 냉각될 때까지 대기할 필요가 없다. 대신에, 강제 충전은 건조 공정이 종료된 후 어느 때라도 시작될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 축열식 열 교환기(116)와 팬(118)은 식기세척기(100)의 문(104)에 배치된다. 그러나, 건조 시스템의 실시예들은 식기세척기 문(104)으로 한정되지 않는다. 대안으로, 건조 시스템은 식기세척기의 상부, 배면, 하부, 또는 측면에 위치할 수 있다.
도 4는, 본 개시 내용에 따른 식기세척기(400)의 상부에 배치되는 축열식 열 교환기 건조 시스템을 포함하는 식기세척기(400)의 일례의 단면도를 도시한다. 도 4에 도시한 식기세척기(400)는, 도 1의 식기세척기(100)와 동일한 부품들 중 상당수를 포함하고, 다양한 실시예들의 간략성과 명료성을 위해, 그러한 구성요소들에 대한 상세한 설명은 여기서 반복하지 않는다.
도 4에 도시한 바와 같이, 식기세척기(400)는 식기세척기(400)의 상면 아래와 터브(102) 위에 배치된 캐비티(402)를 포함한다. 축열식 열 교환기(116)와 팬(118)은 캐비티(402) 내에 배치된다. 도 1의 문(104)과 유사하게, 캐비티(402)는 공기 흡입구(112)와 공기 배출구(122)를 포함한다. 건조 및 충전 동작 동안, 팬(118)은, 도 1 내지 도 3에 관하여 전술한 공정들과 유사하게, 공기를 캐비티(402)를 통해 및 열 교환기(116)에 걸쳐 이동시키고, 이에 따라 (건조 사이클 동안) 공기로부터 열과 습기를 제거하거나 (충전 공정 동안) 열 교환기로부터 열을 제거한다.
도 1 내지 도 4에서는 식기세척기의 서로 다른 예들을 도시하고 있지만, 도면에 대하여 다양한 변화를 줄 수 있다. 예를 들어, 도시한 식기세척기들은 임의의 적절한 구성으로 각 구성요소의 임의의 개수를 포함할 수 있다. 일반적으로, 식기세척기들은 다양한 구성으로 되며, 도 1 내지 도 4는 본 개시 내용의 범위를 임의의 구체적인 구성(들)으로 한정하지 않는다. 또한, 도 1 내지 도 4에서는 본원에서 개시하는 다양한 건조 특징부들이 사용될 수 있는 동작가능 환경을 도시하고 있지만, 이러한 특징부들은 다른 임의의 적절한 시스템에서 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 7b는 본 개시 내용의 실시예들에서 사용될 수 있는 축열식 열 교환기의 서로 다른 예들을 도시한다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 7b에 도시한 축열식 열 교환기들(500, 600, 700) 중 임의의 것이 도 1 내지 도 4에 도시한 식기세척기들(100, 400) 중 임의의 것에 포함될 수 있다. 도 5a 내지 도 7b에 도시한 축열식 열 교환기들의 실시예들은 예시일 뿐이다. 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 축열식 열 교환기들의 다른 실시예들을 사용할 수 있다.
도 5a와 도 5b에서, 축열식 열 교환기(500)는 다수의 금속 핀(502)으로 이루어진다. 각 핀(502)은, 구리 또는 알루미늄 등의 유리한 열 전도성을 갖는 하나 이상의 금속으로 형성된 하나 이상의 얇은 판을 포함한다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 핀들(502)은 실질적으로 직사각형이며 평행하게 배열된다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 핀들(502)은 파형 패턴으로 배열된 다수의 세그먼트들로 이루어진다. 다른 실시예들에서, 핀들(502)은, 경사진 핀들, 직각이거나 서로 다른 각도에 있는 핀들, 중첩되는 배플(baffle)들, 곡선형(비평면형) 핀들 또는 세그먼트들을 포함한 다른 형상과 배열, 또는 공기가 축열식 열 교환기(500) 위로, 축열식 열 교환기에 걸쳐, 또는 축열식 열 교환기를 통해 전달될 수 있게 하는 다른 임의의 적절한 형상(들) 또는 배열(들)을 가질 수 있다.
건조 공정 동안, 핀들(502)은, 핀들(502) 위로 및 핀들 사이로 통과하는 이동하는 공기로부터 열을 흡수한다. 습한 공기의 습기는 응축되어 핀들(502)의 표면 상에 수집된다. 핀들(502)을 포함하는 금속 판들의 전체 개수, 질량, 면적은, 핀들(502)이 습기에 대한 응축 열보다 큰 열 용량을 갖고 원하는 속도로 습기를 응축할 수 있도록 선택된다.
도 6은, 축열식 열 교환기(600)가 하나 이상의 과립 물질, 스폰지형 물질, 또는 기포형 매트릭스로 형성되는 다른 일 실시예를 도시한다. 이러한 물질들은 하나 이상의 금속, 세라믹 등을 포함할 수 있다. 건조 공정 동안, 고온의 습한 공기는, 축열식 열 교환기(600)의 스폰지형 물질이나 기포형 물질의 과립들 및/또는 보이드들 위로 및 과립들 및/또는 보이드들을 통해 이동한다. 축열식 열 교환기(600)의 과립들 또는 보이드들의 결합된 대면적은 공기로부터 축열식 열 교환기(600)로의 빠른 열 전달을 촉진한다.
도 7a와 도 7b는, 축열식 열 교환기(700)가 열적 유체(thermal fluid)로 밀봉 및 채워진 핀형 튜브 축열식 열 교환기인 추가 실시예들을 도시한다. 도 7a와 도 7b에 도시한 바와 같이, 다수의 금속 편들(702)은 열적 유체를 함유하는 밀봉된 튜브(704)에 결합된다. 튜브(704)는 구불구불한 구성으로 도시되어 있으며, 금속 핀들(702)은 평행하게 배열된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이는 일례일 뿐이며, 다른 구성 및 배열도 가능하다. 일부 실시예들에서, 튜브(704) 내의 열적 유체는, 용융점이 대략 주변 공기 온도인 상 변화 물질(PCM)일 수 있다. PCM을 사용함으로써, 시스템의 전체 중량 및 필요로 하는 축열 물질의 양을 상당히 감소시킬 수 있다. 튜브(704) 내의 유체를 위한 적절한 PCM 물질의 일례는 파라핀이다. 금속 핀들(702)은 도 5a와 도 5b의 금속 핀들(502)과 동일하거나 유사할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서, 금속 핀들(702)은, 도 5a의 핀들(502)처럼, 실질적으로 직사각형이며 평행하게 배열된다. 도 7b에서, 금속 핀들(702)은, 도 5b의 핀들(502)처럼, 파형 패턴으로 배열된다. 그러나, 이는 예일 뿐이며, 금속 편들(702)은, 경사진 핀들, 직각이거나 서로 다른 각도에 있는 핀들, 중첩되는 배플들, 곡선형(비평면형) 핀들 또는 세그먼트들을 포함한 다른 형상과 배열, 또는 공기가 축열식 열 교환기(700) 위로, 축열식 열 교환기에 걸쳐, 또는 축열식 열 교환기를 통해 전달될 수 있게 하는 다른 임의의 적절한 형상(들) 또는 배열(들)을 가질 수 있다.
도 5a 내지 도 7b는 축열식 열 교환기의 서로 다른 예들을 도시하고 있지만, 도면에 대하여 다양한 변화를 줄 수 있다. 예를 들어, 도시한 축열식 열 교환기들은 임의의 적절한 구성으로 각 구성요소의 임의의 개수를 포함할 수 있고, 도 5a 내지 도 7b는 본 개시 내용의 범위를 임의의 구체적인 구성(들)으로 한정하지 않는다. 또한, 도 5a 내지 도 7b에서는 식기세척기에서 사용하기 위한 축열식 열 교환기들을 설명하고 있지만, 이러한 특징부들은 다른 임의의 적절한 디바이스나 시스템에서 사용될 수 있다.
본 출원의 명세서의 어느 것도 임의의 특정한 요소, 단계, 또는 기능이 청구 범위에 포함되어야 하는 필수요소임을 암시하는 것으로 해석해서는 안 된다. 청구 대상의 범위는 청구항들에 의해서만 정의된다. 또한, 어느 청구항도, "~하기 위한 수단"이라는 정확한 단어 앞에 분사가 오지 않는 한, 미국 특허법 35 U.S.C.ξ112(f)를 적용하려는 것이 아니다. 청구항 내에서 "기구", "모듈", "디바이스", "유닛", "구성요소", "요소", "부재", "장치", "기계", "시스템", "프로세서", 또는 "제어기"를 제한 없이 포함하는 다른 임의의 용어를 사용하는 것은, 통상의 기술자에게 알려져 있는 구조를 가리키는 것임을 출원인이 이해할 수 있으며, 미국 특허법 35 U.S.C.ξ112(f)를 적용하려는 것이 아니다.
예시적인 실시예로 본 개시 내용을 설명하였지만, 통상의 기술자라면 다양한 변경 및 수정이 가능하다. 본 개시 내용은 이러한 변경 및 수정을 청구범위 내에 포함하려는 것이다.
100: 식기세척기 102: 터브
104: 문 110: 절연부
112: 공기 흡입부 114: 공기 댐퍼
116: 축열식 열교환기 118: 팬
120: 응축 배수부 122: 공기 배출부
124: 환기부 402: 캐비티
500: 600, 700: 열교환기 502: 금속핀
702: 금속 편 704: 튜브

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  11. 식기세척기로서,
    내부에 터브가 형성되는 본체;
    상기 터브 정면의 개구를 개폐하기 위한 문(door); 및
    상기 문에 배치되는 식기세척기 건조 시스템;을 포함하고,
    상기 식기세척기 건조 시스템은,
    상기 터브로부터 고온다습한 공기가 유입되도록 구비되며, 상기 문의 내측면에 배치되는 공기 흡입구;
    공기를 상기 식기세척기의 외부로 배출하도록 구비되는 공기 배출구;
    상기 도어의 내부에 배치되며, 공기를 상기 공기 흡입구로부터 상기 공기 배출구로 이동시키도록 구성된 공기 이동 디바이스; 및
    상기 도어의 내부에 배치되며, 이동하는 공기의 기류 경로 내에 위치하는 열 교환기로서, 식기세척기 건조 사이클 동안에 상기 이동하는 공기가 상기 열 교환기와 접촉할 때 상기 이동하는 공기로부터 열과 응축된 습기를 흡수하도록 구성된 열 교환기;를 포함하고,
    상기 도어의 하단부는 상기 본체의 하단부보다 높게 배치되고, 상기 공기 배출구는 상기 도어의 하단부에 배치되는 식기세척기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 기류 경로에 배열된 복수의 금속 핀을 포함하는 식기세척기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 복수의 금속 핀에 결합된 튜브를 더 포함하고, 상기 튜브는 열적 물질(thermal material)을 포함하는 식기세척기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열적 물질(thermal material)은 주변 온도인 용융점을 갖는 상 변화 재료(PCM)인 식기세척기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상 변화 재료는 파라핀을 포함하는 식기세척기.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 열 교환기는 기포, 과립, 또는 매트릭스 구성으로 된 하나 이상의 금속 또는 세라믹 재료를 포함하는 식기세척기.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 식기세척기 건조 시스템은, 팬에 의해 냉기가 상기 열 교환기를 지나 이동하는 오프사이클 충전 동작을 수행하도록 구비되고,
    상기 열 교환기는, 상기 이동하는 공기가 상기 열 교환기와 접촉할 때 상기 이동하는 공기에 열을 방출하도록 구비되는 식기세척기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 공기 흡입구는 제1 공기 흡입구를 포함하고,
    상기 식기세척기 건조 시스템은, 상기 식기세척기의 외부 공기가 유입되도록 구비되는 제2 공기 흡입구를 더 포함하고,
    상기 오프사이클 충전 동작 동안에는 상기 제1 공기 흡입구가 폐쇄되고 상기 제2 공기 흡입구가 개방되는 식기세척기.
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