KR200429029Y1 - 스팀 빨래 건조기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축기, 응축기, 증발기, 팽창변 등이 냉매라인으로 연결되어, 응축기에서는 건조용 공기를 가열하고, 증발기에서는 건조 후 공기를 제습하여, 응축수를 외부로 배출하도록 구성된 냉동 싸이클을 포함한, 빨래 건조기에 관한 것으로, 일반적으로는 순환공기의 건조효율을 높이기 위해 응축기 전단, 또는 후단에 전기 히터 및 LNG 버너 등의 2차 가열장치가 추가되나, 본 고안에서는 이러한 2차 가열 방식을 채택하지 않고, 스팀을 피건조물에 직접 분사하여 피건조물을 직접 가열하는 방식을 채택하여, 스팀 분사 후 순환공기로 건조하고, 다시 스팀 분사 후 순환공기로 건조하는 등 이를 반복하는 공정방식을 도입하였고, 건조실 구조가 옷걸이를 사용하여, 피건조물을 걸이봉에 걸어 둔 상태에서 건조되도록 하는 고정방식을 채택하는 것을 특징으로 한다. 또한 건조행정을 거치고 건조실에서 배기되는 건조용 공기는 외부로 배출되지 않고 자체 순환되는 방식이며, 건조실에서 배기되는 공기의 폐열을 회수할 수 있도록 폐열회수열교환기를 설치하고, 피건조물에 스팀 분사 단계에는 강제 순환 공기가 건조실에 유입되지 않고, 냉동싸이클 자체 구간에서 순환되면서, 추가로 설치된 축냉장치와 축열장치에서 에너지가 회수되도록 구성하였다.

본 고안의 실시로 빨래 건조 시간이 많이 단축되었고, 건조과정에서 피건조물의 구김이 없으며, 고온의 가스를 사용하지 않고, 스팀으로 피건조물의 온도를 높임으로 옷감이 줄어드는 현상이 없으며, 특히 스팀으로 피건조물을 직접가열하여, 건조과정에서 소독되기 때문에 아기 기저귀 같은 빨래에 매우 적합한 장점을 지니고 있으며, 건조후 배기되는 공기의 폐열을 열교환기를 통해 재활용함으로써, 에너지 절약효과가 크다. 또한 건조실이 회전되지 않는 고정방식임으로 소음발생이 적고, 피건조물의 구김현상이 없는 장점도 있다.

빨래 건조기, 냉동 싸이클, 응축기, 증발기, 축냉장치, 축열장치, 스팀 분사기, 스팀발생기

Description

스팀 빨래 건조기{Steam Clothes Dryer}

도 1은 종래기술의 2차 열원이 설치된 빨래 건조기의 공정도

도 2는 종래기술의 고정식 빨래 건조기의 공정도

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 스팀 빨래 건조기의 공정도

< 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 >

11: 고정식 건조실, 12: 옷걸이가 딸린 걸이봉, 13: 개방 구멍

14: 스팀 분사 노즐, 15: 스팀 발생기

21: 보플 필터, 22: 3-Way 자동밸브, 23: 건조용 공기 강제 순환팬,

24: 폐열회수 열교환기

31: 압축기, 32: 응축기, 33: 증발기, 34: 팽창변, 35: 응축수 배수구

36: 축냉장치, 37: 축열장치

41: 건조실 공기 주입구, 42: 건조실 공기 배기구

51: 드럼이 구비된 회전형 건조실

61: 2차 가열장치인 전기히터

71: 외부 먼지 필터

본 고안은 압축기, 응축기, 증발기, 팽창변 등이 냉매라인으로 연결되어, 응축기에서는 건조용 공기를 가열하고, 증발기에서는 건조후 공기를 제습하여, 응축수는 외부로 배출하도록 구성된 냉동 싸이클을 포함한, 빨래 건조기에 관한 것으로, 화재위험이 없으며, 살균작용, 빠른 건조 효능, 에너지 절감, 옷감의 손상이 없고, 구김이 없는 효과 등을 특징으로 한다.

빨래 건조기의 건조 원리는 열풍으로 젖은 상태의 피건조물에서 수분을 증발시켜 건조시키는 공정을 많이 채택하고 있다.

압축기, 응축기, 증발기, 팽창변 등이 냉매라인으로 연결되어 있는 냉동 싸이클을 이용한 종래의 빨래 건조기의 방식은 크게 두 가지 형태로 그 특징을 설명할 수 있다.

먼저, 도 1 (출원번호: 10-2005-0104593)에 도시된 공정도에서처럼, 압축기, 증발기, 응축기, 팽창변 등이 냉매라인으로 연결되어 있는 냉동 싸이클을 갖추고 있고, 드럼형태의 회전형 건조실이며, 응축기에서 외부 공기를 필터링 한 다음 흡입하여, 예열 한 후 2차 열원인 전기히터로 재가열하고, 건조실로 투입, 건조후 배기 가스는 증발기에서 제습하여, 응축수를 제거하고, 가스는 대기로 배출하는 방식이다. 이 방식에서처럼, 건조실에 공급하는 공기를 전기 히터 또는 LNG 및 가스 버너등을 사용하여 가열하여 건조실로 송풍한다. 즉, 섭씨 100도씨 내지는 그이상의 온도를 가진 열풍을 건조실로 공급한다. 피건조물에 열풍을 직접 불어 넣어 수분을 증발시키는 방식으로, 고온에 의한 옷감의 손상과 주름이 발생하는 것을 피하기 어렵다. 특히 고급소재의 옷감인 경우와, 최근 합성수지를 이용한 옷감이 많아 이에 대한 부담은 더한 편이다. 또한, 이러한 고온의 열풍을 사용하는 경우는, 건조과정에서 보푸라기 등 이물질이 발생되면서, 건조실 배기라인에 설치된 필터 및 제습과정에 설치된 증발기 등에서 막힘 현상이 발생하는 경우도 있는데, 이 상태 즉, 건조용 공기의 풍량이 배기라인이 막혀, 없거나, 감소한 상태에서, 히터 또는 버너가 가동되어, 화재사고가 발생 하는 경우가 있다.

또한, 도 1에서 제시된 공정도에 의하면, 건조용 공기는 외부 공기를 흡입하여 가열한 후 건조실에 송풍하여, 건조행정을 마친 배기가스는 제습과정을 거쳐 외부 배출하는 방식이다. 우선, 외부에서 많은 양의 공기를 계속 흡입하는 경우, 필터를 사용하였지만, 외부에서 계속 유입되는 먼지에 의한 빨래의 오손 등의 문제점은 피하기 어렵다. 건조행정을 마친 배가스는 실외 배출 방식이다. 실내에, 습한 공기를 배출할 수 없어, 일반적으로 덕트를 통해 외부로 배출하는 경우가 많다. 제습하지 않고 배출하게 되면, 배기구 주변의 곰팡이 피해가 매우 크다고 알려져 있다. 건조행정을 마치고 배기되는 배가스는 가열된 공기가 수분을 증발시키면서, 열을 소모하지만, 건조행정이 지나면서, 배가스의 온도는 상당히 높게 배출되게 된다. 또한 제습까지 완료된 배가스를 대기 배출하는 것은 에너지 낭비이기도 하다. 일반적으로 건조행정을 마치고 배출되는 가스를 제습하지 않고, 순환하여 사용한다면, 공기에 포함된 수분 때문에 오히려, 에너지 소모가 더 클 수 있다. 하지만, 제습 과정을 거친 공기는 그 반대로 폐열을 이용할 수 있고, 건조하기 때문에 에너지 회수가 가능한 것이다.

피건조물이 있는 건조실의 경우, 빨래를 옷걸이 등에 걸어 고정하여 건조시키는 것과, 드럼형태의 건조용기에 담아 회전시키는 회전형이 있다. 도 1에서는 회전형을 사용한 건조실을 갖추고 있다. 이 경우는 열풍을 피건조물에 골고루 열전달 하는 장점이 있으나, 이 장점을 살리기 위해서는 설비가 매우 커야 하며, 소음 문제와 피건조물의 구김현상이 심한 단점이 있다.

종래 빨래 건조기의 고온 열풍의 단점을 극복하기 위해, 2차 가열원을 사용하지 않는 도2 (출원번호 20-2006-0010690)의 공정도이다.

도 2의 공정도에서 처럼 2차 가열원 없이 냉동싸이클의 응축기를 통과한 공기의 온도는 섭씨 50도씨 이하로 화재위험이 없고, 옷감 손상등의 피해는 줄일 수 있으나, 건조에 소요되는 시간이 너무 길어 사용자의 불편함이 크고, 설비의 대형화가 요구되어, 실내에 두고 사용하는 빨래 건조기의 특성상, 단순히 열풍의 온도만을 낮춰 이 문제를 극복하기에는 한계가 있다고 할 수 있다.

또한 도2의 공정에서 보는 바와 같이 건조행정을 마친 배가스를 별다른 열교환 없이 직접 냉동 싸이클의 증발기에서 응축시킨다면, 건조행정 후 배기되는 배가스는 온도가 실온보다는 높기 때문에 제습효율이 낮고, 이 경우는 빨래 건조효율이 낮을 뿐 아니라, 에너지 소비가 높은 단점이 있다.

상기 기술한 빨래 건조기의 경우에서처럼, 종래의 빨래 건조기는 건조한 열풍만으로 피건조물에 송풍하여 건조하는 방식임으로, 건조행정이 진행되는 중간단계에서 부터는 피건조물의 일부분은 마르고 건조해지나, 일부는 젖은 상태일 수 있어, 먼저 마른 부위에서부터, 피건조물이 구김현상도 발생하기도 하고, 옷감의 변형 등의 문제가 발생할 수 있다.

본 고안은 상기 언급된 종래 기술의 단점을 보완하고자, 건조행정을 마치고 건조실에서 배기되는 건조용 공기를 외부 배출하지 않고, 자체 순환방식으로 구성하였으며, 고온의 열풍 대신 저온의 열풍을 재순환 하여 계속 사용하면서도, 설비가 커지지 않고, 빠른 건조가 가능하고, 에너지 소비율이 낮도록 스팀을 직접 피건조물에 분사하는 방법을 채택하고, 피건조물이 옷걸이에 걸린 상태로 건조되는 고정식 건조실을 갖춰, 피건조물이 건조과정에서 구김이 생기거나, 옷감의 손상이 없도록 하고, 폐열회수 열교환기 및 축냉장치, 축열장치 등을 추가 설치하여 , 에너지 소비를 최소화할 수 있도록 하는 것이다.

본 고안은 건조실이 밀폐되지 않도록 설치된 개방 구멍(13)이 있고, 옷걸이를 사용하여 피건조물을 걸이봉(12)에 건 상태에서 건조행정이 이뤄지도록 구성된 고정식 건조실(11); 스팀 발생기(15)와 연결되어 건조실내에 설치된 스팀분사기(14); 건조용 공기 강제 순환팬(23); 건조과정에서 발생되는 보푸라기 등을 제거하는 필터(21); 건조실에 스팀이 공급되는 단계에서 건조용 공기가 건조실을 By-Pass 할 수 있도록 밸브를 자동으로 전환하는 건조용 공기 덕트 라인에 설치된 3-way 자동밸브(22); 건조행정을 마치고, 건조실에서 배기되는 공기의 폐열을 이용하는 폐열 회수 열교환기(24); 압축기(31), 응축기(32), 증발기(33), 팽창변(34) 등이 냉매라인으로 연결되어, 응축기에서는 건조용 공기를 가열하고, 증발기에서는 건조후 공기를 제습하여, 응축수(35)는 외부로 배출하도록 구성된 냉동 싸이클; 건조용 강제 순환 공기라인을 통해 냉동 싸이클의 증발기(33) 일측에 연결되고, 타측에는 건조용 공기 폐열을 이용하는 폐열 회수 열교환기(24)에 연결되어 있는 세라믹 재질의 축냉장치(36); 또한 냉동 싸이클의 응축기(32)와 일측에 연결되고 타측으로는 건조실(11)과 순환 공기라인을 통해 연결된 세라믹 재질의 축열장치(37); 건조단계를 마치고 건조실에서 배기되는 건조용 공기를 외부 배출하지 않고, 자체 순환하는 건조용 공기 응축 순환방식; 및 건조실 내부에 설치된 건조실의 온도를 측정하는 측정 장치 및 타이머 등이 내장된 제어부; 등으로 구성되어 있다.

본 고안의 빨래 건조기에 대한 운전 조작과 각 구성품의 기능을 보면,

1)건조실에 스팀을 분사하기 위해 스팀발생기를 켠다. 스팀이 발생되면서 건조실에 스팀이 분사되기 시작하며, 스팀 분사 시간은 타이머 혹은 온도센서로 옷감의 종류에 따라 설정 가능하도록 할 수 있다. 스팀이 건조실에 분사되는 동안에는 3-Way 자동밸브(22)의 유로가 b-c 유로가 개방되도록 시퀀스를 구성한다.

2)강제순환팬(23)을 가동한다. 건조용 공기는 폐열회수 열교환기(24)를 지나 증발기(33)를 거쳐, 축냉장치(36), 그리고 다시 폐열회수 열교환기(24)를 지나 응축기(32)를 통과하고 축열장치(37)를 지나 건조실(11)로 공급되지 않고 b-c 유로가 개방된 3-Way 자동밸브(22)를 지나 강제순환팬(23)으로 유입, 순환된다.

3)냉동 싸이클을 가동한다. 응축기(32)를 통과하는 공기는 응축기에서 열을 전달받아 가열된다. 가열된 열은 세라믹 축열장치(37)를 지나면서 세라믹에 열을 전달하고 자신은 냉각되어 순환한다. 세라믹 축열장치는 하니컴형 세라믹 충진재를 사용하는 것이 적절하다. 증발기(33)를 통과하는 공기는 냉각되면서, 제습 과정을 거치게 된다. 냉각된 공기는 세라믹 축냉장치를 거치면서, 세라믹을 차갑게 하고, 자신은 세라믹에서 열을 전달받아 다소 온도가 높아진다. 이렇게 함으로써, 건조실에 스팀이 주입되고 있는 동안에 냉동 싸이클에서 발생되는 열에너지를 축냉/축열 할 수 있는 것이다. 세라믹 축냉장치는 하니컴형 세라믹이 적절하다.

4)건조실 온도 또는 타이머에 의해 자동으로 건조실 스팀분사가 종료된다. 이때 3-Way 자동밸브는 유로가 a-b로 자동으로 전환 되면서, 강제 순환 팬에서 유동하고 있는 공기가 응축기에서 가열되어 축열장치를 지나, 건조실로 유입되게 된다. 건조실에 유입된 가열된 공기의 온도는 섭씨 50도씨 이하로 높지 않아, 화재의 위험이 없고, 옷감의 변형 및 손상을 주지 않는다. 피건조물은 스팀에서 열을 전달 받아, 온도가 높은 상태이기 때문에 피건조물이 전체 표면에서 고르고 빠르게 증발되며 이에 따라 피건조물의 온도는 냉각된다. 건조실에서 수분과 함께 배기된 공기는 필터에서 이물질이 제거되고, 3-way 자동밸브(22) a-b 유로를 지나 폐열회수 열교환기(24)에서 1차 냉각된 후에 증발기(33)로 유입되어 제습된다.

5)건조실 온도 또는 타이머에 의해 스팀과 교대되는 주기가 되면, 3-way 자동밸브의 유로가 b-c 상태로 개방되면서, 상기한 건조 싸이클을 반복한다.

이와 같이 건조실에는 스팀분사와, 건조한 순환공기에 의한 건조가 반복되어 시행된다.

건조실에 스팀을 분사하게 되면, 스팀은 젖은 상태의 피건조물에 흡수되면서, 잠열과, 현열을 모두 피건조물에 전달함으로 열전달효율이 매우 높다. 즉, 투입된 스팀은 응축되어 피건조물에 모두 열전달 하는데에 소모 되고, 외부로 열을 갖고 배출되지는 않는 것이다. 스팀으로 온도가 상승된 젖은 피건조물에 포함된 수분은 증기압이 높아져 순환공기가 불어오면, 쉽게 증발하게 된다. 종래 기술의 고온 열풍만으로 건조 하는 경우, 열풍 모두가 피건조물에 열을 전달하기 어렵고, 외부로 열을 갖고 배출하기도 하며, 또한 젖은 피건조물의 수분이 증발하는 과정에서 열을 많이 사용함으로, 열풍의 온도는 급격히 냉각되게 되어, 피건조물을 건조하는데, 시간이 오래 걸리게 된다.

스팀 분사 건조 방식이면서, 옷걸이가 걸린 걸이봉이 설치된 고정식 건조실형태에서는 피건조물을 걸어 두고, 스팀과, 공기를 번갈아 분사하는 방식임으로, 피건조물이 구겨질 이유가 없으며, 오히려 스팀 다림질 효과를 낼 수 있다.

본 고안의 실시로 빨래 건조 시간이 많이 단축되었고, 건조과정에서 피건조물의 구김이 없으며, 고온의 가스를 사용하지 않고, 스팀으로 피건조물의 온도를 높임으로 옷감이 줄어드는 현상이 없으며, 특히 스팀으로 피건조물이 건조과정에서 소독되기 때문에 아기 기저귀 같은 빨래에 매우 적합한 장점을 지니고 있으며, 무엇보다도 스팀으로 피건조물을 직접 가열함으로써, 고온의 열풍으로 건조하는 방법에 비해 매우 안전하며, 피건조물의 수축현상을 최소화 할 수 있으며, 중습에 의해 가열하였기 때문에 습도가 높아 냉동기의 제습 효율을 증가 시킬 수 있다. 또한 3-Way 자동밸브(22) 조작으로 피건조물을 스팀 가열 중에도 냉동기를 연속 운전하여 냉열과 열을 구분 축냉/축열함에 따라, 냉동기 용량을 감소시킬 수 있으며, 고온의 열풍으로 초기 건조하는 것보다 건조효율이 높을 뿐 아니라, 건조 후 배기되는 공기의 폐열을 열교환기를 통해 재활용함으로써, 에너지 절약효과가 크다. 또한 건조실이 회전되지 않는 고정방식임으로 소음발생이 적고, 피건조물의 구김현상이 없는 장점도 있다.

Claims (3)

1. 압축기, 응축기, 증발기, 팽창변 등이 냉매라인으로 연결되어, 응축기에서는 건조용 공기를 가열하고, 증발기에서는 건조후 공기를 제습하여, 응축수는 외부로 배출하도록 구성된 냉동 싸이클을 구비한 빨래 건조기에 있어서,

   일정 주기마다 건조실에 스팀을 분사할 수 있도록, 건조실에 설치된 스팀 분사 노즐;

   스팀 분사가 멈춘 상태에서 건조용 공기가 건조실에 유입/배출될 수 있도록 건조실에 설치된 건조용 공기 흡입구와 배출구;

   건조실에 스팀이 공급되는 단계에서 건조용 공기가 건조실을 By-Pass 할 수 있도록 밸브를 자동으로 전환하는 건조용 공기 덕트 라인에 설치된 3-way 자동밸브;

   옷걸이를 사용하여 피건조물을 걸이봉에 건 상태에서 건조하는 고정식 건조실;

   건조행정을 마치고 건조실에서 배기되는 건조용 공기를 제습하여 응축수는 별도로 외부로 배출하고, 건조용 공기는 재가열 공정을 거쳐 순환되도록 하는 공기덕트 라인과 건조용 공기 강제 순환팬;

   건조 후 보푸라기 등 이물질을 걸러 내는 필터;

   건조실에서 배출되는 건조용 공기의 폐열을 회수하여, 냉동 싸이클의 증발기에서 제습과정을 거쳐 냉각된 건조용 공기를 예열하는 목적으로 설치 된 폐열회수 열교환기;

   건조용 강제 순환 공기라인을 통해 냉동싸이클의 증발기 일측에 연결되고, 타측에는 폐열 회수 열교환기에 연결되어 있는 세라믹 재질의 축냉장치;

   건조용 강제 순환 공기라인을 통해 냉동싸이클의 응축기와 일측에 연결되고 타측으로는 건조실과 순환 공기라인을 통해 연결된 세라믹 재질의 축열장치;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 스팀 빨래 건조기.
2. 제 1항에 있어서, 건조실안에서 옷걸이에 걸려 있는 피건조물을 스팀으로 가열한 다음, 건조용 공기를 건조실에 불어 넣어 건조시키고, 이와같은 공정을 반복하면서 피건조물을 건조하는 방법을 지닌 스팀 빨래 건조기.
3. 제1항 내지 제2항에 있어서, 고정식 건조실에 스팀 및 건조공기 공급주기는 건조실 온도와 타이머에 의해서 조작되도록 하는 스팀 빨래 건조기

Images