KR20090026563A - 건조 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건조 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트에 관한 것으로, 열전도성 재질로 방열 핀 형상으로 형성되는 방열 플레이트부재(40)를 면상 발열부재(20)로 가열하는 단위 히터부(5)를 다수 적층한 건조히터(4)와, 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트(1)인 것이다.
공기와의 열교환 효율을 증대시켜 낮은 온도의 발열로 세탁물을 건조시킬 수 있는 충분한 온도를 배출할 수 있는 건조 히터(4)를 사용하여 건조 시 소요되는 소비 전력 및 라인 전력의 소비량을 현저히 줄여 전기료의 부담을 줄이고, 전기 제품 사용 시 과부하로 인한 화재 발생을 방지할 수 있는 것이다.
본 발명은 세탁물을 건조시키기 위한 온도로 가열되는 시간이 현저히 단축되어 세탁물의 건조시간을 단축시킬 수 있으며, 건조 시간의 단축으로 인해 전력 소모량도 비례하여 줄일 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 건조 히터의 발열 온도가 낮아 건조용 히팅 유니트(1)의 블로워 팬(3) 및 덕트 케이싱부재(2)의 재질 뿐만 아니라 건조용 히팅 유니트(1)의 주변 부품의 재료를 합성수지재로 사용할 수 있도록 하여 세탁기 또는 세탁 건조기의 제조 원가를 절감할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 건조용 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트에 관한 것으로 건조 기능을 갖춘 세탁기 또는 세탁물 건조기에서 세탁조 내부로 건조 공기를 유입시켜 세탁물을 건조시킬 경우 발생하는 소비전력을 줄이고, 건조용 히팅 유니트의 구조를 단순화하고 제조 원가를 절감할 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로 세탁기는 전기모터의 회전력을 이용하여 세탁조 내에서 세제와 물의 작용으로 의류나 이불 등에 묻은 때나 찌꺼기, 오염물질을 제거하는 기기로써, 세탁, 헹굼, 탈수 순으로 작동하여 세탁을 완료하도록 하고 있다.
통상 세탁기는 세탁조가 수직으로 세워져 장착되는 펄세이터 타입 세탁기와, 상기 세탁조(이하; 드럼)가 대략 수평방향으로 눕혀진 드럼 세탁기로 구분된다.
상기 드럼 세탁기는 물의 사용량이 적고, 세탁 후 세탁물의 엉킴 현상이 발생하지 않고 세탁 시 세탁물의 손상이 적은 장점이 있는 것이다.
근래에는 상기 드럼 세탁기가 주로 판매되고 있는 실정이며, 상기 드럼 세탁기는 내부에 건조용 히팅 유니트를 포함하여 세탁 후 탈수된 세탁물을 건조시키는 건조 기능을 가지는 다양한 제품으로 제조되고 있다.
한편, 세탁물을 건조하는 세탁물 건조기는 세탁물이 투입되는 세탁조(이하, 드럼) 내부로 세탁물을 건조시키는 건조용 히팅 유니트를 포함하여, 세탁기로 세탁된 세탁물을 별도로 건조하는 기기인 것이다.
상기 세탁기 및 건조기에 구비되어 세탁물을 건조하는 건조용 히팅 유니트는 도 1에서 도시한 바와 같이 공기 유입구와 공기 배출구를 구하여 유입된 공기를 드럼 내부로 안내하는 덕트 케이싱부재(2)와; 상기 덕트 케이싱부재(2) 내부에 장착되며, 모터에 의해 회전되어 공기를 송풍시키는 블로워 팬(3)과, 상기 덕트 케이싱부재(2)의 내부에 장착되어 공기를 가열하는 시즈(sheath) 히터(4a)를 포함한다.
또한 상기 덕트 케이싱부재(2)의 내부에는 공기 배출구 부근 및 시즈 히터(4a) 부근에 각각 온도 센서(6)를 장착하여 배출되는 공기의 온도를 제어함은 물론 시즈 히터(4a)의 과열을 방지하고 있다.
그리고 세탁물 건조 시 드럼 내부로 공급되는 가열 공기의 온도는 세탁물의 옷감 손상을 방지하기 위해 90℃ 내외로써, 상기 건조용 히팅 유니트(1)는 공기 배출구를 통해 배출되는 공기의 온도가 90℃ 내외에서 유지되도록 덕트 케이싱부재(2) 내부에서 공기를 가열하여 배출하는 것이다.
상기 시즈 히터(4a)는 전열선을 금속관에 넣고, 마그네슘 분말이나 산화 알루미늄 분말과 함께 봉하여 만든 발열체로써, 외부 공기와 열교환되는 접촉면이 금속관의 표면에 불과하여 공기 배출구를 통해 배출되는 공기의 온도가 90℃로 가열하기 위해서 250℃이상의 고온으로 가열되어야 하는 것이다.
상기 건조용 히팅 유니트(1)는 배출공기의 온도를 90℃ 내외로 유지하기 위해 건조 용량이 6.5kg 이하인 경우에는 1,800W 에서 2,000W 범위, 그리고 8kg 이상인 경우는 2,100W 에서 2,200W 범위를 가지는 시즈 히터(4a)를 사용하고 있어 사용자가 세탁기의 건조기능 또는 세탁물 건조기를 이용하여 세탁물을 건조할 경우 소비되는 소비 전력이 높아 이에 따른 높은 전기 사용료를 지불해야 하는 문제점이 있었던 것이다.
또한, 세탁물의 구겨짐을 펴거나 혹은 냄새를 제거하기 위하여 채택된 에어 워시 기능만 있는 경우에도 일반적으로 사용하는 발열체는 500W 급으로 필요 이상으로 많은 전력을 소비하고 있다.
세탁물의 건조는 상기 시즈 히터(4a)의 온도가 250℃이상의 고온으로 가열된 후부터 시작되는데 시즈 히터(4a)의 온도가 250℃이상으로 도달하는 데 소요되는 시간으로 인해 세탁 시간이 오래 소요되고, 불필요한 전력 소모가 많이 발생하는 폐단이 있었던 것이다.
예를 들면, 건조시간은 일반적으로 30, 60, 90, 120 그리고 150분으로 설정되며, 30분의 건조 시간을 설정할 경우 충분한 온도에 도달하기까지 소요되는 시간이 10분 정도로 길기 때문에 실제의 건조시간은 20분에 지나지 않는다.
매월 25회 세탁을 실시하고 매회당 30분씩 건조를 할 경우, 건조에 소요되는 시간은 총 750분이며, 이중 불필요한 가동시간은 250분으로 시간소모와 함께 불필요한 전력소모량 역시 매우 높은 것이 현 실정이다.
마찬가지로 에어 워시 기능의 경우에는 표준소요시간이 20~26분 정도로 매우 짧기 때문에 매회당 20분씩 매월 25회 에어 워시를 실시하는 경우 에어 워시에 소요되는 누적시간은 500분이며, 이중 불필요한 시간이 250분으로 시간과 비용의 손실이 매우 높다고 하겠다.
그리고 상기 시즈 히터(4a)는 세탁물 건조 시 250℃이상의 고온으로 가열되므로 덕트 케이싱부재(2) 및 블로워 팬(3)을 내열성을 가지는 스틸 합금 또는 알루미늄 합금을 사용하여 제조할 수 밖에 없어, 이로 인해 건조용 히팅 유니트(1)의 제조 원가 및 무게가 증대되는 폐단이 있었던 것이다.
또한 건조용 히팅 유니트(1)는 건조가 종료된 후 이후 시즈 히터(4a)의 냉각을 위해 블로워 팬(3)의 구동 모터를 장시간 가동하여 시즈 히터(4a)를 충분히 냉각시키지 않으면 열전도도가 높은 덕트 케이싱부재(2)를 통해 전도되는 열에 의해 블로워 팬(3)의 구동 모터에 손상을 줄 수 있을 뿐만 아니라 덕트 케이싱부재(2)의 고열로 인해 덕트 케이싱부재(2)의 주변의 부품을 내열성을 가지는 재료로 해야하는 것으로, 세탁기 또는 건조기의 제조 비용의 부가적인 상승 요인을 유발한다.
소비전력의 문제점 이외에도 상기 시즈 히터(4a)를 가열시키기 위해 대략 10A 정도의 라인전류가 필요하고, 이외에도 블로워 팬(3) 및 드럼을 회전시키기는 모터를 작동시키니 위한 라인전류도 요구되는데 가정용 전원의 경우 콘센트에서 허용하는 라인전류의 기준치가 최대 15A 이므로, 건조를 실시하는 동안에 타 전자제품을 사용할 경우 화재의 위험성에 노출된다는 치명적인 결함을 갖고 있다.
또한 상기 시즈 히터(4a)는 고열로 가열되는 경우 덕트 케이싱부재(2) 및 블로워 팬(3), 팬 구동 모터 등에 변형 및 파손을 발생할 수 있으므로, 종래의 건조 용 히팅 유니트(1)는 시즈 히터(4a)의 부근에 시즈 히터(4a)의 열을 감지하여 과열을 방지하는 온도 센서(6)가 필히 요구되고, 이는 제조원가를 증대시키는 원인이 되었던 것이다.
상기 시즈 히터(4a)는 고열로 작동되므로, 작동 시 세탁기 또는 세탁 건조기의 내부 공기에 포함된 이물질을 태우면서 냄새가 심하게 발생하는데 이러한 냄새는 건조 중 세탁물에 배게 되는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은 공기와의 열교환 효율을 높여 낮은 온도의 발열로 세탁물을 건조시키는 충분한 온도의 공기를 제공할 수 있어 발열에 따른 전력 소모를 최소화할 수 있고, 작동 중 발생하는 냄새를 유발하지 않는 건조용 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 세탁물을 건조시키는데 소요되는 불필요한 시간과 이에 해당하는 시간 동안의 전력 사용량을 없애 전력 소모량을 줄일 수 있는 건조 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 히터의 발열 온도가 낮아 덕트 케이싱부재의 재료 및 덕트 케이싱부재 주변의 재료를 일반적인 합성수지재로 제조가 가능함은 물론, 유니트의 전체 크기를 콤팩트와 할 수 있는 건조 히터 및 이를 사용한 세탁물 건조용 히팅 유니트를 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는 열전도성 재질로 형성되는 베이스 플레이트부재와;
상기 베이스 플레이트부재에 절연되어 장착되며, 전기 전원을 공급받아 발열하는 면상 발열부재와;
열전도성 재질로 형성되며, 상기 면상 발열부재 상에 절연된 상태로 접촉되는 열전도 플레이트부재와;
열전도성 재질로 방열 핀 형상으로 형성되어 상기 열전도 플레이트부재의 상 부에 장착되는 방열 플레이트부재를 포함한 단위 히터부가 다수 적층된 건조 히터를 제공하여 해결하는 것입니다.
또한 공기 유입구와 공기 배출구를 구비하여 유입된 공기를 드럼 내부로 안내하는 덕트 케이싱부재와;
상기 덕트 케이싱부재 내부에 장착되며, 모터에 의해 회전되어 공기를 송풍시키는 블로워 팬과,
상기 덕트 케이싱부재의 내부에 장착되어 공기를 가열하는 건조 히터를 포함하되,
상기 건조 히터는 열전도성 재질로 형성되는 베이스 플레이트부재와;
상기 베이스 플레이트부재에 절연되어 장착되며, 전기 전원을 공급받아 발열하는 면상 발열부재와;
열전도성 재질로 형성되며, 상기 면상 발열부재 상에 절연된 상태로 접촉되는 열전도 플레이트부재와;
열전도성 재질로 방열 핀 형상으로 형성되어 상기 열전도 플레이트부재의 상부에 장착되는 방열 플레이트부재를 포함한 단위 히터부가 적층된 세탁물 건조용 히팅 유니트를 제공하여 해결하는 것입니다.
본 발명은 공기와의 열교환 효율을 증대시켜 낮은 온도의 발열로 세탁물을 건조시킬 수 있는 충분한 온도를 배출할 수 있는 건조 히터를 사용하여 건조 시 소요되는 소비 전력 및 라인 전력의 소비량을 현저히 줄여 전기료의 부담을 줄이고, 전기 제품 사용 시 과부하로 인한 화재 발생을 방지할 수 있는 것이다.
본 발명은 세탁물을 건조시키기 위한 온도로 가열되는 시간이 현저히 단축되어 세탁물의 건조시간을 단축시킬 수 있으며, 건조 시간의 단축으로 인해 전력 소모량도 비례하여 줄일 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 건조 히터의 발열 온도가 낮아 건조용 히팅 유니트의 블로워 팬 및 덕트 케이싱부재의 재질 뿐만 아니라 건조용 히팅 유니트의 주변 부품의 재료를 합성수지재로 사용할 수 있도록 하여 세탁기 또는 세탁 건조기의 제조 원가를 절감할 수 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시 예를 도시한 실시도로서, 베이스 플레이트부재와, 면상 발열부재와, 방열 플레이트부재를 포함한 히터부가 다수 적층되어 구성되는 예를 나타내고 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 실시도로서, 베이스 플레이트부재와, 면상 발열부재와, 열전도 플레이트부재와, 방열 플레이트부재를 포함한 히터부가 다수 적층되어 구성되는 예를 나타내고 있다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도로서, 베이스 플레이트부재와, 면상 발열부재를 포함하여 적층되되, 면상발열부재를 방열 핀형상으로 굴곡 형성하고, 상기 베이스 플레이트부재의 양면에 절연면을 형성한 예 를 나타내고 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도로서, 면상 발열부재가 구비된 베이스 플레이트부재와 방열 플레이트부재를 적층하여 구성하되, 원통형 케이싱 내부에서 원형으로 적층시킨 예를 나타내고 있다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도로서, 베이스 플레이트부재와, 방열 핀 형상으로 굴곡 형성된 면상 발열부재를 적층하여 구성하되, 원통형 케이싱 내부에서 원형으로 적층시킨 예를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명인 세탁물 건조용 히팅 유니트의 일 실시 예를 도시한 실시도로서, 도 7의 (a), (b)는 덕트 케이싱부재의 내부에서 블로워 팬과 건조 히터가 일직선 상에 위치되는 예를 나타내고 있다.
도 8은 본 발명인 세탁물 건조용 히팅 유니트의 다른 실시 예를 도시한 실시도로서, 도 8의 (a), (b)는 덕트 케이싱부재의 내부에서 블로워 팬과 건조 히터가 90도 각도로 위치하는 예를 나타내고 있다.
도 9는 본 발명의 건조 히터 온도와, 배출 공기 온도를 다채널 온도 기록계를 사용하여 측정한 온도 차트이며, 도 10은 종래 건조용 히팅 유니트에서 건조 히터 온도와, 배출 공기 온도를 다채널 온도 기록계를 사용하여 측정한 온도 차트이다.
이하, 본 발명의 베이스 플레이트부재(10)는 절연 처리된 제 1 절연면 상에 면상 발열부재(20)가 패터닝되어 형성되는 것을 기본으로 한다.
상기 베이스 플레이트부재(10)는 열전도도가 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 것을 기본으로 하며, 이외에도 열전도도가 높고 면상 발열부재(20)의 발열 온도를 견디는 어떠한 재질도 사용이 가능함을 밝혀둔다.
또 상기 베이스 플레이트부재(10)는 양 면 중 적어도 어느 한 면에 아노다이징 처리를 하여 절연과 산화 방지되는 절연면을 형성하며, 이 절연면 상에 상기 면상 발열부재(20)가 구비되어 면상 발열부재(20)와 절연되는 것이다.
상기 면상 발열부재(20)는 철-알루미늄-크롬을 포함한 합금으로 제조한 얇은 두께의 면상 발열체를 사용하는 것을 기본으로 하며, 상기 철-알루미늄-크롬의 합금은 철(Fe) 80%, 크롬(Cr) 15%, 알루미늄(Al) 5%의 비율로 합성된 페칼로이 합금 또는 Fe-20Cr-5Al-Rare Earth Material(Fe-20Cr-5Al-REM; 불순물(Y,Hf, Zr) 1% 정도 포함) 등이 있으며, 이외에도 다양한 성분비로 조합하여 제조된 합금을 사용할 수 있고, 전기 전원을 공급받아 면상 발열할 수 있는 어떠한 재질의 합금도 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
그리고 상기 면상 발열부재(20)는 베이스 플레이트부재(10)의 절연면 상에 패터닝되어 일체로 부착된 상태로 장착될 수도 있으며, 별도의 면상 발열체로 제조된 것을 사용할 수도 있는 것이다.
상기 면상 발열부재(20)는 평판 형태로 형성될 수도 있으며, 코로게이션(corrugation)된 방열 핀 형상으로 형성하여 사용할 수도 있는 것으며, 방열 핀 형상으로 형성하여 사용할 경우 공기와의 접촉 면적을 넓히는 다양한 방열 핀 형상으로 굴곡시켜 형성할 수 있음을 밝혀둔다.
또한 상기 면상 발열부재(20)는 표면을 열처리하여 표면에 산화 피막을 형성 시키거나, 절연재를 코팅하여 상기 베이스 플레이트부재(10)와 후술될 열전도 플레이트부재(30)와 절연되도록 할 수도 있는 것이다.
본 발명인 건조 히터(4)는 상기 단위 히터부(5)가 다수로 적층되어 구성되는 것으로, 두 개 이상의 단위 히터부(5)를 결합시킬 때 서로 다른 단위 히터부(5)의 면상 발열부재(20) 사이에 전기적으로 접촉을 이룰 수 있도록 하는 전극을 포함한다.
각 단위 히터부(5)에서 면상 발열부재(20)는 전극 사이에 접점을 갖지 않을 수도 있고(원형 또는 타원형 케이싱 내부에 원형으로 적층되는 경우), 필요에 의해서는 용접 또는 접착에 의한 한 개 이상의 접점 부위를 가질 수도 있다.
상기 면상 발열부재(20)의 상부에는 코로게이션되어 방열 핀 형상으로 형성되는 방열 플레이트부재(40)가 구비되며, 이 방열 플레이트부재(40)는 상기한 바와 같이 코로 게이션(산과 골이 반복되는 파형)으로 형성될 수도 있으며, 열전도도가 높은 금속재 플레이트를 절곡시켜 주변 공기와의 접촉면적을 넓히는 어떠한 방열핀 형상으로도 형성될 수 있는 것이다.
또한 상기 방열 플레이트부재(40)는 열전도도가 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 것을 기본으로 하며 아노다이징 처리되어 표면에 산화 방지 및 절연재가 코팅되는 것이 바람직한 것이다.
상기 방열 플레이트부재(40)는 굴곡된 부분을 통해 공기를 통과시키면서 넓은 접촉면적으로 효율적인 열교환을 가능하게 하여 주위 공기를 빠르게 가열할 수 있도록 하는 것이다.
상기 면상 발열부재(20)와 상기 방열 플레이트부재(40) 사이에는 면상 발열부재(20)의 열을 방열 플레이트부재(40)로 효율적으로 전달하는 열전도 플레이트부재(30)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 열전도 플레이트부재(30)는 열전도도가 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 것을 기본으로 하며, 아노다이징 처리되어 표면에 산화 방지 및 절연재가 코팅되는 것이 바람직한 것이다.
본 발명인 건조 히터(4)는 단위 히터부(5)를 적층하여 구성되는 것으로, 상기 단위 히터부(5)는 상기 베이스 플레이트부재(10), 면상 발열부재(20)를 포함하여 구성될 수도 있으며, 상기 베이스 플레이트부재(10), 면상 발열부재(20), 방열 플레이트부재(40)를 포함하여 구성될 수도 있고, 상기 베이스 플레이트부재(10), 면상 발열부재(20), 열전도 플레이트부재(30), 방열 플레이트부재(40)를 포함하여 구성될 수도 있는 것이다.
이하, 본 발명인 건조 히터(4)의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
<제 1 실시 예>
도 2a에서 도시한 바와 같이 단위 히터부(5)는 평판 형상을 가지는 베이스 플레이트부재(10)의 상부에 면상 발열부재(20)가 구비되고, 상기 면상 발열부재(20)의 상부에 코로게이션된 방열 플레이트부재(40)가 쌓여 구성된다.
상기 베이스 플레이트부재(10)는 알루미늄 판(110mm*55mm)으로 표면을 아노다이징 처리한 5kV의 전압에도 절연되도록 형성된 것이다.
또한, 상기 방열 플레이트부재(40)는 표면에 아노다이징 처리한 알루미늄 판을 코로게이션시켜 형성한 것이다.
상기 단위 히터부(5)는 도 2b에서 도시한 바와 같이 사각 히터 케이싱(7) 내에 수평으로 다수(기본 10층) 적층되고, 최상, 최하층의 단위 히터부(5)의 상, 하부에 간격을 형성한 건조 히터(4)를 구성하는 것이다.
상기 건조 히터(4)는 면상 방열부재의 양 단에 전압을 인가하여 발생된 열을 방열 플레이트부재(40)로 전달하고, 가열된 방열 플레이트부재(40)에 의해 주위 공기를 가열하도록 하는 것이다.
즉, 블로워 팬(3)의 작동으로 덕트 케이싱부재(2)의 내부로 유입된 공기는 방열 플레이트부재(40)를 통과하면서 가열된 후 드럼 내부로 배출되어 세탁물을 건조하게 되는 것이다.
<제 2 실시 예>
도 3a에서 도시한 바와 같이 단위 히터부(5)는 평판 형상을 가지는 베이스 플레이트부재(10)의 상부에 면상 발열부재(20)가 구비되고, 상기 면상 발열부재(20)의 상부에 열전도 플레이트부재(30)와 코로게이션된 방열 플레이트부재(40)가 차례로 쌓여 구성된다.
상기 열전도 플레이트부재(30)는 아노다이징된 알루미늄 판(110mm*55mm)으로, 이외의 베이스 플레이트부재(10)와, 면상 발열부재(20), 방열 플레이트부재(40)는 제 1 실시 예의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 단위 히터부(5)는 면상 발열부재(20)와 방열 플레이트부재(40) 사이에 열전도 플레이트부재(30)가 삽입되어, 면상 발열부재(20)에 코로게이션된 방열 플레이트부재(40)가 직접 접촉하지 않고 공기 층과 만나는 부분은 대류에 의해서 열이 전달되는 부분이 발생되기 때문에 고온이 필요한 경우에 부분적인 과열 현상(핫 스팟; hot spot)이 일어날 수 있는 점을 피할 수 있으며, 면상 발열부재(20)의 열을 방열 플레이트부재(40)로 고르게 전달하여 열전도 효율을 높일 수 있는 것이다.
상기 단위 히터부(5)는 도 3b에서 도시한 바와 같이 사각 히터 케이싱(7) 내에 수평으로 다수(기본 10층) 적층되고, 최상, 최하층의 단위 히터부(5)의 상, 하부에 간격을 형성한 건조 히터(4)를 구성하는 것이다.
상기 건조 히터(4)는 면상 방열부재의 양 단에 전압을 인가하여 발생된 열을 방열 플레이트부재(40)로 전달하고, 가열된 방열 플레이트부재(40)에 의해 주위 공기를 가열하도록 하는 것이다.
즉, 블로워 팬(3)의 작동으로 덕트 케이싱부재(2)의 내부로 유입된 공기는 방열 플레이트부재(40)를 통과하면서 가열된 후 드럼 내부로 배출되어 세탁물을 건조하게 되는 것이다.
<제 3 실시 예>
도 4a에서 도시한 바와 같이 단위 히터부(5)는 평판 형상을 가지는 베이스 플레이트부재(10)의 상부에 코로게이션 된 방열 핀 형상의 면상 발열부재(20)가 구비되어 구성되는 것이다.
상기 베이스 플레이트부재(10)는 알루미늄 판의 표면을 아노다이징 처리하여 양면에 각각 5kV의 전압에도 절연되는 절연면이 형성되도록 한 것이다..
상기 단위 히터부(5)의 면상 발열부재(20)는 방열 핀 형상을 가져 양 단에 전압을 인가하여 발생된 열을 주위의 공기와 직접 열교환하여 가열하게 되는 것이다.
상기 단위 히터부(5)는 도 4b에서 도시한 바와 같이 사각 히터 케이싱(7) 내에 수평으로 다수(기본 10층) 적층되고, 최상, 최하층의 단위 히터부(5)의 상, 하부에 간격을 형성한 건조 히터(4)를 구성하는 것이다.
즉, 블로워 팬(3)의 작동으로 덕트 케이싱부재(2)의 내부로 유입된 공기는 방열 핀 형상의 면상 발열부재(20)를 통과하면서 가열된 후 드럼 내부로 배출되어 세탁물을 건조하는 것이다.
<제 4 실시 예>
도 5a 내지 도 5b에서 도시한 바와 같이 단위 히터부(5)는 평판 형상을 가지는 베이스 플레이트부재(10)의 상부에 면상 발열부재(20)가 구비되고, 상기 면상 발열부재(20)의 상부에 코로게이션된 방열 플레이트부재(40)가 쌓여 구성되며, 원통형 히터 케이싱(7)의 내부에 원형으로 적층되어 건조 히터(4)를 구성하는 것이다.
상기 베이스 플레이트부재(10)와, 면상 발열부재(20), 방열 플레이트부재(40)는 제 1 실시 예의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 건조 히터(4)는 상기한 바와 같이 원형으로 적층할 수도 있으나, 전기 배선이나 전극 인가를 용이하기 위해 상기 베이스 플레이트부재(10)와 면상 발열부재(20), 방열 플레이트부재(40)를 권취기로 동시에 권취하여 원통형 히터 케이싱(7)에 넣은 후 전극 단자를 부착하도록 하며, 이 때 단위 히터부(5)는 원통 히터 케이싱(7)의 내부에서 나선형으로 감겨져 동심원 구조를 가지는 것이다.
또한 상기 건조 히터(4)는 단위 히터부(5)를 적층 또는 권취하면서 원통형 히터 케이싱(7)의 중심에 발생하는 구멍을 막아 공기가 단위 히터부(5)를 통과해서 가열되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 건조 히터(4)는 면상 방열부재의 양 단에 전압을 인가하여 발생된 열을 방열 플레이트부재(40)로 전달하고, 가열된 방열 플레이트부재(40)에 의해 주위 공기를 가열하도록 하는 것이다.
즉, 블로워 팬(3)의 작동으로 덕트 케이싱부재(2)의 내부로 유입된 공기는 방열 플레이트부재(40)를 통과하면서 가열된 후 드럼 내부로 배출되어 세탁물을 건조하게 되는 것이다.
<제 5 실시 예>
도 6a 내지 도 6b에서 도시한 바와 같이 단위 히터부(5)는 평판 형상을 가지는 베이스 플레이트부재(10)의 상부에 코로게이션 된 방열 핀 형상의 면상 발열부재(20)가 구비되어 구성되며 원통형 히터 케이싱(7)의 내부에 원형으로 적층되어 건조 히터(4)를 구성하는 것이다.
상기 베이스 플레이트부재(10)와, 면상 발열부재(20)는 제 3 실시 예의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 건조 히터(4)는 상기한 바와 같이 원형으로 적층할 수도 있으나, 전기 배선이나 전극 인가를 용이하기 위해 상기 베이스 플레이트부재(10)와 면상 발열부재(20)를 권취기로 동시에 권취하여 원통형 히터 케이싱(7)에 넣은 후 전극 단자를 부착하도록 하며, 이 때 단위 히터부(5)는 원통 히터 케이싱(7)의 내부에서 나선형으로 감겨져 동심원 구조를 가지는 것이다.
또한 상기 건조 히터(4)는 단위 히터부(5)를 적층 또는 권취하면서 원통형 히터 케이싱(7)의 중심에 발생하는 구멍을 막아 공기가 단위 히터부(5)를 통과해서 가열되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 블로워 팬(3)의 작동으로 덕트 케이싱부재(2)의 내부로 유입된 공기는 방열 핀 형상의 면상 발열부재(20)를 통과하면서 가열된 후 드럼 내부로 배출되어 세탁물을 건조하는 것이다.
한편, 상기한 건조 히터(4)는 세탁기 또는 세탁 건조기 내에 설치되어 세탁 드럼 내부로 건조 공기를 송풍하는 건조용 히팅 유니트(1)에 포함된다.
상기 건조용 히팅 유니트(1)는 공기 유입구(2a)와 공기 배출구(2b)를 구하여 유입된 공기를 드럼 내부로 안내하는 덕트 케이싱부재(2)와, 상기 덕트 케이싱부재(2) 내부에 장착되며, 모터에 의해 회전되어 공기를 송풍시키는 블로워 팬(3)과, 상기 덕트 케이싱부재(2)의 내부에 장착되어 공기를 가열하는 건조 히터(4)를 포함한 것이다.
또한 상기 덕트 케이싱부재(2)의 내부에는 공기 배출구(2b) 부근에 온도 센서(6)를 장착하여 배출되는 공기의 온도를 제어하도록 한다.
상기 건조 히터(4)는 상기 실시 예의 구성을 가지며 이는 상기에서 설명한 바와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
도 7의 (a), (b)에서 도시한 바와 같이 건조용 히팅 유니트(1)는 건조 히터(4)와 블로워 팬(3)이 일직선 상에 놓여 블로워 팬(3)의 회전에 의해 공기를 유입하고, 유입된 공기를 건조 히터(4)로 가열한 후 드럼 내부로 건조 공기를 배출하되, 한 방향으로 배출하는 구조인 것이다.
또 도 8의 (a), (b)에서 도시한 바와 같이 건조용 히팅 유니트(1)는 건조 히터(4)와 블로워 팬(3)이 90도의 각도를 이루도록 위치되어 블로워 팬(3)의 회전에 의해 공기를 유입하고, 유입된 공기를 건조 히터(4)로 가열한 후 드럼 내부로 건조 공기를 배출하되, 공기의 흐름이 90도로 변경되어 배출하는 구조인 것이다.
상기한 본 발명인 제 1 내지 제 5 실시 예의 건조 히터(4)로 작동 실험한 실시 예를 설명하면 하기와 같다.
<제 1 실험 예>
건조용 히팅 유니트(1)가 작동하고 있는 도중에 블로워 팬(3)의 고장 혹은 팬 구동 모터의 고장 또는 오작동으로 팬 구동 모터의 작동이 정지하였을 경우 덕 트 케이싱부재(2) 내부에는 공기의 흐름이 정지되고 히터 유닛에는 전기 공급이 계속되어 히터 유닛의 발열이 계속 일어나고 있는 경우를 가정하여 테스트한 것이다.
표 1은 제 1, 내지 제 5 실시예의 건조 히터(4) 및 종래의 시즈(sheath) 히터가 장착된 각 건조용 히팅 유니트(1)의 출구에서 배출되는 공기의 온도를 90℃로 고정시키고 이때 덕트 케이싱부재(2)에서 빠져나오는 공기의 유속을 9 m/s로 일정하게 유지시킨 상태에서 블로워 팬(3)에 가해지고 있는 전기의 공급을 차단시키고 5분이 경과한 이후에 각 건조 히터(4)의 온도를 측정한 것이다.
| 온도(℃) | |
| 본 발명의 제 1 실시 예 | 135 |
| 본 발명의 제 2 실시 예 | 137 |
| 본 발명의 제 3 실시 예 | 133 |
| 본 발명의 제 4 실시 예 | 130 |
| 본 발명의 제 5 실시 예 | 135 |
| 비교 실시 예 | 447 |
※ 이하, 상기 비교 실시 예 ; 12kg 건조 기능이 포함된 드럼 세탁기에 사용되고 있는 시즈(sheath) 히터
상기 표 1에서 보는 바와 같이 건조용 히팅 유니트(1)의 덕트 케이싱부재(2) 내부에 공기의 흐름이 없을 경우 제 1 실시 예에서 제 5 실시 예인 본원 발명의 건조 히터(4)의 온도는 최대 137℃ 를 초과하지 않았으나, 비교실시 예의 경우는 447℃까지 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 이때 건조 덕트 케이싱부재(2)의 표면 온도는 377.6 ℃로 매우 뜨겁다.
<제 2 실험 예>
본 실험에서는 본 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)와 종래의 시즈(sheath) 히터를 비교하여 테스트한 것으로, 제 2 실시 예의 건조 히터(4)와 종래의 시즈(sheath) 히터가 장착된 건조용 히팅 유니트(1)에서 블로워 팬(3)이 동작되는 중 덕트 케이싱부재(2)에서 배출되는 공기의 유속을 9 m/s로 일정하게 유지시킨 상태에서 덕트 케이싱부재(2)의 표면온도, 블로워 팬(3)과 건조 히터(4) 사이의 공간에서의 온도, 건조 히터 온도, 건조 히터(4)와 덕트 케이싱부재(2)의 공기 배출구(2b) 사이의 중간 지점인 덕트 케이싱부재(2) 내부의 온도 그리고 덕트 케이싱부재(2)의 공기 배출구(2b)에서 50 mm 떨어진 위치에서의 온도를 각각 측정하였다.
또한, 덕트 케이싱부재(2)를 빠져 나오는 공기의 유속은 덕트 케이싱부재(2)의 공기 배출구(2b)에서 50 mm 떨어진 위치에서 측정하였다. 이와 동시에 파워 어낼라이저를 사용하여 소비전력 및 라인전류를 측정하였다.
상기 온도의 측정은 요꼬가와(Yokogawa, 일본) 사의 다채널 온도기록계를 사용하여 온도의 구간 범위를 0℃에서 최대 300℃로 하고, 기록지의 이동속도는 180 mm/h으로 하여 상술한 각 부분의 온도를 측정하였다.
상기 다채널 온도 기록계로 측정한 결과는 도 9 내지 도 10의 온도 차트로 표시되며, 도 9는 본 발명의 건조 히터 온도와, 배출 공기 온도를 측정한 온도 차트로 건조 히터(4)의 온도(T1)가 120℃ 내외에서 공기 배출구(2b)에서 공기온도(T2) 90℃ 내외를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 종래 건조용 히팅 유니트(1)에서 시즈 히터 온도와, 배출 공기 온도를 측정한 온도 차트로 시즈 히터의 온도(T3)가 250℃ 내외에서 공기 배출구(2b)에서 공기온도(T4) 90℃ 내외를 유지하는 것을 확인할 수 있다.
그리고 건조용 히팅 유니트(1)의 소비전력과 라인전류는 자이트론 테크놀로지(Xitron Technologies, 미국) 사의 단상 2551 파워 어낼라이저를 사용하여 측정하였다.
풍속의 측정은 아이덴시 (I. Denshi Co., Ltd.) 사의 Hot wire anemometer V-01-A ND를 사용하여 덕트 케이싱부재의 공기 배출구(2b)에서의 풍속을 측정하였다.
V-01-A ND 의 풍속 측정 가능한 온도범위는 -10 oC 에서 +100 oC 사이이며, 풍속은 최소 0 m/s 에서 최대 50 m/s 사이의 범위에서 측정이 가능하다.
이하, 표 2는 제 2 실시 예의 건조 히터(4)와 종래의 시즈(sheath) 히터가 장착된 건조용 히팅 유니트(1)의 가동 중 온도를 다채널 온도기록계로 측정한 것을 표시한 것이다.
| 시간 경과 (분) | 건조덕트 표면온도 (℃) | 블로워 팬과 히터 사이 공간온도(℃) | 히터온도 (℃) | 히터와 공기 배출구 사이 공간온도(℃) | 출구온도 (℃) | |
| 본 발명의 제 2 실시예 | 10 | 27.4 | - | 93.5 | - | 87.2 |
| 20 | 27.5 | - | 93.6 | - | 87.4 | |
| 30 | 27.7 | - | 94.0 | - | 87.7 | |
| 비교 실시 예 | 10 | 130.1 | 42.3 | 253.2 | 176.1 | 87.9 |
| 20 | 136.2 | 42.6 | 253.7 | 174.9 | 89.2 | |
| 30 | 138.6 | 42.4 | 260.0 | 177.6 | 89.0 |
본 발명의 제 2 실시예에서 덕트 케이싱부재(2)의 표면온도는 측정 공간의 실내온도가 27℃ 내외 인 것에 비추어 볼 때 매우 안전한 상황이며, 비교실시 예에서는 덕트 케이싱부재(2)의 표면온도가 130 ℃를 초과하여 매우 뜨거운 상태를 유지하였다.
이것은 비교실시 예의 경우는 고온에 견딜 수 있는 재료를 사용해야 함과 아울러 덕트 케이싱부재(2)로부터 주변에 위치하는 플라스틱 또는 전선 등에 있어서도 내열 성능을 갖는 부품을 사용해야 하는 등 비용과 안전성 면에서 본원 발명인 제 2 실시 예에 비해 매우 취약하였다.
또한, 본원 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 94 ℃정도를 유지하고 있는데, 비해 비교실시 예에서의 시즈 히터의 온도는 나무가 발화할 수 있는 온도인 240 ℃보다 13~20℃ 가 더 높은 최고 260 ℃로 뜨겁게 달구어져 있으며, 비교실시 예에서 기술한 바와 같이 블로워 팬(3)의 동작이 멈출 경우 히터 유닛의 온도는 450℃혹은 그 이상의 온도로 상승하여 위험한 상황을 초래할 수 있다.
실시 예 2에서 건조 히터 온도와 공기 배출구(2b)의 공기 온도 사이의 차이는 6 ℃정도이며, 이러한 사실은 건조 히터(4)에서 발생하는 주울 열의 손실이 거의 없이 덕트 케이싱부재(2)를 통과하여 드럼 내부로 뜨거운 공기를 배출할 때 높은 에너지 효율을 가지는 건조 히터(4)임을 증명하는 것이다.
비교실시 예에서 시즈 히터 온도가 260 ℃, 시즈 히터와 공기 배출구(2b) 사이의 공간의 온도는 177℃ 그리고 공기 배출구(2b)의 공기 온도가 89 ℃로 온도가 급속히 떨어짐을 확인할 수 있다.
이는 비교실시 예에서 사용하는 시즈 히터의 효율이 상당히 취약하다는 것을 입증해 주는 것이며, 이로 인해 덕트 케이싱부재(2)의 표면은 138℃ 의 아주 높은 온도를 나타내게 되어 에너지 효율이 매우 낮음을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이 본원 발명인 제 2 실시 예인 경우 작동 중 덕트 케이싱부재(2)의 표면온도가 27℃ 내외로 저온이므로, 건조용 히팅 유니트(1)를 제조할 경우 덕트 케이싱부재(2)를 합성수지재로 제조하여도 안전하게 사용이 가능한 것이다.
또 본원 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 최상, 최하층의 단위 히터부(5)의 상, 하부에 간격이 구비되어 건조가 종료된 후 이후 냉각을 위해 블로워 팬(3)의 구동 모터를 가동할 때 상기 상, 하부 사이의 간격으로 공기가 송풍되어 단위 히터부(5) 뿐만 아니라 덕트 케이싱부재(2)를 빠르게 냉각시켜 전체 건조 시간을 줄일 수 있으며, 덕트 케이싱부재(2)와 덕트 케이싱부재(2)에 덕트 케이싱부재(2)로부터 주변에 위치하는 플라스틱 또는 전선 등의 열에 의한 손상을 방지할 수 있는 것이다.
본원 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 상기한 바와 같이 작동 시 덕트 케이싱부재(2)의 온도가 높지 않아 덕트 케이싱부재(2) 뿐만 아니라 덕트 케이싱부재(2)의 주변의 부품을 합성수지재로 제조하여 제조 비용 및 중량을 줄일 수 있는 것이다.
이하, 표 3은 본 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)와 종래의 시즈(sheath) 히터가 장착된 건조용 히팅 유니트(1)를 사용되는 소비 전력량, 소비 전력, 라인전류를 측정하여 표시한 것으로 소비 전력량은 30분 동안 작동했을 때의 값이다.
| 소비전력량 (Wh) | 소비전력 (W) | 라인전류 (Arms) | 전압 (Vac) | |
| 본 발명의 제 2 실시 예 | 469 | 926 | 4.18 | 220 |
| 비교 실시 예 | 1,058 | 2,108 | 9.59 | 220 |
소비전력량은 통상 드럼 세탁기에서 건조 모드의 최소 설정시간인 30분 동안 건조를 수행했을 때의 측정 값인 것이다.
상기 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 469 Wh 임에 비해 비교실시 예 1의 시즈 히터는 1,058 Wh로써 본원 발명인 건조 히터(4)에 비해 2.2 배 이상으로 높은 전력 소모량을 보여 주어 에너지 효율이 매우 낮음을 확인할 수 있다.
또한 비교실시 예의 시즈 히터는 라인전류가 거의 10 A에 도달해 있는 반면 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 4.2A에 지나지 않으므로, 큰 전력 소모를 필요로 하는 여타의 다른 가전기기, 예를 들어 진공청소기를 동시에 가동시킬 수 있다.
이하, 표 4는 사용자가 매일 30분씩 월간 25회의 건조를 실시할 경우 본 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)와 종래의 시즈(sheath) 히터가 장착된 건조용 히팅 유니트(1)를 사용되는 소비 전력량 및 이에 따르는 전기료를 표시한 것이다.
(전기료는 본원 발명의 출원일을 기준으로 하여 산정된 것이다.)
| 소비 전력량 (kW-h) | 최고온도 도달시간(분) | 총 낭비시간 (분) | 전기료 (원) | |
| 본 발명의 제 2 실시 예 | 11.7 | 3 | 1시간 15분 | 35,000 |
| 비교 실시 예 | 26.5 | 10 | 4시간 10분 | 80,000 |
※최고온도 도달시간(분)은 각 히터의 건조 작동 시 발열되는 최고 온도의 도달 시간임.
상기 표 4에서 확인되는 바와 같이 사용자가 매일 30분씩 월간 25회의 건조를 실시할 경우 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 11.7 kWh 만큼만 소모하는 반면 비교실시 예의 시즈 히터는 26.5 kWh를 소모하기 때문에 누진제 적용에 의한 사용 전기료는 훨씬 높은 것이다.
또한, 드럼세탁기에서 에어 워시 기능을 사용할 경우, 에어 워시를 수행하는데 소요되는 시간이 약 22~25분 정도 소요되는 점을 감안하면, 본 발명인 제 2 실시 예의 건조 히터(4)는 15분으로 매우 빠르게 에어 워시를 실시하는 것이 가능하기 때문에 시간절약, 전력소모량 절감 및 전기료 등의 절약 등 여러 면에서 상당한 장점을 지니고
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 종래의 세탁물 건조용 히팅 유니트를 도시한 사시도
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시 예를 도시한 실시도
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 실시도
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 실시도
도 7은 본 발명인 세탁물 건조용 히팅 유니트의 일 실시 예를 도시한 실시도
도 8은 본 발명인 세탁물 건조용 히팅 유니트의 다른 실시 예를 도시한 실시도
도 9는 본 발명의 건조 히터 온도와, 배출 공기 온도를 다채널 온도 기록계를 사용하여 측정한 온도 차트
도 10은 종래 건조용 히팅 유니트에서 건조 히터 온도와, 배출 공기 온도를 다채널 온도 기록계를 사용하여 측정한 온도 차트
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
1 : 건조용 히팅 유니트 2 : 덕트 케이싱부재
3 : 블로워 팬 4: 건조 히터
5 : 단위 히터부 6 : 온도 센서
7 : 히터 케이싱 10 : 베이스 플레이트부재
20 : 면상 발열부재 30 : 열전도 플레이트부재
40 : 방열 플레이트부재
Claims (2)
- 열전도성 재질로 형성되는 베이스 플레이트부재와;상기 베이스 플레이트부재에 절연되어 장착되며, 전기 전원을 공급받아 발열하는 면상 발열부재와;열전도성 재질로 형성되며, 상기 면상 발열부재 상에 절연된 상태로 접촉되는 열전도 플레이트부재와;열전도성 재질로 방열 핀 형상으로 형성되어 상기 열전도 플레이트부재의 상부에 장착되는 방열 플레이트부재를 포함한 단위 히터부가 다수 적층된 것을 특징으로 하는 건조 히터.
- 공기 유입구와 공기 배출구를 구비하여 유입된 공기를 드럼 내부로 안내하는 덕트 케이싱부재와;상기 덕트 케이싱부재 내부에 장착되며, 모터에 의해 회전되어 공기를 송풍시키는 블로워 팬과,상기 덕트 케이싱부재의 내부에 장착되어 공기를 가열하는 건조 히터를 포함하되,상기 건조 히터는 열전도성 재질로 형성되는 베이스 플레이트부재와;상기 베이스 플레이트부재에 절연되어 장착되며, 전기 전원을 공급받아 발열하는 면상 발열부재와;열전도성 재질로 형성되며, 상기 면상 발열부재 상에 절연된 상태로 접촉되는 열전도 플레이트부재와;열전도성 재질로 방열 핀 형상으로 형성되어 상기 열전도 플레이트부재의 상부에 장착되는 방열 플레이트부재를 포함한 단위 히터부가 적층된 것을 특징으로 하는 세탁물 건조용 히팅 유니트.
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