KR20120014428A - 의류건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의류건조기에 관한 것으로, 상세하게는 열교환수단이 구비된 의류건조기에 있어서 폐열을 회수하여 에너지 효율을 향상시키고 압축기의 과열을 방지하여 신뢰성을 향상시키는 의류건조기에 관한 것이다.
본 발명은 본체; 상기 본체 내부에 회전가능하게 설치되는 터브; 상기 본체에 설치되며, 외기를 흡입하여 상기 터브 내부로 외기를 공급하는 흡입덕트; 상기 흡입덕트에 설치되어 흡입되는 공기를 가열하는 제1열교환기; 상기 터브를 통과한 공기를 상기 본체 외부로 배출하는 배기덕트; 상기 배기덕트에 설치되어 배기되는 공기를 냉각하는 제2열교환기; 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 각각 설치되어 냉매압축사이클을 구성하는 압축기 및 팽창기; 및 상기 압축기와 상기 제1열교환기 하류의 공기 사이에 설치되는 열전달수단;을 포함하는 의류건조기를 제공한다.

Description

의류건조기{CLOTHES DRYER}

본 발명은 의류건조기에 관한 것으로, 상세하게는 열교환수단이 구비된 의류건조기에 있어서 폐열을 회수하여 에너지 효율을 향상시키고 압축기의 과열을 방지하여 신뢰성을 향상시키는 의류건조기에 관한 것이다.

일반적으로, 의류 건조기라 함은 세탁이 완료되어 탈수 과정이 종료된 상태의 세탁물을 건조기의 터브(또는 드럼) 내부로 투입하고, 터브 내부로 열풍을 공급하여 세탁물의 수분을 증발시켜서 세탁물을 건조하는 기기이다.

의류건조기의 터브에서 세탁물의 수분을 증발시키고 빠져나가는 공기는 터브 내부의 세탁물의 수분을 가지게 되어 고온 다습한 상태의 공기가 된다. 이때 이 고온 다습한 공기를 처리하는 방식에 따라서 건조기를 분류할 수 있다. 즉, 고온 다습한 공기가 건조기 외부로 배출되지 않고 순환하면서 응축기에서 외부 공기와 열교환이 일어나도록 하여 고온 다습한 공기 중에 포함된 수분을 응축시키는 응축식 건조기와, 드럼을 통과하고 나오는 고온 다습한 상태의 공기를 외부로 직접 배출시켜 버리는 배기식 건조기로 나뉘어질 수 있는 것이다..

이러한 의류건조기에 관하여 배기식 의류건조기를 예로 들어 일반적인 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 배기식 의류건조기의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 전방면에 도어(2)가 형성된 본체(1)와, 상기 본체(1) 내에 회전 가능하게 설치되어 내측 둘레면에 복수개의 리프터(4)가 돌출된 터브(3)와, 상기 터브(3)에 회전력을 부여하는 구동수단과, 흡입된 외부 공기를 고온으로 가열하여 열풍을 생성하는 히터(5)와, 터브(3)의 후방에 연통되어 상기 히터(5)에 의해 생성된 열풍을 터브(3) 내측으로 안내하는 흡입덕트(7)와, 상기 터브(3)의 전방에 연통되어 건조 후 배출되는 습한 공기를 배기덕트(15)로 안내하는 린트덕트(8) 및, 상기 린트덕트(8) 후방에 설치되어 송풍력을 발생하는 송풍팬(13)으로 구성된다.

상기 린트덕트(8)의 입구부에는 터브(3)에서 배출되는 공기로부터 먼지나 보푸라기 등의 이물질을 걸러내는 필터(14)가 설치된다.

상기 터브(3)를 회전시키는 구동수단은 모터(10)와, 이 모터(10)에 결합된 구동풀리(11)에 연결됨과 동시에 상기 터브(3)의 외주면을 감고 있는 구동벨트(12)로 이루어져, 상기 모터(10)의 회전에 의해 구동풀리(11)가 회전하게 되면 구동풀리(11)에 감겨진 벨트(12)가 회전하면서 터브(3)를 회전시키도록 되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 의류건조기의 건조과정은 다음과 같다.

먼저, 터브(3) 내측에 건조대상물인 의류 등을 투입한 후, 건조행정을 수행시키면 히터(5) 및 모터(10)가 작동되며, 터브(3)가 회전됨과 동시에 송풍팬(13)이 회전하게 된다. 그리고, 상기 송풍팬(13)이 작동됨에 따라 외기의 공기가 흡입되어 히터(5)에 의해 가열된 후 흡입덕트(7)를 통해 회전상태의 터브(3) 내측으로 강제 유입되고, 터브(3) 내로 유입된 열풍은 젖은 상태의 건조대상물의 수분을 증발시켜 건조시킨 다음, 고습의 공기가 되어 린트덕트(8) 및 배기덕트(15)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다.

통상적으로 배기식 의류건조기는 히터의 신속한 공기 가열로 전체적인 건조시간을 단축할 수 있고, 대용량으로 제작할 수 있는 장점이 있는 반면, 유입되는 공기를 히터만으로 가열하고 그대로 배출하기 때문에 에너지 소모가 크다는 단점이 있다. 보다 상세하게는 터브 내에서 건조과정에 사용되지 못하고 손실되는 에너지가 전체 공급되는 에너지의 30~40%에 해당하고, 배기덕트를 통해 배출되는 에너지가 전체 공급에너지의 80%정도에 해당하여 에너지 낭비가 상당하다는 문제점을 가지는 것이다.

이러한 배기식 의류건조기의 에너지 낭비 문제를 완화시키는 방편으로 열교환 수단을 사용하여 폐열의 일부를 회수하는 경우도 있다. 하지만, 이러한 경우도 열교환 수단은 일반적으로 설계상 용량의 한계가 있어서 사용시 과열이 되는 경우가 많다. 특히, 히트펌프 등에서 사용되는 압축기의 과열이 가장 큰 문제가 될 수 있다. 압축기가 과열되는 경우 제품의 신뢰성이 떨어질 수 있고, 냉매의 압축 효율도 떨어지게 되어 전체적인 열교환 효율이 저하되는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술적인 문제를 해결하기 위한 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.

본 발명은 에너지 효율을 향상시키기 위해 히트펌프를 사용한 의류건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 폐열회수수단인 히트펌프의 압축기의 과열을 방지하면서도 이를 이용하여 폐열을 회수할 수 있는 의류건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그에 따라 본 발명은 에너지 효율을 향상시켜 소비전력을 줄이고 신뢰성이 높은 의류건조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적인 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 구성을 제공한다.

본 발명은 본체; 상기 본체 내부에 회전가능하게 설치되는 터브; 상기 본체에 설치되며, 외기를 흡입하여 상기 터브 내부로 외기를 공급하는 흡입덕트; 상기 흡입덕트에 설치되어 흡입되는 공기를 가열하는 제1열교환기; 상기 터브를 통과한 공기를 상기 본체 외부로 배출하는 배기덕트; 상기 배기덕트에 설치되어 배기되는 공기를 냉각하는 제2열교환기; 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 각각 설치되어 냉매압축사이클을 구성하는 압축기 및 팽창기; 및 상기 압축기와 상기 제1열교환기 하류의 공기 사이에 설치되는 열전달수단;을 포함하는 의류건조기를 제공한다.

본 발명의 상기 측면은 열전달수단을 통해 상기 압축기와 상기 제1열교환기 하류의 공기 사이에 열전달을 발생하게 하여 폐열을 회수하여 에너지 효율을 향상시키고, 압축기의 과열을 방지할 수 있어서, 소비전력을 감소시키고 압축기의 작동에 대한 신뢰성을 향상시키게 된다.

여기서 상기 제1열교환기는 응축기이고, 상기 제2열교환기는 증발기로 구성될 수 있다.

또한 상기 열전달수단은 히트파이프(heat-pipe)인 것을 특징으로 하도록 구성될 수 있다. 상기 히트파이프는 양단에 제1히트싱크와 제2히트싱크를 포함하고, 상기 제1히트싱크는 상기 압축기의 표면과 접촉되도록 구성된다.

이 경우 상기 제2히트싱크는 상기 응축기 하류에 위치하며, 표면에 다수의 열전달 핀을 구비하도록 구성된다.

상기의 구성에 의하면, 상기 히트파이프는 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 이상이면, 상기 제1히트싱크에서 압축기로부터 열을 흡수하여 상기 제2히트싱크에서 공기로 방열하게 된다.

또한, 상기 히트파이프는 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 미만이면, 상기 제2히트싱크가 상기 응축기 하류의 공기로부터 열을 흡수하여 상기 제1히트싱크에서 상기 압축기로 열을 전달하여 상기 압축기를 예열하게 된다.

따라서 상기와 같은 구성에 의하면, 폐열을 회수하여 공기의 가열에만 사용하는 것이 아니라, 의류건조기의 작동 초기에 압축기가 충분히 작동하지 못하는 것을 방지하게 위하여 압축기를 예열하는 효과도 발생하게 된다.

상기와 같은 구성이 더욱 효과적으로 작동되기 위해서 상기 압축기는 상기 흡입덕트의 입구측에 위치하도록 구성할 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 열전달수단을 통해 압축기와 터브로 공급되는 공기 사이에 열전달을 발생하게 하여, 폐열 회수를 통해 에너지 효율을 향상시키고, 압축기의 과열을 방지할 수 있어서, 소비전력을 감소시키고 압축기의 작동에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과를 가진다.

또한, 폐열을 회수하여 공기의 가열에만 사용하는 것만이 아니라, 압축기를 예열하여 의류건조기의 작동 초기에 압축기가 충분히 작동하지 못하는 것을 방지하는 효과도 가진다.

도 1은 일반적인 의류건조기의 개략도.
도 2는 본 발명 의류건조기의 내부 사시도.
도 3은 본 발명 의류건조기의 히트펌프의 확대 사시도.
도 4는 본 발명 열전달수단인 히트 파이프의 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명 의류건조기의 내부를 부분절개한 사시도, 도 3은 본 발명 의류건조기의 히트펌프의 확대 사시도, 도 4는 본 발명 열전달수단인 히트 파이프의 개략도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명 의류건조기의 외부를 형성하는 본체(110)와, 상기 본체 내부에 회전가능하게 설치되는 터브(120)가 구비되어 있다. 상기 터브는 전방과 후방에서 서포터(미도시)에 의해 회전가능하게 지지된다.

상기 터브의 후방에서는 상기 본체에 설치되며, 외기를 흡입하여 상기 터브 내부로 외기를 공급하는 흡입덕트(130)가 터브의 하부에서 연장되어 상기 터브의 상하방향으로 설치되어 있다. 상기 흡입덕트에 의해 상기 터브 내부로 흡입되는 공기가 흐르는 흡기유로가 형성된다.

이때, 상기 흡입덕트(130)에는 흡입되는 공기를 가열하는 제1열교환기(140)가 구비된다. 본 실시예에서 상기 제1열교환기는 응축기를 나타낸다. 한편 상기 흡입덕트의 내부에는 상기 제1열교환기 외에 흡입되는 공기를 세탁물의 건조에 필요한 고온의 공기가 되도록 가열하는 히터(미도시)가 설치될 수도 있다. 또한 상기 흡입덕트의 내부에는 흡기를 위한 보조팬(190)이 구비될 수도 있다.

상기 터브로 유입되는 공기는 상기 제1열교환기(140)에 의해서 또는 제1열교환기와 히터에 의해서 가열되어 약 300℃ 정도의 고온의 공기가 된다. 이렇게 고온으로 터브에 유입된 공기는 세탁물을 건조시킨 후 상기 터브의 전면의 하측에 위치하는 전면덕트(미도시)로 유입되어 린트필터(미도시)를 거쳐 배기덕트(150)를 통해 본체 외부로 배출된다.

상기 배기덕트(150)는 상기 터브에서 나오는 열풍을 외부로 배출하기 위한 배기 유로를 형성한다. 이러한 배기 유로에는 터브 속의 공기를 흡입하여 건조기 외부로 강제 송풍하는 송풍팬(155)이 구비될 수 있다.

한편 상기 배기덕트(150)에는 도 3에 도시되듯이 배기되는 공기를 냉각하는 제2열교환기(160)가 설치된다. 상기 제2열교환기(160)는 증발기로 구성된다.

도 3을 참고하면, 본 발명에서는 상기 제1열교환기(140)와 제2열교환기(160)의 사이에 각각 설치되는 압축기(170) 및 팽창기(미도시)를 더 포함하여 냉매압축사이클을 구성한다. 즉, 제1열교환기(140), 압축기(170), 제2열교환기(160), 팽창기가 차례대로 배관에 의해 연결되어 하나의 냉매압축사이클을 구성하게 되는 것이다. 일반적으로 이러한 구성을 히트펌프라고도 한다.

상기 냉매압축사이클에서 냉매는 제2열교환기인 증발기에서 터브를 빠져나온 고온 다습한 공기와 열교환하여 저온의 기체상태로 되고, 상기 압축기에서 압축되어 고온의 기체상태가 되며, 상기 제1열교환기에서 흡입덕트에서 터브로 들어갈 차가운 공기와 열교환하여 저온 고압 상태가 되며, 상기 팽창기에서 팽창되어 저온 저압의 액체상태가 된다.

따라서, 냉매는 배기덕트를 통해 빠져나가는 뜨거운 공기와 열교환을 통해 폐열을 흡수하게 되고, 그에 따라 배기덕트를 통해 나가는 공기는 냉각되어 수분이 제거된 저온 건조한 상태로 배기덕트에서 형성된 배기구(151)를 통해 본체 외부로 나가게 된다.

본 발명의 의류건조기에서는 상기 압축기(170)와 상기 제1열교환기 하류(141)의 공기 사이에 도 2와 도 3에 도시되듯이 열전달수단(180)이 설치된다. 일반적으로 압축기는 작동 중에 온도가 상승하여 표면의 온도가 상당히 높다. 그에 따라 압축기가 과열되면 압축성능이 떨어질 수 있다.

본 발명의 상기 측면은 열전달수단(180)을 통해 상기 압축기와 상기 제1열교환기 하류의 공기 사이에 열전달을 발생하게 하는 것이다. 상기 제1열교환기 하류(141)의 공기는 상기 냉매압축사이클에 의해 사전에 가열된 공기로 흡입덕트(130)를 통해 터브(120) 내부로 전달될 공기다. 하지만, 상기 압축기가 과열된 상태에 비해서는 여전히 온도가 충분히 높지는 않다. 따라서, 이러한 압축기 표면의 고온을 그대로 대기중에 버리는 것보다는 폐열을 회수하여 에너지 효율을 향상시키는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 상기 열전달수단(180)은 히트파이프(heat-pipe,184)인 것을 특징으로 한다. 상기 히트파이프는 양단에 제1히트싱크(181)와 제2히트싱크(182)를 포함하고, 상기 제1히트싱크(181)는 상기 압축기의 표면과 접촉되도록 구성된다.

도 4에는 이러한 히트파이프(184)의 형상이 도시되어 있는데, 상기 히트파이프(184)는 양단이 밀봉된 얇은 파이프 형태를 가지고 있으며 내부에 열전달 매체가 봉입되어 있다. 상기 열전달 매체는 히트파이프의 일단과 연결되는 고온측에서 열을 전달받아 저온측에 해당되는 히트파이프의 타단으로 이동한다.

보다 상세하게는 도 4에 도시되듯이 상기 히트파이프(184)의 내부는 중심부에 증기가 통과할 수 있는 증기통로(185)와 외측에 다공성 재질로 된 위크(186)가 형성되어 있다. 가령 상기 제1히트싱크측(a)이 고온인 경우, 상기 제1히트싱크측의 열전달 매체가 증발하여 중심부의 증기통로(185)를 통해 제2히트싱크측(b)으로 이동되고, 저온의 제2히트싱크측에서 응축된다. 응축된 열전달 매체는 다공성 재질의 위크(186)를 통해 제1히트싱크측(a)으로 환류된다. 이러한 열전달 매체의 이동은 히트파이프 내부의 압력차에 의해 다른 이송수단이 없다고 하더라도 이루어진다. 즉, 증발된 열전달 매체는 증발된 압력에 의해 제1히트싱크측(a)에서 제2히트싱크측(b)으로 이동되고, 응축된 열전달 매체는 위크(186)에서 다공성 재질을 통과하며 압력강하가 발생하게 되어 압력이 높은 제2히트싱크측(b)에서 제1히트싱크측(a)으로 이동하게 되는 것이다.

이러한 히트파이프의 제1히트싱크(181)는 압축기의 표면과 접촉되도록 구성되어 있다. 그에 따라, 압축기가 작동함에 의해 온도가 상승하게 되면, 압축기 표면과 접촉된 제1히트싱크로 열이 전달되어 히트파이프에 의해 압축기를 냉각시킬 수 있는 것이다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 히트파이프는 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 이상이면, 상기 제1히트싱크(181)에서 압축기로부터 열을 흡수하여 상기 제2히트싱크(182)에서 공기로 방열하게 된다. 히트파이프 내부에 들어있는 열전달 매체는 일반적으로 냉매가 사용되며, 냉매의 작동온도 및 압력을 임의로 설정할 수 있다. 그에 따라 압축기에 무리가 가지 않을 정도의 온도를 미리 결정하여 히트파이프 내부의 열전달 매체의 압력을 설정하면, 그 온도에서 히트파이프가 작동되도록 할 수 있다. 그에 따라 압축기의 과열을 방지할 수 있어서, 소비전력을 감소시키고 압축기의 작동에 대한 신뢰성을 향상시키게 된다.

한편 상기 히트파이프가 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 미만이면, 상기 제2히트싱크(182)가 상기 제1열교환수단인 응축기 하류(141)의 공기로부터 열을 흡수하여 상기 제1히트싱크(181)에서 상기 압축기로 열을 전달하여 상기 압축기를 예열하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성도 히트파이프 내부의 열전달 매체의 작동온도를 미리 적절히 설정함에 의해 가능하게 된다.

이러한 구성에 의하면, 의류건조기의 작동 초기에 압축기(170)가 예열되지 않아 충분히 작동하지 못하는 경우 상기 제1열교환기(140)에 의해 가열된 공기로부터 일정한 열을 흡수하여 압축기를 예열하고, 압축기가 충분히 가열되면 압축기의 과열을 방지하기 위하여 압축기로부터 방출되는 폐열을 흡수하여 터브로 들어갈 공기의 가열에 폐열을 사용하게 된다. 따라서, 본 발명은 폐열을 효과적으로 사용하여 압축기의 과열도 방지할 수 있고 소비전력을 감소시키며 압축기의 작동에 대한 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라, 압축기를 예열하여 의류건조기의 작동 초기에 압축기가 충분히 작동하지 못하는 것을 방지하여 의류건조기의 성능을 향상시키는 효과도 가진다.

한편 본 발명의 다른 실시예로 상기 제2히트싱크(182)는 상기 제1열교환수단인 응축기 하류(141)에 위치하며, 표면에 다수의 열전달 핀(183)을 구비하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 열전달 핀을 사용하여 열전달 효율을 높이기 위한 구성이다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예로 전술한 구성들이 더욱 효과적으로 작동되게 하기 위해서 상기 압축기(170)는 상기 흡입덕트(130)의 입구측에 위치하도록 구성할 수도 있다. 그에 따라, 자연대류에 의해 상기 열전달수단에 의한 폐열회수의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

110 : 본체 120 : 터브
130 : 흡입덕트 140 : 제1열교환기
150 : 배기덕트 160 : 제2열교환기
170 : 압축기 180 : 열전달수단
181 : 제1히트싱크 182 : 제2히트싱크
183 : 열전달 핀 184 : 히트파이프
185 : 증기통로 186 : 위크
190 : 보조팬

Claims (8)

1. 본체;
   상기 본체 내부에 회전가능하게 설치되는 터브;
   상기 본체에 설치되며, 외기를 흡입하여 상기 터브 내부로 외기를 공급하는 흡입덕트;
   상기 흡입덕트에 설치되어 흡입되는 공기를 가열하는 제1열교환기;
   상기 터브를 통과한 공기를 상기 본체 외부로 배출하는 배기덕트;
   상기 배기덕트에 설치되어 배기되는 공기를 냉각하는 제2열교환기;
   상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 각각 설치되어 냉매압축사이클을 구성하는 압축기 및 팽창기; 및
   상기 압축기와 상기 제1열교환기 하류의 공기 사이에 설치되는 열전달수단;을 포함하는 의류건조기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1열교환기는 응축기고, 상기 제2열교환기는 증발기인,
   의류건조기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 열전달수단은 히트파이프(heat-pipe)인 것을 특징으로 하는,
   의류건조기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 히트파이프는 양단에 제1히트싱크와 제2히트싱크를 포함하고,
   상기 제1히트싱크는 상기 압축기의 표면과 접촉되는,
   의류건조기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2히트싱크는 상기 응축기 하류에 위치하며, 표면에 다수의 열전달 핀을 구비하는, 의류건조기.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 히트파이프는 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 이상이면, 상기 제1히트싱크에서 압축기로부터 열을 흡수하여 상기 제2히트싱크에서 공기로 방열하는,
   의류건조기.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 히트파이프는 상기 압축기의 표면온도가 일정온도 미만이면, 상기 제2히트싱크가 상기 응축기 하류의 공기로부터 열을 흡수하여 상기 제1히트싱크에서 상기 압축기로 열을 전달하여 상기 압축기를 예열하는,
   의류건조기.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 압축기는 상기 흡입덕트의 입구측에 위치하는,
   의류건조기.
   

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