KR20180080720A

KR20180080720A - 음압식 의류 건조기 제어방법

Info

Publication number: KR20180080720A
Application number: KR1020160180122A
Authority: KR
Inventors: 이승배
Original assignee: 주식회사 에어로네트
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-13

Abstract

공기 제트를 이용하는 음압식 의류 건조기가 개시된다. 개시된 의류 건조기는 내부에 피건조물이 수용되는 텀블러; 상기 텀블러를 회전 구동하는 구동부; 외부 공기를 상기 텀블러 내부로 흡입하는 사류 팬 유닛; 및 상기 텀블러의 후부(rear portion)에 배치되어 선택적 또는 동시에 구동하는 제1 히터 및 제2 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

음압식 의류 건조기 및 그 제어방법{Negative pressure type clothes dryer and method for controlling the same}

본 발명은 음압식 의류 건조기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 텀블러 후방에 배치된 2개의 히터를 이용하여 텀블러 내부의 중앙과 텀블러 내벽면 측으로 가열된 고온의 공기 제트를 분사하여 피건조물을 효율적으로 건조하는 음압식 의류 건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 건조기는 피건조물(이하, '젖은 의류'라고 한다)을 말리는 데 필요한 에너지를 공급하기 위해 히터를 구비한다.

이와 같이 히터를 이용해 젖은 의류에 열에너지를 공급하면 젖은 의류의 표면으로 열전달이 된다. 이러한 열전달에 의해, 젖은 의류의 표면에서는 물의 잠열(h_fg=2,444.3 kJ/kg)을 극복하고 기화가 일어난다. 이때, 건조기 내에서 증발된 수분은 공기 중으로 분산(Diffusion)되며, 젖은 의류의 표면이 마르면서 섬유 속에 있는 물이 모세관(Capillary) 현상으로 인해 계속 의류의 표면으로 이동하여 증발하게 된다. 예를 들어 젖은 물 100g을 약 10분 사이에 팬으로 송풍하여 건조가 일어난다고 가정하는 경우(T=24℃, RH=50% 환경), 건조에 필요한 에너지는 다음 식과 같이 계산된다.

h_fg × m =2,444.3 kJ/kg × 0.1 kg = 244.4 kJ

이때 팬에 들어가는 입력 전기에너지는 100 W(팬 소비전력) × 600 sec = 60,000J 이며, 팬에 의해 전달되어 지는 단위 질량당 열에너지양 h(엔탈피 J/kg) = Cp(kJ/kgK) × ΔT = 1,004 × (24-17.16) = 6,867.4 J/kg 이며,

= 1.21 × 5 /60 × 6,867.4 = 692.5 J/s, E_fan =692.5 × 600 = 415,480 J 으로 계산된다. 즉, 팬의 전기 입력에너지에 대한 증발 에너지효율인 COP는 244,400/60,000 로서 4.07(>>1.0)이다. 또한 팬에 의한 전체 에너지 총합에 대한 증발에너지 비 = 244,400/ (60,000 + 415,480) = 51.4%이다. 즉, 히트 펌프(Heat Pump) 방식처럼 제트를 이용한 건조도 외부의 에너지를 전달하게 되면 들어간 입력 보다 더 많은 에너지 전달이 가능하다.

그러나 이를 위해서는 두가지의 조건에 대해 만족해야 한다.

첫째는, 열전달이 일어나야 하므로 외부 공기온도가 젖은 의류의 습구온도보다 높아야 한다.

둘째는, 히터 열전달 혹은 공기 열전달을 효과적으로 일으키는 텀블러(Tumbler) 내부 증발인 경우 텀블러 내로 유입된 공기가 의류 단위시간당 수증기 증발질량을 가지고 텀블러 외부로 나갈 수 있도록 습도가 낮아야 한다. 예를 들어 60분 시간내에 8.45 lb의 젖은 의류 수분 2,170g을 건조 시 단위시간 당 수분량은 2,170g/60min 즉, 36.2g/min이다. 24℃, 50% RH의 외부공기 9CMM을 공급하는 경우 품을 수 있는 수분량은 10.3g/m3 × 9 m3 /min. = 92.9 g/min. 로서 36.2g/min 보다 훨씬 크게 된다. 따라서 풍량이 클수록 건조에 유리해지나, 풍량이 증가하면 소비전력이 풍량에 3승에 비례하고 소음 또한 증가하므로 최적의 값이 존재하게 된다.

종래의 벤트 히터방식 의류 건조기는 도 1에 도시된 바와 같이, 드럼, 모터, 히터 및 시로코형 팬을 포함하여 이루어진다. 드럼은 회전구동을 위해 구동벨트로 연결된 모터에 의해 구동된다. 드럼에 장입된 젖은 의류를 건조시키기 위해 저습의 실내 공기를 가열해서 드럼 내부로 공급한다. 이 경우, 압력차에 의해 실내로부터 의류 건조기로 누입된 공기는 히터를 통과하여 가열된 후, 의류 건조기의 후방 벽면에 형성된 작은 구멍들을 통해 약 10m/s 이내의 저속으로 드럼 내부로 분사된다.

이때, 상기 가열 공기의 온도는 젖은 의류로부터 수분이 증발되면서 의류 표면의 포화온도 정도로 낮아진 후, 도어의 앞 부분에 마련된 린트 제거망이 배치된 토출구로 배출된다.

이러한 공기의 흐름(유동)은 드럼과 동일한 모터로 구동되는 시로코형 팬에 의해 이루어지며, 이때 배출된 높은 상대습도의 공기는 덕트를 통하여 옥외로 배출된다. 이 때의 텀블러 내부 공기의 상태는 도 2에 나타난 습공기선도(Psychrometic chart)로부터 확인할 수 있다.

즉, 24℃ 및 상대습도 50%, 풍량 3.9CMM의 입구유입공기는 5.2kW 용량의 히터를 거치면서 건구온도 88℃, 상대습도 2.6%의 건공기로 변환되어 텀블러 내로 유입된다. 이 때의 단위 공기 질량당 엔탈피는 127.79kJ/kg으로써 젖은 의류에 닿으면서 습구온도까지 단열냉각이 일어난다고 가정하면 젖은 의류 표면에서의 공기는 33℃이며 가능한 이론적 제습량은 단위 공기량당 수분함유질량과 입구공기질량을 곱한 값인 1,526g/min.과 같다. 그런데 29분에 2%까지 건조가 이루어지는 경우 필요한 평균 건조량인 73.3g/min과 비교하면 이론적 제거수분량 대비 약 4.81%로써 매우 비효율적임을 알 수가 있다. 이는 종래의 의류 건조기의 히터통과 공기의 습구온도가 33.0℃(젖은 의류의 온도)로서 24℃의 외기공기 에너지는 활용하지 않아 전체 건조효율이 낮게 된다.

도 3에 나타난 바와 같이 히터용량이 커지는 경우 건조시간은 단축이 되나, 히터통과 건구온도와 습구온도와의 차이인 열전달 온도 차 ΔT의 기울기가 건구온도의 중가 기울기보다 낮아 히터용량이 증가할수록 비효율적이 됨을 알 수가 있다.

하지만, 이러한 종래의 의류 건조기를 히트 펌프와 같이 실내의 공기에너지를 건조기 텀블러로 끌어들여 가용한 공기에너지 대비 의류 수분 잠열의 비를 90% 이상으로 활용하면서 건조를 하는 경우, 건조시간이 길어지는 문제와 더불어 의류 건조중량기준으로 10%이하의 수분함유율에서는 건조가 더욱 어려워지는 문제점을 안고 있다.

이러한 종래의 의류 건조기는 히터 덕트로 유입된 공기가 히터를 통과하면서 히터용량이 5.2kW 이고 풍량이 3.28CMM인 조건에서 88℃로 가열된 상태로 텀블러에 공급이 된다. 이 때의 상대습도는 2.6%로 매우 낮아 텀블러 내 젖은 의류에 닿으면 급속하게 건조가 일어나지만, 텀블러내 고온의 공기는 히터공기 토출구 부근에 집중된다. 이에 따라 건조초기에는 젖은 의류가 텀블러와 함께 회전하면서 원심력으로 인해 텀블러의 내벽면에 달라붙게 된다. 이로 인해 텀블러 내 고온의 공기는 텀블러의 가운데 공간을 통해 린트 망이 있는 컬렉터로 빨려 들어가 시로코형 팬을 통과하여 배기덕트로 배출되므로 텀블러 내의 고온의 공기를 이용하여 젖은 의류의 건조를 효율적으로 행하기 어렵게 된다.

이러한 문제를 극복하도록 젖은 의류로의 열전달을 증가시키기 위해, 종래에는 히터의 가열 알고리즘을 변경하여 최초에는 낮은 히터용량으로 건조를 하다가 최종 잔류수분량이 약 10% 이하가 되면 시간당 건조중량인 건조속도가 줄어들기 때문에 히터용량을 증가시키거나 동시에 풍량을 줄여 히터 통과 유입공기온도를 높이는 방식으로 에너지소비를 감소시키는 기술을 적용하였다.

그러나 초기 건조기간에 여전히 뜨거운 공기는 텀블러의 가운데를 통해 젖은 의류와 열전달 없이 에너지가 버려지는 문제가 있었고, 건조 후반부에 큰 용량의 히터를 사용해야 하는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 텀블러의 후방에 원호 형태의 제1 히터와, 제1 히터를 따라 배치된 복수의 제트 노즐을 통해 가열된 공기를 텀블러 내부로 공급하고, 텀블러 중앙부에 저속의 공기가 유입되도록 하여 작은 용량으로도 텀블러 내부의 가운데 부분에 해당하는 정체공간의 온도를 제어하는 제2 히터를 구비하는 음압식 의류 건조장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 건조 초기에 젖은 의류보다 높은 엔탈피를 가지는 실내 공기를 최대한 이용하고, 원심력에 의해 텀블러 내주면에 달라붙은 젖은 의류를 향해 상온의 공기 혹은 제1 히터를 통과하여 가열된 공기가 입사되는 가열된 링 제트를 공급하고, 건조 단계가 진행되면서 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러 내부의 가운데로 몰리는 경우 텀블러 가운데의 건조를 증진함과 동시에 제2 히터가 제1 히터와 함께 구동되며, 최종적으로 건조 말기의 낮은 건조속도를 극복하기 위해 유입 공기량을 낮추는 음압식 의류 건조기의 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내부에 피건조물이 수용되는 텀블러; 상기 텀블러를 회전 구동하는 구동부; 외부 공기를 상기 텀블러 내부로 흡입하는 사류 팬 유닛; 및 상기 텀블러의 후부(rear portion)에 배치되어 선택적 또는 동시에 구동하는 제1 히터 및 제2 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기를 제공한다.

상기 제1 히터는 후부에 원호 형태 또는 원형으로 배치될 수 있다.

상기 텀블러의 후부에는 외부 공기를 상기 제1 히터로 공급하도록 상기 제1 히터의 후방에 대응되는 위치에 공기 제트 노즐부가 형성될 수 있다.

상기 텀블러의 후부에는 상기 제1 히터에 의해 가열된 공기를 상기 텀블러의 수용공간으로 분사하는 복수의 제1 가열공기 분사노즐이 형성될 수 있다.

상기 제2 히터는 상기 팀블러의 후부 중앙에 코일 형태로 배치될 수 있다.

상기 텀블러의 후부 중앙에는 외부 공기를 상기 제2 히터로 공급하도록 상기 제2 히터의 후방에 대응되는 위치에 공기 유입구멍이 형성될 수 있다.

상기 텀블러의 후부 중앙에는 상기 제2 히터에 의해 가열된 공기를 상기 텀블러의 수용공간의 가운데 부분으로 분사하는 복수의 제2 가열공기 분사노즐이 형성될 수 있다.

상기 복수의 제2 가열공기 분사노즐은 상기 팀블러의 후부로부터 수용공간 측으로 돌출된 돔에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 원심력에 의해 회전하는 텀블러의 내측면에 달라붙은 젖은 의류를 향해 상온의 공기 혹은 제1 히터에 의해 가열된 공기를 분사하는 단계; 의류의 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러의 가운데 부분으로 몰리는 경우 텀블러의 수용공간으로 제2 히터에 의해 가열공기를 분사하고, 상기 제1 히터에 의해 가열된 공기를 텀블러의 수용공간으로 분사하는 단계; 및 유입 공기량을 선행 단계들 보다 적게 상기 텀블러의 수용공간으로 공급하는 단계;를 포함하는 의류 건조기 제어방법을 제공한다.

상기 각 단계는 미리 설정된 단계별 건조시간 또는 미리 설정된 단계별 의류 습도센서 값을 판단하여 다음 단계로 진행될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는 소모되는 전력량을 최소화하면서 단시간 내에 의류 건조가 가능한 이점이 있다.

도 1은 종래의 벤트 히터방식 의류 건조기를 나타내는 개략 블록도이다.
도 2는 종래의 벤트 히터방식 의류 건조기의 텀블러 내의 습공기 선도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래의 벤트 히터방식 의류 건조기의 히터용량에 따른 가열된 공기건구온도와 젖은 의류 습구온도와의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음압식 의류건조기의 내부를 보여주는 투시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 사류 팬 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 텀블러의 후부를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 7a 및 도 7b는 텀블러의 후부를 이루는 프레임부를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 8a 및 도 8b는 프레임부에 결합되는 노즐 플레이트를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 9는 캐이싱부의 외관도이다.
도 10은 젖은 의류 건조단계에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 보여주는 정상 건조의 제어단계표이다.
도 11은 젖은 의류 건조단계에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 보여주는 급속 건조의 제어단계표이다.
도 12은 젖은 의류 건조단계의 시간에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화와 및 공기량의 변화제어 순서를 나타내는 순서도이다.
도 13은 젖은 의류 건조단계의 의류 습도센서 값에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 나타내는 순서도이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음압식 의류건조기의 구성을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음압식 의류건조기의 내부를 보여주는 투시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 사류 팬 유닛을 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음압식 의류건조기(1)는 세탁물이 장입되며 회전하는 텀블러(10)와, 텀블러(10) 내부로 고온의 공기를 공급하는 원호 형상의 제1 히터(41) 및 코일 형상의 제2 히터(42)와, 텀블러(10) 내부와 연통되며 텀블러(10) 내부의 공기를 흡입함으로써 텀블러(10) 내부를 음압 상태로 유지하여 공기 제트 노즐부(112)를 통해 공기 제트가 분사되도록 하는 사류 팬 유닛(60)을 포함할 수 있다.

텀블러(10)는 내부에 피건조물(이하,'젖은 의류'라고 한다)을 수용할 수 있는 수용공간을 형성한다. 텀블러(10)는 외주를 감싸는 구동벨트(미도시)를 통해 구동모터(미도시)의 구동력을 전달 받는다. 구동벨트는 내주면에 텀블러(10)의 외주면을 감싸며 산과 골 형태의 벨트면이 구동모터 측 어댑터(미도시)에 결합될 수 있다. 따라서, 구동벨트는 구동모터 구동 시 구동력을 텀블러(10)로 전달함으로써 텀블러(10)를 회전시킨다.

텀블러(10)는 내측면에 텀블러의 길이 방향을 따라 복수의 패들(paddle)(13)이 돌출 형성된다. 복수의 패들(13)은 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된다. 복수의 패들(13)은 수용공간에 투입된 복수의 젖은 의류를 텀블러(10)와 함께 회전시키는 역할을 한다. 또한, 복수의 패들(13)은 텀블러(10)가 회전할 때 의류를 들어 올렸다가 떨어뜨림으로써 젖은 의류가 전체적으로 고르게 열풍에 접할 수 있도록 한다.

텀블러(10)는 전부(front portion)(12)에 젖은 의류를 투입하기 위한 투입구(12a)가 형성되고, 투입구(12a)를 개폐하는 도어(미도시)가 힌지 연결될 수 있다.

텀블러(10)의 후부(11)의 구조와 후부(11)에 배치된 제1 및 제2 히터(41,42)의 구조는 도면을 참조하여 후술한다.

또한, 텀블러(10)의 전부(12)의 하측에는 덕트부(30)가 연통될 수 있다. 덕트부(30)가 연통되는 텀블러(10)의 전부(12)에는 원주방향을 따라 위치하는 덕트 흡입공(31)이 형성될 수 있다. 한편, 흡입력 및 중력에 의해 젖은 의류가 덕트 흡입공(31)을 막는 경우 사류형 임펠러(61)의 압력 부하 변동이 커질 수 있으므로 이를 방지하기 위해 덕트 흡입공(31)은 텀블러(10)의 전부(12) 내주면 상측에 배치될 수 있다.

또한, 덕트 흡입공(31)에는 건조 시 젖은 의류에서 분리된 보플이나 공기 중에 포함된 미세한 오물을 걸러낼 수 있도록 린트망(33)이 설치될 수 있다.

덕트부(30)는 텀블러(10)의 수용공간으로부터 덕트 흡입공(31)을 통해 덕트부(30) 내측으로 유입된 공기를 덕트부(31)의 공기 배출공(35)으로 안내하는 적어도 하나의 가이드 부재(37)를 포함한다. 가이드 부재(37)는 덕트부(30) 내측에 배치되며 덕트 유입공(31)으로부터 공기 배출공(35)을 향해 구부러지게 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 사류 팬 유닛(60)은 사류형 임팰러(61)와, 사류형 임팰러(61)를 회전시키는 구동모터(62)와, 상기 사류형 임팰러(61) 및 구동모터(62)를 감싸는 케이싱부(63)와, 케이싱부(63) 내주면을 따라 배치되어 사류형 임펠러(61)를 통과하며 발생한 공기의 회전속도성분을 유도하여 동압을 정압으로 변환하는 가이드베인(69)을 포함할 수 있다. 가이드베인(69)은 사류형 임펠러(61)를 통과하며 발생한 공기의 회전속도성분을 유도하여 동압을 정압으로 변환시킨다.

도 9를 참조하면, 케이싱부(63)는 덕트부(30)로부터 흡입된 공기를 배출하는 통로 역할을 할 수 있다. 케이싱부(63)는 덕트부(30) 측에 연결되는 수축부형태(콘 형상)의 유입부 케이싱(66)과, 배출 덕트(70)에 연결되는 수축부형태(콘 형상)의 배출부 케이싱(67)을 포함할 수 있다. 이 경우 배출부 케이싱(67)은 배출 덕트(70)와의 용이한 연결을 위해 부드럽게 수축되는 연성재질로 이루어질 수 있다.

배출 덕트(70)는 텀블러(10) 내부로 흡입되어 사류 팬 유닛(60)을 거친 후 외부로 공기를 배출한다. 이 경우, 배출 덕트(70)는 건조기 후면 하단 중앙에 배치되도록 배출부 케이싱(67)과 미리 설정된 연결 곡률을 가질 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 텀블러의 후부를 나타내는 정면도 및 측면도이고, 도 7a 및 도 7b는 텀블러의 후부를 이루는 프레임부를 나타내는 정면도 및 측면도이고, 도 8a 및 도 8b는 프레임부에 결합되는 노즐 플레이트를 나타내는 정면도 및 측면도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 텀블러(10)의 후부(11)는 텀블러(10)의 일부를 이루는 프레임부(110)와, 프레임부(110)의 전면에 결합되는 노즐 플레이트(130)를 포함할 수 있다.

도 7a 및 도 7b을 참조하면, 프레임부(110)는 테두리를 형성하는 측벽(111)을 통해 텀블러(10)의 원통부와 연결될 수 있다.

프레임부(110)는 후방에 배치되는 고정판(113)에 텀블러(10)의 후부(rear portion)(11)를 통해 텀블러(10) 외부로부터 텀블러(10) 내부로 상온의 공기 제트를 분사하기 위한 공기 제트 노즐부(112)가 대략 원형으로 배열 형성된다. 공기 제트 노즐부(112)는 고정판(113)의 외측단에 인접하게 배치될 수 있다.

원호 형태의 제1 히터(41)는 공기 제트 노즐부(112)의 전방에 배치된다. 이에 따라, 공기 제트 노즐부(112)를 통해 외부로부터 텀블러의 후부(11) 내로 유입된 상온의 공기는 제1 히터(41)를 거치면서 가열된 후 텀블러(10)의 수용공간으로 공급된다.

프레임부(110) 대략 중앙에는 코일 형태의 제2 히터(42)가 배치된다. 제2 히터(42)에 대응하는 고정판(113)의 중앙부에는 복수의 공기유입구멍(114)이 형성될 수 있다.

복수의 공기유입구멍(114)은 작은 원과, 이 작은 원을 감싸는 큰 원을 이루도록 배열될 수 있다. 복수의 공기유입구멍(114)은 공기 제트 노즐부(112)보다 작은 구멍으로 이루질 수 있다. 외부 공기는 복수의 공기유입구멍(114)를 통해 느린 속도로 유입되며, 제2 히터(42)를 거치면서 가열되어 텀블러(10)의 수용공간으로 공급된다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 노즐 플레이트(130)는 복수의 제1 가열공기 분사노즐(131)과, 복수의 제2 가열공기 분사노즐(135)을 포함할 수 있다.

복수의 제1 가열공기 분사노즐(131)은 젖은 의류가 텀블러에 투입되는 방향에서 바라보았을 때 도 7a와 같이 시계 방향으로 4시부터 약 12시 사이에만 형성될 수 있다. 이는 텀블러(10)가 시계방향으로 회전할 때, 텀블러(10)에 투입된 젖은 의류가 텀블러(10)와 함께 시계 방향으로 회전하다가 12시 위치를 넘어가면서 중력에 의해 낙하되므로 원형으로 설치될 필요없이 약 4시부터 약 12시 사이에만 대략 원호 형상으로 여려 줄이 중첩되도록 배열될 수 있다.

하지만 복수의 제1 가열공기 분사노즐(131)은 필요에 따라 여러 줄의 원형 배열 형태로 설치되는 것도 물론 가능하다.

복수의 제1 분사노즐(131)은 제1 히터(41)의 전방에 위치하므로, 제1 히터(41)에 의해 가열된 공기를 텀블러(10)의 수공공간의 주변부를 향해 분사할 수 있다.

복수의 제2 가열공기 분사노즐(135)은 노즐 플레이트(130)의 중앙부에서 텀블러의 수용공간 측으로 돌출된 돔(135)에 여려 줄로 중첩된 원형으로 배열될 수 있다.

복수의 제2 가열공기 분사노즐(135)은 제2 히터(42)의 전방에 위치하므로, 제2 히터(42)에 의해 가열된 공기를 수용공간의 가운데 부분을 향해 분사할 수 있다. 이 경우, 가열된 공기는 덕트부(30)까지 열이 대류되지 않은 상태로 정체구역(예를 들면, 텀블러(10)의 수용공간 중 가운데 부분)으로 열에너지를 공급한다.

이와 같은 복수의 제1 및 제2 가열공기 분사노즐은 텀블러(10)의 외부로부터 텀블러(10)의 후부(11) 내로 유입된 상온의 공기를 가열하여 텀블러(10)의 수용공간 내로 분사한다. 이에 따라 텀블러(10)의 수용공간에 투입된 젖은 의류는 공급되는 가열 공기 제트로부터 열전달이 이루어짐으로써 건조될 수 있다.

한편, 텀블러(10) 외부의 공기가 텀블러의 후부(11)를 통해 수용공간으로 유입되는 것은 사류형 임펠러(61)가 회전 구동함에 따라, 덕트 흡입공(31) 근처가 음압 상태가 되기 때문이다.

또한, 젖은 의류가 텀블러의 수용공간 내에서 텀블러(10)와 함께 회전하다가 덕트 흡입공(31)을 막으면, 이 곳에서 공기의 속도가 증가함에 따라 건조가 국부적으로 촉진될 수 있다.

한편, 본 발명은 제2 히터(42)를 생략하여도 유사한 건조 효율을 얻을 수 있다. 즉, 의류의 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러(10)의 가운데 부분으로 몰리는 경우, 텀블러(10)의 수용공간으로 유입되는 공기량을 제2 히터(42)를 구비한 경우보다 작거나 같게 하고, 제1 히터(41)를 통해 공급되는 가열된 공기의 양을 제1 히터(41)와 제2 히터(42)의 가열량을 합한 정도의 양으로 증가시켜 텀블러(10)의 수용공간으로 열풍을 공급할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 음압식 의류 건조기의 제어방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 10은 젖은 의류 건조단계에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 보여주는 정상 건조의 제어단계표이고, 도 11은 젖은 의류 건조단계에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 보여주는 급속 건조의 제어단계표이고, 도 12은 젖은 의류 건조단계의 시간에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화와 및 공기량의 변화제어 순서를 나타내는 순서도이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 외부 공기를 이용하여 히트 펌프의 개념과 같이 공기제트를 이용하여 건조하려면 첫째는 외부 공기온도가 젖은 의류의 습구온도보다 높아야 하며, 둘째는 히터 열전달 혹은 공기 열전달을 효과적으로 일으키는 텀블러(10)의 내부 증발인 경우 의류 단위시간당 수증기 증발질량을 유입된 공기가 가져 나갈 수 있도록 습도가 낮으면서 가능한한 저전력의 히터를 이용한 실시예가 도 10 및 도 11에 개시되어 있다.

즉, 이론적으로는 6.4CMM의 풍량을 사용하며 1.5kW의 히터를 사용하면 입구공기온도가 34.5℃가 되며, 1.45kWh의 전력소모량을 만족하는 읍압식 제트 의류건조기의 예상 에너지효율은 약 92% 가 된다.

따라서 이러한 이론적인 건조효율을 달성하기 위해서는 앞서 기술한 두 가지 문제점인 히터의 열이 젖은 의류에 닿지 않고 손실되는 것과 건조 후기에 건조속도가 낮아지는 것을 극복하기 위해, 본 발명은 텀블러(10)의 수용공간 주변으로 분사되는 공기를 가열하기 위한 제1 히터(41)와, 텀블러(10)의 수용공간의 가운데 부분인 정체구역으로 분사되는 공기를 가열하는 제2 히터(130)를 이용한다.

즉, 초기 건조기간에는 상대습도 100%로 젖어 있는 의류보다 높은 엔탈피를 가진 실내 공기를 최대한 이용하도록 원심력에 의해 텀블러(10)의 내측면에 달라붙은 방향으로 상온의 공기 혹은 제1 히터(41)를 구동하여 가열된 공기를 복수의 제1 가열공기 분사노즐(131)로부터 분사하여 젖은 의류를 건조한다.

이와 같이 건조 단계가 진행되면서 의류의 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러(10) 내부로도 몰리는 경우 수용공간의 가운데 부분인 정체공간의 건조를 증진시키기 위해, 제2 히터(42)를 제1 히터(120)와 함께 사용한다.

최종적으로는 마지막단계의 낮은 건조속도를 극복하기 위해 유입 공기량을 낮추도록 제어함으로써 건조효율을 극대화할 수 있다.

도 12을 참조하여 본 발명의 음압식 의류 건조기의 제어방법을 순차적으로 설명한다.

건조모드는 고풍량 제트모드, 중풍량 제트모드 및 제1 히터모드, 중풍량 제트모드와 제1 및 제2 히터모드, 저풍량 제트모드와 제1 및 제2 히터모드 등으로 구성된다.

도 12에 나타난 풍량모드의 풍량은 Q1 ≥ Q2 ≥ Q3 ≥ Q4 … 순서이며, 히터모드의 전력량은 HR1 ≤ HR2 ≤ HR3 ≤ HR4 … 과 HC1 ≥ HC2 ≥ HC3 ≥ HC4 … 의 순서이고, 단계별 건조시간은 DT_1 < DT_2 < DT_3 < DT_4 … 이다. 여기서, HR은 제1 히터(41)를 가리키고, HC는 제2 히터(42)를 가리킨다.

또한, 각 단계에서의 소비전력의 합계인 P_Q (제트전력)+ P_HR (제1 히터 전력) + P_HC (제2 히터 전력) + P_tumbler (텀블러 전력)는 가능한 일정하게 유지한다. 단, 최종 건조단계에서는 P_HR + P_HC의 증가로 전체소비전력이 증가할 수 있다.

또한, 주변 공기의 습도가 높거나 급속건조를 하는 경우에는 제트만의 건조모드는 생략하고 제트 + 히터 모드로 바이패스 한다. 이 때 전체 건조시간이 줄어드는 것에 반비례하여 단계별 전체 소비전력이 도 10에 나타난 바와 같이 늘어날 수 있다.

먼저, 실내 온도(T) 및 상대 습도(RH%)를 검출하고, 단계별 건조시간(DT_1, DT_2, … , DT_n)을 세팅한다(S1). 이 경우, 건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1)보다 작거나 같은지 판단한다(S2). 건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1)보다 작거나 같으면, 의류 건조기를 고풍량(Q1) 제트모드로 제어한다(S3). 고풍량 제트모드는 제1 및 제2 히터(41,42)를 구동하지 않고 상온의 공기를 고풍량으로 공급하여 텀블러(10) 내의 젖은 의류를 건조시킨다. 상기 S3 단계는 건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1)보다 작거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S2 단계에서 건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1) 보다 크다고 판단되면, 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2)보다 작거나 같은지 판단한다(S4). 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2)보다 작거나 같으면, 중풍량(Q2) 제트모드와 제1 히터(HR2) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S5). 상기 S5 단계는 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2)보다 작거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S4 단계에서 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2) 보다 크다고 판단되면, 건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3)보다 작거나 같은지 판단한다(S6). 건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3)보다 작거나 같으면, 중풍량(Q3) 제트모드, 제1 히터(HR3) 모드 및 제2 히터(HC3) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S7). 상기 S7 단계는 건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3)보다 작거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S6 단계에서 건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3) 보다 크다고 판단되면, 검출된 상대습도(RH)가 미리 설정된 상대습도(RH_set)보다 큰 지 판단한다(S8). 검출된 상대습도(RH)가 미리 설정된 상대습도(RH_set)보다 크면, 저풍량(Q4) 제트모드, 제1 히터(HR4) 모드 및 제2 히터(HC4) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S9). 이 경우, 미리 설정된 상대습도(RH_set)와 미리 설정된 상대습도(RH_set)를 비교하는 대신, 의류의 수분량이 미리 설정된 수분량을 비교할 수도 있다. 만약 의류의 수분량이 미리 설정된 수분량보다 크면 상기 S9단계를 실행할 수 있다.

상기 S9 단계는 검출된 상대습도(RH)가 미리 설정된 상대습도(RH_set)보다 크거나 검출된 포의 수분량이 미리 설정된 포의 수분량보다 큰 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S8 단계에서 건조시간(DT)이 최종 건조시간(DT_set) 보다 작다고 판단되면, 제트모드와 히팅모드를 모두 오프(off)시키고 의류 건조기의 동작을 종료한다(S10).

전술한 본 발명의 의류 건조기 제어방법은 단계적 건조시간에 따라 의류 건조기를 제어하였다. 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 도 12에 도시된 바와 같이 젖은 의류 건조단계의 의류 습도센서 값에 따라서 제어할 수도 있다.

도 12는 젖은 의류 건조단계의 의류 습도센서 값에 따라 제1 및 제2 히터의 가열 용량변화 및 공기량의 변화제어 순서를 나타내는 순서도이다. 도 13에서 단계별 의류습도 센싱값은 RH_1 > RH_2 > RH_3 > RH_4 … 이다.

먼저, 실내 온도(T) 및 상대 습도(RH%)를 검출하고, 단계별 의류 습도센서 값 (RH_1, RH_2, … , RH_n)을 세팅한다(S21). 이 경우, 상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 크거나 같은지 판단한다(S22). 상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 크거나 같으면, 의류 건조기를 고풍량(Q1) 제트모드로 제어한다(S23). 고풍량 제트모드는 제1 및 제2 히터(41,42)를 구동하지 않고 상온의 공기를 고풍량으로 공급하여 텀블러(10) 내의 젖은 의류를 건조시킨다. 상기 S23 단계는 상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 크거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S22 단계에서 상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 작다고 판단되면, 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 크거나 같은지 판단한다(S24). 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 크거나 같으면, 중풍량(Q2) 제트모드와 제1 히터(HR2) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S25). 상기 S25 단계는 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 크거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S24 단계에서 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 작다고 판단되면, 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 크거나 같은지 판단한다(S26). 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 크거나 같으면, 중풍량(Q3) 제트모드, 제1 히터(HR3) 모드 및 제2 히터(HC3) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S27). 상기 S27 단계는 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 크거나 같은 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S26 단계에서 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 작다고 판단되면, 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 큰 지 판단한다(S28). 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 크면, 저풍량(Q4) 제트모드, 제1 히터(HR4) 모드 및 제2 히터(HC4) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어한다(S29). 상기 S29 단계는 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 큰 조건을 만족하는 동안 계속 유지된다.

상기 S28 단계에서 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 작다고 판단되면, 제트모드와 히팅모드를 모두 오프(off)시키고 의류 건조기의 동작을 종료한다(S30).

한편, 도 13에서 의류 습도센서값 및 세팅값은 젖은 의류가 비비며 지나가는 위치에 놓인 전극 사이의 저항값의 측정으로 대체가 가능하므로 젖은 의류의 초기 수분량에 대한 백분율로 바꾸어 사용해도 무방하다.

상기한 바와 같은 제어방법을 이용하는 본 발명에 있어서는, 종래의 의류 건조기에 비해 소모되는 전력량을 최소화하면서 단시간 내에 의류 건조가 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이 실시예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10: 텀블러 11: 텀블러의 후부
41: 제1 히터 42: 제2 히터
60: 사류 팬 유닛 110: 프레임부
112: 공기 제트 노즐부 114: 공기 유입구멍
130: 노즐 플레이트 131: 제1 가열공기 분사노즐
135: 제2 가열공기 분사노즐

Claims

내부에 피건조물이 수용되는 텀블러;
상기 텀블러를 회전 구동하는 구동부;
외부 공기를 상기 텀블러 내부로 흡입하는 사류 팬 유닛; 및
상기 텀블러의 후부(rear portion)에 배치되어 선택적 또는 동시에 구동하는 제1 히터 및 제2 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제1항에 있어서,
상기 제1 히터는 후부에 원호 형태 또는 원형으로 배치된 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제2항에 있어서,
상기 텀블러의 후부에는 외부 공기를 상기 제1 히터로 공급하도록 상기 제1 히터의 후방에 대응되는 위치에 공기 제트 노즐부가 형성된 것을 특징으로 하는 의류건조기.
제3항에 있어서,
상기 텀블러의 후부에는 상기 제1 히터에 의해 가열된 공기를 상기 텀블러의 수용공간으로 분사하는 복수의 제1 가열공기 분사노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제1항에 있어서,
상기 제2 히터는 상기 팀블러의 후부 중앙에 코일 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제5항에 있어서,
상기 텀블러의 후부 중앙에는 외부 공기를 상기 제2 히터로 공급하도록 상기 제2 히터의 후방에 대응되는 위치에 공기 유입구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 의류건조기.
제6항에 있어서,
상기 텀블러의 후부 중앙에는 상기 제2 히터에 의해 가열된 공기를 상기 텀블러의 수용공간의 가운데 부분으로 분사하는 복수의 제2 가열공기 분사노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제7항에 있어서,
상기 복수의 제2 가열공기 분사노즐은 상기 팀블러의 후부로부터 수용공간 측으로 돌출된 돔에 형성된 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
제1항에 있어서,
상기 사류 팬 유닛은 수축부 형태의 배출부 케이싱을 포함하며,
상기 배출부 케이싱은 외부로 공기를 배출하기 위한 배출 덕트와 연결 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 의류 건조기.
원심력에 의해 회전하는 텀블러의 내측면에 달라붙은 젖은 의류를 향해 상온의 공기 혹은 제1 히터에 의해 가열된 공기를 분사하는 단계;
의류의 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러의 가운데 부분으로 몰리는 경우 텀블러의 수용공간으로 제2 히터에 의해 가열공기를 분사하고, 상기 제1 히터에 의해 가열된 공기를 텀블러의 수용공간으로 분사하는 단계; 및
유입 공기량을 선행 단계들 보다 적게 상기 텀블러의 수용공간으로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 복수의 단계는 미리 설정된 단계별 건조시간 또는 미리 설정된 단계별 의류 습도센서 값 혹은 의류 수분량을 판단하여 다음 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 의류 건조기 제어방법.
원심력에 의해 회전하는 텀블러의 내측면에 달라붙은 젖은 의류를 향해 상온의 공기 혹은 히터에 의해 가열된 공기를 분사하는 단계;
의류의 건조도가 높아져 가벼워진 의류가 텀블러의 가운데 부분으로 몰리는 경우 상기 선행 단계보다 상기 히터에 의해 가열된 공기의 양을 증가시켜 상기 텀블러의 수용공간으로 분사하는 단계; 및
유입 공기량을 선행 단계들 보다 적게 상기 텀블러의 수용공간으로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기 제어방법.
실내 온도(T) 및 상대 습도(RH%)를 검출하고, 단계별 건조시간(DT_1, DT_2, … , DT_n)을 세팅하는 단계;
건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1)보다 작거나 같은지 판단하는 단계;
건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1)보다 작거나 같으면 의류 건조기를 고풍량(Q1) 제트모드로 제어하고, 건조시간(DT)이 제1 건조시간(DT_1) 보다 크면 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2)보다 작거나 같은지 판단하는 단계;
건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2)보다 작거나 같으면 중풍량(Q2) 제트모드와 제1 히터(HR2) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고, 건조시간(DT)이 제2 건조시간(DT_2) 보다 크면 건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3)보다 작거나 같은지 판단하는 단계;
건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3)보다 작거나 같으면 중풍량(Q3) 제트모드, 제1 히터(HR3) 모드 및 제2 히터(HC3) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고,
건조시간(DT)이 제3 건조시간(DT_3) 보다 크다고 판단되면, 검출된 상대습도(RH)가 미리 설정된 상대습도(RH_set)보다 큰 지 판단하는 단계; 및
검출된 상대습도(RH)가 미리 설정된 상대습도(RH_set)보다 크면 저풍량(Q4) 제트모드, 제1 히터(HR4) 모드 및 제2 히터(HC4) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고, 건조시간(DT)이 최종 건조시간(DT_set) 보다 작으면 제트모드와 히팅모드를 모두 오프(off)시키고 의류 건조기의 동작을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기 제어방법.
실내 온도(T) 및 상대 습도(RH%)를 검출하고, 단계별 의류 습도센서 값 (RH_1, RH_2, … , RH_n)을 세팅하는 단계;
상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 크거나 같은지 판단하는 단계;
상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 크거나 같으면 의류 건조기를 고풍량(Q1) 제트모드로 제어하고, 상대 습도(RH)가 제1 의류 습도센서 값(RH_1)보다 작으면 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 크거나 같은지 판단하는 단계;
상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 크거나 같으면 중풍량(Q2) 제트모드와 제1 히터(HR2) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고, 상대 습도(RH)가 제2 의류 습도센서 값(RH_2)보다 작으면 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 크거나 같은지 판단하는 단계;
상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 크거나 같으면 중풍량(Q3) 제트모드, 제1 히터(HR3) 모드 및 제2 히터(HC3) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고, 상대 습도(RH)가 제3 의류 습도센서 값(RH_3)보다 작으면, 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 큰 지 판단하는 단계; 및
상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 크면 저풍량(Q4) 제트모드, 제1 히터(HR4) 모드 및 제2 히터(HC4) 모드가 동시에 구동되도록 의류 건조기를 제어하고, 상대습도(RH)가 제4 상대습도(RH_4)보다 작으면, 제트모드와 히팅모드를 모두 오프(off)시키고 의류 건조기의 동작을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류 건조기 제어방법.