KR101613962B1

KR101613962B1 - 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR101613962B1
Application number: KR1020140162764A
Authority: KR
Inventors: 류병조; 김종석; 이용주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-04-20
Also published as: EP3023533B1; EP3023533A1; CN105625006A; US10240276B2; AU2015258183A1; CN105625006B; US20160145793A1; AU2015258183B2

Abstract

케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 피건조물이 수용되는 드럼; 공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트; 상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 제습 시스템을 포함하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치가 개시된다.

Description

히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치 및 이의 제어방법{CLOTHES TREATING APPARATUS WITH A HEAT PUMP SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제습력을 높이고 사이클의 안정화에 기여할 수 있는 의류처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기 또는 건조기와 같이 건조기능을 갖는 의류처리장치는 세탁이 완료되어 탈수 과정이 종료된 상태의 세탁물을 드럼 내부로 투입하고, 드럼 내부로 열풍을 공급하여 세탁물의 수분을 증발시켜서 세탁물을 건조하는 기기이다.

의류 건조기는 세탁물을 건조시킨 후 드럼을 통과한 습한 공기의 처리방식에 따라 배기식 의류 건조기와 응축식 의류 건조기로 구분될 수 있다.

배기식 의류 건조기는 드럼을 통과하고 나오는 다습한 상태의 공기를 건조기 외부로 배기시키고, 응축식 의류 건조기는 드럼을 통과하고 나오는 다습한 공기를 건조기 외부로 배기시키지 않고 순환시키면서 응축기를 통해 다습한 공기를 이슬점 온도 이하로 냉각하여 다습한 공기 중에 포함된 수분을 응축시킨다.

응축식 의류 건조기는 응축기에서 응축된 응축수를 드럼에 재공급하기 전에 히터에 의해 가열한 후 가열 공기를 드럼으로 유입시킨다. 여기서, 다습한 공기가 응축되는 과정에서 냉각되어 공기가 갖는 열에너지의 손실이 발생하고, 이를 건조에 필요한 온도로 가열하기 위해 별도의 히터 등이 필요하다.

배기식 건조기도 고온다습한 공기를 외부로 배출하고 상온의 외기를 유입하여 히터 등을 통해 요구되는 온도 수준까지 가열할 필요가 있다. 특히, 건조가 진행됨에 따라 드럼 출구에서 배출되는 공기의 습도가 낮아져서 드럼에서 피건조물의 건조에 사용되지 않고 외부로 배출되는 공기의 열량이 손실되므로, 열효율이 떨어진다.

따라서, 최근에는 드럼에서 배출되는 에너지를 회수하여 드럼으로 유입되는 공기를 가열하는데 사용함에 따라 에너지 효율을 높일 수 있는 히트펌프 사이클을 갖는 의류 건조기가 소개되고 있다.

도 1은 히트펌프 사이클이 적용되는 응축식 의류 건조기의 일례를 보여주는 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 응축식 의류 건조기는 피건조물이 투입되는 드럼(1)과, 공기가 드럼(1)을 경유하여 순환되도록 유로를 제공하는 순환 덕트(2)와, 순환 덕트(2)를 따라 순환 공기를 유동시키는 순환팬(3)과, 순환 덕트(2)를 따라 순환하는 상기 공기가 통과하도록 순환 덕트(2)에 직렬로 설치된 증발기(5) 및 응축기(6)를 구비하는 히트펌프 사이클(4)을 포함한다.

히트펌프 사이클(4)은 냉매가 증발기(5)와 응축기(6)를 경유하여 순환하도록 순환 유로를 형성하는 순환배관과, 증발기(5)와 응축기(6) 사이의 순환배관에 설치되는 압축기(7) 및 팽창밸브(8)를 구비할 수 있다.

상기와 같이 구성된 히트펌프 사이클(4)은 증발기(5)를 통해서 드럼(1)을 통과한 공기의 열에너지를 냉매로 전달한 후, 응축기(6)를 통해서 냉매가 갖는 열에너지를 드럼(1)으로 유입되는 공기로 전달한다. 이에 의해 기존의 배기식 의류 건조기에서 버려지거나 응축식 의류 건조기에서 손실되는 열에너지를 이용하여 열풍을 생성할 수 있다. 이때, 응축기(6)를 통과하면서 가열된 공기를 재차 가열하기 위한 히터(미도시)를 추가적으로 포함하기도 한다.

한편, 증발기와 응축기가 별개의 유로 상에서 분리되어 운전되는 공조기나 냉동기와 달리, 히트펌프 사이클을 포함한 의류 건조기에서 냉매 사이클은 폐회로 상에서 구성되는 외부환경에 의해 필연적으로 열 균형(Heat balance)이 깨져, 시간이 경과함에 따라 냉매 사이클이 ph(Pressure-enthalpy) 선도에서 상방향 또는 오른쪽 상방향으로 움직이게 된다. 이는 증발기, 압축기, 응축기 등의 하부 구성품들은 건조기 내부의 밀폐된 공간에 수용되어, 압축기의 냉매 압축에 의해 압축기로부터 냉매 사이클 내부로 공급되는 열량은 상대적으로 많지만, 냉매 사이클 외부로 방출되는 열량은 상대적으로 적기 때문이다. 또한, 증발기가 응축기의 방열량을 100% 처리하지 못하고, 압축기가 압축하여 고온·고압 상태로 만든 냉매의 열량을 응축기에서 충분히 방출시키지 못하여 응축압력이 상승하는 악순환이 반복되기 때문이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 응축기의 연장선상에 보조응축기(2차 응축기)를 장착하고, 건조기 외부로 독립유로를 구성하여 사이클 내부에 적체된 열을 외부로 방출하였다. 이에 의해 사이클의 안정화를 꾀하면서 증발기 입구로 유입되는 냉매의 건도(건조한 정도)를 낮추어 흡열엔탈피의 차이를 높임에 따라 냉력을 향상시킬 수 있다.

그러나, 종래의 보조응축기 장착 및 독립 유로를 구성하는 방법은 추가 비용을 증가시키고, 응축기의 방열량을 외부로 배출시키므로, 증발기에서의 제습력을 직접적으로 높이는데 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 일 목적은, 증발기의 전단과 후단에 각각 열교환기를 설치하여, 직접적으로 증발기의 제습력을 향상시키고, 냉매 사이클의 안정화에 기여할 수 있는 히트펌프를 구비한 의류처리장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 피건조물이 수용되는 드럼; 공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트; 상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 제습 시스템을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 제습 시스템은, 상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측 및 하류 측에 각각 배치되는 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기; 상기 열교환기에 각각 물을 공급하는 물 공급부; 상기 물이 상기 열교환기에 공급되도록 급수 유로를 형성하는 급수관; 및 상기 열교환기에서 물이 배출되도록 배수 유로를 형성하는 배수관로 구성될 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 제습 시스템은 상기 배수관에서 배수되는 물을 저장하는 물 저장부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 제습 시스템은, 상기 급수관에 설치되어, 급수 온도를 측정하는 제1온도센서; 상기 증발기에 설치되어, 증발 온도를 측정하는 제2온도센서; 상기 급수관에 설치되는 삼방밸브; 및 상기 삼방밸브를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 급수 온도와 상기 증발온도를 비교하여, 상기 급수 온도에 따라 상기 삼방밸브를 제어하여 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기에 물을 선택적으로 공급할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 배수관은, 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되는 제1배수관과, 상기 제2수랭식 열교환기와 연결되는 제2배수관으로 구성되어, 각 열교환기의 물이 독립적으로 배수될 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 제습 시스템은, 상기 제2수랭식 열교환기에서 배출되는 냉각수가 상기 제1수랭식 열교환기로 유입되어 재사용되도록 상기 제1수랭식 열교환기와 상기 제2수랭식 열교환기를 연결하는 제1연결배관을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 급수관은, 상기 물 공급부에 연결되는 주급수관; 상기 주급수관에서 분지되어 상기 물이 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기로 각각 공급되도록 분지 유로를 형성하는 복수의 분지배관을 포함하고, 상기 복수의 분지배관 중 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되는 제1분지배관은 상기 제1연결배관과 연결되고, 상기 물이 제1연결배관을 경유하여 제1수랭식 열교환기로 공급될 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 급수관은 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되고, 상기 제1수랭식 열교환기에서 배출되는 물이 상기 제2수랭식 열교환기로 유입되어 재사용되도록 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기는 제2연결배관에 의해 연결되고, 상기 배수관은 제2수랭식 열교환기와 연결될 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 히트펌프 사이클은, 상기 증발기에 설치되어, 증발압력을 감지하는 제1압력센서; 및 상기 응축기에 설치되어, 응축압력을 감지하는 제2압력센서를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 감지된 압력에 따라 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명과 관련하여 다른 예에 따르면, 상기 제습 시스템은, 상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측 및 하류 측에 각각 배치되는 제1공랭식 열교환기 및 제2공랭식 열교환기; 상기 케이스 외부의 공기가 상기 제1공랭식 열교환기로 유입되도록 흡기 유로를 형성하는 흡기관; 상기 흡기관에 설치되고, 상기 공기를 흡입하여 상기 제1공랭식 열교환기로 송풍하는 송풍팬; 및 상기 제1 및 제2공랭식 열교환기에 각각 설치되어, 상기 열교환기의 공기가 외부로 배기되도록 배기 유로를 형성하는 복수의 배기관; 및 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 공기가 상기 제2공랭식 열교환기로 유입되어 재사용되도록 상기 제1 및 제2공랭식 열교환기를 연결하는 연결덕트를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 다른 예에 따르면, 상기 히트펌프 사이클은, 상기 증발기에 설치되어, 증발압력을 감지하는 제1압력센서; 및 상기 응축기에 설치되어, 응축압력을 감지하는 제2압력센서를 포함하고, 상기 제습 시스템은, 상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 감지된 압력에 따라 상기 제1 및 제2공랭식 열교환기의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 다른 예에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 감지된 압력에 따라 제1공랭식 열교환기의 공기를 배기시키거나, 상기 연결덕트의 개방 정도를 조절하여 상기 제2공랭식 열교환기로 유입되는 공기 유량을 제어할 수 있다.

본 발명과 관련하여 다른 예에 따르면, 상기 제습 시스템은, 상기 연결덕트에 회전가능하게 설치되어, 상기 연결덕트를 개폐하는 에어 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 다른 예에 따르면, 상기 연결덕트는, 상기 복수의 배기관 중 제1공랭식 열교환기와 연결되는 제1배기관에서 분지 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 의류처리징치의 제어방법은, 피건조물이 수용되는 드럼; 공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트; 상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및 상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기를 포함하는 의류처리장치에서 제습력을 높이고 사이클의 안정화에 기여하기 위해, 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기로 공급되는 급수 온도 및 상기 증발기의 증발 온도를 측정하는 단계; 상기 급수 온도 및 상기 증발 온도를 비교하여, 상기 급수 온도에 따라 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기에 물을 선택적으로 공급하여 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 제습하는 단계는, 상기 물이 상기 제2수랭식 열교환기로 공급된 후, 상기 제1수랭식 열교환기로 공급되어, 상기 증발기를 통과하는 공기를 2중으로 제습할 수 있다.

본 발명과 관련하여 일 예에 따르면, 상기 증발기의 증발압력 및 상기 응축기의 응축압력을 측정하는 단계; 상기 증발압력 및 상기 응축압력 중 적어도 어느 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기의 작동을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 의류처리장치의 제어방법은, 피건조물이 수용되는 드럼; 공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트; 상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및 상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기를 포함하는 의류처리장치에 있어서,

상기 제1수랭식 열교환기에 물을 공급하여 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 단계; 및 상기 제1수랭식 열교환기에서 배출되는 물을 제2수랭식 열교환기로 이동시켜 상기 증발기를 통과한 공기를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 의류처리장치의 제어방법은, 피건조물이 수용되는 드럼; 공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트; 상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및 상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1공랭식 열교환기 및 제2공랭식 열교환기를 포함하는 의류처리장치에 있어서, 상기 증발기의 증발압력 및 상기 응축기의 응축압력을 측정하는 단계; 제1공랭식 열교환기에 외기를 공급하여 상기 증발기로 유입되는 공기를 제습하는 단계; 상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 측정된 압력에 따라 상기 제1공랭식 열교환기로부터 외기를 외부로 배기시키거나, 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 외기를 제2공랭식 열교환기로 이동시켜 상기 증발기를 통과한 공기를 가열하도록 재사용하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 증발기의 상류 측(전단)과 하류 측(후단)에 각각 배치되는 열교환기를 통해 직접적으로 제습력을 향상시키고, 시스템 내부에서 냉매 사이클의 증발기가 처리하지 못하는 열량을 적극적으로 처리하여, 사이클이 PH 선도 상에서 상향 또는 우상향으로 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 냉매 사이클의 PH 선도 상에서 상승하는 것이 건조기의 건조 성능 향상에 방해만 되는 것이 아니므로, 냉매 사이클의 증발압력 및 응축압력, 압축기의 토출온도가 높아 압축기의 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있는 상황이나 COP(성적계수)가 급격히 줄어드는 상황 등의 조건을 만족하는 경우에 증발기 전,후단에 설치되는 열교환기를 선택적으로 작동시킴으로써 성능 향상에 기여할 수 있다.

또한, 증발기 전,후단의 공기를 냉각하여 증발압력 및 응축압력을 낮게 관리함에 따라 사이클의 신뢰성 측면에서 안정화에 기여할 수 있다. 아울러, 제습량을 늘림으로써 건조시간도 단축할 수 있다.

도 1은 히트펌프 사이클이 적용되는 응축식 의류 건조기의 일례를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 사이클(140)을 구비한 의류처리장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 제습 시스템(150)을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 제습 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 제습 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 6은 수랭식 열교환기(예냉(Precool))가 적용된 실시예(본 발명)와 수랭식 열교환기가 적용되지 않은 비교예(종래기술)의 압력변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 수랭식 열교환기(예냉(Precool))가 적용된 실시예(본 발명)와 수랭식 열교환기가 적용되지 않은 비교예(종래기술)의 제습량을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 제습 시스템(450)을 보여주는 개략도이다.
도 9는 공랭식 열교환기의 구성에 따른 습공기 선도 변화를 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 의류처리장치를 제어하기 위한 제어장치를 보여주는 블록도이다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 사이클(140)을 구비한 의류처리장치를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명에 따른 의류처리장치는 케이스, 드럼(110), 순환 덕트(120), 히트펌프 사이클(140) 및 제습 시스템(150)을 포함한다.

본 발명의 의류처리장치는 건조기능을 갖는 세탁건조기, 건조기 등을 포함한다.

케이스는 건조기의 외형을 형성하고, 케이스의 전방면에 피건조물이 투입될 수 있도록 원형의 개구부가 형성되고, 케이스의 전방면 일측에 도어가 힌지로 결합되어 상기 개구부를 개폐할 수 있다.

케이스는 사용자가 용이하게 조작할 수 있도록 앞쪽 상단부에 제어패널을 구비하고, 제어패널에 건조기의 다양한 기능 등을 입력할 수 있는 입력부 및 건조 시 작동 상태 등을 표시하는 표시부를 구비할 수 있다.

드럼(110)은 원통 형태로 이루어질 수 있다. 드럼(110)은 케이스 내부에 수평방향으로 눕혀진 상태로 배치되어 회전가능하게 설치될 수 있다. 드럼(110)은 구동모터의 회전력을 동력원으로 하여 구동될 수 있다. 드럼(110)의 외주면에 벨트(도면번호 미부여)가 감겨지고, 벨트의 일부가 구동모터의 출력축과 연결될 수 있다. 이에 의해 구동모터가 가동되면 벨트를 통해 드럼(110)으로 동력이 전달되어, 드럼(110)이 회전될 수 있다.

드럼(110)의 내부에 복수의 리프터가 설치되고, 드럼(110)의 회전 시 리프터에 의해 세탁이 완료된 젖은 의류 등('포'라고도 함)의 피건조물이 드럼(110)을 따라 회전하고, 회전 궤적의 정점에서 중력에 의해 드럼(110) 내부로 떨어지는 동작(텀블링(TUBLING)이라고 함)을 반복함에 따라 드럼(110) 내부에서 피건조물의 건조가 수행되어, 건조 시간 단축 및 건조 효율을 높일 수 있다.

응축식 의류 건조기는 케이스 내부에 공기 순환 유로를 형성하여 공기가 상기 드럼(110)을 경유하며 순환되도록 하는 순환 덕트(120)를 구비한다.

또한, 응축식 의류 건조기는 순환 덕트(120)의 일측 내부에 구비되어 순환 덕트(120)를 따라 공기를 유동시키도록 순환동력을 제공하는 순환팬(130)을 구비한다. 순환팬(130)은 구동모터로부터 동력을 전달받아 구동될 수 있다.

히트펌프 사이클(140)은 드럼(110)으로부터 배출되는 공기의 열을 흡수하여 드럼(110)으로 유입되는 공기로 열전달함으로써, 드럼(110)으로 유입되는 공기를 가열하는 역할을 수행한다.

히트펌프 사이클(140)은 증발기(142), 압축기(143), 응축기(144) 및 팽창밸브(145)를 포함한다. 또한 작동유체인 냉매가 증발기(142), 압축기(143), 응축기(144) 및 팽창밸브(145)를 경유하여 순환되도록 순환 유로를 형성하는 순환배관(141)을 포함한다.

히트펌프 사이클(140)은 증발기(142)에서 드럼(110)으로부터 배출되는 공기의 열을 흡수하고, 응축기(144)에서 드럼(110)으로 유입되는 공기로 열을 방출한다.

증발기(142)는 드럼(110)으로부터 빠져나온 다습한 공기의 열을 흡수하기 위해 순환 덕트(120)의 내부에 설치되고, 드럼(110)의 출구 측과 연결된다.

응축기(144)는 드럼(110)으로 유입되는 공기로 열을 방출하기 위해 순환 덕트(120)의 내부에 설치되고, 드럼(110)의 입구 측과 연결된다.

증발기(142)와 응축기(144)는 상기 순환 덕트(120)의 내부에서 서로 이격 배치되고, 응축기(144)는 증발기(142)의 하류 측에 설치된다.

상기 증발기(142)와 응축기(144)는 각각 핀 앤 튜브형 열교환기 일 수 있다. 다만, 증발기(142)는 드럼(110)을 통과한 공기의 열을 작동유체인 냉매로 전달하고, 응축기(144)는 작동유체인 냉매의 열을 드럼(110)으로 유입되는 공기로 전달하도록 구성될 수 있다.

증발기(142)의 구성을 살펴보면, 증발기(142)는 플레이트 형태로 된 복수의 열교환핀과 냉매유로를 가지는 열전달관으로 이루어진다. 열교환핀은 공기이동방향과 교차하는 방향으로 이격되며 수직하게 배치되어, 공기가 증발기(142)를 통과할 때 열교환핀 사이에 형성된 공기유로로 통과할 수 있다. 열전달관은 내부에 냉매가 흐르도록 형성된 냉매유로를 가진다. 또한 열전달관은 열교환핀을 관통하여 결합되고, 각 열전달관은 상하방향으로 이격 배치될 수 있다. 이격 배치된 열전달관은 반원형으로 굴곡 형성된 연결관에 의해 서로 연결될 수 있다. 이렇게 연결된 열전달관은 복수의 열교환핀을 통해 공기와의 접촉면적을 확장시키며, 열전달관의 내부에 흐르는 작동유체인 냉매와 열교환핀 사이의 공기유로를 통과하는 공기가 열교환을 한다. 공기는 복수의 증발기(142)를 통과할 때 각 증발기(142)의 공기유로의 입구로 유입되고 공기유로를 따라 이동하고 각 증발기(142)의 공기유로의 출구로 유출된다. 그리고 냉매는 복수의 증발기(142)를 통과할 때 각 증발기(142)의 냉매유로의 입구로 유입되고 상기 냉매유로를 따라 이동하며 냉매유로의 출구로 유출된다. 열교환핀 사이의 공기유로는 열전달관에 의해 냉매유로와 서로 분리되어 있어서, 공기와 냉매가 혼합되지 않고 서로 열교환이 이루어질 수 있다.

응축기(144)는 증발기(142)와 동일한 구성을 가지며 작용만 다르므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 히트펌프 사이클(140)을 구비한 의류처리장치에서, 공기 순환 경로 및 공기의 관점에서 열 전달작용을 살펴보면 다음과 같다.

순환팬(130)이 가동되면 응축기(144)에 의해 가열된 고온의 건조공기가 드럼(110)의 입구로 유입되고, 유입된 건조공기는 드럼(110)에 수용된 피건조물과 접촉하여 피건조물을 건조시킨다. 피건조물을 건조시킨 공기는 다습한 상태로 드럼(110)에서 배출되고, 배출된 다습한 공기는 순환 덕트(120)를 따라 이동하면서 증발기(142)에서 증발기(142)의 냉매와 열교환을 통해 냉각되어 제습되고, 이어서 응축기(144)에서 응축기(144)의 냉매와 열교환을 통해 가열된 후, 가열된 공기가 다시 드럼(110) 입구로 유입되어 순환된다.

한편, 작동유체인 냉매 순환 경로 및 냉매의 관점에서 열 전달 작용을 설명하면 다음과 같다.

압축기(143)가 가동되면, 압축기(143)에서는 저온, 저압의 기상 냉매를 압축하여 고온, 고압의 냉매로 만들어, 냉매를 순환시키기 위한 순환 동력을 생성한다. 냉매는 순환 동력에 의해 압축기(143)에서 응축기(144), 팽창밸브(145) 및 증발기(142)를 지나 다시 압축기(143)로 순환된다. 압축기(143)에서 생성된 고온, 고압의 냉매는 응축기(144)에서 열을 방출하여 드럼(110)으로 유입되는 공기로 전달하고, 냉매 자신은 방출된 응축잠열에 의해 고온, 고압의 기상에서 고온, 고압의 액상으로 상 변화한다. 응축기(144)에서 응축된 액상 냉매는 팽창밸브(145)에 의해 압력이 떨어지며 급격히 온도도 하강한다. 팽창밸브(145)를 통과한 냉매는 저온, 저압의 기상 냉매와 액상 냉매가 혼합된 상태로 증발기(142) 입구로 유입된다. 증발기(142)로 유입된 냉매는 드럼(110)으로부터 배출되는 공기의 열을 흡수하여 증발되며, 증발된 저온, 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(143)로 유입된다.

여기서, 본 발명은 상기 증발기(142)를 통과하는 공기를 냉각하여 제습하는 제습 시스템(150)을 제공한다. 이에 의해 냉매 사이클의 제습력 향상 및 사이클의 안정화에 기여할 수 있다.

제습 시스템(150)은 공기 이동 방향을 기준으로 증발기(142)의 상류 측과 하류 측에 각각 설치되는 복수의 열교환기를 구비할 수 있다.

상기 열교환기는 수랭식 열교환기이거나 공랭식 열교환기일 수 있다.

제1실시예

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 제습 시스템(150)을 보여주는 개략도이다.

제1실시예에 따른 열교환기는 수랭식 열교환기이다. 수랭식 열교환기는 핀 앤 튜브형 열교환기일 수 있다.

도 3에 도시된 복수의 열교환기는 증발기(142)의 상류 측에 배치되는 제1수랭식 열교환기(151)와, 증발기(142)의 하류 측에 배치되는 제2수랭식 열교환기(152)로 구성될 수 있다.

제습 시스템(150)은 제1 및 제2수랭식 열교환기(152)에 물을 공급하기 위한 물 공급부(153)와, 물이 각 열교환기로 공급되도록 급수 유로를 형성하는 급수관(157)과, 각 열교환기에서 물이 배출되도록 배수 유로를 형성하는 배수관(158)을 포함할 수 있다.

물 공급부(153)는 건조기나 세탁건조기에서 탭 워터(TAP WATER;수돗물) 라인을 사용할 수 있다.

급수관(157)은 수도꼭지와 연결되는 주급수관(154)과, 주급수관(154)에서 분지되어 물이 각 열교환기로 유입되도록 분지 유로를 형성하는 복수의 분지배관(156a,156b)을 포함한다.

복수의 분지배관(156a,156b)은 주급수관(154)과 제1수랭식 열교환기(151)를 연결하는 제1분지배관(156a)과, 주급수관(154)과 제2수랭식 열교환기(152)를 연결하는 제2분지배관((156b)으로 구성될 수 있다.

분지배관(156a,156b)의 각 일단부는 주급수관(154)에서 분지 형성되는 분지관에 연결될 수 있고, 분지배관(156a,156b)의 각 타단부는 각 열교환기의 냉각수 유로 입구와 연결될 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 배수관(158)은 각 열교환기의 냉각수 유로 출구에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1수랭식 열교환기(151)와 연결되는 제1배수관(158)과 제2수랭식 열교환기(152)와 연결되는 제2배수관(158)으로 분리될 수 있다. 이 경우, 각 열교환기에서 배출되는 냉각수는 독립적으로 배출될 수 있다.

상기 분지배관(156a,156b)이 서로 만나는 분지관에 삼방밸브(155)가 설치되어, 삼방밸브(155)에 의해 각 열교환기로 공급되는 물의 유량을 조절할 수 있다. 또한 급수 온도에 따라 제1수랭식 열교환기(151) 및 제2수랭식 열교환기(152)에 선택적으로 물을 공급할 수 있다.

냉각수로 사용할 수 있는 탭 워터의 경우 계절에 따라 온도가 큰 격차로 서로 다르기 때문에, 냉각수가 들어가는 원수 라인 상에 냉각수의 온도를 파악할 수 있는 제1온도센서(160)가 설치될 수 있다.

예를 들어 제1온도센서(160)는 주급수관(154)에 설치되어, 급수 온도를 측정할 수 있다.

또한, 증발기(142)의 입구에 냉매의 증발온도를 감지할 수 있도록 제2온도센서(146)가 설치된다.

본 발명의 의류처리장치는 급수 온도와 증발 온도를 비교하여 급수 온도에 따라 제1 및 제2수랭식 열교환기(152) 중 어느 하나에 선택적으로 공급할 수 있는 컨트롤러(170)를 포함한다. 이를 위해 삼방밸브(155)를 제어함에 따라 냉각수를 제1 및 제2수랭식 열교환기(152)에 선택적으로 공급하는 것이 가능하다. 이에 의해 계절에 따른 온도차에 따라 냉각수를 공급할 위치를 효과적으로 선정할 수 있다.

예를 들면, 급수 온도가 증발온도보다 낮은 경우 증발기(142)의 후단에 위치한 제2수랭식 열교환기(152)에 공급하는 것이 효과적이다. 드럼(110)에서 빠져나온 다습한 공기는 증발기(142)로 유입되고, 증발기(142)에서 1차 냉각에 의해 제습된 후, 제2수랭식 열교환기(152)를 통과하면서 증발기(142)의 증발온도보다 더 낮은 제2수랭식 열교환기(152)의 냉각수에 의해 2차 냉각되므로, 제습량(공기 중에서 제거된 수분의 양)이 증가된다. 이때 제1수랭식 열교환기(151)에 냉각수가 공급되지 않으므로, 공기가 증발기(142)로 유입되기 전에 제1수랭식 열교환기(151)를 통과할 때 냉각 및 제습되지는 않는다.

급수 온도가 증발온도보다 높은 경우 증발기(142)의 전단에 위치한 제1수랭식 열교호나기에 공급된다. 드럼(110)에서 빠져나온 다습한 공기는 먼저 제1수랭식 열교환기(151)에서 1차 냉각된 후 증발기(142)로 유입되어 다시 2차 냉각된다.

상기 열교환기의 하부에 물 저장부(159)가 설치되어, 제1 및 제2수랭식 열교환기(152)에서 사용된 후 배수관(158)을 통해 배출되는 물은 별도의 재사용을 위해 물 저장부(159)에 저장되거나 별도의 사용이 없다면 배수될 수 있다. 물 저장부(159)는 수조 및 탱크 형태일 수 있고, 탱크 형태인 경우에 배수관(158)이 탱크 유입구와 연결될 수 있다.

예를 들어, 수랭식 열교환기에서 배출된 물은 드럼(110)으로부터 배출되는 공기의 열에 의해 데워진 상태이므로, 세탁물로 재활용될 수 있다.

제2실시예

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 제습 시스템을 보여주는 개략도이다.

도 4에 도시된 제1수랭식 열교환기(251)와 제2수랭식 열교환기(252)는 제1연결배관(261)에 의해 연결된다. 주급수관(254)에서 분지된 제1분지배관(256a)의 타단부는 도 3에 도시된 제1분지배관(256a)과 달리 제1연결배관(261)의 하류 측(냉각수 이동 방향 기준)에 연결된다. 배수관(258)은 한 개이며 제1수랭식 열교환기(251)에 연결된다. 기타 구성요소들은 제1실시예와 동일하거나 유사하므로, 설명의 명료성을 위해 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제2실시예에서 급수온도에 따른 냉각수의 이동 경로를 살펴보기로 한다.

급수 온도가 증발온도보다 낮은 경우 삼방밸브(255)에 의해 증발기(142)의 후단에 위치한 제2수랭식 열교환기(252) 측의 분지 유로가 개방되고, 제2수랭식 열교환기(252)로 유입된 냉각수는 증발기(142)를 통과한 공기의 현열 및 잠열을 제거하여 공기 중에 함유된 수분을 제거하는데 사용된다. 이때 제2수랭식 열교환기(252)에서 상기 공기의 열을 제거한 냉각수의 온도가 다소 상승한다. 그 다음, 제2수랭식 열교환기(252)에서 빠져나온 냉각수는 제1연결배관(261)을 통해 증발기(142)의 전단에 위치한 제1수랭식 열교환기(251)로 이동하여 증발기(142)로 유입될 공기의 현열 및 잠열을 2중으로 제거하는데 사용된다. 제1수랭식 열교환기(251)에서 배출된 냉각수의 온도는 2단계로 올라간 다음, 별도의 물 저장부(259)로 저장되거나 배수된다.

급수 온도가 증발온도보다 높은 경우 삼방밸브(255)에 의해 증발기(142)의 전단에 위한 제1수랭식 열교환기(251) 측의 분지 유로가 개방되고, 제1분지배관(256a)에서 제1연결배관(261)을 거쳐 제1수랭식 열교환기(251)로 공급되며, 제1수랭식 열교환기(251)에서 증발기(142)로 유입될 공기의 현열 및 잠열을 제거하여 공기 중의 수분을 제거하는데 사용된 후, 별도의 물 저장부(259)로 저장되거나 배수된다.

제3실시예

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 제습 시스템을 보여주는 개략도이다.

도 5에 도시된 제1수랭식 열교환기(351) 및 제2수랭식 열교환기(352)는 제2연결배관(361)에 의해 연결된다. 급수관(357)은 도 3에 도시된 주급수관(357) 및 분지배관 등으로 구성되지 않고, 제1수랭식 열교환기(351)로 직접 연결된다. 또한, 배수관은 제2수랭식 열교환기(352)에만 연결될 수 있다. 이 경우 제1온도센서가 생략될 수 있다.

제3실시예에 따른 냉각수 이동 경로 및 냉각수의 작용을 살펴보기로 한다.

냉각수가 급수관(357)을 통해 제1수랭식 열교환기(351)로 유입되고, 제1수랭식 열교환기(351)에서 증발기(142)로 유입될 공기의 현열 및 잠열을 제거하여 상기 공기 중에 수분을 제거하는데 사용된다. 이때, 냉각수는 제1수랭식 열교환기(351)에서 드럼으로부터 배출되는 다습한 공기의 열을 전달받아 다소 온도가 상승한다. 제1수랭식 열교환기(351)에서 빠져나온 냉각수는 제2연결배관(361)을 통해 제2수랭식 열교환기(352)로 유입된다. 제2수랭식 열교환기(352)의 냉매유로 입구로 유입된 냉각수는 제2수랭식 열교환기(352)에서 증발기(142)를 통과한 공기와 만나 상기 공기를 가열하는데 사용된다. 이에 의해 본 발명에 따른 제2수랭식 열교환기(352)는 증발기(142)로 유입되는 공기의 일부 현열을 회수하여 증발기(142)를 통과한 공기를 가열하는데 사용할 수 있다. 이때에도 필요에 따라 데워진 깨끗한 물은 특정한 목적을 위해 별도의 물 저장부에 저장되거나 배수될 수 있다.

따라서, 상기한 제1실시예 내지 제3실시예에 의하면, 수랭식 열교환기를 증발기(142)의 전단과 후단에 각각 배치하여 증발기(142)를 통과하는 공기를 냉각함에 따라, 직접적으로 제습력을 향상시키고 시스템 내부에서 냉매 사이클의 증발기(142)가 처리하지 못하는 열량을 적극적으로 처리하여, 냉매 사이클이 ph 선도 상에서 상방향, 우상향으로 상승하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 수랭식 열교환기(예냉(Precool))가 적용된 실시예(본 발명)와 수랭식 열교환기가 적용되지 않은 비교예(종래기술)의 압력변화를 보여주는 그래프이고, 도 7은 수랭식 열교환기(예냉(Precool))가 적용된 실시예(본 발명)와 수랭식 열교환기가 적용되지 않은 비교예(종래기술)의 제습량을 보여주는 그래프이다.

도 6을 참조하면, 수랭식 열교환기가 적용된 실시예의 증발압력(굵은 선으로 표시)이 수랭식 열교환기의 적용이 없는 비교예의 증발압력(얇은 선으로 표시)의 증발압력에 비해 더 낮음을 확인할 수 있었다. 또한 신뢰성 한계 대비 응축압력도 더 낮게 유지되어 히트펌프 사이클의 오프 없이 연속 운전이 가능하여 약 20여분 정도 건조 시간을 단축할 수 있었다. 다만 도 6의 그래프에서 65분경에서 80분경 본 발명의 응축압력이 높아진 것은 냉각수량을 임의로 제어하여 절반 정도 줄였을 경우이다. 이처럼 적절한 양 이상의 냉각유량을 유지하는 경우 증발압력과 응축압력을 낮게 관리하여 냉매 사이클의 신뢰성 측면에 안정화에 기여할 수 있다.

도 7을 참조하면, 수랭식 열교환기가 적용된 실시예의 제습량(굵은 선으로 표시)이 수랭식 열교환기의 적용이 없는 비교예의 제습량보다 더 증가함으로써 건조시간도 더 단축된다.

다만, 냉매 사이클의 상승이 건조 성능 향상에 방해만 되는 것이 아니므로, 증발압력, 응축압력이나 압축기의 토출온도가 높아 압축기의 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있는 상황이나 COP(성적계수)가 급격히 줄어드는 상황 등의 조건을 만족시키는 경우에만 본 발명의 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)를 선택적으로 작동시켜 건조기의 성능 향상에 기여할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 의류처리장치를 제어하기 위한 제어장치를 보여주는 블록도이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 상기 히트펌프 사이클은, 상기 증발기(142)에 설치되어 증발압력을 감지하는 제1압력센서(171)와, 상기 응축기에 설치되어 응축압력을 감지하는 제2압력센서(172)를 포함한다.

상기 컨트롤러(170)는 상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 감지된 압력에 따라 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)의 작동을 제어할 수 있다.

예를 들면, 증발압력 또는 응축압력이 기준압력보다 더 큰 경우에 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)의 작동을 멈출 수 있다. 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)의 전원스위치(173)를 오프시킬 수 있다. 또한, 증발압력 또는 응축압력이 기준압력 이하일 경우에 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)를 선택적으로 작동시킬 수 있다. 이 경우 제1 및 제2수랭식 열교환기(351,352)의 전원스위치(173)를 선택적으로 온 시킬 수 있다.

제4실시예

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 제습 시스템(450)을 보여주는 개략도이다.

제4실시예에서 제습 시스템(450)은 앞서 설명한 수랭식과 달리 공랭식으로 구성될 수 있다. 제1공랭식 열교환기(451)가 순환 덕트(120) 내에서 공기 이동 방향을 기준으로 증발기(142)의 상류 측에 설치되고, 제2공랭식 열교환기(452)가 증발기(142)의 하류 측에 설치될 수 있다.

제습 시스템(450)은 제1공랭식 열교환기(451)에 외기(냉각 유체, 건조기 외부의 찬 공기)를 공급하기 위해 송풍팬(453)을 제공한다. 송풍팬(453)은 제1공랭식 열교환기(451)의 냉각 유로 입구와 연결되어 흡기 유로를 형성하는 흡기관(454)에 설치될 수 있다. 송풍팬(453)은 모터에 의해 구동될 수 있다.

제1공랭식 열교환기(451) 및 제2공랭식 열교환기(452)는 연결덕트(457)에 의해 연결되어, 제1공랭식 열교환기(451)에서 배출되는 외기를 제2공랭식 열교환기(452)로 유입시켜 재활용할 수 있다. 연결덕트(457)의 일단부는 제1공랭식 열교환기(451)의 냉각 유로 출구와 연결되고, 연결덕트(457)의 타단부는 제2공랭식 열교환기(452)의 냉각 유로 입구와 연결될 수 있다. 이때 제1공랭식 열교환기(451)의 냉각 유로 출구와 제2공랭식 열교환기(452)의 냉각 유로 입구는 동일한 방향으로 형성되고, 연결덕트(457)가 예를 들어 U자 형태로 형성되어, 제1공랭식 열교환기(451)에서 빠져나온 냉각 유체가 U턴하여 제2공랭식 열교환기(452)로 유입될 수 있다.

제1공랭식 열교환기(451)와 제2공랭식 열교환기(452)의 냉각 유로 출구에 각각 배기 유로를 형성하는 배기관이 연결된다. 제1배기관(455)은 제1공랭식 열교환기(451)와 연결되고, 제2배기관은 제2공랭식 열교환기(452)와 연결된다.

상기 연결덕트(457)는 제1배기관(455)에서 분지 형성되거나 제1배기관(455)과 별개로 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 연결덕트(457)는 제1배기관(455)에서 분지 형성된 것이다.

제1배기관(455)에서 연결덕트(457)로 분지되는 지점 또는 연결배관 중 적어도 어느 한 곳에 에어 댐퍼(458)가 설치될 수 있다.

에어 댐퍼(458)는 연결덕트(457)의 개방 정도를 조절하도록 구성된다.

예를 들어, 에어 댐퍼(458)는 컨트롤러(170)로부터 제어신호를 받아 제어될 수 있다.

증발기(142)의 입구에 제1압력센서(171)가 설치되고, 응축기에 제2압력센서(172)가 설치될 수 있다.

컨트롤러(170)는 증발기(142)의 증발압력 및 응축기의 응축압력과 기준압력을 비교하여, 제1압력센서(171) 및 제2압력센서(172)로부터 측정된 압력에 따라 에어 댐퍼(458)를 제어하여 연결덕트(457)의 개방 정도를 조절할 수 있다.

상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 어느 하나의 압력이 기준압력보다 큰 경우에 제1공랭식 열교환기(451)에서 배출되는 냉각유체의 유량을 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 측정된 증발압력 및 응축압력 중 적어도 어느 하나의 압력이 기준압력 이하인 경우에 제1공랭식 열교환기(451)에서 배출되는 냉각유체를 제2공랭식 열교환기(452)로 전달함에 따라, 제2공랭식 열교환기(452)에서 냉각유체가 증발기(142)를 통과한 공기를 가열하는데 재사용될 수 있다.

또한, 순환 덕트(120)의 내부에 히터(147)가 추가로 설치되어, 드럼으로 유입되는 공기를 가열할 수 있다. 상기 히터(147)는 건조 초기에 드럼으로 유입되는 공기를 신속하게 가열하거나 응축기를 통해 방열되는 열량이 부족한 경우에 사용될 수 있다.

이와 같이 구성된 제습 시스템(450)의 냉각 유체의 이동 경로 및 작용을 살펴보기로 한다.

송풍팬(453)을 통해 흡입된 냉각유체는 흡기관(454)을 통해 제1공랭식 열교환기(451)의 냉각유로로 유입된다. 상기 냉각유로로 유입된 냉각유체는 제1공랭식 열교환기(451)를 통과하는 공기와의 열교환을 통해 상기 공기의 현열 및 잠열을 제거한다. 이에 의해 증발기(142)로 유입되는 공기의 엔탈피를 떨어뜨려 증발기(142)의 부담을 줄이고, 냉력을 높이는 효과를 통해 제습력을 향상시킬 수 있다. 이때, 냉각유체 자신은 상기 공기로부터 열을 흡수하므로 다소 온도가 상승한다.

그런데, 제1공랭식 열교환기(451)의 냉각 유로를 따라 흐르는 냉각유체를 증발기(142)로 유입되는 공기를 냉각하는데 사용한 후 제1배기관(455)을 통해 외부로 배기시키면, 냉매 사이클 내의 유효한 에너지를 외부로 버리게 되는 결과를 초래한다.

이를 보완하기 위해, 본 발명에서는 증발기(142)의 후단에 위치하는 제2공랭식 열교환기(452)를 에어 히터(147)로 사용할 수 있다. 즉, 제2공랭식 열교환기(452)는 제1공랭식 열교환기(451)에서 배출되는 냉각 유체를 전달받음에 따라 드럼으로부터 배출되는 공기의 현열의 일부를 회수하여 증발기(142)를 통과한 공기를 가열하는데 재사용할 수 있다.

예를 들어, 드럼으로부터 배출되는 공기가 순환 덕트(120)를 따라 이동하면서 제1공랭식 열교환기(451)를 거쳐 증발기(142)를 경유하여 냉각된다. 냉각된 공기는 제2공랭식 열교환기(452)를 통과하면서 다소의 엔탈피(Enthalpy;열량)를 회복할 수 있다. 이에 의해 앞서 언급된 제1공랭식 열교환기(451)(에어 쿨러(air cooler))를 통해 내부 에너지의 외부 배출의 악영향을 최소화할 수 있다.

하지만, 냉매 사이클의 압력이 전반적으로 높아 열 재활용이 불필요한 경우, 제1수랭식 열교환기와 제2수랭식 열교환기 사이의 에어 댐퍼(458)를 이용하여, 제1공랭식 열교환기(451)를 통과한 냉각유체를 외부로 바로 배기시킬 수 있다.

도 9는 공랭식 열교환기의 구성에 따른 습공기 선도 변화를 개략도이다.

도 9는 본 발명의 예냉(Precooling)과 재가열(reheating)의 에너지 회수 과정을 나타낸다. 본 발명에서 예냉은 증발기(142)를 통과하는 공기를 제1수랭식 열교환기 또는 제2수랭식 열교환기에 의해 미리 냉각시키는 것을 의미한다. 본 발명에서 재가열은 증발기(142)의 전단에 설치된 제1열교환기(수랭식 및 공랭식 모두 포함)에서 배출된 냉각유체를 제2열교환기(수랭식 및 공랭식 모두 포함)로 유입시켜 재사용함에 따라 증발기(142)를 통과한 공기를 가열하는 것을 의미한다.

도 9를 참조하면, 굵은 선은 본 발명의 히트펌프 사이클을 구비한 의류건조기에서 습공기 선도 변화를 나타내고, 얇은 선은 종래(예냉 및 재가열 없음)의 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치에서 습공기 선도 변화를 나타낸다.

①은 드럼(Drum)의 출구이고, ②는 증발기(142)(Evaporator)의 출구이고, ③은 응축기의 출구를 나타낸다.

결과적으로, 굵은 선으로 표시되는 본 발명에 따른 예냉(precool)과 능동적인 냉각(Active cool)의 합으로 표시되는 냉력이 얇은 선으로 표시되는 종래의 ①과 ②의 과정, 즉 증발기(142)에 의한 증발 과정에서의 냉력에 비해 증가함에 따라 제습량(Δω)이 증가하고 건조시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 본 발명의 재가열을 통하여 예냉(precool) 열량의 일부를 회수함에 따라 오히려 응축기 출구에서 드럼으로 공급되는 건조 공기의 온도를 높일 수 있고, 이는 드럼 내부에 수용된 젖은 포에서 물의 증발과 건조의 가속화에 기여할 수 있다. 또한 공랭식 열교환기에서 제1공랭식 열교환기(451)에 의해 예냉(precool)만 수행하는 경우의 단점을 보완할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

110 : 드럼
120 : 순환 덕트
130 : 순환팬
140 : 히트펌프 사이클
141 : 순환배관
142 : 증발기
143 : 압축기
144 : 응축기
145 : 팽창밸브
146 : 제2온도센서
147 : 히터
150,250,350,450 : 제습 시스템
151,251,351 : 제1수랭식 열교환기
451 : 제1공랭식 열교환기
152,252,352 : 제2수랭식 열교환기
452 : 제2공랭식 열교환기
153,253,353 : 물 공급부
154,254 : 주급수관
155,255 : 삼방밸브
156a,256a : 제1분지배관
156b,256b : 제2분지배관
157,257 : 급수관
158,258,358 : 배수관
158a : 제1배수관
158b : 제2배수관
159,259,359 : 물 저장부
160,260 : 제1온도센서
261 : 제1연결배관
361 : 제2연결배관
453 : 송풍팬
454 : 흡기관
455 : 제1배기관
456 : 제2배기관
457 : 연결덕트
458 : 에어 댐퍼
170 : 컨트롤러
171 : 제1압력센서
172 : 제2압력센서
173 : 전원스위치

Claims

케이스;
상기 케이스의 내부에 설치되고, 피건조물이 수용되는 드럼;
상기 드럼과 연결되어, 상기 드럼에서 배출되는 공기가 상기 드럼으로 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 드럼에서 배출되는 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 증발기의 하류측으로 이격 배치되는 응축기를 구비하고, 냉매를 이용하여 상기 증발기 및 응축기 사이에 열을 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 증발기를 통과하는 공기를 냉각하여, 상기 공기 중의 수분을 제거하는 제습 시스템을 포함하고,
상기 제습 시스템은,
물 공급부;
상기 증발기의 상류 측에 배치되고, 상기 증발기로 유입되는 공기와 상기 물 공급부로부터 공급되는 냉각수를 열교환시켜 상기 공기를 냉각하는 제1수랭식 열교환기;
상기 증발기의 하류 측에 배치되고, 상기 증발기를 통과한 공기와 상기 물 공급부로부터 공급되는 냉각수를 열교환시켜 상기 공기를 냉각하는 제2수랭식 열교환기;
상기 냉각수의 급수온도를 측정하는 제1온도센서;
상기 증발기에 설치되어, 상기 증발기를 통과하는 냉매의 증발온도를 측정하는 제2온도센서;
상기 냉각수를 상기 제1수랭식 열교환기 또는 제2수랭식 열교환기로 공급하기 위한 급수유로를 선택적으로 개폐하는 삼방밸브; 및
상기 급수온도와 상기 냉매의 증발온도 사이의 온도차이에 따라 상기 삼방밸브를 제어하여, 상기 냉각수를 상기 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기로 선택적으로 공급하는 컨트롤러를 포함하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
제1항에 있어서,
상기 제습 시스템은,
상기 냉각수가 상기 제1수랭식 열교환기 또는 제2수랭식 열교환기로 공급되도록 급수 유로를 형성하는 급수관; 및
상기 제1수랭식 열교환기 또는 제2수랭식 열교환기에서 냉각수가 배출되도록 배수 유로를 형성하는 배수관를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
제2항에 있어서,
상기 제습 시스템은 상기 배수관에서 배수되는 물을 저장하는 물 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
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제2항에 있어서,
상기 배수관은, 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되는 제1배수관과, 상기 제2수랭식 열교환기와 연결되는 제2배수관으로 구성되어, 각 열교환기의 물이 독립적으로 배수되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
제2항에 있어서,
상기 제습 시스템은,
상기 제2수랭식 열교환기에서 배출되는 냉각수가 상기 제1수랭식 열교환기로 유입되어 재사용되도록 상기 제1수랭식 열교환기와 상기 제2수랭식 열교환기를 연결하는 제1연결배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
제7항에 있어서,
상기 급수관은,
상기 물 공급부에 연결되는 주급수관;
상기 주급수관에서 분지되어 상기 물이 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기로 각각 공급되도록 분지 유로를 형성하는 복수의 분지배관;
을 포함하고,
상기 복수의 분지배관 중 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되는 제1분지배관은 상기 제1연결배관과 연결되고, 상기 제2수랭식 열교환기에서 배출되는 냉각수가 제1연결배관을 경유하여 제1수랭식 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
케이스;
상기 케이스의 내부에 설치되고, 피건조물이 수용되는 드럼;
상기 드럼과 연결되어, 상기 드럼에서 배출되는 공기가 상기 드럼으로 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 드럼에서 배출되는 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 증발기의 하류측으로 이격 배치되는 응축기를 구비하고, 냉매를 이용하여 상기 증발기 및 응축기 사이에 열을 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 증발기를 통과하는 공기를 냉각하여, 상기 공기 중의 수분을 제거하는 제습 시스템을 포함하고,
상기 제습 시스템은,
물 공급부;
상기 증발기의 상류 측에 배치되고, 상기 드럼에서 배출되는 공기와 상기 물 공급부로부터 공급되는 냉각수를 열교환시켜 상기 공기를 냉각하는 제1수랭식 열교환기;
상기 증발기의 하류 측에 배치되고, 제2연결배관에 의해 상기 제1수랭식 열교환기와 연결되어, 상기 증발기를 통과한 공기와 상기 제1수랭식 열교환기에서 배출되는 냉각수를 열교환시킴에 따라 상기 공기를 가열하는 제2수랭식 열교환기를 포함하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
제1항에 있어서,
상기 히트펌프 사이클은,
상기 증발기에 설치되어, 증발압력을 감지하는 제1압력센서; 및
상기 응축기에 설치되어, 응축압력을 감지하는 제2압력센서;
를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 감지된 압력에 따라 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
케이스;
상기 케이스의 내부에 설치되고, 피건조물이 수용되는 드럼;
상기 드럼과 연결되어, 상기 드럼에서 배출되는 공기가 상기 드럼으로 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 드럼에서 배출되는 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 설치되는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 공기와 열교환하도록 상기 순환덕트 내부에 증발기의 하류측으로 이격 배치되는 응축기를 구비하고, 냉매를 이용하여 상기 증발기 및 응축기 사이에 열을 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 증발기를 통과하는 공기를 냉각하여, 상기 공기 중의 수분을 제거하는 제습 시스템을 포함하고,
상기 제습 시스템은,
상기 증발기의 상류 측에 배치되고, 상기 증발기의 상류 측 공기와 상기 케이스의 외부로부터 흡입되는 냉각공기를 열교환시켜 상기 증발기의 상류 측 공기를 냉각하는 제1공랭식 열교환기;
상기 증발기의 하류 측에 배치되고, 연결덕트에 의해 상기 제1공랭식 열교환기와 연결되어, 상기 증발기의 하류 측 공기와 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 냉각공기의 일부를 열교환시킴에 따라 상기 증발기의 하류 측 공기를 가열하는 제2공랭식 열교환기;
상기 증발기에서의 냉매 증발압력을 감지하는 제1압력센서;
상기 응축기에서의 냉매 응축압력을 감지하는 제2압력센서;
상기 연결덕트에 회전가능하게 설치되어, 상기 연결덕트를 개폐하는 에어 댐퍼; 및
상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기설정된 압력을 비교하여, 상기 감지된 압력에 따라 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 냉각공기를 배기시키거나, 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 냉각공기의 일부를 제2공랭식 열교환기로 이동시켜 상기 증발기의 하류 측 공기를 가열하도록 상기 에어 댐퍼의 개방정도를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
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제11항에 있어서,
상기 연결덕트는, 상기 복수의 배기관 중 제1공랭식 열교환기와 연결되는 제1배기관에서 분지 형성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 사이클을 구비한 의류처리장치.
피건조물이 수용되는 드럼;
공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기;
을 포함하는 의류처리장치의 제어방법에 있어서,
상기 제1 및 제2수랭식 열교환기로 공급되는 급수 온도 및 상기 증발기의 증발 온도를 측정하는 단계;
상기 급수 온도 및 상기 증발 온도를 비교하여, 상기 급수 온도에 따라 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기에 물을 선택적으로 공급하여 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리징치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 제습하는 단계는, 상기 물이 상기 제2수랭식 열교환기로 공급된 후, 상기 제1수랭식 열교환기로 공급되어, 상기 증발기를 통과하는 공기를 2중으로 제습하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 증발기의 증발압력 및 상기 응축기의 응축압력을 측정하는 단계;
상기 증발압력 및 상기 응축압력 중 적어도 어느 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 제1 및 제2수랭식 열교환기의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치의 제어방법.
피건조물이 수용되는 드럼;
공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1수랭식 열교환기 및 제2수랭식 열교환기;
을 포함하는 의류처리장치의 제어방법에 있어서,
상기 제1수랭식 열교환기에 물을 공급하여 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하는 단계; 및
상기 제1수랭식 열교환기에서 배출되는 물을 제2수랭식 열교환기로 이동시켜 상기 증발기를 통과한 공기를 가열하는 단계;
를 포함하는 의류처리장치의 제어방법.
피건조물이 수용되는 드럼;
공기가 상기 드럼을 경유하여 순환되도록 공기 순환 유로를 형성하는 순환 덕트;
상기 순환 덕트의 내부에 서로 이격 배치되는 증발기 및 응축기를 구비하고, 상기 증발기 및 상기 응축기를 경유하며 순환되는 작동유체를 이용하여 상기 드럼으로부터 빠져나온 공기의 열을 상기 증발기에서 흡수하고 상기 응축기를 통해 상기 드럼으로 유입되는 공기로 전달하는 히트펌프 사이클; 및
상기 순환 덕트의 내부에 설치되고, 상기 증발기를 통과하는 공기를 제습하도록 공기 이동 방향을 기준으로 상기 증발기의 상류 측과 하류 측에 각각 배치되는 제1공랭식 열교환기 및 제2공랭식 열교환기;
을 포함하는 의류처리장치의 제어방법에 있어서,
상기 증발기의 증발압력 및 상기 응축기의 응축압력을 측정하는 단계;
제1공랭식 열교환기에 외기를 공급하여 상기 증발기로 유입되는 공기를 제습하는 단계;
상기 증발압력 및 응축압력 중 적어도 하나의 압력과 기준압력을 비교하여, 상기 측정된 압력에 따라 상기 제1공랭식 열교환기로부터 외기를 외부로 배기시키거나, 상기 제1공랭식 열교환기에서 배출되는 외기를 제2공랭식 열교환기로 이동시켜 상기 증발기를 통과한 공기를 가열하도록 재사용하는 단계;
를 포함하는 의류처리장치의 제어방법.