KR101119121B1 - 건조기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건조기의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제어방법은 가변형 압축기를 구비한 건조기의 제어방법에 있어서, 소정의 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도를 상승시키는 단계 및 소정의 제2 시간대역 동안 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 제어방법에 의하면, 압축기의 구동초기에 안정적인 운전이 가능해진다.

Description

건조기의 제어방법 {Control method of dryer}

본 발명은 건조기의 제어방법에 관한 것이다.

세탁장치는 세탁을 수행하는 세탁기와, 건조를 수행하는 건조기와, 세탁 및 건조를 모두 수행할 수 있는 건조겸용 세탁기로 구분할 수 있다. 건조기는 가열 건조공기를 공급하여 대상물을 건조하는 장치로서, 최근에는 히트펌프를 이용하여 가열 건조공기를 공급하는 건조기들이 많이 개발되었다. 하지만, 이러한 히트펌프를 구비한 건조기는 다양한 문제점을 수반한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 히트펌프의 구동 초기에 압축기의 안정적인 운전을 가능하게 하는 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 가변형 압축기를 구비한 건조기의 제어방법에 있어서, 소정의 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도를 상승시키는 단계 및 소정의 제2 시간대역 동안 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 소정의 제1 시간대역은 상기 압축기를 구동하고 나서 시작될 수 있다. 또한, 상기 제1 시간대역 동안 상기 팽창밸브는 최대한 개방된 상태를 유지할 수 있다. 한편, 상기 제1 시간대역과 제2 시간대역은 서로 겹치지 않을 수 있다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 제어방법에서 상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도를 단계적으로 상승시킬 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도는 연속적으로 상승시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도는 소정의 곡선을 따라 연속적으로 상승할 수 있다. 한편, 상기 소정의 곡선은 상기 제1 시간대역의 전반부의 기울기가 후반부의 기울기에 비하여 더 크도록 설정될 수 있다.

한편, 상기 제1 시간대역에 이어서 제2 시간대역 동안에 상기 팽창밸브는 단계적으로 닫히도록 제어될 수 있다. 이 경우, 상기 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도 정보에 따라 상기 팽창밸브를 닫을 수 있다. 여기서, 상기 압축기와 관련된 온도정보는 상기 압축기의 온도, 상기 압축기의 유입 냉매 온도, 상기 압축기의 배출 냉매 온도, 상기 압축기 주위 온도 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.따라서, 상기 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도정보가 미리 설정된 소정치 이상으로 상승하는 경우에 상기 팽창밸브를 단계적으로 닫을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제어방법은 압축기의 구동초기에 압축기로 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지함으로써, 압축기를 안정적으로 운전할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 압축기와 관련된 온도정보에 따라 냉매의 양을 제어함으로써 압축기가 과열되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 건조기의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 건조기에 구비되는 히트펌프의 사시도,
도 3은 일 실시예에 따른 제어방법에서 압축기의 구동속도의 변화를 도시한 그래프, 및
도 4는 일 실시예에 따른 제어방법에서 팽창밸브의 개방도의 변화를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 건조기를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 건조기(100)는 외관을 형성하는 캐비넷(110)을 구비할 수 있다. 또한, 캐비넷(110)의 내부에 선택적으로 회동 가능하게 설치되는 드럼(120)을 구비할 수 있다. 드럼(120)의 내부에 세탁대상물을 수용할 수 있다. 일 실시예에 따른 건조기(100)는 드럼(120) 내부의 세탁대상물을 건조하기 위하여 건조공기를 공급하는 가열수단을 구비할 수 있다. 본 실시예에 따른 건조기는 가열수단으로서 히트펌프(130)를 구비할 수 있다. 히트펌프(130)는 냉매가 순환하는 증발기(132), 압축기(134), 응축기(136) 및 팽창밸브(미도시)를 구비할 수 있으며, 히트펌프(130)는 외부에서 유입되는 공기를 제습하여 건조시키며 소정의 온도로 가열할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 히트펌프(130)에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 일 실시예에 따른 히트펌프(130)의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 히트펌프(130)는 냉매의 응축에 의해 외부에서 유입되는 외부 공기로부터 잠열을 전달받아 공기 중에서 수분을 응축시키며, 잠열을 후술하는 응축기(136)로 전달하는 증발기(132)와, 증발기(132)에서 냉매를 통해 전달된 잠열에 의해 공기를 가열하는 응축기(136)를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 히트펌프(130)는 증발깅(132)에서 공기를 제습하고 응축기(136)로 유입된 공기를 소정온도로 가열함으로써, 드럼(120) 내부로 건조 가열 공기를 공급할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 건조기(100)는 캐비넷(110)의 일측에 전술한 히트펌프(130)의 구성요소가 각각 설치될 수도 있지만, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 캐비넷(110)의 일측에 착탈 가능한 모듈 형식(module type)의 히트펌프를 구비할 수 있다. 상기 모듈 형식의 히트펌프(130)를 구비함으로써 본 실시예에 따른 건조기는 조립 및 유지 보수 시에 분해가 보다 용이하게 된다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 히트펌프(130)는 외관을 형성하고, 내부에 전술한 각종 구성요소가 구비되는 케이스(140)를 포함할 수 있다.

케이스(140)는 상부 케이스(142)와 하부 케이스(144)를 포함할 수 있으며, 하부 케이스(144)에 전술한 각종 구성요소가 설치될 수 있다. 상부 케이스(142)는 하부 케이스(144)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이에 의해, 케이스(140) 내부의 각종 구성요소의 설치 및 보수가 더욱 용이해진다.

증발기(132)를 통하여 케이스(140)의 내부로 유입되는 공기는 증발기(132)에서 수분이 응축되어 건조된다. 즉, 증발기(132)의 내부에서 냉매가 증발되어 증발기(132)의 외부를 지나가는 공기에서 열이 냉매로 전달되어, 공기 중의 수분은 냉각 및 응축되어 응축수로 되고, 공기는 수분이 제거되어 건조한 공기로 된다.

바람직하게는, 증발기(132)에서 응축된 응축수를 집수하는 응축수 보관부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 증발기(132)의 하부에 응축수를 저장하는 집수통(미도시)을 구비하고, 상기 집수통은 배관 등을 통하여 증발기(132)에 인접하여 위치된 응축수 보관부에 연결될 수 있다. 이에 의해, 증발기(132)에서 응축된 응축수는 먼저 집수통에 모이게 되고, 이어서 배관을 통해 응축수 보관부에 집수될 수 있다. 응축수 보관부는 집수된 응축수를 배수관을 통해 캐비넷(120)의 외부로 버리거나, 또는 응축수 보관부가 캐비넷(110)에 착탈 가능하게 설치되어 사용자가 응축수 보관부를 분리하여 응축수를 버리는 구성도 가능하다.

한편, 증발기(132)에서 공기 중의 수분을 응축시켜 공기를 건조시킴과 동시에 증발기(132)의 냉매에는 잠열이 저장될 수 있다. 즉, 공기 중의 수분이 응축됨에 따라 증발기(132) 내부의 냉매는 기화되어 잠열을 포함하게 된다. 이러한 냉매 중에 포함된 잠열은 후술하는 응축기(136)로 전달되어 공기를 가열하는데 사용된다.

즉, 본 실시예에 따른 응축기(136)는 냉매배관(미도시)에 의해 증발기(132) 및 압축기(134)와 연결된다. 따라서, 증발기(132)에서 잠열을 포함한 냉매는 냉매배관을 통해 압축기(134)를 거쳐 응축기(136)로 공급되며, 응축기(136)에서 냉매는 응축되면서 잠열을 방출하여 응축기(136)를 관통하여 유동하는 공기를 소정온도로 가열하게 된다. 따라서, 증발기(132)는 공기 중에 포함된 수분을 응축시켜 공기를 건조시킴과 동시에 수분의 응축에 의해 발생하는 잠열을 냉매를 통해 응축기(136)로 전달하게 되며, 응축기(136)는 냉매를 응축시켜 잠열을 방출함으로써 공기를 가열하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 증발기(132)와 응축기(136)를 따라 공기가 유동하는 하나의 공기유로(A)가 형성될 수 있다. 즉, 히트펌프(130)로 유입되는 공기는 증발기(132)에서 수분이 응축되어 건조되며, 이어서 압축기(134)를 거쳐 응축기(136)에서 가열되어 드럼(120)으로 공급될 수 있다. 이와 같이, 하나의 공기유로(A)가 형성되면, 드럼(120)으로 공급되는 공기는 가열건조한 상태이기 때문에, 건조효과가 더욱 향상될 수 있다. 일반적으로, 건조효과를 향상시키기 위해서는 고온의 공기를 공급하는 것뿐만 아니라, 건조한 공기를 공급하여야 하기 때문이다.

상기 공기가 유동하는 공기유로(A)의 형상은 한정되지 않지만, 히프펌프(130)가 캐비넷(110)의 내부에 설치되는 것을 고려하여 직선형으로 형성될 수 있다. 이를 위해, 히트펌프(130)의 증발기(132), 압축기(134) 및 응축기(136)는 공기유로(A)를 따라 일렬로 직선형으로 배치될 수 있다. 이에 의해 히트펌프(130)의 체적을 최소화할 수 있어서, 조립 및 분해가 보다 용이할 수 있다. 한편, 케이스(132) 내에는 공기가 공기유로(A)를 통해 원활하게 유동되도록 하는 팬(미도시)을 더 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 히트펌프(130)에 케이스(140)가 구비된 경우의 공기유로에 대하여 설명하였지만, 케이스(140)가 구비되지 않고 캐비넷(110)의 일측에 상기 히트펌프(130)의 구성요소가 각각 설치되는 경우에는 증발기(132)와 응축기(136)로 외부 공기가 유입되도록 하는 별도의 덕트 등이 구비될 수 있다. 한편, 히트펌프(130)에 의해 공기를 건조시키고 가열하여 드럼(120)으로 공급하는 경우에 응축기(136)에 의해서 공기를 가열하게 되므로, 공기의 온도가 히터를 사용하는 종래의 건조기에 비해서 낮아질 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 케이스(140)의 말단부에 공기를 가열하는 히터(미도시)를 더 구비할 수 있다.

이러한 히터는 가스식 버너 또는 전기식 히터로 이루어질 수 있으며 한정되지 않는다. 이와 같이 공기가 유동하는 유로의 말단부에 히터를 구비하게 되면, 히트펌프(130)의 응축기(136)에 의해 건조되고 가열된 공기를 히터에 의해 다시 가열하여 원하는 온도로 드럼(120)에 공급하는 것이 가능해진다. 따라서, 공기는 응축기(136)에 의해 예열되고 히터에 의해 가열되게 되므로, 히터에 걸리는 로드(load)를 현저하게 줄일 수 있다. 즉, 히터에서 종래에 비하여 더 적은 전기에너지를 이용하여 공기를 원하는 온도로 가열하는 것이 가능해지며, 나아가 소형 히터에 의해서도 가열을 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는 히트펌프(130)의 증발기(132)와 응축기(136)를 따라 하나의 공기유로(A)가 형성되는 구성에 대해서 설명하였으나, 증발기와 응축기를 따라 각각 별도의 공기유로가 형성되는 구성도 가능하다. 즉, 증발기(132)로 유입된 공기 중에서 수분을 응축시켜 잠열을 저장하고 공기는 다시 히트펌프(130)의 외부로 배출하며, 상기 잠열을 냉매를 통해 응축기(136)로 전달하여 별도의 공기유로를 통해 응축기(136)로 유입된 공기를 가열하여 드럼(120)으로 공급하는 구성도 가능하다.

한편, 전술한 실시예에 따른 건조기(100)의 경우, 공기를 가열하고 제습하는 장치로서 히트펌프(130)를 구비하며, 히트펌프(130)는 압축기(134)를 구비하게 된다. 그런데, 건조기를 구동시켜 히트펌프(130)의 구동 초기에 증발기(132)에서 냉매가 공기와 충분히 열교환을 하지 못하여 모두 기화되지 못하고 액체 상태의 냉매가 압축기(134)로 유입될 수 있다. 이와 같이, 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입되는 경우에 압축기의 고장 및 손상의 원인이 될 수 있다. 따라서, 압축기를 구비한 건조기의 경우에 초기 기동 시에 압축기의 손상을 방지하기 위한 제어방법이 필요하다. 이하에서는 도면을 참조하여 일 실시예에 따른 제어방법을 상세히 살펴본다.

도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 건조기의 제어방법을 도시한 그래프이다. 도 3은 시간에 따른 압축기의 구동속도의 변화를 도시한 그래프이며, 도 4는 시간에 따른 팽창밸브의 개방도의 변화를 도시한 그래프이다. 도 3에서 가로축은 시간(t)을 도시하며, 세로축은 압축기의 구동속도를 도시한다. 도 4에서 가로축은 시간(t)을 도시하며 세로축은 팽창밸브의 개방도를 도시한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 제어방법은 소정의 제1 시간대역(T1) 동안 압축기의 구동속도를 상승시키는 단계와, 소정의 제2 시간대역(T2) 동안 팽창밸브를 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 일 실시예에 따른 제어방법이 적용되는 건조기는 압축기의 구동속도를 조절할 수 있는 가변형 압축기를 구비한 건조기로 이루어질 수 있다. 압축기의 구동속도를 조절함으로써 전술한 문제점, 즉 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입되는 문제점을 방지할 수 있는 바, 이하 구체적으로 살펴본다.

여기서, 제1 시간대역(T1)은 압축기의 구동과 동시에 시작될 수 있다. 압축기가 구동을 하는 경우에 초기부터 압축기의 구동속도를 너무 상승시키게 되면 전술한 바와 같이 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 압축기의 구동속도는 도 3에 도시된 바와 같이, 단계적으로 상승할 수 있다. 즉, 한번에 압축기의 구동속도를 목표속도까지 올리는 것이 아니라, 단계적으로 소정속도씩 올릴 수 있다. 이에 의해 액체 상태의 냉매가 압축기로 유입되는 것을 막을 수 있다.

한편, 도 3에서는 압축기의 구동속도가 단계적으로 상승하는 실시예만 도시하였으나, 다른 실시예에 따른 제어방법에서 압축기의 구동속도는 연속적으로 상승할 수 있다. 예를 들어, 압축기의 구동속도는 소정의 곡선을 따라 연속적으로 상승할 수 있다. 이 경우, 전술한 제1 시간대역(T1)을 전반부와 후반부로 구분하는 경우에 상기 소정의 곡선은 전반부의 기울기가 후반부의 기울기에 비하여 더 크도록 설정될 수 있다. 즉, 제1 시간대역의 전반부에 압축기의 구동속도를 소정량씩 상승시키고, 후반부에는 대략 목표 구동속도에 대응하는 구동속도로 운전시킬 수 있다.

한편, 상기와 같이 제1 시간대역 동안에 압축기의 구동속도를 상승시키는 경우에 팽창밸브는 최대한 개방된 상태를 유지할 수 있다. 그런데, 압축기로 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위하여 압축기의 구동 초기에 팽창밸브의 개방도를 적절히 조절할 수도 있다. 하지만, 압축기의 구동 초기에 팽창밸브를 최대한 개방하지 않으면 냉매의 공급량이 초반부터 줄어들게 되어, 히트펌프가 원하는 만큼 공기 중의 수분을 제거할 수가 없게 되어 히트펌프의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 시간대역 동안 팽창밸브를 최대한 개방된 상태를 유지하고, 압축기의 구동속도를 조절하여 액체 상태의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 제1 시간대역(T1)에 이어서 제2 시간대역(T2) 동안에 팽창밸브를 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 팽창밸브는 단계적으로 폐쇄하거나, 또는 연속적으로 개방도를 조절하여 닫을 수 있다. 이는 압축기의 구동속도가 원하는 속도에 도달한 경우에 압축기의 안정도를 유지하기 위함이다. 즉, 압축기가 원하는 속도에 도달하여 운전되는 경우 압축기의 온도가 지나치게 상승할 수 있다. 압축기의 온도가 소정치 이상으로 상승하는 경우에 압축기의 손상 및 파손의 우려가 있다. 따라서, 압축기의 안정적인 운전을 위하여 팽창밸브의 개방도를 닫아서 냉매의 양을 줄여 압축기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제어부는 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도 정보에 따라 팽창밸브를 단계적으로 닫을 수 있다. 여기서, 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도정보라 함은 압축기의 온도, 압축기의 유입 냉매 온도, 압축기의 배출 냉매 온도, 압축기 주위 온도 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 압축기와 관련된 온도정보를 감지하여 감지된 온도가 소정치 이상으로 상승하는 경우에 단계적으로 팽창밸브를 닫도록 제어할 수 있다.

한편, 전술한 제1 시간대역과 제2 시간대역은 서로 겹치지 않을 수 있다. 즉, 제어부는 제1 시간대역에서 팽창밸브를 최대한 개방하고 압축기의 구동속도를 조절하여 압축기의 구동속도가 원하는 속도에 도달하도록 제어하며, 이어서 제2 시간대역에서는 압축기가 원하는 속도로 운전되는 경우에 압축기의 안정적인 운전을 위하여 팽창밸브의 개방도를 조절할 수 있다.

Claims (12)

1. 가변형 압축기를 구비한 건조기의 제어방법에 있어서,
   소정의 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도를 상승시키는 단계; 및
   소정의 제2 시간대역 동안 팽창밸브를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소정의 제1 시간대역은 상기 압축기를 구동하고 나서 시작되는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시간대역 동안 상기 팽창밸브를 최대로 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시간대역과 제2 시간대역은 서로 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도를 단계적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도는 연속적으로 상승하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 시간대역 동안 상기 압축기의 구동속도는 소정의 곡선을 따라 연속적으로 상승하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 소정의 곡선은 상기 제1 시간대역의 전반부의 기울기가 후반부의 기울기에 비하여 더 큰 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 팽창밸브는 단계적으로 닫히는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도 정보에 따라 상기 팽창밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 압축기와 관련된 온도정보는 상기 압축기의 온도, 상기 압축기의 유입 냉매 온도, 상기 압축기의 배출 냉매 온도, 상기 압축기 주위 온도 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 압축기와 관련된 적어도 하나의 온도정보가 미리 설정된 소정치 이상으로 상승하는 경우에 상기 팽창밸브를 단계적으로 닫는 것을 특징으로 하는 건조기의 제어방법.

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