KR101904563B1

KR101904563B1 - 가정용 기기

Info

Publication number: KR101904563B1
Application number: KR1020137018873A
Authority: KR
Inventors: 주세페 드레오시; 리챠드 푸어베르그; 베른트 크라이세
Original assignee: 일렉트로룩스 홈 프로덕츠 코오포레이션 엔.브이.
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2018-10-04
Also published as: PL2658430T3; AU2011351611A1; EP2574266B1; EP2574266A3; RU2013130257A; CN103298390A; CA2819568C; EP2658430B1; EP2471434A1; AU2011351611B2; EP2574266A2; US9574804B2; EP2658430A2; WO2012089569A3; RU2570783C2; CN103298390B; BR112013016751A2; US20130305747A1; CA2819568A1; KR20130131403A

Abstract

본 발명은 가정용 기기 및 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물품을 세척하고 건조하는 가정용 기기에 관한 것이다. 상기 가정용 기기는, 세척되고 건조될 물품을 수용하는 프로세싱 챔버(5)와, 응축기(11)를 구비하는 따뜻한 쪽 및 증발기(13)를 구비하는 차가운 쪽을 가지는 히트 펌프(9)를 포함하고, 상기 응축기는 프로세싱 챔버 내에서 이용되는 물을 가열하기 위한 것이고, 상기 증발기는 응축기를 이용한 가열 중 히트 펌프의 차가운 쪽에 발생되는 열을 저장하는 히트 리저버(15) 내의 액체를 냉각하기 위한 것이다. 상기 응축기는 상기 프로세싱 챔버로 물을 제공하기 위한 물 탱크(7) 내에 배치된다.

Description

가정용 기기{A HOUSEHOLD APPLIANCE}

본 발명은 가정용 기기 및 가정용 기기 내에서 히트 펌프를 이용하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 물품을 세척하고 건조하는 가정용 기기에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 단 배타적이지 않게, 식기 세척기 또는 세탁 건조기 내에서 사용하기 위한 것이다.

식기 세척기 내에서, 세척 공정에 이용될 물을 가열하는 것과 물품을 가열하고 건조하는 것은 에너지를 소비하는 과정이다. 세탁 건조기는, 물이 가열되어 물품, 즉, 옷을 세탁하는 것을 수행하는 유사한 처리 단계들 및 후속하는 건조 단계에서 가열 및 응축을 수반한다. 일반적으로, 물품을 세척하고 건조하기 위한 가정용 기기 내에서 물품과 물을 가열하는 것은, 예를 들면, 세탁 터브(tub) 내의 물을 가열하는 전기 히터에 의하여 수행된다. 건조 단계를 수행하기 위해, 예를 들면, 뜨거운 공기 열원을 이용하는 별도의 건조 시스템이 일반적으로 설치된다.

에너지를 절약하기 위해, 물품 및 물을 가열하는 데에 이용될 수 있는 따뜻한 쪽과, 건조 단계에서 수증기를 응축하는 데에 이용될 수 있는 차가운 쪽을 구비하는 히트 펌프를 이용하는 것이 제안되어 있다. 이 방식에서는, 단일 유닛, 즉, 히트 펌프가 두 가지 목적을 위해 이용될 수 있다.

WO2008/053307A1에는, 식기 세척을 위한 식기 세척기 및 히트 펌프가 기재되어 있다. 기재된 식기 세척기는, 둘 다 터널 내에 배열된 세척부 및 헹굼부를 포함한다. 따라서, 식기 세척기는, 세척부에서의 세척 사이클 및 헹굼부에서의 헹굼 및 건조 사이클을 동시에 수행한다. 히트 펌프는 식기 세척기의 세척부로 가는 물을 가열하는 응축기와, 식기 세척기의 헹굼부로부터 나오는 유출 공기를 냉각하는 증발기를 구비한다. 이 방식에서는, 히트 펌프의 따뜻한 쪽 및 차가운 쪽이 모두 활용될 수 있다.

그러나, 대부분의 식기 세척기에서는, 물 및 물품을 가열하는 것이 건조 단계에 비하여 시간 면에서 보다 먼저 이루어진다. 이러한 기기에서 물을 가열하기 위해 히트 펌프를 사용하는 것은, 물 가열 단계 중 차가운 쪽에서 발생된 열이 이용되지 않고, 이에 따라, 두 가지 목적을 위한 에너지 효율이 좋은 방식으로 히트 펌프를 활용하는 것이 가능하지 않다는 단점을 가지고 있다.

EP2206824A2에는 물품을 세척하는 것을 수행하기 위한 배럴(barrel)과, 액체로 채워진 폐쇄된 탱크를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기는 탱크로부터 열을 추출하고, 그 열을 배럴로 공급한다. 하수관이 배럴로부터의 공정수를 배출하며, 열 교환기가 탱크 내의 유체의 하수로부터의 열을 전달한다.

그리고, EP2193741A2에는, 물품을 세척 하고/하거나 헹구고 축열기 내에 열을 축적하기 위해 공정 영역 내에서 물을 가열하는 데에 이용되는 히트 펌프를 포함하는 식기 세척기가 개시되어 있다. 열 결합 탱크의 일측이 공정 영역에 결합되고, 열 결합 탱크의 다른 일측이 축열기에 결합된다. 프로그램 제어로 열 결합 탱크 내로 또는 열 결합 탱크로부터 결합 유체를 공급 및 안내하는 충전 매체가 제공된다. 충전된 상태에서는, 수증기가 응축될 수 있는 차가운 영역을 확립하기 위해, 열 결합 탱크가 건조 단계에서 이용될 수 있다.

상기한 배치의 단점은 종래의 가열 장치에 비하여 낮은 히트 펌프의 효과로 인하여 기계에 대한 가열 단계가 오래 진행된다는 것이다. 반면에, 히트 펌프의 가열 동력이 종래의 히터와 동일하게, 즉, 약 2kW로 채택된다면, 이러한 히트 펌프는 가정용 식기 세척기 또는 세탁기에 맞추기 어려운 크기를 가지게 될 것이다.

상기한 점을 고려하면, 가열 및 건조 단계 모두를 수반하는 가정용 기기에서의 효율적인 에너지 이용과 연관된 개선이 필요함을 알 수 있다.

본 발명의 목적은, 물품을 세척 및 건조하는 에너지 효율이 좋은 가정용 기기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 효과적인 응축 건조 시스템을 가지며, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가열 및 세척 단계와, 건조 단계가 시간상 분리된 가정용 기기 내에서의 히트 펌프의 효율적인 이용을 제공하는 데에 있다.

상기한 목적들 중 적어도 하나는, 세척되고 건조될 물품이 수용되는 프로세싱 챔버와, 응축기를 구비하는 따뜻한 쪽 및 증발기를 구비하는 차가운 쪽을 가지는 히트 펌프를 포함하는 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기에 의하여 달성된다. 응축기는 프로세싱 챔버 내에서 이용되는 물을 가열하기 위한 것이고, 증발기는 응축기를 이용한 가열 중 히트 펌프의 차가운 쪽에 발생되는 열을 저장하는 히트 리저버 내의 액체를 냉각하기 위한 것이며, 응축기는 프로세싱 챔버로 물을 제공하기 위한 물 탱크 내에 배치된다.

프로그램 시간을 상당히 연장하지 않고, 가정용 기기 내의 물을 가열하는 히트 펌프의 구현을 가능하게 하기 위해, 프로세스 챔버 내에서 이용되며 기계의 세척 및/또는 헹굼 작동 중 가열될 수 있는 물로 채워진 물 탱크가 도입된다. 그 다음, 필요한 경우, 가열된 물은 터브 및 프로세싱 챔버 내로 도입된다. 따라서, 가열을 위하여 이용 가능한 시간은 종래의 가정용 기기에 비하여 많이 길고, 따라서, 히트 펌프는 매우 작을 수 있고, 직접 가열하는 히트 펌프를 이용한 경우의 1/10 보다 작은 가열 동력을 가질 수 있다. 의도된 최고 온도에 도달하기 위해, 종래의 전기 히터가 보완책으로서 이용된다. 종래의 전기 히터는 프로세싱 챔버의 바닥에 위치될 수 있다. 히트 펌프는 종래의 히터를 완전히 대신하지 않지만, 종래의 히터에 비해 보다 짧은 시간 동안 작동할 수 있고, 보다 작은 가열 동력을 가지도록 도와준다. 효과 면에서, 전체 에너지 소비는 전기 히터만 사용하는 경우에 비하여 상당히 작다.

가정용 기기 내에 배치된 히트 리저버는 냉각되거나 냉동된 액체의 형태로 열을 저장할 수 있는 가능성을 제공한다. 냉각되거나 냉동된 액체를 저장하는 히트 리저버와, 가열된 물을 제공하는 물 탱크를 배치하는 것에 의하여, 히트 펌프의 효율적인 에너지 이용을 마련할 수 있다. 그리고, 히트 펌프로 가열하는 것은 주위 공기 및 환경 및 대응 공기 유동을 냉각하는 부작용 없이 달성된다.

저장된 열은 후에 세척된 물품을 건조하는 데에 이용될 수 있으므로, 가정용 기기 내의 히트 펌프의 효율적인 사용이 제공된다.

그 결과, 상술한 목적들 중 적어도 하나가 달성된다.

실시예에 따르면, 열 교환 장치는 상기 히트 리저버로 배치되고, 상기 열 교환 장치는 프로세싱 챔버 내에서 물품을 건조하는 동안 프로세싱 챔버로부터의 수증기를 그 상부에서 응축시키는 표면을 제공한다. 그리고, 상기 열 교환 장치는, 상기 히트 리저버에 연결되고 상기 히트 리저버의 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 냉각 도관을 포함한다.

냉각되거나 냉동된 액체 형태로 히트 리저버에 저장된 열은 이제 세척 단계 후 이어지는 건조 단계에서 사용될 수 있다. 로딩된 히트 리저버의 냉각 동력은 건조 단계에서의 효율적인 응축 건조를 제공한다. 효율적인 응축 덕분에, 건조 온도가 낮아질 수 있다. 히트 리저버는 건조 단계 중 프로세싱 챔버 내의 공기로부터 나온 응축수로부터의 열 에너지에 의하여 재생된다. 이는 폐쇄된 응축 시스템에서 그 외에 가능한 경우에 비하여 낮은 온도에서의 건조를 용이하게 한다. 다른 이점은 히트 펌프가 응축 건조를 달성하기에 충분한 냉각 동력을 발생시킬 필요가 있는 그 외의 경우에 비하여 작을 수 있다는 것이다.

다른 실시예에 따르면, 냉각 도관은, 냉각 도관을 통하여 열 전달 액체를 순환시켜 열 전달 액체가 히트 리저버를 통과하면서 냉각되도록 하는 펌프를 포함한다.

펌프는 건조 단계 직전 또는 건조 단계의 시작 시 작동된다. 냉각 도관 내에서 열 전달 유체를 순환시키는 것에 의해, 히트 리저버 내에 저장된 열이 열 교환 장치로 전달된다.

다른 실시예에 따르면, 냉각 도관은 히트 리저버 내에서 나선형 형상을 가진다.

열 전달 유체를 히트 리저버 내의 나선형 냉각 도관으로 통과시키는 것에 의해, 열 전달 유체에 대한 효과적인 냉각을 얻는다.

다른 실시예에 따르면, 열 교환 장치는 히트 파이프 또는 열 사이펀이다.

히트 파이프는 기계적인 이동 부품을 구비하지 않은 튜브의 자체적인 길이를 이용하는 기존의 기술이다. 히트 파이프는 적합한 작동 유체로 채워지고, 진공 처리되며(evacuated), 양단이 밀봉된다. 히트 파이프는 일단(증발기)에서 열을 흡수하고, 타단(응축기)에서 열을 방출하는 것에 의해 열을 전달한다. 히트 파이프는 적절한 디자인을 가지는 윅(wick)을 포함하여, 모세관력에 의한 응축 유체의 회수를 촉진시킬 수 있다. 열 사이펀 튜브는 히트 파이프들과 형상 및 작동 면에서 유사하지만, 히트 파이프는 모세관력을 이용하는 반면, 열 사이펀 튜브는 윅(wick)을 가지지 않으므로, 응축수를 증발기로 회수하기 위해 단지 중력에 의존한다는 점에서 다르다. 열 사이펀 튜브는 작동 유체를 순환시키기는 펌프를 필요로 하지 않는다. 그러나, 기하학적 구성은 액체 작동 유체가 열교환기의 증발기부 내에 항상 존재하도록 이루어져야 한다.

열 교환 장치로서 히트 파이프 또는 열 사이펀을 이용하는 것에 의해, 펌프와 같은 보조적인 전기 구동 부품들을 필요로 하지 않는다. 그리고, 매우 높은 열 전달율이 얻어질 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 열 교환 장치는 프로세싱 챔버의 내부에 배치된다. 그리고, 히트 리저버는 프로세싱 챔버의 외측에 배치된다.

히트 리저버를 가정용 기기의 프로세싱 챔버의 외측에 배치하는 것에 의해, 사용 가능한 내부 공간의 감소를 방지한다. 그리고, 가열 단계 중 임의의 열 손실이 더욱 용이하게 방지될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 히트 리저버는 프로세싱 챔버의 내부에 배치된다. 그리고, 히트 리저버는 프로세싱 챔버 내의 물품을 건조하는 동안 프로세싱 챔버로부터의 수증기가 응축되는 응축기 표면을 포함한다.

이러한 배치의 이점은 단순하지만 그래도 튼튼한 구조라는 점이다. 냉각 도관 또는 펌프를 필요로 하지 않으므로, 구조 또한 복잡하지 않다.

다른 실시예에 따르면, 상기 기기는 공기 및/또는 수증기를 열 교환 장치 또는 응축기 표면으로 향하게 하는 공기 유동 발생 장치를 포함한다.

공기 유동 발생 장치를 배치하는 것에 의하여, 수증기의 응축이 강화된다. 따라서, 건조 공정의 속도를 높일 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 히트 리저버 내의 액체는 물이다.

열역학적으로, 물은 액체로부터 고체로 및 그 반대로의 상변화에 있어서의 큰 엔탈피 값으로 인하여 열 및 잠열을 저장하는 최상의 액체 중 하나이다. 따라서, 열의 우수한 저장 밀도가 히트 리저버 내의 물로 제공된다. 증발기가 히트 리저버 내의 물을 냉각시킬 때, 증발기 주위에 얼음이 형성될 것이다. 얼마나 길게 히트 펌프가 동작하느냐에 따라, 히트 리저버는 얼음, 또는 얼음 및 냉각된 물로 채워질 수 있다. 여기에서는 물에 대하여 설명하였으나, 상변화 기체/액체 등 적합한 상변화 특징을 갖는 다른 물질들이 적용될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 가정용 기기는 식기 물품을 세척, 헹굼, 및 건조하는 식기 세척기이다.

다른 실시예에 따르면, 가정용 기기는 세탁물을 세척, 헹굼, 및 건조하는 세탁 건조기이다.

추가적인 양태에 있어서, 상기한 목적들 중 적어도 하나가 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법에 의하여 달성된다. 세척되고 건조될 물품을 수용하는 프로세싱 챔버와, 프로세싱 챔버에서 이용될 물을 유지하는 물 탱크와, 응축기 및 증발기를 포함하는 히트 펌프를 포함하는 가정용 기기에서, 상기 방법은,

- 응축기로 탱크 내의 물을 가열하는 단계,

- 증발기로 히트 리저버 내의 액체를 냉각하는 단계, 및

- 히트 리저버 내에서 냉각되거나 냉동된 액체의 형태로 열을 저장하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 방법은,

- 프로세싱 챔버로부터의 수증기를 히트 리저버와 접촉되게 배치된 열 교환 표면에서 응축시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 첨부된 특허청구범위 및 후술하는 설명을 검토함으로써 명확해 질 것이다. 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 서로 다른 특징들이 하기에 설명된 것 이외의 실시예를 생성하기 위해 조합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

여기에 사용되는 "열을 저장하는"이라는 표현은 이후에 특정 시간에 발생되는 에너지의 사용을 가능하게 하는 것을 의미한다. 발생된 열 에너지는 냉각되거나 냉동된 액체 또는 액화 가스의 형태로 저장된다.

여기에 사용되는 “응축기”라는 표현은 열을 전달하기 위한 가열 튜브 장치를 의미한다. 응축기는 응축기 내에서 응축되는 냉매로 채워질 수 있다.

여기에 사용되는 “증발기”라는 표현은 냉기를 전달하기 위한 냉각 튜브 장치를 의미한다. 증발기는 증발기 내에서 증발되는 냉매로 채워질 수 있다.

그러나, 예를 들면 초임계 모드에서의 이산화탄소와 같이, 통상적이지 않은 사이클을 작동시키는 냉매를 사용하는 히트 펌프에 대해서는, 응축기 및 증발기 내에서의 냉매의 상태가 응축기 및 증발기의 상기한 정의와 다를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 응축기/증발기의 그러한 사용이 여기에 또한 포함될 것이다.

특정 특징 및 이점을 포함하는 본 발명의 다양한 양태는 후술하는 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 가정용 기기, 즉, 식기 세척기의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가정용 기기, 즉, 세탁 건조기의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 식기 세척기를 도시한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 식기 세척기를 도시한다.
도 5는 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법의 흐름도를 도시한다.

이제 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 보다 완전하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 개시된 실시예들의 특징들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의하여 쉽게 이해될 수 있게 조합될 수 있다. 후술하는 설명의 전체에 걸쳐, 유사한 도면 부호는, 적용 가능한 경우, 유사한 요소, 부분, 항목, 또는 특징을 나타내는 데에 이용되었다.

도 1 내지 도 2에서는 가정용 기기(1)의 개략도가 도시된다. 도 1에서는 식기 세척기(2)가 개략적으로 도시된다. 도 2에서는 세탁 건조기(3)가 개략적으로 도시된다. 이들 두 개의 가정용 기기에서, 물품의 세척 및 건조가 수행된다 세척 단계에서는, 따뜻한 물을 세제와 함께 사용하여 프로세싱 챔버 내의 물품을 세척함으로써 물품의 때를 제거할 수 있다. 그 후 후속하는 건조 단계에서는, 물품이 건조되고, 뜨거운 수증기가 프로세싱 챔버로부터 제거된다.

도 1에서, 식기 세척기(2)는 식기 물품이 로딩되는 프로세싱 챔버(5)를 포함한다. 식기 세척기는 물품을 세척하는 데에 이용되는 물을 제공하는 물 탱크(7)를 더 포함한다. 물 탱크 내의 물을 데우기 위해, 히트 펌프(9)가 가정용 기기 내에 배치된다. 프로그램 설계, 히트 펌프 동력 및 세척 온도에 따라 히트 펌프 만으로는 이용 가능한 시간 내에 의도된 공정 온도로 물을 가열하기에 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 종래의 전기 히터(미도시)가 또한 가정용 기기 내에 포함될 수 있다. 히트 펌프(9)는, 히트 펌프의 따뜻한 쪽을 나타내는 응축기(11)와, 히트 펌프의 차가운 쪽을 나타내는 증발기(13)를 포함한다. 응축기(11)는 그 내부의 물을 데우기 위해 물 탱크(7) 내에 배치된다. 증발기(13)는 히트 리저버(15) 내에 배치된다. 히트 리저버는 액체로 채워지는 폐쇄된 용기(container)일 수 있다. 히트 리저버 내의 액체는 물일 수 있다. 그러나, 특정 가정용 기기와 연관된 적합한 범위 내의 상전이 온도/엔탈피 및/또는 비열을 가지는 다른 타입의 액체 또는 상변화 물질이 채택될 수 있음을 주목하여야 한다.

물 탱크(7)는 프로세싱 챔버(5)로부터 분리되도록 설계될 수 있으며, 이에 따라, 프로세싱 챔버의 외측에 배치된다. 그러나, 물 탱크가 프로세싱 챔버 내로, 완전히 또는 부분적으로, 일체로 형성되도록 설계될 수 있음을 주목하여야 하며, 예를 들면, 물 탱크는 프로세싱 챔버의 바닥 영역에, 단, 여전히 분리된 공간으로서, 형성된다는 점을 주목해야 한다.

응축기/증발기 도관으로서 배치되는 응축기/증발기(11, 13)는 냉매와 같은 열 전달 유체로 채워진다. 히트 펌프(9)는, 압축기(8)와, 팽창 밸브(미도시)와 같은 감압장치를 더 포함한다. 히트 펌프의 작동 모드에서는, 따뜻한 쪽, 즉, 응축기 내에서 열이 발생되고, 차가운 쪽, 즉, 증발기 내에서 냉기가 발생된다. 따뜻한 응축기는 물 탱크 내의 물을 데우며, 동시에, 차가운 증발기는 히트 리저버 내의 액체를 냉각한다. 히트 리저버(15) 내에서는, 냉동된 액체층이 증발기(13)의 둘레에서 생긴다. 히트 리저버가 물로 채워진 경우, 히트 리저버 내에 얼음이 형성된다. 증발기 내의 냉각 효과 및 탱크 내의 물을 가열하는 데에 사용된 시간에 따라, 히트 리저버 내에서의 얼음의 양이 달라질 수 있다. 히트 리저버(15) 내에 형성된 얼음은 세척 사이클 중에 저장된다. 히트 리저버의 액체는 냉동되지 않고 열을 저장하고 있을 수 있음을 주목하여야 한다. 히트 리저버 내에 제공되는 액체의 종류에 따라, 액체가 냉각될 수 있으며, 또한, 얼지 않고 섭씨 0도 미만일 수 있다.

열 교환 장치(17)는 히트 리저버(15)와 연결되게 배치된다. 열 교환 장치는 냉각 도관(19)을 포함한다. 냉각 도관은 히트 리저버 내에 배치된다. 히트 리저버로 그리고 히트 리저버로부터 열 교환 유체를 순환시키기 위하여, 펌프(21)가 냉각 도관에 배치된다. 냉각 도관 내에서의 차가운 열 전달 유체의 유동은 냉각 도관 및 냉각 도관에 연결된 열 교환 장치를 냉각한다. 열 교환 장치는, 열 전달을 위한 큰 영역 또는 표면을 제공하는 냉각 플랜지 또는 기타 영역 확장 수단(미도시)을 포함할 수 있다. 세척 단계가 종료되면, 프로세싱 챔버 내의 물품이 건조되어야 한다. 식기 세척기에 있어서, 건조는 프로세싱 챔버로부터 뜨거운 수증기를 제거하는 것에 의해 수행된다. 프로세싱 챔버 내의 공기를 열 교환 장치를 향하여 이동시키는 것에 의해, 뜨거운 수증기를 포함하는 공기의 유동이 열 교환 장치의 차가운 표면과 만나게 된다. 뜨거운 수증기는 열 교환 장치의 표면상에서 응축된다. 그리고, 공기 유동은 프로세싱 챔버로 되돌아 간다. 응축된 물은 응축된 물 유출구(미도시)을 경유하여 프로세싱 챔버의 바닥으로 되돌아 간다. 공기를 건조하는 과정이 도 1 및 도 2의 두 개의 화살표로 도시된다. 최종 헹굼의 온도에 따라, 식기 및 프로세싱 챔버의 구조적 부품에 저장된 열이 열 교환기로부터 되돌아 온 공기를 데우고 물의 추가적 증발(건조)을 지속시키는 데에 충분하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우, 히트 펌프 또는 기타 수단에 의한 되돌아 온 공기의 추가적인 가열이 필요하며 구현된다.

도 2에 도시된 세탁 건조기는 그 내부로 세탁 물품이 넣어지는 회전 가능한 드럼 형태의 프로세싱 챔버(5)를 포함한다. 또한, 세탁 건조기는 위에서 도 1의 식기 세척기와 관련하여 설명된 것과 동일한 일반적인 부품들을 포함한다. 따라서, 설명된 특징 및 공정이 도 2에 따른 세탁 건조기에도 적용된다.

도 3에서는, 본 발명의 실시예에 따른 식기 세척기(2)가 도시된다. 식기 세척기는 접시, 보울(bowl), 식탁용 날붙이(cutlery) 등과 같은 식기 물품(10)이 세척되기 위해 위치되는 프로세싱 챔버(5)를 포함한다. 세척 과정에서, 보통 물인 세척액 및 세제가 프로세싱 챔버 내의 곳곳으로 이동된다. 물 탱크(7)가 프로세싱 챔버의 일측에 배치된다. 탱크 내의 물은 프로세싱 챔버(5) 내로 유입되기 전에 가열된다. 물은 메인 물 유입구(12)로부터 물 탱크(7)로 유입된다. 메인 물 유입구로부터, 물이, 물의 경도(hardness)를 저감하는 연수 장치(softening device)를 선택적으로 경유하여, 물 탱크 내로 및/또는 직접적으로 프로세싱 챔버 내로 분배될 수 있다. 유입구 밸브(12a)가 구비되어 유입수의 분배를 조절할 수 있다. 따뜻한 물은 탱크 유출구(14)를 통하여 물 탱크(7)를 떠나게 된다. 탱크 유출구 밸브(14a)는 프로세싱 챔버로 물을 제공하는 물 파이프(16)에 구비된다. 필요하다면, 따뜻한 유입수는 메인 물 유입구(12)로부터 바로 나온 더 많은 양의 물과 혼합될 수 있다. 프로세싱 챔버(5)의 바닥에는, 프로세싱 챔버의 바닥의 물을 가열하기 위한 히터 장치(18)가 배치된다. 히트 펌프 만으로는 탱크(7) 내의 물을 이용 가능한 시간 내에 의도된 공정 온도로 가열하기에 충분하지 않을 수 있으므로, 선택된 세척 프로그램의 종류에 따라, 물의 추가적인 가열이 요구될 수 있다. 프로세싱 챔버 내에서 물을 분배하기 위해 적어도 하나의 세척 암(22)이 구비된다. 물 또는 세척액이 세척액 펌프(24)에 의해 세척 암(22)으로 분배된다. 프로세싱 챔버(5)로부터 세척액 또는 물을 제거하기 위해 배수 펌프(26)가 이용된다. 배수 펌프(26)는 프로세싱 챔버의 바닥에 배치되며, 프로세싱 챔버 유출구(28)에 연결된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 히트 펌프(9)의 작동 단계 중, 히트 리저버(15) 내의 액체는, 물 탱크 내의 물이 응축기(11)에 의하여 가열되는 것과 동시에, 증발기(13)에 의하여 냉각되었다. 도 3에 도시된 실시예에서는, 히트 리저버(15)가 프로세싱 챔버(5)의 외측에 배치된다. 냉각 도관(19)이 히트 리저버(15)의 내부에 배치되며, 프로세싱 챔버(5) 내로 연장된다. 구획벽(34)이 냉각 도관(19)을 프로세싱 챔버의 메인 부분으로부터 분리시킨다. 이에 따라, 냉각 도관(19)은 세척 단계 중 프로세싱 챔버 내를 순환하는 세척액으로부터 보호될 수 있다.

건조 단계를 시작하기 위하여, 예를 들어, 팬(fan)인 공기 유동 발생 장치(32)가 공기 및 수증기를 프로세싱 챔버로부터 냉각 회로(19)를 향하게 한다. 펌프(21)로 냉각 도관 내의 열 교환 유체를 순환시키는 것에 의해, 냉각 도관의 외측 표면이 차갑게 유지된다. 수증기가 냉각 도관을 향하게 되며, 수증기가 냉각 도관의 외측 표면에서 응축된다. 응축수가 냉각 회로를 흘러 나와 응축수 유출구(36)를 통하여 프로세싱 챔버로 다시 배수된다. 펌프(21)는 공기 유동 발생 장치(32)와 동시에 또는 직전에 시동될 수 있다.

도 4에서는 식기 세척기의 다른 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 히트 리저버(15)는 식기 세척기의 프로세싱 챔버의 내부에 직접 배치된다. 히트 리저버는 구획벽(34) 뒤에서 프로세싱 챔버(5)의 뒤쪽에 배치된다. 구획벽은 히트 리저버를 프로세싱 챔버 내부의 따뜻한 세척 유체로부터 분리시킨다. 히트 리저버(15)는 그 자체가 외측 응축 표면(15a)을 가진다. 외측 표면은 우수한 열 전달 특성을 제공하는 금속 재료로 이루어질 수 있다. 리저버 내부의 냉각된 또는 냉동된 액체와 접촉되는 응축 표면(15a)은 냉각된 또는 냉동된 액체의 온도를 조정한다. 건조 단계에서, 프로세싱 챔버로부터의 따뜻한 수증기는 도 3과 연관 지어 설명된 것과 동일한 방식으로 히트 리저버를 향하게 된다.

도 5는 일 실시예에 따른 방법을 나타내는 흐름도이다. 가정용 기기에서 히트 펌프를 사용하는 방법 단계들이 이제 도 5에 도시된 흐름도를 참조하여 설명된다.

101. 응축기로 탱크 내의 물을 가열

102. 증발기로 히트 리저버 내의 액체를 냉각

103. 히트 리저버 내에 냉각된 또는 냉동된 액체의 형태로 열을 저장

104. 프로세싱 챔버로부터의 수증기를 히트 리저버와 접촉되게 배치된 열 교환 표면에서 응축

상기한 방법에 따르면, 냉각된 또는 냉동된 액체의 형태로 열을 저장하는 것은, 물 탱크 내의 물이 응축기에 의하여 데워지는 것과 동시에, 히트 리저버 내에서 수행된다. 이러한 방식으로, 히트 펌프의 효율적인 이용을 얻을 수 있다.

프로세싱 챔버로부터의 수증기를 응축시키는 단계에 의하여, 습기가 프로세싱 챔버 내의 공기로부터 제거되며, 그 내부의 물품이 건조된다. 응축수에 대한 열 교환 표면은 히트 리저버와 연결되는 열 교환 장치상에서 이용 가능할 수 있다. 대안적으로, 응축수에 대한 열 교환 표면은 히트 리저버 자체에서 이용 가능할 수 있다.

Claims

물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기(1)로서,
세척되고 건조될 물품을 수용하는 프로세싱 챔버(5),
상기 프로세싱 챔버(5)와 유체 연결되는 메인 물 유입구(12),
상기 메인 물 유입구(12)와 상기 프로세싱 챔버(5) 사이에서 상기 메인 물 유입구(12)와 상기 프로세싱 챔버(5)에 연결되어, 상기 메인 물 유입구(12)로부터의 물이 상기 프로세싱 챔버(5)에 도달하기 전에 채워지도록 구성되는 물 탱크(7), 및
응축기(11)를 구비하는 따뜻한 쪽 및 증발기(13)를 구비하는 차가운 쪽을 가지는 히트 펌프(9)를 포함하고,
상기 응축기는 상기 프로세싱 챔버 내에서 이용되는 물을 가열하기 위한 것이고, 상기 증발기(13)는 상기 응축기를 이용한 가열 중 상기 히트 펌프의 차가운 쪽에 발생되는 열을 저장하는 히트 리저버(15) 내의 액체를 냉각하기 위한 것이며,
상기 응축기(11)는 상기 프로세싱 챔버로 물을 제공하기 위한 상기 물 탱크(7) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제1항에 있어서,
열 교환 장치(17, 19)가 히트 리저버(15)에 대해 배치되고, 상기 열 교환 장치(17, 19)는 상기 프로세싱 챔버 내의 물품을 건조하는 동안 상기 프로세싱 챔버(5)로부터의 수증기를 그 상부에서 응축시키는 표면을 제공하는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제2항에 있어서,
상기 열 교환 장치는, 상기 히트 리저버(15)에 연결되고, 상기 히트 리저버의 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 냉각 도관(19)을 포함하는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 열 교환 장치(17, 19)는 히트 파이프 또는 열 사이펀인, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제3항에 있어서,
상기 냉각 도관(19)은, 상기 냉각 도관을 통하여 열 전달 액체를 순환시켜 상기 열 전달 액체가 상기 히트 리저버(15)를 통과하면서 냉각되도록 하는 펌프(21)를 포함하는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제3항에 있어서,
상기 냉각 도관(19)은 상기 히트 리저버(15) 내에서 나선형 형상을 가지는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제2항에 있어서,
상기 열 교환 장치(17)는 상기 프로세싱 챔버(5)의 내부에 배치되는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 히트 리저버(15)는 상기 프로세싱 챔버(5)의 외측에 배치되는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 히트 리저버(15)는 상기 프로세싱 챔버(5)의 내부에 배치되는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제9항에 있어서,
상기 히트 리저버(15)는 상기 프로세싱 챔버 내의 물품을 건조하는 동안 상기 프로세싱 챔버(5)로부터의 수증기가 응축되는 응축기 표면(15a)을 포함하는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제10항에 있어서,
상기 기기는 공기, 수증기, 또는 공기와 수증기를 상기 열 교환 장치(17, 19) 또는 응축기 표면(15a)으로 향하게 하는 공기 유동 발생 장치(32)를 포함하는, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트 리저버(15) 내의 상기 액체는 물인, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가정용 기기는 식기 물품을 세척, 헹굼, 및 건조하는 식기 세척기(2)인, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가정용 기기는 세탁물을 세척, 헹굼, 및 건조하는 세탁 건조기(3)인, 물품을 세척 및 건조하는 가정용 기기.
세척되고 건조될 물품을 수용하는 프로세싱 챔버(5)와, 응축기(11) 및 증발기(13)를 포함하는 히트 펌프를 포함하는 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법에 있어서,
상기 프로세싱 챔버(5)의 상류에 위치하는 메인 물 유입구(12)로부터의 물을 물 탱크(7)에 채우는 단계,
상기 프로세싱 챔버(5)에서 이용될 상기 물 탱크(7) 내의 물을 상기 응축기(11)로 가열하는 단계,
상기 물 탱크(7) 내에서 가열된 물을 상기 프로세싱 챔버(5) 내로 공급하는 단계,
상기 증발기(13)로 히트 리저버 내의 액체를 냉각하는 단계, 및
상기 히트 리저버 내에서 냉각되거나 냉동된 액체의 형태로 열을 저장하는 단계를 포함하는 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 히트 리저버(15)에 접촉되게 배치된 열 교환 표면(17, 19, 15a)에서 상기 프로세싱 챔버(5)로부터의 수증기를 응축하는 단계(104)를 더 포함하는 가정용 기기에서 히트 펌프를 이용하는 방법.