KR102472994B1 - 의류처리장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 내부에 수용된 이산화탄소를 대기압보다 큰 압력으로 유지하는 압력용기, 상기 압력용기의 상부에 위치하여, 이산화탄소를 저장하고 상기 압력용기에 이산화탄소를 공급하는 저장탱크, 및 상기 압력용기에서 배출된 이산화탄소 중 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 분리한 후, 상기 저장탱크에 상기 기화된 이산화탄소를 액화시켜 공급하는 증류부,를 포함하고, 상기 증류부는 상기 압력용기의 하부에 위치하여, l상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소에 용해된 이물질을 분리하기위해 상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소를 저장하는 증류탱크, 상기 증류탱크의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 순환시키는 순환유로, 및 상기 순환유로 상에 위치하여 상기 순환유로를 지나는 액체 이산화탄소를 외부열을 이용하여 가열하는 외부열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치에 관한 것이다.

Description

의류처리장치 {Clothes treatment apparatus}

본 개시(disclosure)는 의류처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이산화탄소를 세탁용제로 이용하여 세탁 등의 의류처리를 수행하는 의류처리장치에 관한 것이다.

의류처리장치는 가정 및 세탁소에서 의류를 세탁하고 건조하며, 의류에 생긴 주름을 제거하기 위해 개발된 장치를 말한다. 의류처리장치로 분류되는 것에는 의류를 세탁하는 세탁기, 의류를 건조하는 건조기, 세탁기능과 건조기능을 모두 갖는 세탁/건조기, 그리고, 의류를 리프레시(refresh)하는 의류관리기, 의류의 주름을 제거하는 스티머(steamer) 등을 포함하는 개념이다.

통상적인 의류처리장치는 물을 이용하여 의류를 처리하는 것이다. 따라서, 세탁행정이 완료된 의류처리장치의 경우, 탈수과정을 거치더라도 의류에 함수된 물이 남아있게 된다. 젖은 의류를 건조시키기 위해서는 자연건조를 시키거나 별도의 건조행정을 통해 열풍을 공급해야 하므로 건조행정만큼의 추가적인 시간을 필요로 할 수 있다.

일반적으로 물과 세제를 사용하여, 의류에 붙거나 흡착된 이물질을 제거할 수 있다. 이와 달리, 세탁용제(cleaning solvent)로 물 대신, 퍼클로로에틸렌(Perchloroethylene, PCE)과 같은 유기용제를 사용하여 지용성(lipophilic) 이물질을 효과적으로 제거할 수도 있다. 유기용제는 휘발성이 있으므로, 건조행정의 시간이 물을 사용하는 경우보다 상대적으로 짧을 수 있다. 다만, 지용성 이물질을 제거하는데는 효과적이나 수용성 이물질을 제거하는 데는 한계가 있다. 그리고, 열풍을 이용한 건조행정을 거친다고 하더라도 남아 있는 휘발성 유기화합물 때문에 장시간 냄새를 맡을 경우, 불쾌감을 유발할 수 있고, 퍼클로로에틸렌은 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에서 발암물질로 지정되어 있을 만큼 환경에 해롭다.

이러한 발암성분과 환경오염을 방지하기 위해 새로운 세탁용제로 이산화탄소(Carbon dioxide, CO₂)가 대두되고 있다. 이산화탄소는 대기압 상온에서 무색, 무취의 기체이므로 고압에서 진행되는 세탁과정이 끝나고 대기압으로 낮추게되면 이산화탄소는 증발하게 되므로 별도의 건조행정을 거칠 필요가 없다. 또한, 일반적인 대기의 성분중 하나이므로 환경을 오염시키지 않는다.

또한, 증류기(distiller) 또는 증류탱크(distillation tank)를 활용하는 경우, 세탁후 오염된 이산화탄소에서 이물질만을 제거한 후 깨끗한 이산화탄소를 증류시켜 재사용이 가능하다.

미국등록특허공보 US6860123B1은 증류기를 활용하여 세탁후 오염된 액체 이산화탄소를 증류시켜 재사용하는 사이클에 대해 개시하고 있다. 즉, 세탁 후, 세탁조에 있는 액체 이산화탄소를 증류탱크로 배출한 후, 이를 증류조 내부에서 열을 이용하여 재생(regeneration)시켜 재활용하는 것이다. 이를 위해 증류탱크 내부에는 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소의 열교환을 위한 열교환기(또는 재생기)가 설치된다. 이물질과 분리된 기체 이산화탄소는 압축기를 통해 압축하여 고온, 고압의 기체가 되어, 열교환기로 들어가게 되고, 여기서 액체 증류탱크 내부의 액체이산화탄소와 열교환을 통해, 액체 이산화탄소는 증발하고, 기체 이산화탄소는 액화되게 된다. 이때, 액화된 기체 이산화탄소를 다시 저장탱크로 이송시켜 재사용할 수 있다.

그러나, 열교환과정에서, 증류탱크 내부의 액체 이산화탄소를 기화시키게 되므로, 액체 이산화탄소의 수위는 점점 낮아지게 된다. 이 경우, 압축기에서의 기체 이산화탄소의 흡입 밀도가 낮아져 열교환(재생)시 유량이 감소하고, 열교환기의 외부의 열저항이 증가해 열교환 성능 (또는 재생효율)이 낮아지게 되는 문제점이 있다. 이는 또한 운전시 재생에 필요한 시간이 많이 필요하게 되는 문제점이 있다.

또한, 의류처리장치의 크기를 줄이기 위해 이산화탄소의 저장탱크의 용량을 줄이게 되면, 세탁과정에서 증류된 이산화탄소를 재사용해야하므로, 증류과정에서의 긴 소요시간만큼 세탁시간이 늘어나는 문제점이 있다.

첫째, 본 개시는 증류과정에서 압축기로 증류탱크 내부의 기체 이산화탄소를 뽑아내는 경우, 증류탱크의 내부압력이 낮아지는 것을 해결과제로 한다.

둘째, 본 개시는 증류과정 중, 증류탱크 내부의 액체 이산화탄소가 점점 증발함에 따라, 액체 이산화탄소의 수위가 낮아지고, 이에 따라 압축기 흡입 밀도가 낮아져 증류탱크 내부에 구비되는 내부열교환기를 지나는 이산화탄소의 유량이 감소하여 열교환성능이 나빠지는 것을 방지하는 것을 해결과제로 한다.

셋째, 본 개시는 증류에 걸리는 소요시간을 단축하는 것을 해결과제로 한다.

넷째, 본 개시는 액체이산화탄소를 가열하는 외부열원으로 저장탱크의 압력을 낮추는데 사용하는 히트펌프를 이용하여 에너지효율을 높이는 것을 해결과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 증류탱크의 외부에 외부열교환기를 포함할 수 있다. 이는 외부열원을 이용하여 상기 증류탱크에서 배출되는 액체 이산화탄소와 열교환시켜, 상기 액체 이산화탄소를 가열한 후 다시 상기 증류탱크에 공급하기 위함이다.

이를 위해 외부공기를 흡입하여 상기 액체 이산화탄소가 흐르는 상기 외부열교환기의 주변으로 공기를 유입시켜 공기와 액체 이산화탄소의 온도차로 인해 상기 액체이산화탄소에 열을 전달하는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.

즉, 증류과정 또는 증류재생과정에서 외부 열교환기를 통해 액체 이산화탄소에 증발열을 공급하는 것이다.

이를 위해, 상기 의류처리장치는 내부에 수용된 이산화탄소를 대기압보다 큰 압력으로 유지하는 압력용기; 상기 압력용기의 상부에 위치하여, 이산화탄소를 저장하고 상기 압력용기에 이산화탄소를 공급하는 저장탱크; 및 상기 압력용기에서 배출된 이산화탄소 중 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 분리한 후, 상기 저장탱크에 상기 기화된 이산화탄소를 액화시켜 공급하는 증류부;를 포함하고, 상기 증류부는 상기 압력용기의 하부에 위치하여, 상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소에 용해된 이물질을 분리하기위해 상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소를 저장하는 증류탱크; 상기 증류탱크의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 순환시키는 순환유로; 및 상기 순환유로 상에 위치하여 상기 순환유로를 지나는 액체 이산화탄소를 외부열을 이용하여 가열하는 외부열교환기;를 포함할 수 있다.

상기 순환유로의 일단은 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소가 상기 순환유로로 유입되도록 상기 증류탱크의 하부에서 상기 증류탱크와 연결될 수 있다.

상기 증류부는 상기 순환유로 상에서 상기 증류탱크와 상기 외부열교환기 사이에 위치하여 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 상기 외부열교환기를 향해 이동시키는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 순환유로는 상기 증류탱크와 상기 외부열교환기 사이를 연결하여 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 상기 외부열교환기로 이동시키는 제1순환배관; 및 상기 외부열교환기를 지난 이산화탄소를 상기 증류탱크로 이동시키는 제2순환배관;을 포함할 수 있다.

상기 제2순환배관은 상기 증류탱크 에서 상기 증류탱크와 연결될 수 있다.

상기 의류처리장치는 상기 압력용기와 상기 증류탱크 사이를 연결하여 상기 압력용기에서 상기 증류탱크로 이산화탄소를 배출하는 배출배관을 더 포함하고, 상기 제2순환배관은 상기 배출배관과 연결되어, 상기 외부열교환기를 지난 이산화탄소를 상기 배출배관을 통해 상기 증류탱크로 이동시킬수 있다.

상기 배출배관은 상기 증류탱크의 상부 에서 상기 증류탱크와 연결될 수 있다.

또한, 상기 증류부는 상기 증류탱크의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크에서 기체 이산화탄소를 흡입하여 압축하는 증류압축기; 상기 증류탱크의 내부에 위치하여, 상기 증류압축기와 연결되어 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 증류탱크 내부에 저장된 액체 이산화탄소와 열교환시키는 내부열교환기; 및 상기 내부열교환기와 상기 저장탱크를 연결하여, 상기 내부열교환기를 지나 냉각된 이산화탄소를 상기 저장탱크로 이동시키는 저장배관;을 더 포함할 수 있다.

상기 증류부는 상기 증류탱크와 상기 증류압축기 사이를 연결하여, 상기 증류탱크에서 기체 이산화탄소를 상기 증류압축기로 이동시키는 흡입배관; 및 상기 증류압축기와 상기 내부열교환기를 연결하여, 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 내부열교환기로 이동시키는 토출배관;을 더 포함할 수 있다.

상기 내부열교환기는 상기 증류탱크 내부에서 하부에 위치할 수 있다.

상기 흡입배관은 상기 증류탱크의 상부에서 상기 증류탱크와 연결될 수 있다.

상기 의류처리장치는 공기를 흡입하여 공급하는 송풍팬;을 더 포함하고, 상기 송풍팬에 의해 흡입된 공기의 열을 이용하여 상기 외부열교환기를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급할 수 있다.

상기 의류처리장치는 상기 압력용기, 상기 저장탱크 및 상기 증류부를 내부에 포함하는 캐비닛;을 더 포함하고, 상기 저장탱크와 상기 증류탱크는 각각 상기 캐비닛의 좌우측면 중 일측면이 타측면보다 가깝게 위치할 수 있다.

한편, 상기 의류처리장치는 상기 저장탱크의 압력을 기 설정된 기준압력 이하로 유지하기 위해 상기 저장탱크와 열교환을 위한 제1열교환기; 상기 외부열교환기와 열교환을 통해 상기 외부열교환기를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급하기 위한 제2열교환기; 및 상기 제1열교환기 및 상기 제2열교환기를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 냉매압축기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 의류처리장치는 상기 제1열교환기를 지나 냉각된 외부공기를 이용하여 상기 저장탱크를 냉각시키기 위해 상기 외부공기를 상기 제1열교환기를 통해 냉각시킨 후 상기 저장탱크로 이동시키는 순환팬;을 더 포함할 수 있다.

첫째, 본 개시는 증류과정에서 압축기로 증류탱크 내부의 기체 이산화탄소를 뽑아내는 경우, 증류탱크의 내부압력이 낮아지는 것을 줄일 수 있다.

둘째, 본 개시는 증류과정 중, 증류탱크 내부의 액체 이산화탄소가 점점 증발함에 따라, 액체 이산화탄소의 수위가 낮아지고, 이에 따라 압축기 흡입 밀도가 낮아져 증류탱크 내부에 구비되는 내부열교환기를 지나는 이산화탄소의 유량이 감소하여 열교환성능이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 본 개시는 증류에 걸리는 소요시간을 단축할 수 있다.

넷째, 본 개시는 액체이산화탄소를 가열하는 외부열원으로 저장탱크의 압력을 낮추는데 사용하는 히트펌프에서 응축기에서 방열되는 열을 이용하여 에너지효율을 높일 수 있다.

도 1(a)와 도 1(b)는 본 개시에서 설명하는 의류처리장치의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 압력용기 내부에 구비된 드럼 및 구동부의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 압력용기에서 제2하우징을 분리한 후 격벽과 구동부과 나타나도록 후방에서 바라본 것이다.
도 4(a)와 도 4(b)는 각각 격벽의 정면과 측면에서 도시한 것이다.
도 5는 이산화탄소를 세탁용제로 활용한 의류처리장치의 구성요소를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6(a)는 본 개시에서 설명하는 의류처리장치의 세탁행정 중 저장탱크에 저장된 기체 이산화탄소를 이용해 평압에 도달하기 위한 가압단계의 일례를 나타낸 것이다. 도 6(b)는 본 개시인 의류처리장치의 세탁행정 중 가압단계의 다른 일례를 나타낸 것이다.
도 7(a)는 가압단계 및 보충단계가 끝난 후 저장탱크와 압력용기의 높이차를 이용하여 액체 이산화탄소를 압력용기에 공급하는 단계를 나타낸 것이다. 도 7(b)는 세척이 완료된 후, 헹굼과정을 진행하기에 앞서, 저장탱크와 압력용기의 높이차를 이용하여 이산화탄소를 압력용기에 공급하여 압력용기 내부의 액체 이산화탄소를 회수하는 단계를 나타낸 것이다.
도 8(a)는 세척단계 또는 헹굼단계 후 증류탱크로 배출된 액체 이산화탄소를 증류하는 증류단계를 나타낸 것이다. 도 8(b)는 헹굼단계 후 세탁행정을 완료하기 전 압력용기에 남아 있는 기체 이산화탄소를 회수하고 잔류가스를 제거하는 회수단계를 나타낸 것이다.
도 9는 의류처리장치에서 구비되는 외부열교환기를 이용한 증류과정을 나타낸 것이다.
도 10은 외부열교환을 위한 외부 열원으로 히트펌프를 사용하는 예를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 개시의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 개시의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서 중에서 사용되고 있는 특정한 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐으로 예시된 실시예의 한정으로 사용되고 있는 것은 아니다.

예를 들어, 「동일」 및 「동일하다」 등 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타낸다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「나란하게」, 「수직하게」, 「중심으로」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타낸다.

본 개시를 설명하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축에 의한 공간 직교좌표계를 기준으로 이하 설명한다. 각 축방향(X축방향, Y축방향, Z축방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향을 의미한다. 각 축방향의 앞에 '+'부호가 붙는 것(+X축방향, +Y축방향, +Z축방향)은, 각 축이 뻗어나가는 양쪽 방향 중 어느 한 방향인 양의 방향을 의미한다. 각 축방향의 앞에 '-'부호가 붙는 것(-X축방향, -Y축방향, -Z축방향)은, 각 축이 뻗어나 가는 양쪽 방향 중 나머지 한 방향인 음의 방향을 의미한다.

이하에서 언급되는 “전(+Y)/후(-Y)/좌(+X)/우(-X)/상(+Z)/하(-Z)”등의 방향을 지칭하는 표현은 XYZ 좌표축에 따라 정의하나, 이는 어디까지나 본 개시가 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.

이하에서 언급되는 구성요소 앞에 '제1, 제2, 제3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1구성요소 없이 제2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 본 개시는 이산화탄소를 세탁용제로 이용하는 것을 전제로 기재하였으나, 이산화탄소외에 다른 세탁용제를 이용하여도 무방하다.

도 1(a)와 도 1(b)는 은 본 개시의 일례로 의류처리장치(1000)를 도시한 것이다. 도 1(a)를 참조하면, 상기 의류처리장치(1000)는 내부에 수용된 이산화탄소를 대기압보다 큰 압력으로 유지하는 압력용기(200), 상기 압력용기(200)의 상부에 위치하여, 이산화탄소를 저장하고 상기 압력용기(200)에 이산화탄소를 공급하는 저장탱크(150) 및 상기 압력용기(200)에서 배출된 이산화탄소 중 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 분리한 후, 상기 저장탱크(150)에 상기 기화된 이산화탄소를 액화시켜 공급하는 증류부(400)를 포함한다.

상기 압력용기(200)의 상부에 위치함은, 전면에서 바라보아, 바닥면에서 원통형상을 갖는 상기 압력용기(200)의 원형단면의 중심까지의 수직높이보다, 원통형상의 저장탱크(150)의 원형단면의 중심까지의 수직높이가 더 크다는 것을 뜻한다. 이는 증류부(400)의 증류탱크에도 마찬가지로 해석되어 상기 증류탱크(401)가 상기 압력용기(200)의 하부에 위치할 수 있다.

즉, 상기 저장탱크(150)는 설치높이는 상기 압력용기(200)의 설치높이보다 높고, 상기 증류탱크(401)의 설치높이는 상기 압력용기(200)의 설치높이보다 낮을 수 있다.

또한, 상기 의류처리장치(1000)는 외관을 형성하는 캐비닛(100)을 포함할 수 있다. 상기 압력용기(200)는 상기 압력용기(200)의 내부에 회전가능하게 구비되어 의류를 수용하는 드럼(300) 및 상기 드럼(300)을 회전시키는 구동부(500) 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 의류처리장치(1000)는 상기 캐비닛(100)의 내부에는 상기 캐비닛을 지지하고, 상기 압력용기, 상기 저장탱크(150) 및 상기 증류부(400)를 지지하는 프레임(110)을 더 포함할 수 있다.

상기 의류처리장치(1000)는 사용자의 입력에 따라 상기 저장탱크(150)에서 상기 압력용기(200)에 이산화탄소를 공급한 후, 상기 드럼(300)을 회전시켜 상기 드럼(300)에 수용된 의류와 액체 이산화탄소간에 마찰을 이용하여 상기 의류에서 이물질을 분리해내는 세탁행정을 수행할 수 있다.

세탁행정이란, 의류의 세탁을 위해 사용자가 코스를 선택 한 경우, 상기 의류처리장치(1000)가 수행하는 일련의 단계를 뜻한다. 상기 세탁행정은 상기 저장탱크(150)에서 이산화탄소를 상기 압력용기(200)에 공급하는 가압단계 및 공급단계, 상기 드럼(300)을 기 설정된 제1회전속도로 회전시켜 액체 이산화탄소와 의류 사이의 마찰을 이용하여 의류에서 이물질을 분리하는 세척단계, 상기 드럼(300)을 기 설정된 제2회전속도로 회전시켜 액체 이산화탄소와 의류 사이의 마찰을 이용하여 의류에서 이물질을 분리하는 헹굼단계를 포함할 수 있다.

상기 헹굼단계는 두번에 걸쳐 반복 될 수 있다. 바람직하게 상기 압력용기(또는 세탁챔버)(200) 내부는 대략 45~51 바(bar), 10~15℃조건에서 세척단계는 10~15분, 헹굼단계는 3~4분 동안 진행될 수 있다.

상기 세척단계 및, 상기 헹굼단계가 완료된 후에는 증류단계를 포함할 수 있다. 증류란, 이물질 (또는 오염물질)과 혼합된 특정 액체를 가열하여 상기 특정 액체만을 기화(또는 증발)시킨 후 다시 냉각하여 순수한 특정 액체만을 분리해내는 것을 뜻한다. 본 명세서에서는 의류에서 분리된 이물질과 혼합된 액체이산화탄소를 기화시킨 후 냉각하여 순수한 액체 이산화탄소만을 분리해내는 단계를 뜻한다. 상기 분리된 액체 이산화탄소는 다시 저장탱크에 공급된 후 다음 단계에 재사용될 수 있다.

캐비닛(100)은 상기 의류처리장치(1000)의 바닥면을 형성하는 캐비닛 바닥면(미도시), 상기 캐비닛(100)의 상부면을 형성하는 상부패널(미도시), 상기 캐비닛(100)의 전방면을 형성하고 상기 캐비닛 바닥면과 상기 상부패널을 연결하는 전면패널(103), 상기 캐비닛(100)의 양측면을 형성하고 상기 캐비닛 바닥면과 상기 상부패널을 연결하는 측면패널(미도시) 및 상기 캐비닛의 후방면을 형성하는 후면패널(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 전면패널(103)에는 의류를 드럼(300)으로 투입하거나 상기 드럼(300)에 수용된 의류를 캐비닛(100)의 외부로 인출 가능한 캐비닛 투입구(1031)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 의류처리장치(1000)는 상기 전면패널(103)에 회전가능하게 구비되어 상기 캐비닛 투입구(1031)를 개폐하는 도어(130)를 포함할 수 있다.

압력용기(200)는 상기 캐비닛(100)의 내부에 위치하여 이산화탄소를 수용할 수 있다. 상기 압력용기(200)는 상기 캐비닛투입구와 연통가능한 용기투입구(219)를 포함할 수 있다. 상기 도어(130)가 폐쇄시 상기 캐비닛 투입구(1031)뿐만 아니라, 상기 용기투입구(219)까지 폐쇄되어 상기 압력용기(200)는 고압의 이산화탄소를 수용할 수 있는 압력용기 또는 내압용기(pressure vessel)가 될 수 있다.

예컨대, 상기 압력용기(200)에 공급된 이산화탄소가 액체 이산화탄소로 존재하기 위해 소정의 압력을 유지할 수 있는데, 바림직하게 상기 압력은 45 바(bar)이상 51 바(bar) 이하의 압력범위에서 설정된 하나의 압력일 수 있다.

드럼(300)은 상기 압력용기(200)의 내부에 회전가능하게 구비될 수 있다. 구체적으로 상기 드럼(300)은 제1하우징(211, 도 2 참조)의 내부 공간 즉, 제1챔버(210)에 회전가능하게 구비될 수 있다. 상기 드럼(300)은 상기 압력용기(200)와 상기 드럼(300) 사이에 유체가 연통가능하도록 상기 드럼(300)의 내주면에 구비되는 복수 개의 측면관통홀(미도시)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 드럼(300)은 내부에 의류를 수용하는 드럼바디(301), 상기 드럼바디의 측면을 관통하는 복수 개의 측면관통홀(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 측면관통홀을 통해 상기 압력용기(200), 구체적으로는 제1챔버(210, 도 2 참조), 에 공급되는 이산화탄소가 상기 드럼바디 내부에 의류가 수용되는 공간인 수용공간으로 유입되거나, 상기 수용공간에서 상기 제1챔버(210, 도 7참조)와 상기 드럼(300)사이의 공간으로 빠져나올 수 있다.

상기 드럼(300)은 원통형상일 수 있다. 또는, 상기 드럼(300)의 외형을 형성하는 드럼바디(301)는 원통형상일 수 있다.

따라서, 상기 압력용기는 내부에 구비된 드럼(300)을 이용하여 세척단계 및 헹굼단계가 일어나는 세탁챔버의 역할을 수행할 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)를 참조하면, 상기 캐비닛의 바닥면을 기준으로 높이방향으로 높이 순서대로 저장탱크(150), 압력용기(200) 및 증류부(400)가 위치할 수 있다. 이는 같은 압력조건하에서도 중력에 의해 액체이산화탄소를 이동시키기 위함이다. 즉 저장탱크(150)와 압력용기(200)의 압력이 같아도 서로 연통되는 경우, 중력에 의해 액체 이산화탄소가 저장탱크(150)에서 압력용기(200)로 이동할 수 있다. 마찬가지로, 상기 압력용기(200)와 상기 증류부(400)의 증류탱크(401)의 압력이 같아도 높이차에 따른 중력에 의해 액체 이산화탄소가 상기 압력용기(200)에서 상기 증류탱크(401)로 배출 될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크(150), 압력용기(200) 및 증류탱크(401)의 각 무게 및 상기 의류처리장치의 크기를 고려하면, 상기 저장탱크(150), 압력용기(200) 및 증류탱크(401)는 높이방향으로 일직선으로 수직하게 배치되는 것보다, 높이방향을 기준으로 대각선으로 배치되는 것이 무게의 분배면이나 의류처리장치의 소형화 측면에서 바람직할 것이다.

이와 달리, 도 1(a)에 도시된 것과 같이 상기 증류탱크(401)와 상기 저장탱크(150)는 각각 상기 캐비닛(100)의 일 측면보다 타 측면에 가깝게 배치될 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)를 참조하면, 상기 저장탱크(150), 압력용기(200) 및 증류탱크(401)가 전면에서 바라보아 저장탱크(150) 및 증류탱크(401)가 캐비닛의 좌측보다 캐비닛의 우측에 가깝게 위치하고 있는 것을 도시하고 있으나, 이와 반대 측면에 위치하여도 무방하다.

상기 저장탱크(150), 압력용기(200) 및 증류탱크(401)가 배치된 후 남는 빈 공간에는 여러가지 압축기, 오일분리기(295), 제어부(900), 방열팬(299) 및 각종 연결배관이 위치할 수 있다.

도 1(b)를 참조하면, 상기 제어부(900)는 상기 캐비닛의 후방에 위치할 수 있다. 이는 상기 제어부(900)에 쉽게 접근하기 위해서다. 그러나, 이는 일 실시예일뿐, 측면이나 전면에 위치하여도 무방하다. 도 1에서는 상기 제어부(900)는 박스와 같은 형태로 구비되어 있는데, 박스내부에는 PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 제어장치가 구비될 수 있다. 이와 달리 상기 제어부(900)는 마이컴을 포함하는 PCB로 구비될 수 있다. 도 1은 박스와 같은 형태가 프레임(110)에 회전가능하게 구비된 모습을 도시하고 있다.

상기 제어부는 여러가지 유량제어밸브를 통해 각 배관의 개폐를 제어하여, 이산화탄소의 이동을 제어할 수 있다. 또한, 상기 드럼을 회전시키기 위해 구동부를 제어할 수 있다. 그리고, 상기 제어부는 자의 입력을 받아 사용자가 선택된 코스나 행정을 기 설정된 단계에 따라 수행할 수 있다.

이는 상기 제어부(900)를 회전시키면, 상기 압력용기(200)가 노출됨으로써 유지보수를 고려한 것이다.

상기 방열팬(299)은 증류압축기(290)를 냉각시키거나 상기 캐비닛(100) 내부의 공기를 일정한 온도로 유지하기 위해 구비될 수 있다. 도 1은 상기 방열팬이 상기 캐비닛의 후방 하부에 위치하고 있는 일례를 도시하고 있으나, 상기 증류압축기(290)를 냉각하고, 상기 캐비닛(100) 내부의 공기를 일정한 온도로 유지할 수 있으면 어디에 있어도 무방하다. 상기 증류압축기(290)는 증류단계에서 기체 이산화탄소를 압축하기 위해 사용할 수 있다. 또는 회수단계에서 압축된 고온의 기체 이산화탄소를 이용해서 압력용기(200)에 열을 공급할 수 있다.

오일분리기(295)는 상기 제어부(900)가 상부에 위치할 수 있다. 상기 제어부(900)가 회전시 같이 회전할 수 있다. 이는 상기 의류처리장치(1000)의 압력용기(200), 저장탱크(150) 및 압축기 등의 유지보수를 편리하게 하기 위함이다.

상기 오일분리기(295)는 증류압축기(290)에서 기화된 이산화탄소를 고온고압으로 압축할 때 사용하는 윤활오일이 이산화탄소가 섞이게 되는데 이를 다시 분리하기 위함이다. 이산화탄소에 윤활오일이 섞이는 경우, 세척시 사용되는 이산화탄소에 윤활오일이 들어가 의류를 오염시킬 수 있기 때문이다.

도 2는 압력용기(200)를 나타낸 것이다. 상기 압력용기(200)는 대기압보다 큰 압력으로 이산화탄소를 수용할 수 있다. 이는 의류의 세탁을 위해서 액체 이산화탄소가 필요하고, 이를 위해서는 고압이 필수적이기 때문이다. 상기 압력용기(200)는 내부에 드럼(300) 및 구동부(500)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 압력용기(200)는 상기 압력용기의 외형을 형성하는 제1하우징(211) 및 제2하우징(221)을 포함할 수 있다. 상기 제1하우징(211)은 내부에 의류가 수용되는 드럼(300)이 삽입되는 공간인 제1챔버(210)를 형성할 수 있다.

상기 드럼(300)은 회전이 가능하게 마련되어서, 내부에 의류가 수용된 상태로 액체 이산화탄소와 의류가 서로 혼합이 될 것이다.

상기 제1하우징(211)은 전방에 형성된 용기투입구(219)의 반대방향, 즉 제2하우징과 결합되는 방향으로 개구된 제1개구부(213)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1개구부(213)는 상기 용기투입구(219)의 반대편에 위치하고, 상기 용기투입구(219)의 크기보다 클 수 있다.

상기 제1하우징(211)은 전체적으로 원기둥의 형태로 이루어지고, 일 측에는 원형 형상을 가진 상기 용기투입구(219)가 형성되고, 타측에는 원형 형상을 가진 상기 제1개구부(213)가 마련될 수 있다.

상기 드럼(300)은 상기 제1하우징(211)의 내부 공간인 제1챔버(210)의 형상과 유사하게 원통형태로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 드럼(300)은 상기 제1하우징(211) 내부에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전이 가능하다.

작업자 또는 사용자가 상기 제1개구부(213)를 통해서 상기 드럼(300)을 꺼내서 수리를 할 수 있도록 상기 제1개구부(213)의 크기는 상기 드럼(300)의 단면의 크기보다 클 수 있다. 이때 상기 제1개구부(213)의 크기는 상기 드럼(300)의 최대 단면의 크기보다 클 수 있다. 따라서, 작업자 등은 상기 제1하우징(211)과 상기 제2하우징(221)을 분리한 후 상기 제1개구부(213)를 개방해서 상기 드럼(300)을 인출할 수 있다. 또한, 상기 제1개구부(213)를 통해서 상기 드럼(300)을 상기 제1하우징(211)의 내부에 설치하는 것도 가능하다.

상기 제1하우징(211)에는 이산화탄소가 상기 저장탱크(150)에서 상기 제1하우징(211)으로 공급되는 유입관(미도시)이 마련된다. 상기 유입관은 통해 상기 제1하우징(211)의 외측으로 노출된 관으로 상기 저장탱크(150)에서 상기 제1하우징(211)의 내부, 즉 상기 제1챔버(210)로 이산화탄소를 이동시킬 수 있다.

상기 제1하우징(211)에는 상기 제1챔버(210)에서 사용된 액체이산화탄소가 상기 증류부(400)로 이동시 액체 이산화탄소에 녹지않는 크기가 큰 이물질을 거르는 필터부(350)를 포함할 수 있다. 상기 필터부(350)는 상기 제1하우징(211)의 하부 외주면에 구비될 수 있다. 상기 필터부(350)는 상기 제1하우징(211)의 원기둥 상기 필터부(350)는 상기 제1하우징(211)의 원기둥 형상으로부터 반지름 방향으로 돌출되도록 형성되어서 필터가 삽입될 수 있는 공간을 형성하는 필터삽입부(351), 상기 필터삽입부(351)를 관통하여 상기 필터를 거친 액체이산화탄소를 상기 증류탱크(401)로 배출하는 배출홀을 포함할 수 있다.

상기 제1하우징(211)과 상기 증류탱크(401), 구체적으로 상기 배출홀(352)과 상기 증류탱크(401)는 배출배관(630, 도 9 참조)을 통해 연결될 수 있다.

상기 제1하우징(211)은 상기 제1개구부(213)를 따라 형성된 제1플랜지(212)을 포함할 수 있다. 상기 제1플랜지(212) 상기 제1하우징(211)의 원기둥 형상과 유사하게 상기 제1하우징(211)의 외주면을 따라 반경 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1플랜지(212)는 상기 제1하우징(211)의 반지름이 커지는 방향으로, 상기 제1하우징(211)의 둘레를 따라 고르게 배치된다.

상기 제2하우징(221)은 상기 제1하우징(211)에 결합되어서, 하나의 압력용기(200)를 형성할 수 있다. 이때 압력용기(200)의 내부는 분리부(250)에 의해 의류 처리가 이루어지는 공간인 제1챔버(210)와 드럼을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부(500)가 설치되는 공간인 제2챔버(220)로 분리될 수 있다.

개략적으로 상기 분리부(250)는 디스크형상으로 상기 제1개구부(213)에 결합될 수 있다. 이를 통해, 상기 압력용기(200)의 내부공간 중 제1챔버(210)는 상기 제1하우징(211) 및 상기 분리부(250)에 의해 형성되고, 제2챔버(220)는 상기 제2하우징(221) 및 상기 분리부(250)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제1챔버(210)는 상기 드럼(300)이 수용될 수 있고, 상기 제2챔버(220)에는 구동부(500)가 수용될 수 있다. 따라서, 상기 분리부(250)의 가운데는 상기 구동부(500)에 구비되는 회전축(미도시)이 사이 드럼(300)에 연결되기 위한 관통홀을 구비할 수 있다.

상기 제2하우징(221)은 상기 제1플랜지(212)에 결합되는 제2플랜지(222)를 포함할 수 있다. 상기 제2하우징(221)은 상기 제1하우징(211)의 단면과 유사한 크기를 가지도록 형성되어서, 상기 제1하우징(211)의 후방에 배치될 수 있다.

상기 제2플랜지(222)는 상기 제1플랜지(212)에 다수 개의 체결부재, 예컨대 볼트와 너트, 에 의해서 결합되어, 상기 제2하우징(221)이 상기 제1하우징(211)에 고정된 상태에서 내부 압력이 외부 대기 압력보다 큰 압력을 유지할 수 있게 할 수 있다.

상기 제1하우징(211)에 마련된 상기 필터삽입부(351)에는 이물질을 거를 수 있는 필터가 배치된다. 상기 필터는 복수 개의 작은 구멍들을 포함해서, 이물질은 구멍들을 통과하지 못하는 반면에, 액체 이산화탄소는 구멍들을 통과해서 상기 배출배관(630)을 통해서 상기 제1하우징(211)의 외부로 배출될 수 있다. 예컨대 상기 필터는 메쉬 형태로 구비될 수 있다.

상기 압력용기는 상기 제1개구부(213)를 밀폐하고, 상기 제1하우징(211)에 결합되는 분리부(250)을 포함할 수 있다. 상기 분리부(250)는 상기 제1하우징과 제2하우징을 구분하는 격벽(251), 상기 격벽(251)에 지지되어 상기 제1챔버(210)에 수용되는 이산화탄소와 열교환이 가능한 용기열교환기(256), 상기 용기열교환기(256)와 상기 격벽(251)사이에 구비되는 단열부재(259)를 포함할 수 있다. 상기 단열부재(259)는 상기 용기열교환기(256)의 열이 상기 격벽(251)을 통해 상기 제2챔버(220)로 전달되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 용기열교환기(256)와 상기 단열부재(259)도 모두 격벽(251)에 결합되어 지지되며, 상기 용기열교환기(256)와 상기 단열부재(259)는 제1챔버(210)에 위치할 수 있다. 반면, 구동부(500)는 드럼(300)의 반대방향 즉, 제2챔버(220)에 위치할 수 있다.

상기 용기열교환기(256)를 통해 제1챔버(210) 또는 드럼(300)에 열을 공급하는 이유는 상기 제1챔버(210)에서 액체 이산화탄소를 배출할 때, 또는 기체 이산화탄소를 배출할 때, 온도가 급격히 떨어져 의류가 굳거나 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 용기열교환기의 본체는 파이프가 구불구불하게 연결된 형태일 수 있다. 상기 제1챔버(210)에 수용된 이산화탄소와 최대한 접촉면적을 넓게하기 위함이다.

또한, 상기 용기열교환기(256)는 후술할 제1관통홀(2511, 도 4참조)의 크기에 대응되어 구동부(500)의 회전축이 삽입되어 통과되는 중심관통부(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 열교환기는 개략적으로 도넛형상일 수 있다. 이는 단열부재도 마찬기이다. 상기 구동부(500)의 회전축이 상기 분리부(250)를 관통한 후, 상기 드럼(300)과 연결되기 때문이다.

상기 용기열교환기(256)는 냉매가 순환하면서 열을 공급하는 방식일 수 있으나 이와 달리 전기히터를 이용하여도 무방하다.

도 2 및 도 3에서는 격벽(251)이 제1하우징(211)에 결합한 모습을 도시하고 있으나, 이와 달리, 상기 분리부(250)가 상기 제2하우징(221)에 결합되어도 무방하다.

상기 분리부(250)는 상기 제1챔버(210)에 저장되는 이산화탄소 중 액체 이산화탄소가 상기 제2챔버(220)로 이동되는 것을 차단할 수 있다. 반면, 상기 분리부(250)는 상기 제1챔버(210)에 저장되는 이산화탄소 중 기체 이산화탄소는 자유롭게 이동할 수 있다. 이는 상기 제1챔버(210)와 상기 제2챔버(220)간 압력평형을 이루어 격벽이 받는 스트레스를 줄이기 위함이다.

즉, 고압의 이산화탄소가 제1챔버(210)에 수용되고, 상기 제2챔버가 대기압으로 유지되거나, 상기 제1챔버(210)가 고압에서 대기압으로 감압되거나, 대기압에서 고압으로 증압되는 경우, 상기 격벽(251)은 압력차로 인한 스트레스를 받을 수 있고, 이는 상기 격벽(251)의 피로(fatigue)로 인한 파괴나 스트레스로 인한 변형이 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 압력차를 유지하면서도, 불필요한 부분에 액체 이산화탄소가 채워져 낭비되는 것을 막기 위해 상기 격벽(251)은 기체 이산화탄소는 자유롭게 이동하되 액체 이산화탄소는 이동하지 못하도록 하는 것이다.

이를 위해, 상기 격벽(251)과 상기 격벽이 결합되는 안착홈(2122) 사이에는 그라파이트 재질의 개스킷(Graphite Gasket, 미도시)을 구비할 수 있다. 그리고 후술할 상기 격벽에 구비되는 모든 관통홀들은 제2관통홀을 제외하고 실링될 수 있다. 상기 제2관통홀을 통해 기체 이산화탄소는 자유롭게 이동하되 액체 이산화탄소의 이동을 막기 위함이다.

격벽 중 액체 이산화탄소가 닿지 않는 상단부에는 적어도 하나의 제2관통홀(2512 도 4참조)이 구비될 수 있다. 이를 통해 기체 이산화탄소의 이동이 가능하므로 좌우 공간의 압평형을 유지할 수 있다. 결국 제1챔버(210)와 제2챔버(220) 사이의 압력차가 없기 때문에 상기 그라파이트 재질의 개스킷은(Graphite Gasket)은 압력에 의한 액체 이산화탄소의 이동을 차단할 필요 없이 단순하게 중력에 의한 이동만을 차단하기 때문에 과도한 체결력이 요구되지 않을 수 있다.

도 2를 기준으로 상기 격벽(251)의 좌측 공간, 제1챔버(210)에는 상기 드럼(300)이 배치되어서 의류 등과 액체 이산화탄소가 혼합되어 세탁단계 또는 헹굼단계 등의 의류처리가 수행될 수 있다. 반면에, 상기 격벽(251)의 우측 공간에는 구동부(500)가 배치되어서, 상기 드럼(300)이 회전될 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 이때 상기 구동부(500)는 일부가 상기 격벽(251)을 관통해서, 상기 드럼(300)에 결합되는 것이 가능하다.

상기 격벽(251)은 상기 제1개구부(213)의 크기보다 크게 형성되고, 상기 제1개구부(213)에 맞닿게 배치되어서, 상기 제1개구부(213)를 밀폐할 수 있다. 상기 격벽(251)과 상기 제1개구부(213)는 상기 제1하우징(211)의 형상과 유사하게 대략 원형을 이루는데, 상기 제1개구부(213)의 지름(L)은 상기 격벽(251)의 지름보다 작다. 상기 제1개구부(213)의 지름(L)은 상기 드럼(300)의 지름보다는 크다. 따라서 상기 드럼(300)의 단면의 크기가 가장 작고, 상기 제1개구부(213)의 단면이 중간 크기이고, 상기 격벽(251)의 크기가 가장 크다.

상기 격벽(251)은 복수 개의 단차를 가지도록 배치되어서, 강도를 확보할 수 있다.

상기 제1플랜지(212)에는 상기 격벽(251)이 결합되는 안착홈(2122)이 상기 제1개구부(213)를 따라 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1개구부(213)에서 반경방향으로 연장된 부분에 상기 안착홈(2122)이 마련될 수 있다. 상기 안착홈(2122)은 상기 격벽(251)의 두께이상 함몰되어서, 상기 제1플랜지(212)와 상기 제2플랜지(222)가 서로 맞닿을 수 있다. 상기 안착홈(2122)이 상기 격벽(251)의 두께를 갖고, 상기 격벽(251)의 외주면 형상에 대응되는 형상을 가지도록 형성되는 경우, 상기 안착홈(2122)에 상기 격벽(251)이 안착되면, 상기 제1플랜지(212)의 면이 평평해지는 것도 가능할 것이다.

상기 제1플랜지(212)에는 상기 안착홈(2122)의 둘레 보다 방사방향으로 연장된 제1안착면(2124)이 마련되고, 상기 제2플랜지(222)에는 상기 제1안착면(2124)에 면접촉해서 결합되는 제2안착면(미도시)이 마련될 수 있다. 상기 제1안착면(2124)과 상기 제2안착면은 서로 맞닿게 배치되어서, 상기 제1하우징(211)의 내부 공간의 주입된 이산화탄소가 외부로 배출되는 것이 방지된다. 상기 제1안착면(2124)과 상기 제2안착면은 상기 제1하우징(211)과 상기 제2하우징(221)의 외주면에 배치되어서, 서로 면접촉을 하면서 두 개의 하우징이 체결부재로 결합될 수 있는 결합면을 제공할 수 있다.

상기 격벽(251)에는 상기 드럼이 수용되는 제1챔버(210) 내부로 냉매가 이동하는 용기열교환기(256)가 배치되고, 상기 용기열교환기(256)는 상기 제1하우징(211)과 상기 격벽(251)에 의해서 형성된 공간에 배치될 수 있다. 상기 용기열교환기(256)를 통해 제1챔버(210)의 온도를 높일 수 있는데, 이는 상기 제1챔버(210)에서 액체 이산화탄소를 상기 증류탱크(401)로 배출할 때, 또는 기체 이산화탄소를 회수하거나 외부로 배출할 때, 상기 제1챔버(210)의 온도가 급격히 떨어져 드럼(300)에 수용된 의류가 굳거나 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 용기열교환기(256)와 상기 격벽(251)의 사이에는 단열부재(259)가 배치될 수 있다. 상기 단열부재(259)는 상기 용기열교환기(256)의 온도가 상기 격벽(251)으로 전달되는 것을 차단하여 상기 용기열교환기(256)의 열교환효율을 높이기 위함이다.

상기 단열부재(259)은 상기 용기열교환기(256)의 온도 변화가 상기 격벽(251)에 발생시키는 영향을 줄인다. 상기 단열부재(259)는 상기 용기열교환기(256)의 형상과 유사하게 형성되어서, 상기 용기열교환기(256)의 전체 면적을 가리는 것이 가능하다.

도 3은 도 2에서 제2하우징이 분리된 모습을 도시하고 있다.

상기 제2하우징(221)이 상기 제1하우징(211)과 분리되면, 상기 격벽(251)이 외부로 노출될 것이다. 상기 격벽(251)은 상기 제1하우징(211)의 상기 안착홈에 결합되기 때문에, 상기 제2하우징(221)이 상기 제1하우징(211)으로부터 분리되더라도, 상기 제1하우징(211)의 내부 공간이 외부로 노출되지 않을 것이다. 상기 격벽(251)은 복수 개의 제3관통홀(2513)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 격벽은 상기 제1하우징(211)과 복수 개의 체결부재, 예컨대 볼트, 에 의해서 결합될 수 있다.

상기 격벽(251)의 중앙부에 구비되는 제1관통홀(2511, 도 4 참조)을 통해 구동부(500)와 결합될 수 있고, 상기 구동부(500)의 상측에는 적어도 하나의 제2관통홀(2512)이 형성된다. 상기 적어도 하나의 제2관통홀(2512)에는 상기 용기열교환기(256)를 통해 열을 전달하기 위해 냉매를 순환시키는 냉매관(2567, 2568)이 관통할 수 있다.

도 3은 제1관(2567)과 제2관(2568)이 각각 관통하는 2개의 제2관통홀(2512)을 도시하고 있으나, 이는 일례일 뿐, 한 개의 제2관통홀을 통해 상기 제1관(2567) 및 상기 제2관(2568)이 지나가도 무방하다. 상기 제1관(2567) 및 상기 제2관(2568)은 상기 용기열교환기(256)와 연결되어 냉매를 순환시키게 될 것이다. 즉, 상기 제1관(2567)으로 냉매가 유입되면, 상기 제2관(2568)을 통해 냉매가 유출될 것이다.

여기서, 상기 냉매는 별도의 냉매가 아닌 증류압축기(290)를 통해 압축된 기체 이산화탄소일 수 있다. 증류를 위해 압축된 기체 이산화탄소는 고온, 고압의 상태이므로, 이를 압력용기(200) 내부에 구비된 용기열교환기(256)를 통해 상기 압력용기(200)의 내부온도를 올리는데 사용할 수 있다.

상기 제1관(2567)을 통해 고온의 냉매가 공급되고, 상기 용기열교환기(256)을 통해 상기 제1챔버(210) 내부에서 이산화탄소와 열을 교환한 후, 냉각된 냉매가 상기 제2관(2568)을 통해 배출될 것이다.

상기 격벽(251)이 상기 제1하우징(211)으로부터 분리되면, 상기 제1개구부(213)가 노출될 것이다. 이때 상기 드럼(300)은 상기 제1개구부(213)를 통해서 외부로 인출가능하다. 상기 제1개구부(213)의 크기는 상기 드럼(300)의 크기보다 크기 때문에, 상기 제1개구부(213)를 통해서 상기 드럼(300)의 유지보수가 가능하다.

상기 격벽(251)과 상기 안착홈(2122)의 사이에는 개스킷(미도시)이 배치된다. 따라서, 상기 격벽(251)이 상기 제1하우징(211)에 결합될 때에 그 사이로 이산화탄소가 누출되는 것이 방지될 수 있다. 상기 격벽(251)이 상기 안착홈(2122)에 안착될 때에, 상기 개스킷을 압착하면서 복수 개의 체결부재에 의해서 결합될 수 있다. 상기 격벽(251)에는 상기 제1하우징(211)에 결합되기 위한 복수개의 제3관통홀(2513, 도 4참조)이 외주면을 따라 고르게 배치될 수 있다.

또한, 상기 격벽(251)은 상기 구동부(500)와 결합되어 상기 구동부(500)를 지지할 수 있다. 상기 구동부(500)의 회전축이 상기 분리부(250)를 관통하여 상기 드럼(300)과 연결되므로, 결국, 상기 격벽이 상기 드럼(300) 및 상기 구동부(500)를 모두 지지하는 역할을 할 수 있다.

도 4(a)와 도 4(b)는 각각 격벽(251)을 정면 및 측면에서 바라본 것이다.

도 4(a)를 참조하면, 상기 격벽(251)의 중앙에는 드럼(300)과 결합하기 위해 구동부(500)의 회전축이 통과하는 제1관통홀(2511)이 형성될 수 있다. 상기 제1관통홀(2511)은 원형으로 이루어져서, 상기 제1관통홀(2511)을 통과하는 상기 회전축과 간섭이 방지할 수 있다.

또한, 상기 격벽(251)은 기체 이산화탄소가 제1챔버(210)와 제2챔버(220)를 자유롭게 이동하기 위한 적어도 하나의 제2관통홀(2512)을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 제2관통홀(2512)은 상기 제1관통홀(2511)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 액체 이산화탄소의 최대수위는 바닥면을 기준으로 상기 적어도 하나의 제2관통홀(2512)이 위치한 높이보다 낮아 상기 액체 이산화탄소가 상기 적어도 하나의 제2관통홀(2512)을 통해 이동하는 것이 방지될 수 있다.

통상적으로 세탁단계 또는 헹굼단계 시에 사용되는 액체 이산화탄소의 양은 상기 드럼(300)의 절반을 넘지 않는다. 즉 상기 드럼(300)에 결합되는 구동부(500)의 회전축의 높이, 즉, 바닥면을 기준으로 제1관통홀의 최소높이 (제1관통홀의 중심까지의 높이 - 제1관통홀의 반경), 이상까지 올라가지 않는다.

따라서, 상기 제2관통홀(2512)이 상기 제1관통홀(2511) 보다 높은 위치에 위치하면 상기 제2관통홀(2512)을 통해서 액체 이산화탄소가 이동하지 않을 것이다. 이와 달리, 기체 이산화탄소는 상기 제1하우징(211)과 상기 격벽(251)에 의한 공간에 차 있기 때문에, 자유롭게 상기 제2하우징(221)과 상기 격벽(251)에 의한 공간으로 이동되어서 압력 평형을 이룰 수 있다.

즉, 세척단계 또는 헹굼단계 등의 의류처리가 수행되는 동안에는 상기 제1하우징(211)과 상기 격벽(251)에 의해서 구획되는 공간에는 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 혼합되어 있다. 반면에 상기 제2하우징(221)과 상기 격벽(251)에 의해서 구획되는 공간에는 액체 이산화탄소는 존재하지 않고, 기체 이산화탄소만 존재하게 된다. 두 개의 공간은 압력 평형이 이루어진 상태이기 때문에, 상기 제2하우징(221)과 상기 격벽(251)에 의한 공간에는 액체 이산화탄소가 존재할 필요가 없고, 액체 이산화탄소의 사용량이 감소될 수 있다.

따라서, 세탁단계 또는 헹굼단계 등에 사용되는 이산화탄소의 전체 양이 감소될 수 있어서, 종래 기술에 비해서 사용되는 이산화탄소의 양이 줄어든다. 따라서 사용한 후에 재처리해야 하는 이산화탄소의 양도 줄어들게될 것이다.

사용하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에 이산화탄소를 저장하는 탱크의 용량은 물론, 이산화탄소를 이용하기 위한 세탁기의 전체 크기도 줄어들 수 있다. 또한 사용후에 증류해야 하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에, 결국 세탁행정에 소요되는 시간도 감소할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 적어도 하나의 제2관통홀(2512)을 통해 냉매관((2567, 2568)이 지나갈 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 제2관통홀(2512)의 크기는 상기 냉매관(2567, 2568)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

상기 격벽(251)은 상기 제1하우징(211)이나 상기 제2하우징(221)과 분리가 가능한 하나의 부품으로, 상기 용기열교환기(256), 상기 단열부재(259) 및 상기 구동부(500)가 결합되어 지지될 수 있다. 상기 용기열교환기(256) 및 상기 단열부재(259)를 상기 격벽(251)에 결합시기키 위해 체결부재가 관통하는 복수개의 제4관통홀(2514)이 상기 제1관통홀(2511)의 반경방향을 통해 배치될 수 있다.

도 4(a)는 상기 복수개의 제4관통홀(2514)이 2개씩 짝을 이루어 세 쌍이 각각 120º(도) 간격으로 배치된 모습을 도시하고 있으나 이는 일 실시예일뿐, 상기 용기열교환기(256)와 상기 단열부재(259)를 상기 격벽(251)에 결합시켜 지지할 수 있으면 어떠한 형상 또는 배치이든 무방하다.

또한, 상기 격벽(251)이 상기 제1하우징(211)으로부터 분리되면 사용자 등이 상기 드럼(300)을 상기 제1하우징(211)으로부터 분리할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.

상기 격벽(251)은 전방 또는 후방으로 복수 회 단차지게 형성되고, 강도를 증가할 수 있다. 또한 일부 구간에서는 곡선면을 갖도록 해서, 다양한 방향의 힘을 견딜 수 있도록 형성되는 것이 가능하다.

상기 격벽(251)의 가장 바깥쪽 부분은 상기 제1하우징(211)의 상기 안착홈(2122)에 결합되는 형상을 이룰 수 있다. 또한, 상기 격벽(251)은 상기 안착홈(2122)에 결합 후 체결부재를 이용하여 상기 제1하우징(211)에 결합하기 위해 상기 안착홈(2122)에 대응되는 부분에는 복수 개의 제3관통홀(2513)을 포함할 수 있다.

도 4(b)를 기준으로 상기 격벽(251)의 가장 바깥부분을 기준으로 중앙부로 이동하면서, 좌측으로 돌출된 후, 우측으로 돌출되고, 다시 좌측으로 돌출되는 등의 다양한 방향으로 다양한 길이만큼 단차져서, 강도를 증가시킬 수 있다.

도 5 내지 도 8은 이산화탄소를 세탁용제로 활용하는 의류처리장치의 세탁행정을 설명하기 위해 세탁행정을 이루는 주요 단계에서 이산화탄소의 이동경로를 개략적으로 도시한 것이다.

도 5을 참조하면, 이산화탄소를 세탁용제로 활용하는 의류처리장치는 의류를 수용하고 공급된 이산화탄소를 이용하여 세척 및 헹굼을 진행하는 압력용기(200), 사용된 이산화탄소를 증류후 저장하고 상기 압력용기(또는 세탁챔버)(200)에 공급하는 저장탱크(150) 및 사용후 배출되는 이산화탄소를 증류하는 증류부(400)를 포함할 수 있다.

상기 압력용기(200)는 사용후 배출되는 액체 이산화탄소에 녹지않는 이물질을 분리하기 위한 필터부(350)를 더 포함할 수 있다. 전술 한 바와 같이 상기 필터부(350)는 상기 압력용기(200)의 하부표면에 구비될 수도 있으나 여기서는 설명을 위해 필터부(350)가 상기 압력용기(200) 및 상기 증류부(400) 사이에 별도로 구비된 일례를 도시하였다.

또한, 상기 의류처리장치(1000)는 상기 압력용기(200)에서 모자라는 이산화탄소를 보충하는 보충탱크(155, 도 6참조)를 더 포함할 수 있다.

상기 증류부(400)는 세척단계 및 헹굼단계에서 사용된 이산화탄소, 즉 상기 압력용기에서 사용된 이산화탄소에서 이물질을 분리한 후 재사용하기 위해 증류하기 위함이다. 전술한 바와 같이 액체 이산화탄소에 이물질, 특히 액체 이산화탄소에 녹은 이물질을 분리하기 위해서는 액체 이산화탄소만을 기화시킨 후 다시 냉각시켜야 한다.

이를 위해 통상적인 증류부(400)는 압력용기에서 배출되는 이산화탄소를 저장하기 위한 증류탱크(401), 상기 증류탱크(401)의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크(401)에서 기체 이산화탄소를 흡입하여 압축하는 압축기(290), 상기 증류탱크(401)의 내부에 위치하여, 상기 압축기(290)와 연결되어 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 증류탱크(401) 내부에 저장된 액체 이산화탄소와 열교환시키는 내부열교환기(410)를 포함할 수 있다.

상기 통상적인 증류부(400)는 증류된 이산화탄소를 액화시키기 위한 냉각기(160)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 종래 의류처리장치는 각 구성요소를 연결하는 복수 개의 배관 및 상기 복수 개의 배관을 따라 이산화탄소의 이동을 제어하기 위한 복수 개의 밸브 또는 제어기를 더 포함할 수 있다. 이는 도 9 및 도 10을 이용하여 설명하였다. 도 5에서는 각 구성요소를 개략적으로 나타내어, 상기 복수 개의 밸브 또는 제어기는 생략하고, 상기 복수 개의 배관은 선으로 표시하였다. 그리고, 이산화탄소의 이동방향은 화살표로 표시하였다.

이산화탄소(carbon dioxide, CO₂)의 삼중점(triple point)는 5.1 기압(atm), -56.6℃로 알려져 있다. 따라서, 삼중점 보다 낮은 압력하에서 온도 변화시 고체(드라이아이스)에서 기체로 상변화(phase change)가 일어나는 반면, 삼줌점 보다 높은 압력하에서는 액체 및 기체로 존재하여 주어진 압력 및 온도에 따라, 액체와 기체사이에 상변화(phase change)가 일어 날 수 있다.

따라서, 이산화탄소를 가압하는 경우, 일반적인 의류처리장치에서 물을 세탁용제로 사용하는 것과 마찬가지로, 액체 이산화탄소(liquid carbon dioxide, CO₂(L) 또는 L-CO₂)를 세탁용제로 사용할 수 있다. 다만, 수용성물질의 경우 이산화탄소를 이용한 세탁력이 떨어지므로, 수용성물질의 제거를 위한 세제 또는 계면활성제를 추가적으로 사용할 수 있다.

만약, 세탁용제로 이산화탄소가 아닌 다른 유체를 활용할 수 있다. 상기 유체는 소정 온도에서 가압하는 경우 기체가 액체로 상변화가 일어나거나 초임계유체(supercritical fluid)로 상태일 수 있는 유체일 수 있다.

만약, 세탁용제로 이산화탄소를 사용하는 경우, 세탁행정이 끝난 후 대기압으로 감압시 이산화탄소는 모두 기체로 증발하게 되므로 별도로 긴 시간이 요구되는 건조행정을 거칠 필요가 없고, 잔류된 이산화탄소가 있다고 하더라도 냄새가 나지 않는 장점이 있다. 다만, 이산화탄소를 가압하여 사용하게 되므로, 일반적인 의류처리장치의 터브(tub)와 달리, 이산화탄소가 누출(leak)되지 않도록 밀폐된 압력용기를 필요로 한다.

따라서, 압력용기(200)는 가압된 이산화탄소가 빠져나가지 못하는 밀폐용기이며, 상기 가압된 이산화탄소의 압력을 견디는 탱크로 구비되어야 한다. 이는 저장탱크(150), 보충탱크(155) 및 증류탱크(401)도 마찬가지이다.

도 6 내지 도 8는 이산화탄소를 세탁용제로 활용한 종래 의류처리장치의 세탁행정을 주요단계별로 나타낸 것이다.

도 6(a)는 이산화탄소를 세탁용제로 활용한 종래 의류처리장치의 세탁행정 중 세척과정(washing process)에 들어가기에 앞선 가압단계를 나타낸 것이다.

사용자가 전술한 세탁행정을 선택하면, 가압단계에 앞서 제어부(900)는 압력용기에 구비된 퍼지밸브(298)를 개방하고, 진공펌프(미도시)를 이용하여 압력용기(200) 내부의 공기를 제거할 수 있다. 상기 압력용기에 공기가 남아 수분이 함유되면 의류에 대한 이산화탄소의 세탁력이 저감될 수 때문이다.

또한, 펌프(미도시)를 이용하여 퍼지밸브(298) 개방이후 남은 잔류 공기를 배출시켜 상기 압력용기(200) 내부의 압력을 대기압보다 낮게, 바람직하게는 진공에 가깝게, 만들 수 있다.

이후, 상기 저장탱크(150)의 상부를 개방하여 기체 이산화탄소를 압력용기(200)로 공급하여 상기 압력용기(200)를 가압할 수 있다. 상기 저장탱크(150)의 내부압력이 상기 압력용기(200) 내부압력보다 높기 때문에 상기 저장탱크(150)의 내부 압력이 상기 압력용기(200) 내부 압력이 동일해질 때까지 기체 이산화탄소가 저장탱크(150)에서 압력용기로 이동하게 될 것이다.

따라서, 상기 가압단계는 상기 저장탱크(150) 및 상기 압력용기(200)의 압력이 평형을 이룰 때까지 계속 될 것이다. 이때 전술한 바와 같이 상기 압력용기(200)가 분리부(250)에 의해 제1챔버(210)와 제2챔버(220)로 나누어진 경우, 상기 제1챔버(210)에서는 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 상평형을 이루고 공존할 것이고, 상기 제2챔버(220)는 상기 제1챔버(210)와 동일한 압력의 기체 이산화탄소로 채워지게 될 것이다.

상기 저장탱크(150)에는 이전 세탁행정에 사용된 이산화탄소가 증류되어 저장될 수 있다. 상기 저장탱크(150)도 고압을 견딜 수 있는 탱크이며, 일부는 기체 이산화탄소로 나머지는 액체 이산화탄소로 저장될 수 있다. 따라서, 저장탱크(150)의 상부를 개방하여 이산화탄소를 압력용기(200)로 공급할 수 있다.

이 때, 상기 저장탱크(150)와 압력용기(200)은 압력평형이 이루어질 때까지 이산화탄소가 상기 압력용기(200)에 공급될 것이다. 그러므로 저장탱크(150)의 압력은 감소할 것이고, 이로 인해 온도도 감소하게 될 것이다. 저장탱크(150)에는 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 공존하는데, 만약 진공에 가까운 압력용기(200)에 액체 이산화탄소를 넣으면 모두 기화되면서 급격히 온도가 떨어져 의류가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 기체 이산화탄소를 먼저 주입할 수 있다.

도 6(b)는 가압단계의 다른 실시예를 도시하고 있다. 세탁행정에 이용하는 이산화탄소는 세척단계 및 헹굼단계에서 사용된 액체이산화탄소를 증류해서 다시 사용한다고 하여도, 세탁행정 초기 퍼지밸브(298)를 개방 및 세탁행정 후 잔류 이산화탄소를 외부로 배출함으로써 일어나는 약간의 손실 등을 고려하면 상기 의류처리장치 내부에 저장된 이산화탄소의 양은 점차적으로 줄어들게 될 것이다. 따라서 이를 보충할 필요가 있으므로 보충탱크(155)를 더 구비할 수 있다. 상기 보충탱크(155)에서 액체 이산화탄소가 채워져 있고, 이를 압력용기(200)로 공급할 수 있다.

도 7(a)는 가압단계가 끝난 후 저장탱크(150)와 압력용기의 높이차를 이용하여 이산화탄소를 압력용기(200)에 공급하는 공급단계를 나타낸 것이다.

상기 가압단계가 끝난 후, 상기 압력용기(200)는 소정의 압력, 예컨대 50 바(bar), 를 유지할 것이다. 이 때, 상기 압력용기(200)에는 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 상평형을 이룬 채 공존할 것이다. 하지만, 세척을 진행하기 위해 충분한 액체 이산화탄소를 확보하기 위해, 상기 저장탱크(150)의 하부를 개방하여 액체 이산화탄소를 공급한다. 이때, 상기 액체 이산화탄소는 압력이 아닌 상기 압력용기(200)와 상기 저장탱크(150)의 높이차에 의해 공급될 수 있다. 이를 위해 상기 저장탱크(150)는 바닥면을 기준으로 상기 압력용기(200)보다 상부에 위치할 수 있다.

또는 상기 저장탱크(150)의 설치높이는 상기 압력용기(200)의 설치높이보다 높을 수 있다. 즉, 캐비닛의 바닥면을 기준으로 상기 저장탱크(150)의 원형 단면의 중심까지의 높이는 상기 압력용기(200)의 원형 단면의 중심까지의 높이보다 높을 수 있다.

또한, 상기 저장탱크(150)의 상부와 상기 압력용기(200)사이는 기체 이산화탄소가 서로 연통하도록 한다. 이를 도 7(a)에서는 이산화탄소의 이동경로상에 양쪽화살표로 표시하였다.

상기 공급단계에서 액체 이산화탄소가 압력용기(200)의 내부에 소정의 높이까지 채워지면, 제어부(900)는 드럼(300)을 기설정된 제1회전속도로 회전시켜 세척단계(washing process)를 진행시킬 수 있다. 액체 이산하탄소의 수위는 수위센서를 이용하거나 기 설정된 시간동안 제어부(900)가 밸브를 제어하여 기 설정된 유량이 상기 압력용기(200)에 공급되도록 할 수 있다.

도 7(b)는 세척이 완료된 후, 헹굼(rinsing)을 진행하기에 앞서, 저장탱크(150)와 압력용기(200)의 높이차를 이용하여 이산화탄소를 압력용기(200)에 공급하여 압력용기(200) 내부의 액체 이산화탄소를 회수하는 헹굼준비단계를 나타낸 것이다.

상기 압력용기(200)에서 사용된 액체 이산화탄소는 의류에서 분리된 이물질을 포함하고 있을 것이다. 상기 이물질을 제거하기 위해 상기 압력용기(200)에서 배출되는 액체 이산화탄소는 필터(미도시)를 거쳐, 상기 증류탱크(401)의 내부로 공급될 수 있다.

전술한 바와 같이 필터부(350)를 거치면서 액체 이산화탄소에 녹지않는 이물질이 걸러지고, 증류부(400)를 거치면서 증류를 통해 액체 이산화탄소에 녹은 이물질을 분리하여, 재사용을 위해 정화된 액체 이산화탄소만을 얻을 수 있다.

상기 압력용기(200)에서 배출되는 액체 이산화탄소는 압력차가 아닌 상기 압력용기(200)와 상기 증류탱크(401)의 높이차에 의해 상기 증류탱크(401)로 배출될 것이다. 이를 위해 상기 증류탱크(401)는 바닥면을 기준으로 상기 압력용기(200)보다 하부에 위치할 수 있다. 또한, 이는 액체 이산화탄소의 이동시 불필요한 에너지 낭비를 막기 위함이다.

이 때 각 구성요소간의 압력평형을 위해 상기 저장탱크(150)와 상기 증류탱크 및 상기 압력용기(200)를 연통시켜 기체 이산화탄소는 상기 저장탱크(150)와 상기 증류탱크 및 상기 압력용기(200)를 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. 이를 이산화탄소의 이동경로상에 양쪽화살표로 표시하였다.

상기 압력용기(200)에서 사용 후 배출된 액체 이산화탄소는 상기 증류탱크(401)를 채우게 되고, 대신 그 빈자리를 상기 저장탱크(150)의 하부에서 공급되는 깨끗한 액체 이산화탄소가 상기 압력용기(200)를 채우게 될 것이다. 이는 이후 진행된 헹굼단계를 위함이다.

도 8(a)는 세척단계와 헹굼단계 사이, 헹굼단계와 다른 헹굼단계 사이, 또는 세척단계와 헹굼단계가 모두 끝난 후, 상기 압력용기(200)에서 상기 증류탱크(401)로 배출된 액체 이산화탄소를 증류하는 증류단계를 도시한 것이다.

헹굼준비단계 후, 제어부(900)는 상기 드럼(300)을 기 설정된 제2회전속도로 회전시켜 잔류하는 이물질을 분리하는 헹굼단계를 진행하게 된다.

세척단계나 헹굼단계를 수행하는 동안 또는 상기 헹굼단계가 종료된 후, 증류부(400)에서 이산화탄소의 증류가 진행될 수 있다.

상기 증류부(400)는 상기 증류탱크(401)의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크(401)에 저장된 이산화탄소 중 기체 이산화탄소를 흡입하여 압축하는 증류압축기(290), 상기 증류탱크(401)의 내부에 위치하여, 상기 증류압축기(290)와 연결되어 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 증류탱크(401)의 내부에 저장된 액체 이산화탄소와 열교환시키는 내부열교환기(410) 및 상기 내부열교환기(410)를 지난 이산화탄소를 상기 저장탱크로 이동시키는 저장배관(610)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 증류압축기(290)는 압축배관(640)으로 증류탱크(401)와 연결될 수 있다. 상기 압축배관(640)은 상기 증류탱크(401)와 상기 증류압축기(290)를 연결하여 기체 이산화탄소를 흡입하여 상기 증류압축기(290)로 보내는 흡입배관(641), 상기 증류압축기(290)와 싱기 내부열교환기(410)를 연결하여 고온, 고압으로 압축된 기체 이산화탄소를 상기 내부열교환기(410)로 토출하는 토출배관(651)을 포함할 수 있다.

상기 증류압축기(290)는 기체 이산화탄소를 압축할 수 있는 일반적인 압축기일 수 있다.

상기 증류탱크(401)에 저장된 이산화탄소는 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 상평형을 이루고 있을 것이다. 이중 액체 이산화탄소는 이물질과 혼합된 상태이고, 기체 이산화탄소는 이물질이 기화되지 않기 때문에 기체 이산화탄소만 있게 될 것이다.

상기 증류탱크(401) 내부의 압력은 상기 증류탱크(401)에 저장된 이산화탄소를 증류해서 계속해서 상기 저장탱크(150)로 이동시키기 때문에, 증류를 할수록 상기 증류탱크(401) 내부의 압력이 낮아질 수 있다. 즉, 상기 증류압축기(290)가 동작하면, 상기 증류압축기(290)의 기체 흡입력으로 인해 상기 증류탱크(401) 내부의 압력은 떨어질 것이고, 이에 따라, 액체 이산화탄소의 기화가 진행될 것이다. 따라서, 일반적으로 상기 증류탱크(401)의 내부 압력은 상기 저장탱크(150)의 내부 압력보다 낮을 것이다. 그러므로, 상기 저장탱크(150)로 이산화탄소를 보내기 위해서는 상기 저장탱크(150)의 내부 압력이상으로 압축해야 한다. 이를 위해 증류압축기(290)를 필요로 할 수 있다.

상기 내부열교환기(410)는 압축된 기체 이산화탄소와 증류탱크 내부에 수용된 액체 이산화탄소와의 열교환을 위해서다. 상기 압축된 기체 이산화탄소는 고온, 고압의 상태이므로, 온도를 낮추어 상기 저장탱크(150)에 저장될 수 있다. 바람직하게는 온도를 낮추어 액체 이산화탄소로 상변화한 후 저장될 수 있다.

이를 위해, 별도의 냉각기를 이용하여 냉각하는 것보다, 에너지 효율적 측면에서 상기 증류탱크에 저장되어 있는 액체 이산화탄소의 증발을 위해 상기 압축된 기체 이산화탄소의 열을 이용하는 것이 바람직하므로, 위와 같은 내부열교환기(410)를 이용할 수 있다.

또한, 상기 증류부(400)는 상기 내부열교환기(410)와 상기 저장탱크(150)를 연결하여 상기 내부열교환기(410)를 지난 이산화탄소를 상기 저장탱크(150)로 이동시키는 저장배관(610)에는 이동중인 이산화탄소를 냉각시키기 위한 냉각기(160)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이, 상기 증류부(400)를 통해 이물질이 혼합된 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질과 분리 하게 되는데, 이 때 필요한 기화열을 이미 기화되어 압축된 기체 이산화탄소와의 열교환을 통해 얻게되는 것이다.

다만, 상기 증류압축기(290)를 이용하는 과정에서, 상기 증류압축기(290)의 원활한 작동을 위한 오일이 이용될 수 있다. 이는 결국 압축된 기체 이산화탄소에 섞여 들어가게 되므로 상기 증류부(400)는 저장배관(610)상에 상기 압축된 기체 이산화탄소에서 오일을 분리하는 오일분리기(295, 도 1 참조)를 더 포함할 수 있다.

도 8(b)는 세척 및 헹굼단계가 모두 종료되어 증류를 위해 압력용기(200)에 저장된 액체 이산화탄소를 배출 한 후 상기 압력용기(200)에 남아 있는 기체 이산화탄소를 회수하는 회수단계를 도시한 것이다.

증류 방법은 모두 동일하나, 차이는 헹굼단계가 끝난 후에는 더 이상 기체 이산화탄소가 압력용기(200)에 잔류할 필요가 없으므로 가능한한 기체 이산화탄소를 회수하여 재사용하기 위함이다.

도 8(b)는 헹굼단계 후 세탁행정을 완료하기 전, 압력용기(200)에 남아 있는 기체 이산화탄소를 회수하고 잔류가스를 제거하는 회수단계를 나타낸 것이다.

전술한 바와 같이 증류단계는 압력용기(200)내의 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 제거한 후 정화된 액체 이산화탄소를 저장탱크에 저장하는 단계를 뜻한다. 이와 달리, 회수단계는 압력용기(200) 내부에 존재하는 기체 이산화탄소를 회수하여 압축 후 저장탱크(150)에 저장하는 단계를 뜻한다. 기체 이산화탄소는 이물질과 혼합되지 않으므로 굳이 필터를 통과하거나 복잡한 증류단계를 거칠 필요가 없기 때문이다.

증류압축기(290)는 증류단계 뿐만아니라, 회수단계에서도 사용될 수 있다. 즉, 상기 제1챔버(210)의 내부에 격벽(251)과 드럼(300)사이에 구비되는 상기 용기열교환기(256)를 통해 열을 전달하기 위해, 별도의 냉매를 사용할 수도 있으나, 증류압축기(290)를 통해 압축된 기체 이산화탄소를 냉매로 활용할 수도 있다. 이는 별도의 냉매를 압축히기 위한 공간을 많이 차지하는 압축기를 사용하지 않고 단순히 연결배관의 개폐를 통해 가능하다.

증류단계에서와 달리, 상기 증류압축기(290)에서 압축된 이산화탄소는 용기열교환기(256)을 지난 후, 냉각기(160)를 지나 액화되어 상기 저장탱크(150)에 저장될 수 있다. 이러한 이산화탄소의 이동경로는 연결배관 및 밸브(미도시)의 개폐에 따라 조절될 수 있다.

상기 압력용기(200) 내부의 기체 이산화탄소가 증류압축기(290)를 통해 압축 후 용기열교환기(256)를 지나는 이유는 기체 이산화탄소가 회수되면서 압력용기(200)의 압력이 떨어지고 이로 인해 온도가 떨어지게 되면 아직 회수되지 않은 기체 이산화탄소가 액화되고 이는 결국 의류에 손상을 가할 수 있기 때문이다. 이를 방지하기 위해 회수단계에서 압력용기(200)내의 온도를 기설정된 온도로 유지하기 위함이다.

그리고, 상기 압력용기(200) 내부의 압력이 일정압력, 예컨대 1.5 바(bar), 이하로 내려가는 경우, 마지막으로 퍼지밸브(298)를 개방하여 잔류하는 기체 이산화탄소를 배출하게 될 것이다. 이로 인해 상기 저장탱크에는 세탁행정동안 공급된 이산화탄소에서 약간의 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 다음번 세탁행정에서 모자라는 이산화탄소를 보충하기 위해 보충탱크(155)를 필요로 할 수 있다.

도 8(b)는 상기 증류압축기(290)와 상기 압력용기(200)를 별도의 배관으로 연결하여 상기 증류압축기(290)를 지난 고온고압의 기체 이산화탄소를 상기 압력용기(200)로 직접 보내 열교환시키는 일례를 도시하고 있다. 그러나, 이는 상기 증류압축기(290)를 사용하게 되므로 더 많은 에너지를 사용할 수 있다. 따라서, 에너지 절약측면에서, 상기 증류압축기(290)를 지난 고온고압의 기체 이산화탄소를 상기 압력용기(200)로 보내는 대신, 내부열교환기(410)을 지나 상기 저장탱크(150)로 이동하는 액체 이산화탄소를 이용할 수 있다.

즉, 상기 내부열교환기(410)을 지나 상기 저장탱크(150)로 이동하는 액체 이산화탄소는 원하는 온도까지 충분히 냉각되어 있지 않을 수 있다. 따라서, 상기 액체 이산화탄소가 상기 압력용기(200)를 거쳐 상기 저장탱크(150)로 이동하도록 하면, 상기 액체 이산화탄소가 가지는 열을 이용하여 상기 압력용기(200)의 온도를 올릴 수 있다. 상기 내부열교환기(410)을 지나 상기 저장탱크(150)로 이동하는 액체 이산화탄소는 원하는 온도까지 충분히 냉각되지 않는 경우, 상기 저장탱크(150)로 유입시키기 전 어차피 별도의 냉각기를 이용하여 냉각시켜야 하기 때문이다.

상기 내부열교환기(410)을 지나 상기 저장탱크(150)로 이동하는 액체 이산화탄소는 상기 용기열교환기(256)로 거쳐 상기 저장탱크(150)로 이동할 수도 있고, 상기 압력용기(200)의 내부에 별도의 열교환기를 거쳐 상기 저장탱크(150)로 이동할 수 있다. 이를 통해 상기 증류압축기에 소요되는 에너지 및 별도의 냉각기에 소요되는 에너지를 절약할 수 있다.

이산화탄소를 세탁용제로 사용하는 통상적인 의류처리장치의 경우, 저장탱크(150)에 저장된 이산화탄소의 양은 일반적으로 액체 이산화탄소의 양을 가장 많이 필요로 하는 헹굼단계에 필요한 양을 저장할 수 있다. 상기 헹굼단계는 일반적으로 2번 반복될 수 있으므로 2번의 헹굼단계에 필요한 양을 저장할 수 있다. 그러나, 이는 결국 저장탱크(150)의 크기 및 무게가 커져, 의류처리장치의 소형화에 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 저장탱크(150)의 저장되는 이산화탄소의 양을 줄이기 위해 세척단계 또는 1번의 헹굼단계 중 더 많은 양을 필요로 하는 단계에 맞추어 이산화탄소의 양을 줄인 후, 세척단계 또는 헹굼단계에서는 이를 증류하여 재사용할 수 있다.

따라서, 단순히 외부에서 물을 공급받아 세탁행정을 수행하는 일반적인 의류처리장치와 달리, 세탁행정동안 증류단계를 필요로 하며, 이를 위해 세탁행정에 필요한 시간에 이산화탄소를 증류하기 위한 시간이 추가적으로 더 필요로 하게 된다.

추가적인 증류시간은 결국 소비자에게 불편을 초래하게 되므로, 증류시간을 되도록 단축시켜야 할 필요가 있다.

또한, 이산화탄소를 세탁용제로 사용하는 통상적인 의류처리장치의 경우, 전술한 바와 같이 증류탱크(401)의 내부 압력이 지속적으로 낮아지게 되고, 이는 기체 이산화탄소의 밀도 저하로 압축기에 흡입되는 기체 이산화탄소의 유량이 감소하게 되는 결과를 초래할 것이다. 결국, 감소된 유량만큼, 내부열교환기(410)에서 재생효율(regeneration efficiency)은 낮아지게 될 것이다. 재생효율이란, 고온의 기체 이산화탄소와 저온의 액체 이산화탄소 사이의 열교환 효율을 뜻한다.

그리고, 상기 내부열교환기(410)가 정상적으로 동작하기 위해서는 액체 이산화탄소에 잠겨있는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 액체 이산화탄소의 수위저하로 인해 재생효율이 점차적으로 낮아지게 된다. 이를 방지하기 위해서는 증류탱크(401)의 내부에서 상기 내부열교환기(410)가 최대한 바닥면에 가깝게 위치해야 한다. 그러나, 증류탱크(401)도 일종의 고압탱크이므로, 내부응력을 최소화 하기 위해 상기 증류탱크의 형상은 원통형이 바람직할 것이다. 결국, 상기 증류탱크(401)의 내부는 아래로 갈수록 바닥면의 면적이 좁아지므로, 내부열교환기(410)의 형상도 이에 따라 대응되어야 할 것이다. 이는 결국 수위가 낮아지는 경우, 급격히 열교환면적이 줄어드는 문제점을 가지고 있다.

도 9는 전술한 문제점들을 해소하기 위해 상기 증류탱크 외부에 외부 열교환기를 추가적으로 구비하고 있는 의류처리장치의 증류단계를 나타내고 있다. 증류단계에 초점을 맞추어 설명하기 위해, 설명에 불필요한 구성요소들은 생략되어 있다. 또한, 도 9에 도시된 복수의 배관 및 각 배관을 제어하는 밸브들은 일례일 뿐, 이와 달리 연결되어도 이산화탄소를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있으면 복수의 배관이 달리 연결되고 각 배관의 밸브가 달리 개폐되어도 무방하다.

도 9를 참조하면, 본 개시에서 설명하는 의류처리장치(1000)는 내부에 수용된 이산화탄소를 대기압보다 큰 압력으로 유지하는 압력용기(200), 상기 압력용기(200)의 상부에 위치하여, 이산화탄소를 저장하고 상기 압력용기(200)에 이산화탄소를 공급하는 저장탱크(150), 및 상기 압력용기(200)의 하부에 위치하여, 상기 압력용기(200)에서 배출된 이산화탄소 중 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 분리한 후, 상기 저장탱크(150)에 상기 기화된 이산화탄소를 액화시켜 공급하는 증류부(400)를 포함한다.

그리고, 상기 증류부(400)는 상기 압력용기(200)에서 배출되는 이산화탄소를 저장하는 증류탱크(401), 상기 증류탱크(401)의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크(401)에 저장된 액체 이산화탄소를 순환시키는 순환유로(660), 및 상기 순환유로(660) 상에 위치하여 상기 순환유로(660)를 지나는 액체 이산화탄소를 외부열을 이용하여 열을 공급, 즉, 가열, 하는 외부열교환기(490)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 증류부(400)는 상기 증류탱크(401)와 상기 증류압축기(290) 사이를 연결하여, 상기 증류탱크에서 기체 이산화탄소를 상기 증류압축기(290)로 이동시키는 흡입배관(641), 상기 증류압축기(290)와 상기 내부열교환기(410)를 연결하여, 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 내부열교환기(410)로 이동시키는 토출배관(651), 및 상기 내부열교환기(410)와 상기 저장탱크(150)를 연결하여, 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 저장탱크(150)로 이동시키는 저장배관(610)을 더 포함할 수 있다.

도 9는 증류시 필요한 개략적인 배관 및 밸브에 대해 도시하고 있다. 밸브를 이용한 배관의 개폐는 제어부(900)에 의해 제어될 수 있다.

상기 저장탱크(150)와 상기 압력용기(200) 사이는 공급배관(620)으로 연결될 수 있으며, 상기 공급배관(620)상에는 공급제어밸브(625)가 위치할 수 있다. 상기 제어부(900)는 상기 공급제어밸브(625)를 개방하여 가압단계 및 공급단계에서 상기 저장탱크(150)에 저장된 이산화탄소를 상기 압력용기(200)로 이동시킬 수 있다. 구체적으로 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 이동하는 배관이 별도로 각각 구비될 수 있으나, 여기서는 간략히 도시하였다.

증류를 위해, 세척단계 또는 헹굼단계가 완료시 상기 압력용기(200)에서 사용된 액체 이산화탄소가 상기 증류부(400)로 배출되어야 할 것이다. 이를 위해 상기 압력용기(200)와 상기 증류탱크(401)는 배출배관(630)에 의해 연결되고, 상기 배출배관(630)상에 구비되는 배출제어밸브(635)에 의해 상기 배출배관(630)의 개폐가 제어될 수 있다. 상기 증류탱크(401)는 상기 압력용기(200)의 아래에 위치하게 되는데 높이차로 인해 중력을 이용하여 상기 압력용기(200)에서 상기 증류탱크(401)로 액체 이산화탄소가 이동할 수 있다.

만약 압력용기(200)의 내부공간이 전술한 바와 같이 제1챔버(210)와 제2챔버(220)로 분리된 경우라면, 상기 저장배관(610), 상기 공급배관(620) 및 상기 배출배관(630)은 상기 제1하우징(211)을 관통하여 상기 제1챔버(210)와 연결될 것이다.

상기 증류탱크(401) 내부의 압력은 상기 압력용기(200)의 압력보다 낮으므로 액체 이산화탄소가 기화되어 기체 이산화탄소가 생기고 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소는 해당 온도 및 압력에서 상평형을 유지하게 될 것이다.

상기 증류압축기(290)가 동작하기 시작하면, 상기 증류탱크(401)의 내부 압력은 점차적으로 떨어지게 되므로 기체 이산화탄소가 증가하고 액체 이산화탄소는 감소하게 될 것이다. 결과적으로 증류단계에서 상기 증류압축기(290)가 동작하면 할수록, 상기 증류탱크 내부의 압력은 감소, 기체 이산화탄소의 밀도 감소, 액체 이산화탄소의 수위 감소를 초래하게 될 것이다.

상기 증류압축기(290)는 압축배관(640)상에 위치하게 되는데, 상기 압축배관(640)은 상기 증류탱크와 상기 증류압축기(290)를 연결하는 흡입배관(641) 및 상기 증류압축기(290)와 상기 내부열교환기를 연결하는 토출배관(651)을 포함할 수 있다. 상기 흡입배관(641)은 상기 흡입제어밸브(645)에 의해 개폐가 제어될 수 있고, 상기 토출배관(651)은 상기 토출제어밸브(655)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.

상기 흡입배관(641)을 통해 상기 증류탱크(401)에 저장된 기체 이산화탄소가 상기 증류압축기(290)로 유입되고, 상기 토출배관(651)을 통해 상기 증류압축기(290)에서 고온, 고압으로 압축된 기체 이산화탄소가 상기 내부열교환기(410)로 배출될 수 있다.

기체 이산화탄소는 상기 증류탱크(401)의 상부에 위치하므로 기체 이산화탄소의 흡입을 위해 상기 흡입배관의 일단은 상기 증류탱크(401)의 상부를 통해 상기 증류탱크(401)와 연결될 수 있다.

상기 내부열교환기(410)는 상기 증류탱크(401) 내부에서 액체 이산화탄소에 가능한 잠기도록 상기 증류탱크(401)의 바닥면에 위치할 것이다. 상기 내부열교환기(410)는 통상적인 열교환기와 유사하게, 내부에 기체 이산화탄소가 지나가는 파이프가 구불구불하게 연결되어 있어, 액체 이산화탄소와의 접촉면적을 크게하여 열전달을 용이하게 할 수 있다.

따라서, 이렇게 배출된 고온, 고압의 기체 이산화탄소는 내부열교환기(410)를 지나면서 액체 이산화탄소에 의해 냉각될 것이다. 반면, 액체 이산화탄소는 상기 내부열교환기(410)를 지나는 고온, 고압의 기체 이산화탄소의 열을 받아 증발열로 이용할 것이다.

그리고, 상기 내부열교환기(410)와 상기 저장탱크(150)는 저장배관(610)으로 연결될 수 있고, 상기 제어부(900)는 상기 저장배관(610)상에 구비되는 저장제어밸브(615)를 제어하여 상기 저장배관(610)의 개폐를 제어할 수 있다.

한편, 상기 저장배관(610)상에는 상기 저장탱크(150)로 이동하는 이산화탄소가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지밸브(617)를 더 구비할 수 있다. 상기 역류방지밸브(617) 일종의 원웨이 밸브(one-way valve)로 제어부(900)에 의해 능동적으로 제어될 필요는 없다.

다만, 이러한 증류과정은 전술한 문제점을 해결하기위해, 의류처리장치(1000)는 상기 증류탱크(401)외부에 위치하여 액체이산화탄소를 순환시키는 순환유로(660) 및 상기 순환유로(660)상에 위치하는 외부열교환기(490)를 더 포함할 수 있다.

상기 순환유로(660)는 상기 증류탱크(401)에서 액체 이산화탄소를 유입시켜 상기 외부열교환기(490)로 이동시키는 제1순환배관(661), 상기 외부열교환기(490)를 지난 액체 이산화탄소를 상기 증류탱크로 다시 이동시키는 제2순환배관(671)을 포함할 수 있다.

제어부(900)는 제1순환배관(661) 및 제2순환배관(671) 상에 각각 구비된 제1순환제어밸브(665) 빛 제2순환제어밸브(675)를 통해 제1순환배관(661) 및 제2순환배관(671)의 개폐를 각각 제어할 수 있다.

액체 이산화탄소는 상기 증류탱크(401)의 하부에 위치하므로 액체 이산화탄소의 유입을 위해 상기 제1순환배관(661)의 일단은 상기 증류탱크(401)의 하부를 통해 상기 증류탱크(401)와 연결되는 것이 바람직할 수 있다.

반면, 상기 제2순환배관(671)은 열을 상기 증류탱크(401)의 내부로 전달하기 위해 상기 증류탱크(401)의 상부에서 하부로 떨어지는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 상기 제2순환배관(671)은 상기 증류탱크(401)의 상부에 직접 연결되거나, 상기 배출배관(630)에 연결되어 상기 증류탱크(401)와 연결될 수 있다.

상기 증류부(400)는 상기 순환유로(660) 상에서 상기 증류탱크(401)와 상기 외부열교환기(490) 사이에 위치하여 상기 증류탱크(401)에 저장된 액체 이산화탄소를 상기 외부열교환기(490)를 향해 이동시키는 순환펌프(450)를 더 포함할 수 있다.

상기 순환펌프(450)를 이용하여, 상기 증류탱크(401) 내부에 저장된 액체 이산화탄소를 순환유로를 통해 순환시킬 수 있다.

또한, 상기 증류부(400)는 상기 외부열교환기(490)에 열전달을 원할하게 하기 위한 방열팬(299)을 더 포함할 수 있다. 상기 송풍팬(491)은 외부공기를 상기 송풍팬(491)쪽으로 보내, 외부공기가 지닌 열을 상기 외부열교환기(490)를 통해 상기 외부열교환기(490)를 지나는 액체 이산화탄소에 전달할 수 있다. 상기 압력용기에서 배출되는 압력을 고려하면 상기 증류탱크(401)의 내부온도는 대략 -5 ℃ 이상 5 ℃ 이하일 수 있다. 따라서, 외부공기를 상온으로 가정하는 경우, 상기 외부열교환기(490)를 통해 상기 외부공기에서 상기 액체 이산화탄소로의 열전달이 가능하다.

상기 송풍팬(491)을 별도로 두지 않고, 도 1에 도시된 방열팬(299)에 의해 외부공기를 흡입하여 상기 외부열교환기(490) 방향으로 외부공기를 송풍할 수도 있다.

결국 상기 외부열교환기(490)를 통해 액체 이산화탄소의 기화를 위한 열을 공급할 수 있다. 증류탱크의 압력강하를 유발하지 않는 장점이 있다. 액체 이산화탄소의 기화를 위한 열의 추가공급은 내부열교환기(410)에서의 재생과정 중 상기 증류탱크(401)의 압력을 높여 압축기 유량을 증가시켜 상기 내부열교환기에서의 재생효율을 높이게 될 것이다. 이는 증류단계에 소요되는 시간을 줄이게 되므로 전체 세탁행정에 필요한 시간을 줄이는 효과가 있다.

또한, 상기 외부열교환기(490)로 유출된 액체 이산화탄소는 다시 순환하여 상기 증류탱크(401)로 들어가므로 상기 외부열교환기(490)의 설치 및 이로 인한 액체 이산화탄소의 순환은 상기 증류탱크의 압력강하를 일으키지 않는다.

도 9에 도시된 압력용기(200)는 전술한 바와 같이, 상기 압력용기(200)는 제1하우징(211), 제2하우징(221)에 의해 형성되고, 상기 압력용기(200)의 내부공간을 제1챔버(210)와 제2챔버(220)로 분리하는 분리부(250)를 포함한 일례를 도시하고 있다.

상기 분리부(250)는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버로 분리하고, 구동부(500) 및 드럼을 지지하는 격벽(251)을 포함할 수 있다. 상기 구동부(500)의 회전축은 격벽을 관통하여, 상기 드럼(300)과 연결될 수 있다. 상기 격벽(251)에 의해 액체 이산화탄소는 제1챔버(210)에만 있고, 제2챔버(220)로 이동할 수 없다.

이와 달리, 도 10은 압력용기(200)의 다른 실시예로 격벽(251)에 의해 분리되지 않고, 내부 전체에 액체 이산화탄소가 수용될 수 있는 압력용기(200)를 도시하고 있다. 즉, 드럼(300)이 상기 압력용기(200)의 내부에 있으면 구동부(500)는 드럼(300)과 같은 공간에 위치하여도 무방하다.

도 10은 외부열교환기(490)를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급하는 다른 실시예를 도시하고 있다.

일반적으로 이산화탄소를 세탁용제로 사용하는 의류처리장치(1000)는 저장탱크(150)의 압력관리를 위한 칠러(chiller)를 더 포함할 수 있다. 상기 칠러는 상기 저장탱크(150)의 내부 압력이 기 설정된 위험압력에 도달시, 냉각을 통해 상기 저장탱크(150)를 감압하기 위해 사용될 수 있다.

도 10은 상기 칠러를 히트펌프(800)로 대체한 실시예를 도시하고 있다. 칠러를 상기 히트펌프(800)로 대체하는 경우, 상기 히트펌프(800)는 상기 저장탱크(150)의 압력을 기 설정된 기준압력 이하로 유지하기 위해 상기 저장탱크(150)와 열교환을 위한 제1열교환기(810), 상기 외부열교환기(490)와 열교환을 통해 상기 외부열교환기(490)를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급하기 위한 제2열교환기(830), 및 상기 제1열교환기(810)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 히트펌프(800)는 상기 제1열교환기(810) 및 상기 제2열교환기(830)를 통해 열교환을 하는 냉매를 순환시키고 압축하는 냉매압축기(820) 및 상기 제2열교환기(830)를 지나 방열된 냉매를 팽창시켜 냉각시키는 팽창부(825)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1열교환기(810)는 저온의 냉매가 지나가면서, 주변온도를 낮출 수 있다. 상기 히트펌프(800)는 상기 제1열교환기에 의해 열을 뺏겨 냉각된 공기를 상기 저장탱크(150)쪽으로 송풍하기 위한 순환팬(815)을 더 포함할 수 있다. 상기 저장탱크(150)는 상기 제1열교환기(810)을 지나 냉각된 공기가 이동하는 방향에 위치할 수 있다. 이를 통해 상기 저장탱크(150)의 내부 압력이 기 설정된 기준압력을 초과하는 경우, 제어부(900)는 상기 순환팬(815)을 통해 상기 저장탱크(150)로 저온의 공기를 송풍시켜, 상기 저장탱크(150)의 압력을 낮출 수 있다.

상기 제2열교환기(830)와 상기 외부열교환기(490)는 서로에게 열을 전달할 수 있는 하나의 열전달부를 형성할 수 있다. 상기 제2열교환기(830)는 상기 외부열교환기(490)와 열전달을 위해 상기 제2열교환기(830) 내부에 상기 외부열교환기(490)가 삽입된 형태일 수도 있다. 즉, 압축된 냉매속에 외부열교환기(490)가 잠겨 있는 형태일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2열교환기(830)도 상기 외부열교환기(490)와 동일한 형태로 대응되는 구불구불한 파이프 형태로 서로 마주보게 배치되어, 공기나 물 같은 다른 물질을 통해 열교환하는 형태일 수도 있다.

본 개시는 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 개시의 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 개시의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1000: 의류처리장치 100: 캐비닛 103: 전면패널
1031: 캐비닛 투입구 110: 프레임 130: 도어
150: 저장탱크 160: 냉각기 200: 압력용기
256: 용기열교환기 259: 단열부재 300: 드럼
290: 증류압축기 295: 오일분리기 400: 증류부
401: 증류탱크 410: 내부열교환기 490: 외부열교환기
500: 구동부 610: 저장배관 620: 공급배관
630: 배출배관 641: 흡입배관 651: 토출배관
617: 역류방지밸브 660: 순환유로 900: 제어부

Claims (15)

1. 내부에 수용된 이산화탄소를 대기압보다 큰 압력으로 유지하는 압력용기;
   상기 압력용기의 상부에 위치하여, 이산화탄소를 저장하고 상기 압력용기에 이산화탄소를 공급하는 저장탱크; 및
   상기 압력용기에서 배출된 이산화탄소 중 액체 이산화탄소를 기화시켜 이물질을 분리한 후, 상기 저장탱크에 상기 기화된 이산화탄소를 액화시켜 공급하는 증류부;를 포함하고,
   상기 증류부는
   상기 압력용기의 하부에 위치하여, 상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소에 용해된 이물질을 분리하기위해 상기 압력용기에서 배출되는 이산화탄소를 저장하는 증류탱크;
   상기 증류탱크의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 순환시키는 순환유로; 및
   상기 순환유로 상에 위치하여 상기 순환유로를 지나는 액체 이산화탄소를 외부열을 이용하여 가열하는 외부열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 순환유로의 일단은
   상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소가 상기 순환유로로 유입되도록 상기 증류탱크의 하부에서 상기 증류탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 증류부는
   상기 순환유로 상에서 상기 증류탱크와 상기 외부열교환기 사이에 위치하여 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 상기 외부열교환기를 향해 이동시키는 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 순환유로는
   상기 증류탱크와 상기 외부열교환기 사이를 연결하여 상기 증류탱크에 저장된 액체 이산화탄소를 상기 외부열교환기로 이동시키는 제1순환배관; 및
   상기 외부열교환기를 지난 이산화탄소를 상기 증류탱크로 이동시키는 제2순환배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2순환배관은
   상기 증류탱크의 상부에서 상기 증류탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 압력용기와 상기 증류탱크 사이를 연결하여 상기 압력용기에서 상기 증류탱크로 이산화탄소를 배출하는 배출배관을 더 포함하고,
   상기 제2순환배관은
   상기 배출배관과 연결되어, 상기 외부열교환기를 지난 이산화탄소를 상기 배출배관을 통해 상기 증류탱크로 이동시키는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 배출배관은
   상기 증류탱크의 상부에서 상기 증류탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 증류부는
   상기 증류탱크의 외부에 위치하여, 상기 증류탱크에서 기체 이산화탄소를 흡입하여 압축하는 증류압축기;
   상기 증류탱크의 내부에 위치하여, 상기 증류압축기와 연결되어 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 증류탱크 내부에 저장된 액체 이산화탄소와 열교환시키는 내부열교환기; 및
   상기 내부열교환기와 상기 저장탱크를 연결하여, 상기 내부열교환기를 지나 냉각된 이산화탄소를 상기 저장탱크로 이동시키는 저장배관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 증류부는
   상기 증류탱크와 상기 증류압축기 사이를 연결하여, 상기 증류탱크에서 기체 이산화탄소를 상기 증류압축기로 이동시키는 흡입배관; 및
   상기 증류압축기와 상기 내부열교환기를 연결하여, 상기 압축된 기체 이산화탄소를 상기 내부열교환기로 이동시키는 토출배관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 내부열교환기는
    상기 증류탱크 내부에서 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 흡입배관은
    상기 증류탱크의 상부에서 상기 증류탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
12. 제1항에 있어서,
    공기를 흡입하여 공급하는 송풍팬;을 더 포함하고,
    상기 송풍팬에 의해 흡입된 공기의 열을 이용하여 상기 외부열교환기를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기, 상기 저장탱크 및 상기 증류부를 내부에 포함하는 캐비닛;을 더 포함하고,
    상기 저장탱크와 상기 증류탱크는 각각
    상기 캐비닛의 좌우측면 중 일측면이 타측면보다 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크의 압력을 기 설정된 기준압력 이하로 유지하기 위해 상기 저장탱크와 열교환을 위한 제1열교환기;
    상기 외부열교환기와 열교환을 통해 상기 외부열교환기를 지나는 액체 이산화탄소에 열을 공급하기 위한 제2열교환기; 및
    상기 제1열교환기 및 상기 제2열교환기를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 냉매압축기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1열교환기를 지나 냉각된 외부공기를 이용하여 상기 저장탱크를 냉각시키기 위해 상기 외부공기를 상기 제1열교환기를 통해 냉각시킨 후 상기 저장탱크로 이동시키는 순환팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의류처리장치.

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