KR20060083424A - 히트 펌프 의류 건조 장치 - Google Patents

Abstract

옷과 같은 물품을 건조시키기 위한 건조 장치가 제공된다. 상기 건조 장치는 건조될 물품을 수용하기 위한 챔버 및 제1 온도에서 가열된 건조 공기를 상기 챔버로 공급하기 위한 장치를 포함한다. 상기 공기 공급 장치는 상기 챔버를 빠져나가는 공기로부터 수분을 제거하며 상기 공기의 온도를 이슬점 온도 이하로 떨어뜨리는 증발기를 구비하는 공기 흐름 통로를 포함한다. 상기 공기 공급 장치는 상기 증발기를 빠져나가는 상기 공기의 온도를 상기 제1 온도까지 상승시키는 콘덴서를 더 구비한다. 상기 건조 장치는 압축기, 상기 콘덴서, TEV 밸브, 그리고 상기 증발기를 포함하는 냉각제 순환로를 구비하는 히트 펌프 장치를 더 구비한다.

히트 펌프, 압축기, 팽창 밸브, 드럼, 증발기, 송풍기, 회전 날개, 히트 싱크, 냉각 절약 장치

Description

히트 펌프 의류 건조 장치{Heat Pump Clothes Dryer}

본 발명은 의류 및 직물로 만들어진 것들을 건조하기 위한 건조 장치와, 그리고 상기 동일한 것들을 세탁하기 위한 세탁기에 관한 것이다.

2003년 9월 29일자로 발명의 명칭 "히트 펌프 의류 건조 장치"로 출원된 미국특허출원 제60/507,466호에 이점이 청구되어 있으며, 이 미국특허출원의 내용은 참조로 본 명세서에 충분히 편입되어 있다.

통상의 건조 장치들은 간단히 학습할 수 있다. 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 건조 장치들은 챔버 내의 공기를 빨아들여 히터로 넘겨주고, 건조할 세탁물을 포함한 회전 드럼을 통해 뿜어낸다. 드럼을 한번 통과한 공기는, 건물 밖으로 내보내진다. 이들 공기 중 다소는 직물에서 습한 공기를 추출하고, 다소는 세탁물을 우회하며, 아무 일도 하지 않고 빠져나간다. 이것이 건조 장치를 만드는 가장 간단하고, 저렴하며, 혁신적인 방법이다.

본 발명의 목적은 개선된 성능과 효율을 가지는 건조 장치를 제공하는 것이다. 상기 목적은 본 발명에 의해 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 건조 장치는 광범위하게, 가지고 있는 물품을 말리기 위한 챔버, 제1 온도에서 가열된 건조 공기를 챔버에 제공하기 위한 수단, 그리고 히트 펌프 장치을 구비하고 있다. 공기 제공 수단은 챔버에서 나가는 공기로부터 생긴 습한 공기를 제거하고 이슬점 온도 이하로 공기의 온도를 감소시키기 위한 수단, 그리고 수분 제거 수단을 빠져나가는 공기의 온도를 첫 번째 발열 상태로 증가시키기 위한 수단을 포함한 공기 유입통로를 구비하고 있다. 히트 펌프 장치은 액체 상태의 냉각제를 온도 상승 수단으로 주입시키는 수단, 냉각제 량가 흐름을 제어하고 액체 상태의 냉각제를 액체/공기 상태로 변환하기 위한 수단, 그리고 냉각제를 공기 상태로 변환시키기 위해 액체/공기 상태의 냉각제를 수분 제거 수단으로 주입시키는 수단을 구비한다.

본 발명의 두 번째 관점에 따라 세탁기가 제공된다. 상기 세탁기는 광범위하게, 열 교환 장치를 포함한 첫 번째 가열 저장 장치와 물을 수신하는 주입 수단을 구비하여 세탁실로 가열된 물을 제공하는 수단, 세탁실에서 가열된 물을 배출하며 가열된 물에서 가열 저장 장치의 배출 측으로 열을 전달하는 수단을 포함하는 세탁실, 그리고 가열 저장 장치의 배출 측에서 첫 번째 가열 저장 장치로 열을 이동시키기 위한 히트 펌프 장치을 구비한다.

지금까지의 본 발명의 다른 관점에 따라, 건조 시스템에 사용되는 세탁실이 제공된다. 세탁실은 고정된 드럼과 드라이할 물품을 돌리기 위한 회전 날개를 다수 구비하고 있다.

본 발명에 따른 다른 목적과 이점은 물론 히트 펌프 의류 건조 장치의 또 다른 세부사항은, 이하, 첨부 도면을 참조한 하기의 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 건조 장치의 개략도.

도 2는 예열 히터가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 3은 외부 예열 증발기와 냉매 전환 밸브 제어부가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 4는 외부 예열 증발기와 데워진 공기 공급 제어부가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 5는 공기 절약 장치가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 6은 공기 절약 장치와 냉각제 냉각기가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 7은 히트 파이프 공기 절약 장치와 냉각제 냉각기가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 8은 히트 파이프 공기 절약 장치, 냉각제 냉각기, 그리고 냉매 절약 장치가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 9는 대체 냉각제 냉각기 위치가 포함된 건조 장치의 개략도.

도 10은 전도 건조 열 공급원이 내장된 건조 장치의 개략도.

도 11은 활동적인 냉매 팽창기가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 12a는 통상적인 공기 흐름이 포함된 건조 장치의 개략도.

도 12b는 개선된 공기를 포함한 본 발명에 따른 건조 장치의 개략도.

도 13a는 통상적인 공기 유입을 포함한 건조 장치의 개략도.

도 13b는 개선된 공기 유입을 포함한 건조 장치의 개략도.

도 14는 히트 파이프 공기 절약 장치, 냉각제 냉각기, 냉매 절약 장치, 그리고과열 저감기가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 15는 상 변화 열 저장 장치가 내장된 건조 장치의 개략도.

도 16은 내부 회전 날개 어셈블리이 내장된 고정 드럼의 개략도.

도 17은 드럼에서 사용되는 내부 회전 날개 어셈블리의 투시도.

도 18은 내부 회전 날개 어셈블리의 절개 사시도.

도 19는 내부 날개 드럼 어셈블리를 보여주는 드럼의 사시도.

도 20은 내부 회전 날개 어셈블리의 개략도.

도 21은 지지 고리 구성과 내부 회전 날개 어셈블리가 내장된 드럼의 개략도.

도 22는 중앙의 지지 고리 구성과 내부 회전 날개 어셈블리의 개략도.

도 23a와 도23b는 드럼의 절개 사시도.

도 24a와 도24b는 드럼의 단면도.

도 25는 드럼 배출 이슬점에서의 드럼 입구 공기 온도 영향을 보여주는 그래프.

도 26은 드럼 배출 감응 열에서의 드럼 입구 공기 온도의 영향을 보여주는 그래프.

도 27은 개방 공기 순환로를 포함하는 건조 장치의 개략도.

도 28은 회전 날개 어셈블리와 수직적인 상승 기류를 포함하는 드럼의 개략도.

도 29는 내부 회전 날개 어셈블리와 수직적인 상승기류를 포함하는 드럼의 개략도.

도 30은 통상적인 의류 건조 장치의 개략도.

도 31은 공냉식 냉각제 냉각기를 포함한 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 개략도.

도 32는 수냉식 냉각제 냉각기를 포함한 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 개략도.

도 33은 고온 세탁수 원으로서의 수냉식 건조 장치의 냉각기 토출 사용의 개략도.

도 34는 공간 가열 공급원으로서의 수냉식 건조 장치의 냉각기 토출 사용의 개략도.

도 35는 복수의 세탁기를 위한 고온 세탁수 원으로서의 수냉식 건조 장치 의 냉각기를 나타내는 개략도.

도 36은 자가 세탁형 린트 필터를 포함한 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 개략도.

도 37은 J 핀 구성을 포함한 자가 세탁형 린트 필터의 개략도.

도 38은 직물 수분 감지와 자동 정지를 포함한 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 개략도.

도 39는 예비 수분 제어를 포함한 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 개략도.

도 40 내지 도 42는 도 38의 시스템에서 사용할 수 있는 직물 수분 감지 알고리즘의 개략도.

이하, 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

히트 펌프 건조 장치(Heat Pump Dryer)

드럼 내부에서, 기본적인 히트 펌프 건조 장치는 통상의 건조 장치와 동일한 방법으로 기동한다. 가열된 건조 공기는 드럼 안으로 들어가고, 의류에서 습한 공기를 추출하며, 그 다음 드럼을 빠져나와 차가워지고 습해진다. 기본적인 차이점은 히트 펌프 건조 장치가 가열된 건조 공기를 제공하는 방법에 있다.

히트 펌프 건조 장치는, 지속적으로 챔버 내의 공기를 가열하고 발산하는 대신 공기를 드럼 배출장치에서 건조시키고 데우며, 드럼으로 돌려보낸다. 유용한 열은 건물 밖으로 내보내는 대신 복구하고 재사용한다.

상기한 바는 드럼 배출장치의 후면을 습도 조절 장치를 통해 드럼 흡입구에 연결함으로써 완성할 수 있다. 히트 펌프 건조 장치는 유출 경로 안에서 습도 조절 장치와 함께 폐쇄형 공기 순환로를 사용한다. 습도 조절 장치는 드럼을 빠져나가는 습한 공기에서 반출된 습한 공기를 제거하고, 상기 공기를 재가열하며, 이것을 드럼으로 되돌려보낸다. 상기 드럼은 주지되어 있는 어떠한 적당한 수단을 이용해서든지 회전 가능한 회전 드럼이다.

도 1을 참조하면, 가열된 건조 공기는 (1)지점에서 회전 드럼(10)으로 들어가, 돌고 있는 직물로부터 습한 공기를 추출한다. 이후, (2)지점에서 추출된 습한 공기를 실은 공기가 드럼(10)을 빠져나가고, 건조 공기를 순환시키는 건조 공기 순환로를 통해 주 송풍기(12)로 들어간다. 공기는 (3)지점에서 주 송풍기(12)를 빠져나가, 습한 공기 히트 싱크(히트 싱크)(14)를 통과한다.

여기에 참조된 미국 특허 4,603,489호 공보에 나와 있는 히트 싱크(14)는 실질적으로 히트 펌프 압축기(16)의 전력 소비량과 같은 열을 제거한다. 바람직한 실시예에 의하면, 히트 싱크(14)는 건조 공기에서 건조 장치를 둘러싸고 있는 주변 공기로 열을 전하는 간단한 공기 대 공기 열 교환기이다. 건조 공기는 주변 공기와 소통하지 않으며, 오로지 열만 전한다. 히트 싱크(14)는 팬과 송풍기로 바람에 날린 주변 챔버의 공기를 냉각 시키는 것이 바람직하다. 대체 실시예에서는 액냉식 타입(liquid cooled type)의 히트 싱크(14)가 가능하다.

건조 장치가 폐쇄 회로 설계이기 때문에, 실질적으로 전력 소비량와 같은 열의 지속적인 제거는 기동 온도 제어가 필요하다. 히트 싱크(14)는 드럼 안에서 유 용한 작업을 수행한 열을 수행 이후 제거하는 바람직한 특징이 있다. 종래 기술에 나타난 대체 접근은 건조 공기가 드럼 안으로 들어가기 전에 열을 제거하고, 드럼 안으로 들어가는 공기를 냉각시키며, 실질적으로 성능을 떨어뜨리는 방법이다.

(4)지점에서 건조 공기가 히트 싱크(14)를 나가고, 이슬점 이하인 공기를 냉각시키는 증발기(18)로 들어간다.

앞서 직물에서 추출된 습한 공기는 건조 공기에서 응축하여 물방울 용기(drip tray,21)로 회수되고, 집수 탱크(22)로 배출된다. 바람직한 실시예에서 자동 펌프(24)는 집수 탱크(22)에서 외부의 배출 연결부로 물을 펌핑한다. 펌프(24)는 집수 탱크(22) 안에 있는 부유 스위치나 전자 높이 센서 같은 어떠한 적당한 방법에 의해서든지 제어 가능하다. 대체 실시예에서 집수 탱크(22)는 수동적으로 비우기 위해 제거할 수 있다.

증발기(18)는 직물에서 제거된 물의 응축열 뿐만 아니라 이슬점 이하인 공기의 온도를 끌어올리기 위한 감지하기에 충분한 열을 추출한다. 따라서 요구하는 증발기 냉각 용량은 감지할 수 있는 열과 응축열의 합에 상당한다.

건조 공기는 (6)지점에서 냉각되고 효과적으로 포화(상대습도,RH = 85% ~ 90%)되어 증발기(18)를 빠져나가고, 콘덴서(26)로 들어간다. 콘덴서(26)는 (1)지점에서 공기를 본래의 온도로 재가열한다. 이후 공기는 콘덴서(26)를 빠져나가고, (1)지점에서 드럼(10)으로 다시 들어가 순환을 완성한다. 콘덴서(26)의 가열 용량은 증발기(18) 냉각 용량에 히트 펌프 압축기(16)의 전력 소비량을 더한 것과 같다.

압축기(16)의 전력 소비량과 같은, 콘덴서(26)에 의해 건조 공기에 더해지는 추가적인 열은, 드럼(10)에서 유용한 작업을 수행하며 습한 공기 추출비율을 증액시킨다. 이 열은 시스템의 열 균형을 유지하는 히트 싱크(14)에 의해 제거된다.

히트 펌프(Heat Pump)

도 1을 재차 참고하면, 히트 펌프 장치는 다음의 습도 조절 장치처럼 기동하는데:

냉각제는 고압축 공기와 마찬가지로 (냉각제의) 응축 열이 건조 공기로 전달되는 (1')지점에서 압축기(16)를 빠져나가고 콘덴서(26)를 통과한다.

상기 냉각제는 고압축 액체와 마찬가지로 (2')지점에서 응축하고, 콘덴서(26)를 빠져나가며, 냉각제 압력을 감소시키는 온도감응팽창밸브(TEV)(30)를 향해 수용기(28)를 통과한다. 냉각제는 저압, 저품질 액/공기 혼합물(높은 액상 함유)과 마찬가지로 (5')지점에서 TEV(30)을 빠져나가며, 증발기로 들어간다.

증발기(18)는 건조 공기에서 냉각제의 기화열을 추출하고, 공기 형태로 냉각제를 끓인다. 약간의 과열된 공기는 (7')지점에서 증발기(18)를 빠져나가고, 압축기(16)로 다시 들어가 순환을 마친다.

TEV(30)는 시스템의 상태에 반응해 개방과 폐쇄에 비례하여 냉각제 량의 흐름을 제어한다. 하나의 실시예에서, 액체가(용액이) 압축기로 들어가는 것을 챔버지하는 동안 증발기 용량을 최대화하기 위해 저과열 상수를 유지한다. TEV와 제어 실시예의 다수는 이 문서의 System Controls 부문에서 논의되고 있다.

제어부(32)는 순환 시간과 건조 제어와 같은 여러가지 요소들을 제공하는데, 이 역시 본 명세서의 System Controls 부문에서 논의되고 있다.

상기 제어부(32)는 마이크로-컨트롤러, 마이크로-컴퓨터 등을 이용해 실현된 제어 수단과 모니터링 시스템이 될 수 있다. 제어부(32)는 센서와 사용자 입/출력 장치로부터 입력 값을 수용한다. 제어부(32)는 각각의 기동을 제어하기 위해 다양한 건조 장치 구성요소들과 (미도시) 결합되어 있다. 제어부(32)에 쓰인 센서들은 공기 공급 흐름 통로와 냉각제 흐름 통로를 따라서 다양한 위치에 놓은 온도 센서와 공기 흐름 통로를 따라서 다양한 위치에 놓인 수분 센서를 포함한다.

히트 펌프 건조 장치의 성능 및/또는 효율성 개선( Heat Pump Dryer Performance and / or Efficiency Improvements )

예열시 고려 사항(Warmup Considerations)

직물 건조는 부록 A : Theoretical Considerations에 논의되어 있듯이 상승 상태(Rising Rate) 또는 예열(Warmup), 지연 상태(Steady State), 그리고 하강 상태(Falling Rate)의 세 단계로 나타난다. 히트 펌프 건조 장치가 처음 시작될 때, 지연 상태 이전에 기동 온도에 도달해 건조 상태에 이르러야 한다. 통상적으로 히트 펌프 건조 장치에서 상승 상태 단계는 지나치게 길 수 있고, 바람직하지 않게 전체 건조 시간을 증가시킬 수 있다. 예열 시간은 건조 장치와 젖은 세탁물의 가열된 부분의 부피, 그리고 가용 열에 관계된 함수이다. 상기 단계가 실용적일 만큼 짧을수록, 건조 장치와 젖은 세탁물이 기동 온도에 실용적일 만큼 빨리 도달할수록 이익이다.

예열(Warmup Heat)

도 1에 나타난 바와 같이, 기본적인 구성에서 히트 펌프는 오로지 열의 공급원일 뿐이다. 통상적인 기동 온도에서 히트 펌프는, 지연 상태 건조에 필요한 양보다 많은 열을 공급하고, 초과량은 히트 싱크(14)를 통해 풀어주게 된다.

낮은 시작 온도에서, 냉각제 압력은 낮고, 그에 따라 냉각제 량 흐름도 느리며, 히트 펌프는 매우 적은 전력을 소모하는 동시에 아주 적은 열을 공급한다. 이러한 점은 더딘 예열을 유발하고, 전체 건조 시간을 증가시킨다.

도 2에 나타낸 것처럼, 직접 건조 공기를 가열하고 상당히 짧은 시간 안에 건조 장치와 세탁물을 기동 온도까지 끌어올린 예열 히터(34)의 추가로, 예열 시간은 감소할 수 있다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 히터는 건조 장치가 기동 온도에 도달할 때까지 전압이 가해진다. 히터가 클수록 짧은 예열 주기를 제공하므로 상기 히터는 전력이 허용하는 한, 클수록 바람직하다. 상기 히터는 각각의 싸이클 시작 부분에서 오직 단시간 동안만 사용하므로 전체 에너지 소비량을 실질적으로 증가시키지 않으면서 사용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전기 예열 히터는 공기 순환로에서 보충제나 예열 히터(34)를 대체하기 위해 냉각제를 파이프로 보내는 동안 집어넣을 수 있다. Nonconvective Heating 부문에서 논의된 광체(Radian, 光體) 또는 전도성 가열 수단은 공기 순환로 및/또는 냉각제 순환로에서 예열 히터를 대신하거나 예열 히터와 결합하려고 예열을 사용하는 것이 가능하다.

대체 예열 수단(Alternate Warmup Means)

외부 증발기(External Evaporator)

도 3 및 도 4에 나타나 있듯이, 예열의 공급원은 외부의 예열 증발기(36)를 사용하여 실현할 수 있다. 두 개의 실시예에서, 예열하는 동안 냉각제 가스는 증발기(18)에서 예열 증발기(6)를 통해 압축기(16)로 들어간다. 예열 증발기(36)는 히트 펌프에 의해서 콘덴서(26)로 전달된 주변 챔버 공기로부터 열을 뽑아낸다. 상기 접근은 예열 히터(34)에 상당하는 예열을 공급하지만, 예열과 실질적으로 동등한 양을 공급하는 동안 예열 히터(34)보다 적은 에너지를 소비하는 히트 펌프 성능 계수를 이용한다.

도 3에 나타난 바와 같이, 예열은 예열 증발기(36)의 스위치를 트는 전환 밸브(38)를 사용해, 불필요한 때 냉각제 순환로를 빠져나가도록 제어한다. 전환 밸브(38)는 제어부(32)에 의해 기동되는 단순 3방향 솔레노이드 밸브가 바람직하다; 하 지만 어떠한 적정한 밸브 유형이라도 사용 가능하다.

전환 밸브(38)가 예열 모드에 돌입했을 때, (7')지점이 전환 밸브(38)를 통해 (6B')지점으로 연결되고, (6')지점의 연결은 끊어지게 된다. 이후, (6A')지점에서 냉각제는 증발기(18)로부터 예열 증발기(36)로 흘러간다. 예열 증발기(36)는 챔버 공기로부터 열을 냉각제로 전달한다. 곧, 냉각제는 (6B')지점에서 예열 증발기(36)를 빠져나가 전환 밸브(38)를 통과해 (7')지점에서 압축기(16) 흡입관으로 간다.

전환 밸브(38)가 정상 지연 상태 모드일 때, (7')지점은 (6')지점과 연결되고, (6B')지점은 연결이 끊어진다. (6)지점에서 냉각제는 증발기(18)를 빠져나가고, 전환 밸브(38)를 통과해 (7')지점에서 압축기 흡입관으로 간다. 예열 증발기(36)의 토출 때문에 (6A')지점에서 냉각제는 예열 증발기(36)로 들어가지 않고 연결이 끊어진다. 상기 모드에서 냉각제는 예열 증발기(36)를 완전하게 우회한다.

도 4에는 예열 증발기(36)를 제어하는 대체 수단이 나타나 있다. 본 실시예에서는, 냉각제가 예열 증발기(36)를 지속적으로 통과하고 있다. 예열 증발기(36)는 열 전달을 충분히 제한하기 위해 바람직하게 격리된 하우징과 자연 대류 기류에 둘러 쌓여있다. 예열이 필요할 때, 제어부(32)에 의해 송풍기(40)에 전압을 가하는 것이 바람직하고, 주변 실내 공기를 예열 증발기(36)로 밀어넣는다. 예열이 필요하지 않을 때는, 역시 제어부(32)에 의해 송풍기(40)를 중지하는 것이 바람직하고, 예열 증발기(36)는 효과적으로 정지한다.

가변 용량 압축기(Variable Capacity Compressor)

이 접근은 예열 중에 압축기의 효과적인 체적 측정 용량을 증가시킴으로써 저온에서의 냉각제 반응을 보상한다. 체적 측정 용량을 충분히 증가시키면서, 압축기(16)는 예열 중에 정상 또는 정상에 가깝게 전력을 끌어올리고, 정상 또는 정상에 근접한 지연 상태 동안 열을 펌핑 할 것이다. 이것은 예열 상태 동안, 예열과 만족할 만한 히트 펌프 성능을 제공할 것이다. 바람직하게는, 압축기(16)는 예열 상태 동안 증가한 용량에서 기동하고, 곧 건조 장치가 바람직한 기동 온도에 도달하는 것과 같이 정상 용량까지 되거나 기울어진다. 압축기 용량 제어는 도 1 내지 도 4에서 (32) 항목으로 나타낸 컨트롤러에 의해 통제되는 것이 바람직하다.

상기 접근은 또한 다른 예열 방법과 함께, 예열 중에 세탁물로부터 추출된 물의 적당한 응축을 보장하기에 유용하다. 가변 용량은 실린더 하역, 가변 기동 등과 같은 수단과 함께; 압축기 그 자체의 특징이 될 수 있다. 대신에, 저속과 고속으로 구별된 코일과 함께 두 개의 속력 압축기 모터를 사용하는 것도 가능하다. 바람직한 방법은 가변 주파수 구동 전자기기를 이용한 압축기 속력 제어이다.

가변 건조 공기 흐름(Variable Drying Air Flowrate)

이 접근은 예열 중에 건조 회로 량 기류를 감소시킴으로써 압축기 전력 소비량을 증가시킬 수 있다. 이는 증발기 포화 온도를 약간 떨어뜨릴 수 있고, 콘덴서 포화 온도 증가를 유발하며, 압축기 전역에 D_T 와 D_P 를 효과적으로 증가시킨다. 이는 다음에 압축기 성능계수를 감소시키고, 압축기 전력 소비량을 증가시킨다.

이 모드에서 상기 증가된 압축기 전력 소비량은 가변 속력 압축기를 사용해 달성된 것과 비례한다. 이 접근은 간단한 전자 송풍기 속력 제어, 및 제작하는데 가변 속력 압축기 드라이브보다 덜 비싼; 두 개 또는 복수의 속력 송풍기 모터와 함께 실현된다.

결합 효과를 위해 가변 용량 압축기 수단과 가변 기류 수단은 함께 사용될 수 있다. 예열 히터(34)는 실시예를 위해 대체 예열 수단과 함께 필요로하지 않는다; 만약 필요로 한다면, 대체 예열 수단을 보충하고 나아가서는 예열 시간을 감소하기 위해서 사용될 수 있다.

공기 절약 장치(Air Economizer)

명확성을 위해, 제어부(32)는 도 5 및 다음 도면에서 삭제되었다.

도 5에 나타낸 것처럼 히트 펌프 드라이어의 개선된 일실시예는 , 공기 절약 장치(42)를 포함하고 있다. 본 실시예에서 공기 절약 장치(42)는, 공기에서 공기공기에서 공기장치로, 다음과 같이 기동한다:

습한 공기는 (4)지점에서 히트 싱크(14)를 빠져나가고, 증발기(18)로 바로 지나가는 대신, 맨 처음 공기 절약 장치(42)로 들어간다. 젖은 기류로부터 열은 (6)지점에서 증발기(18)를 빠져나와 공기 절약 장치(42)를 통해 냉각 포화 공기로 전달된다. 상기 두 기류는 서로 소통하지 않으며, 오직 열만이 그 둘 사이에서 전달된다.

냉각된 습한 공기는 곧 공기 절약 장치(42)를 빠져나가며, (5)지점에서 증발기(18)로 들어간다. 종래에 논의된 실시예와 같이, 증발기(18)는 이슬점 아래로 상기 공기를 냉각시킨다. 그러나 공기 절약 장치(42)는 습한 공기에서 감지 가능 열의 중요한 부분을 추출했고, 그 결과, 증발기(18)의 더 많은 부분에서 냉각 용량이 습한 공기를 응축하는 것을 가능케 했다. 상기 이점은 바라던대로 작아진 (감소된 냉각 용량) 덜 비싼 증발기, 또는 증가된 습한 공기 응축 비율을 분명히 보여준다.

냉각된 포화 공기는 곧 증발기(18)를 빠져나가고, 상기 논의된 바와 같이 (4)지점으로 유입되는 습한 공기로부터 열을 수용하는 상기 절약 장치(42)로 (6)지점에서 들어간다. 데워진 공기는 곧, 상기 절약 장치(42)를 빠져나가고, (7)지점에서 콘덴서(26)로 들어간다. 상기 콘덴서(26)는 종래 실시예에 따라, 유입 공기가 두드러지게 데워지더라도 상기 공기를 재가열하고, 필수 콘덴서 가열 용량은 감소한다. 이는 바라던대로 작아진 (감소된 냉각 용량) 덜 비싼 증발기, 또는 증가된 습한 공기 응축 비율을 분명히 보여준다.

상기 절약 장치(42)의 열 교환 용량은 추가적인 에너지 소비량 없이 증발기에서의 추가 개선된 냉각 용량과 콘덴서에서의 추가 가열 용량을 분명하게 보여준다. 주어진 증발기와 콘덴서를 위한 공기 절약 장치(42)의 추가는 건조 비율을 증가시킬 것이다. 만약 그것들이 더 작게 만들어졌다면, 압축기(16) 또한 더 작고 덜 비싸게 만들 수 있고, 감소된 에너지 소비량과 함께 동등한 건조 비율을 실현시킬 수 있다.

냉각제 냉각기(Refrigerant Subcooler)

습한 공기 히트 싱크(14)는 열이 유용한 작업을 수행한 후에, 건조 장치에서 열을 제거하는데 효과적인 수단을 제공한다. 열을 제거하는 대체 수단은 실질적으로 압축기 전력 소비량과 동등하며, 습한 공기 히트 싱크(14) 보다 뛰어난 개선점은 도 6에서 나타내고 있다.

본 실시예에서, 냉각제는 (2')지점에서 콘덴서(26)를 빠져나가고 냉각제 냉각기(44)로 들어간다. 상기 냉강기(44)는 압축기(16) 전력 소비량과 실질적으로 동등한 열을 제거하고, 냉각기(44)가 사용되고 있을 때 불필요한 히트 싱크(14)와 같은 동일한 기능을 효율적으로 수행한다. 불필요한 것은 파선(dashed line)으로 표시해 히트 싱크(14)를 나타내고 있다.

냉각제는 (3')지점에서 냉각기(44)를 빠져나가고 있고, 수용기(28)를 통과해, TEV(30)로 가고 있다. TEV(30)는 종래 실시예에서 논의된 바와 같이 냉각제 압력을 감소시킨다. 하지만 냉각기(44)는 냉각제로부터 충분한 열을 제거하고, 굉장히 낮은 엔탈피에서 TEV(30)으로 들어간다. 냉각제는 TEV(30)을 빠져나가고, 냉각기(44)가 사용될 때보다 훨씬 낮은 질(액체가 많아질수록, 공기는 적어지는)의 (5')지점에서 증발기(18)로 들어간다. 이는 증발기(18)의 냉각 용량을 실질적으로 개선시킨다.

상기 냉각기(4)는 히트 싱크(14)보다 나은 추가 이점이 있다. 냉각기(44)는 공기 대 공기 열 교환기인 히트 싱크(14)와는 달리, 냉각제에서 공기로 또는 냉각제에서 액체로의 열 교환기가 바람직하다. 결과적으로 상기 냉각기(44)는 더 효과적이며, 생산하는데 더 작고, 덜 비싸게 할 수 있다.

(2')지점에서 냉각제가 냉각기(44)로 들어가는 것은, (3)지점에서 습한 공기가 히트 싱크(14)로 들어가는 것보다 실질적으로 더 뜨겁다. 결과적으로, 냉각기(44)는 히트 싱크(14)보다 많은, 그의 효율성을 보다 개선시키고, 추가적인 크기 감소를 허용하는, 접근(냉각제와 액냉식 사이에서의 DT, 예: 챔버 안 공기)을 가진다.

냉각기(4)는 또한 시스템 열 균형을 변경한다. 통상적으로 콘덴서(26) 용량은 실질적으로 증발기(18) 용량과 압축기(16) 전력 소비량을 더한 값과 같다. 하지만, 압축기(16) 전력이 냉각기(44)에 의해 제거되므로, 에너지 균형은 콘덴서(26) 용량이 증발기(18) 용량과 같아야 함을 지시한다. 포화 온도는 냉각기가 가동 중일 때 감소하고, 증발기 용량은 증가하며, 상기 평형 상태에 도달할 때까지 콘덴서 용량은 내려간다.

냉각기(44)가 가동 중일 때 시스템 안에서의 포화 온도가 감소하는 것과 마찬가지로, 이에 상응하게 증발기(18) 과열이나 상기 냉각제 량의 흐름이 변한다. 이는 TEV(30) 작용에 좌우된다. 만약 TEV(30)이 과열 상수를 유지하게끔 형성되면, 냉각기(44)가 가동 중일 때 요구되는 냉각제 량 흐름을 증가시킨다. 이는 히트 펌 프 용량과 건조 비율을 제공된 회로 기류가 충분할 만큼 비례하게 증가시킨다.

만약 증발기(18) 과열이 부유하게되면, 냉각기(44)가 가동 중일 때 이 과열은 증가한다. 본 명세서의 Refrigerant Economizer 부문에서 논의된 바와 같이, 이는 몇몇의 실시예에서 이점을 가질 수 있다. 냉각기(44)가 사용될 때, 압축기 흡입구의 증가된 냉각제 과열은 (7')지점으로 증가된 과열을 유발시키는데, 이는 (1')지점으로 압축기(16)를 빠져나가는 냉각제 안에서 일어난다. 이 다음에는 냉각기(44)가 가동 중일 때 요구되는 콘덴서(26) 용량에 상응하게 콘덴서(26)의 효율성을 감소시킨다.

상기 냉각기(44)는 공기 절약장치(42)와 함께 사용될 때, 추가적인 이점이 있다. 히트 싱크(14)가 사용될 때, (4)지점으로 들어간 습한 공기가 히트 싱크(14)에 의해 냉각되므로 공기 절약장치(42) 성능은 실질적으로 감소된다.

냉각기(44)가 사용되고, 히트 싱크(14)가 바람직하게 사용되지 않으며, 습한 공기가 충분히 데워져 상기 절약 장치(42)로 들어갈 때, 절약 장치(42) 성능을 충분히 증가시킨다.

냉각기(44)는 공냉식 열 교환기처럼 형성되는 것이 가능하다. 공기 냉각 실시예에서, 주변 챔버 공기를 냉각기 공기 측으로 전달하기 위해 적당한 팬 또는 송풍기 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 팬 내지 송풍기 수단은 일반적으로 가장 저온 공기인 건조 장치 캐비넷의 전면으로부터 챔버 내 공기를 효과적일만큼 바닥에 가깝게 빨아들이고, 데워진 공기가 오퍼레이터를 향해 뿜어지지 않도록, 그리고 배출 공기를 빨아들이는 것을 방지하기 위해 캐비넷의 후면에 있는 공기를 배 출한다.

냉각기(44)는 팬 또는 송풍기 수단이 기동하지 않을 때, 열 교환과 자연적인 대류 기류를 충분히 제한하는 바람직하게 격리된 하우징으로 둘러싸이는 것이 가능하며, 이런 식으로 냉각 기류 제어 수단을 통해 정확한 냉각기(44), 효력 제어를 촉진시킨다.

그 대신, 냉각기(44)가 액냉식이 될 수 있다. 본 실시예에서 냉각 매체는 찬 수돗물이 될 수 있다. 세탁실 또는 빨래방에서, 각 건조 장치(1002)로부터 열은 세탁기(1000)에서 사용하기 위한 세탁물을 예열시키기 위해 사용될 수 있다. 상기와 같은 시나리오는 도 33과 도 35에 나타나있다. 도 35에 나타낸 바와 같이, 복수의 세탁기(1000)와 건조 장치(1002)는 합쳐서 다양하게 할 수 있다. 원한다면, 선택적인 완충기(1004)를 제공할 수 있다. 희망한다면, 각 건조 장치(1002)는 두 개의 공통 냉각기 토출물 배출 포트(port)를 부착할 수 있다. 두 개의 포트는 동일하며, 만약 한 개만 사용되고 있다면 나머지는 덮어줘야 한다. 이들은 건조 장치들을 합친 바람직한 연쇄적 처리를 하기 위해 함께 사용될 수 있고, 다양하게 하기 위해 상기 요구사항들을 제거할 수도 있다.

도 34에 나타난 바와 같이, 수냉식 건조 장치의 냉각기 토출은 공간 가열을 위해 외부 방열기(1006)로 제공될 때 공간 가열 공급원처럼 사용될 수 있다. 원한다면, 외부 방열기(1006)는 건조 장치 냉각을 위해 사용될 수 있다.

희망한다면, 액냉식 냉각기(44) 실시예는 용액 냉각제를 냉각 시키기 위해 분리된 공냉식 발열기를 사용할 수 있다.

상기 발열기는 구성 요소 적합성을 촉진하기 위해 단일 건조 장치 하우징 내부에서 사용할 수 있고 또는, 예를 들어 옥상 위처럼 멀리 떨어져서 위치할 수 있거나 유용한 공간이나 진행 열을 제공할 수 있다. 상기 발열기는 단일 건조 장치나 복수의 건조 장치를 냉각시키기 위해 사용될 수 있다.

열 파이프 공기 절약 장치(Heat Pipe Air Economizer)

공기 절약 장치(42)의 대체 일실시예가 도 7에 나타나있다. 본 실시예에서 공기 절약 장치(42)는, 파선으로 표현한 열 흐름으로 연결된 (46)과 (48)로 나타낸 히트 파이프 수단으로 연결되어 두 개의 열 교환기 구역안에서 히트 파이프 어셈블리를 구비하고 있다.

상기 접근은 도 5에 나타낸 것과 같이, 추가된 실용적인 생산 이점과 함께 공기 대 공기 절약 장치(42)와 유사한 열역학 성능을 제공한다. 상기 이점들은 증발기(18)와 조화롭게 절약 장치(42)를 설치하는 능력과, 교차하는 공기 덕트 라인의 필요성을 제거, 그리고 기류 경로 방향의 다양한 변화를 포함한다. 본 실시예는 감소된 공기 순환로 압력 하강을 나타내며, 보다 적은 캐비넷 공간을 요구한다.

상기 히트 파이프 공기 절약 장치(42)는 다음과 같이 기동한다:

습한 공기는 (4)지점에서 히트 파이프 공기 절약 장치의 고온 구역(46)으로 들어간다. 습한 공기 흐름으로부터 열은 히트 파이프 절약 장치의 고온 구역(46)에 의해 전달된다. 상기 히트 파이프는 상기 열을 저온 구역(48)으로 전달한다. 상기 냉각된 습한 공기는 (5)지점에서 공기 절약 장치의 고온 구역(46)을 빠져나가고, 증발기(18)로 들어간다.

종래에 논의된 실시예와 같이, 증발기(18)는 이슬점 아래로 상기 공기를 냉각시킨다. 그러나 공기 절약 장치(42)는 습한 공기에서 감지 가능 열의 중요한 부분을 추출했고, 그 결과, 증발기(18)의 더 많은 부분에서 냉각 용량이 습한 공기를 응축하는 것을 가능케 했다. 상기 이점은 바라던 바와 같이 더 작은 (감소된 용량) 증발기, 또는 증가된 습한 공기 응축 비율을 분명히 나타낸다.

냉각된 포화 공기는 곧 증발기(18)를 나가고, (6)지점에서 히트 파이프 절약 장치의 저온 구역(48)으로 들어가는데, 이는 위쪽으로 논의한 바와 같이 히트 파이프를 통해 (4)지점으로 들어가는 습한 공기로부터 열을 받는 곳이다. 이어 데워진 공기는 히트 파이프 절약 장치의 저온 구역(48)을 나가고 (7)지점에서 콘덴서(26)로 들어간다. 콘덴서(26)는 바람직한 실시예에서 논의된 바오 k같이 공기를 재가열한다. 유입 공기가 두드러지게 데워졌을지라도 상기 요구된 콘덴서(26) 가열 용량은 감소한다. 이는 바라던 바와 같이 더 작은 (감소된 용량) 증발기, 또는 증가된 습한 공기 응축 비율을 확실히 나타낸다.

공기 대 공기 절약 장치와 더불어, 상기 절약 장치(42)의 열 교환 용량은 증발기(18)에서의 추가적인 냉각 용량과 같음을 분명하게 보이며, 콘덴서(26)에서의 추가적인 가열 용량은 추가적인 에너지 소비량이 없어도 된다. 만약 증발기(18)와 콘덴서(26)가 변경되지 않는다면, 공기 절약 장치(42)의 추가의 결과로 건조 비율이 증가될 것이다. 만약 증발기(18)와 콘덴서(26)가 더 작게 만들어진다면, 압축기 (16)도 또한 작게 만들어질 것이고, 감소된 에너지 소비량과 함께 동일한 건조 비율이 실현될 것이다. Beta 레벨의 주거용 실험실 실험에서, 상기 공기 절약 장치(42)는 10% ~ 15 %까지 에너지 소비량을 감소 시켰다.

냉각제 절약 장치(Refrigerant Economizer)

도 8에 나타난 바와 같이, 추가적인 기동 효율은 냉각제 절약 장치(50)와 함께 실현될 수 있다. 냉각제 절약 장치(RE)는 두 개의 구역 (52)와 (54)를 포함한다. 좀더 명확하게는, 상기 도면은 RE(50)를 파선으로 표현한 열 흐름으로 연결된 두 개의 분할된 구역으로 나타내 있다; 일반적으로 상기 두 구역은 단일 어셈블리으로 형성된다. 바람직한 실시예는 평평한 접시 형태의 열 교환기이지만, 동축 케이블 등과 같은 적당한 냉각제 등급의 열 교환기는 얼마든지 사용할 수 있다.

도 8로 표현된 것과 같이, 기동 중에 냉각제는 (3')지점에서 냉각기(44)를 빠져나가고 RE의 고온 구역(52)으로 들어간다. 냉각제로부터 열을 RE 고온 구역(52)에서 저온 구역(54)으로 전달한다. 곧이어 냉각제는 (4)지점에서 RE의 고온 구역(52)을 빠져나와 수용기(28)를 통과해 TEV(30)로 향한다.

종래에 논의된 실시예와 같이, TEV(30)는 냉각제 압력을 감소 시킨다. 아무리 TEV(30)으로 유입되는 냉각제의 엔탈피가 감소될지라도, RE(50)이 사용되지 않을 때보다 더 낮은 질의 혼합(액체가 많을 수록, 공기는 적어지는)의 (5')지점에서 TEV(30)을 빠져나간다. 상기 이점은 더 작은 (감소된 용량) 증발기, 또는 증가된 습한 공기 응축 비율을 확실히 나타낸다. 냉각제는 (3')지점에서 냉각기(44)를 빠져나가고 있고, 수용기(28)를 통과해, TEV(30)로 가고 있다. TEV(30)는 종래 실시예에서 논의된 바와 같이 냉각제 압력을 감소시킨다. 하지만 냉각기(44)는 냉각제로부터 충분한 열을 제거하고, 굉장히 낮은 엔탈피에서 TEV(30)으로 들어간다. 냉각제는 TEV(30)을 빠져나가고, 냉각기(44)가 사용될 때보다 훨씬 낮은 질(액체가 많을수록, 공기는 적어지는)의 (5')지점에서 증발기(18)로 들어간다. 이는 증발기(18)의 냉각 용량을 실질적으로 개선시킨다.

바람직한 실시예에서 RE(50)은 냉각기(44)와 결합하여 사용된다. 본 구성에 있어서, 열은 냉각기(44)와 RE(50) 양쪽 모두에 들어있는 냉각제를 실질적으로 제거하며, 어느 하나의 구성요소만을 구비하는 것보다 더욱 (4')지점에서 TEV(30)로 들어가는 냉각제의 엔탈피를 감소시킨다.

냉각제는 엔탈피가 감소되는 (5')지점에서 증발기(18)로 들어가고, 이는 습한 공기로부터 증발 열을 추출하는 곳이다. 이어 냉각제는 (6')지점에서 약간의 과열된 증발 공기와 같이 증발기(18)를 빠져나가고, RE의 찬 구역(54)으로 들어간다. 냉각제는 RE의 찬 구역(54)에서, RE의 고온 구역(52)의 냉각제 용액으로부터 전해진 열을 흡수하고, 약간의 과열된 증발 공기와 같이 RE의 찬 구역(54)을 빠져나간다. Beta 레벨의 주거용 실험실 실험에서, 일반적인 과열은 대략 100^oF이다.

고과열은 (7')지점, 압축기(16) 흡입구에서, 냉각제 밀도를 충분히 증가시킨다. 만약 압축기(16)가 일정한 변위 형이라면, (7')지점에서 증가한 냉각제 밀도는 결과적으로 냉각제 량 흐름을 증가시킨다. (7')지점, 압축기 흡입구에서의 고온은 역시 압축기 등엔트로피의 효율을 개선한다.

Beta 레벨의 주거용 실험실 실험에서, 냉각제 량 흐름의 증가는 대략 20%이다. 이는 히트 펌프 용량을 증가 시키고, 동시 발생 또는 대신해서 증가된 건조 용량을 분명히 보여줄 수 있으며, 덜 비싸고 더 작은 변위 압축기는 성능의 하락 없이 RE(50)고 함께 사용될 수 있다.

고과열은 RE(50)에 의해 전달되고, 새로운 제어 방법을 허락한다.

이는 (6')지점, 증발기(18) 출구에서 과열의 여유분을 유지할 필요는 없는데, 왜냐하면 사용중인 RE(50)와 함께, (7')지점에서 압축기로 들어가는 용액의 위험요소가 없기 때문이다. 본 명세서의 Controls 부문에서 논의 된 바와 같이, (6)지점에서 증발기(18)를 빠져나가는 공기의 일정한 온도를 유지하는 하나의 대체 제어 알고리즘을 사용할 수 있다.

냉각제 절약 장치(50)는 바람직한 히트 파이프 공기 절약 장치와 함께 도 8에 나타나 있다. 이는 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 공기 대 공기 절약 장치와 함께; 또는 약간의 성능과 효율 손실에 있어서 공기 측 절약 장치 없이; 대체해서 쓰일 수 있다. RE(50)는 히트 싱크(14)와 더불어, 냉각기(44)와 함께 또는 이를 대신해 사용할 수 있다.

대체 형상(Alternate Configuration)

도 9는 냉각기(44)와 RE(50)의 대응 위치가 뒤바뀐 대체 형상을 보여주고 있다. 이는 일반적으로 바람직한 실시예는 아니지만, 액냉식 냉각기(44)가 바람직하다면 이로울 수 있다. 액냉식 냉각기(44)의 이점은 더 많은 열을 추출할 수 있는 능력이며, 특히 주변 상태가 뜨겁다면 더욱 그러하다. 하지만, 액냉식 냉각기(44)를 빠져나가는 냉각제는 도 8의 종래 실시예에서 논의됐듯이 RE(50)에 의한 유효 열 추출을 제한하거나 예방할 수 있을 만큼 충분히 차갑다.

도 9의 대체 실시예는, RE(50)은 (2')지점에서 바람직한 RE(50) 성능을 허용하기 위해 충분히 고온 콘덴서(26)로부터 직접 냉각제를 수용하며; 수냉식 냉각기(44)는 (3')지점에서 RE(50)을 빠져나가는 냉각제와 함께 바람직한 냉각기 성능을 허용하기 위한 충분한 접근을 포함하는; 제한 사항을 삭제한다.

압축기 과열 저감기(Compressor Desuperheater)

하나의 압축기 과열 저감기(56)는 도 14에 나타낸 것처럼 주어진 압축기를 위해 냉각제 량 흐름을 한층더 증가시키도록 사용할 수 있다. 증가된 건조 비율을 위해 상기 증가된 량 흐름을 사용할 수 있고, 또는 성능의 손실 없이 더 작고 덜 비싼 압축기를 사용할 수 있다.

저온 건조(Low Temperature Drying)

도 25의 예에 나타낸 것처럼, 지연 상태 동안 드럼 유입 온도를 증가하는 것이 드럼 출구 이슬점에 실질적인 영향을 미치지는 않는다. 그러나, 이는 드럼 출구 건조구 온도를 증가시킨다. 이는 수분 응축을 시작할 수 있게 되기 이전에, 습한 공기 히트 싱크 및/내지 증발기를 이용해 제거되어야 하는 충분히 감지할 수 있는 열을 내보낸다.

상기 감지 가능 열은 의류를 건조하는데 쓰이지 않는 기생 작업을 나타낸다. 드럼 입구 건조구 온도가 상승함과 같이, 상기 감지 가능 열도 동시에 상승한다. 주어진 증발기 사이즈를 위해, 물의 응축을 위한 냉각 용량을 남기지 않고 감지 가능 열이 증발기 냉각 용량을 넘어서는 것이 가능하다. 이에 관한 일실시예가 도 26에 나타나있다. 감지 가능 열의 가장 낮은 실행 레벨과 함께 기동하는 것이 훨씬 더 효율적이다.

이 접근에는 줄어든 제한 사항이 있다. 만약 드럼 출구 온도가 충분히 낮다면, 응축물은 증발기 표면에서 결빙 된다. 이는 공기 량 흐름과 열 전달에 좋지 않은 효과가 있다. 지연 상태 동안, 바람직한 구성은 드럼 입구 공기를 효과적으로 건조하는데 사용되고, 기동 온도는 결빙을 충분히 예방할 수 있을 만큼 높다.

저 온도 건조는 보다 적은 에너지를 사용해 예열 시간을 감소시키거나 제거하고, 이는 성능을 떨어뜨리지 않으면서 의복에 더 바람직하다. 이는 부록 A: Theoretical Considerations에서 보다 상세히 설명하겠다.

개선 기류(Improved Airflow)

기류 층으로 유동화된 수평 상승기류(Horizontal Updraft Fluidized Bed Airflow)

통상적인 주거용 건조 장치는 일반적으로 하강기류, 또는 현저히 하향풍인 구성요소를 가지는 기류를 사용한다. 대부분의 주거용 건조 장치는 문 아래에서, 후면의 벽 상부측 드럼 입구와 전면 벽의 상부측 드럼 출구를 사용한다. 적은 수의 주거용 건조 장치는 후면에서 전면으로 수평 기류를 사용하고, 하강 기류로 꽉찬 구멍 뚫린 공간을 구비하는 문을 사용하고 있다. 상기 설계는 또한 현저히 하향풍인 구성 요소를 기류로 내보낸다. 또다른 설계는 출구보다 상부측에 위치한 벽 상부측의 입구와 함께 후면의 벽 반대편인 드럼 입구와 출구 양쪽에 위치한다. 일반적으로 상승기류 또는 현저히 상향풍인 구성요소를 가지는 기류를 사용하는 건조 장치는 없다.

하강기류는 건조 시 돌릴 때 불리하다. 이는 떨어지는 직물을 아래로 밀어내고, 위태로운 낙하 존재 시간을 감소시키며, 낙하물들을 빽빽하게 해 서로 더 가깝게 만든다. 직물은 드럼 출구 방향인 아래로 향할 뿐 아니라 앞으로 밀려나고, 출구를 폐색 경향을 유발한다. 이러한 요인들은 성능과 효율을 격하시킨다.

대체 기류 경로는 도 12에서 보이는 바와 같이 유리하게 적용될 수 있다. 일반적인 통상적인 기류는 도 12A에 나타나있다. 공기는 (58)지점, 후면의 상단 근처 드럼으로 들어가며, 앞으로 그리고 아래로 움직이다가 (6)지점에서 문 아래로 빠져 나간다. 도 12B는 (58')지점에서 문 아래로 공기가 유입되는 개선된 기류를 나타내고 있고, (60')지점에서 후면의 벽 상단 근처로 빠져나간다.

본 실시예에서, 기류의 상승 구성요소는 상기 층을 유동화하는 경향이 있다; 낙하 직물들은 기류와 함께 하기보다는 대립하여 떨어지고, 낙하 존재 시간을 증가시켜 더욱 천천히 떨어진다. 낙하물들은 모이게 하기보다는 둥둥 뜨고 분리되게 하며, 충분히 강화되게끔 건조 공기가 노출된다. 기류의 수평적인 구성의 효과는 충분히 경감된다. 직물은 드럼 아래쪽의 앞 또는 뒤에서 융기하지 않으며, 드럼 출구를 폐색하지 않는다. 본 실시예는 개선된 수분 추출과 건조 성능을 제공한다.

하나의 대체 실시예는, 후면의 벽 상부측이나 그 근처 또는 바닥에 위치한 드럼 입구, 그리고 전면의 드럼 출구를 구비한다. 상기 문은 전면의 드럼 출구와 함께 이거나 문의 상단 내지는 그 근처에서 꽉 찬 공간처럼 고안될 수 있고, 또는 그 대신에 문 상부측의 벽 전면에 드럼 출구가 있을 수 있다. 이 실시예는 더 쉽게 접근할 수 있는 린트 필터 위치와 함께 이익을 추가하여 상승 기류와 같은 이점을 나타낸다.

마약 드럼 출구가 문에 있다면, 린트 필터 역시 문에 위치할 수 있고, 제거를 위해 쉽게 닿을 수 있는 상단 근처가 더 바람직하다. 상기 필터 어셈블리는 문 안에서, 문 상단에서 또는 문 바깥쪽에서 접근할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 만약 드럼 출구가 문 위의 벽에 있다면, 필터 어셈블리는 건조 장치 앞에서, 문 위쪽으로 또는 건조 장치의 상단에서, 전면에서 접근하기 쉽게 구성하는 것이 바람직하다.

기류 층으로 유동화된 수직 상승 기류(Vertical Updraft Fluidized Bed Airflow)

통상적인 상업용, 공업용 건조 장치는 일반적으로 수직적인 하강 기류를 사용한다. 이는 건조 공기를 가열하기 위한 커다란 전기기기 또는 가스 연료 히터의 사용과 같은 정도의 안전한 요구사항이라 믿어진다. 커다란 히터나 연소기는 직물의 짐 바로 아래에 위치시키는 것은 본질적으로 안전하지 않다. 결과적으로, 상기 히터는 일반적으로 드럼 위쪽에 위치하며, 수직적인 하강 기류가 사용된다. 상기 접근은 불리하다; 이는 떨어지는 직물을 드럼의 바닥을 향해 아래로 밀어내고, 낙하물들을 빽빽하게 하며, 낙하 존재 시간을 충분히 감소시킨다. 상기 출구는 상기 직물을 드럼의 바닥으로 끌어당기고, 사실상 드럼 출구가 폐색 된다.

히트 펌프 건조 장치는 전기 기기와 가스 연료 장치들의 본질적인 화재 위험을 나타내지 않고, 이는 수직적인 상승 기류에 적합하다. 일실시예는 도 13에 나타난 바와 같이 이점을 제공할 수 있다. 도 13A에 나타냈듯이, 통상적인 건조 장치에서, 공기는 (62)지점에서 상단로부터 드럼으로 들어가고, 수직적으로 아래 방향으로 움직인 뒤, (64)지점에서 드럼의 바닥을 통과해 빠져나간다. 도 13B에 나타냈듯이 개선된 실시예에서는, 공기가 (62')지점에서 드럼의 바닥으로부터 들어가고, 수직적으로 움직인 뒤, (64')지점에서 드럼의 상단를 통과해 빠져나간다.

본 실시예는 충분히 개선된 텀블링 작용을 나타내고 있다; 개선된 건조 공기 로의 노출에 상응하는 길어진 낙하 존재 시간, 그리고 개선된 직물의 분리. 드럼 출구의 폐색 현상은 제거되고, 건조용 기류는 충분히 개선된다. 수분 추출과 건조 기동은 본 실시예에 의해 충분히 개선될 수 있다..

비대류 가열(Nonconvective Heating)

통상적인 텀블 건조 장치와 이 전에 본 명세서에서 논의된 히트 펌프 건조 장치를 사용한 대류 건조 지연 상태 동안, 전체 핵심 직물 온도는 드럼 안에 있는 공기의 습구 온도를 넘어서지 않을 것이다. 이 현상은 Low Temperature Drying 부문에서 논의된 바와 같이, 드럼 안으로 들어가는 공기의 건조 구 온도에 영향을 받지 않는다.

비대류성 열 공급원은 이러한 제한 사항을 허용하지 않고, 강화된 건조 장치 성능을 위해 효율적이며 새로운 기술을 나타낸다. 상기 방법은 직물 온도와 대류 열보다 충분히 높은 드럼 출구 이슬점을 획득하는데 적당하며, 따라서 예열 시간을 감소시키고, 건조 비율을 증가시키며, 효율을 증가시킬 수 있다.

전기적 비대류 가열(Electric Nonconvective Heating)

일실시예에서, 발광열 수단은 직물을 바로 가열하게끔 위치시켜야 하는데, 예를 들어, 문은 드럼 내부를 향해 후미를 바라보게 한다. 이러한 접근은 효과적이 지만 추가적인 에너지를 소모한다. 하나의 대체 접근은 역시나 효과적이게 드럼 벽의 일부분에 부착된 히터의 전기 저항을 사용하는데, 역시나 추가적인 에너지를 소모한다. 후자의 접근은 전기적인 결합을 회전시키는 것이 요구되거나 본 명세서의 다음 부문에서 논의 될 고정 드럼을 소개하고 있다.

히트 펌프 비대류 가열(Heat Pump Nonconvective Heating)

도 10에 나타나 있듯이 바람직한 실시예에서는, 전도체를 통해 직물을 바로 가열하는 가열된 드럼 벽(66)을 구비해 전도성 있는 가열 수단을 제공하고 있다. 드럼 벽(66)은 어떠한 적당한 구성이든지 상기 영역의 적당한 부분을 넘어서서 냉각제 열 교환기를 포함한다.

통상적인 텀블링 동안의 주어진 어떠한 시간에서든지, 직물의 일부분은 낙하하고, 일부분은 드럼 날개에 의해 들려지게 되며, 일부분은 드럼의 바닥에서 밀집한 더미에 남아있다.바람직한 실시예에서, 텀블링 동안 낙하 직물에 의해 점유된 드럼 영역의 일부분에 상응하여 드럼 주변이 가열된다. 이것은 일반적으로 드럼의 하위 세번 째 영역이다.

일실시예에서, 나선형의 배관은 용접, 납땜, 또는 다른 적정한 수단에 의해 드럼 벽(66)의 가열된 부분과 접합 할 수 있다. 그 대신에, 드럼 벽(66)의 가열된 부분은 작은 냉각제 증발기에서 공통적으로 사용된 형태의 통합된 흐름 채널을 포함할 수 있다. 드럼 벽의 외부는 열 손실을 최소화하기 위해 격리하는 것이 바람직 하다.

기동 중에 고압 과열 냉각제는, (1')지점에서 압축기(16)를 빠져나가고, 드럼 벽(66)로 들어가 드럼 벽(66)를 가열하며, 드럼의 바닥에 남아있는 직물로 열을 전한다. 따라서 상기 직물 온도는 둘러싸고 있는 공기의 습구 온도 위로 상승시키고, 수분 추출 비율을 충분히 증가시킨다.

바람직한 실시예에서, 상기 드럼 벽(66) 열 교환기는 냉각제를 충분히 과열 저감 시키지만, 응축 시키지는 않는다. 이는 단순화, 비용 절감, 드럼 벽 설계를 허용하고, 충분히 증가된 건조 비율을 위한 충분한 열을 제공한다. 거의 포화된 냉각제는 (1A')지점에서 곧 드럼 벽(66)를 빠져나가고, 응축기(16)로 들어간다.

콘덴서(16)의 가열 용량을 제외하고는, 냉각제 싸이클의 남은 부분은 종래에 논의된 실시예와 효과적으로 유사하고, 드럼 벽(66)의 가열 용량으로 인해 감소된다. 드럼으로 제공된 열의 총 합이 콘덴서(16)와 상기 드럼 벽(66)ㅊ에 의해 제공된 열의 합과 동일한 것처럼 불리한 것이 아니다.

본 실시예에서, 건조 공기가 (1)지점에서 상기 드럼(10)으로 들어가는 것은 가열된 드럼 벽(66)을 사용하지 않는 실시예에서 보다 약간 더 냉각시킬 수 있다. 이러한 공기는 주로 드럼으로부터 추출된 수분을 제거하기 위한 캐리어(carrier)처럼 기능하며, 통상적으로 직물의 표면 온도와 동일한 드럼을 빠져나가는 습구 온도보다 오로지 높기만 하면 된다. 가열된 드럼 벽(66)을 이용하는 기동은 가열된 실시예의 대류를 넘어설 수 있도록 충분히 개선되어야 한다.

만약 냉각제 절약 장치(50)가 가열된 드럼 벽와 함께 사용되었다면, 압축기 출구의 과열의 증가로 드럼 벽에서 사용 가능한 열을 증가시킬 것이고, 더욱이 드럼에서의 수분 추출 비율을 증가시킬 것이다.

회전식 드럼(Rotating Drum)

본 실시예의 변형에 있어서, 회전 드럼 영역의 전체가 가열될 것이고, 외부를 격리시키는 것이 바람직하다. 대신에, 전기 드럼 벽의 열은 드럼 벽 위쪽으로 전기 히터와 전기적인 연결을 위한 슬립 링과 함께 마찬가지로 충족시킨다.

고성 드럼, 회전 날개 케이지(Stationary Drum, Rotating Vane Cage)

드럼 회전의 기본적인 목적은 건조된 직물을 텀블하는 것이다. 텀블링은 강제적인 대류 건조의 필수적이고 완전한 기능이다. 텀블링은 하상을 유동화하고, 직물을 순환시킨다. 낙하하는 동안 상기 직물은 건조 공기에 노출되는 것이 기본적이다.

상기 드럼 벽 그 자체는 실질적으로 텀블링에 기여하는 바가 없지만, 드럼 벽에 부착되는 들어올리는 날개의 기능을 한다. 드럼과 날개가 회전 중에 상기 날개가 드럼의 수평 중앙선 아래에 있을 때, 날개의 입사각은 위쪽이고, 상기 날개들은 직물을 잡아 올린다. 상기 날개가 드럼의 수평 중앙선 위에 있고 날개의 입사각은 아래쪽일 때, 상기 직물들은 흘러내리고, 드럼의 바닥을 향해 떨어진다.

이는 상단의 움직이지 않는 중앙이 아닌 그 근처에서 일어난다. 회전하는 속도는 날개에 의해 직물로 전해지고, 무엇보다 먼저 드럼의 수직 중앙선을 통해 떨어질 수 있도록 약간의 호를 그리며 직물이 떨어지게 한다. 만약 드럼에 날개가 없다면, 직물은 충분히 들여 올려지지 않고 미끌어질 것이고, 텀블링 효과는 무시할 수 있을 정도로 감소할 것이다.

실질적인 제작 방법에 있어서 드럼 벽 가열을 촉진하기 위해,미끄러지는 접합부분을 회전시키지 않고 열 교환기(HX) 수단을 냉각제 관 수단과 함께 결합하는 것이 유익하다.

새로운 종래 실시예에 있어서, 드럼은 회전하지 않는다. 이는 간단하고 저렴한 나선형 배관 또는 다른 적합한 HX 수단이 드럼 벽에 바로 부착되는 것을 허용하며, 땜납, 납땜 등과 같은 HVAC 산업 (각주: heating, ventilating, and air conditioning: 가열, 환기, 냉각 산업)에 알려진 통상적인 수단에 의해 냉각제 관에 결합된다. 그 대신, 드럼 벽의 가열된 부분은 통합된 흐름 채널을 포함할 수 있고, 작은 냉각제 증발기에 통상적으로 사용할 수 있다.

도 16 내지 도 19에 나타나 있듯이, 바람직한 실시예에서 텀블링은 고정 드럼(70) 안에서 날개들(68)의 그룹을 독립적으로 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 상기와 같은 날개들(68)은 상기 드럼(70)의 전면(72)과 후면(74)에서 환형 링들로 지지되는 것이 바람직하다. 상기 링들과 날개들은 상기 드럼 안에서 서로 꼭 들어맞게 케이지를 형성하고 상기 모터와 같은 적당한 구동 수단에 의해 회전된다.

전방 링(72)의 내경은 적당한 출입 수단과 함께 세탁물을 넣고 빼기 위한 유 격을 제공할 만큼 충분히 커야 한다. 도 18에 나타난 바와 같이 전방 링(72)는, 고정 드럼(70)의 내부 표면 위쪽으로 지탱하는 롤러(76)를 제공한다. 후방 링(74)는 축 샤프트와 함께 지지할 수 있도록 구멍 뚫린 디스크의 형태로 만들 수 있다. 후자의 구멍 뚫린 실시예에서, 상기 구멍은 건조 공기가 디스크를 통과하도록 허용한다.

그림으로 나타내지는 않은, 축 샤프트는 고정 드럼의 뒷면 벽를 통과해 지나가고, 도 19에 나타난 바와 같이, 적당한 가동 도르래 또는 사슬 톱니(78)에 부착될 수 있다. 도르래나 사슬 톱니(78)는 가동 모터(82)에 벨트 또는 체인(80)과 함께 결합될 수 있다. 상기 샤프트는 후면의 드럼 벽에서 적당한 지지 수단으로 제공되는 것이 바람직하다. 하나의 적당한 샤프트 씨일(seal)은 공기 누출을 예방하기 위한 지지 부분에 제공되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 변형에 있어서, 하나 또는 두 개의 링 (72 및 74)는 드럼 안에서 꼭 들어맞고, 많은 수의 통상적인 주거용 건조 장치에서 드럼 글라이드(glides)를 지지하는데 일반적으로 사용되는 UHMW 폴리에틸렌 또는 테플론(합성수지)와 같은 마찰이 작은 소재로부터 가공하거나 상기 소재들로 뒤덮이는 것이 가능하다. 대신에, 링의 글라이드 경로를 따라서 드럼의 표면 안에서 마찰이 작은 소재를 제공할 수 있다.

또다른 대체 실시예에서, 상기 날개 케이지는 축 샤프트에 캔틸레버식으로 완전히 돌출되고, 롤러(76)를 위해 제거하거나, 전면에서 미끄러질 수 있다.

상기와 같은 실시예들은 드럼 가장자리의 씨일을 제거하는 이점을 추가할 수 있다. 출입구 개스킷에 의해 효과적으로 씨일된, 드럼 전면에서 움직이는 씨일은 필요하지 않으며, 후면은 오로지 단순한 통상적인 샤프트 씨일만 필요하다.

도 21과 도 22에 나타난 하나의 대체 실시예에서, 고정된 드럼(70)은 중앙선을 둘러싼 슬롯과 함께 두 개의 반각(half shell)(70A 및 70B)가 구비되어 있다. 전면의 반각(half shell)은 (미도시) 벽 끝에 적당한 출입구 수단과 함께 세탁물을 넣고 빼기 위한 개폐구를 포함하는 것이 바람직하다. 하나의 단일 링(84)는 반각(half shell)(70A 및 70B) 사이에 들어 맞고, 그 중심에서 각각의 날개(68)를 지지한다. 상기 링(84)은 도 21에 나타낸 것처럼, 주로 드럼 안쪽, 주로 드럼 바깥 쪽, 또는 이중으로 층을 이룰 수 있고, 각 드럼의 반각의 개방된 끝에서 필수적인 가장자리 홈과 함께 드럼의 안쪽과 바깥 쪽 표면을 지지하고 있다.

적어도 링(68)의 일부분은 드럼 반각(half shell)(70A 및 70B) 사이의 슬롯을 통과해 노출되는 것이 바람직하고, 가동 벨트(80)는 전기 모터(82)와 같은 적당한 가동 수단과 함께 회전할 수 있도록 상기 슬롯을 둘러 감싸는 것이 가능하다. 상기 링(84)는 지지하는 롤러나 공을 포함할 수 있고, 드럼 벽의 안쪽 및/내지 바깥쪽에서 조작할 수 있다. 대신, 상기 링(84)는 많은 수의 통상적인 주거용 건조 장치에서 드럼을 지지하는데 사용되는 UHMW 폴리에틸렌 또는 테플론(합성수지) 등과 같이 마찰이 작은 지지 소재의 글라이드 띠줄이나 밴드를 포함한다.

본 명세서의 Drum Sealing 부문에서 논의된 드럼 씨일 방법과 같은, 적합한 씨일 수단은 상기 링(84)와 드럼 반각(half shell)(70A 및 70B) 사이의 조화로운 기동에 제공되는 것이 바람직하다.

상기 날개들(68)은 차차 가늘어지는 것이 바람직한데, 뿌리 부분에서는 두껍고, 중심에서 먼 가장자리에서는 가늘며, 드럼 벽과 접촉하는 곳은 밖으로 휘어있다. 상기 날개들 또는 주요한 가장자리는 유연하며, UHMW 폴리에틸렌 또는 테플론(합성수지) 등과 같이 마찰이 작은 소재로부터 만들어지는 것이 바람직하며, 필요하다면 적합한 내부 구조 수단을 포함할 수 있다.

날개들(68)은 충분한 탄성을 가지고, 드럼 벽와의 접촉과 소비 등급 건조 장치에서 공통적으로 습득된 흡수 드럼 형체의 공차와 고갈을 유지하기 위한 주요 가장자리에서 움직이는 것이 바람직하다. 날개 케이지가 회전함에 따라, 드럼의 바닥에서 상기 날개는 직물 아래로 움직이고, 낙하하게끔 허용된 상단부 또는 상단부 근처로 끌어올림에 따라 고정된 드럼(70) 안에서 텀블링 작용을 촉진한다.

가망이 없을지라도, 의류 중 하나가 드럼 벽과 날개(68) 사이에서 잡히는 일이 있음직하다. 이를 겨냥하기 위해, 날개 케이지 어셈블리은 드럼보다 약간 작은 직경을 가질 수 있다. 상기와 같은 실시예에서 날개 케이지는, 날개들이 드럼 바닥에서 확실히 드럼 벽와 접촉할 수 있도록 드럼의 축 중앙보다 약간 아래에 위치해 있고, 드럼의 상단에 도달할 수 있게 드럼 벽으로부터 분리되기 시작한다. 도 20은 회전 날개의 바람직한 쏠린 체적(86)을 나타내고 있다.

상기 날개들(68)이 상기 드럼(70)의 상단에 도달하면, 드럼 벽으로부터 분리되어 상기 벽와 날개(68) 사이에서 잡힌 어떠한 의류들을 풀어주고, 바닥을 향해 떨어뜨리도록 허용한다. 바람직한 실시예에서, 상기 날개들(68)과 상기 드럼 벽 사이의 최대 유격은 드럼(70)의 상단에서 거의 1/4" 내지 1"이다.

하나의 대체 실시예는 일반적으로 고정된 주거용 건조 장치의 후면 및/내지 전면 드럼 차단기에서 전기 가열 수단 또는 냉각제 열 교환기 수단을 구비한다. 이는 드럼 주변의 바닥을 가열하기에는 덜 효과적이지만 제작 비용은 좀 더 저렴할 수 있다.

가열된 벽의 좀 더 효과적인 변형 실시예에서, 후면의 벽는 가열될 수 있고, 예를 들어 드럼 후방을 수평으로부터 30^o ~ 45^o 기울임에 따라 세탁물과 가열된 후면의 벽 사이에서의 전체 접촉을 개선시킬 수 있다.

고정 드럼, 상업용 건조 장치들(Stationary Drum, Commercial Dryers)

커다란 통상적인 상업용 건조 장치들은, 일반적으로 50 파운드 또는 그 이상의 용량을 가지며, 수직적인 기류를 사용한다. 상기 건조 장치들은 내부 배스킷이 회전하고 있는 고정 드럼을 포함한다. 상기 내부 배스킷은 실린더 벽 전체에 구멍이 뚫려있다. 들어올림용 날개들은 상기의 내부 배스킷에 부착되어 있다. 외부 드럼은 일반적으로 전면에서 후면으로 늘어나는, 상단부와 바닥에서의 개방구를 포함한다. 상기와 같은 개방구는 적당한 기류를 허용하기에 충분히 넓으며, 드럼 영역의 10% ~ 15% 가 대표적이다. 가열된 공기는 일반적으로 상단의 개방구로 들어가, 구멍 뚫린 회전하는 내부 배스킷을 통과해, 습한 공기가 바닥의 개방구를 통해나간다.

상기와 같은 형태의 건조 장치안에서 가열된 드럼 벽를 용이하게 하기 위해, 구멍 뚫린 내부의 배스킷은 생략될 수 있고, 이전 부문에서 논의된 바와 유사한 날개 케이지도 사용될 수 있다. 도 29에는 상기 예의 개요도를 보여주고 있으며, 상기의 상승 기류도 나타내고 있다. 상기의 상승기류 실시예에서, 가열된 공기(88)는 바닥의 개방구와 습한 공기(90)로 들어가고, 상단 개방구를 통해 빠져나간다.

상업용 건조 장치에서 무거운 짐들이 충돌하는 것을 지지하기 위해, 날개 케이지는 구조적인 힘과 단단함이 센 것이 바람직하다. 후방 링은 고체 디스크의 형태로 만들 수 있으며, 전방 링는 출입구를 수용할 수 있도록 큰 내경을 가지는 링의 형태로 만들 수 있다. 이는 바람직한 구조적인 모습을 제공할 것이며, 방해받지 않는 수직적인 기류를 허용할 것이다.

상기 날개들(68)이 드럼 벽와 탄력있게 접촉함으로써, 고정 드럼 안에서 기류 개방구의 상단(92) 및/내지 바닥(94)까지 팽창될 수 있고, 각자의 개방구에서 멀리 떨어진 가장자리와의 반대 방향 에 위치하게 된다. 이러한 것, 그리고 기류 개방구로 들어가는 세탁물을 방지하기 위해, 고정 드럼 벽는 판금과 같이 효과적으로 접촉하는 소재로 형성될 수 있고, 드럼(70)의 상단와 바닥에서 각 기류 개방구 (92 및 94)의 영역 내에 구멍을 뚫는 것이 바람직하다. 세탁물과 날개는 구멍 뚫린 영역을 넘어 청결하게 지나간다.

가열된 드럼 냉각(Heated Drum Cool Down)

히트 펌프 건조 장치는 일반적으로 식히는 기간을 필요로 하지 않는다; 건조 장치가 상기 저온 범위 내에서 기동할 때, 직물은 일반적으로 건조 싸이클의 말단에서 취급할 수 있을 정도로 충분히 차갑다. 예를 들어 가열된 드럼 벽 수단 같은 전도 가열 공급원은 140^o F를 넘는 온도에서 기동하는 것이 바람직하고, 식히는 수단은 식히는 기간이 길지 않으면서 건조 장치에서 넣고 빼기에 안전하고 쉬운 것이 바람직하다.

간단한 실시예에서, 식히는 싸이클은 제어 기능을 한다. 건조 싸이클의 말단에서 제어 수단은 고압 냉각제가 일시적으로 확산되고 식힐 수 있도록 허용하는 TEV(30)를 개방할 수 있다.

상업용 공정과 같은 시간이 촉박한 상기와 같은 상황에서, 좀더 일시적으로 식히는 것은 대체 실시예에 의해 유리하게 달성할 수 있다. 본 실시예에서, 뒤집을 수 있는 주거용 HVAC 히트 펌프를 사용한 전기 솔레노이드 형태의 밸브 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

건조 싸이클이 종료하면, 바람직하게는 제어부(32)에 의해 밸브 수단이 가동되고, 냉각제의 흐름 방향을 바꾼다. 방향 수정 모드에서, 저압 냉각제는 TEV(30)에서 드럼 벽로 들어가고, 상기 드럼 벽은 사실상(효과적으로) 증발기가 된다. 상기와 같은 모드에서, 주 송풍기는 정지될 수 있고, 사실상 콘덴서를 중단시키고, 냉각기가 냉각제를 응축하도록 허용하며, 시스템에서의 열을 제거한다.

본 실시예는 굉장히 일시적으로 식힘으로써 효과적으로 드럼 벽을 냉각할 수 있다. 상기의 모드는 일반적으로 각 건조 싸이클의 말단에서 매우 짧은 시간 동안 필요하다. 건조 장치가 효과적으로 냉각될 때, 시스템은 정지될 수 있으며, 전환 밸브는 정상 모드로 돌아간다.

또 다른 대체 실시예는 증발기와 같이 가동하는 콘덴서와 상기 드럼 벽를 구성하기 위한 밸브 수단을 포함하고, 드럼 벽과 기류를 냉각시킴에 따라 냉각기를 통해 건조 장치와 직물의 열을 제거한다. 본 실시예에서, 식히는 모드 동안, 냉각기를 통해 제거된 열과 전력 소비량을 합한 양과 같은 열이 방출된다. 이를 수용하기 위해서 압축기는 속력 제어 등과 같은 감소된 용량에서 기동될 수 있다.

대신, 냉각기 용량은 통상적인 건조에 필요한 양보다 크고, 본 명세서의 System Controls 부문에서 논의된 수단을 이용해 건조 온도를 제어하기 위해 필요한 만큼 조정된다. 식히는 모드에서 냉각기는, 드럼과 직물을 냉각시킬 수 있을 만큼의 전력 소비량과 같은 열을 충분히 제거할 수 있을 정도로 꽉 찬 용량에서 기동할 수 있다.

드럼 씨일링(Drum Sealing)

드럼 씨일은 히트 펌프 건조 장치 설계에 있어서 중요한 관점이다.

통상적인 건조 장치에서 일반적으로 중요하지 않은 드럼 주변의 미량의 공기 누출은 히트 펌프 건조 장치 성능을 실질적으로 격하시킬 수 있다. 드럼으로 들어가는 챔버 내 공기 누출은, 습한 공기 추출을 격하시키는 건조 공기 온도를 감소시 킬 수 있고, 습한 공기를 증가시킬 수 있다.

전형적인 주거용 히트 펌프 건조 장치를 위한 바람직한 실시예는 회전 드럼과 고정 벽와 함께, 도 23과 도 24에 나타나있다. 본 실시예는 전면 및 후면 벽와 결합하여 드럼 벽(98)와 나란히 하는 필수 플랜지(96)를 구비한다. 오직 후면 벽(100)만 나타내고 있다. 드럼 벽(98)는 드럼과 같은 직경의 전면 및 후면 씨일 영역(102)을 포함하거나, 보이는 바와 같이 드럼보다 약간 작은 직경을 갖도록 할 수 있다.

하나의 탄성 중합체 씨일 기관(104)은, 플랜지(96)와 드럼 벽 씨일 영역(102) 사이에 놓이는 것이 바람직하다. 씨일 기관(104)은 'D' 단면에 속하거나 또는, 드럼 벽 씨일 영역(102)과 함께 바람직한 씨일 접촉을 유지하는 동안 소비 등급 건조 장치에서 공통적으로 습득된, 드럼 형체의 공차와 고갈을 흡수하기 위한 충분한 탄성과 움직임과 더불어 다른 적당한 외형을 가진다.

씨일 기관(104)은 이중 표면 테입, 스스로를 접착하는 막, 또는 다른 적당한 수단과 함께 플랜지(96)와 결합하는 것이 바람직하고, 드럼 벽 씨일 영역(102)은 미끄러운 씨일 표면으로 되어있다. 상기의 실시예에서, 씨일 어셈블리은 중량 지지구조가 아니고, 상기 드럼은 분할된 수단에 의해 순환적으로 지지하게 된다. UHMW 폴리에틸렌 또는 테플론(합성수지)와 같은 마찰이 작은 소재는 회전하는 장애물을 감소하기 위해 씨일 기관(104)의 선을 따라 접촉하는 드럼 벽 씨일 영역(102)과 결합할 수 있다.

대체수단인 씨일 기관(104)은 나타낸 바와 같이 마주보는 위치로 밖으로 면 한 'D' 모양의 드럼 씨일 영역(102)과 결합될 수 있고, 그 다음 플랜지(96)는 미끄러운 씨일 표면으로 되어있다. 마찰력이 감소된 수단은 장애물을 감소하기 위해 플랜지(96)와 결합될 수 있다. 바라던대로 단수의 씨일 기관(104) 또는 복수의 씨일 기관들이 사용될 수 있다.

보이지는 않았지만 대체 실시예에서 플랜지(96)는 생략될 수 있고, 드럼 벽 씨일 영역은 드럼 벽(98)보다 90^o 안쪽으로 접힐 수 있으며, 벽(100)와 나란히 놓여 드럼 벽(98)에서 내부 플랜지를 구성할 수 있다. 씨일 기관(104)은 드럼 벽 씨일 영역 또는 벽(100)과 짝지은 부분과 결합되어 씨일 외관을 형성할 수 있다.

일반적으로 송풍기(12)의 위치가 결정적이지는 않지만, 어떠한 습한 공기나 열일지라도 챔버 내로 빠져나가는 것을 막는 약간 부정적인 공기 압을 유도하기 위해 드럼 출구에 위치하는 것이 바람직하다.

시스템 제어부들(System Controls)

도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 제어부(32)는 몇가지 기능을 제공한다. 대부분의 기본적인 실시예에서, 상기 제어부(32)는 사전에 골라놓은 가동 시간이 경과한 후에 시스템을 기동시키고 정지시키는, 바람직하게는 전자기기인 단순한 타이머를 구비할 수 있다. 이는 전기적인 급변 부하를 최소화하고 압축기(16)를 가동하기 전에 드럼 회전과 기류를 확립하기 위해 개시를 지속적으로 수행하는 것이 바 람직하다.

바람직한 순서에 있어서, 상기 제어부(32)는 가장 먼저 송풍기(12)를 가동시키고, 이어 드럼(10) 회전을 시작하며, 곧 압축기(16)를 가동시킨다. 이러한 사건들 사이의 시간은 예를 들어, 1-2초 정도의 압축기를 가동하기 전에 송풍기가 충분한 속도에 도달하기에 족한 것이 바람직하고, 어떠한 바람직한 지연 시간도 사용될 수 있다. 다른 대체 실시예에서, 드럼(10)과 송풍기(12)는 동일한 모터로 구동될 수 있다. 제어부(32)의 추가적인 기능은 온도 및/내지 습도 제어, 안전성 한계, 싸이클 선택 등을 포함할 수 있다.

종래 실시예에서, 직물 건조는 제어부(32)에 의해 모니터링 되고, 시스템은 희망하는 건조 상태에 도달할 때 자동적으로 정지한다. 이는 Dryness Control 부문에서 살펴보도록 할 것이다. 상기 시스템은 도 38에 나타나 있다. 보이는 바와 같이, 드럼 공기가 들어오는 습도 센서(1040)와 드럼 공기가 들어오는 온도 센서(1042)가 건조 드럼(10)에 제공된다. 또한 드럼 공기가 나가는 습도 센서(1044)와 드럼 공기가 나가는 온도 센서(1042)가 건조 드럼(10)에 제공된다. 직물의 수분을 결정하고, 원하는 습한 공기를 획득했을 때 건조 장치를 정지 시키는 신호를 제공하기 위한 각 센서들(1040, 1042, 1044, 1046)은 제어부(32)로 신호를 보낸다. 도 40 내지 도 40에는 위와 같은 시스템에 사용된 표본 알고리즘의 논리 순서도가 나타나 있다. 도 41은 차이가 있는 습도의 알고리즘을 보여주고 있다. 도 42는 차이가 있는 습도와 온도를 결합한 알고리즘을 나타내고 있다. 위와 같은 알고리즘의 목적은 직물 부하의 어셈블리가 건조될 때 인지하고 각각의 젖은 물품들을 검사하 기 위함이다. 다른 물품과 감싸져 있거나 나머지 짐들보다 충분히 무거운 직물이기 때문에 , 일반적으로 나머지 짐들이 건조될 때 격리된 물품은 젖게 될 것이다. 이 경우에, 드럼 출구를 지나 적시는 시간이 텀블시 온도는 급격히 떨어지고, 이와 상대 습도는 급격히 증가할 것이다. 이들 중 하나는 생존 시간을 재설정할 것이다.

도 38에서 온도와 관련된 습도 센서를 둘 다 보여줄 동안, 양쪽 모두 필요로 하지 않는다. 추가적으로, 생존 타이머는 dT/dt 또는 dRH/dt spike에 의해 재설정될 수 있다. 예를 들어, 도 40에 나타난 바와 같이 만약 차이가 있는 온도가 사용되었다면, 드럼 출구 또는 출구에서 단일의 상대 습도 센서도 사용될 수 있을 것이다. 만약, 생존 기간 동안 스레쉬홀드(threshold) 기울기보다 큰, 배출 상대 습도의 가파른 상승이 있다면 이 또한 생존 기간을 재설정한것이다.

온도 제어부(Temperature Control)

건조하는 동안 상대적으로 일정한 기동 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 종래 실시예에서, 증발기 포화 온도는 얼음 퇴적 없이 효과적일 만큼 낮게 유지된다. 건조 장치 온도는 습한 공기 히트 싱크(14) 및, 내지 냉각기(44)의 효율성을 바라는 만큼 조정함으로써 제어하는 것이 바람직하다.

특히 냉각기(44)와 냉각제 절약 장치(50) 두 개 모두 사용될 때, 효과적일 만큼 적은 이력 현상과 함께 온도 제어를 성취하는 것이 바람직하다.

냉각기(44)가 중단될 때 냉각제 절약 장치(50)는 더 많은 열을 전달한다. 냉 각기(44)가 예를 들어 팬 순환을 통해 온 또는 오프로 스위치 될 때, TEV(30)는 이와 같게 하기 위해 일반적으로 15~30 초의 시간을 필요로 한다; 비효율적인 과도기 상태. 따라서 균형 잡힌 제어는 본 실시예를 온/오프 제어하기 바람직하고, 모든 실시예에 유익하다.

도 31은 건조용 드럼(10)의 외부 온기 유입구에 위치한 온도 센서(1010)가 들어있는 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 보다 나은 실시예를 나타내고 있다. 상기 센서(1010)는 건조 드럼(10)의 유입구에서의 온도를 나타내는 신호를 온도 제어부(1012)로 제공한다. 상기 온도 제어부(1012)는 냉각기 팬 또는 송풍기(1014)를 기동시키는데 사용되는 팬 속도 제어 신호를 발생시킨다. 상기 팬 또는 송풍기(1014)는, 챔버 또는 냉각기(44)의 공기를 냉각시키기 위한 다른 적당한 공급원에서 냉기를 사용한다.

도 32는 건조 드럼(10)의 유입구에서의 온도를 나타내는 신호를 온도 제어부(1012)로 제공하는 온도 센서(1010)가 들어있는 본 발명에 따른 히트 펌프 건조 장치의 보다 나은 실시예를 나타내고 있다. 상기 온도 제어부(1012)는 냉각수 제어 밸브(1016)로 유입되는 냉각수 제어 신호 신호를 발생시킨다. 상기 밸브(1016)는 물 공급 수단 또는 다른 적당한 공급원으로 부터 냉각수를 수용받고, 냉각수는 수냉식 냉각기(44)로 제공한다. 도 32에 나타난 바와 같이, 수냉식 냉각기의 출구는 토출수 퇴적장치(1018) 연결할 수 있다. 만약 원한다면, 상기 퇴적장치(1018)에 들어있는 물은 도 35에 나타난 세탁기와 같이 열 하중으로 배출할 수 있다.

히트 싱크(Heatsink)

습한 공기 히트 싱크를 사용하는 실시예에서, 히트 싱크(14)는 가동중인 기계적 완충기의 수단으로 변형 시킬 수 있다; 히트 싱크 위쪽으로 챔버 내 기류를 냉각 시키는 흐름의 체적을 변경하거나, 건조 공기 순환로를 통과하는 히트 싱크를 변경.

그 대신, 히트 싱크 팬를 순환하거나 바람직하게는 히트 싱크 팬의 속도를 변경함으로써 변형을 시킬 수 있다. 가변 팬 속도는 일반적으로 팬 순환과 만났을 때 이력 현상 기생 온도를 유리하게 감소하거나 제거할 수 있게 된다.

통제되는 팬 실시예에서, 상기 히트 싱크(14)는 팬 또는 송풍기가 기동하지 않을 때, 열 교환과 자연적인 대류 기류를 충분히 제한하는 격리된 하우징로 둘러싸이는 것이 바람직하고, 따라서 다양한 냉각 기류 수단과 함께 히트 싱크(14) 효율성의 정확한 제어를 촉진한다.

냉각기(Subcooler)

냉각기를 사용하는 실시예에서, 변형은 원하는대로 냉각제 순환로의 안 또는 밖에서 냉각기를 스위칭하는 전환 밸브 수단과 함께 이룰 수 있는데, 이는 도 3에서 (38) 항목으로 나타낸 예열 증발기 전환 밸브와 어느 정도 유사하다.

대신해서, 냉각기를 변형하는데 필요한 만큼 냉각기 팬를 순환시킬 수 있다. 바람직한 실시예에서, 팬 순환에 의해 나타난 이력 현상 없이 성취할 수 있었던 냉각기 변형은, 다양한 팬 속도로 달성할 수 있었다.

통제되는 팬 실시예에서, 상기 냉각기(44)는 팬 또는 송풍기가 기동하지 않을 때, 열 교환과 자연적인 대류 기류를 충분히 제한하는 격리된 하우징로 둘러싸이는 것이 바람직하고, 따라서 다양한 냉각 기류 수단과 함께 냉각기(14) 효율성의 정확한 제어를 촉진한다.

온도 감응 팽창 밸브(Thermal Expansion Valve)

온도 감응 팽창 밸브(TEV)(30)는 증발기 출구에서 일정한 또는 거의 일정한 과열을 유지하기 위해 형성되어야 한다. 이는 감응 구 형태의 기계적으로 간단한 TEV(30)에 의해 달성할 수 있고, 또는 비례 제어 또는 PID 제어 (Proportional-plus-Integrate-plus-Derivative 제어: 비례-적분-미분 제어) 하에서 스테퍼 모토 형태의 밸브와 함께하는 것이 바람직하다.

대체 실시예에서 온도 감응 팽창 밸브(TEV)(30)는, 증발기 과열을 무시할 수 있게, 그리고 증발기를 나가는 공기의 온도를 일정하게 유지하게끔 형성되어야 한다. 이는 결빙하지 않고 효과적일 만큼 낮은 증발기 공기 온도를 유지하는 가장 직접적인 방법이다.

후자의 접근은 (포화 증기가) 실질적으로는 0에 아까운 증발기 과열을 무시한다. 만약 냉각제 절약 장치(50)와 함께 사용된다면, 이는 성능을 격하시키거나 압축기로 들어가는 용액의 위험요소를 전하지 않을 것이다. 상기 냉각제 절약 장치(50)는 압축기 흡입구에서 상당한 과열을 유입시키고, 증발기 출구에서 포화된 증발기는 바람직하지 않은 효과를 포함하지 않게 된다.

일정한 압력 밸브, 가는 관 또는 다른 적당한 팽창 수단은, 만약 원한다면 TEV의 위치에서 사용된다.

상기의 냉각제 수용기(28)는 필수적이지는 않은 적당한 성능 개선을 제공하며, 원한다면 약간의 제작 비용의 감소를 위해 이는 생략할 수 있다.

건조 제어부(Dryness Control)

벽 또는 고립된 날개 위에 설치된 금속성 바늘에 의해 직물의 전기 저항을 측정할 수 있는 전통적인 전자 수단을 이용하여 건조가 모니터링 된다. 상기 방법이 바람직하게 실행되고 공업용 표준으로 발전하는 동안, 손실이 발생한다. 금속 스트립(조각)의 배치는 위험하고, 그 밖에 젖은 의류는 센서 논리를 만족할만한 충분한 연결을 자주 만들지 않는다. 추가적으로, 이는 의류의 완벽한 텀블링에 완전하게 의존한다. 만약 시트와 같은 커다란 물품과 공동으로 의류가 말려 올라가게 되거나, 만약 의류 몇 벌이 건조 장치의 후면이나 전면에 단지 정체하고 있다면, 금속 스트립은 각각의 젖은 물품들을 감지하지 못할 것이고, 건조 장치는 적당한 건조를 제하고 멈추게 될 것이다.

바람직한 실시예에서, 드럼으로 들어가고 나가는 건조 공기의 홉합 비율은 모니터링 할 수 있다.

드럼을 통과하는 혼합 비율의 차이가 건조 공기의 킬로그램당 물이 5 그램인 것과 같은 바람직한 허용범위 내에 있다면, 5분과 같이 적당한 생존 시간 동안 기동이 지속되고, 멈출 것이다. 상기 5분 생존 시간은 직물이 말려 올라가고/올라가거나 작은 물품을 감기는 것을 허용한다.

만약 상기와 같은 상황이라면 상기의 물품들은 5분 생존 시간 동안 간헐적으로 분리되고, 드럼을 빠져나가는 공기의 혼합 비율은 일시적으로 상승하며, 생존 타이머 수단을 재시작한다. 그러나, 만약 5분 이후에 드럼 배출 혼합 비율에 일시적인 상승이 없으면, 세탁물은 건조된 것으로 간주된다. 이러한 방법은 일반적으로 완전히 마른(건조 무게의 2.5%), 정확히는 0.2 파운드임을 보여준다.

개방형 루프 공기 회로(Open Loop Air Circuit)

폐쇄형 공기 순환로의 대체 실시예는 본 명세서의 이전 부문인 도 27에 나타나 있다. 송풍기(12)는 보이는 바와 같이 위치하거나, Drum Sealing에서 논의한 바와 같이 약간 부정적인 공기 압을 유도하기 위해 (3)지점, 드럼(10) 출구에 위치한다.

본 실시예에서 챔버 내의 공기는 가열된 (1)지점에서 콘덴서로 빨아들여지게 된다. 가열된 챔버 내 공기는 (2)지점에서 콘덴서(26)를 빠져나가 드럼(10)으로 들어가고, 직물로부터 습한 공기를 추출한다. 상기 공기는 곧, 공기로부터 열을 추출 하는 (3)지점에서 상기 드럼(10) 냉각기와 적시는 장치를 빠져나가고, 증발기(18)로 들어간다. 습한 공기는 (4)지점에서 증발기(18)를 빠져나가 송풍기(12)를 통해 (5)지점에서 야외로 배출되는 것이 바람직한 외부 배출 수단으로 간다.

본 실시예에서 콘덴서(26)는 충분히 적은 전력 손실과 함께 히트 펌프 성능계수에 이득을 주면서 통상의 건조 장치에서 히터의 기능을 한다.

상기 증발기(18)는 드럼 출구 안에 있는 습한 공기 전체를 응축하지는 않는다. 증발기는 콘덴서(26)에서 챔버로 유입되는 공기를 가열하기 위한 충분한 열을 제거한다. 냉각기(44)와 습한 공기 히트 싱크(14)는 압축기(16)와 실질적으로 동일한 열을 필요로 하지 않고, 전력 소모는 배출된 공기와 함께 시스템으로부터 내보내진다.

하나의 대체 실시예에서, 증발기(18) 용량은 배출된 공기로부터 습한 공기 전체를 충분히 응축할 수 있고, 배출된 공기를 챔버로 내보내는 것을 허용하며, 외부의 배출 수단을 요구하지 않는다. 본 실시예에서 냉각기(44)는 압축기(16) 전력 소비량과 충분히 동등한 열을 제거할 수 있다. 배출된 공기는 냉각기(44)를 냉각하기 위해 사용될 수 있고, 분리된 냉각기(44) 팬 또는 송풍기를 생략할 수 있다.

완전히 응축하는 실시예의 변형에 있어서, 습한 공기 히트 싱크(14)는 압축기(16) 전력 소비량과 충분히 동일한 열을 제거하기 위해 독립적으로 또는 냉각기(44)와 함께 사용될 수 있다. 본 실시예에서 증발기(18) 용량은 감소될 수 있으므로, 히트 싱크(14)의 혼합된 열 전달 용량과 상기 증발기(18)는 감지 가능 열을 제거하고 배출된 공기 안에 있는 습한 공기 전체를 충분히 응축하기에 충분하다.

공기 대 공기 절약장치 또는 히트 파이프 절약장치는, 시스템 출구 (5)지점 고온 구역, 그리고 시스템 흡입구 (1)지점 저온 구역과 함께 효율성을 개선하기 위해 사용될 수 있다.

냉각제 절약 장치(50)는 히트 펌프 성능을 개선시키기 위해 위에 논의된 어떠한 실시예에도 제공될 수 있다.

챔버 안의 공기를 뽑아내는 본 실시예, 그리고 통상적인 건조 장치와 같은 것들은 부록 A: Theoretical Considerations에 논의된 바와 같이, 건조 공기 안에 있는 물 증발기의 부분적인 압력을 감소할 수 없다.

이점(Advantages)

충분히 감소된 제작 비용(Substantially Reduced Manufacturing Cost)

o 무 히트 파이프(No Heat Pipe)

o 불필요한 냉각기(Subcooler Not Required)

o 더욱 작은 히트 펌프(Smaller Heat Pump)

교환 조건(Tradeoffs)

건조 공기 배출(Drying Air Discharge)

o 대부분의 위치에서 요구되는 외부 통풍구(Outdoor Vent Required for Most Venues)

o 배출시 화학 증기(Chemical Vapors In Exhaust)

* 건조 장치 시트(Dryer Sheets)

* 세탁 첨가제(Wash Additives)

종래 건조 장치와 동등한 건조 시간보다 더욱더 낮게(Slower, Drying Time Commensurate With Conventional Dryers)

추가 공정 강화(Additional Process Enhancements)

예열 저장(Warmup Heat Storage)

예열 시간과 예열 에너지 소비량은, 기동하는 동안 발생된 낭비 열을 저장함으로써 감소시킬 수 있다. 상기의 매체가 파라핀 및/내지 다른 왁스의 혼합물일 경우, 이는 기동 온도 범위에 알맞는 충분한 용량의 가열 저장 매체와 함께라면 달성 가능하다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 상이 변하는 열 교환기인 일 실시예는, 드럼(10)으로부터 배출된 습한 공기 사이에서, 상 변화 매체와 적절한 지지 구조를 포함한다. 상기 지지구조는 액체 상태 동안 매체의 형태 인자를 유지하는 것처럼 매체의 충분한 표면 노출을 제공하게끔 형성되어 있다.

건조 장치가 지연 상태 기동 온도에 있을 동안, 상 변화 매체는 드럼 출구 공기로부터 열을 흡수하고, 습한 공기 히트 싱크(14)의 기능을 효과적으로 수행한다. 상 변화 열 교환기(106)를 빠져나가는 공기는 히트 싱크(14)의 효율성을 제한하도록 충분히 냉각된다. 이는 상 변화 매체가 녹을 때까지 지속되고, 더이상의 열을 흡수할 수 없게 된다. 이 지점에서, 히트 싱크(14)는 싸이클의 나머지를 위해 건조 장치에서 열을 제거하는 통상의 기능을 제공한다. 히트 싱크(14)는 이전 부문에서 논의된 바와 같이 가열 저장 매체가 포화 될 때까지 제어부(32)에 의해 정지되는 것이 바람직하다.

건조 장치가 다음의 건조 싸이클을 위해 가동될 때, 만약 상기 드라이어가 차거나 완전히 예열되지 않았다면, 상 변화 열 교환기(106)는 드럼 배출 공기를 가열할 것이고, 예열이 건조시킬 수 있도록 기여할 것이다. 매체가 완전히 결빙되고 더이상의 어떠한 열도 공급할 수 없을 때, 또는 이 같은 일이 일어나기 전에 건조 장치가 적당한 온도에 도달한다면, 매체는 열 기여를 중단하고, 싸이클은 정상적으로 지속된다. 지연 상태 기간동안, 매체는 재가열된다.

상기 접근은 추가된 에너지 소비량 없이 예열 시간을 줄이고, 건조 시간 및 부하 당 에너지 소비량을 효과적으로 감소시킨다.

하나의 대체 실시예는(미도시) 냉각제 순환로안에서 열 저장 매체를 사용한다. 바람직한 냉각제 순환로 실시예에서, 열 저장 매체는 (2')지점에서 콘덴서(26)와 냉각기(44) 사이에 위치한다. 냉각제 순환로 대체 실시예에서, 열 저장 매체는 상기 냉각기(44)와 결합시키거나, (3')지점에서 냉각기(44)와 냉각제 절약 장치(52) 사이에 위치할 수 있다.

후자의 실시예에서 냉각기(44)는 저장 매체가 포화될 때까지 바람직하게는 시스템 컨트롤러에 의해 중단될 수도 있다. 지연 상태 동안 포화된 열 저장 매체의 온도는, 냉각기(44)에 의해 제거된 열과 일치하는 바람직한 냉각제 순환로 실시예의 온도보다 낮을 것이다.

냉각제 순환로의 바람직한 실시예에서 상 변화 매체는, 콘덴서(26)를 빠져나가는 냉각제로부터 열을 흡수하고, 냉각제를 냉각하며, 냉각기(44)의 기능을 제공한다. 상기 매체가 열을 흡수하는 동안, 냉각기(44)의 효율성을 제한하기에 충분한 냉각제를 냉각한다. 상 변화 매체가 포화된 즉, 완전히 녹게 되면, 더이상 열을 흡수할 수 없고, 상기 냉각기(44)는 싸이클의 나머지를 위해 건조 장치로부터 열을 제공하는 유용한 기능을 제공한다. 이전 부문에서 논의된 바와 같이, 냉각기(44)는 저장 매체가 포화 될 때까지 바람직하게는 시스템 컨트롤러에 의해 중단될 수 있다.

건조 장치가 다음의 건조 싸이클을 위해 가동될 때, 만약 상기 드라이어가 차거나 완전히 예열되지 않았다면, 상 변화 열 교환기(106)는 절약 장치로 들어가고 예열이 건조 장치에 기여하는 냉각제를 가열할 것이다. 상기 절약 장치(50)는 이와 같은 열을 곧바로 압축기 흡입구로 보내고, 흡입구 가스 밀도와 냉각제 량 흐름을 증가시킨다. 이는 상 변화 매체의 영향을 혼합하게 된다; 히트 펌프는 기동 온도에 도달하기 전에 유용한 효율성을 수행하고, 더욱이 예열 시간을 감소 시킨 다.

매체가 완전히 결빙되고 더이상의 열을 제공할 수 없을 때, 또는 이러한 일이 발생하기 전에 건조 장치가 적당한 온도에 도달하면, 상기 매체는 열 보내는 것을 중지하고, 싸이클은 통상적으로 지속된다. 상기 접근은 추가적인 에너지 소비량 없이 예열 시간을 충분히 줄이고, 건조 시간 및 부하 당 에너지 소비량을 효과적으로 감소시킨다.

능동 팽창기(Active Expander)

도 11에서 나타낸 바와 같이, 히트 펌프 효율성을 개선하고 더욱이 건조 에너지 소비량을 감소하기 위해서는, 본 실시예는 TEV의 위치 안에서 능동 팽창기(108)를 사용한다. 상기 팽창기(108)는 TEV와 동일한 기능을 제공하지만, 압력 저하의 공급원 같은 역행 할 수 없는 마찰을 사용하는 대신, 냉각제로부터 에너지를 가역 추출한다. 바람직한 실시예는 작은 스크롤 형태의 냉각제 압축기를 사용하고, 팽창기와 같이 역으로 기동하며, 유용한 전기를 발생한다. 스크롤형 팽창기는 팽창하는 동안 냉각제의 내부 증발을 유리하게 용인할 것이다.

이와 같은 장치는 히트 펌프 냉각제 순환로의 밀폐성을 유지하며, 그와 일치하는 설계 수명과 신뢰도를 유지한다. 팽창기로부터 전기 출력값은 팽창기 회전 속도의 범위를 넘어서서 지속적으로 통제된 전기 공급을 제공하는 전자 컨트롤러로 보내진다. 합성된 깨끗한 전기 공급은 팬 및/내지 드럼 모터와 같은 부수적인 물품 을 사용할 수 있고, 또는 바라던대로 압축기 전력의 일부를 제공할 수 있다.

개선된 냉각제 및 동일 사용을 위한 장비(Advanced Refrigerant and Equipment for Using Same)

히트 펌프로부터 탄화수소, 플루오르 그리고 염소 모두를 제거하는데 있어서 흥미로운 점은, 냉각제와 같이 물을 사용하는 이점이 있다는 것이다. 히트 펌프 장치는 물을 바탕으로한 작업 용액이 제로 오존 붕괴 지수(ODP: Ozone Depletion Potential)와 제로 지구 온난화 현상 같은 생산 이점을 제공하는 새로운 설비 설계 고려사항들을 제공하는 경향이 있다.

히트 펌프 장치이 냉각제와 마찬가지로 물을 사용하는 것은 충분히 낮은 압력을 기동시킬 것이고, 높은 체적 흐름은 통상적인 냉각제를 포함할 것이다. 물을 바탕으로한 냉각제를 위해 설계된 히트 펌프 설비는 균형잡히게 다른 요구사항들을 포함한다.

히트 펌프 건조 장치의 바람직한 온도 범위 내에서 기동하는 펌프 시스템 안에서의 표준 시스템 압력은, 하부측에서는 1PSIA 보다 작고, 상부측에서는 10 PSIA보다 작다. 냉각제 체적 흐름 비율은 통상적인 시스템보다 사실상 더 높다. 바람직한 실시예를 위한 압축기는 혼합된 설계이다. 통상적인 히트 펌프 압축기만큼 고압 송풍기와 유사하다.

적당한 압축기의 일실시예는 일반적인 회전 날개 장치와 비교되는 하부측 위 의 깊은 진공과 차이가 많이나는 압력을 사용하기 위해 활용되는 회전 날개 타입이다. 하나의 대체 실시예는 재생식 송풍기 단계를 구비한다. 통상적인 재생식 송풍기는 히트 펌프에서 사용되는 충분히 차이나는 압력에 적당하지 않고, 수정된 설계가 필요하다. 일실시예는 단계적인 재생식 송풍기 단계를 다수 구비한다.

본 시스템의 낮은 압력 측은 주변 대기의 압력에 관해서 충분한 진공 상태에서 기동한다. 이를 제공하기 위해, 자루 씨일 등을 통해 시스템을 침투하는 공기를 예방하기 위한 적당한 수단이 필요하다. 상기와 같은 목적을 위해, 그리고 모터를 냉각하기 위해, 압축기 블럭은 통상적인 히트 펌프 압축기와 유사한 밀봉 외피로 싸여있는 것이 바람직하다.

통상적인 시스템에서 냉각제 가용성 윤활유는 압축기에서 사용된다. 작은 양은 피스톤 링, 스크롤 씨일 등을 통해 변함없이 압축기를 빠져나간다. 빠져나간 윤활유는 냉각제 순환로 모두를 순환하는 것이 허용되어 있고, 결국 흡입구 측에서 압축기로 돌아온다.

수냉각제와 더불어 사용하는 하나의 압축기 실시예는, 주유할 필요가 없으며 윤활유가 필요없는 타입이다. 품질에 의해 개선된 씨일과 감소된 송풍을 제공하는 하나의 대체 실시예는, 냉각제 순환로 모두를 순환하도록 허용된 가용성 윤활유 물을 섞는다. 바람직한 윤활유는 수냉각제의 열역학 성질을 실질적으로 격하시키지 않을 것이다.

냉각수는 부식 가능성을 이끌어낸다. 바람직한 실시예에서, 배관은 비금속성이고, 배관 부식은 논쟁거리가 아니다. 압축기에서의 부식은 복수의 방법에 의해 나타날 수 있다. 하나의 실시예는 가용성 윤활유에서 부식 억제제를 사용한다. 부식 억제제와 함께 또는 억제제 없이 사용되는 대체 방법은, 습구성 요소 압축기를 위해 부식 저항 재료 또는 도금을 사용한다.

제3 실시예는 시스템 관에 설치되어 있는 산소 제거 수단으로 구비되어 있다. 상기 수단은 가동 시간의 제1 몇 분 또는 몇 시간 동안 냉각제로부터 부유하는 산소를 제거하고, 압축기, 관 그리고 냉각제와 접촉하는 시스템 구성요소 전체에서의 부식을 완화하거나 제거한다. 상기 제거 매체는 유효한 산소와 재반응할 수 있고, 매체에 사로잡힌 잔존물인 비활성 혼합물로 전환되며, 촉매 반응을 일으켜 흡수할 수 있거나 시스템으로부터 유효 산소를 제거하기 위한 다른 적당한 수단을 이용할 수 있다.

바람직하게 밀폐된 실시예에서, 제거 수단은 산소 제거 과정에서 실질적으로 소비하는 제거가능한 일회용이 될 수 있다. 제거 매체는 시스템 제조 중에 설치된 씨일 통 안에 넣을 수 있고, 제1 사용 중에 유효 산소를 제거하고, 마치 통상적인 시스템에 사용된 필터/ 건조 장치 같은 영구적인 수동소자가 될 수 있다.

본 시스템에서의 열 교환기는 통상적인 히트 펌프 교환 설계와 다를 수 있다. 낮은 기동 압력과 높은 체적 측정 흐름율에 비추어, 전통적인 작게 천공된 판과 U 튜브 구성은 적절하게 기동하지 않을 것이다. 바람직한 교환기 실시예는 사실상 평행한 유입 튜브 또는 채널을 어셈블리시킨 비교적 큰 직경의 유입 및 배출 포트를 구비한다. 낮은 기동 압력은 굉장히 저렴한 교환기 설계를 허용할 것이다.

상기 배관 설계는 통상적인 시스템으로부터 변경할 수 있다. 좀 더 큰 직경 과 알루미늄, PVC 또는 다른 적당한 중합체와 같이 좀더 가벼운 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, PVC 관은 통상적인 시스템보다 제조 비용을 훨씸 절감할 수 있는, 용해력 있는 접합 조인트를 사용할 수 있다.

수냉각제는 냉방 시스템에서의 전형적인 온도에서 실용적인 포화 압력을 나타내고, 수냉각제를 사용하는 히트 펌프 설비는 히트 펌프 건조 장치에서 뿐 아니라 냉방 적용에도 사용된다.

추가적 특성(Supplemental Features)

운동화류와 같이 비텀블 제품을 건조시키기 위한 고정 드럼(Stationary Drum For Drying Nontumble Items Such As Sneakers)

통상적인 건조 장치는 흔히 운동화 등을 건조하기 위한 제거할 수 있는 고정 선반을 제공한다. 이 선반은 일반적으로 회전하지 않는 드럼 벽 후면과 전면 출입구 하우징에 부착된다. 이는 단지 텀블링 될 수 없는 물품을 위한 고정단을 제공하기 위함이다.

히트 펌프 건조 장치는 운동화 같은 물품을 건조하기 위해 정지할 수 있는 분리 드럼 또는 날개 구동장치를 구비한다. 원한다면, 텀블링하지 않는 물품의 많은 양을 건조하기 위한 다단계 선반을 제공한다. 상기 선반은 복잡한 부착 수단을 필요로 하지 않으면서 드럼 안에 간단하게 달려있다.

하나의 대체 실시예는 물품이 건조되게끔 잡아두는 하나 또는 다단계의 선반을 구비함으로써, 드럼 또는 날개는 이러한 젖은 물품이 텀블링 되거나 떨어지지 않도록 하면서 회전할 수 있다. 본 실시예에서, 젖은 물품을 건조하기 위해 늘어난 노출을 제공하는 동안, 드럼 또는 날개의 회전 속도는 불균형의 영향을 최소화하기 위해 감소될 수 있다. 고정 드럼 실시예에서, 이러한 타입의 선반은 날개에 부착할 수 있고, 완전한 한 개처럼 회전시킬 수 있다.

모듈식 히트 펌프(Modular Heat Pump)

히트 펌프 장치는 수리 또는 교체를 위한 단순화된 제거를 허용하는 단일 모듈처럼 고안할 수 있다. 단일 모듈은 또한 현존하는 통상적인 텀블 건조 장치에 유리하게 연결될 수 있고, 따라서 이를 히트 펌프 건조 장치로 전환할 수 있다. 후자의 경우, 상기 모듈은 건조 장치 좌석 위에 연결된 받침대와 같이 구성할 수 있다.

히트 펌프 건조 장치 시트(Heat Pump Dryer Sheets)

일반적으로 자동 판매기에서 사용가능한 많은 수의 건조 장치 시트는 건조하는 동안 공기를 제거하는 직물 연화제의 한 형태를 포함하고, 직물에 스며든다. 상기 시트들은 통상적인 건조 장치를 위해 설계되었고, 드럼 공기가 지속적으로 실내 공기로 교체되는 것과 같이 바람직한 농도를 유지하기 위한 충분히 활동적인 증기 를 생산한다.

히트 펌프 건조 장치는 챔버 내 공기와 함께 공기 순환로를 희석시키지 않고, 건조 장치 시트는 통상적인 건조 장치의 사용을 위해 필요한 활동적인 증기의 양을 생산할 필요가 없다. 히트 펌프 건조 장치와 함께 사용하기 위한 감소된 건조 장치 시트의 증발 비율은 충분히 적은 비용으로 통상적인 건조 장치에서 사용된 통상적인 건조 장치 시트에 상응하는 성능을 나타낸다.

대체 실시예에서, 접근하기 쉬운 적당한 홀더는 좀 더 긴 수명을 가지는 산물이 위치할 수 있는 히트 펌프 건조 장치 공기 순환로에 제공될 수 있다. 상기 산물은 활동적인 열이나 습한 공기가 바람직하고, 오직 건조하는 동안 저속으로 움직이는 증기를 제거할 수 있다. 이는 해면이나 몰딩된 량 등과 같이 제조할 수 있고, 교체되기 전, 바람직한 수의 건조 싸이클 내에 언제든지 지속될 수 있게 설계되었다. 홀더는 린트 필터 어셈블리의 일부처럼 출입구에 위치하고 있거나 공기 순환로 내의 모든 적절한 위치 해 있다.

히트 펌프 온수 공급원(Heat Pump Hot Water Source)

히트 펌프 온수 공급원은 냉수로부터 온수를 발생시키거나 물 가열 공급 흐름을 예열할 것이다. 모든 적당한 처리를 위해 처리용 물을 가열하거나 예열할 수 있다. 이는 열을 복구시키거나 저장함으로써 성취할 수 있고, 나머지는 세탁기 또는 세탁기들에서와 마찬가지로 배출 온수에서 소모하게 된다. 열 저장은 파라핀이 나 공용염 같이 이후의 열 복구와 이후의 사용을 허용하는 바람직한 상 변화 매체를 통해 성취되는 것이 바람직하다; 열 공급원과 가열되는 과정은 동시에 수행될 필요가 없다.

히트 펌프는 저온 수도물처럼 유입되는 세탁 수를 적당한 물 온도로 상승시키기 위해 저장 열을 사용하는 것이 바람직하다. 히트 펌프 수단은 많은 세탁 출구로부터 열을 모으고 저장하는 커다란 중앙 시스템을 구비하고, 복수의 세탁기를 위해 세탁 수를 가열한다. 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 단일 세탁기에 결합되어 있거나 현존하는 세탁기의 아래에 위치한 받침대로 형성되어 있다. 상업용 건조 장치는 그와 상응하는 건조 장치에 비해 충분히 작고, 상기 받침대는 세탁기를 통상적인 선적 높이보다 높게 할 수 있다.

바람직한 실시예의 한 예는 도 28에 나타나있다. 이 실시예에서, 압축기(16), 콘덴서(110), 절약장치(50), 리시버(28), TEV(30), 그리고 증발기(112)를 구비하는 히트 펌프는 열 저장 수단 (114)과 (116) 사이에 놓인다. 열 저장 수단 (114)와 (116)은 적당한 열 저장 매체를 구비할 수 있다; 바람직한 열 저장 실시예는 파라핀이나 공용염, 또는 그에 적당히 섞인 적당한 상 변화 매체의 용기를 구비한다. 바람직한 실시예에서, 열 교환기 (118)과 (112)는 열 저장 수단 배출 측(114)와 열 교환기 (110)과 (112) 사이에 놓이고, 열 저장 매체 공급 측(116) 사이에 놓인다.

세탁기(124)가 세탁용 온수를 호출할 때, 수도물은 (1)지점에서 열 저장 수단(116) 공급 측으로 들어가고 열 교환 수단(120)을 통과해, 아래에 묘사된 것과 같이 바람직한 세탁 온도로 수도물을 가열하는 가열 저장 매체와 결합된다. (2)지점에서 가열된 세탁 수는 열 저장 수단(116)을 빠져나와 예열 히터(34)로 들어간다. 상기 세탁 수는 (3)지점에서 예열 히터(34)를 통과해 세탁기(124) 온수 유입구로 들어간다. 냉각이 시작되는 첫 가동 동안, 만약 유입하는 찬 수도물을 가열하기 위해 저장된 열이 부족하다면, 예열 히터(34)는 세탁수를 가열하기 위해 가동될 수 있다.

처음 또는 이후의 어떠한 세탁 싸이클에서도, 세탁기(124)를 나가는 배출수은 상당한 열을 간직한다. 상기 배출수이 (4)지점에서 세탁기(124)를 나가고 배출 전환 밸브(126)로 들어간다. 만약 배출수이 충분히 따뜻하다면, (7)지점에서 상기 전환 밸브(126)를 통과해 열 저장 수단(114)의 배출 측으로 들어간다. 곧 배출수은 열 교환 수단(118)을 통과해 열 저장 매체에 결합된다. 열 교환 수단(118)은 배출수로부터 열을 열 저장 매체로 전달하고, 냉각된 배출수은 (5)지점에서 외부 배출 설비로 나간다.

열 저장 수단(114) 안에 있는 열 저장 매체는, 배출수로부터 전달된 열을 간직한다. 바람직한 실시예에서, 상기 매체는 파라핀이나 공용염, 또는 그에 적당히 섞인 적당한 상 변화 타입이다. 열 저장 매체는 하나 또는 그 이상의 완벽한 세탁 싸이클의 열을 저장하기 위한 충분한 용량을 포함하는 것이 바람직하다.

히트 펌프는 열 저장 수단(114)의 배출쪽에 저장된 열을 냉각제 증발기의 열 교환기 수단(112)을 경유하고, 냉각제 콘덴서의 열 교환기 수단(120)을 경유해 열 저장 매체(116)의 공급쪽으로 전달한다. 열 저장 매체(116)의 공급쪽은 펌핑된 열 을 저장하고 있다. 열 저장 매체(116)의 공급쪽은 매체의 배출 측과 유사하게 세탁 온도에 상응하는 녹는 점과 함께 상 변화 매체인 것이 바람직하다.

세탁용 물을 가열하기 위해 충분한 열이 공급쪽 매체에 저장될 때, 예열 히터(34)는 더이상 필요하지 않으며, 중단될 수 있다. 유입되는 찬 수도물은 열 저장 매체(116)로부터 열을 유입하는 수도물로 전달하는 열 교환기 수단(110)을 통과한다. 따라서 이미 바람직한 세탁 온도라면 변화하지 않는 상기 수도물은 바람직한 세탁 온도로 가열되고, (2)지점에서 열 저장 수단(116)의 공급 측을 빠져나가 예열 히터(34)를 통과해 (3)지점인 세탁기(124)의 온수 유입구로 들어간다.

배출쪽 물 열 교환기(112)과 저장 수단(114)은 실시간으로 배출수의 열을 복구하고 저장하기 위해 충분한 열 교환 용량인 것이 바람직하다. 게다가, 공급쪽 물 열 교환기(120)와 저장 수단(116)은 실시간으로 세탁하기 위한 유입 수도물을 가열하기 위해 충분한 열 교환 용량인 것이 바람직하다.

상기 열 저장 수단은 세탁기(124)가 최대 유휴 시간(idle time)을 넘어선 시간, 예를 들면 밤새도록, 일정 기간동안 열을 충분히 저장할 수 있도록 격리되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 열은 배출측과 공급측 양쪽에 다 저장되어 있다. 이는 상대적으로 낮게 유입하고 배출하는 효율 싸이클의 이점을 가진다; 각자는 일반적으로 거의 5분이 필요하고, 전형적으로 15분에서 20분의 간격을 두고 일어난다.

히트 펌프는 열 저장 수단보다 적은 용량이 바람직하고, 배출하고 유입하는 시간 이상 동안 기동하며, 열 저장 수단의 배출 측에서 공급 측으로 저장 열을 펌 핑하기 위해 필요로 하는 유입 싸이클 사이의 간격보다 작다.

대신, 열 저장 매체는 오직 배출 또는 배출 측에서만 제공된다. 본 실시예에서, 히트 펌프는 실시간으로 배출수로부터 열 또는 세탁용 물로 향하는 물을 펌핑하기에 충분한 용량을 가진다. 이 실시예는 양쪽 모두가 아닌 배출 또는 공급 측 둘 중 하나에서 열 저장 수단의 사용을 허용하지만, 충분히 더 크고 비싼 히트 펌프를 요구한다.

실제로, 세탁용 물은 따뜻하고, 헹굼용 물은 따뜻하거나 저온 것이 일반적이다. 저온 수도물이 열 저장 수단(114) 배출 측을 통과하는 것은 불리하다. 바람직한 실시예에서, 출구 물 온도가 미리 설정된 스레쉬홀드 아래로 내려가면, 전환 밸브(126)가 가동되고, 출구 물은 (4)지점에서 열 저장 수단(114)을 완전히 우회하여 (6)지점에서 외부 배출 설비로 바로 들어간다.

저온 출구 물은 일반적으로 저온 유입 싸이클을 따르는데, 이때 유입 수도물과 동일하게 가열할 필요는 없다. 대체로, 세탁 싸이클의 과반수를 충분히 넘는 저장 열은 필요 열에 상응하는 것이 일반적이다.

세탁기(124) 통이나 드럼은 세탁 생존 시간 동안 열 손실을 최소화하기 위해 격리하는 것이 바람직하다. 세탁기 또는 복수의 세탁기와 더불어 상기 시스템이 사용될 때의 전형적인 에너지와 기동 비용 감소는 히트 펌프 건조 장치의 전형적인 에너지와 기동 비용 감소에 상응한다.

부록 A(Appendix A) : 이론적 고려 사항(Theoretical Considerations)

건조의 세가지 상태(Three States of Drying)

대류 건조에서, 젖은 직물을 마른 직물로 변화 시키는데에는 세가지 인지 가능 상태가 있다; 예열(Warmup) 또는 상승 상태(Rising Rate), 지연 상태(Steady State), 그리고 하강 상태(Falling Rate)

예열은 대류 건조의 제1 상태이다. 본 상태에서, 직물은 습한 공기를 가장 많이 보유하고 있고, 건조 공기는 상대적으로 건조하다. 본 단계에서, 건조되기 위한 직물의 표면 온도는 건조 공기의 습구 온도보다 낮다. 이것이 예열 상태동안의 가동 메커니즘이다. 건조 공기의 습구 온도는 감소되어야 하고, 의류의 표면 온도는 증가해야 한다. 따라서 건조 공기는 열을 의류로 전달해야 하고, 의류는 습한 공기를 공기로 전달해야 한다. 이 메커니즘은 평형 상태에 도달할 때 즉, 의류의 표면 온도가 습구 온도와 동일할 때 중단될 것이다.

지연 상태 건조 동안, 의류의 표면 온도는 공기의 습구 온도가 그러하듯 일정한 채로 남아있다. 의류에서 공기로부터 습한 공기는 안정된 전달 비율을 가지며, 이 시간 동안 드럼은 효과적으로 단열적이다. 지연 상태에서 건조 메커니즘은 공기/직물 경계층과 대부분 수증기 사이 분압에 있어서의 차이가 있다 (Low Temperature Drying Mechanism 이하에서 논의하도록 한다.) 지연 상태는 젖은 직물의 중심이 표면에서 공기로 방출하는 습한 공기와 동일한 비율로 표면에 충분한 습한 공기를 제공하는 동안 지속된다. 그러나 어떤 시점이 되면, 직물의 중심에는 이미 이를 지탱하기 위한 습한 공기가 충분하지 않으며, 량 전달은 상기 과정을 감속하기 시작할 것이다. 이 스레쉬홀드는 Critical Moisture Content를 참조할 수 있다. 결정적인 습한 공기 보유는 직물 그 자체 뿐만 아니라 세탁물의 크기와 형태에 따라 다르다.

하강 상태는 건조의 최후 그리고 최저로 효율적인 상태이다. 본 상태에서, 공기/직물 경계층 안에 있는 물의 분압을 일정하게 유지하기 위한 직물 표면 근처에서의 습한 공기는 불충분하다. 상기 분압이 감소함에 따라, 건조에 이은 가동력도 감소한다. 건조 공기는 오직 표면 상의 습한 공기만을 제거할 수 있는 것 처럼, 량 전달은 본 상태에서 병목 현상을 일으킨다. 량 전달은 중심에서 직물을 통해 표면으로 가는 습한 공기의 이동이고, 두 가지 변수에 의해 영향을 받는다; 직물 그 자체, 그리고 그의 내부 에너지. 직물은 바뀔 수 없으므로, 건조를 위한 가동력을 증가시키기 위해 유일하게 사용되는 변수는 의류의 내부 에너지이다. 본 상태동안 대류를 통해 열을 전달하는 것은 상대적으로 어렵고, 따라서 건조 비율은 점근적으로 될 때까지 지속적으로 떨어진다. 이는 대류 건조를 위한 실질적인 제한 사항이다.

저온 건조 메커니즘(Low Temperature Drying Mechanism)

평형 상태 습기 함유량(Equilibrium Moisture Content)

고체의 건조에 있어서, 흡습성 재료와 비흡습성 재료를 구분하는 것이 중요 하다. 만약 흡습성 재료가 평형 상태에 도달할 때까지 공기와 접촉하며 일정한 온도와 습도를 유지하고 있다면, 상기 재료는 일정 습기 함유량에 도달할 것이다. 이 습기는 특수한 조건을 위해 평형상태 습기 함유량이라 칭할 것이다. 평형상태 습기는 표면 막처럼 흡수되거나 감소된 압력에서 고체의 바람직한 모세관으로 농축될 수 있고, 이의 농도는 주변 기체의 온도와 습도에 따라 변동한다. 예를 들어 60^o F 에서 120^o F와 같은 저온에서, 평형상태 습기 함유량 대(vs) 상대 습도 백분율의 표는 온도와 반드시 독립적이다. 0%의 습도에서 모든 재료의 평형상태 습기 함유량은 0%이다" (Perry 및 Chilton, Chemical Engineers' Handbook, Fifth Edition: 20-12. McGraw-Hill, 1973)

상기 인용은, 상대적으로 낮은 온도에서의 건조 의류 이론 이후를 보여주고 있다. 상기 건조를 위한 메커니즘은 물을 끓이는 것이 아니라 오히려, 다른 수분량을 보유한 두 개의 물체를 평형 상태로 도달시키는 경향이다. 이는 저온 날씨에서 피부를 건조시키는 메커니즘과 같다. 이는 건조 매체(이 경우는 공기) 안에 있는 물의 분압과 습한 직물의 표면 사이의 차이에 의해 추진된다.

지연 상태 건조 동안 의류의 표면은 언제나 주위 공기(직물의 중심은 표면보다 차갑게 측정될 것임.)의 습구 온도에 있어야 한다. 의류와 공기 사이의 경계층에서, 의류와 주위 공기의 얇은 막 양쪽 모두의 온도는 습구 온도가 될 것이다. 의류가 젖어 있기 때문에, 주위 공기의 층은 포화(100% RH) 될 것이다. 상기 공기 층 에 있는 수증기의 분압은 경계층의 온도에서 100% RH 임이 분명하게 주지되어 있다. 건조 공기 대부분의 상대 습도는 100%가 아니라, 사실상 훨씬 낮다. 이는 대부분의 공기 수증기 부분압이 더 낮은 것과 부합한다.

상기 분압의 차이는 경계층의 수증기를 대부분의 공기로 이동시킨다. 상기 수증기의 손실은 의류의 표면, 의류 건조 그리고 공기 경계층을 다시 적심에 의해 즉시 벌충된다. 이 메커니즘은 다음과 같은 방정식에서의 건조 비율과 관계 있다.

Drying Rate = h * A x D_P

상기 방정식에서, ht는 습한 직물과 대류 건조 매체(이 경우는, 공기) 사이의 열 전달 계수의 합계이다. A는 건조 매체에 노출된 습한 직물의 어셈블리 표면 넓이의 합계이다. A는 짐의 크기, 건조 드럼의 크기, 그리고 드럼 회전 속도에 좌우된다. D_P는 이전에 논의된, 분압차이다.

상기 방정식은 주어진 크기의 드럼 내 세탁물의 주어진 짐을 보여주고 있고, 건조 비율을 바로 통제하는 유일한 변수는 분압차(D_P)이다. D_P를 증가시키는 방법은 두 가지가 있고, 따라서 건조 비율은; 경계층에서의 수증기 포화 부분압을 증가시키거나 대부분의 공기에 있는 수증기의 부분압을 감소시킨다.

통상적인 건조 장치는 실내 공기를 뽑아내므로 대부분의 공기에 있는 수증기의 부분압을 감소시킬 능력이 없고, 공기에 있는 수증기의 부분압은 건조 구 온도와 더불어 적당하게 변화하지 않는다. 대신, 통상적인 건조 장치는 교대로 경계층에서의 수증기 부분압을 증가시키는 의류의 표면 온도를 증가시키는데 열을 사용한 다.

히트 펌프 건조 장치가 아무리 드럼 안으로 들어가는 대부분의 공기가 보유하는 모든 습한 공기를 감소하기 위한 증발기 코일 역시 사용한다 해도, 같은 방법으로 열을 일부가 사용한다.

대부분의 공기에 있는 물의 부분압 감소와 경계층에 있는 물의 부분압 증가의 결합된 용량은 더 낮은 드럼 입구 온도에서 히트 펌프 건조 장치가 더 빨리 건조되게 한다.

예비 수분 제어(Standby Moisture Handling)

긴 작업 중단 시간 동안, 건조 공기 순환로에 있는 수분은 상하게 되고, 박테리아 증식을 뒷받침할 것이다. 이하 약술함과 같이 이는 다양한 방법으로 취급할 수 있다. 상기 취급 방법은 개별적으로 또는 서로 결합하여 사용할 수 있다.

1: 건조 장치의 건조(Drying out the dryer)

A: Active System은 하나 또는 두 개의 작은 팬의 사용하고, 아마도 각각 20 watt를 필요로 할 것이다. 이는 건조 공기 순환로를 정화하기 위해, 가동되는 것들 사이에 형성된다. 하나의 팬와 하나의 구멍 또는 하나의 흡입 팬와 배출 팬가 사용될 수 있다. 빨리 정화할 필요가 없기 때문에, 이들 기류는 굉장히 적을 것이 다. 이들은 각 가동 이후에 일시적으로 순환할 수 있거나 공회전 시간의 미리 결정된 기간 뒤에 순환하도록 프로그램할 수 있다.

도 39는 활동중인 시스템을 나타내고 있다. 거기에 나타나 있듯이, 입구 정화 팬(1060) 입구는 건조 공기 순환로로 공기를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 출구 정화 팬(1060)는 검사 밸브 또는 완충기(1062)를 통해 건조 공기 순환로에 연결될 수 있다. 상기 시스템은 또한 검사 밸브 또는 완충기(1066)를 통해 건조 공기 순환로에 연결된 출구 정화 팬(1064)을 포함할 수 있다.

상기 접근을 위한 출구는 가동될 수 있고, 솔레노이드나 모터를 기동시킬 수 있다. 이는 또한 베니션 블라인드(venetion blinds) 구조와 유사하게 간단한 일방적인 셔터가 될 수 있다. 만약 상기 출구가 주 송풍기 흡입구에 위치하고, 주 송풍기가 가동중일 때 폐쇄하도록 편향되었다면, 정상적인 건조 기동 동안 폐쇄될 것이다.정화용 팬이 가동 중일 때, 정화용 공기가 나갈 수 있도록 개방될 것이다. 주 송풍기 출구 상의 완충기와 더불어 상기 모든 구성은 역으로 되어 공기가 오로지 들어오기만 하도록 하고, 정화용 팬은 공기를 배출한다.

B: Passive System . Mitsubishi에서 만들어지고, 냉장고의 야채실에서 사용된 습도 감지 반투과성 막 재료는 건조 공기 순환로에서 사용될 수 있다. 원한다면, 두 포트는 건조 공기 순환로를 통한 교차 흐름을 허용하기 위해 만들 수 있다. 상기 포트들은 막의 압력을 경감시키기 위해, 주변 공기에 비해 상대적으로 낮은 압력의 지점에 위치한다.

이제는 도 39를 참조한 바람직한 실시예에서, 하나의 막(1068)은 드럼 입구 와 같은 건조 공기 순환로의 건조 구역에 위치할 수 있다. 상기 막(1068)은 곧 습도에 부응하여 폐쇄될 것이다. 건조 장치가 공회전 중일 때, 그리고 회로에 있는 습도가 대등해질 때, 상기 막(1068)은 개방되고, 수분을 상기 회로의 밖으로 천천히 이동하도록 허용한다. 대신, 하나의 막(1068)과 하나의 작은 정화용 팬(1064)이 사용될 수 있다.

2: 항균(Antibacterial)

A: Ultraviolet Lamps : 증발기 영역에 있는 자외선 램프는 회로 내의 박테리아 증식을 급격히 경감시키고, 의류를 산뜻하게 하는데 도움을 줄 것이다. 작은 직경의 형광 UV 램프는 증발기를 가로질러 위치해 있으므로, 판 사이 공간을 투과하는 빛은 매우 효과적일 것이다. 도 39는 복수의 자외선 광원(1070)이 증발기(18)를 덮고 있는 자가 세탁형 린트에 근접해 있다.

B: Ozone Generator means: 오존 발생기 수단은 박테리아 증식을 더디게 하고, 의류 냄새를 상당히 신선하게 하는데 사용한다. 상기 수단은 공회전 시간 및/내지 건조 시간 동안 가동될 것이다. 이는 바람직하게는 두 개의 조절 눈금을 가져서 오지네이터(ozinator)가 유휴 시간 동안 저전력에서 구동되고, 건조 시간동안 고전력에서 구동되게 한다.

C: Dryer Sheets : 폐쇄 회로 시스템은 더 적은 취급 증기와 매우 바람직한 결과를 제공하는 것으로 보이고 적어도 하루나 이틀 동안 좋은 냄새가 나는 건조 장치를 빠져나가는 표준 시트의 1/4보다 적은 양을 필요로 한다.

D: 통합 린트 필터 및 건조 장치 시트(Integrated Lint Filter Dryer Sheet)

린트 필터는 굉장히 작은 기공의 개방 세포 거품으로 만들어져 있고, 또는 골판지를 기초로 한 매체는 일회용 건조 시트와 유사한 직물 연화제 성질을 처리할 수 있다. 상기 필터는 건조 장치의 특정 모델에 적합하고 현존하는 린트 필터를 대신하는 적당한 일회용 또는 재사용할 수 있는 하우징에 설치되어 있다. 상기 필터는 복수의 짐을 포기하기 전에 가동하는 것을 허용하도록 필터는 충분한 표면 범위(예를 들어 주름을 통해)를 가져야 한다.

히트 펌프 건조 장치에서, 훨씬 적은 린트가 생성하고, 히트 펌프 건조 장치의 폐쇄 회로 구성이 적은 연화제 성질을 소비하므로, 무수한 짐들을 위한 필터/연화제 실시의 실시예를 촉진시킨다. 히트 펌프 건조 장치에 있는 상기 타입의 필터는 10개 혹은 그 이상되는 짐의 설계 수명을 가질 수 있고, 주당 아주 적은 교체를 허용한다.

통합 자가 세탁형 린트 제거(Integrated Self Cleaning Lint Removal)

현재까지의 건조 장치 설계는 린트가 증발기에 도달하는 것을 예방하기 위해 노력했다. 린트는 젖은 증발기 표면에 고착하려는 경향이 있고, 결국은 상기 표면 을 폐색한다. 그러나, 상대적으로 작은 양의 린트는 본 건조 장치에 의해 산출되고, 증발기는 린트에 끌어 당겨지도록 설계될 수 있으며, 린트 필터의 필요성을 모두 제거한다. 도 36은 이와 같은 실시예를 보여주고 있다.

상기 증발기(18)는 복수의 판(미도시)을 가질 수 있으며, 이는 기류를 격하시키지 않으면서 판 위에 알맞은 린트 증강을 허용하기에 충분하게 일정한 간격을 둔다. 회선형의 판은 평평한 판보다 보다 많은 린트를 끌어당길 수 있는 경향이 있다. 상기 린트의 일부는 응축액과 함께 집수 용기(20)로 씻겨 내려갈 수 있다.

증발기(18)는 자가 세탁가능 하다. 도 36에 나타낸 바와 같이, 집수통(22)으로부터 응축액의 분무나 세제는 증발기 판 위의 린트 분출 펌프(1020)에 의해 펌핑될 수 있고, 남은 모든 린트를 응축 용기(20) 안으로 세정한다. 린트는 곧 배출 펌프(1022)에 의해 응축 출구 배출과 더불어 건조 장치 밖으로 펌핑되어 나온다. 이러한 씻어 내리기는 각 건조 싸이클의 말미나 건조하는 동안 프로그래밍된 간격 사이에 일어날 수 있다. 예를 들어, 린트 분출 제어부(1024)가 제공될 수 있다. 건조하는 동안 지속적으로 씻어내리는 물을 순환하는 것은 이점이 있을 수 있다; 이의 요약된 성능의 영향은 가치를 평가할 수 있다.

더욱이, 자가 세탁형 린트 방출장치(1026)는 기류 통로 안에 제공될 수 있다. 상기 방출장치(1026)는 송풍기(12)와 증발기(18) 사이에 놓일 수 있으며, 원한다면 증발기는 스스로 세탁할 수 있다. 집수통(22)으로부터 물은 펌프(1020)에 의해 린트 방출장치(1026)으로 제공될 수 있다. 린트를 포함한 물은 상기 용기(1028)에 의해 회수될 수 있고, 상기 집수통(22)으로 배출될 수 있다.

큰 체적의 분출이 아무리 더 나은 결과를 산출할 법해도, 적당한 온도 압력은 판으로부터 린트 제거를 용이하게 한다. 각 쌍의 판 사이에서 적어도 하나 이상의 배출 노즐과 더불어 판 설계와 결합된 적당한 복합 설계는, 내부판 공백에 완전히 분출할 것이다. 씻겨 내려가기 위한 적당한 물을 포함한 더 큰 집수통이 바람직할 것이다.

상기 어셈블리는 증발기의 상단 전역을 한 번 통과하거나 여러 높이에서 증발기 전역을 여러 번 통과한다. 이는 냉각제 순환로와 유사한 추가적인 배관 회로로 구성되어 판 사이에서 구멍 뚫려있다. 만약 복수의 작은 구멍이 사용되어 판 사이의 각자 공백에서 여러 번 일어난다면, 판 사이에서 정확하게 구멍을 정렬할 필요는 없을 것이다. 이는 씻어 내려가는 회로를 증발기를 제작하는 동안 증발기 안으로 결합시키는 것을 허용한다.

씻어 내려가기 위한 추가적인 배관 회로의 추가는 전체 증발기(18)를 약간 커지게 할 것이다. 이는 판 표면과 적합한 린트 선적과 더불어 적당한 효율성을 제공할 것이다.

이 기능은 응축 출구 호스나 씻어 내리는 노즐 둘 중에 하나를 선택하는 응축 전환 밸브와 함께 획득되어 진다. 그렇지만 이는 더 단순하고, 더 의존적이며, 출구 배출을 위한 하나와 씻어 내리는 증발기를 위한 나머지 하나를 포함하는 집수통에 있는 두 펌프를 간단히 사용하기 위한 비용과 비슷하다. 이는 또한 적합한 용도를 위한 각 펌프의 최적의 상태를 허용한다.

상기 열 파이프 어셈블리은 또한 젖는 경향이 있고/있거나, 린트를 끌어당기 며, 게다가 씻겨 내려갈 필요가 있다.

J 핀(J Fins )

도 37에 나타난 바와 같이, 깍지끼듯 한 모양의 J 핀(1030)은, 전여과기 설계 전용에 사용된다. 근접한 J 핀(1030)의 각 쌍은 라인(1032)을 통해 린트 필터 분출수과 더불어 제공되는, 분출수 분무 노즐(1034)를 포함한다. 건조 회로 공기(1034)는 근접한 J 핀(1030)들의 사이에서 지나간다. 물은 용기(1036)에 회수되고, 집수통(22)으로 배출된다. 상기 설계는 미량의 린트 관성 속도를 이용하는데, 이는 J 회전을 극복하지 않고 판 위쪽으로 충돌하는 경향을 가질 것이다. 이는 증발기 설계에서 이루어지지만, 린트를 잡기 위함 보다는 적당한 증발기 용량을 위해 더 높은 판 밀도가 필요하고, J 핀 증발기는 바람직하지 않은 공기 압 강하를 이용할 수도 있다.

투과성 핀(Porous Fins)

텅빈 투과성 판, 소결된 미소공 구조의 재료 또는 미세천공형 시트는 효과적인 물을 축이는 접근을 제공할 수 있다. 씻어내린 물은 적당한 압력에서 각 판에 의해 형성된 텅 빈 밀폐 고압 공간에 공급되고, 젖은 외부 표면과 적합한 하강 배수를 유지하는 구멍을 통과해 흘러 나온다. 이는 완전히 젖은 올가미 표면, 그리고 적시는 표면에조차도 이점을 제공한다. 이는 린트가 젖지 않은 판 표면에 달라 붙고, 이동에 저항하는 것을 예방하도록 돕는다. 또한 이는 어쩌면 좀 더 적은 씻어 내려가는 체적 흐름을 요구할 것이다. 약간 복잡할지라도, 투과성 판은 증발기로 곧바로 제공될 수 있다.

분무 또는 연무(Spray or Fog)

이 방법은 드럼 출구 공기를 축축하게 하는 경향이 있다. 상기 공기는 이미 완전히 젖어있고, 분무나 연무의 축임 효과는 주목할만한 것은 아니다.

분무, 그리고 점점 많아지는 연무는 기류에서 린트를 잡을 것이다, 하지만 설비는 분무/연무가 실린 린트를 출구로 적합하게 운전되도록 만들어져야 하고, 기류에 있는 린트를 증발기로 운반하지 않아야 한다.

분무/연무 공급원의 하강기류에 바로 접한, J 핀들의 조합으로 이루어진 하나의 분무나 연무는 만족스럽게 작업할 것이다. J 핀을 냉각하는 것이 바람직하다. 이는 냉각제 순환로와 더불어 완성될 수 있고, 추가적인 히트 펌프 작업 없이 간단히 공기를 미리 냉각할 것이다.

본 발명에 따라 목적, 수단, 그리고 앞서 말한 이점을 완전히 만족하는 히트 펌프 의류 건조 장치를 제공하는 것은 명백하다. 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 수정, 변형이 가능할 것이다.

본 발명은 의류 및 직물로 만들어진 것들을 건조하기 위한 건조 장치와, 그리고 상기 동일한 것들을 세탁하기 위한 세탁기에 관한 것이다.

Claims (91)

1. 건조할 물품을 수용하는 하나의 챔버;

   제1 온도에서 가열된 건조 공기를 상기 챔버에 공급하는 공기 공급 수단;

   상기 공기 공급 수단에 구비되어, 상기 챔버를 빠져나가는 공기에서 수분을 제거하며 상기 공기의 온도를 이슬점 온도 이하로 떨어뜨리기 위한 수분 제거 수단을 지닌 공기 흐름 통로;

   상기 공기 흐름 통로에 구비되어, 상기 수분 제거 수단을 빠져나가는 상기 공기의 온도를 상기 제1 온도까지 올리는 온도 상승 수단; 및

   액체 상태의 냉각제를 상기 온도 상승 수단으로 통과시키는 수단, 냉각제 량의 흐름을 제어하며 상기 냉각제를 상기 액체 상태에서 액체/증기 상태로 변환시키는 냉각제 량 흐름 제어 수단, 그리고 상기 냉각제를 증기 상태로 변환하도록 상기 액체/증기 상태의 냉각제를 상기 수분 제거 수단으로 통과시키는 수단을 구비하는 하나의 히트 펌프 장치;

   를 포함하는 건조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 상기 냉각제의 압력을 높이며 상기 냉각제를 상기 증기 상태에서 상기 액체 상태로 변환시키는 압축기를 더 구비하는 건조 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 온도 상승 수단은 제1 냉각제-공기 열 교환기를 포함하며, 상기 수분 제거 수단은 제2 냉각제-공기 열 교환기를 포함하는 건조 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각제 량 흐름 제어 수단은 팽창 밸브를 포함하는 건조 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 수분 제거 수단으로부터 물을 회수하는 수단을 더 포함하는 건조 장치.
6. 제1항에 있어서, 공기 흐름 통로를 통해 상기 공기의 흐름을 일으키는 하나의 송풍기와, 그리고 상기 송풍기를 빠져나가는 공기에서 수분을 제거하는 습한 공기 히트 싱크를 더 포함하는 건조 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 온도 상승 수단과 상기 챔버로 향하는 유입구 사이에 위치한 예열 히터를 구비하는 상기 공기 흐름 통로를 더 포함하는 건조 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치에 부착된 외부 예열 증발기를 더 포함하는 건조 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 수분 제거 수단과 상기 외부 예열 증발기로부터 냉각제를 수용하는 하나의 전환 밸브를 더 포함하는 건조 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 공기 흐름 통로는 상기 수분 제거 수단과 상기 온도 상승 수단 사이에 위치한 공기 절약 장치를 구비하는 건조 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 공기 절약 장치는 공기 대 공기 열 교환기를 포함하는 건조 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프는 하나의 압축기 그리고 상당히 낮은 엔탈 피에서 상기 냉각제가 상기 냉각제 량 흐름 제어 수단으로 들어가도록 상기 압축기 전력 소모와 실질적으로 동일한 열을 상기 온도 상승 수단을 빠져나가는 상기 냉각제로부터 제거하는 수단을 포함하는 건조 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 열 제거 수단은 냉각제 대 공기 열 교환기 또는 냉각제 대 액체 열 교환기를 포함하는 건조 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 공기 절약 장치는 하나의 히트 파이프 어셈블리를 포함하는 건조 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 히트 파이프 어셈블리는 습한 공기를 수용하는 하나의 히트 파이프 고온 구역 및 하나의 히트 파이프 저온 구역을 포함하고, 상기 히트 파이프 저온 구역은 상기 히트 파이프 고온 구역으로부터 열을 수용하는 건조 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 히트 파이프 고온 구역은 상기 수분 제거 수단의 유 입구 측에 위치하며, 상기 히트 파이프 저온 구역은 상기 수분 제거 수단의 출구 측에 위치하는 건조 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 히트 파이프 저온 구역은 상기 수분 제거 수단과 상기 온도 상승 수단 사이에 위치한 건조 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 냉각제 절약 장치를 포함하는 건조 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 냉각제 절약 장치는 하나의 고온 절약 장치 구역, 하나의 저온 절약 장치 구역, 그리고 상기 고온 절약 장치 구역에서 상기 저온 절약 장치 구역으로 열을 전달하는 수단을 포함하는 건조 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 고온 절약 장치 구역과 상기 저온 절약 장치 구역은 하나의 열 교환기에 의해 형성되는 건조 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 냉각제 량 흐름 제어 수단은 팽창 밸브를 포함하며, 상기 히트 펌프 장치는 상기 고온 절약 장치 구역과 상기 팽창 밸브 사이에 위치한 하나의 열 제거 수단을 포함하는 건조 장치.
22. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 냉각제 량 흐름을 높이는 압축기 과열 저감기를 포함하는 건조 장치.
23. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내에 상승 기류를 창출하는 상승 기류 창출 수단을 더 포함하는 건조 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 상승 기류 창출 수단은 공기가 출입구 아래에서 상기 챔버로 들어가고 후면 벽의 상단에서 빠져나가는 것을 허용하는 수단을 포함하는 건조 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 상승 기류 창출 수단은 공기가 후면의 벽 바닥 근처 에서 상기 챔버로 들어가고 출입구 위쪽으로 빠져나가는 것을 허용하는 수단을 포함하는 건조 장치.
26. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 하나의 후면 공기 입구와 하나의 전면 배출구를 구비하는 건조 장치.
27. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 하나의 드럼을 구비하고, 상기 드럼은 가열된 벽을 포함하는 건조 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 가열된 드럼 벽은 하나의 냉각제 열 교환기를 포함하는 건조 장치.
29. 제27항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 하나의 압축기를 포함하고, 상기 하나의 가열된 벽은 상기 압축기로부터 과열된 냉각제를 수용하는 건조 장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 냉각제는 상기 가열된 벽을 빠져나가고 상기 공기 온도 상승 수단을 통해 흐르는 건조 장치.
31. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 하나의 고정 드럼과 상기 건조할 물품을 텀블링시키는 복수의 회전 날개를 포함하는 건조 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 날개를 회전시키는 수단을 포함하는 건조 장치.
33. 제31항에 있어서, 상기 회전 날개는 복수의 환형 링에 의해 지지되는 건조 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 복수의 환형 링은 롤러에 의해 지지되는 전방 링과 천공된 디스크와 같은 형태의 후방 링을 포함하는 건조 장치.
35. 제33항에 있어서, 적어도 하나 이상의 상기 링은 마찰이 작은 재료로 형성되 거나 도포되는 건조 장치.
36. 제31항에 있어서, 상기 고정 드럼은 두 개의 반각(half shell)을 포함하는 건조 장치.
37. 제36항에 있어서, 상기 반각(half shell) 사이에 들어맞는 단일 링을 더 포함하는 건조 장치.
38. 제31항에 있어서, 상기 날개는 각각 밑 부분에서 끝단부 쪽으로 갈수록 테이퍼진(tapered) 형상으로 형성되는 건조 장치.
39. 제31항에 있어서, 상기 날개는 각각 상기 날개와 상기 드럼 벽이 접촉하는 부분에서 전방으로 휘어있는 건조 장치.
40. 제31항에 있어서, 상기 날개는 각각 적어도 일부가 유연한 저마찰 재료로 형 성되어있는 건조 장치.
41. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 가열된 공기를 수용하기 위한 하단 개방구와 습한 공기를 배출하기 위한 상단 개방구를 포함하는 건조 장치.
42. 제1항에 있어서, 미리 선택된 가동 시간 이후에, 상기 장치를 기동시키고, 또한 정지시키는 컨트롤러를 더 포함하는 건조 장치.
43. 제42항에 있어서, 상기 컨트롤러는 하나의 타이머를 포함하는 건조 장치.
44. 제42항에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 하나의 송풍기를 더 포함하고, 상기 히트 펌프 장치는 하나의 압축기를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 송풍기 및 상기 압축기를 순차적으로 기동시키는 건조 장치.
45. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 우선 상기 송풍기를 기동시키고, 이어서 상기 챔버의 회전을 기동시키고, 그리고나서 상기 압축기를 기동시키는 건조 장치.
46. 제1항에 있어서, 상기 공기 흐름 통로는 상기 공기 온도 상승 수단으로 공기를 빨아들이는 하나의 유입구 및 습한 공기를 외부의 통장치로 전달하기 위한 송풍기를 지닌 개방형 루프 공기 순환로를 포함하는 건조 장치.
47. 제1항에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 챔버 배출 공기로부터 열을 흡수하기 위한 상 변화 열 교환기를 포함하는 건조 장치.
48. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 능동 팽창기를 포함하는 건조 장치.
49. 제48항에 있어서, 상기 능동 팽창기는 스크롤형 냉각제 압축기를 포함하는 건조 장치.
50. 제1항에 있어서, 건조를 감지하기 위한 수단과, 감지된 건조의 함수로서 상 기 건조 장치를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 건조 장치.
51. 제1항에 있어서, 직물의 수분을 감지하기 위한 수단과, 감지된 직물 수분의 함수로서 상기 건조 장치를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 건조 장치.
52. 제51항에 있어서, 상기 직물 습한 공기 감지 수단은 적어도 하나 이상의 드럼 공기 입구 습도 센서, 드럼 공기 입구 온도 센서, 드럼 공기 배기 온도 센서, 그리고 드럼 공기 배기 습도 센서를 포함하는 건조 장치.
53. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 열 제거 수단을 구비하고, 상기 열 제거 수단은 가열된 물을 적어도 하나 이상의 다른 대상물에 공급하기 위한 출구 수단을 구비하는 건조 장치.
54. 제53항에 있어서, 상기 출구 수단은 가열된 물을 적어도 하나 이상의 세탁기로 공급하기 위한 수단을 포함하는 건조 장치.
55. 제53항에 있어서, 상기 출구 수단은 가열된 물을 적어도 하나 이상의 방열기로 공급하기 위한 수단을 포함하는 건조 장치.
56. 제55항에 있어서, 상기 방열기는 하나의 외부 방열기인 건조 장치.
57. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는,

    공냉식 열 제거 수단;

    상기 공냉식 열 제거 수단으로 냉기를 공급하는 냉기 공급 수단;

    상기 챔버의 유입구 근처에 위치되어 온도 신호를 발생시키는 온도 센서; 및

    상기 온도 신호에 응답해서, 상기 냉기를 공급하는 수단을 작동시키기 위한 신호를 발생시키는 수단을 구비한 건조 장치.
58. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는,

    수냉식 열 제거 수단;

    상기 수냉식 열 제거 수단으로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 수단;

    상기 챔버의 유입구 근처에 위치되어 온도 신호를 발생시키는 온도 센서; 및

    상기 온도 신호에 응답해서, 상기 수냉식 열 제거 수단으로 냉각수를 공급하기 위한 상기 수단을 작동시키기 위한 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 건조 장치.
59. 제58항에 있어서, 냉각수를 공급하기 위한 상기 수단은 하나의 냉각수 제어 밸브를 포함하는 건조 장치.
60. 제1항에 있어서, 상기 수분 제거 수단은 자가 세탁형 린트 트래핑 증발기를 포함하는 건조 장치.
61. 제60항에 있어서, 상기 증발기로 린트 분출수를 공급하기 위한 린트 분출수 공급 수단을 더 포함하는 건조 장치.
62. 제61항에 있어서, 상기 린트 분출수 공급 수단은 린트 분출 제어부 및 린트 분출 펌프를 포함하는 건조 장치.
63. 제60항에 있어서, 상기 증발기는 복수의 J 핀을 포함하는 건조 장치.
64. 제60항에 있어서, 박테리아 증식을 경감시키기 위하여 상기 증발기 근처에 위치한 복수의 자외선 광원을 더 포함하는 건조 장치.
65. 제1항에 있어서, 상기 공기 흐름 통로는 상기 챔버와 상기 수분 제거 수단 사이에 위치한 자가 세탁형 린트 트랩을 포함하는 건조 장치.
66. 제65항에 있어서, 상기 린트 트랩으로 린트 방출수를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 건조 장치.
67. 제66항에 있어서, 상기 린트 분출수 공급 수단은 린트 분출 제어부 및 린트 분출 펌프를 포함하는 건조 장치.
68. 제1항에 있어서, 가동 중에 상기 공기 흐름 통로 내의 건조 공기를 정화하기 위한 정화 수단을 더 포함하는 건조 장치.
69. 제68항에 있어서, 상기 정화 수단은 상기 공기 흐름 통로에 연결된 적어도 하나 이상의 입구 정화 팬 및 출구 정화 팬을 포함하는 건조 장치.
70. 제1항에 있어서, 상기 공기 흐름 통로와 일체로 형성된 적어도 하나 이상의 습도 감지 반투과성 막을 더 포함하는 건조 장치.
71. 제70항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 습도 감지 반투과성 막이 상기 공기 흐름 통로의 건조 구역에 위치하는 건조 장치.
72. 세탁실;

    열 교환기 장치를 지는 제1 열 저장 장치와, 물을 수용하기 위한 입구 수단을 포함하며, 상기 세탁실로 가열된 물을 공급하기 위한 수단;

    상기 세탁실로부터 가열된 물을 배출하며 상기 가열된 물로부터 배출쪽 열 저장 장치로 열을 보내는 수단; 그리고

    상기 배출쪽 열 저장 장치로부터 상기 제1 열 저장 장치로 열을 전달하는 히트 펌프 장치를 포함하는 세탁 장치.
73. 제72항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 하나의 압축기, 하나의 콘덴서, 하나의 절약 장치, 하나의 리시버, 하나의 온도 감응 팽창 밸브, 그리고 하나의 증발기를 구비하는 냉각제 순환로를 포함하는 세탁 장치.
74. 제73항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 하나의 냉각제 절약 장치를 더 포함하는 세탁 장치.
75. 제74항에 있어서, 상기 냉각제 절약 장치는 고온 절약 장치 구역과 저온 절약 장치 구역을 포함하는 세탁 장치.
76. 제72항에 있어서, 상기 히트 펌프 장치는 상기 제1 열 저장 장치와 상기 배출쪽 열 저장 장치 사이에 위치하는 세탁 장치.
77. 제72항에 있어서, 상기 가열된 물을 공급하는 수단은 하나의 예열 히터를 더 포함하는 세탁 장치.
78. 제72항에 있어서, 상기 각 열 저장 장치는 하나의 열 저장 매체를 구비하는 세탁 장치.
79. 제78항에 있어서, 상기 열 저장 매체는 상 변화 매체의 용기를 포함하는 세탁 장치.
80. 제72항에 있어서, 상기 각 열 저장 장치는 그 내부에 일체로된 한 쌍의 열 교환기를 포함하는 세탁 장치.
81. 제72항에 있어서, 상기 각 열 저장 장치는 상기 세탁 장치가 최대 유휴 시간을 초과한 기간 동안 열을 저장할 수 있도록 격리되어있는 세탁 장치.
82. 고정 드럼 및 건조할 물품을 텀블링시키는 복수의 회전 날개를 포함하는 건조 장치용 건조실.
83. 제82항에 있어서, 상기 날개 수단을 회전시키는 수단을 더 포함하는 건조실.
84. 제82항에 있어서, 상기 회전 날개 수단은 복수의 환형 링으로 지지되는 건조실.
85. 제84항에 있어서, 상기 복수의 환형 링은 롤러로 지지되는 전방 링과 천공된 디스크와 같은 형태의 후방 링을 포함하는 건조실
86. 제84항에 있어서, 상기 링 중 적어도 하나 이상은 저마찰 재료로 형성되거나 도포되어있는 건조실.
87. 제82항에 있어서, 상기 고정 드럼은 두 개의 반각(half shell)을 포함하는 건조실.
88. 제87항에 있어서, 상기 반각(half shell) 사이에 들어맞는 단일 링을 더 포함하는 건조실.
89. 제82항에 있어서, 상기 각 날개는 밑 부분에서 끝단부 쪽으로 갈수록 테이퍼진(tapered) 형상으로 형성되는 건조실.
90. 제82항에 있어서, 상기 각 날개와 상기 드럼 벽이 접촉하는 부분에서 전방으로 휘어있는 건조실.
91. 제82항에 있어서, 상기 각 날개는 적어도 일부가 유연한 저마찰 재료로 형성되어있는 건조실.

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