KR20110043084A - 히트펌프식 건조기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매사이클에 열을 가하는 가열수단이 장착되어 있어, 안정된 냉매사이클의 운전조건(ex. 증발온도 20℃, 응축온도 65℃)을 형성하고, 신속한 의류건조수단을 제공할 수 있는 히트펌프 의류건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

히트펌프, 건조기, 냉매가열

Description

히트펌프식 건조기 및 그 제어방법{Drying machine of use heat pump and method of controlling the same}

본 발명은 냉매사이클에 열을 가하는 가열수단이 장착된 히트펌프 의류건조기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 히트펌프식 건조기는, 젖은 의류 등이 수용되도록 회전하는 통형태의 건조실이 구비되어 있고, 히터 또는 압축기-응축기-증발기-모세관으로 이루어진 히트펌프 사이클과 열교환을 하며, 상기 건조실 내부에 수용되어 있는 젖은 의류로부터 습기를 제거하여 증발기에서 응축시켜 외부로 배출할 수 있는 밀폐식 송풍 터널구조로 구성된다.

이러한 종래의 히트펌프식 건조기는, 초기 기동시 피건조물과 수분의 량이 많고 세탁시 세탁수의 온도가 낮아서 이를 가열하기 위해 많은 열량이 필요한 반면, 주위의 온도가 낮아서 마땅한 열원이 없을 때, 냉매 응축기와 건조용 드럼 사이에 열을 공급할 수 있는 열선히터나 보조적인 발열기구를 설치하여 냉매사이클 운전과 병행함으로써, 가열수단을 통해 열을 공급하여 안정된 냉매사이클의 운전조 건(ex. 증발온도 20℃, 응축온도 65℃)을 형성하고 신속한 의류건조수단을 제공한다.

그러나, 종래의 히트펌프식 건조기는, 발열기구인 열선히터 및 부속기구 등의 설치시 유지보수 등의 문제가 있었고, 상기 발열기구를 제어하는 제어기기에 장시간 먼지나 기타 이물질 등이 부착하여 화재 등이 발생될 우려가 높았기 때문에, 결과적으로 제품 신뢰성 보장의 문제가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 외부 순환공기에 직접 열을 가하는 열선히터가 아닌, 냉매사이클에 직접 열을 가하는 가열수단을 설치하여 이를 통해 냉매사이클에 전달하는 열량을 적절한 제어 방법으로 제어할 수 있는 히트펌프식 건조기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 히트펌프식 건조기는, 건조실이 마련된 드럼; 상기 건조실에 연통되되, 송풍기에 의해 순환되는 공기를 안내하는 덕트; 상기 덕트상에 설치되되, 증발기와, 상기 증발기를 경유하는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 경유하는 냉매의 열을 방열하는 응축기를 포함하는 히트펌프; 상기 냉매에 열을 가하는 가열수단을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 히트펌프식 건조기에서, 상기 가열수단은, 상기 냉매가 순환하는 유로의 외측면에 취부되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 히트펌프식 건조기에서, 상기 가열수단에는, 응축수 배출을 위한 배출구와, 공기 순환을 위한 순환공이 형성되되, 상기 가열수단은, 상기 배출구 및 상기 순환공과 연통되도록 단열처리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 히트펌프식 건조기는, 상기 히트펌프의 냉매 또는 상기 덕트 내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 센서를 더 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 히트펌프식 건조기는, 상기 가열수단의 발열량을 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명의 히트펌프식 건조기 제어방법은, 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 단계; 상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 낮을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 증대시키고, 상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 높을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 감소시키는 단계를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 히트펌프식 건조기 제어방법은, 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 설정하는 단계; 압축기 기동 후 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명의 히트펌프식 건조기에서, 상기 가열수단은, 상기 냉매가 순환하는 유로의 외측면에 형성되는 함몰부에 삽입하고, 외부공기와 절연시킨 후, 일측에 형성되는 전원공급부에 전원이 공급되어 작동하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 히트펌프의 냉매에 열을 가하는 가열수단이 설치되고, 상기 가열수단을 적절한 제어방법으로 제어함으로써 안정적인 히트펌프 냉매사이클의 운전조건(ex. 증발온도 20℃, 응축온도 65℃)을 형성하고, 신속한 의류건조 수단을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 히트펌프식 건조기 및 그 제어방법에 의하면, 다음과 같은 이점이 있다.

본 발명은 덕트내를 순환하는 순환공기에 직접 열을 가하는 열선히터가 아닌, 냉매사이클에 직접 열을 공급하는 가열수단을 설치하여 안정된 냉매사이클의 운전조건(ex. 증발온도 20℃, 응축온도 65℃)을 형성하고, 신속한 의류건조수단을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 종래의 열선히터와 같은 발열기구 및 그에 대한 부속기구나 제어기기에 먼지나 기타 물질이 부착하여 발생하는 화재를 방지할 수 있고, 유지보수를 간편하게 할 수 있으며, 이에 따른 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히트펌프식 건조기는 건조실(110)이 마 련된 드럼(100)과, 상기 건조실(110)에 연통되되, 송풍기(200)에 의해 순환되는 공기를 안내하는 덕트(300)와, 상기 덕트(300)상에 설치되되, 증발기(410)와, 상기 증발기(410)를 경유하는 냉매를 압축하는 압축기(420)와, 상기 압축기(420)를 경유하는 냉매의 열을 방열하는 응축기(430)를 포함하는 히트펌프(400)와, 상기 냉매에 열을 가하는 가열수단(800)을 포함하여 구성된다.

건조실(110)이 마련된 드럼(100)의 일측면과 타측면에는 덕트(300)가 연통되도록 설치된다.

상기 건조실(110)에는 의류 등 피건조물(500)이 수용된다.

상기 덕트(300)에는, 상기 덕트(300)내로 공기를 순환시키는 송풍기(200)가 설치된다.

상기 덕트(300)상에는, 증발기(410)와, 압축기(420)와, 응축기(430)와, 팽창장치(440)와, 이를 연결시켜 냉매가 이동하는 유로인 냉매관(450)을 포함하여 구성되는 히트펌프(400)가 설치된다.

상기 히트펌프(400)의 증발기(410)에는 배출구(600)가 설치되어, 상기 배출구(600)를 통해 수분이 응축되어 형성된 응축수가 배출된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가열수단(800)은 냉매가 순환하는 유로인 냉매관(450)의 외측면에 취부된다.

따라서, 상기 가열수단(800)을 발열시키면, 상기 냉매관(450) 내부를 순환하 는 냉매로 발열된 열이 전달된다.

상기 가열수단(800) 중, 특히 외부공기와 맞닿는 부분에는, 내부응축수의 배출을 위한 배출구(810)와, 공기 순환을 위한 순환공(820)이 형성되고, 상기 배출구(810)와 순환공(820)을 제외한 부분에는 단열처리부(850)가 형성된다.

즉, 상기 단열처리부(850)는 상기 배출구(810)와 순환공(820)과 연통된다.

이와 같은, 상기 가열수단(800)은, 냉매가 순환하는 유로인 냉매관(450)의 일측 외측면에서 내측으로 파이도록 형성되는 함몰부(451)에 삽입하여 매립시키고, 외부공기와 절연시킨 후, 일측에 형성되는 전원공급부(801)에 별도의 전원(전기)이 공급되어 작동한다.

상기 냉매관(450)은 원통형 또는 육면체와 같은 입면체로 구성된다.

한편, 본 발명의 히트펌프식 건조기는, 상기 히트펌프(400)의 냉매 또는 상기 덕트(300)내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 센서(411)(431)(301)를 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 센서(411)는 증발기(410) 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 상기 증발기(410)측에 설치되고, 센서(431)는 응축기(430) 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 상기 응축기(430)측에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 히트펌프식 건조기는, 상기 가열수단(800)의 발열량을 제어하는 제어부(700)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제어부(700)는 센서(411)(431)(301)에서 측정된 온도에 따라 가열수단(800)의 발열량을 제어한다.

이때, 상기 제어부(700)는, 가열수단(800) 주위의 온도가 상기 가열수단(800)이 취부된 냉매관(450)의 반대편 벽면과 맞닿아 상기 냉매관(450)을 지나는 냉매의 온도보다 높도록 제어하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 히트펌프식 건조기 제어방법은, 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 단계(S10)와, 상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 낮을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 증대(S21)시키고, 상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 높을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 감소(S22)시키는 단계를 포함하여 구성된다.

즉, 히트펌프(400) 냉매의 온도 또는 덕트(300) 내를 순환하는 공기의 온도는 상술한 센서(411)(431)(301)에 의해 측정하고, 상기 센서(411)(431)(301)에서 측정된 온도가 낮을수록 가열수단(800)의 발열량을 증대시키고, 상기 센서(411)(431)(301)에서 측정된 온도가 높을수록 상기 가열수단(800)의 발열량을 감소시킨다.

여기서 말하는 소정의 온도는, 가열수단(800)을 통해 열을 공급할 때 안정된 히트펌프(400) 냉매사이클의 운전조건이고 이는 실험에 의해 정해질 수 있다.

상기 소정의 온도는, 증발온도 20℃, 응축온도 65℃인 것이 바람직하다.

또한, 히트펌프식 건조기 제어방법은, 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 설정하는 단계(S30)와, 압축기 기동 후 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 제어하는 단계(S23)를 포함하여 구성된다.

즉, 단계(S30)에서는 압축기(420)기 기동 후 소정의 온도에 도달한 후 가열수단(800)의 발열량이 없도록 미리 세팅하는 단계이다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 본 발명 히트펌프식 건조기의 동작을 설명한다.

먼저, 히트펌프식 건조기의 건조실(110)에 의류 등의 피건조물을 넣고 전원을 공급한다.

상기 히트펌프식 건조기에 전원이 공급되면, 송풍기(200)와, 히트펌프(400)가 작동하게 된다.

송풍팬(200)이 작동하면, 덕트(300) 내부의 공기는 히트펌프(400)와, 건조 실(110)을 순환하게 된다.

상기 히트펌프(400)의 압축기(420)에서 압축된 고온고압의 냉매는 냉매관(450)(냉매가 순환하는 유로)을 통해 응축기(430)로 이동하여 상기 냉매의 열을 방열한다.

상기 응축기(430)를 통과한 냉매는 팽창장치(440)를 거치면서 감압하게 된다.

상기 팽창장치(440)를 통과하여 감압된 냉매는 증발기(410)로 이동한다.

상기 증발기(410)를 통과한 저온저압의 냉매는 다시 압축기(420)로 이동한다.

이때, 상기 냉매의 온도는 센서(411)(431)에 의해 측정되고, 덕트(300)를 순환하는 공기의 온도는 센서(301)에 의해 측정된다.

그리고, 상기 센서(301)(411)(431)에서 측정된 온도는 제어부(700)로 전달된다.

그 후, 상기 제어부(700)는, 센서(301)(411)(431)에서 측정된 온도에 의해 히트펌프(400)의 냉매를 가열하는 가열수단(800)의 발열량을 조절한다.

즉, 상기 제어부(700)는 센서(301)(411)(431)에서 측정된 온도가 낮을수록 상기 가열수단(800)의 발열량을 증대시키고, 상기 센서(301)(411)(431)에서 측정된 온도가 높을수록 상기 가열수단(800)의 발열량을 감소시킨다.

이와 같은 구성에 의해, 응축기(430)를 통과하는 공기는 상기 응축기(430)에서 방열되는 냉매의 열과 열교환하여 고온건조한 공기가 되고, 상기 고온건조한 공기는 건조실(110)이 마련된 드럼(100)으로 이동한다.

상기 건조실(110)로 이동한 공기는 피건조물(500)의 습기를 흡수한다.

상기 피건조물(500)의 습기를 흡수한 고온다습한 공기는 히트펌프(400)의 증발기(410)로 이동한다.

상기 증발기(410)를 통과한 공기는 상기 증발기(410)에 의해 냉각되어 저온건조한 공기가 된다.

상기 증발기(410)에 의해 공기의 온도가 냉각되면, 공기 내부의 수분이 응축되어 상기 증발기(410)의 표면에서 응결된다.

이렇게 응결된 응축수는 상기 증발기(410)에 설치되는 배출구(600)를 통해 외부로 배출된다.

그 후, 상기 저온건조한 공기는 응축기(430)를 거치면서 다시 고온건조한 공기가 되고 건조실(110)로 재순환된다.

이와 같이, 건조실(110)에 수용된 피건조물(500)의 수분은 덕트(300) 내부 공기가 순환되면서 제거된다.

상기와 같이, 본 발명은 냉매에 열을 가하는 가열수단(800)이 설치되고, 상기 가열수단(800)을 적절한 제어방법으로 제어함으로써 안정적인 히트펌프(400) 냉매사이클의 운전조건(ex. 증발온도 20℃, 응축온도 65℃)을 형성하고, 신속한 의류 건조수단을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명은 히트펌프식 의류건조기의 초기 기동시에 증발기(410) 냉매와 응축기(430) 냉매의 온도를 신속히 소정온도로 형성시키고, 피건조물인 습윤상태의 의류와 피건조물 의류의 섬유가 흡수한 물의 온도를 신속히 상승시켜 드럼(100)내의 습윤의류로부터 신속히 많은양의 물을 증기상태로 뺏어내어 증발기(410)에서 제거하여 배출할 수 있다.

또한, 본 발명은 종래의 열선히터와 같은 발열기구 및 그에 대한 부속기구나 제어기기에 먼지나 기타 물질이 부착하여 발생하는 화재를 방지할 수 있고, 유지보수를 간편하게 할 수 있으며, 이에 따른 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명은 히터펌프에 의해 건조실 내부에 수용되는 피건조물의 수분을 제거하는 건조기에 사용되는 것이 적합하다.

도 1은 본 발명 히트펌프식 건조기의 구성을 개략적으로 나타낸 도.

도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도.

도 3은 본 발명 히트펌프식 건조기 제어방법을 나타낸 플로우 차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 드럼 110 : 건조실 200 : 송풍기

300 : 덕트 400 : 히트펌프 410 : 증발기

420 : 압축기 430 : 응축기 440 : 팽창장치

450 : 냉매관 500 : 피건조물 600 : 배출구

700 : 제어부 800 : 가열수단

Claims (8)

1. 건조실이 마련된 드럼;

   상기 건조실에 연통되되, 송풍기에 의해 순환되는 공기를 안내하는 덕트;

   상기 덕트상에 설치되되, 증발기와, 상기 증발기를 경유하는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 경유하는 냉매의 열을 방열하는 응축기를 포함하는 히트펌프;

   상기 냉매에 열을 가하는 가열수단을 포함하는 히트펌프식 건조기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가열수단은,

   상기 냉매가 순환하는 유로의 외측면에 취부되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 건조기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가열수단에는, 응축수 배출을 위한 배출구와, 공기 순환을 위한 순환공이 형성되되,

   상기 가열수단은, 상기 배출구 및 상기 순환공과 연통되도록 단열처리되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 건조기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 히트펌프의 냉매 또는 상기 덕트 내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 센서를 더 포함하는 히트펌프식 건조기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 가열수단의 발열량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 히트펌프식 건조기.
6. 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도를 측정하는 단계;

   상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 낮을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 증대시키고,

   상기 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도보다 높을수록 상기 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량을 감소시 키는 단계를 포함하는 히트펌프식 건조기 제어방법.
7. 제 6항에 있어서,

   히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 설정하는 단계;

   압축기 기동 후 히트펌프 냉매의 온도 또는 덕트 내를 순환하는 공기의 온도가 소정의 온도에 도달하면 히트펌프의 냉매를 가열하는 가열수단의 발열량이 없도록 제어하는 단계를 포함하는 히트펌프식 건조기 제어방법.
8. 제 2항에 있어서,

   상기 가열수단은,

   상기 냉매가 순환하는 유로의 외측면에 형성되는 함몰부에 삽입하고, 외부공기와 절연시킨 후, 일측에 형성되는 전원공급부에 전원이 공급되어 작동하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 건조기.

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