KR102472995B1 - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징; 상기 드럼에 공급하는 이산화탄소를 저장하는 저장 탱크; 상기 드럼 내부에서 세탁이 종료된 후에 배출되는 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크로 이동시키는 제1압축기와 제2압축기;를 포함하고, 상기 드럼에는 이산화탄소가 투입되어서 세탁이 이루어지고, 세탁이 종료되면 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 병렬로 운전해서 이산화탄소를 압축하고, 상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제2압축기의 회전수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 세탁기에 관한 것이다.

Description

세탁기{Washing machine}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소를 이용해서 세탁 등의 의류 처리를 수행하는 세탁기에 관한 것이다.

이산화탄소를 이용하는 세탁기는 세탁 및 헹굼시 세탁조 내부 전체에 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 채워져 있다. 이산화탄소를 이용해서 세탁을 하기 위하여 저장조에서 세탁조에 이산화탄소를 채우고, 세탁이 끝나면 세탁조에서 증류조로 이산화탄소를 배수하고, 저장조로 넣어 이산화탄소를 재사용한다. 또한 세탁조는 드럼을 회전시키기 위해서 구동축에 풀리가 연결되어 있고, 벨트로 모터 풀리와 드럼 풀리를 연결해서, 드럼을 회전시키는 것이 일반적이다.

종래 기술 US20040020510A1에 따른 기존 방식에 따르면 의류가 수용되는 세탁 공간과 모터가 설치되는 공간을 구분없이 사용하여 모터가 설치되는 공간까지 이산화탄소가 채워진다. 따라서 세탁을 수행할 때에 사용하는 이산화탄소의 양이 많아질 수 밖에 없다는 문제가 있다. 또한 많은 이산화탄소의 양으로 인하여 이산화탄소와 관련된 압력용기들이 불필요하게 커져서 시스템 전체 사이즈가 매우 커지고 무거워져 시스템이 설치되는 사용공간에 대한 제약이 많다는 문제가 있다. 또한, 종래 기술은 드럼을 세탁 공간으로부터 꺼낼 수 없기 때문에, 드럼을 수리하기 위한 환경을 작업자에게 제공할 수 없다.

이산화탄소를 용제로 사용하는 세탁기의 압축기는 세탁조 회수 모드시, 세탁조 내 고압 가스(약 40bar)의 압력을 대기압에 가까이 낮추어야 세탁 종료 후 사용자가 의류를 꺼낼 수 있다. 이때 세탁조내 압력을 낮추어 주는 기능(세탁조 회수 모드)을 압축기가 수행하게 된다. 세탁조 회수 모드 시작시의 압력비는 낮지만 종료시의 압력비는 20~30까지 증가하게 되어 압축기 내구성 저하에 많은 영향을 미치게 된다. 또한 세탁조의 압력을 빨리 낮추어야, 세탁 종료시간이 빨라져서, 사용자가 의류를 빨리 꺼낼 수 있다. 이러한 기술적 제약을 고려해서 압축기를 운용해야 한다.

본 발명에서는 복수 개의 동일한 압축기를 이용하여 다량의 유량 회수 모드에서는 압축기를 병렬로 운전하여 세탁조 회수 시간을 단축하고, 고압력비 운전 영역에서는 압축기를 직렬로 운전하여 고압력비에 따른 내구성 저하 현상을 방지하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 세탁 등의 의류처리시에 사용되는 이산화탄소의 양을 줄여서, 환경 오염을 줄일 수 있는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 사용되는 이산화탄소의 양을 줄여서, 이산화탄소를 사용하는 내압용기의 크기를 줄일 수 있는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 세탁물을 수용하면서 회전하는 드럼을 수리할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 드럼을 회전시키는 모터 어셈블리가 차지하는 공간을 줄여서, 세탁기가 차지하는 공간을 줄일 수 있는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 드럼이 배치되는 세탁 공간과 모터가 배치되는 구동 공간에 압력을 동일하게 유지해서, 세탁기를 안정적으로 동작시킬 수 있는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 병렬에서 직렬운전으로 모드 변환 시점 및 압축기 회전수 변환 시점을 정의한다. 이산화탄소를 세탁 용제로 사용하는 세탁기에서 세탁 프로세스 (충진, 이송, 액화, 세탁, 회수, 행굼, 기화 및 재생 등)를 구현하기 위해서는 다양한 압력 상황에 맞게 압축기를 운용해야 한다. 본 발명은 2개의 컴프레서를 효율적으로 운용하는 방법에 대한 기술이다.

본 발명은 압축기가 구동 가능한 압력비(출구압/흡입압) 내에서 병렬모드로 운전 후 설계 압력비 이상 도달시 압축 효율 및 내구성 저하를 방지하기 위해 직렬모드로 변환되는 기술이다. 2개의 압축기를 병렬 운전 중 설계 압력비 도달시, 먼저 고압측 압축기의 회전수를 조정(일반적으로 낮춤)하여 안정화한 후 시스템측 밸브를 전환하여 직렬모드로 변환시킬 수 있다.

본 발명은 세탁조 내부를 세탁부와 모터부로 공간 분리하여 세탁 용매로 사용되는 액체 이산화탄소가 모터부로 넘어가지 않도록 격벽을 설치한다. 격벽은 분리가 가능한 부품으로 이루어질 수 있다. 또한 모터부의 불필요한 공간을 최소화할 수 있도록 세탁 드럼 회전축에 직접 모터를 설치하여 의류를 처리할 때에 상ㅇ하는 이산화탄소의 사용량을 줄일 수 있고, 증류탱크과 저장탱크를 소형화할수 있어서 세탁기 전체 크기를 줄일 수 있다.

격벽에 배치되는 열교환기의 파이프가 통과되도록 격벽 상부에 관통공을 설치해서, 기체 이산화탄소가 세탁부와 모터부를 이동할 수 있어 세탁부와 모터부 사이 압력 평형을 유지할 수 있다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 격벽은, 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 투입된 액체 이산화탄소가 상기 제2하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 이동되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 세탁기를 제공한다.

또한 본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 개구부의 크기는 상기 드럼의 단면의 크기보다 큰 세탁기를 제공한다. 따라서 상기 개구부를 통해서 작업자가 드럼에 접근해서 드럼을 유지보수할 수 있다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 제1하우징은 상기 개구부를 따라 형성된 제1플랜지를 포함하고, 상기 제2하우징은 상기 제1플랜지에 결합되는 제2플랜지를 포함하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 격벽은, 모터의 회전축이 통과하는 제1관통홀과, 기체 이산화탄소가 이동하는 제2관통홀을 포함하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 격벽에는 내부에 냉매가 이동하는 열교환기가 배치되고, 상기 열교환기는 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 형성된 공간에 배치되는 세탁기를 제공한다. 상기 격벽에 결합되는 모터 어셈블리를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 스테이터와, 로터와, 베어링 하우징를 포함하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 격벽에는 내부에 냉매가 이동하는 열교환기가 배치되고, 상기 열교환기는 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 형성된 공간에 배치되는 세탁기를 제공한다. 상기 격벽에 결합되는 모터 어셈블리를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 스테이터와, 로터와, 베어링 하우징를 포함하고, 상기 베어링 하우징에는 외부 공기의 유입 또는 유출이 가능한 연통홀이 형성된 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 격벽에는 내부에 냉매가 이동하는 열교환기가 배치되고, 상기 열교환기는 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 형성된 공간에 배치되는 세탁기를 제공한다. 상기 격벽에 결합되는 모터 어셈블리를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 스테이터와, 로터와, 베어링 하우징를 포함하고, 상기 베어링 하우징이 상기 격벽에 결합되는 부분에는 오링이 배치되고, 상기 오링은 액체 이산화탄소가 상기 격벽의 반대 공간으로 이동하는 것을 방지하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 드럼에 공급하는 이산화탄소를 저장하는 저장 탱크를 포함하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 드럼에서 사용한 액체 이산화탄소를 증류하는 증류 챔버를 포함하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 제1하우징과 상기 제2하우징이 결합되어서, 밀폐된 공간을 이루고, 상기 밀폐된 공간은 상기 격벽에 의해서 분할되는 것을 특징으로 하는 세탁기를 제공한다.

본 발명은 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;을 포함하고, 상기 드럼에는 이산화탄소가 투입되어서 세탁이 이루어지고, 상기 격벽은, 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 투입된 액체 이산화탄소가 상기 제2하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 이동되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 세탁기를 제공한다.

상기 개구부의 크기는 상기 드럼의 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다.

상기 개구부의 크기는 상기 드럼의 최대 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다.

상기 개구부의 크기는 상기 제1하우징의 공간의 최대 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다.

상기 개구부의 크기는 상기 제1하우징의 중앙부까지 동일하게 유지되는 것이 가능하다.

상기 제1하우징은 상기 개구부를 따라 형성된 제1플랜지를 포함하고, 상기 제2하우징은 상기 제1플랜지에 결합되는 제2플랜지를 포함하는 것이 가능하다.

상기 제1플랜지에는 상기 격벽이 결합되는 안착홈이 상기 개구부를 따라 형성된 것이 가능하다.

상기 제1플랜지에는 상기 안착홈의 둘레 보다 방사방향으로 연장된 제1안착면이 마련되고, 상기 제2플랜지에는 상기 제1안착면에 면접촉해서 결합되는 제2안착면이 마련되는 것이 가능하다.

상기 격벽은, 모터의 회전축이 통과하는 제1관통홀과, 기체 이산화탄소가 이동하는 제2관통홀을 포함하는 것이 가능하다.

상기 제2관통홀은 상기 제1관통홀보다 높은 위치에 배치되는 것이 가능하다.

상기 격벽에 결합되는 열교환기를 더 포함하고, 상기 제2관통홀에는 상기 열교환기에서 이동하는 냉매관이 통과하는 것이 가능하다.

상기 제2관통홀은 두 개의 분리된 구멍인 것이 가능하다.

상기 격벽에는 내부에 냉매가 이동하는 열교환기가 배치되고, 상기 열교환기는 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 형성된 공간에 배치되는 것이 가능하다.

상기 열교환기와 상기 격벽의 사이에는 단열 부재가 배치되는 것이 가능하다.

상기 열교환기는 상기 격벽에 결합하는 브라켓을 포함하고, 상기 브라켓은 상기 격벽을 관통하는 볼트와 상기 볼트에 결합되는 캡 너트에 의해서 상기 격벽에 고정되는 것이 가능하다.

상기 격벽에 결합되는 모터 어셈블리를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 스테이터와, 로터와, 베어링 하우징를 포함하는 것이 가능하다.

상기 베어링 하우징에 배치되는 회전축을 포함하고, 상기 회전축의 일단은 상기 로터에 결합되고, 상기 회전축의 타단은 상기 드럼에 결합되는 것이 가능하다.

상기 회전축의 둘레에는 실링부가 배치되고, 상기 실링부는 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해 마련된 공간에 노출되도록 배치되는 것이 가능하다.

상기 실링부는 액체 이산화탄소가 상기 격벽의 반대 공간으로 이동하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

상기 베어링 하우징에는 외부 공기의 유입 또는 유출이 가능한 연통홀이 형성된 것이 가능하다.

상기 회전축에는 공기의 유입 또는 유출이 가능한 제1유로와 제2유로가 이격되게 형성된 것이 가능하다.

상기 제1유로 및 상기 제2유로는 상기 회전축의 중심에서 반지름 방향으로 형성된 것이 가능하다.

상기 제1유로와 제2유로를 연결하는 연결 유로가 형성된 것이 가능하다.

상기 연결 유로는 상기 회전축의 회전 중심에 배치되어, 상기 제1유로 및 상기 제2유로와 각각 수직하게 연결되는 것이 가능하다.

상기 베어링 하우징이 상기 격벽에 결합되는 부분에는 오링이 배치되고, 상기 오링은 액체 이산화탄소가 상기 격벽의 반대 공간으로 이동하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

상기 오링에는 오링의 이탈을 방지하는 오링 커버가 결합되고, 상기 드럼에 공급하는 이산화탄소를 저장하는 저장 탱크를 포함하는 것이 가능하다.

상기 드럼에서 사용한 액체 이산화탄소를 증류하는 증류 챔버를 포함하는 것이 가능하다.

상기 드럼에서 사용한 액체 이산화탄소를 배출할 때에 오염물을 거르는 필터를 포함하는 것이 가능하다.

상기 드럼 내부의 압력을 감압하는 압축기를 포함하는 것이 가능하다.

상기 제1하우징과 상기 제2하우징이 결합되어서, 밀폐된 공간을 이루고, 상기 밀폐된 공간은 상기 격벽에 의해서 분할되는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면 압축기의 회전수를 먼저 변환해서, 병렬 운전에서 직렬 운전으로 변환할 때에 압축기에 발생할 수 있는 충격을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 복수 개의 압축기가 병렬 운전되는 시간을 증가시켜서, 세탁 챔버로부터 이산화탄소가 회수되는 시간을 단축시켜서, 전체적으로 총 세탁시간을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용하는 이산화탄소의 양이 줄어들어서 사용 후에 재처리를 해야하는 이산화탄소의 양을 줄일 수 있고, 전체 시스템의 에너지 효율도 개선할 수 있다. 또한 사용하는 이산화탄소의 양이 줄기 때문에, 사용하기 전에 보관해야 하는 이산화탄소를 보관하는 탱크의 크기를 줄일 수 있어서, 전체적으로 작은 크기를 가지도록 크기를 개선할 수 있다.

특히 종래 기술에 비해서 사용되는 이산화탄소의 양이 줄어든다. 따라서 사용한 후에 재처리해야 하는 이산화탄소의 양도 줄어든다. 사용하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에 이산화탄소를 저장하는 탱크의 용량은 물론, 이산화탄소를 이용하기 위한 세탁기의 전체 크기도 줄어들 수 있다. 또한 사용후에 재처리하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에, 세탁 또는 헹굼이 수행되는 데에 소요되는 시간도 감소할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 드럼 등과 같이 다양한 부품을 전체 부품에서 분리해서 작업자가 접근해 수리를 위한 환경을 제공할 수 있다. 또한 다양한 부품을 결합해서 실제 제품으로 생산할 수 있는 구조를 제공해서, 작업자가 이산화탄소를 이용한 세탁기를 쉽게 제조할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 드럼을 회전시키는 회전축을 중심으로 스테이터와 로터가 함께 배치되기 때문에, 모터 어셈블리가 차지하는 공간이 줄어들어서, 세탁기의 크기가 작아질 수 있다. 또한 드럼을 회전시키기 위한 구성요소의 결합관계가 간단해져서 드럼을 회전시킬 때에 소음을 줄일 수 있고, 동력 전달의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 액체 이산화탄소는 모터가 배치되는 구동 공간에는 유입되지 않지만, 기체 이산화탄소는 구동 공간에 유입될 수 있어서 세탁 공간과 구동 공간의 압력 평형이 유지된 상태에서 드럼이 회전될 수 있다. 따라서 세탁기가 동작될 때에 드럼이 안정적으로 회전될 수 있다. 또한 구동 공간에는 기체 이산화탄소가 차 있기 때문에, 세탁 등의 의류처리를 할 때에 사용하는 이산화탄소의 양이 줄어들 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 개념을 설명한 도면.
도 2는 일 실시예의 요부의 외관을 설명한 도면.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 도 2의 단면도.
도 5는 도 2에서 제2하우징이 분리된 도면.
도 6은 도 5에서 드럼의 일부가 후방으로 탈거된 상태를 도시한 도면.
도 7은 드럼과 일부 구성요소를 설명한 도면.
도 8은 도 7의 단면도.
도 9는 도 7을 분해한 분해 사시도.
도 10은 도 7의 요부를 상세히 분해한 분해 사시도.
도 11은 격벽을 설명한 도면.
도 12는 제2관통홀의 기능을 설명한 도면.
도 13은 열교환기가 격벽에 결합되는 구조를 설명한 도면.
도 14는 격벽에 설치되는 오링과 오링 커버를 설명한 도면.
도 15는 도 14의 구성이 다른 구성요소에 결합된 상태를 설명한 도면.
도 16은 회전축을 도시한 도면.
도 17은 도 16의 회전축이 다른 구성요소에 결합된 상태를 설명한 도면.
도 18은 일 실시예의 개념을 설명한 도면.
도 19는 일 실시예의 작동 과정을 설명한 도면.
도 20 및 도 21은 두 개의 압축기가 병렬 운전되는 기술을 설명한 도면.
도 22 및 도 23은 두 개의 압축기가 직렬 운전되는 기술을 설명한 도면.
도 24는 저장 탱크 또는 세탁 챔버에서 트랩된 오일이 이동되는 경로를 설명한 도면.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 개념을 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예의 세탁기는 이산화탄소를 이용해서 세탁, 헹굼 등의 다양한 의류처리를 하기 때문에, 이산화탄소를 저장하거나 이산화탄소를 처리할 수 있는 구성요소를 포함한다.

일 실시예의 세탁기는 이산화탄소를 공급하는 공급부와, 의류를 처리하는 세탁부, 사용한 이산화탄소를 처리하는 재생부로 구분할 수 있다. 공급부는 액체 이산화탄소를 보관하기 위한 탱크와, 기체 이산화탄소를 액화 시키기 위한 컴프레서를 포함할 수 있다. 탱크는 보충 탱크와 저장 탱크를 포함할 수 있다. 세탁부는 이산화탄소와 의류가 함께 투입될 수 있는 세탁 챔버를 포함할 수 있다. 재생부는 세탁 후 액체 이산화탄소에 녹아있는 오염물질을 분리를 위한 필터와 기체 이산화탄소를 액체 상태로 만들기 위한 냉각기, 액체 이산화탄소에 녹아 있는 오염 물질을 분리하기 위한 증류 챔버, 증류 후 분리된 오염을 보관하기 위한 오염 챔버를 포함할 수 있다.

상기 보충 탱크(20)는 상기 세탁 챔버(10)에 공급할 이산화탄소를 저장할 수수 있다. 물론, 상기 보충 탱크(20)는 이산화탄소의 부충이 필요할 때 사용할 수 있는 저장 탱크로, 이산화탄소의 보충이 필요없는 상황에서는 구비되지 않는 것이 가능하다. 통상적인 상황에서는 보충 탱크를 구비하지 않다가, 필요에 따라 보충 탱크가 결합되면서 이산화탄소의 보충이 이루어지고, 보충이 완료되면 보충 탱크를 세탁기로부터 분리하는 것이 가능하다.

상기 저장 탱크(30)는 상기 세탁 챔버(10)에 이산화탄소를 공급하고, 상기 증류 챔버(50)를 통해 회수된 이산화탄소를 보관한다.

상기 냉각기(40)는 기체 이산화탄소를 다시 액화하여 상기 저장 탱크(30)에 저장한다.

상기 증류 챔버(50)는 상기 세탁 챔버(10)에서 사용한 액체 이산화탄소를 증류한다. 증류과정을 통해 이산화탄소를 기화시켜 오염을 분리하고, 제거한다.

상기 컴프레셔(80)는 가압된 상기 세탁 챔버(10)의 내부를 대략 1.5bar까지 감압할 수 있다.

상기 오염 챔버(60)는 상기 증류 챔버(50)에서 증류를 통해 걸러진 오염물을 보관한다.

상기 필터부(70)는 상기 세탁 챔버(10)에서 사용된 액체 이산화탄소를 상기 증류 챔버(50)로 배출하는 과정에서 오염물을 걸러낼 수 있다. 상기 필터부(70)는 미세한 구멍이 다수 개가 뚫린 필터를 이용할 수 있다.

상기 세탁 챔버(10)는 의류가 투입되어 세탁 또는 헹굼을 한다. 상기 세탁 챔버(10)와 연결된 상기 저장 탱크(30)의 밸브가 유로를 개방하면 상기 세탁 챔버(10)와 상기 저장 탱크(30) 내 기압이 유사해진다. 이때 기체 이산화탄소가 먼저 주입되고 이후 펌프 등의 장비를 통해 상기 세탁 챔버(10) 내부를 가압하며 액체 이산화탄소가 충진될 수 있다. 상기 세탁 챔버(10) 내부는 대략 45~51bar, 10~15℃ 조건에서 세탁은 10~15분, 헹굼은 3~4분 동안 진행되는 것이 가능하다. 세탁 또는 헹굼이 완료되면, 액체 이산화탄소를 상기 세탁 챔버(10)에서 상기 증류 챔버(50)로 배출한다.

밸브(90)는 세탁을 시작하기 전, 상기 세탁 챔버(10)의 내부 공기를 제거하여 상기 세탁 챔버(10) 내 수분동결을 방지한다. 상기 세탁 챔버(10)의 내부에 수분이 동결되면 세탁성능이 저하되기 때문이다.

도 2는 일 실시예의 요부의 외관을 설명한 도면이고, 도 3은 도 2의 정면도고이고, 도 4는 도 2의 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 세탁 챔버(10)는 도어(300), 제1하우징(100), 제2하우지(200)을 포함한다. 이때 상기 세탁 챔버(10)는 내부에 의류가 수용되고 의류에 대한 세탁 또는 헹굼 등의 다양한 의류 처리가 수행되는 공간을 의미한다. 또한, 상기 세탁 챔버는 세탁 챔버 내에 수용된 드럼을 회전시킬 수 있는 구동력을 제공하는 모터 어셈블리가 내부에 설치되는 것이 가능하다.

상기 도어(300)는 상기 제1하우징(100)의 일 측에 마련되어서, 상기 제1하우징에 마련된 투입구(102)를 개폐할 수 있다. 상기 도어(300)가 상기 투입구(102)를 개방하면 사용자는 상기 제1하우징(100)에 처리가 필요한 의류를 투입하거나 처리가 완료된 의류를 꺼내는 것이 가능하다.

상기 제1하우징(100)에는 내측에 세탁물이 수용되는 드럼(350)이 삽입되는 공간이 마련된다. 상기 드럼(350)은 회전이 가능하게 마련되어서, 내부에 세탁물이 수용된 상태로 액체 이산화탄소와 의류가 서로 혼합이 되도록 한다.

상기 제1하우징(100)에는 상기 투입구(102)외에 개구부(104)가 마련된다. 상기 개구부(100)는 상기 투입구(102)의 반대편에 위치하고, 상기 투입구(102)의 크기보다 크다.

상기 제1하우징(100)은 전체적으로 원기둥의 형태로 이루어지고, 일 측에는 원형 형상을 가진 상기 투입구(102)가 형성되고, 타측에는 원형 형상을 가진 상기 개구부(100)가 마련된다.

상기 드럼(350)은 상기 제1하우징(100)의 내부 공간의 형상과 유사하게 원기둥 형태를 이루면서, 상기 제1하우징(100) 내부에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전이 되는 것이 가능하다.

작업자 또는 사용자가 상기 개구부(104)를 통해서 상기 드럼(350)을 꺼내서 수리를 할 수 있도록 상기 개구부(104)의 크기는 상기 드럼(350)의 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다. 이때 상기 개구부(104)의 크기는 상기 드럼(350)의 최대 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다. 따라서 작업자 등은 상기 개구부(104)를 개방해서 상기 드럼(350)을 인출할 수 있다. 또한 상기 개구부(104)를 통해서 상기 드럼(350)을 상기 제1하우징(100)의 내부에 설치하는 것도 가능하다.

상기 개구부(104)의 크기는 상기 제1하우징(100)의 공간의 최대 단면의 크기보다 큰 것이 가능하다. 또한 상기 개구부(104)의 크기는 상기 제1하우징(100)의 중앙부까지 동일하게 유지되는 것이 가능하다. 작업자 등이 상기 드럼(350)을 상기 제1하우징(100)으로 꺼내거나 삽입할 때에, 상기 드럼(350)을 방해하지 않을 정도의 공간이 확보될 수 있다.

일 실시예서 상기 제1하우징(100)에 의류의 투입은 상기 투입구(102)를 이용하고, 상기 드럼(350)의 유지 보수 또는 조립은 상기 개구부(104)를 이용할 수 있다. 상기 투입구(102)와 상기 개구부(104)는 상기 제1하우징(100)의 반대편에 서로 마주보게 위치하는 것이 가능하다.

상기 제1하우징(100)에는 이산화탄소가 상기 제1하우징(100)으로 공급되는 유입관(110)이 마련된다. 상기 유입관(110)은 상기 제1하우징(100)의 외측으로 노출된 관으로 도 1에서 설명한 구성요소들에 이산화탄소가 이동할 수 있는 관이 결합되는 것이 가능하다.

상기 제1하우징(100)에는 상기 필터부(70)를 고정할 수 있는 필터 고정부(130)가 마련된다. 상기 필터 고정부(130)는 상기 제1하우징(100)의 원기둥 형상으로부터 반지름 방향으로 돌출되도록 형성되어서 필터가 삽입될 수 있는 공간을 형성한다. 상기 필터 고정부(130)에는 상기 필터부(70)를 통과해서 걸러진 이산화탄소가 상기 제1하우징(100)으로부터 배출될 수 있는 배출관(132)이 마련된다. 상기 배출관(132)을 통해서 상기 제1하우징(100)에서 사용된 이산화탄소가 상기 제1하우징(100)의 외부로 배출될 수 있다.

상기 제1하우징(100)은 상기 개구부(104)를 따라 형성된 제1플랜지(120)을 포함한다. 상기 제1플랜지(120)는 상기 제1하우징(100)의 원기둥 형상과 유사하게 상기 제1하우징(100)의 외주면을 따라 반지름 방향으로 연장된다. 상기 제1플랜지(120)는 상기 제1하우징(100)의 반지름이 커지는 방향으로, 상기 제1하우징(100)의 둘레를 따라 고르게 배치된다.

상기 제2하우징(200)은 상기 제1하우징(100)에 결합되어서, 하나의 세탁 챔버를 형성할 수 있다. 이때 세탁 챔버는 의류 처리가 이루어지는 공간과 드럼을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터 어셈블리가 설치되는 공간 등을 제공할 수 있다.

상기 제2하우징(200)은 상기 제1플랜지(120)에 결합되는 제2플랜지(220)를 포함한다. 상기 제2하우징(200)은 상기 제1하우징(100)의 단면과 유사한 크기를 가지도록 형성되어서, 상기 제1하우징(100)의 후방에 배치된다.

상기 제2플랜지(220)는 상기 제1플랜지(120)에 다수 개의 볼트 등에 의해서 결합되어서, 상기 제2하우징(200)이 상기 제1하우징(100)에 고정된 상태에서 내부 압력이 외부 대기 압력보다 큰 압력을 유지할 수 있게 한다.

상기 제1하우징(200)에 마련된 상기 제1필터 고정부(130)에는 이물질을 거를 수 있는 필터(140)가 배치된다. 상기 필터(140)는 복수 개의 작은 구멍들을 포함해서, 이물질은 구멍들을 통과하지 못하는 반면에, 액체 이산화탄소는 구멍들을 통과해서 상기 배출관(132)을 통해서 상기 제1하우징(100)의 외부로 배출될 수 있다.

일 실시예에서는 상기 개구부(104)를 밀폐하고, 상기 제1하우징(100)에 결합되는 격벽(400)을 포함한다. 상기 제2하우징(200)은 상기 격벽(400)의 일면을 밀폐하는 것이 가능하다.

도 4를 기준으로 상기 격벽(400)의 좌측 공간에는 상기 드럼(350)이 배치되어서 의류 등과 액체 이산화탄소가 혼합되면서 세탁 또는 헹굼 등의 의류처리가 수행될 수 있다. 반면에 상기 격벽(400)의 우측 공간에는 상기 모터 어셈블리(500)이 배치되어서, 상기 드럼(350)이 회전될 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 이때 상기 모터 어셈블리(500)는 일부가 상기 격벽(400)을 관통해서, 상기 드럼(350)에 결합되는 것이 가능하다.

상기 격벽(400)은 상기 개구부(104)의 크기보다 크게 형성되고, 상기 개구부(104)에 맞닿게 배치되어서, 상기 개구부(104)를 밀폐한다. 상기 격벽(400)과 상기 개구부(140)는 상기 제1하우징(100)의 형상과 유사하게 대략 원형을 이루는데, 상기 개구부(104)의 지름(L)은 상기 격벽(400)의 지름보다 작다. 상기 개구부(104)의 지름(L)은 상기 드럼(350)의 지름보다는 크다. 따라서 상기 드럼(350)의 단면의 크기가 가장 작고, 상기 개구부(104)의 단면이 중간 크기이고, 상기 격벽(400)의 크기가 가장 크다.

상기 격벽(400)은 복수 개의 단차를 가지도록 배치되어서, 강도를 확보할 수 있다.

상기 제1플랜지(120)에는 상기 격벽(400)이 결합되는 안착홈(122)이 상기 개구부(104)를 따라 형성된다. 즉 상기 개구부(104)에서 반지름 방향으로 연장된 부분에 상기 안착홈(122)이 마련된다. 상기 안착홈(122)은 상기 격벽(400)의 두께만큼 함몰되어서, 상기 제1플랜지(120)와 상기 제2플랜지(220)가 서로 맞닿을 수 있도록 구성된다. 상기 안착홈(122)은 상기 격벽(400)의 외주면 형상과 동일한 형상을 가지도록 형성되어서, 상기 안착홈(122)에 상기 격벽(400)이 안착되면, 상기 제1플랜지(120)의 면이 평평해지는 것이 가능하다.

상기 제1플랜지(120)에는 상기 안착홈(122)의 둘레 보다 방사방향으로 연장된 제1안착면(124)이 마련되고, 상기 제2플랜지(220)에는 상기 제1안착면(124)에 면접촉해서 결합되는 제2안착면(224)이 마련된다. 상기 제1안착면(124)과 상기 제2안착면(224)은 서로 맞닿게 배치되어서, 상기 제1하우징(100)의 내부 공간의 주입된 이산화탄소가 외부로 배출되는 것이 방지된다. 상기 제1안착면(124)과 상기 제2안착면(224)은 상기 제1하우징(100)과 상기 제2하우징(200)의 외주면에 배치되어서, 서로 면접촉을 하면서 두 개의 하우징이 볼트로 결합될 수 있는 결합면을 제공할 수 있다.

상기 격벽(400)에는 내부에 냉매가 이동하는 열교환기(600)가 배치되고, 상기 열교환기(600)는 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의해서 형성된 공간에 배치된다. 상기 열교환기(600)는 상기 제1하우징(100)의 공간의 온도를 변화시킬 수 있다. 상기 제1하우징(100)에 의해 형성된 공간의 온도를 낮게 변화시켜서 상기 제1하우징(100)의 내부 공간의 습도를 낮추는 것이 가능하다.

상기 열교환기(600)와 상기 격벽(400)의 사이에는 단열 부재(650)가 배치된다. 상기 단열 부재(650)는 상기 열교환기(600)의 온도가 상기 격벽(400)으로 그대로 전달되는 것을 차단한다. 상기 단열 부재(650)은 상기 열교환기(600)의 온도 변화가 상기 격벽(400)에 발생시키는 영향을 줄인다. 상기 단열 부재(650)는 상기 열교환기(600)의 형상과 유사하게 형성되어서, 상기 열교환기(600)의 전체 면적을 가리는 것이 가능하다.

도 5는 도 2에서 제2하우징이 분리된 도면이고, 도 6은 도 5에서 드럼의 일부가 후방으로 탈거된 상태를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제2하우징(200)이 상기 제1하우징(100)으로 분리되면, 상기 격벽(400)이 외부로 노출된다. 상기 격벽(400)은 상기 제1하우징(100)의 상기 안착홈에 결합되기 때문에, 상기 제2하우징(200)이 상기 제1하우징(100)으로부터 분리되더라도, 상기 제1하우징(100)의 내부 공간이 외부로 노출되지 않는다. 상기 격벽(400)은 상기 제2하우징(200)에 다수 개의 볼트 등에 의해서 결합된다.

상기 격벽(400)의 중앙부에는 모터 어셈블리(500)가 결합되고, 상기 모터 어셈블리(500)의 상측에는 제2관통홀(420)이 형성된다. 상기 제2관통홀(420)에는 상기 열교환기(600)에 냉매를 순환시키는 냉매관(610)이 관통한다.

상기 격벽(400)이 상기 제1하우징(100)으로부터 분리되면, 상기 개구부(104)가 노출된다. 이때 상기 드럼(350)이 상기 개구부(104)를 통해서 외부로 인출가능하다. 상기 개구부(104)의 크기는 상기 드럼(350)의 크기보다 크기 때문에, 상기 개구부(104)를 통해서 상기 드럼(350)의 유지보수가 가능하다.

상기 격벽(400)과 상기 안착홈(122)의 사이에는 개스킷(320)이 배치된다. 따라서, 상기 격벽(400)이 상기 제1하우징(100)에 결합될 때에 그 사이로 이산화탄소가 누출되는 것이 방지될 수 있다. 상기 격벽(400)이 상기 안착홈(122)에 안착될 때에, 상기 개스킷(320)을 압착하면서 복수 개의 볼트에 의해서 결합되는 것이 가능하다. 상기 격벽(400)에는 상기 제1하우징(100)에 결합되기 위한 다수 개의 결합공이 외주면을 따라 고르게 배치되는 것이 가능하다.

도 7은 드럼과 일부 구성요소를 설명한 도면이고, 도 8은 도 7의 단면도이며, 도 9는 도 7을 분해한 분해 사시도이고, 도 10은 도 7의 요부를 상세히 분해한 분해 사시도이다.

도 7 및 도 8에서는 상기 제1하우징(100)이 제거된 상태를 도시해서, 상기 드럼(350)이 외부로 노출된다. 상기 드럼(350)도 전체적으로 원통과 같은 형상으로 이루어지되, 전방에 상기 투입구(102)를 통해서 투입된 의류가 상기 드럼(350)의 내부로 이동이 가능하게 마련된다.

상기 격벽(400)을 사이에 두고 좌측에는 상기 드럼(350), 상기 열교환기(600), 상기 단열 부재(650)가 배치된다. 상기 격벽(400)의 우측에는 상기 모터 어셈블리(500)가 배치된다.

도 9에서는 상기 드럼(350)과 상기 격벽(400)을 분리한 도면이다. 상기 드럼(350)의 후방에는 상기 모터 어셈블리(500)의 회전축(510)이 상기 드럼(350)에 결합된다. 따라서, 상기 회전축(510)이 회전되면 상기 드럼(350)도 함께 회전될 수 있다. 또한 상기 회전축(510)의 회전 방향이 변화되면, 상기 드럼(350)의 회전 방향도 함께 변환된다.

상기 격벽(400)에는 상기 모터 어셈블리(500)가 결합되어서, 상기 드럼(350)을 회전시키기 위한 구동력을 별도의 벨트 등을 이용해서 전달받지 않는다. 따라서 일 실시예에서는 모터의 회전력이 바로 전달되기 때문에 힘의 손실이나 발생되는 소음을 줄일 수 있다.

도 10에서는 도 9에서 격벽에 설치되는 구성요소에 대한 분해 사시도를 제공한다.

상기 열교환기(600)는 상기 개구부(104)의 형상과 유사하게 전체적으로 도넛 모양을 이루게 형성된다. 상기 열교환기(600)의 중앙에는 모터의 회전축(510)이 통과할 수 있도록 원형의 관통공(602)이 형성된다.

상기 단열 부재(650)는 상기 열교환기(600)에 대응되는 형상으로 마련되고, 상기 열교환기(600)에서 발생되는 온도 변화가 상기 격벽(400)에 전달되는 것을 차단한다. 상기 단열 부재(650)는 온도 전도율이 낮은 재질로 이루어지고, 상기 열교환기(600)와 상기 격벽(400)의 사이에 배치된다. 상기 단열 부재(650)의 중앙에는 모터의 회전축(510)이 통과할 수 있도록 원형의 관통공(652)이 형성된다.

상기 열교환기(600)의 관통공(602)과 상기 단열 부재(650)의 관통공(652)는 유사한 크기의 원형을 이루는 것이 가능하다. 다만 상기 관통공(652)은 열교환기(600)에 냉매를 제공하는 냉매관(610)이 통과할 수 있는 관통홈(654)이 추가로 마련된다.

상기 열교환기(600)는 상기 격벽(400)에 결합하는 브라켓(620)을 포함한다. 상기 브라켓(620)은 상기 격벽(400)을 관통하는 볼트(624)와 상기 볼트(624)에 결합되는 캡 너트626)에 의해서 상기 격벽(400)에 고정되는 것이 가능하다.

상기 브라켓(620)은 입체적으로 단차진 형상을 가져서, 상기 열교환기(600)의 두께가 얇게 배치되는 면에 배치된다. 단차진 홈 부분에 상기 볼트(624)가 배치되고, 상기 캡 너트(626)에 결합될 수 있다.

상기 브라켓(620)은 복수 개가 마련되어서, 상기 열교환기(600)와 상기 단열 부재(650)가 상기 격벽(400)에 다수 개의 점에서 결합되도록 한다. 도 10에서는 상기 브라켓(650)이 세 개로 구성된 실시예를 제공하지만, 더 많은 갯 수의 브라켓이 배치되거나, 더 적은 갯 수의 브라켓이 배치되는 것이 가능하다. 복수 개의 브라켓은 상기 열교환기(600)의 다양한 위치에 고르게 배치되어서, 상기 열교환기(600)을 안정적으로 고정할 수 있다.

상기 격벽(400)에는 상기 모터 어셈블리(500)가 결합된다. 상기 모터 어셈블리(500)는 스테이터(570)와, 로터(550)와, 베어링 하우징(520)를 포함하는 것이 가능하다. 상기 베어링 하우징(520)은 상기 회전축(510)을 포함하는데, 상기 회전축(510)의 일단은 상기 로터(550)에 결합되고, 상기 회전축(510)의 타단은 상기 드럼(350)에 결합된다. 따라서, 상기 로터(550)가 상기 스테이터(570)를 중심으로 회전됨에 따라, 상기 회전축(510)도 함께 회전된다.

상기 스테이터(570)는 상기 베어링 하우징(520)에 고정되어서, 상기 로터(550)가 회전되는 환경을 제공한다.

상기 베어링 하우징(520)이 상기 격벽(400)에 결합될 때에, 상기 베어링 하우징(520)과 상기 격벽(400)의 사이에 오링(450)이 배치되어서, 상기 제1하우징(100)에 주입되는 액체 이산화탄소가 상기 격벽(400)과 상기 베어링 하우징(520)의 틈으로 이동되는 것이 방지된다. 이때 상기 오링(450)의 결합력을 향상시키기 위해서 오링 커버(460)가 배치된다. 상기 오링 커버(460)는 상기 오링(450)의 형상과 유사하게 형성된다. 상기 오링 커버(460)는 상기 오링(450)이 상기 격벽(400)의 일측으로 노출되는 면을 줄여서, 틈을 더 강하게 밀폐할 수 있다.

도 11은 격벽을 설명한 도면이다. 도 11a는 격벽(400)을 정면에서 바라본 도면이고, 도 11b는 격벽(400)의 중앙부의 측단면도이다.

상기 격벽(400)은 측단면도에서와 같이 다 수개의 단차를 가지고 있기 때문에, 일측에 열교환기(600)가 고정되고, 타측에 모터 어셈블리(500)가 고정될 수 있을 정도의 강도를 제공할 수 있다.

상기 격벽(400)의 중앙에는 모터의 회전축(510)이 통과하는 제1관통홀(410)이 배치된다. 상기 제1관통홀(410)은 원형으로 이루어져서, 상기 제1관통홀(410)을 통과하는 상기 회전축(510)에 접촉이 발생하지 않는다.

상기 격벽(400)은 기체 이산화탄소가 이동하는 제2관통홀(420)을 포함한다. 상기 제2관통홀(420)은 상기 제1관통홀(410)보다 높은 위치에 배치되는 것이 가능하다. 상기 제2관통홀(420)은 냉매관(610)이 관통하도록 배치된다. 상기 제2관통홀(420)의 크기는 상기 제1관통홀(410)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.

상기 제2관통홀(420)은 두 개의 분리된 구멍인 것이 가능하다. 상기 제2관통홀(420)은 상기 격벽(400)의 중앙을 중심으로 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 격벽(400)은 상기 제1하우징(100)이나 상기 제2하우징(200)과 분리가 가능한 하나의 부품으로, 상기 열교환기(600)와 상기 모터 어셈블리(500)이 결합되는 구조를 제공할 수 있다.

또한 상기 격벽(400)이 상기 제1하우징(100)으로부터 분리되면 사용자 등이 상기 드럼(350)을 상기 제1하우징(100)으로부터 분리할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.

상기 격벽(400)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(400)의 가장 바깥쪽 부분은 상기 제1하우징(100)의 상기 안착홈(122)에 결합되는 형상을 이룰 수 있다.

도 11b를 기준으로 상기 격벽(400)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 12는 제2관통홀의 기능을 설명한 도면이다.

상기 드럼(350)에는 이산화탄소가 투입되어서 세탁이 이루어진다. 이때 상기 이산화탄소는 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 혼재한다. 액체 이산화탄소는 기체 이산화탄소보다 무겁기 때문에 하부에 위치하고, 그 상측의 빈 공간을 기체 이산화탄소가 위치한다.

상기 드럼(350)이 회전되면서 상기 드럼(350)의 내부에 위치하는 의류 등과 액체 이산화탄소가 섞인다.

상기 격벽(400)은 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의해서 마련된 공간에 투입된 액체 이산화탄소가 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의해서 마련된 공간에 이동되는 것을 차단한다. 즉 상기 격벽(400)은 상기 개구부(104)를 밀폐하기 때문에 액체 이산화탄소가 상기 격벽(400)의 반대편으로 이동할 수 없다.

세탁 등의 의류처리가 수행되는 동안에 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의한 공간과 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의한 공간이 서로 분리되는데, 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의한 공간에는 액체 이산화탄소와 기체 이산화탄소가 대기압보다 높은 압력으로 차 있다. 따라서, 세탁 챔버의 압력을 안정적으로 유지하기 위해서, 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의한 공간에는 액체 이상화탄소가 아닌 기체 이산화탄소만 이동해서, 압력 평형을 이루도록 유지한다.

이때 기체 이산화탄소는 상기 격벽(400)에 마련된 상기 제2관통홀(420)을 통해서 상기 격벽(400)을 넘어갈 수 있다. 그러나 상기 제2관통홀(420)은 액체 이산화탄소의 높이보다 높은 위치에 배치되기 때문에, 상기 제2관통홀(420)을 통해서 액체 이산화탄소가 이동할 수 없다.

통상적으로 세탁 또는 헹굼 시에 사용되는 액체 이산화탄소의 양은 상기 드럼(350)의 절반을 넘지 않는다. 즉 상기 드럼(350)에 결합되는 회전축(510)의 높이 이상까지 올라가지 않는다.

따라서 상기 제2관통홀(420)이 상기 회전축(510) 보다 높은 위치에 위치하면 상기 제2관통홀(420)을 통해서 액체 이산화탄소가 이동되지 않는다. 다만 기체 이산화탄소는 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의한 공간에 차 있기 때문에, 자유롭게 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의한 공간으로 이동되어서 압력 평형을 이룰 수 있다.

즉 세탁 또는 헹굼 등의 의류처리가 수행되는 동안에는 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의해서 구획되는 공간에는 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소가 혼합되어 있다. 반면에 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의해서 구획되는 공간에는 액체 이산화탄소는 존재하지 않고, 기체 이산화탄소만 존재하게 된다. 두 개의 공간은 압력 평형이 이루어진 상태이기 때문에, 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의한 공간에는 액체 이산화탄소가 존재할 필요가 없고, 액체 이산화탄소의 사용량이 감소될 수 있다. 따라서 세탁 또는 헹굼 등에 사용되는 이산화탄소의 전체 양이 감소될 수 있어서, 종래 기술에 비해서 사용되는 이산화탄소의 양이 줄어든다. 따라서 사용한 후에 재처리해야 하는 이산화탄소의 양도 줄어든다. 사용하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에 이산화탄소를 저장하는 탱크의 용량은 물론, 이산화탄소를 이용하기 위한 세탁기의 전체 크기도 줄어들 수 있다. 또한 사용후에 재처리하는 이산화탄소의 양이 줄어들기 때문에, 세탁 또는 헹굼이 수행되는 데에 소요되는 시간도 감소할 수 있다.

도 13은 열교환기가 격벽에 결합되는 구조를 설명한 도면이다.

도 13에서는 상기 브라켓(620)이 상기 열교환기(600)에 접촉한 부위의 단면 요부를 도시한다.

상기 브라켓(620)은 단차진 형상을 이루고, 단차진 부분이 열교환기(600)에 접촉되어, 열교환기(600)를 고정할 수 있다. 돌출된 부분은 상기 단열 부재(650)에 접촉하도록 배치된다.

상기 돌출된 부분으로 상기 볼트(624)가 고정되고, 상기 볼트(624)는 상기 단열 부재(650)와 상기 격벽(400)을 관통한다. 상기 볼트(624)의 반대 편에는 캡 너트(626)가 마련되어서, 상기 볼트(624)를 고정할 수 있다. 상기 캡 너트(626)는 상기 격벽(400)의 복수 개의 지점에서 접촉해서, 상기 격벽(400)에 고정력을 확보할 수 있다.

상기 캡 너트(626)는 전체적으로 직육면체 형상을 이루되, 상기 격벽(400)에 맞닿는 부분에 결합홈이 형성된다. 상기 결합홈에는 실링(627)이 배치되어서, 상기 캡 너트(626)가 상기 격벽(400)에 결합될 때에 틈을 밀폐할 수 있다. 즉 상기 캡 너트(626)가 상기 볼트(624)에 결합되면, 상기 실링(627)이 압착되면서 상기 캡 너크(626)가 상기 볼트(624)를 강하게 압박하면서 고정한다. 이때 상기 격벽(400)도 함께 압박되면서 상기 볼트(624)가 관통하는 구멍이 밀폐될 수 있다.

상기 브라켓(620)은 복수 개가 마련되어서, 상기 열교환기(600)를 여러 위치에서 고정할 수 있다. 각각의 방향에서 바라볼 때에 상기 브라켓(620)의 형상을 달라질 수 있지만, 상기 브라켓(620)이 볼트와 캡 너트에 의해서 결합되는 방식은 동일하다.

도 14는 격벽에 설치되는 오링과 오링 커버를 설명한 도면이고, 도 15는 도 14의 구성이 다른 구성요소에 결합된 상태를 설명한 도면이다.

상기 베어링 하우징(520)이 상기 격벽(400)에 결합되는 부분에는 오링(450)이 배치된다. 상기 오링(450)은 액체 이산화탄소가 상기 격벽(400)의 반대 공간으로 이동하는 것을 방지한다.

즉 상기 격벽의 제1관통홀(410)에는 회전축(510)이 관통하도록 배치되기 때문에 틈이 존재해야 한다. 상기 회전축(510)은 회전을 하기 때문에, 상기 관통홀(410)과 간격이 있어야 하고, 그 간격은 밀폐할 수 없다. 따라서 베어링 하우징(520)이 상기 격벽(400)에 결합되고, 상기 베어링 하우징(520)과 상기 격벽(400)의 사이 틈을 상기 오링(450)이 밀폐해서, 상기 오링(450)에 의해서 밀폐되는 틈으로 이산화탄소가 이동되는 것을 방지할 수 있다.

상기 오링(450)에는 상기 오링(450)의 이탈을 방지하는 오링 커버(460)가 결합된다. 상기 오링 커버(460)는 상기 오링(450)의 일면을 둘러싸서, 상기 오링(450)이 상기 제1하우징(100)에 의해 마련되는 공간으로 노출되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 오링 커버(460)는 역압에 의해서 상기 오링(450)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 16은 회전축을 도시한 도면이고, 도 17은 도 16의 회전축이 다른 구성요소에 결합된 상태를 설명한 도면이다.

상기 베어링 하우징(520)의 중앙에는 일측이 상기 드럼(350)에 결합되고, 타측이 상기 로터(550)에 결합되는 회전축(510)이 마련된다. 상기 회전축(510)은 상기 베어링 하우징(520)의 중앙을 관통하게 배치된다.

상기 회전축(510)은 제1베어링(521)과 제2베어링(522)에 의해서 상기 베어링 하우징(520)에 지지될 수 있다. 상기 회전축(510)은 두 개의 베어링에 의해서 회전이 가능하도록 지지된다. 이때 두 개의 베어링은 회전이 가능하게 지지하는 구성요소이면 다양한 형태를 포함하는 것이 가능하다.

한편 상기 제1베어링(521)과 상기 제2베어링(522)는 다른 크기를 가져서, 상기 회전축(510)을 안정적으로 지지할 수 있다. 한편 각각의 베어링이 지지하는 부분의 회전축(510)의 형상은 다르게 형성되는 것도 가능하다.

상기 제1베어링(521)의 일측에는 실링부(540)가 구비된다. 상기 실링부(540)는 상기 회전축(510)의 둘레를 따라 배치된다. 상기 실링부(540)는 상기 제1하우징(100)과 상기 격벽(400)에 의해 마련된 공간에 노출되도록 배치되어서, 상기 회전축(510)과 상기 베어링 하우징(520)의 틈으로 이산화탄소가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 특히 상기 실링부(540)는 액체 이산화탄소가 상기 격벽(400)의 반대 공간으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

상기 실링부(540)는 상기 회전축(510)과 회전축이 관통하는 구멍의 사이에 배치되어 틈을 밀폐하는 축실 하우징(542)를 포함한다. 상기 축실 하우징(542)과 상기 회전축(510)이 만나는 부분에는 축실(544)을 배치해서, 밀폐력을 향상시킬 수 있다. 상기 축실(544)은 상기 회전축(510)의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 것이 가능하다.

상기 베어링 하우징(520)에는 외부 공기의 유입 또는 유출이 가능한 연통홀(526)이 형성된다. 상기 베어링 하우징(520)의 연통홀(526)은 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의해서 구획되는 공간에 노출된다.

상기 회전축(510)에는 공기의 유입 또는 유출이 가능한 제1유로(512)와 제2유로(514)가 이격되게 형성된다. 이때 상기 제1유로(512) 및 상기 제2유로(514)는 상기 회전축(510)의 중심에서 반지름 방향으로 형성된 것이 가능하다.

상기 제1유로(512) 및 상기 제2유로(514)를 통해서 상기 제2하우징(200)과 상기 격벽(400)에 의해서 구획되는 공간의 공기가 상기 회전축(510)의 내부로 이동이 가능하다.

특히 상기 제1유로(512)와 제2유로(514)를 연결하는 연결 유로(516)가 형성된다. 상기 연결 유로(516)는 상기 회전축(510)의 회전 중심에 배치되어, 상기 제1유로(512) 및 상기 제2유로(514)와 각각 수직하게 연결될 수 있다.

상기 연결 유로(516)가 없다면 상기 제1유로(512)와 상기 제2유로(514)는 상기 회전축(510)의 외면에 구멍은 뚫려있지만, 반대편은 막혀있는 유로를 형성한다. 따라서 실질적으로 공기가 상기 제1유로(512) 또는 제2유로(514)로 이동하기가 어렵다. 이를 위해서 일 실시예에서는 두 개의 유로를 연결하는 상기 연결 유로(516)를 형성해서, 내부 압력이 변화되는 경우에 공기가 좀 더 쉽게 상기 제1유로(512), 상기 제2유로(514) 및 상기 연결 유로(516)로 이동하도록 해서 상기 회전축(510)이 외부 압력 변화와 동일하게 유지되도록 할 수 있다.

상기 회전축(510)은 일측이 상기 드럼(350)에 고정되고, 타측이 상기 로터(550)에 고정된 상태에서 회전을 한다. 따라서 상기 회전축(510)에서는 소음 또는 진동이 발생할 수 있는 데, 압력 편차가 있는 곳에서 회전을 하게 되면 소음 또는 진동이 커질수 밖에 없다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 베어링 하우징(520)의 내부로 공기가 유입될 수 있는 연통홀(526)을 구비한다. 상기 베어링 하우징(520)은 상대적으로 크기가 큰 부품이고, 내부에 공기가 들어와서 순환할 수 있는 공간을 가지고 있기 때문에, 공기 유입구와 유출구를 구분하지 않더라도 공기가 유입될 수 있다. 반면에 상기 회전축(510)은 강성이 강한 재질로 이루어지고, 내부에 공기가 쉽게 들어올 공간을 확보하기에는 강도가 약해지기 때문에 공기 유로를 크게 형성할 수 없다. 따라서 복수 개의 유로를 서로 연결해서, 유입된 공기가 반대편 유로를 통해서 배출될 수 있는 경로를 마련한다.

일 실시예에서는 세탁 챔버(10)는 상기 제1하우징(100)과 상기 제2하우징(200)이 결합되어서, 밀폐된 공간을 이룬다. 이때 상기 밀폐된 공간은 상기 격벽(400)에 의해서 두 개의 공간으로 분할될 수 있다. 상기 격벽(400)을 기준으로 일측은 의류 처리를 위한 공간이고, 타측은 모터 등을 설치하기 위한 공간으로 구분할 수 있다.

도 18은 일 실시예의 개념을 설명한 도면이다.

일 실시예에서는 상기 컴프레셔(80)는 두 개의 압축기를 포함할 수 있다. 상기 컴프레셔(80)는 상기 드럼 내부에서 세탁이 종료된 후에 배출되는 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크(10)로 이동시키는 제1압축기(82)와 제2압축기(84)를 포함한다. 세탁 챔버(10)에서 세탁이 종료된 이산화탄소는 상기 제1압축기(82)와 상기 제2압축기(84)에 의해서 상기 저장 탱크(30)로 안내된다. 초기에는 병렬 운전, 즉 두 개의 압축기가 각각의 이산화탄소를 압축한다. 후반에는 직렬 운전, 즉 두 개의 압축기가 다단 압축을 통해서 이산화탄소를 압축하면서 상기 저장 탱크(30)로 이산화탄소를 이동시킬 수 있다.

왕복동(피스톤~실린더 용적식 압축 방식) 압축기를 2단으로 사용하는 세탁기의 세탁조 회수 모드 운전 중 지정 압력 도달시, 먼저 시스템측 밸브 전환으로 병렬 운전 모드를 직렬 운전 모드로 변환한 후 일정 시간(△t) 이후 압축기의 회전수를 조절하여 본격적인 고압력비 영역의 직렬 운전 모드를 구현할 수 있다.

그러나 이와 같이 시스템을 운영할 경우, 3가지 정도의 취약점이 있다. 첫째, △t의 시간동안 저속 + 직렬 운전으로 회수 유량 저하 구간이 존재하게 되어 전체 세탁시간의 증대를 유발하게 된다. 둘째, 이산화탄소 유체의 화학적 변화에 의한 고부하로 변동된 이후 압축기의 기구적 거동(=회전수) 변화를 진행함으로써, 고압력비 운전 중 급격한 회전수 변화는 압축부 마찰면의 내구성 저하를 유발할 수 있다. 이때 압축기내 내구성 저하 방지 기술(마찰부 소재 강건화, 베어링 열처리 등)을 적용하게 되면 재료비가 상승할 수 밖에 없다. 셋째 압축기의 설계(고정) 압력비 고려해야 하기때문에 모드 변환 압력 설정시 제한되며, 정확한 부하 분배 없이는 특정 압축단(1단 혹은 2단)에 부하가 집중될 수 밖에 없다. 따라서, 본 실시예에서는 상술한 기술적 단점을 고려해서, 다른 방향으로 구현한다.

도 19는 일 실시예의 작동 과정을 설명한 도면이다.

본 실시예에서는 동일 용량 복수 개의(혹은 복수단) 압축기를 사용할 경우, 총 부하는 압축기(압축단)들이 동일하게 나누어 갖는 것이 좋다는 고찰을 전제한다. 이렇게 나누어 가진 단일 압축기의 부하는 Shaft Torque로 표현되며, 직렬운전시 각 컴프레서를 통과하는 유량이 같다면, Torque는 컴프레서 압력비(=토출압력/입구압력)에 비례하게 된다. 즉, 용적형 압축기를 사용하는 시스템에서 압축기 운용 효율을 극대화시키기 위해서는 제1압축기의 압력비와 제2압축기의 압력비를 동일하게 운전 조건을 형성시켜주는 것이 중요하다. 그러나 고정된 설계 압축비를 갖고 있는 압축기를 모든 상황에서 실시간으로 균등하게 압력비를 설정하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 컴프레서 보호 관점에서 첫째 기준은 최악조건으로 압력비를 균등하게 선정하고, 두번째 기준은 보다 고온으로 올라가는 컴프레서의 압력비를 보다 낮게 운영하는 것이 내구성 확보 관점에서 유리하다. 즉 고압단측 압축기의 압력비를 보다 낮게 운영하는 것이 내구 수명 점에서 좋다는 것이다.

인터쿨러의 사이즈가 제한적인 대부분의 세탁기에서는 2단 압축시 고압단측 컴프(제2압축기(84))의 토출온도가 저압단측 컴프(제1압축기(82))의 토출온도보다 높다. 예를 들어, 제2압축기(84)의 압력비는 4.9로 구동하고, 제1압축기(82)의 압력비는 5.2로 구동해서, 고압단측에 위치하는 제2압축기(84)에 상대적으로 부하가 적게 걸려서 압축기의 내구성을 확보하는 것이 가능하다.

도 19를 참조해서 설명하면, 세탁이 종료되면, 상기 제1압축기(82)와 상기 제2압축기(84)를 병렬로 배치해서 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크(30)로 안내한다(S10). 이때 두 개의 압축기는 동일한 용량을 가진 압축기이기 때문에, 압축 효율이 커서 이산화탄소를 압축하는데에 소요되는 시간이 줄어들 수 있다.

세탁 챔버 압력 (barA)	운전 모드	제1압축기 회전수 [rpm]	제2압축기 회전수 [rpm]
40 → 14(=P1(제1설정 압력))	병렬	6500	6500
14 → 13(=P2(제2설정 압력)	병렬	6500	2500
13 → 2.5	직렬	6500	2500

<구체적인 구현 방식>

세탁 챔버 압력은 드럼 내부 압력과 동일하기 때문에 용어를 혼용해서 사용하기로 한다. 세탁 챔버 내에 드럼이 위치하는데, 두 구성요소가 배치되는 부분의 압력은 동일하기 때문이다.

세탁 챔버 압력, 즉 드럼 내부 압력이 제1설정 압력{P1}만큼 낮아지면, 상기 제2압축기(84)의 회전수를 변화시킨다(S20, S30). 드럼 내부 압력이 제1설정 압력(예를 들어, 14)까지 하강하기 전까지는 두 개의 압축기를 병렬 운전하되, 두 개의 압축기의 회전수는 동일하게 운전한다.

두 개의 압축기가 운전되는 동안에 상기 세탁 챔버(10)의 이산화탄소는 지속적으로 압축되기 때문에, 상기 세탁 챔버 내부 압력은 지속적으로 감소된다.

상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력(P2, 예를 들어 13)만큼 낮아지면, 상기 제1압축기(82)와 상기 제2압축기(84)를 직렬로 배치해서 이산화탄소를 압축한다(S50). 이때 상기 제1압축기(82)의 회전수는 초기와 동일한 반면에, 상기 제1압축기(84)의 회전수는 낮게 변화된 회전수를 유지한다.

즉 본 실시예에서는 드럼 내부 압력이 제1설정 압력까지 낮아지기 전까지는 두 개의 압축기를 동일한 회전수로 병렬 운전한다.

드럼 내부 압력이 제1설정 압력이 되면, 병렬 운전은 유지한 상태에서 제2압축기(84)의 회전수를 기존에 운전하던 회전수에 비해서 낮춘다.

드럼 내부 압력이 제2설정 압력이 되면, 직렬 운전으로 변환한다. 이때 제1압축기(82)와 제2압축기(84)의 회전수는 직적에 구동되던 회전수를 유지해서, 병렬 운전에서 직렬 운전으로 전환될 때에 압축기에 무리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1설정 압력(P1)은 상기 제2설정 압력(P2)보다 큰 것이 가능하다. 압축기가 구동됨에 따라 세탁 챔버의 이산화탄소가 이동되기 때문에 세탁 챔버의 내부는 압력이 감소하기 때문이다.

한편 본 실시예에서는 의류 세탁이 종료된 후에 이산화탄소를 세탁 챔버에서 저장 탱크로 이동시키는 과정에서, 두 개의 압축기 중 제1압축기(82)의 회전수는 동일하게 유지해서, 제1압축기(82) 구동 시에 안정성을 확보할 수 있다.

상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력(P2)만큼 낮아지기 전까지, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 병렬로 운전하면서, 이산화탄소의 압축량이 감소하는 것을 방지할 수 있다. 참고로, 두 개의 압축기를 직렬 운전하면 고압으로 압축하는 것은 가능하지만, 이산화탄소를 압축하는 양을 줄어들기 때문이다.

상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력(P1)만큼 낮아지면, 상기 제2압축기의 회전수를 낮추어서, 두 개의 압축기를 직렬로 배치해서 발생될 수 있는 고부하 위험을 줄일 수 있다.

도 20 및 도 21은 두 개의 압축기가 병렬 운전되는 기술을 설명한 도면이고, 도 22 및 도 23은 두 개의 압축기가 직렬 운전되는 기술을 설명한 도면이다.

도 20 및 도 22는 이산화탄소가 이동되는 경로를 개념적으로 설명한 도면이고, 도 21 및 도 23은 실제 구현된 상태를 표시한 도면이다.

두 개의 압축기(82, 84)가 각각 배치되고, 수동 밸브(802, 810, 818, 820)이 배치된다. 수동 밸브는 사용자에 의해서 유로가 차단되거나, 유로가 개방되는 조절이 가능하다.

시스템의 상태에 따라 유로가 개방되거나 차단될 수 있는 밸브(804, 806, 808, 814, 816)이 설치된다. 이산화탄소가 이동되는 경로 상에 오일 분리기(830, 840)와 오일 리저버(850)이 설치될 수 있다. 오일 분리기와 오일 리저버는 압축기에서 이산화탄소와 함께 배출되는 오일을 분리해서 일시적으로 저장하는 것이 가능하다.

한편 오일 리저버에서 오일이 드레인되는 유로에 설치된 밸브(818)을 개방하거나, 오일 분리기(840, 830)에 오일이 드레인되는 유로에 설치된 밸브(814, 816)을 개방하면 저장된 오일이 압축기로 복귀할 수 있다. 이때 미터링 밸브(812)를 거치는 것이 가능하다.

제1압축기(82)와 제2압축기(84)에서 압축된 이산화탄소가 토출되는 유로에는 안전 밸브가 설치된 유로(818)가 구비되어서, 과도하게 이산화탄소가 압축되어 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.

또한 인터 쿨러(86)가 배치되어서, 다단 압축이 이루어질 때에 압축된 이산화탄소의 온도를 하강시킬 수 있다. 또한 병렬 운전을 수행할 때에 상기 제2압축기(84)에 유입되는 이산화탄소의 온도를 하강시킬 수 있어서, 상기 제2압축기(84)가 고온으로 상승되는 것을 방지할 수 있다.

도 20 및 도 21을 참조해서 병렬 운전이 수행되는 과정을 설명한다. 상기 세탁 챔버(10)에서 이산화탄소가 상기 수동 밸브(802)를 통과해서 공급된다. 이때 상기 수동 밸브(802)를 기준으로 이산화탄소가 공급되는 유로와 상기 수동 밸브(802)를 통과한 유로는 서로 분리가 가능하다.

한편 상기 수동 밸브(802)를 통과한 이산화탄소는 상기 제1압축기(82)의 흡입 유로로 안내되어서 압축되고, 토출 유로로 배출된다. 밸브(804)는 유로를 개방한 상태이기 때문에, 상기 수동 밸브(802)를 통과한 이산화탄소는 상기 인터 쿨러(86)를 통과한 후에 상기 제2압축기(84)에서 압축된 후에 토출된다.

상기 밸브(808)도 유로를 개방한 상태이기 때문에, 상기 제1압축기(82)에서 압축된 이산화탄소와 상기 제2압추기(84)에서 압축된 이산화탄소는 함께 상기 밸브(818)이 개방한 유로로 이동한다.

한편 상기 밸브(806)은 유로를 차단한 상태이기 때문에, 이산화탄소는 상기 밸브(806)을 통과해서 이동하지 못한다.

상기 수동 밸브(810)를 통과한 이산화탄소는 제1오일 분리기(830), 상기 제2오일 분리기(840) 및 오일 리저버(850)를 차례대로 거치면서 이산화탄소에 섞인 오일을 분리할 수 있다.

상기 압축기(82, 84)에서 압축을 하는 과정에 압축기에서 사용되는 오일이 이산화탄소에 섞일 수 있다. 오일이 이산화탄소에 섞이게 되면, 세탁을 할 때에 의류에 오일이 묻을 우려가 있기 때문에 재사용되는 이산화탄소에서 오일을 분리할 필요가 있다.

오일 분리기와 오일 리저버를 거친 이산화탄소는 상기 수동 밸브(820)을 처힌 후에 저장 탱크(30)로 이동되어서 저장된다. 이때 상기 수동 밸브(820)를 기준으로 상측과 하측은 서로 분리가 가능해서, 사용자가 작업 등을 위해서, 상기 수동 밸브(820)를 기준으로 상부와 하부를 서로 분리할 수 있다.

상기 오일 리저버(850)에 저장된 오일은 상기 수동 밸브(818)에서 유로를 개방하면 압축기로 리턴될 수 있다.

또한 상기 제1오일 분리기(830)에서 분리된 오일은 상기 밸브(814)에서 유로를 개방하고, 상기 제2오일 분리기(840)에서 분리된 오일은 상기 밸브(816)에서 유로를 개방하면 두 개의 압축기로 공급될 수 있다.

도 20, 도 21에서는 상기 밸브(804), 밸브(808)은 유로를 개방한 반면에, 상기 밸브(806)은 이산화탄소가 이동하는 유로를 차단해서, 두 개의 압축기가 병렬로 운용되는 기술을 구현한다.

도 22와 도 21을 참조해서, 직렬로 운용되는 기술을 설명한다.

도 20, 도 21에서는 상기 밸브(804), 밸브(808)은 유로를 차단한 반면에, 상기 밸브(806)은 이산화탄소가 이동하는 유로를 개방해서, 두 개의 압축기가 직렬로 운용되는 기술을 구현한다.

세탁 챔버로부터 안내되는 이산화탄소는 상기 밸브(802)를 통과한 후에 상기 제1압축기(82)에 의해서 압축된다. 이때 상기 밸브(804)는 유로를 차단하기 때문에 이산화탄소는 상기 밸브(804)를 통과하지 못하고 모두 상기 제1압축기(82)로 안내된다.

상기 제1압축기(82)에서 압축된 이산화탄소는 상기 밸브(808)은 유로를 차단하고, 상기 밸브(806)는 유로를 개방했기 때문에, 상기 밸브(806)를 관통하는 유로로 안내되고, 상기 인터 쿨러(86)을 통과해서 냉각된다. 이어서 상기 제2압축기(84)에 의해서 압축된 후에, 상기 수동 밸브(818)을 통과해서 이동된다.

두 개의 압축기를 병렬 운전에서 직렬 운전으로 변화하는 과정은 밸브(804, 806, 808)에서 각각 유로를 개폐하는 방식으로 구현할 수 있다. 운전 조건이 변화되면 각각의 밸브에서 유로를 개방하거나 차단하는 방식으로 직렬 운전에서 병렬 운전으로 변화하고, 다시 병렬 운전에서 직렬 운정으로 변환하는 것이 가능하다. 상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력(P2)만큼 낮아지면, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 직렬로 배치되도록 이산화탄소가 이동하는 경로를 조절할 수 있다.

도 20 내지 도 23을 참조해서, 오일 분리기 및 오일 리저버에서 오일이 리턴되는 과정에 대해서 설명한다.

본 실시예는 이산화탄소를 세탁 용제로 사용하는 세탁기에서 세탁 후 이산화탄소를 회수 및 재생하기 위한 유체기계로 오일 급유식 컴프레서를 사용할 때, 압축기에서 유출되어 세탁 용제에 섞인 오일을 분리하여 다시 압축기로 공급하는 방법에 관한 것이다. 또한 세탁 용제에 섞인 오일을 완전히 제거하여 순수한 이산화탄소 세탁 용제만으로 세탁할 수 있는 방법에 대한 것이다

이산화탄소 회수시 높은 유량과 차압 형성을 위하여 하나 이상의 컴프레서를 병렬 혹은 직렬로 운전하게 되는데 이때 오일 리턴 밸브 제어를 통하여 각각의 압축기로 원할하게 오일을 공급하게 할 수 있다. 또한 오일 분리기에서 미처 분리되지 못하여 저장 탱크에 쌓인 오일을 세탁에 이용하지 않고 바이패스시켜서 세탁 용제에서 오일을 제거할 수 있다.

본 실시예에서는 컴팩트하고 경제적인 이산화탄소 세탁기를 제공하기 위해서 오일 급유식 스크롤 컴프레서 적용할 수 있다. 즉 높은 유량 및 차압 형성을 위하여 하나 이상의 오일 급유식 스크롤 컴프레서를 직렬 또는 병렬 운전하는데, 하나 이상의 오일분리기를 적용하여 압축기에서 유출된 오일의 분리 효율을 높일 수 있다.

본 실시예에서는 오일 급유식 스프롤 컴프레셔를 적용해서, 오일리스 압축기를 사용할 때에 비해서 체적을 대략 60% 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서는 하나 이상의 압축기에 오일을 급유하기 위해서, 복수 개의 오일 분리기를 설치했고, 분리된 오일을 압축기로 재순환시킨다. 복수 개의 오일 분리기를 직렬 배치해서, 오일을 포함한 이산화탄소가 복수 개의 오일 분리기를 순차적으로 통과해서 오일 분리 효율을 높일 수 있다.

한편 각각의 오일 분리기에서 걸러진 오일을 리저버로 취합하여 컴프레서로 리턴시켜주는 구조를 제공한다. 이때 리턴 오일량은 오일 유량계 설치 혹은 압력 센싱으로 유량 계산을 해서 측정되는 것이 가능하다. 압축기 내의 오일 유출량은 OCR 측정기 혹은 L-CO2 추출법으로 측정하는 것이 가능하다. 오일 분리기(혹은 오일 리저버) 내 오일이 적정량이 유지될 수 있도록 오일 리턴량 결정하는 것도 가능하다.

오일 분리기에서 분리된 오일은 밸브를 거쳐 각각의 압축기의 이산화탄소 흡입 라인으로 공급된다. 하나 이상의 압축기가 적용된 시스템에서 각각의 압축기에 균일하게 오일을 공급하기 위하여, 이산화탄소 가스가 흐르는 메인 배관의 초입부(컴프레서와 세탁조 및 증류조 사이)에 오일 리턴 배관을 연결하는 것이 가능하다. 물론, 각각의 압축기에 오일 공급라인 설치하는 것도 가능하다.

복수 개의 압축기를 병렬 운전하는 경우에는, 제1오일 분리기(830) 내의 오일만 리턴하는 것이 가능하다. 상기 제1오일 분리기(830)는 압축기를 통과하고 처음 만나는 오일 분리기이기 때문에, 이산화탄소의 유량이 많아 오일 유출량도 많다.

복수 개의 압축기를 직렬 운전하는 경우에는, 제2오일 분리기(840) 내의 오일만 리턴하는 것이 가능하다. 직렬 운전 시간은 병렬 운전 시간보다 짧아서, 상기 제2오일 분리기(840)의 오일로 충분하다.

또한, 수 회의 세탁과정 후, 상기 오일 리저버(850)에 추적된 오일을 제3밸브(818)을 통해서 리턴시키는 것이 가능하다. 상기 제3밸브(818)는 상기 제1밸브(814) 또는 상기 제2밸브(816)과 달리 특정 조건에 따라 유로가 개폐되는 것이 아니라, 사용자가 필요에 따라 유로를 개폐해서 저장된 오일을 압축기로 리턴시킬 수 있다.

상기 제1오일 분리기(830)은 상기 제1압축기 및 상기 제2압축기에서 압축된 이산화탄소에서 오일을 분리한다. 상기 오일 분리기(830)에서 분리된 오일은 제1압축기 또는 제2압축기로 안내하는 유로를 개폐하는 제1밸브(814)를 통해서 압축기로 안내될 수 있다.

상기 제2오일 분리기(840)는 상기 제1오일 분리기(830)를 통과한 이산화탄소에서 오일을 분리한다. 상기 제2오일 분리기(840)에서 분리된 오일은 제1압축기 또는 제2압축기로 안내하는 유로를 개폐하는 제2밸브(818)을 통해서 압축기로 안내될 수 있다.

상기 오일 리저버(850)는 상기 제2오일 분리기(840)를 통과한 이산화탄소에서 오일을 분리하고, 분리된 오일을 저장할 수 있다. 상기 오일 리저버(850)에 저장된 오일은 제1압축기 또는 제2압축기로 안내하는 유로를 개폐하는 제3밸브(818)를 통해서 압축기로 리턴될 수 있다.

한편 상기 제1밸브(814)는 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 병렬로 운전되는 동안에 유로를 개방해서 오일을 압축기로 리턴할 수 있다. 반면에, 상기 제1밸브(814)는 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 직렬로 운전되는 동안에는 유로를 차단해서, 압축기로 오일이 리턴되지 않도록 한다.

상기 제2밸브(816)는 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 병렬로 운전되는 동안에는 유로를 차단해서 오일이 리턴되지 않도록 한다. 반면에 상기 제2밸브(816)는 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 직렬로 운전되는 동안에는 유로를 개방해서 압축기로 오일이 리턴되도록 한다.

상기 제1오일 분리기(830)에 의해서 걸러진 오일의 양은 상기 제2오일 분리기(840)에 비해서 많다. 왜냐하면 압축기를 통과한 이산화탄소는 상기 제2오일 분리기로 안내되기 전에 상기 제1오일 분리기를 거치기 때문이다.

따라서, 병렬 운전은 직렬 운전에 비해서 상대적으로 긴 시간 동안 운전되기 때문에, 상기 제1오일 분리기(830)에서 걸러지 오일을 압축기로 안내해서, 압축기에 충분한 오일이 공급되도록 할 수 있다.

한편, 직렬 운전시와 병렬 운전시를 구분해서 오일이 리턴되는 오일 분리기를 구분해서 오일이 상대적으로 고르게 리턴될 수 있도록 한다.

상기 제3밸브(818)는 세탁이 2연속해서 차례 이상 수행되고 종료된 후에, 유로를 개방해서 오일이 압축기로 리턴되도록 할 수 있다.

상기 제1밸브, 상기 제2밸브, 상기 제3밸브는 각각이 유로를 개방하면, 다른 밸브는 유로를 개방하지 않아서, 개별적으로 오일이 압축기로 공급될 수 있도록 한다. 즉 상기 제1밸브에서 오일을 리턴하면 상기 제2밸브, 상기 제3밸브에서는 오일이 리턴되지 않도록 한다. 다른 밸브들도 마찬가지로 동작하기 때문에, 압축기에 고르게 오일이 리턴될 수 있다.

도 24는 저장 탱크 또는 세탁 챔버에서 트랩된 오일이 이동되는 경로를 설명한 도면이다

상기 저장 탱크에 이산화탄소가 저장되는데, 저장 시간이 증가하면 상대적으로 비중이 큰 오일은 가라앉을 수 있다. 따라서, 아래쪽에 쌓여 있는 오일을 상기 제1오일 분리기(830)와 상기 제2오일 분리기(840)의 사이로 안내해서, 상기 제2오일 분리기(840)를 통해서 오일이 걸러지도록 할 수 있다.

이때 밸브(864)를 구비해서, 상기 저장 탱크(30)에 저장된 오일을 거를 필요가 있는 경우에 한해서 상기 밸브(864)에서 유로를 개방하는 것이 가능하다.

한편 상기 세탁 챔버(10)에 저장되어 있는 오일도 밸브(864)와 밸브(862)가 함께 유로를 개방해서 상기 제2오일 분리기(840)에서 걸러지도록 안내할 수 있다.

상기 저장 탱크(30)에 모인 오일은 비중(밀도)차에 의해 저장 탱크(30) 아래 가라앉게 되며, 다음 세탁시 짧은 시간동안 세탁 챔버조 아닌 제3의 공간으로 바바이패트시켜 주어 세탁 챔버로 공급되는 이산화탄소 세탁 용제에 포함된 오일을 회수할 수 있다.

한편 상기 저장 탱크(30)는 일 측으로 기울어지도록 배치해서, 상기 저장 탱크(30)에 저장된 오일이 기울어진 아래쪽 부분에 모이도록 할 수 있다. 상대적으로 하방으로 이동된 오일을 이산화탄소로부터 분리해서 세탁 시 의류가 오일에 오염되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

100: 제1하우징 104: 개구부
120: 제1플랜지 200: 제2하우징
220: 제2플랜지 300: 도어
350: 드럼 400: 격벽
410: 제1관통홀 420: 제2관통홀
500: 모터 어셈블리 510: 회전축
520: 베어링 어셈블리 600: 열교환기
650: 단열 부재

Claims (13)

1. 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징;
   상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽;
   상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징;
   상기 드럼에 공급하는 이산화탄소를 저장하는 저장 탱크;
   상기 드럼 내부에서 세탁이 종료된 후에 배출되는 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크로 이동시키는 제1압축기와 제2압축기;를 포함하고,
   상기 드럼에는 이산화탄소가 투입되어서 세탁이 이루어지고,
   세탁이 종료되면 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 병렬로 운전해서 이산화탄소를 압축하고,
   상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제2압축기의 회전수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2압축기의 회전수를 변화시킨 후에,
   상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 직렬로 운전해서 이산화탄소를 압축하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1설정 압력은 상기 제2설정 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1압축기의 회전수를 변화시키지 않는 것을 특징으로 하는 세탁기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력만큼 낮아지기 전까지, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 병렬로 운전하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 격벽은, 상기 제1하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 투입된 액체 이산화탄소가 상기 제2하우징과 상기 격벽에 의해서 마련된 공간에 이동되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
7. 개구부가 형성되고, 내측에 세탁물이 수용되는 드럼이 삽입되는 공간이 마련된 제1하우징; 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 격벽; 상기 격벽의 일면을 밀폐하고, 상기 제1하우징에 결합되는 제2하우징; 상기 드럼에 공급하는 이산화탄소를 저장하는 저장 탱크; 상기 드럼 내부에서 세탁이 종료된 후에 배출되는 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크로 이동시키는 제1압축기와 제2압축기;를 포함한 세탁기에 있어서,
   세탁이 종료되면, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 병렬로 운전해서 이산화탄소를 압축해서 상기 저장 탱크로 안내하고,
   상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제2압축기의 회전수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2압축기의 회전수를 변화시킨 후에,
   상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기를 직렬로 운전해서 이산화탄소를 압축하는 것을 특징을 하는 세탁기의 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1설정 압력은 상기 제2설정 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1압축기의 회전수는 변화시키지 않는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
11. 제7항에 있어서,
    상기 드럼 내부 압력이 제2설정 압력만큼 낮아지기 전까지, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 병렬로 운전하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
12. 제7항에 있어서,
    상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력만큼 낮아지면, 상기 제2압축기의 회전수를 낮추는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
13. 제7항에 있어서,
    상기 드럼 내부 압력이 제1설정 압력만큼 낮아지기 전까지, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기는 동일한 회전수로 구동하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 제어 방법.
    

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