의류관리기에서 스팀분사 시간이 주름제거 성능에 미치는 영향과 히트펌프 사이클 특성에 관한 실험적 연구 :An experimental study on the effects of steam injection time on wrinkle release performance and characteristics of heat pump for Clothes Care System

박성후

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박성후 (고려대학교, 고려대학교 대학원)

지도교수: 김용찬

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

의류관리기에서 스팀분사 시간이 주름제거 성능에 미치는 영향과 히트펌프 사이클 특성에 관한 실험적 연구

박성후 기계공학과 2023.01 학위논문

2022

의류관리기에서 스팀 분사 시간이 히트펌프 사이클에 미치는 영향에 대한 실험적 연구

박성후 , 이동찬 , 김용찬 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2022.06 학술대회자료

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본 연구는 의류관리기의 주름제거 성능과 히트펌프의 특성을 연구하였다. 의류관리기에서 스팀분사행정과 건조행정은 의류관리기의 가장 중요한 기능 (살균, 탈취, 주름제거)을 수행하기 때문에 두 행정을 집중적으로 분석하는 것이 중요하다. 또한 의류관리기의 구동에 사용되는 대부분의 에너지는 스팀 발생기에서 물을 끓이고 히트펌프를 작동시키기 위해 사용되므로, 에너지 소비를 줄이기 위해서는 두 공정을 연구할 필요가 있다. 스팀분사시간이 주름제거 성능에 미치는 영향을 실험을 통해 분석하고 스팀분사행정 및 스테이행정의 최적 시간을 제안하였다. 또한 의류관리기의 히트펌프 특성은 스팀분사시간, 압축기 및 팬의 속도를 변경하여 연구하였다. 스팀분사시간이 증가할수록 전반적으로 주름제거 성능은 개선되었지만, 스팀분사시간이 10분을 넘어가면 옷이 수분을 함습할 수 있는 최대치에 도달하기 때문에 더 이상 성능개선이 되지 않았다. 스테이 시간의 증가는 주름제거 성능을 개선하였으나, 일정 수준 이상의 시간이 지나면 습기가 과도하게 응축되는 현상이 발생한다. 따라서 의류관리기에서 주름제거 성능, 소비전력, 응축방지를 기반으로 판단하였을 때, 스팀분사시간 5분, 스테이시간 5분을 최적시간으로 제안하였다. 히트펌프의 특성은 압축기 속도에 의해 지배적인 영향을 받았는데, 압축기의 속도가 증가함에 따라 증발 및 응축 압력, 소비전력, 냉난방 용량이 증가하였다. 풍량이 증가함에 따라 의류에서 공기로 수분 전달이 촉진되어 이너케이스의 온도상승을 억제하고 건조 시간을 단축하였다. 본 연구는 의류관리기에서 스팀분사가 주름제거 성능에 미치는 영향과 히트펌프의 특성을 이해하기 위한 중요한 정보와 기본적인 원리를 제공한다. 본 연구결과를 기반으로 성능향상과 에너지 절감을 위해 의류관리기의 운전전략에 대해 추가적인 연구가 진행될 수 있다.

This study investigates the wrinkle release performance and the characteristics of heat pump in a clothes care system. Since the steam injection and drying processes fulfill the most important functions(sterilization, deodorization, and wrinkle release) of the clothes care system, it is important to intensively analyze the two processes. In addition, most of the energy required to operate the clothes care system is consumed by the steam generator to boil water and the heat pump system; therefore, the two processes need to be investigated to reduce total energy consumption of the clothes care system. In this study, the effect of the steam injection time on the wrinkle release performance was investigated through experiments and the optimum times for steam injection and stay process are proposed. Moreover, the characteristics of the heat pump system for the clothes care system were studied by varying steam injection time, compressor speed, and fan speed. The wrinkle release performance increased with an increase in the steam injection time but no longer improved after 10 minutes of steam injection time because the moisture reached its maximum amount that the clothes can contain. In addition, the increase in the stay time improved the wrinkle release performance, however, long stay time resulted in excessive condensation of the moisture. Therefore, the steam injection time of 5 minutes and the stay time of 5 minutes were proposed as the optimum time based on the wrinkle release performance, power consumption, and condensation suppression of the clothes care system. The characteristics of the heat pump was significantly affected by the compressor speed, changing evaporating and condensing pressures, capacity, and power consumption; all of them were increased with an increase in the compressor speed. As the volumetric air flow rate increased, the temperature increase of the inner case was suppressed and the drying time was reduced owing to the intensified moisture transfer from the clothes to the air. The result of this study provides critical information and fundamentals to understand the effect of steam injection on the wrinkle release performance and the characteristics of the heat pump for the clothes care system. Based on the results of this study, the operating strategy can be further studied to improve the performance and save energy consumption in the clothes care system.

#Clothes care system #Heat pump #Energy efficiency #Wrinkle release #Steam injection time

Contents
Abstract ⅰ
Contents ⅴ
List of Figures ⅶ
List of Tables ⅸ
Nomenclature ⅹ
제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구동향 4
1.3 연구목표 및 내용 6
제 2 장 의류관리기 개요 7
2.1 의류관리기 구조 7
2.2 의류관리기 구동 원리 및 시스템 제어 동작 로직 13
2.3 의류 구김 발생 및 제거 원리 18
제 3 장 실험장치 및 방법 20
3.1 의류관리기 평가 장치 20
3.2 실험 방법 및 절차 28
3.3 Data reduction 32
제 4 장 실험결과 및 고찰 33
4.1 스팀분사 시간에 따른 주름제거 특성 33
4.2 스팀분사 시간에 따른 사이클 성능특성 42
4.3 Main Fan RPM 및 압축기 Hz 변경에 따른 사이클 성능 특성 45
4.4 건조 성능 52
제 5 장 결론 56
참고문헌 58

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