KR100413462B1 - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내조 자체를 회전시켜 세탁을 수행하는 원심 방식 세탁기에 있어서, 모터의 회전력을 내조로 전달하는 구조를 개선하여 적은 용량의 모터로 세탁과 탈수를 수행할 수 있는 세탁기에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 외조(2)의 하단에 구비된 모터(4)와, 상기 모터에 직접 결합된 하부 세탁축(11a)과 내조에 결합되며 상기 하부 세탁축으로부터 동력을 전달받아 세탁 및 탈수행정시 상기 내조를 회전시키는 상부 세탁축(11b)으로 분리된 세탁축(11)과, 상기 세탁축의 외부에 베어링에 의해 회전가능하게 지지되며 내조로부터 분리되어 있는 탈수축(12)과, 상기 하부 세탁축과 탈수축의 하단에 구비되며 상승시 탈수축을 하부 세탁축으로부터 분리시키고 하강시 탈수축을 하부 세탁축에 구속시키는 클러치(20)와, 상기 탈수축의 내부에 구비되며 상기 클러치의 작용에 따라 상부 세탁축을 감속시키는 감속기(13)를 포함하는 세탁기를 제공한다.

Description

세탁기{washing machine}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내조 자체를 회전시켜 세탁을 수행하는 원심방식 세탁기에 있어서 보다 적은 용량의 모터를 이용하여 세탁과 탈수를 수행할 수 있는 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로, 세탁기는 세제의 유화작용과 펄세이터의 회전에 따른 수류의 마찰작용 및 펄세이터가 세탁물에 가하는 충격작용 등을 이용하여 의복, 침구 등에 부착된 각종 오염물질을 제거하는 제품으로, 최근에 등장하는 전자동 세탁기는 중간에 사용자의 조작 없이 세탁, 헹굼, 탈수로 이어지는 일련의 과정을 자동으로 진행한다.

이러한 세탁기는 세탁물이 수용되는 내조의 형태에 따라 상기 내조가 세워져 있는 탑로딩 방식과 내조가 누워있는 드럼 방식 세탁기로 대별할 수 있다. 이 중에서도 탑로딩 방식 세탁기는 펄세이터의 좌우 교반에 의해 세탁을 수행하는 방식과 내조가 회전하면서 발생하는 원심력으로 세탁을 수행하는 방식이 있으며, 후자인 원심방식 세탁기의 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 상기 원심방식 세탁기는 본체(1) 내부에 다수의 현가장치에 의해 탄력적으로 지지되며 세탁수를 저장하는 외조(2)와, 상기 외조 내부에 회전 가능하게 구비되며 세탁물을 수용하는 내조(3)와, 상기 내조의 하단에 일체로 형성되며 내조의 회전시 수류를 생성하는 펄세이터(5)와, 상기 외조의 하단 중심부에 구비되며 상기 내조를 회전시키는 모터(4)로 크게 구성된다. 이 때, 상기 모터(4)는 회전속도의 가감속이 가능한 직류모터로서 로터와 스테이터로 구성된다.

상기 내조와 모터의 연결관계를 상술하면, 상기 모터의 구동축(6)은 그 일단이 로터에 직결되고 타단이 내조(3)의 하단에 결합되어, 상기 모터(4)의 회전력을 내조에 그대로 전달한다. 이 때, 상기 구동축(6)과 베이링 하우징(7) 사이에 다수의 베어링(8)이 구비되어 상기 구동축을 회전 가능하게 지지한다.

이와 같이 구성된 세탁기는 세탁행정시 모터(4)의 회전력이 내조(3)에 직접 전달되며, 상기 내조는 대략 100 ~ 300 rpm의 속도로 일방향으로 회전하게 된다. 이 때, 상기 내조(3) 내에는 펄세이터(5)에 의해 수류가 형성됨과 동시에, 원심력에 의해 내조와 외조(2) 사이의 공간을 따라 펌핑된 세탁수가 외조 커버의 안내를 받아 내조로 다시 투입되면서 세탁물을 투과하게 된다. 따라서, 세탁물에 부착된 각종 오염물은 수류에 의한 마찰작용과 투과하는 세탁수의 충격작용에 의해 제거된다.

이 후, 헹굼행정을 거쳐 상기 내조(3)를 보다 고속으로 회전시킴으로써 세탁물에 함유된 세탁수를 완전히 분리하는 탈수행정이 진행된다.

이러한 원심 방식 세탁기는 펄세이터의 교반에 의해 세탁을 수행하는 펄세이터방식 세탁기보다 세탁성능이 월등하고 직류모터를 적용함에 따라 감속기가 필요없는 등 구동부의 구조가 단순한 장점을 제공하는 반면에, 다음과 같은 단점이 있다.

원심방식 세탁을 수행하기 위해서는 모터(4)의 용량이 상당히 커야하는 부담이 있었다. 왜냐하면, 원심방식 세탁을 구현하기 위해서는 최고용량에 해당하는 세탁물의 무게와 세탁수의 무게를 합친 상태에서 내조(3)를 기존의 펄세이터 회전속도보다 대략 2배 정도 빠르게 회전시켜야 하기 때문이다.

뿐만 아니라, 이러한 모터(4)의 용량 증가는 탈수행정시 과도사양 설계가 되었다. 즉, 세탁행정시 세탁물과 함께 세탁수가 수용된 내조(3)를 회전시키는 것은탈수행정시 세탁물만이 수용된 내조를 회전시키는 것보다 모터(4)에 가하는 부하가 훨씬 크다. 따라서, 원심방식 세탁기에서는 세탁행정시 요구되는 부하를 고려하여 모터(4)의 용량을 결정하게 되는데, 이것을 탈수행정시 요구되는 모터의 용량과 비교하면 과도한 사양설계일 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내조 자체를 회전시켜 세탁을 수행하는 원심방식 세탁기에 있어서, 모터의 회전력을 내조로 전달하는 구조를 개선하여 적은 용량의 모터로 세탁과 탈수를 수행할 수 있는 세탁기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 원심 방식 세탁기의 구조를 도시한 단면도

도 2는 본 발명에 따른 원심 방식 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도

도 3은 도 2에 따른 세탁기의 세탁행정시의 상태를 도시한 단면도

도 4는 도 2에 따른 세탁기의 탈수행정시의 상태를 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본체 2 : 외조

3 : 내조 4 : 모터

10 : 베어링 하우징 11a: 하부 세탁축

11b: 상부 세탁축 12 : 탈수축

13 : 감속기 20 : 클러치

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 외조의 하단에 구비된 모터와, 상기 모터에 직접 결합된 하부 세탁축과 내조에 결합되며 상기 하부 세탁축으로부터 동력을 전달받아 세탁 및 탈수행정시 상기 내조를 회전시키는 상부 세탁축으로 분리된 세탁축과, 상기 세탁축의 외부에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며 내조로부터 분리되어 있는 탈수축과, 상기 하부 세탁축과 탈수축의 하단에 구비되며 상승시 탈수축을 하부 세탁축으로부터 분리시키고 하강시 탈수축을 하부 세탁축에 구속시키는 클러치와, 상기 탈수축의 내부에 구비되며 상기 클러치의 작용에 따라 상부 세탁축을 감속시키는 감속기를 포함하는 세탁기를 제공한다.

따라서, 본 발명은 모터의 용량을 증가시키지 않더라도 속도와 토오크가 반비례하는 성질을 이용하여 세탁행정시 감속된 세탁축으로 내조를 회전시킴으로써줄어든 속도만큼 증대된 토오크로 원심방식 세탁을 수행하고, 탈수행정시 감속되지 않은 세탁축으로 내조를 회전시킴으로써 증대된 속도로 탈수를 수행할 수 있는 장점을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세탁기를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 원심 방식 세탁기의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 세탁기는 본체(1) 내부에 다수의 현가장치(도시생략)에 의해 탄력적으로 지지되며 세탁수를 저장하는 외조(2)와, 상기 외조 내부에 회전 가능하게 구비되며 세탁물을 수용하는 내조(3)와, 상기 외조의 하단 중심부에 구비되며 상기 내조를 회전시키는 모터(4)로 크게 구성된다. 이 때, 상기 모터(4)는 회전속도의 가감속이 가능한 직류모터로서 로터와 스테이터로 구성된다.

한편, 도시되진 않았으나, 상기 내조(3)의 저면에 회전시 수류를 생성하는 펄세이터가 내조에 일체로 형성됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 세탁기는 후기하는 모터(4)의 동력전달 구조에 의해 모터의 용량 증가없이도 원심방식 세탁과 탈수를 모두 수행할 수 있다.

이를 상술하면, 상기 모터(4)의 구동축은 내조(3)에 연결되는 세탁축(11)과, 상기 세탁축과 동심을 이루는 중공 관으로서 내조로부터 분리된 탈수축(12)으로 구성된다. 따라서, 상기 내조(3)는 세탁행정 및 탈수행정시 탈수축(12)에 의해 회전하는 것이 아니라 오로지 세탁축(11)에 의해서만 회전하게 된다. 한편, 상기 탈수축(12)과 베어링 하우징(10) 사이에 상부 베어링(14a)과 하부 베어링(14b)이 구비되어 상기 탈수축을 회전 가능하게 지지하며, 상기 탈수축(12)과 세탁축(11) 사이에 다수의 오일리스 베어링(도시생략)이 구비되어 상기 세탁축을 회전 가능하게 지지한다.

상기 세탁축(11)은 직류모터(4)에 직접 결합된 하부 세탁축(11a)과, 내조(3)에 결합되며 상기 하부 세탁축으로부터 동력을 전달받아 세탁 및 탈수행정시 상기 내조를 회전시키는 상부 세탁축(11b)으로 구성된다. 이 때, 상기 상부 세탁축(11b)과 하부 세탁축(11a) 사이에 하부 세탁축의 회전속도를 감속시켜 상부 세탁축에 전달하는 감속기(13)가 구비된다. 이 때, 상기 감속기(13)는 하부 세탁축(11a)의 회전력을 적당히 감속한 다음 상부 세탁축(11b)에 전달함으로써, 세탁행정시 부하가 큰 내조(3)를 충분히 회전시킬 수 있는 토오크를 상부 세탁축에 부여한다.

이를 위해, 상기 감속기(13)는 하부 세탁축의 일단에 형성된 태양기어(13a)와, 상기 탈수축의 내벽에 형성된 내륜기어(13c)와, 상기 태양기어와 내륜기어 사이에서 공전하며 상부 세탁축(11b)에 축연결된 다수의 유성기어(13b)로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 세탁기의 탈수축(12)은 감속기(13)의 일 부분으로서 상부 세탁축(11b)을 감속시키기 위한 부재일 뿐, 종래의 탈수축처럼 탈수행정시 내조를 회전시키기 위한 것이 아니다.

이 때, 상기 감속기(13)는 4:1 내지 6:1의 감속비를 갖는다. 이것은 상부 세탁축(11b)이 하부 세탁축(11a) 회전속도의 1/4 ~ 1/6에 해당하는 속도로 회전하게됨을 의미한다. 그런데, 회전속도와 토오크가 반비례하는 것을 감안하면 상기 상부 세탁축(11b)은 하부 세탁축(11a)의 토오크보다 4 ~ 6배 큰 토오크를 가지고 회전하게 된다. 따라서, 상기 상부 세탁축(11b)의 토오크를 이용한다면 모터(4)의 용량을 늘리지 않더라도 부하가 크게 작용하는 내조(3)의 회전을 충분히 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 세탁기는 상기 세탁축(11)과 탈수축(12)을 선택적으로 구속시키기 위한 클러치(20)가 구비된다. 즉, 상기 클러치(20)는 탈수축(12)을 하부 세탁축(11a)에 선택적으로 구속시킴으로써, 상부 세탁축(11b)에 전달되는 회전력을 감속시키거나 아니면 그대로 전달하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 상기 클러치(20)는 하부 세탁축(11a)과 탈수축(12)의 하단을 따라 승강하면서 상기 탈수축을 하부 세탁축에 선택적으로 구속시키는 커플링(21)과, 상기 커플링과 베어링 하우징(10) 사이에 구비되며 상기 커플링을 아래로 밀어내는 스프링(22)으로 구성된다. 이 때, 상기 커플링(21)의 내주연과 탈수축(12)의 외주연에는 서로 맞물리는 세레이션이 각각 형성되며, 상기 하부 세탁축(11a)에는 커플링의 세레이션에 형합 가능하도록 외주연에 세레이션이 형성된 부싱로터(11c)가 별도로 구비된다. 따라서, 상기 커플링(21)이 클러치 레버(도시생략)와 같은 수단에 의해 강제로 상승하게 되면 상기 탈수축(12)은 하부 세탁축(11a)으로부터 분리되고, 상기 커플링이 스프링(22)의 복원력에 의해 하강하게 되면 상기 탈수축은 하부 세탁축에 구속된다.

이와 같이 구성된 세탁기는 상기 클러치(20)의 작용에 따라 탈수축(12)이 하부 세탁축(11a)에 선택적으로 구속되며, 상기 탈수축과 하부 세탁축이 구속된 형태에 따라 적은 용량의 모터를 가지고 내조(3)의 회전에 의한 원심세탁을 수행할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 세탁기의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3은 도 2에 따른 세탁기의 세탁행정시의 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2에 따른 세탁기의 탈수행정시의 상태를 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바에 따르면, 내조의 회전에 의한 세탁행정은 상기 탈수축(12)이 클러치(20)에 의해 하부 세탁축(11a)으로부터 분리된 상태에서 수행된다. 이를 위해, 상기 커플링(21)이 클러치 레버의 작동으로 상승하여 상기 탈수축(12)을 하부 세탁축(11a)으로부터 분리시킨다. 이에 따라, 모터(4)의 회전력은 하부 세탁축(11a)을 통해 감속기(13)에서 전술한 감속비만큼 감속되어 상부 세탁축(11b)으로 전달된다. 이 때, 상기 상부 세탁축(11b)이 원하는 속도로 감속되기 위해, 상기 탈수축(12)은 별도의 수단에 고정되어 회전하지 않는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 내조(3)에 세탁물과 세탁수가 함께 수용되어 있어 부하가 크기는 하나, 전술한 바와 같이 상기 상부 세탁축(11b)의 토오크가 감속된 속도만큼 증가되어 있기 때문에 부하가 큰 내조를 충분히 회전시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 모터(4)는 탈수행정시와 동일한, 아니면 다소 낮은 회전속도로 운전되어야 한다.

이 후, 상기 상부 세탁축(11b)에 연결된 내조(3)가 일방향으로 회전하면서수류를 생성함과 동시에, 이 때 발생하는 원심력에 의해 내조와 외조(3) 사이의 공간을 따라 펌핑된 세탁수가 외조 커버(2a)의 안내를 받아 내조로 다시 투입되면서 세탁물을 투과하게 된다. 따라서, 세탁물에 부착된 각종 오염물은 수류에 의한 마찰작용과 투과하는 세탁수의 충격작용에 의해 제거된다.

다음 도 4에 도시된 바에 따르면, 탈수행정은 상기 클러치(20)에 의해 탈수축(12)이 하부 세탁축(11a)에 구속된 상태에서 진행된다. 이를 위해, 상기 커플링(21)이 클러치 레버로부터 자유로와지면서 스프링(22)의 복원력에 의해 하강하여 상기 탈수축(12)을 하부 세탁축의 부싱로터(11c)에 구속시킨다. 이에 따라, 상기 하부 세탁축(11a)의 회전력은 커플링(21)을 통해 탈수축(12)에 바로 전달됨과 동시에 상부 세탁축(11b)에 감속없이 전달되며, 따라서 상기 탈수축과 상부 세탁축은 동일한 속도로 회전하게 된다. 이 때, 상기 상부 세탁축(11b)에 연결된 내조(3)가 고속으로 회전함에 따라 세탁물에 함유된 세탁수가 원심력에 의해 분리되어 개방된 배수관로(도시생략)를 통해 최종 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁기는 감속된 후의 세탁축으로 내조를 회전시킴으로써, 모터의 용량을 굳이 증가시키지 않더라도 원심세탁에 필요한 충분한 토오크를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 세탁기에 있어서 모터의 용량은 탈수행정에 필요한 토오크를 생산할 수 있는 용량이면 충분하다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 세탁기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 의하면 속도와 토오크가 반비례하는 성질을 이용하여 세탁행정시 감속된 세탁축으로 내조를 회전시키고 탈수행정시 감속되지 않은 세탁축으로 내조를 회전시킴으로써, 세탁행정시 부하가 큰 내조를 회전하는데 필요한 토오크를 줄어든 속도만큼 확보할 수 있다. 따라서, 모터의 용량을 증가하지 않더라도 원심방식 세탁을 수행할 수 있다.

Claims (4)

1. 외조의 하단에 구비된 모터;

   상기 모터에 직접 결합된 하부 세탁축과, 내조에 결합되며 상기 하부 세탁축으로부터 동력을 전달받아 세탁 및 탈수행정시 상기 내조를 회전시키는 상부 세탁축으로 분리된 세탁축;

   상기 세탁축의 외부에 베어링에 의해 회전가능하게 지지되며 내조로부터 분리되어 있는 탈수축;

   상기 하부 세탁축과 탈수축의 하단에 구비되며 상승시 탈수축을 하부 세탁축으로부터 분리시키고 하강시 탈수축을 하부 세탁축에 구속시키는 클러치;

   상기 탈수축의 내부에 구비되며 상기 클러치의 작용에 따라 상부 세탁축을 감속시키는 감속기를 포함하는 세탁기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감속기는 하부 세탁축의 일단에 형성된 태양기어와, 상기 탈수축의 내벽에 형성된 내륜기어와, 상기 태양기어와 내륜기어 사이에서 공전하며 상부 세탁축에 축연결된 다수의 유성기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 탈수축이 하부 세탁축으로부터 분리되었을 때 상기 상부 세탁축은 감속기의 감속비만큼 감속되며, 상기 탈수축이 하부 세탁축에 결합되었을 때 상기 상부 세탁축은 하부 세탁축과 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 감속기의 감속비는 4:1~6:1 인 것을 특징으로 하는 세탁기.