KR102015387B1

KR102015387B1 - 세탁기

Info

Publication number: KR102015387B1
Application number: KR1020187006503A
Authority: KR
Inventors: 타카시 오니시; 요시카즈 밤바; 타카아키 요네자와; 카츠미 오에
Original assignee: 칭다오 하이어 워싱 머신 캄파니 리미티드; 아쿠아 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2019-10-21
Also published as: EP3333304A4; EP3333304A1; JP2017035202A; CN107849789B; WO2017025010A1; US20180216275A1; CN107849789A; KR20180033299A

Abstract

본 발명에서 제공하는 세탁기는 유도 전동기(72)를 사용하여 인버터를 사용한 것과 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있다. 세탁기는 세탁물을 회전시키는 회전부(80)에 회전동력을 입력하는 입력축(80m); 정방향 및 역방향으로 회전하며 회전부(80)의 동력원으로 되는 유도 전동기(72); 및 상기 유도 전동기(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m) 사이에 위치하며, 가동에 따라 감속비를 감소하는 방향으로 변속하는 변속기(8)를 구비한다. 해당 세탁기는 유도 전동기(72)의 효율이 낮은 저회전 영역에서 피동 측 토크를 배증시키면서 저회전 영역을 신속하게 통과시켜 고회전 영역으로 이동하도록 설계된다.

Description

세탁기

본 발명은 유도 전동기를 효율적으로 활용하도록 설계된 세탁기에 관한 것이다.

종래의 세탁기에는 가격이 낮은 유도 전동기(Induction motor)가 많이 사용되고 있다. 유도 전동기는 AC(Alternating Current) 모터의 일종으로, 교류 전류가 흐르는 코일이 형성하는 회전 자기장에서 회전자(rotor) 측에 유도전류를 형성하며, 유도전류가 발생하는 자기장과 회전 자기장의 상호 작용에 의해 구동하는 모터이다. 일반적으로, 이러한 모터의 출력축에 생기는 회전동력은 한 쌍의 풀리(pulley) 및 전동 벨트에 의해, 더 나아가 감속기를 통해 교반날개와 탈수조 등 회전부의 입력축에 전달된다.(특허문헌 1)

한편, 세탁기에는 인버터 제어(inverter control)를 채용한 부재도 사용에 제공된다. 인버터 제어는 교류 전류를 직류 전류로 변환시킨 후, 다시 임의의 주파수의 교류 전류로 변환시켜 모터를 구동할 수 있도록 하는 제어 방식이다.(특허문헌 2)

그러나, 유도 전동기 방식에서 풀리직경비가 고정되었으므로 모터의 가동이 느리고 효율이 낮은 저회전 영역에서의 동작이 많아지는 외에, 특히 정방향 및 역방향(forward direction and backward direction)으로 회전을 전환하면서 세탁 과정 및 헹굼 과정을 실시하는 세탁기에서 가동 특성이 크게 영향을 주므로 효율이 낮은 문제를 해결할 수 없는 결함이 존재한다.

한편, 인버터 제어 방식의 세탁기는 작동 효율이 높은 주파수로 설정할 수 있는 반면, 제어 시스템이 복잡하므로 전체적으로 가격이 높은 결함이 존재한다.

특허문헌1：일본 특개 2002-166089호 공보 특허문헌2：일본 특개 평04-322696호 공보

본 발명은 이러한 과제에 착안하여, 유도 전동기를 사용하여 인버터를 사용한 것과 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있는 새로운 구성으로 이루어진 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 실현하기 위해, 아래와 같은 방안을 채용한다.

즉, 본 발명의 세탁기는, 세탁물을 회전시키는 회전부에 회전동력을 입력하는 입력축; 정방향 및 역방향으로 회전하며 상기 회전부의 동력원으로 되는 유도 전동기; 및 상기 유도 전동기의 출력축과 상기 회전부의 입력축 사이에 위치하며, 가동에 따라 감속비를 감소하는 방향으로 변속하는 변속기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

변속기의 바람직한 실시형태로서, 상기 출력축 측에 배치된 가변형 구동 측 풀리 유닛; 상기 입력축 측에 배치된 가변형 피동 측 풀리 유닛; 및 두 개의 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하는 전동 벨트를 구비하되, 상기 변속기는 상기 출력축 또는 상기 입력축의 회전속도에 따라 풀리직경비를 변화시키는 것을 예로 들 수 있다.

이와 같이 관성 중량이 커지는 것을 적극적으로 이용하기 위해, 드라이버를 통해 상기 유도 전동기를 구동하는 제어부를 제공하여, 미리 설정된 상기 회전부에 대한 소정의 구동 시간과 해당 회전부가 정지되기까지의 소정의 관성 회전 시간을 동작 단위로 하며, 각각의 동작 단위마다 상기 회전부에 대한 반전 구동을 반복하는 제어를 진행시키는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 소정의 구동 시간은 상기 변속기의 변속비를 최대로부터 최소로 변화시키기에 충분한 시간 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.

이상으로 설명한 본 발명에 따르면, 유도 전동기의 가동 특성이 일정하여도 변속기를 도입함으로써, 유도 전동기의 효율이 낮은 저회전 영역에서 피동측 토크(torque)를 배증시키면서 해당 저회전 영역을 신속하게 통과시킨다. 그리고, 이에 따른 토크의 배증에 의해 가동 후 세탁물에 대한 세정력이 향상되며, 그 뒤 신속하게 모터 효율이 높은 고회전 영역 측으로 이동함으로써 소비전력의 저감을 실현할 수 있다. 세탁기는 단시간 내에 정회전/역회전이 반복되는 특유의 동작을 진행하므로, 상기 효과는 반복적으로 나타난다. 따라서, 본 발명에 따르면, 유도 전동기를 사용한 저가의 구성일지라도, 인버터를 사용한 것과 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있다.

가변형 풀리 유닛(pulley unit)과 전동 벨트로 변속기를 구성한 본 발명에 따르면, 고정형 풀리를 사용한 구성에 비하여, 가변 구조에 필요한 요소 부품을 포함한 만큼 관성 중량이 증가한다. 따라서, 세탁물을 끌어당겨 회전할 때 관성 토크도 증가하고 세정 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 구동 시간이 같으면 관성 중량이 증가한 만큼 정지까지의 시간도 길어진다. 회전부가 고정형 풀리와 같은 관성 정지 시간으로 반전할 때, 관성 회전 중에 반전하지만, 본 발명의 제어부에 의해 회전부가 정지하기를 기다려서 반전시키면 관성 중량에 의한 관성 회전을 세정에 효율적으로 활용할 수 있다. 또한, 이렇게 설정하면 유도 전동기는 매번 속도가 0인 경우가 발생하므로, 가동시의 토크 배증 효과를 번마다 이용할 수 있다.

특히, 변속비를 최대로부터 최소로 풀 활용하도록 하면, 유도 전동기가 높은 효율로 가동된 후, 변속비를 변경하여 회전부에 필요한 회전속도에 도달하므로, 모터 효율이 높은 고회전 영역의 시간 비율을 증가하여 소비전력의 저감을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁기의 주요부분을 세탁기가 가동된 상태에서 나타낸 부분 종단면도이다.
도 2는 동일 실시형태와 대비하여 변속기를 탑재하지 않은 세탁기의 대략적인 구성을 나타낸 전체 단면도이다.
도 3은 동일 실시형태의 모터의 제어 시스템을 나타낸 설명도이다.
도 4는 동일 실시형태에서 사용한 변속기의 가동 후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 동일 실시형태에서 사용한 유도 전동기의 특성을 나타낸 그래프이다.

아래에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 변속기(8)를 채용한 세탁기를 나타낸 부분 종단면도이며, 도 2는 이러한 변속기를 채용하지 않은 세탁기(1)를 나타낸 전체 종단면도이다.

먼저, 도 2의 세탁기(1)의 기본구성에 대해 설명하고, 그 기초상에 본 실시형태에 따른 변속기를 설치한 세탁기에 대해 설명한다.

세탁기(1)는 이른바 종형 세탁기이며, 하우징(2) 및 그 내부에서 현수봉(3)에 의해 매달려 지지되는 세탁조 유닛(4)을 구비한다. 세탁조 유닛(4)은, 바닥을 구비한 대략 원통 형상의 외조(5), 그 내부에 동축으로 배치된 바닥을 구비한 대략 원통 형상의 내조(6), 및 외조(5)의 바닥에 배치된 구동 기구(7)를 구비한다.

하우징(2)은 대략 직사각 형상의 저면(21)과 이 저면(21)으로부터 세워진 네 개의 벽면(22)으로 구성되며, 상방이 개구된 내부 공간(Sp)을 구비하는 박스 형상을 이룬다. 하우징(2)의 상단(24) 부근의 네 구석에는 고리(hook) 형상의 현가 고정부(25)가 배치되며, 이 현가 고정부(25)는 현수봉(3)의 베이스단(3A) 측을 현가 고정함으로써, 현수봉(3)을 매달기 위한 지지점으로서의 기능을 발휘한다.

하우징(2)의 상부에는 조작 판넬과 일체화 된 커버(26)가 배치되며, 또한 이 커버(26)의 일부는 개폐 덮개(26a)로 설치되어, 폴딩 도어(folding door)식 조작을 통해 내부 공간(Sp)을 개폐할 수 있다.

세탁조 유닛(4)을 구성하는 외조(5)는 바닥을 구비한 대략 원통 형상의 부재이며, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 때 대략 원 형상인 바닥판(51)과, 바닥판(51)의 가장자리부로부터 세워진 둘레벽(52)을 구비한다. 둘레벽(52)의 하부에는 위에서 관찰할 때 네 개의 위치에 거의 균등하게 고리 형상의 피현가 지지부(53)가 일체적으로 배치된다. 피현가 지지부(53)는 현수봉(3)의 끝단(3B) 측이 장착되도록 할 수 있다.

내조(6)는 이른바 세탁 탈수조를 구성하며, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 때 대략 원 형상인 바닥판(61)과, 바닥판(61)의 가장자리부로부터 세워진 둘레벽(62)을 구비하는 바닥을 구비한 대략 원통 형상으로 구성된다. 내조(6)는 외조(5)의 내부에서 이 외조(5)와 동축으로 배치되며, 구동 기구(7)를 통해 외조(5)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 바닥판(61) 및 둘레벽(62)에는 도시하지 않은 다수의 통수홀이 배치되며, 이 통수홀을 통해 내조(6) 내의 물을 배출할 수 있다. 또한, 내조(6)의 바닥판(61) 바로 위에는 일반적으로 펄세이터로 불리우는 교반 날개(63)가 동축으로 배치된다.

구동 기구(7)는 외조(5)의 바닥판(51) 하면에 설치된 베이스 부재(71), 이 베이스 부재(71)에 설치된 유도 전동기(72), 및 클러치를 포함하는 동력 분배부(73)를 포함한다. 유도 전동기(72)의 출력축(72m)과 동력 분배부(73)의 입력축(73m)은 고정 풀리(72a, 73a)를 각각 구비하며, 이들 고정 풀리(72a, 73a)의 주위에 평 벨트(74)를 돌려 감아 서로간에 동력의 전달을 진행할 수 있다.

동력 분배부(73)는 입력축(73a)에 입력되는 회전동력을 클러치를 통해 동축으로 배치된 두 개의 입력축(75, 76)에 분배하며, 내측의 제 1 입력축(75)을 상기 교반 날개(63)의 중심에 연결하고, 외측의 제 2 입력축(76)을 내조(6)의 바닥판(61)에 연결한다. 동력 분배부(73)는 제어부의 명령에 따라 고정 풀리(72a), 전동 벨트(74), 고정 풀리(73a)를 통해 유도 전동기(72)의 회전동력을 입력축(73a)에 입력하고, 이 회전동력을 제 1 입력축(75)에만 또는 제 1 입력축(75)과 제 2 입력축(76) 쌍방에 선택적으로 전환한다. 이에 따라 세탁기(1)는 세탁시에는 주로 교반 날개(63)만 회전시키고, 탈수시에는 내조(6)와 교반 날개(63)를 일체적으로 회전시킨다. 본 발명의 회전부(80)는 세탁 과정 및 헹굼 과정에서는 교반 날개(63)가 이에 대응되며, 탈수 과정에서는 교반 날개(63) 및 내조(6)가 이에 대응된다.

이러한 구성에서 본 실시형태에서는, 유도 전동기(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m)(동력 분배부(73)의 입력축(73m)) 사이의 동력 전달부에 도 1에 표시한 변속기(8)를 개재시킨다. 도 1에서 도 2과 공통되는 부분은 동일한 도면부호를 부여한다.

변속기(8)를 채용하는 목적은 유도 전동기(72)의 특성을 개선하기 위한 것이다. 유도 전동기(72)에서 고정 풀리(72a)와 고정 풀리(73a)의 풀리직경비가 시종 일정하며, 또한 고회전 영역에서 처음으로 유효 토크가 발생하므로, 가동이 느리고 충격 전류가 큰 저회전 영역에서의 동작이 비교적 많다. 이 외에 특히는 정방향 및 역방향으로 회전을 전환하면서 세탁 과정과 헹굼 과정을 실행하는 세탁기(1)에서, 가동 특성이 못하면 전체에 주는 영향이 크다.

따라서, 변속기(8)를 개재하여 가동에 따라 감속비를 후술에서와 같이 1:3.4에서 1:1.7로 줄이는 방향으로 변속시킨다. 이와 같이, 유도 전동기(72)의 가동 특성이 일정하여도, 해당 유도 전동기(72)의 효율이 낮은 저회전 영역에서 피동 측 입력축(73m)에 입력하는 토크를 배증시키면서 해당 저회전 영역을 신속하게 통과시킨다. 그 결과, 토크의 배증에 의해 가동 후 세탁물에 대한 세정력이 향상되며, 그 뒤 신속하게 모터 효율이 높은 고회전 영역 측으로 이동함으로써, 유도 전동기(72)의 소비전력의 저감을 실현할 수 있다. 세탁기(1)는 단시간 내에 정회전/역회전을 반복하는 특유의 동작을 진행하므로, 상기 효과를 반복적으로 얻을 수 있으며, 유도 전동기(72)를 사용한 저가의 구성일지라도, 인버터를 사용한 것과 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있다.

상기 변속기(8)는 유도 전동기(72)의 출력축(72m)의 회전속도에 따라 변속비를 개변시키는 자동 변속기이다. 구체적으로, 출력축(72m) 측에 배치된 가변형 구동 측 풀리 유닛(81), 입력축(73m) 측에 배치된 가변형 피동 측 풀리 유닛(82), 및 두 개의 풀리 유닛(81, 82) 사이에서 동력을 전달하는 V형 벨트(83)를 구비하며, 출력축(72m)의 회전속도에 따라 감속비가 작아지는 방향으로 풀리직경비를 변화시킨다. 간단하게 구성을 대비하면, 이 동력 전달부는 도 2의 구성에서 고정 풀리(72a), 평 벨트(74) 및 고정 풀리(73a)를 제거하고, 그 대신 구동 측 풀리 유닛(81), 피동 측 풀리 유닛(82) 및 V형 벨트(83)를 설치한 것이다.

이러한 이른바 V형 벨트식 변속기의 구조를 도 2에 나타낸 고정형 풀리 구조와 비교하면, 가변형 두 개 풀리 유닛(81, 82)은 가변 구조에 필요한 요소 부품 만큼 관성 중량이 증가한다. 따라서, 세탁물을 끌어당겨 회전할 때 관성 토크가 증가하고 세정 효과의 향상에 도움이 될 수 있다.

구동 측 풀리 유닛(81)은, 유도 전동기(72)의 출력축(72m)에 일체적으로 회전 가능하며 또한 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 구동 측 가동 풀리(81a); 상기 출력축(72m)에 일체적으로 회전 가능하게 고정되며 또한 상기 구동 측 가동 풀리(81a)와 대향하는 구동 측 고정 풀리(81b); 및 구동 측 가동 풀리(81a)에 출력축(72m)의 회전속도에 대응하는 축방향의 변위를 가하는 회전속도 감응부(81c)를 구비한다.

구동 측 가동 폴리(81a) 및 구동 측 고정 폴리(81b)의 대향면은 중심에서 반경방향으로 멀어짐에 따라 대향 거리가 커지는 거꾸로 된 접시 형상을 이룬다.

회전속도 감응부(81c)는, 구동 측 가동 풀리(81a)와 대향하는 위치에 배치되며, 출력축(72m)과 대략 직교하는 지지면을 구비하는 변속판(81c1); 이 변속판(81c1)과 구동 측 가동 풀리(81a) 사이에 개재되어 이들과 일체적으로 회전하도록 배치되며 반경방향으로 회전 가능한 웨이트 롤러(Weight roller)(81c2); 및 구동 측 가동 풀리(81a) 측에 위치하고 웨이트 롤러(81c2)에 증설하는 위치에 있으며, 해당 웨이트 롤러(81c2)가 중심에서 멀어짐에 따라 웨이트 롤러(81c2)에 의해 구동 측 고정 풀리(81b) 측에 힘을 가하는 테이퍼(taper) 형상의 가이드면(81c3)으로 구성된다.

한편, 피동 측 풀리 유닛(82)은, 회전부(80)의 입력축(80m), 즉 동력 분배부(73)의 입력축(73m)에 일체적으로 회전 가능하며 또한 축방향으로 이동 가능하게 연결되는 피동 측 가동 풀리(82a); 상기 입력축(73m)에 일체적으로 회전 가능하게 고정되며 상기 피동 측 가동 풀리(82a)에 대향하는 피동 측 고정 풀리(82b); 및 피동 측 가동 풀리(81a)를 피동 측 고정 풀리(82b)에 향해 탄성적으로 힘을 가하도록 하는 스프링(82c)을 구비한다.

피동 측 가동 폴리(82a) 및 피동 측 고정 폴리(81b)의 대향면도 중심에서 반경방향으로 멀어짐에 따라 대향 거리가 커지는 거꾸로 된 접시 형상을 이룬다.

V형 벨트(83)는 내열성, 내마모성 등이 우수한 유리섬유나 케블라(KEVLAR) 섬유 등을 사용하여 무한 궤도 형상으로 형성되며, 내주면에 복수 개의 이가 배열되어 있다.

도 1은 유도 전동기의 가동 전의 상태를 나타내며, 도 4는 유도 전동기의 가동 후의 상태를 나타낸다. 먼저 피동 측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)의 힘을 받아 피동 측 고정 풀리(82b)와의 대향 거리가 단축된 도 1의 상태에 처하며, V형 벨트(83)가 걸리는 피동 측 풀리 유닛(82)의 풀리 직경은 실질적으로 커진다. 대향된 구동 측 가동 풀리(81a)는 원심력이 작용하지 않으므로, 웨이트 롤러(81c2)는 출력축(72m) 부근에 위치하고, V형 벨트(83)는 피동 측 풀리 유닛(82) 측으로 당겨져 구동 측 고정 풀리(81b)와의 대향 거리가 넓어진 상태에 처하며, V형 벨트(83)가 걸리는 구동 측 풀리 유닛(81)의 풀리 직경은 실질적으로 작아진다. 이때 풀리직경비는 본 실시형태에서, 구동 측 : 피동 측 = 1:3.4 이며, 후술할 가동 후의 풀리직경비와 비하면 구동 측 회전속도에 대하여 피동 측 회전속도가 작아지고 감속비가 커진다.

이 상태에서 유도 전동기(72)가 가동하면, 구동 측 가동 풀리(81a)가 회전함에 따라 웨이트 롤러(81c2)가 원심력에 의해 도 1→도 4와 같이 외주 측으로 이동하고, 이에 따라 구동 측 가동 풀리(81a)는 가이드면(81c3)에 의해 웨이트 롤러(81c2) 쪽으로 눌리면서, 구동 측 고정 풀리(81b)에 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 구동 측 고정 풀리(81b)와의 대향 거리가 단축되고, V형 벨트(83)에 대한 구동 측 풀리 유닛(81)의 실질적인 풀리 직경을 Δr1 만큼 증가시킨다. 이에 따라, V형 벨트(83)가 구동 측 풀리 유닛(81) 측으로 당겨지고, 피동 측 가동 유닛(82a)이 스프링(82c)의 탄력에 저항하여 도 1→도 4와 같이, 피동 측 고정 풀리(82a)와의 대향 거리가 증가하는 방향으로 이동하며, V형 벨트(83)에 대한 실질적인 풀리 직경을 Δr2 만큼 감소시킨다. 이때 풀리직경비는 본 실시형태에서, 구동 측 : 피동 측 = 1:1.7 이며, 상술한 가동 후의 풀리직경비와 비하면 구동 측 회전속도에 대하여 피동 측 회전속도가 커지고 감속비가 작아진다. 이 사이, 풀리직경비 즉 감속비는 선형으로 변화한다.

한편, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 유도 전동기(72)는 제어부(91)로부터 모터 드라이버(92)를 통해 제어되도록 구성된다. 제어부(91)는 예를 들어 이 세탁기(1)의 전반 세탁 과정의 제어를 담당하는 마이크로 컴퓨터이며, 제어의 일환으로 유도 전동기(72)에 대한 통전의 ON/OFF 제어를 진행한다. 도 3(b)는 제어부(91)에 내장된 흐름의 하나로, 세탁 과정의 유도 전동기(72)에 대한 통전 제어의 개요를 나타낸 흐름도이다.

먼저, 단계(S1)에서 정방향으로의 통전을 ON으로 하고, 통전되어서부터 소정의 구동 시간(T1)이 경과하면 단계(S2)에서 통전을 OFF로 한다. 그리고, 통전 OFF에서 소정의 관성 회전 시간(T2)이 경과하면 이번에는 단계(S3)에서 역방향으로의 통전을 ON으로 하고, 통전 ON에서 소정의 구동 시간(T3)이 경과하면 단계(S4)에서 통전을 OFF로 한다. 다음, 통전 OFF에서 소정의 관성 회전 시간(T4)이 경과하면 단계(S5)로 이동한다. 이 단계(S5)에서, 세탁 과정이 시작될 때, 즉 최초 단계(S1)의 통전 ON에서 세탁 과정에 대해 설정한 소정의 과정 실행 시간(T5)의 경과 여부를 판단하며, "아니오"이면 단계(S1)로 되돌아가고, "예"이면 흐름을 종료한다.

즉, 회전부(80)에 대한 소정의 구동 시간(T1)(T3)과, 회전부(80), 즉 교반 날개(63)가 정지하기까지의 소정의 관성 회전 시간(T2)(T4)을 동작 단위로 하여, 각각의 동작 단위마다 회전부(80)에 대한 반전 구동을 반복하는 제어가 진행된다.

본 실시형태에서, 구동 시간(T1, T3)은 1.3초로 설정되고, 관성 회전 시간(T2, T4)은 1.5초로 설정되며, 과정 실행 시간(T5)은 6분으로 설정된다. 이에 대비하여, 변속기(8)를 채용하지 않은 도 2의 구성의 경우와 비교하면, 도 2의 경우 구동 시간(T1, T3)은 1.3초로 설정되고, 관성 회전 시간(T2, T4)은 0.5초로 설정되며, 과정 실행 시간(T5)은 4분으로 설정된다. 구동 시간(T1, T3)이 같은 것에 비하면, 관성 회전 시간(T2, T4)이 길어진 것은, 변속기(8)을 도입함에 따른 관성 중량의 증가로 인해 유도 전동기(72)가 가동 후에 정전되어서부터 정지하기까지 필요한 시간이 연장된 것에 대응되기 위한 것이다. 관성 중량이 증가할 수 있는 최대치는, 구동 측에서는 도 2의 구동 측 풀리(72a)의 중량이 도 1의 구동 측 풀리 유닛(81)을 구성하는 풀리(81a, 81b), 회전 감응부(81c)의 중량에 대한 차분(difference)이며, 피동 측에서는 도 2의 피동 측 풀리(73a)의 중량이 도 1의 피동 측 풀리 유닛(82)를 구성하는 풀리(82a, 82b), 스프링(82c)의 중량에 대한 차분이다.

즉, 도 1의 구성에서, 고정형 풀리(72a, 73a)와 같은 관성 정지 시간(T2, T4)=0.5초에서 반전하면, 관성 회전 중에 회전을 반전시키므로 전력 소모가 커지지만, 관성 정지 시간(T2, T4)을 1.5초로 설정하여 정지하기를 기다려서 반전시키면 전력을 헛되이 소비하지 않을 뿐만 아니라, 관성 중량에 의한 관성 회전을 세정을 위해 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 이렇게 설정하면 유도 전동기(72)에 매번 속도가 0인 경우가 발생하므로, 번마다 가동시의 토크 배증 효과를 이용할 수 있다.

그리고, 상기한 가동시의 소정 시간(T1, T3)은 변속기의 변속비를 최대 1:3.4로부터 최소 1:1.7까지 변화시키는데 충분한 시간 이상으로 설정된다. 즉, 유도 전동기(72)를 사용할 때 전류치를 제어할 수 없지만, 본 실시형태의 구조하에 유도 전동기(72)를 가동하면 유도 전동기(72)가 높은 효율로 가동된 후, 변속기(8)가 변속비를 개변하여 회전부(80)에 필요한 회전속도에 도달하며, 이때 유도 전동기(72)도 고회전 영역에 도달하므로 모터의 효율이 높은 영역의 시간 비율을 길게 하여 소비전력의 저감을 실현할 수 있다.

도 5는 회전속도에 대한 충격 전류 및 토크의 특성을 나타낸 도면이다. 회전속도가 낮은 영역에서는 충격 전류가 많은 반면 유도 전동기의 출력토크가 낮으므로, 고효율적으로 작동할 수 없지만, 회전속도가 높아지면 충격 전류가 적어지고 그 대신 출력토크가 증가한다. 본 실시형태에 따르면, 변속기(8)를 통해 입력축(72m) 측의 토크를 배증시키면서, 효율이 낮은 저회전 영역을 신속하게 통과하여 효율이 높은 고회전 영역에서 작동할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나 각 부분의 구체적인 구조는 상기 실시형태에 한정되지 않는다.

예하면, 상기 실시형태에서 세탁 과정을 예로 들어 모터 구동 흐름에 대해 설명하였지만, 헹굼 과정에서도 이를 기준으로 한 흐름이 실행될 수 있다.

또한, 구동 시간 및 관성 회전 시간, 최대 변속비 및 최소 변속비 등도 상술한 구체적인 수치에 한정되는 것이 아니다.

더 나아가, 변속기를 채용함으로써, 출력토크를 배증시킬 수 있으므로 보다 작고 가격이 낮은 모터를 채용할 수 있다.

기타 구조도 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형을 할 수 있다.

8: 변속기; 72: 유도 전동기;
72m: 출력축; 73m: 입력축;
80:회전부; 80m: 입력축;
81: 구동 측 풀리 유닛; 82: 피동 측 풀리 유닛;
83: 전동 벨트; 91: 제어부;
92: 드라이버; T1, T3: 구동 시간;
T2, T4: 관성 회전 시간

Claims

세탁물을 회전시키는 회전부에 회전동력을 입력하는 입력축;
정방향 및 역방향으로 회전하며 상기 회전부의 동력원으로 되는 유도 전동기; 및
상기 유도 전동기의 출력축과 상기 회전부에 대한 입력축 사이에 위치하며,
회전부가 정방향 및 역방향으로 회전하는 세탁 과정과 헹굼 과정에서 상기 유도 전동기의 가동에 따라 감속비를 감소하는 방향으로 변속하는 변속기를 구비하되,
상기 변속기는 두 개의 풀리 유닛, 및 두 개의 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하는 전동 벨트를 구비하며,
상기 변속기는 상기 출력축 및 상기 입력축의 회전 속도에 따라 풀리 직경비를 변화시키며,
상기 두 개의 풀리 유닛은, 상기 출력축 측에 배치되고 회전부가 정방향 및 역방향으로 회전하는 세탁 과정과 헹굼 과정에서 상기 출력축의 회전속도가 커짐에 따라 전동 벨트가 걸리는 풀리 직경이 점차 커지고 상기 출력축의 회전 속도가 작아짐에 따라 전동 벨트가 걸리는 풀리 직경이 점차 작아지는 가변형 구동 측 풀리 유닛; 및 상기 입력축 측에 배치되고 회전부가 정방향 및 역방향으로 회전하는 세탁 과정과 헹굼 과정에서 상기 입력축의 회전속도가 커짐에 따라 전동 벨트가 걸리는 풀리 직경이 점차 작아지고 상기 입력축의 회전속도가 작아짐에 따라 전동 벨트가 걸리는 풀리 직경이 점차 커지는 가변형 피동 측 풀리 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 유도 전동기를 드라이버를 통해 구동하는 제어부를 구비하며,
상기 제어부는 미리 설정된 상기 회전부에 대한 소정의 구동 시간과 상기 회전부가 정지되기까지의 소정의 관성 회전 시간을 동작 단위로 하며, 각각의 상기 동작 단위마다 상기 회전부에 대한 반전 구동을 반복하는 세탁기.
제 3 항에 있어서,
상기 소정의 구동 시간은 상기 변속기의 변속비를 최대로부터 최소로 변화시키기에 충분한 시간 이상으로 설정되는 세탁기.