KR20000021682A - 세탁기의 전기 유변유체 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 전기 유변유체 제동장치를 제공한다. 그 전기 유변유체 제동장치는 세탁시 정역회전하는 펄세이터축(60), 탈수시 세탁조를 고속 회전시키는 스핀축(70), 내면에 상기 축들(60,70)을 회전시키기 위한 감속기어군(50)중 링기어가 일체로 된 브레이크 드럼(50)의 회전에 제동을 걸어 펄세이터를 정역으로 감속 회전시키거나 브레이크 드럼(40)의 제동을 해제하여 스핀축(70)과 함께 세탁조를 고속 회전시키는 세탁기의 제동장치에 있어서: 상기 브레이크 드럼(110)은 외주면을 전도성으로 하고, 상기 브레이크 드럼(110)의 외주면에 대하여 소정의 공간(120)을 두고 전기적으로 절연되게 밀폐되고 상기 브레이크 드럼(110)의 회전에 고정되게 전도성 케이스(130)를 설치하고 그 안에 전기 유변유체를 충진하여 인가되는 전압에 의해 유변유체의 점성을 변화시켜 상기 브레이크 드럼의 회전에 제동을 거는 전기 유변유체 제동부(100); 상기 브레이크 드럼(110)에 회전 가능하게 제 1 전압이 인가되고, 상기 전도성 케이스(130)에 제 2전압이 인가되어 상기 제 1, 제 2 인가전압을 조절하여 전기 유변 유체의 점성을 제어하는 전압제어기(200); 소정의 세탁공정에 따라 상기 전기 유변유체 제동부(100)에 인가되는 전압값을 조절해주도록 상기 전압제어기(200)를 제어하는 전자제어장치(300)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기의 전기 유변유체 제동장치.

본 발명은 세탁기의 전기 유변유체 제동장치에 관한 것으로, 더 상세히는 세탁기의 제동장치를 구성함에 있어 전기유변유체(electrorheological fluid)를 사용하여 전기적으로 유체의 점성을 제어함으로써 세탁기의 브레이크 드럼의 회전을 제동시키거나 해제하여 에너지를 절약하도록 하는 세탁기의 기어 메커니즘에 사용되는 세탁기의 전기 유변유체 제동장치에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기의 동력전달장치는 모터로부터 발생된 동력을 세탁행정에 따라 회전속도를 조절시켜 준 뒤 회전익 및 세탁조를 회전시켜 주면서 세탁물이 세탁과 탈수를 수행할 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 종래의 동력전달장치는 도 1에 도시된 바와 같이 모터로부터 발생된 동력이 벨트(10)로 연결되어 있는 기어 유니트(20)로 전달되게 되는데, 상기 기어유니트(20)로 전달된 동력은 세탁시 동기 모터의 작동에 의해 브레이크 밴드(300)가 브레이크 드럼(40)을 감싸도록 하여 긴밀히 잡아준 상태에서 모터로부터의 동력이 감속기어(50)를 거치면서 감속된 동력이 펄세이터(세탁축)(60)와 결합되어 회전익으로 전달되어 상기의 회전익이 세탁행정 시간동안 좌, 우교호로 회전되면서 세탁수의 회전수류를 일으켜 주어 이로부터 발생되는 세탁수의 마찰력으로 인하여 세탁물이 세탁되도록 하고, 세탁이 완료되어 배수를 수행한 뒤 탈수행정을 수행하고자 할 경우에는 동기모터의 작동에 의해 당겨져 있는 브레이크 밴드(30)를 놓아주게 되면 상기의 브레이크 밴드가 브레이크 드럼(40)으로부터 떨어진 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서 모터로부터 기어유니트(20)로 전달되는 동력이 감속기어군과 브레이크 드럼(40)을 함께 회전시켜 줌에 따라 이의 상단에 위치하여 일체로 형성된 스핀축(탈수축)(70)을 회전시켜 줌으로써 세탁조가 회전되어 이의 회전원력으로 인하여 세탁물에 침전되어 있는 세탁수가 탈수되는 것이다.

그러나. 상술한 바와 같이 구성되어 수행되는 종래의 세탁기의 동력전달 장치에서 사용되는 전기 유변유체 제동장치에 있어서는 세탁시 동기모터의 작동에 의해 밴브레이크 밴드(30)가 브레이크 드럼(40)을 감싸준 상태에서 긴밀히 잡아주도록 하여 모터로부터 전달된 동력이 브레이크 드럼(40)을 회전시키지 못하도록 함으로써 모터로부터의 동력이 감속기어군(50)을 통해 펄세이터(60)를 회전시켜 주도록 하는데 밴브레이크 밴드(30)가 케이스에 일단이 고정되고 브레이크 드럼(40)을 감싸도록 한 상태에서 끝단부가 동시 모터의 와이어와 연결되어 와이어의 당김력으로 인하여 이동되면서 브레이크 드럼(40)을 잡아주도록 되어있어 좌, 우 반전시 회전되는 동력이 브레이크 밴드가 고정된 방향으로 회전시에는 브레이크 드럼이 브레이크 밴드에 긴밀히 면접촉 즉, 브레이크 드럼의 회전방향과 브레이크밴드의 당김력이 서로 반대의 방향을 갖고 있어 브레이크 드럼이 회전되지 못하게 되지만, 반대의 방향으로 회전시에는 감속기어군으로 전달된 동력이 브레이크 드럼을 브레이크 밴드가 당겨지는 방향으로 회전하려는 힘이 작용되어 브레이크밴드로부터 브레이크 드럼이 밀리면서 회전되는 현상이 발생하는 오동작이 있었다.

또한 세탁기의 제동장치는 일반적으로 기구적인 스프링을 사용하기 때문에 자주 마모되고 고장의 원인이 되며, 제동시 소음등의 문제점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 전기유변유체를 사용하여 전기적으로 유체의 점성을 제어함으로써 세탁기의 브레이크 드럼의 회전을 제동시키거나 해제하여 에너지를 절약하도록 하는 세탁기의 기어 메커니즘에 사용되는 세탁기의 전기 유변유체 제동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 세탁기의 제동장치의 구성을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명의 전기 유변유체의 전압에 따른 점성특성 그래프,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 전기 유변유체 제동장치의 개략도,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예의 상세도

* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명

10: 벨트 20: 기어 유니트 30: 브레이크 밴드

40: 브레이크 드럼 50: 감속기어군 60: 펄세이터

70: 스핀축 110: 브레이크 드럼 120: 유변유체 공간

130: 전도성 케이스 140: 실링부재 150; 외부 케이스

200: 전압 제어기 210: 브러시 300: 전자 제어장치

230: 브러시 400: 스위치

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 세탁기의 전기 유변유체 제동장치는 세탁시 정역회전하는 펄세이터축, 탈수시 세탁조를 고속 회전시키는 스핀축, 내면에 상기 축들을 회전시키기 위한 감속기어군중 링기어가 일체로 된 브레이크 드럼의 회전에 제동을 걸어 펄세이터를 정역으로 감속 회전시키거나 브레이크 드럼의 제동을 해제하여 스핀축과 함께 세탁조를 고속 회전시키는 세탁기의 제동장치에 있어서: 상기 브레이크 드럼은 외주면을 전도성으로 하고, 상기 브레이크 드럼의 외주면에 대하여 소정의 공간을 두고 전기적으로 절연되게 밀폐되고 상기 브레이크 드럼의 회전에 고정되게 전도성 케이스를 설치하고 그 안에 전기 유변유체를 충진하여 인가되는 전압에 의해 유변유체의 점성을 변화시켜 상기 브레이크 드럼의 회전에 제동을 거는 전기 유변유체 제동부; 상기 브레이크 드럼에 회전 가능하게 제 1 전압이 인가되고, 상기 전도성 케이스에 제 2전압이 인가되어 상기 제 1, 제 2 인가전압을 조절하여 전기 유변 유체의 점성을 제어하는 전압제어기; 소정의 세탁공정에 따라 상기 전기 유변유체 제동부에 인가되는 전압값을 조절해주도록 상기 전압제어기를 제어하는 전자제어장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브레이크 드럼을 별도로 접지시켜 상기 브레이크 드럼의 고속회전시 유도되는 전류가 방전되게 하는 것이 바람직하며, 상기 고정되게 설치되는 전도성 케이스는 절연부재를 사이에 끼운 후 볼트를 이용하여 외부케이스에 고정설치되게 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전기 유변유체는 인가된 전압에 따라 그 점성도가 변하는 특성을 가지고 있다. 이러한 전기 유변유체를 토크 전달장치내에 주입하고 인가되는 전압 및 모터의 회전속도를 변화시키면서 토크 전달장치에 의하여 전달된 토크를 측정하는 시험에 의하면 도 2에 도시된 바와 같이 전기 유변유체의 점성은 인가되는 전압에 비례하여 변화하고 전압이 증가함에 따라 전달되는 토크도 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 전압이 인가된 상태에서 전기 유변유체에 의하여 전달된 토크는 모터의 회전수에 따라서 증가하며 인가된 전기장의 세기가 증가함에 따라 전달되는 토크도 증가한다. 이러한 전기 유변유체를 동작매체로 하는 토크 전달장치를 실용화하는데는 인가된 전기장 내에서 전류밀도가 낮을수록 바람직하다.

전류밀도가 낮으면 절연파괴의 위험성이 감소하고 전원공급장치의 크기도 작아질 수 있다. 이러한 전기 유변유체에는 실리콘 오일, 콤오일(com oil)등이 있고 대체 가능한 분말타입으로는 Lead zirconate titante(PZT), PbZrO3, PbTiO3, BaTiO3, 오셀염(Potassium sodium tartrate tetrahydrate)등이 있다.

이에 따라 본 발명에서는 클러치용 유체의 점성이 전압에 비례적이라는 점을 이용하여 에너지가 소비되지 않도록, 상황에 따라 유체의 점성을 변화시켜 브레이크 드럼(40)의 회전에 제동을 걸게 한다.

도 3에 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 전기 유변유체 제동장치의 개략도가 도시된다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기의 전기 유변유체 제동장치는 크게 전기 유변유체 제동부(100), 전압 제어부(200), 전자 제어장치(300)로 구성된다.

물론 세탁시 정역회전하는 펄세이터축(60), 탈수시 고속 회전하는 스핀축(70), 내부에 감속기어군(50)중 링기어가 일체로 된 브레이크 드럼(50)의 회전에 제동을 걸어 펄세이터를 회전시키거나 브레이크 드럼(40)의 제동을 해제하여 세탁조를 회전시키는 세탁기의 제동장치의 기본적인 구성은 종래의 구성을 포함한다.

상기 전기 유변유체 제동부(100)는 크게 브레이크 드럼(110), 전도성 케이스(130), 실링부재(140), 외부 케이스(150)로 이루어져 전기 유변유체의 점성에 의해 상기 브레이크 드럼의 회전에 제동을 거는 역할을 담당한다.

전압제어기(200)는 회전하는 브레이크 드럼(110)에 제 1 전압을 인가해 주기 위하여 브러시(210)를 구비하고, 상기 전도성 케이스(130)에 대하여 제 2 전압을 인가하여 상기 전기 유변유체 제동부(100)의 전기 유변유체의 점성을 제어하게 한다.

전자 제어장치(300)는 사용자의 스위치(400) 조작신호를 입력받아 상기 전압제어기(200)를 제어하여 상기 전기 유변유체 제동부(100)에 인가되는 전압값을 조절해주는 기능을 수행한다.

도 4에는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예의 상세도가 도시되어 있다.

상기 전기 유변유체 제동부(100)의 브레이크 드럼(110)은 외주면에 전도성물질이 형성되어 있어 회전 가능한 형태로 되어 있다. 전도성 물질은 상기 전압 제어기(200)로부터 전압이 인가되기 위한 전기회로를 형성하는데 사용된다. 전도성 케이스(130)는 상기 브레이크 드럼(110)의 외주면에 대하여 소정의 공간(120)이 형성하도록 둘러싸서 설치되며, 그 공간(120)에는 전기 유변유체를 채우고 밀폐시킨다. 상기 브레이크 드럼(110)과 상기 전도성 케이스(130)는 전기 유변유체를 채우고 밀폐가 되어야 하는 한편 서로 절연되어 각각의 전기회로가 형성되어야 하며, 브레이크 드럼(110)이 회전되어야 한다. 이를 위해 전도성 케이스(130)의 내측면과 브레이크 드럼(110)의 전도성 표면과 절연시키도록 실링부재(140)가 설치된다. 또한 상기 브레이크 드럼(110)의 외주면에 전도성 물질이 입혀져서 고압의 전압을 인가되고, 상기 브레이크 드럼(110)이 고속회전함에 따라 전류가 유기된다. 이렇게 유기된 전류를 처리하지 않으면 감전의 위험이 내재하게 된다. 이에 따라 유기된 전류를 방전시키기 위한 별도의 접지를 두어 이러한 위험성을 제거하게 한다. 상기 전도성 케이스(130)는 상기 브레이크 드럼(110)의 회전에 상관없이 외부 케이스(150)에 대하여 고정되게 설치되어야 하는데, 상기 전압 제어기(200)로부터 전도성 케이스(130)에 인가되는 전압은 고압이므로 사용자에게 감전의 위험이 있다. 따라서, 상기 전도성 케이스(130)와 외부 케이스(150)를 고정시킬 때 절연시켜 고정할 수 있도록 절연부재(152)를 중간에 삽입한 후 고정볼트(151)로 고정시키도록 한다.

상기 전도성 케이스(130)와 브레이크 드럼(110)에 인가되는 전압은 고압이므로 안전을 위해 절연처리에 만전을 기해야 한다. 브레이크 드럼(110)은 회전 가능한 것이므로, 회전체에 전원을 계속적으로 공급해주기 위해서는 일반적으로 쓰이고 있는 브러시(210)를 사용하여 전원을 공급하게 한다. 상기 브러시(210)로부터 전압 제어기(200)로 전압인가선을 인출하여 제 1 전압을 인가시키고, 또 하나의 전압인가선을 상기 전도성 케이스(130)로부터 인출하여 제 2 전압을 인가하도록 한다. 상기 전도성 케이스(130)는 상기 브레이크 드럼(110)처럼 회전체가 아니므로 전도성 케이스(130)의 소정의 지점으로부터 전압인가선을 인출하도록 한다. 이때 고압의 안정성을 고려하여 상기 브러시(210)로부터 인출한 전압인가선은 어스시키도록 한다.

전압 제어기(200)는 전기 유변유체의 점성을 조절하기 위한 전압을 인가하는 데 있어서 목표하는 적정량의 전압을 발생시켜 인가하도록 해야 하는데 이는 통상적으로 사용되는 채배회로, 드랜스 변압기등을 사용하여 인가되는 전압을 조절되게 한다.

전자 제어장치(300)는 사용자의 직접적인 조작에 의하거나 사용자에 의해 프로그램된 세탁행정의 제어신호에 따라 상기 전압 제어기(200)를 제어하여 상기 전기 유변유체 제동부(100)를 제어하는 기능을 수행한다. 이를 위해 이미 세탁기내에 구비된 전자 제어장치(300)를 사용하여도 되고, 세탁기의 제동동작을 위한 제동용 전자 제어장치(300)를 별도로 둘 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 일실시예의 작용은 다음과 같다.

프로그램된 세탁행정에 따라 세탁과정이 개시되어 세탁기에 전압이 공급되면 모터의 동력은 벨트(10)를 통해 상기 감속기어군(50), 펄세이터(60), 스핀축(70)을 동작시켜 준다. 이때 펄세이터(60)만 회전시키기 위해서는 상기 브레이크 드럼(110)의 회전에 제동을 걸어 놓아야 한다. 상기 전자 제어장치(300)는 전압 제어기(200)에 상기 브레이크 드럼(110)을 제동하기 위한 제어신호를 인가한다. 전압 제어기(200)는 상기 전자 제어장치(300)의 제어신호를 입력받아 상기 브레이크 드럼(110)이 상기 전도성 케이스(130)안에 내장된 전기 유변유체의 점성이 증가되어 벨트(10)에 의한 동력에 의해 상기 브레이크 드럼(110)이 회전하지 않도록 전기 유변유체의 점성을 증가시키기 위한 전압이 인가되게 한다. 이에 따라 브레이크 드럼(110)은 정지되어 있는 상태에서 상기 펄세이터(60)만 회전하게 되어 세탁을 하게 된다.

세탁과정을 종료한 다음 탈수과정을 위해서는 세탁조가 회전해야 하므로 세탁과정동안 브레이크 드럼(110)에 걸어 놓았던 제동을 해제시켜야 한다. 또다시 전자 제어장치(300)는 상기 브레이크 드럼(110)의 제동을 해제하기 위한 제어신호를 사용자의 스위칭 동작으로부터 입력받아 상기 전압 제어기(200)에 제어신호를 출력하면, 상기 전압 제어기(200)는 전기 유변유체의 점성이 감소하도록 전압을 인가하도록 한다. 이에 따라 전기 유변유체의 점성이 변화되어 브레이크 드럼(110)의 제동은 해제되게 되고 상기 스핀축도 같이 회전하게 되므로 탈수과정을 수행하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 전기 유변유체 제동장치의 구성과 작용에 따르면 종래에 스프링이나 디스크 형태의 마찰제동장치를 사용함으로부터 발생되던 소음 및 마모와 오동작의 문제를 해결하고, 저소음과 에너지 절약등의 효과를 제공한다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한된 것은 아니고 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 세탁시 정역회전하는 펄세이터축(60), 탈수시 세탁조를 고속 회전시키는 스핀축(70), 내면에 상기 축들(60,70)을 회전시키기 위한 감속기어군(50)중 링기어가 일체로 된 브레이크 드럼(50)의 회전에 제동을 걸어 펄세이터를 정역으로 감속 회전시키거나 브레이크 드럼(40)의 제동을 해제하여 스핀축(70)과 함께 세탁조를 고속 회전시키는 세탁기의 제동장치에 있어서:

   상기 브레이크 드럼(110)은 외주면을 전도성으로 하고, 상기 브레이크 드럼(110)의 외주면에 대하여 소정의 공간(120)을 두고 전기적으로 절연되게 밀폐되고 상기 브레이크 드럼(110)의 회전에 고정되게 전도성 케이스(130)를 설치하고 그 안에 전기 유변유체를 충진하여 인가되는 전압에 의해 유변유체의 점성을 변화시켜 상기 브레이크 드럼의 회전에 제동을 거는 전기 유변유체 제동부(100);

   상기 브레이크 드럼(110)에 회전 가능하게 제 1 전압이 인가되고, 상기 전도성 케이스(130)에 제 2전압이 인가되어 상기 제 1, 제 2 인가전압을 조절하여 전기 유변 유체의 점성을 제어하는 전압제어기(200);

   소정의 세탁공정에 따라 상기 전기 유변유체 제동부(100)에 인가되는 전압값을 조절해주도록 상기 전압제어기(200)를 제어하는 전자제어장치(300)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 유변유체 제동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 드럼(110)을 별도로 접지시켜 상기 브레이크 드럼(110)의 고속회전시 유도되는 전류가 방전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 유변유체 제동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정되게 설치되는 전도성 케이스(130)는 절연부재(152)를 사이에 끼운 후 볼트(151)를 이용하여 외부케이스(150)에 고정설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 전기 유변유체 제동장치.