KR20060040437A - 증기발생장치를 갖춘 세탁기 - Google Patents

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KR20060040437A
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김형균
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박지훈
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Abstract

본 발명은 급수를 수행하자마자 증기의 생성이 이루어지도록 하여 단시간 내에 세탁조 내부로 증기를 공급할 수 있고 과열을 방지할 수 있도록 한 증기발생장치를 갖춘 세탁기를 개시한 것이다. 개시한 세탁기는 수조의 내부로 증기를 공급하기 위한 증기발생장치를 구비하며, 증기발생장치는 증기발생유로가 마련된 몸체와, 증기발생유로를 따라 흐르는 물을 가열하여 증기를 발생시키도록 몸체에 매입(埋入)된 히터와, 히터의 과열 시 전원제어를 위한 자동온도스위치와 퓨즈를 포함한다.

Description

증기발생장치를 갖춘 세탁기{WASHING MACHINE WITH STEAM GENERATOR}
도 1은 본 발명에 따른 세탁기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세탁기의 증기발생장치 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 세탁기의 증기발생장치 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 세탁기 증기발생장치의 자동온도스위치와 퓨즈의 결선상태를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 본체, 11: 수조,
12: 회전드럼, 15: 모터,
17: 도어, 18: 세제공급장치,
21: 제1급수관, 22: 제1급수제어밸브,
24: 제2급수관, 25: 제2급수제어밸브,
30: 증기발생장치, 31: 몸체,
32: 증기발생유로, 33: 히터,
34: 온도센서, 37: 코일부재,
41: 자동온도스위치, 42: 퓨즈.
본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁기의 수조의 내부로 증기를 공급하기 위한 증기발생장치를 갖춘 세탁기에 관한 것이다.
세탁력을 높이기 위해 세탁조 내부에 증기를 공급하는 세탁기로는 대한민국 공개특허공보 10-2004-85507호(2004년10월08일 공개)를 통해 개시된 증기분사식 드럼세탁기가 있다.
상기 공보에 개시된 세탁기의 증기발생장치는 세탁수가 유입되는 유입구와 증기가 배출되는 배출구를 구비하는 압력용기, 압력용기 내부로 공급되는 세탁수를 가열하기 위해 압력용기 내에 설치되는 히터, 압력용기 내부로의 급수를 조절하는 유입밸브, 압력용기로부터의 증기배출을 조절하는 토출밸브를 포함한다. 또 이 증기발생장치는 압력용기의 급수량을 감지하는 수위센서, 압력용기 내부온도에 따라 히터의 동작을 조절하기 위한 온도센서, 압력용기 내부의 압력을 감지하는 압력센서, 압력용기의 온도가 상승할 때 히터의 전원을 차단하기 위한 자동온도스위치를 포함한다.
그러나 이러한 세탁기의 증기발생장치는 압력용기 내에 물을 채운 상태에서 히터를 통해 가열하여 증기를 발생시키기 때문에 압력용기 내부의 물을 가열하는 시간으로 인해 증기의 공급이 지연되어 전체 세탁시간이 길어질 뿐 아니라 에너지 소모가 큰 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 급수를 수행하자마자 증기의 생성이 이루어지도록 하여 단시간 내에 세탁조 내부로 증기를 공급할 수 있고 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 증기발생장치의 과열을 방지할 수 있도록 한 증기발생장치를 갖춘 세탁기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수조의 내부로 증기를 공급하기 위한 증기발생장치를 갖춘 세탁기에 있어서, 상기 증기발생장치는 증기발생유로가 마련된 몸체와, 상기 증기발생유로를 따라 흐르는 물을 가열하여 증기를 발생시키도록 상기 몸체에 매입(埋入)된 히터와, 상기 히터의 과열 시 상기 히터의 전원제어를 위한 과열방지장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 과열방지장치는 상기 몸체의 온도를 감지하는 온도센서, 상기 몸체의 온도가 제1설정온도 이상으로 상승할 때 상기 히터의 전원을 차단하는 자동온도스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 과열방지장치는 상기 몸체의 온도가 상기 제1설정온도보다 높은 제2설정온도 이상으로 상승할 때 상기 히터로 인가되는 전원을 차단하는 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몸체는 상기 증기발생유로의 형성을 위한 관과 상기 히터를 매입한 상태에서 제조되는 금속성형물인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 증기발생유로의 입구 쪽에 설치되는 급수제어밸브와, 상기 급수제어밸브 및 상기 히터의 동작 제어를 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 세탁기는 도 1에 도시한 바와 같이, 세탁수의 담수를 위해 본체(10) 내부에 설치되는 드럼형의 수조(11)와, 수조(11)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전드럼(12)을 포함하는 드럼세탁기이다.
본체(10) 내부의 수조(11)는 입구(11a)가 형성된 전면부가 후면부보다 높은 위치가 되도록 세탁기의 설치면에 대하여 소정각도(α) 경사지게 설치되고, 수조(11)의 내부의 회전드럼(12)도 수조(11)와 동일한 형태로 경사지게 설치된다. 즉 회전드럼(12)은 입구(12a)가 형성된 전면부가 전방 상부를 향하는 형태로 회전중심선(A)이 세탁기의 설치면에 대하여 소정각도(α) 경사지게 설치된다. 또 회전드럼(12)은 후면부 중심에 결합되는 회전축(13)이 수조(11)의 후면 중심부에 회전 가능하게 지지됨으로써 회전 가능한 상태가 된다. 회전드럼(12)의 둘레에는 세탁수의 유통을 위해 다수의 통공(12b)이 형성되고, 회전드럼(12)의 내면에는 회전할 때 세탁물의 상승 및 낙하가 이루어질 수 있도록 복수의 리프터(14)가 설치된다.
수조(11)의 후면부에는 회전드럼(12)과 연결된 회전축(13)을 회전시키는 모터(15)가 설치된다. 모터(15)는 수조(11) 후면부에 고정되는 고정자(15a), 고정자(15a)의 외곽에 회전 가능한 상태로 배치되는 회전자(15b), 그리고 회전자(15b)와 회전축(13)을 연결하는 회전판(15c)을 포함한다.
본체(10) 전면부에는 회전드럼(12)의 내부로 세탁물을 넣거나 내부의 세탁물을 꺼낼 수 있도록 회전드럼(12)의 입구(12a) 및 수조(11)의 입구(11a)와 대응하는 위치에 개방된 입구(16)가 형성되고, 입구(16)에는 입구를 개폐하는 도어(17)가 설치된다.
수조(11)의 상부에는 수조(11)의 내부로 세제를 공급하기 위한 세제공급장치(18)와, 수조(11)의 내부로 증기를 공급하기 위한 증기발생장치(30)가 설치된다. 또 수조(11)의 하부에는 수조(11) 내부의 물을 배수시키기 위한 것으로 배수관(19a), 배수밸브(19b), 배수모터(19c)를 포함하는 배수장치(19)가 설치된다.
세제공급장치(18)는 내부에 세제를 수용하는 수용공간을 구비하며, 사용자가 세제를 투입하기 용이하도록 본체(10)의 전면부 쪽에 설치된다. 또 세제공급장치(18)에는 외부 급수원과 연결되는 배관으로부터 분기된 제1급수관(21)이 연결되고, 제1급수관(21)에는 세제공급장치(18) 쪽으로의 급수를 제어하는 제1급수제어밸브(22)가 설치된다. 또 세제공급장치(18)와 수조(11)사이에는 세제공급장치(18)를 거친 물이 수조(11)로 공급될 수 있도록 연결관(23)이 설치된다. 이는 외부에서 공급되는 물이 세제공급장치(18)를 경유한 후 수조(11)로 공급될 수 있게 함으로써 세제공급장치(18) 내부의 세제가 물에 용해된 상태에서 수조(11)로 공급될 수 있게 한 것이다.
증기발생장치(30)에는 외부 급수원과 연결되는 배관으로부터 분기된 제2급수관(24)이 연결되고, 제2급수관(24)에는 증기발생장치(30) 쪽으로의 급수를 제어하 기 위한 제2급수제어밸브(25)가 설치된다. 또 증기발생장치(30)에는 증기발생장치(30)에서 생성된 증기를 수조(11)의 내부로 안내하기 위한 증기공급관(26)이 연결된다.
증기발생장치(30)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 알루미늄 다이캐스팅에 의한 금속성형물로 이루어지는 몸체(31)와, 몸체(31)의 내부에 형성되며 입구가 제2급수관(24)과 연결되고 출구가 증기공급관(26)과 연결되는 증기공급유로(32)와, 증기공급유로(32)를 통과하는 물을 가열하여 증기를 생성시키도록 몸체(31)에 매입(埋入)된 상태로 설치되는 히터(33)와, 몸체(31)의 온도감지를 통해 히터(33)의 온도를 제어하기 위해 몸체(31)의 외면에 설치되는 온도센서(34)를 포함한다.
이러한 구성은 증기발생장치(30)의 몸체(31)가 열전달이 우수한 금속재질로 이루어지고 몸체(31) 내에 히터(33)가 매입되도록 함으로써 히터(33)에 의해 몸체(31)가 고온으로 가열된 상태에서 증기발생유로(32)를 따라 물이 흐를 때 증기발생유로(32)의 물이 가열되어 증기가 될 수 있도록 한 것이다. 즉 몸체(31)가 고온으로 가열된 상태에서 소량의 물이 증기공급유로(32)에 공급되도록 함으로써 물이 증기공급유로(32)를 통과하는 과정에서 가열되어 단시간 내에 고온의 증기로 변환될 수 있게 한 것이다. 이를 동작이 원활하도록 하기 위해서는 도 2에 도시한 바와 같이, 몸체(31)가 소정길이의 막대형태로 이루어지고, 증기발생유로(32)가 몸체(31)의 길이방향으로 길게 형성되며, 몸체(31)에 매입되는 히터(33)도 증기발생유로(32)와 이격된 상태에서 몸체(31)의 길이방향으로 길게 연장되도록 하는 것이 좋다. 본 실시 예에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 몸체(31)에 매입되는 U자형 히터 (33)를 사용하였다.
또 증기발생장치(30)는 도 3에 도시한 바와 같이, 증기공급관(26)과 연결되는 증기발생유로(32)의 출구가 항상 개방된 상태로 유지되고, 증기발생유로(32)의 출구 내경(d1)이 입구 쪽 내경(d2)보다 작게 형성된다. 이는 출구를 더 작게 하는 것을 통해 출구 쪽에 유로저항 생기도록 하여 증기가 증기발생유로(32) 내에 체류하는 시간이 길어지도록 함으로써 고온의 증기가 원활하게 생성될 수 있도록 한 것이다. 또 출구를 개방상태로 유지함으로써 증기발생유로(32) 내의 과도한 압력상승을 방지되어 안전한 사용이 가능하도록 한 것이다. 또 증기발생유로(32) 내에는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 증기발생유로(32)를 흐르는 물의 흐름을 지연시켜 증기의 생성이 더욱 원활해질 수 있도록 하는 나선형 코일부재(37)가 설치된다.
이러한 증기발생장치로(30)의 물 공급은 급수되는 물이 증기공급유로(32)를 통과하는 동안 가열되어 모두 증기상태로 증발할 수 있도록 제2급수제어밸브(25)의 제어를 통해 급수와 단수가 반복되는 형태로 소량씩 공급되거나 유로가 작게 개방되어 적은 양의 물이 흐르도록 한다. 이를 위해 제2급수제어밸브(25)는 전기적인 동작에 의해 개폐가 가능한 전동밸브나 유량제어가 가능한 유량제어밸브로 이루어짐이 바람직하다.
또한 본 발명은 도면에 도시하지는 않았지만 증기발생장치(30)의 히터 및 제2급수제어밸브(25)의 동작제어를 위한 제어부를 구비한다. 제어부는 미리 설정된 프로그램에 의해 제2급수제어밸브(25)의 개폐나 열림정도를 조절하여 증기발생장치(30)로의 물 공급을 조절하거나, 증기발생장치(30)의 몸체(31)에 설치된 온도센서 (34)의 감지정보를 토대로 제2급수제어밸브(25)의 개폐 또는 열림정도를 조절한다. 온도센서(34)의 감지를 통한 급수제어는 몸체(31)의 온도가 너무 낮아지면 물 공급을 줄이거나 중단하고, 몸체의 온도가 너무 상승하면 물 공급을 늘리는 방식으로 제어한다.
또 증기발생장치(30)는 증기발생장치(30) 쪽으로 급수가 중단되는 문제가 생기거나 온도센서(34)의 고장으로 히터(33)의 온도가 과도하게 상승될 경우 히터(33)의 전원제어를 통해 과열이 방지될 수 있도록 하는 예비 과열방지장치로써 몸체(31)의 외면에 설치되는 자동온도스위치(41)와, 퓨즈(42)를 포함한다. 도 4는 이러한 구성을 위한 것으로 히터(33), 자동온도스위치(41), 퓨즈(42), 전원(43) 사이의 결선 상태를 나타낸 회로도이다.
자동온도스위치(41)는 온도센서(34)에 이상이 생겨서 히터(33)의 온도제어가 불가능해질 경우를 대비한 것으로, 몸체(31)의 온도가 온도센서(34)를 통한 제어범위보다 높은 제1설정온도 범위(예를 들어, 170~180도) 이상으로 상승할 때 히터(33)에 인가되는 전원을 차단하고 몸체(31)의 온도가 다시 하강할 경우 히터(33)에 인가되는 전원을 연결하는 기능을 한다. 이러한 자동온도스위치(41)는 통상의 서모스탯(thermostat)을 통해 구현될 수 있다.
퓨즈(42)는 자동온도스위치(41)가 제 기능을 발휘하지 못할 경우를 대비한 것으로, 몸체(31)의 온도가 상술한 제1설정온도 범위 보다 더 높은 제2설정온도(예를 들어, 220도) 이상으로 상승하는 경우 퓨즈(42)가 끊어지면서 히터(33)의 전원이 완전 차단될 수 있도록 한다. 이는 과도한 온도상승이 발생할 경우 전원을 완전 차단해 줌으로써 열에 의한 세탁기 주변부품의 손상을 방지하고 화재의 위험으로부터 세탁기를 보호할 수 있도록 한 것이다.
다음은 이러한 증기발생장치가 적용된 세탁기의 전체적인 동작을 설명한다.
세탁을 수행할 때는 회전드럼(12)의 내부에 세탁물을 넣고 세제공급장치(18)에 세제를 투입한 상태에서 세탁기를 동작시키면, 세탁기 제어부의 제어에 의해 제1급수제어밸브(22)가 열리면서 세제공급장치(18) 쪽으로 급수가 이루어진다. 따라서 세제공급장치(18) 내부의 세제는 세제공급장치(18)를 경유하여 수조(11)로 공급되는 물에 용해된 상태에서 수조(11)로 공급된다. 수조(11) 내부에 소정량의 세탁수가 공급되는 후에는 제1급수제어밸브(22)가 닫히면서 제1급수관(21) 쪽으로의 급수가 중단된다.
사용자가 고온의 증기를 이용하는 세탁기능을 선택하였다면, 제어부의 제어에 의해 증기발생장치(30)의 히터(33)에 전원이 인가되면서 증기발생장치 몸체(31)의 가열이 이루어진다. 이때는 몸체(31)의 예열이 이루어질 수 있도록 소정시간동안(예를 들어, 30초) 증기발생장치(30) 쪽으로 급수가 이루어지지 않는다.
온도센서(34)의 감지를 통해 증기발생장치의 몸체(31)가 충분히 예열된 것으로 판단되면 제어부가 제2급수제어밸브(25)를 개방하여 증기발생장치(30) 쪽으로 급수가 이루어지도록 함으로써 증기가 생성되도록 한다. 이때는 몸체(31)가 예열된 상태이므로 급수가 이루어지자마자 곧바로 고온의 증기가 생성되며, 이 증기가 증기공급관(26)을 통해 수조(11) 내부로 공급된다. 따라서 수조(11)의 세탁수는 고온의 증기에 의해 신속히 가열된다. 증기를 이용한 세탁수의 가열은 세탁수의 온도가 설정한 세탁온도에 이를 때까지 계속된다.
세탁수가 설정한 세탁온도로 가열된 후에는 제2급수제어밸브(25)의 차단 및 히터(33)의 동작이 중지되면서 증기의 공급을 중단되고, 회전드럼(12)이 모터(15)의 동작에 의해 저속으로 회전하면서 세탁을 수행한다. 그리고 세탁동작이 완료된 후에는 탈수와 급수를 반복하는 헹굼동작을 수행한다.
수조(11)의 배수는 배수밸브(19b)가 열리고 배수펌프(19c)가 동작하면서 이루어진다. 또 헹굼 후 최종탈수는 배수밸브(19b)가 열린 상태에서 배수펌프(19c)가 동작하고, 회전드럼(12)이 소정시간 동안 고속으로 회전함으로써 이루어진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 증기발생장치의 증기공급유로로 급수를 수행하자마자 물이 가열되면서 고온의 증기가 생성되기 때문에 단시간 내에 세탁조 내부로 증기를 공급할 수 있고, 종래 증기발생장치에 비하여 히터의 가동시간을 줄일 수 있기 때문에 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 증기발생장치 쪽으로의 급수가 중단되거나 온도센서의 고장 등이 생겨 히터의 온도가 과도하게 상승할 경우 자동온도스위치나 퓨즈에 의해 히터의 전원이 차단되기 때문에 증기발생장치의 과열을 방지할 수 있어 세탁기를 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 수조의 내부로 증기를 공급하기 위한 증기발생장치를 갖춘 세탁기에 있어서,
    상기 증기발생장치는 증기발생유로가 마련된 몸체와, 상기 증기발생유로를 따라 흐르는 물을 가열하여 증기를 발생시키도록 상기 몸체에 매입(埋入)된 히터와, 상기 히터의 과열 시 상기 히터의 전원제어를 위한 과열방지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과열방지장치는 상기 몸체의 온도를 감지하는 온도센서, 상기 몸체의 온도가 제1설정온도 이상으로 상승할 때 상기 히터의 전원을 차단하는 자동온도스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과열방지장치는 상기 몸체의 온도가 상기 제1설정온도보다 높은 제2설정온도 이상으로 상승할 때 상기 히터로 인가되는 전원을 차단하는 퓨즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 증기발생유로의 형성을 위한 관과 상기 히터를 매입한 상 태에서 제조되는 금속성형물인 것을 특징으로 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증기발생유로의 입구 쪽에 설치되는 급수제어밸브와, 상기 급수제어밸브 및 상기 히터의 동작 제어를 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생장치를 갖춘 세탁기.
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