KR20210079117A - 초음파 세척 겸용 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 세척 겸용 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 방사하여 세탁을 보조하는 세탁기에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초음파 세척 겸용 세탁기는 상부에 도어로 개폐되는 개구부가 형성된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수되는 저수조와; 상기 저수조의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 상부가 개방되어 있는 세탁조와; 상기 세탁조의 하부에 회전 가능하도록 형성되며, 상기 세탁수에 수류를 발생시키는 펄세이터와; 상기 펄세이터에 설치되며, 세탁수와 동조 회동이 가능하도록 결합되는 초음파 세척 유닛과; 상기 세탁조를 동작시키는 구동부;를 구비한다.

Description

초음파 세척 겸용 세탁기{Washing machine with ultrasonic cleaning}

본 발명은 초음파 세척 겸용 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 방사하여 세탁을 보조하는 세탁기에 관한 것이다.

현재, 초음파 에너지를 다양한 분야에 적용하고 있는데, 이를 세탁분야에서도 적용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있는 실정이다.

상술한 초음파 에너지의 특성인자 중 음의 방사압(Acoustic Radiation Pressure)은 음의 강도가 어느 임계값의 진폭을 넘으면 초음파 진동과 동시에 매질 자체도 진동하는 현상으로, 이것을 각종 의류나 기타 섬유제품의 세탁에 이용하면 섬유조직 내에 개재하거나 흡착되어 있던 이물질이나 얼룩 및 미생물의 탈락이 촉진된다. 직진류(Straight Jet)는 초음파 진동이 생길 때 앞으로 진행하는 유체의 흐름으로 이것에 의해 초음파 세정, 분산 등 여러가지 반응이 촉진된다.

정재파(Standing Wave)는 평면 음파가 넓은 평면 벽의 경계에 직각으로 입사하였을 때 입사파와 반사파가 겹쳐져 진행하지 않는 음파로, 만일 주파수가 겹쳐 공진이 발생하게 되면 진폭이 최대가 되지만 반대로 진폭이 0이 될 때는 압력이 최대가 되는데, 이 작용으로 초음파가 강하게 작용하는 부위에 있는 이물질이나 얼룩 및 미생물의 세포조직이 파괴된다. 초음파의 지향성(Directivity)은 주파수의 고저에 따라 음이 일정 방향으로 강하게 방사되는 성질로서, 주파수가 크고 높은 음은 진동면의 정면 방향에만 집중방사되고, 주파수가 작고 낮은 음은 정면뿐만 아니라 횡방향으로도 방사된다. 주파수가 높을수록 지향성은 날카로워지며, 음원의 크기가 다를 때에는 음원의 직경이나 파장과의 비가 클수록 지향성이 예리하게 나타나게 되는데, 이 때 그 범위 내에서 개재하는 이물질이나 얼룩 및 미생물의 세포조직이 파괴된다.

초음파 공동현상(Ultrasonic Cavitation)은 매질 입자에 매우 큰 가속도를 줄 수 있는 초음파를 가하면, 액체 중에 용존하고 있는 공기 분자(Cavitation Nuclei, 기포 핵)가 집합, 성장, 발달에서부터 압괴에 이르는 현상을 말한다. 액체는 그 종류, 온도 및 압력에 따라 다소 차이는 있으나 기체를 용존하고 있으므로 초음파를 가하면 원자나 분자 크기에 비례하는 크기의 공동 또는 기포(Air Bubble)가 성장하게 된다.

상술한 원리를 통해 세탁조 내에 저주파 발진용 진동자를 설치하여 공진을 일으켜 발생되는 기포의 공동화현상 또는 비선형 진동에 의한 기계에너지와 세제의 화학작용을 통해 세탁을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 초음파를 적용한 세탁기는 대한민국 공개실용신안 제10-1993-0023525호, 대한민국 등록실용신안 제20-0116461호에 게시되어 있다.

그러나 상기 세탁기들은 세탁조 외부에서 세탁조에 형성되어있는 통공을 통하여 초음파에 의해 생성되는 기포를 공급한다. 이 경우 일부의 기포는 통공을 통과하지 못하고 세탁조의 외부에서 공동현상을 발생시키므로 초음파 공동현상에 의한 세탁력이 감소한다.

대한민국 공개실용신안 제10-1993-0023525호 대한민국 등록실용신안 제20-0116461호

본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세탁조 내에서 세탁수와 동조회전하며 세탁물에 초음파를 방사하여 세탁력을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초음파 세척 겸용 세탁기는 상부에 도어로 개폐되는 개구부가 형성된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수되는 저수조와; 상기 저수조의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 상부가 개방되어 있는 세탁조와; 상기 세탁조의 하부에 회전 가능하도록 형성되며, 상기 세탁수에 수류를 발생시키는 펄세이터와; 상기 펄세이터에 설치되며, 세탁수와 동조 회동이 가능하도록 결합되는 초음파 세척 유닛과; 상기 세탁조를 동작시키는 구동부;를 구비한다.

상기 초음파 세척 유닛은 상기 펄세이터와 베어링으로 결합되며 상기 펄세이터에 회전 가능하게 결합되는 본체와, 상기 본체에서 상기 세탁조의 개방된 면을 향하여 돌출되며 상기 본체가 세탁수와 동조 회동이 되도록 하는 날개와, 상기 본체의 내부에 설치되어 세탁수에 초음파를 방사하는 초음파 발생 장치와, 상기 본체의 내부에 설치되며 상기 초음파 발생 장치에 전원을 공급하는 전원공급부를 구비한다.

상기와 같은 구성의 본 발명을 제공함으로써, 세탁조 내부에서 초음파 세척 유닛이 세탁수와 동조회전하여 초음파 발생기가 지속적으로 세탁물을 향하여 초음파를 방사하고, 초음파에 의해 생성된 다량의 기포가 세탁물의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척 겸용 세탁기를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1의 초음파 세척 겸용 세탁기의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 1의 초음파 세척 겸용 세탁기의 일부를 분리하여 나타낸 분리사시도이고,
도 4는 도 1의 초음파 세척 겸용 세탁기의 일부분을 나타낸 부분단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 세척 겸용 세탁기를 더욱 자세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 초음파 세척 겸용 세탁기는 케이스(1), 저수조(2), 세탁조(3), 펄세이터(4), 초음파 세척 유닛(10), 구동부(5)를 구비한다.

케이스(1)는 상부에 도어(6)로 개폐되는 개구부가 형성되어 있다.

저수조(2)는 케이스(1)의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수된다. 저수조(2)는 원통형이며, 저수조(2)의 상부는 개방되어 있다.

세탁조(3)는 저수조(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 상부가 개방되어 있다. 세탁조(3)는 원통형이며 상부가 개방되어 있으며, 측면에 다수의 통공(3a)이 형성되어 있어 저수조(2)에 저수되는 세탁수가 통공(3a)을 통하여 세탁조(3) 내부로 유입된다.

펄세이터(4)는 세탁조(3)의 하부에 회전 가능하도록 설치된다. 펄세이터(4)가 회전하면서 수류를 발생시키며, 형성된 수류에 의해 세탁물에 흔들리는 힘과 비벼지는 힘이 작용하여 세탁물에서 오염물질이 탈락된다.

초음파 세척 유닛(10)은 펄세이터(4)에 형성된 결합홈(41)에 결합되며, 펄세이터(4)와 베어링(7)으로 결합된다.

구동부(5)는 저수조(2)의 하부 외측에 설치되며, 구동력을 발생시켜 세탁조(3)와 펄세이터(4)를 회전시킨다. 저수조(2)와 펄세이터(4)는 서로 다른 축(51, 52)으로 구동부(5)와 연결되어 있으며, 구동부(5)는 저수조(2)와 펄세이터(4)를 선택적으로 회전 시킨다. 펄세이터(4)를 정회전 및 역회전시켜 세탁조(3) 내부에 수류를 발생시키며, 세탁조(3)를 고속으로 회전시켜 원심력으로 세탁물을 탈수시킨다.

초음파 세척 유닛(10)은 본체(11), 초음파 발생기(12), 회전 가이드 날개(13), 전원공급부(14)를 구비한다.

본체(11)는 내부에 내부공간이 형성되어 있다. 본체(11)의 일부가 펄세이터(4)에 회전 가능하게 결합된다. 본체(11)와 펄세이터(4)는 베어링(7)으로 결합되며 탈착이 가능하도록 결합된다.

회전 가이드 날개(13)는 본체(11)에서 돌출되어 형성되며, 세탁조(3)의 개방된 면을 향하여 4개가 일정한 간격으로 돌출된다. 회전 가이드 날개(13)는 본체(11)가 세탁수와 동조 회동이 되도록 한다.

초음파 발생기(12)는 본체(11)의 내부에 설치되어 세탁수에 초음파를 방사한다. 초음파 발생기(12)가 초음파를 세탁수에 방사하면, 세탁수에서 감압과 증압이 반복적으로 일어난다. 초음파 파장에서 감압측 반주기에 음의 압력이 형성되며, 음의 압력이 형성되는 동안 캐비테이션 현상으로 미세한 기포가 발생된다. 발생된 기포는 증압에서 수축되며, 감압에서 팽창된다. 세척수의 표면장력 이상이 되기 전까지 기포는 수축과 팽창을 반복하면서 입경이 커진다. 세척수의 표면장력 이상이 되면, 기포는 수축 폭발을 하면서 충격파를 일으킨다. 이러한 기포의 파괴현상에 의한 충격파로 인해 세탁물 표면의 오염물질이 박리 제거된다.

초음파 발생기(12)는 접착, 용접, 볼트 결합 등 다양한 방법으로 본체(11)에 설치 가능하다.

전원공급부(14)는 본체(11)의 내부에 설치되며 초음파 발생기(12)에 전원을 공급한다. 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부(14)는 배터리가 구비되는 것이 바람직하다.

펄세이터(4)가 회전을 하면서 세탁수와 세탁물을 회전시킨다. 그러나 관성에 의해 세탁수와 세탁물은 펄세이터(4)의 회전과 다르게 회전한다.

세탁수는 세탁조(3) 내부에서 회전하면서 회전 가이드 날개(13)에 부딪친다.

회전 가이드 날개(13)와 세탁수의 충돌로 초음파 세척 유닛(10)은 세탁수의 유동에 동조되어 회전한다. 세탁물이 세탁수와 함께 회전하므로 세탁수와 동조회전하는 초음파 세척 유닛(10)의 초음파 발생기(12)는 동일한 세탁물을 지속적으로 향하며, 따라서 초음파 발생기(12)에서 방사되는 초음파는 동일한 세탁물에 지속적으로 전달된다.

상술한 바와 같이 초음파 세척 겸용 세탁기를 제공함으로써, 세탁조 내부에서 초음파 세척 유닛이 세탁수와 동조회전하여 초음파 발생기가 지속적으로 세탁물을 향하여 초음파를 방사하고, 초음파에 의해 생성된 다량의 기포가 세탁물의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해저야 할 것이다.

1: 케이스 2: 저수조
3: 세탁조 4: 펄세이터
5: 구동부 10: 초음파 세척 유닛

Claims (2)

1. 상부에 도어로 개폐되는 개구부가 형성된 케이스와;
   상기 케이스의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수되는 저수조와;
   상기 저수조의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 상부가 개방되어 있는 세탁조와;
   상기 세탁조의 하부에 회전 가능하도록 형성되며, 상기 세탁수에 수류를 발생시키는 펄세이터와;
   상기 펄세이터에 결합되며, 세탁수와 동조 회동이 가능한 초음파 세척 유닛과;
   상기 세탁조와 펄세이터를 구동시키는 구동부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 세탁기.
2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 세척 유닛은 상기 펄세이터와 베어링으로 결합되며 상기 펄세이터에 회전 가능하게 결합되는 본체와,
   상기 본체에서 상기 세탁조의 개방된 면을 향하여 돌출되며 상기 본체가 세탁수와 동조 회동이 되도록 하는 날개와,
   상기 본체의 내부에 설치되어 세탁수에 초음파를 방사하는 초음파 발생 장치와,
   상기 본체의 내부에 설치되며 상기 초음파 발생 장치에 전원을 공급하는 전원공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 세탁기.

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