KR20220157738A - 초음파 세척 겸용 드럼세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 세척 겸용 드럼세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 방사하여 발생되는 진동을 이용하는 드럼세탁기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기는 도어에 초음파 세척 유닛을 설치하여 초음파 발생기가 드럼의 수용공간을 향하여 초음파를 방사하여 초음파로 세탁수를 진동시키며, 회전판이 회전됨에 따라 초음파의 방사위치가 가변되어 초음파의 방사영역이 확장되는 이점을 갖는다.

Description

초음파 세척 겸용 드럼세탁기{Drum washing machine with ultrasonic cleaning}

본 발명은 초음파 세척 겸용 드럼세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 방사하여 발생되는 진동을 이용하는 드럼세탁기에 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(드럼) 내에 저주파 발진용 진동자(초음파 발생기)를 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(드럼) 외부에서 세탁조(드럼)에 형성되어있는 통공을 통하여 초음파에 의해 생성되는 기포를 공급한다. 이 경우 일부의 기포는 통공을 통과하지 못하고 세탁조(드럼)의 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, 초음파를 발생시키는 초음파 발생기가 드럼세탁기의 도어에 설치되어 세탁물에 초음파를 방사하여 드럼세탁기의 세탁력을 개선할 수 있는 초음파 세척 겸용 드럼세탁기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기는 일측면에 개구부가 형성된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수되는 터브와; 상기 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 일측이 개방되어 있는 원통형의 드럼과; 상기 터브에 저수되는 세탁수가 누수 되지 않도록 상기 터브를 밀폐할 수 있는 개폐부와, 세탁물이 상기 드럼에 머물도록 상기 개폐부에서 돌출된 가이드부를 구비하는 도어와; 상기 도어에 설치되며, 상기 드럼의 내부공간으로 초음파를 방사하는 메인 초음파 세척 유닛과; 상기 도어에 회전가능하게 설치되며, 상기 드럼의 내부공간으로 초음파를 방사하는 보조 초음파 세척 유닛과; 상기 메인 초음파 세척 유닛에 대응되는 위치의 상기 드럼 내부에 설치되며, 다수가 일정한 간격으로 설치되고, 상기 드럼이 회전할 때 교대로 상기 메인 초음파 세척 유닛과 대응되며, 초음파에 의해 진동되어 세탁수와 세탁물에 가진된 진동을 전달하기 위한 보조 진동발생부;를 구비하고, 상기 보조 진동발생부는 상기 드럼에 탈부착 가능하게 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 고정되는 박판의 진동판과, 상기 하우징을 상기 드럼에 고정하는 제2 고정수단과, 상기 진동판과 상기 하우징의 사이에서 진동을 지속하도록 하는 가진유닛을 구비하며, 상기 보조 초음파 세척 유닛은 상기 도어에 회전가능하게 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 설치되어 상기 회전판의 회전에 따라 초음파의 방사위치가 가변되는 보조 초음파 발생기와, 상기 회전판을 회전시키기 위한 구동부를 구비한다.

이때, 상기 구동부는 상기 회전판의 외주면에 설치되며 상기 드럼에 저수된 세탁수의 유동과 연동되어 상기 회전판을 회전시키는 적어도 하나의 회전판 구동날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 드럼세탁기.

또한, 상기 메인 초음파 세척 유닛 또는 보조 초음파 세척 유닛은 초음파를 방사하는 일측에 설치되어 초음파의 방사각을 확장시키는 초음파 확산렌즈를 더 구비한다.

본 발명에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기는 도어에 메인 및 보조 초음파 세척 유닛을 설치하고 드럼의 수용공간을 향하여 초음파를 방사함으로써 초음파로 세탁수를 진동시키켜 세탁효율을 향상시키며, 회전판이 회전됨에 따라 초음파의 방사위치가 가변되어 초음파의 방사영역이 확장되는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기를 개략적으로 나타낸 측단면도,
도 2는 도 1의 초음파 세척 겸용 드럼세탁기의 구동 원리를 설명하기 위한 작동상태도,
도 3은 도 2의 드럼의 내부공간에 세탁수가 저수된 상태를 나타낸 상태도,
도 4는 도 3의 드럼이 회전함에 따라 세탁수 및 회전판이 회전하는 상태를 나타낸 상태도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 초음파 세척유닛을 설명하기 위한 측단면도.

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

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기는 외관을 형성하는 케이스(10)와, 케이스(10)의 내부에 설치되며 세탁수를 저수하는 터브(20)와, 터브(20)의 내부에서 회전 가능하게 설치되는 드럼(30)과, 케이스(10)에 설치되며 터브(20)를 개폐하는 도어(40)와, 도어(40)에 설치되며 세탁수에 초음파를 방사하는 메인 초음파 세척 유닛(50)과, 도어(40)에 회전가능하게 설치되며 세탁수에 초음파를 방사하는 보조 초음파 세척유닛(80)과, 드럼(30)에 설치되며 메인 초음파 세척 유닛(50)에서 방사하는 초음파의 진동을 전달받아 진동하는 보조 진동발생유닛(60)을 구비한다.

케이스(10)는 일측면에 개구부가 형성되어있으며, 케이스(10)의 내부에 터브(20)가 고정설치되어있다. 케이스(10)는 터브(20)에 세탁수를 공급 및 배수 하는 급수부(11)와 배수부(12)를 구비한다. 급수부(11) 및 배수부(12)는 세탁기의 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.

터브(20)는 케이스(10)의 내부에 설치된다. 터브(20)는 전면이 개방되어있고, 후면이 폐쇄되어 있는 원통 형상이다. 터브(20)는 세탁수를 저수하는 저수공간(21)을 구비한다. 급수부(11)를 통하여 저수공간(21)에 세탁수가 공급되며, 배수부(12)를 통하여 저수공간(21)의 세탁수가 외부로 배출된다. 터브(20)의 후면 외측에는 드럼(30)을 회전시키는 구동부(70)가 설치된다.

드럼(30)은 터브(20)보다 작은 내경을 갖는 원통형이다. 드럼(30)은 터브(20)에 회전 가능하게 설치되고, 드럼(30)의 외주면은 터브(20)의 내주면과 이격되어 설치되며, 드럼(30)이 회전될 때 드럼(30)의 내주면은 터브(20)의 외주면과 접촉하지 않는다. 드럼(30)은 내부에 세탁물을 수용할 수 있는 수용공간(31)을 구비한다. 드럼(30)은 세탁물이 출입될 수 있게 전면이 개방되어 있으며, 후면은 폐쇄되어 구동부(70)의 축(71)과 연결되어 있다. 드럼(30)은 다수의 통공(32)을 구비하며, 통공(32)을 통하여 저수공간(21)에 저수된 세탁수가 수용공간(31)으로 유입된다.

도어(40)는 케이스(10)에 설치되며, 케이스(10)의 개구부가 형성된 면에 설치된다.

도어(40)는 저수공간(21)의 세탁수가 누수 되지 않도록 저수공간(21)을 밀폐할 수 있는 개폐부(41)와, 개폐부(41)에서 돌출되며 세탁물이 수용공간(31)에 머물도록 드럼(30)의 수용공간(31)으로 세탁물을 가이드하는 가이드부(42)를 구비한다.

메인 초음파 세척 유닛(50)은 도어(40)에 설치되며, 드럼(30)의 내부공간으로 초음파를 방사한다.

메인 초음파 세척 유닛(50)은 가이드부(42)에 탈부착 가능하게 설치되는 커버(51)와, 커버(51)의 내면에 설치되는 메인 초음파 발생기(52)와, 커버(51)를 가이드부(42)에 고정하는 제1 고정수단을 구비한다.

커버(51)는 메인 초음파 발생기(52)를 감싸 세탁물로부터 메인 초음파 발생기(52)를 보호한다. 세탁물과의 접촉시 세탁물의 손상을 방지하기 위하여 커버(51) 외면이 곡면을 이루지만, 메인 초음파 발생기(52)가 설치된 면은 평면으로 형성된다.

메인 초음파 발생기(52)는 커버(51)의 내부에 설치되어 세탁수에 초음파를 방사한다.

메인 초음파 발생기(52)는 접착, 용접, 볼트 결합 등 다양한 방법으로 커버(51)에 설치 가능하다.

제1 고정수단은 볼트(53)가 사용되며, 이외에도 커버(51)를 가이드부(42)에 고정시키는 제1 고정수단으로 리벳, 끼움, 접착 등이 이용될 수 있다.

보조 초음파 세척 유닛(80)은 가이드부(42)에 회전 가능하게 설치되는 회전판(81)과, 회전판(51)의 내부에 설치되는 보조 초음파 발생기(82)와, 회전판(81)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부를 구비한다.

회전판(81)은 보조 초음파 발생기(52)가 수용될 수 있는 내부공간을 가지며 원판 형상으로 형성된다. 회전판(81)은 가이드부(42)와 베어링 결합되어 드럼(30)의 회전축과 평행한 축선으로 회전 가능하게 지지되도록 설치된다. 회전판(81)은 보조 초음파 발생기(82)를 감싸 세탁물로부터 보조 초음파 발생기(82)를 보호한다.

보조 초음파 발생기(82)는 회전판(81)의 내부에 설치되어 세탁수에 초음파를 방사한다. 보조 초음파 발생기(82)는 회전판(81)에 복수 개가 설치된다. 드럼(30)의 내부공간에 세탁수가 소정 수위로 차 있는 상태에서, 보조 초음파 발생기(82)들 중 적어도 하나 이상이 드럼(30)의 세탁수와 맞닿는 위치에 설치된다. 본 실시예에선 회전판(81)에 3 개의 보조 초음파 발생기(82)가 설치된다.

구동부는 회전판(81)의 외주면에 설치되며 드럼(30)에 저수된 세탁수의 유동과 연동되어 회전판(81)을 회전시키는 적어도 하나의 회전판 구동날개(84)를 포함한다. 회전판 구동날개(84)는 회전판(81)의 외주면으로부터 회전판(81)의 회전축을 중심으로 방사방향을 향해 돌출 되게 형성된다. 본 실시예에서 회전판 구동날개(84)는 회전판(81)의 원주방향을 따라 4개가 일정한 간격으로 형성된 것이다. 이와 다르게 회전판 구동날개(84)는 회전판(81)의 하부에 하나가 형성된 것이 적용될 수도 있다. 회전판 구동날개(84)는 드럼(30)의 회전에 따라 회전 유동하는 세탁수와 연동되어 회전판(51)을 회전시키기 위한 구동력을 제공한다.

도 3에는 드럼(30)의 내부공간에 세탁수가 저수되고 드럼(30)이 정지된 상태가 도시되어 있다. 이와 같은 상태에서 드럼(30)이 회전구동되게 되면 도 4와 같이 드럼의 회전방향에 따라 세탁수가 회전 유동하게 되는데 이때 세탁수가 회전판 구동날개(84)를 밀어냄으로써 회전판(81)이 세탁수의 유동방향과 동일한 방향으로 회전되게 된다. 회전판(81)이 세탁수의 유동에 의해 회전됨에 따라 초음파를 발생시키는 위치가 가변되게 된다.

메인 및 보조 초음파 발생기(52, 82)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. 세탁수의 표면장력 이상이 되기 전까지 기포는 수축과 팽창을 반복하면서 입경이 커진다. 세탁수의 표면장력 이상이 되면, 기포는 수축 폭발을 하면서 충격파를 일으킨다. 이러한 기포의 파괴현상에 의한 충격파로 인해 세탁물 표면의 오염물질이 박리 제거된다.

또한 메인 또는 보조 초음파 세척유닛(50, 80)은 도 5에 도시된 바와 같이 메인 또는 보조 초음파 발생기(52, 82)의 초음파를 방사하는 일측에 설치되어 초음파 발생기(52)로부터 방사되는 초음파의 방사각을 확장시키는 초음파 확장렌즈(86)를 더 구비할 수 있다. 도면에는 초음파 확장렌즈(86)가 보조 초음파 발생기(82)의 방사면에 설치된 실시예가 도시되어 있으나 이와 다르게 메인 초음파 발생기(52)에도 설치되거나 메인 초음파 발생기(52)에만 설치될 수도 있다.

초음파 확장렌즈(86)는 보조 초음파 발생기(82)의 방사면에 설치된다. 초음파 확장렌즈(86)는 보조 초음파 발생기(82)의 방사면과 맞닿는 일면으로부터 드럼(30)의 내부공간을 향하는 타면으로 진행됨에 따라 좁아지는 단면을 갖는 볼록한 형상으로 형성된다. 초음파 확장렌즈(82)는 초음파 발생기(52)의 방사면으로부터 방사되는 초음파를 보다 넓은 범위의 방사각으로 방사되도록 유도함으로써 초음파의 방사영역을 확장시키고, 드럼(30)의 내부공간에 초음파가 이르지 못하는 데드존의 발생을 감소시키는 이점을 갖는다. 초음파 확장렌즈(86)는 초음파의 방사각을 확장시키기 위한 수단으로, 본 실시예와 다른 방식의 초음파 확장수단으로 대체되거나 생략될 수 있다.

한편, 보조 진동발생부(60)는 메인 초음파 세척 유닛(50)에 대응되는 위치의 드럼(30) 내부에 설치되며, 다수가 일정한 간격으로 설치되고, 드럼(30)이 회전할 때 교대로 메인 초음파 세척 유닛(50)과 마주보게 된다.

보조 진동발생부(60)는 드럼(30)에 탈부착 가능하게 설치되는 하우징(61)과, 하우징(61)에 고정되는 박판의 진동판(62)과, 하우징(61)을 드럼(30)에 고정하는 제2 고정수단과, 진동판(62)과 하우징(61)의 사이에서 진동을 지속하도록 하는 가진유닛(64)을 구비한다.

하우징(61)은 드럼(30)의 후면 내측에 설치되며, 하우징(61)에 접촉된 세탁물을 드럼(30)의 내부로 이동시키기 위하여 하우징(61)의 측면은 경사지게 형성된다. 하우징(61)의 일면은 드럼(30)과 접하며, 타측에는 진동판(62)이 설치된다.

진동판(62)는 하우징(61)에 설치되며, 초음파에 의해 진동한다.

가진유닛(63)은 하우징(61)과 진동판(62)의 사이에 설치되며, 일측은 하우징(61)에 타측은 진동판(62)에 연결되어 초음파에 의한 진동판(62)의 진동을 가진한다.

제2 고정수단은 볼트(63)가 사용되며, 이외에도 하우징(61)을 드럼(30)에 고정시키는 제2 고정수단으로 리벳, 끼움, 접착 등이 이용될 수 있다.

보조진동발생부(60)는 초음파의 진동을 가진시켜 세탁수와 세탁물에 전달하여 세탁수의 진동에 의해 세탁물에서 오염물질 탈락시킨다.

이와 같이 본 발명에 따른 초음파 세척 겸용 드럼세탁기(1)는 도어(40)에 메인 및 보조 초음파 세척 유닛(50, 80)을 설치하여 초음파 발생기(52)가 드럼(30)의 수용공간(31)을 향하여 초음파를 방사하여 초음파로 세탁수를 진동시키며, 세탁수의 진동에 의해 세탁물에서 오염물질이 효과적으로 떨어지게 한다.

그리고 초음파에 의해 생성된 다량의 기포가 세탁물의 오염물질을 제거할 수 있다.

또한, 보조진동발생부(60)를 구비하여 진동판에서 발생하는 진동을 세탁물에 전달하여 세탁물에서 오염물질이 떨어지게 한다.

또한, 회전판(51)이 회전함에 따라 초음파 발생기(52)의 위치가 가변됨에 따라 초음파의 방사영역을 확장시키고 초음파가 이르지 못하는 데드존의 발생을 최소화 된다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 초음파 세척 겸용 드럼세탁기 10: 케이스
20: 터브 30: 드럼
40: 도어 50: 메인 초음파 세척 유닛
60: 보조진동발생부 70: 구동부
80 : 보조 초음파 세척 유닛

Claims (3)

1. 일측면에 개구부가 형성된 케이스와;
   상기 케이스의 내부에 설치되며, 세탁수가 저수되는 터브와;
   상기 터브의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 세탁물을 수용할 수 있는 내부공간을 구비하며, 세탁물을 출입할 수 있도록 일측이 개방되어 있는 원통형의 드럼과;
   상기 터브에 저수되는 세탁수가 누수 되지 않도록 상기 터브를 밀폐할 수 있는 개폐부와, 세탁물이 상기 드럼에 머물도록 상기 개폐부에서 돌출된 가이드부를 구비하는 도어와;
   상기 도어에 설치되며, 상기 드럼의 내부공간으로 초음파를 방사하는 메인 초음파 세척 유닛과;
   상기 도어에 회전가능하게 설치되며, 상기 드럼의 내부공간으로 초음파를 방사하는 보조 초음파 세척 유닛과;
   상기 메인초음파 세척 유닛에 대응되는 위치의 상기 드럼 내부에 설치되며, 다수가 일정한 간격으로 설치되고, 상기 드럼이 회전할 때 교대로 상기 메인초음파 세척 유닛과 대응되며, 초음파에 의해 진동되어 세탁수와 세탁물에 가진된 진동을 전달하기 위한 보조진동발생부;를 구비하고,
   상기 보조진동발생부는 상기 드럼에 탈부착 가능하게 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 고정되는 박판의 진동판과, 상기 하우징을 상기 드럼에 고정하는 제2 고정수단과, 상기 진동판과 상기 하우징의 사이에서 진동을 지속하도록 하는 가진유닛을 구비하며,
   상기 보조 초음파 세척 유닛은 상기 도어에 회전가능하게 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 설치되어 상기 회전판의 회전에 따라 초음파의 방사위치가 가변되는 보조초음파 발생기와, 상기 회전판을 회전시키기 위한 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 드럼세탁기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 회전판의 외주면에 설치되며 상기 드럼에 저수된 세탁수의 유동과 연동되어 상기 회전판을 회전시키는 적어도 하나의 회전판 구동날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 드럼세탁기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 초음파 세척 유닛 또는 보조 초음파 세척 유닛은 초음파를 방사하는 일측에 설치되어 초음파의 방사각을 확장시키는 초음파 확산렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척 겸용 드럼세탁기.

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