JP2006297057A - フィルタ組立体及びそれを備えるサイクロン集塵装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、設計上に定められたサイズや断面積内で空気の通過流量を最大限確保して、真空掃除機の吸引性能を向上させるフィルタ組立体及びそれを備えるサイクロン集塵装置を提供する。
【解決手段】 フィルタ組立体及びそれを備えるサイクロン集塵装置が開示される。開示された本発明に係るフィルタ組立体は、吸入された空気に含まれたゴミを遠心分離して除去した後、前記空気をろ過させ排出するサイクロン集塵装置に採用されるもので、逆円錐状のフィルタボディと流路を含む。流路は空気がフィルタボディの内部にガイドされるよう逆円錐状のフィルタボディに形成され、前記空気は該流路を介して3次元方向、すなわち、フィルタボディの中心軸と平行方向に流入されると共に、フィルタボディの中心軸と垂直方向に流入される。
【選択図】 図3

Description

本発明は、集塵装置に係り、特に、ホコリ及び各種異物(以下、‘ゴミ’と称する。)を含んだ吸入空気が旋回気流をなし、遠心力により旋回気流からゴミが分離/収集される真空掃除機用のサイクロン集塵装置及びそれを備えるフィルタ組立体に関する。
図1は真空掃除機に適用される一般のサイクロン集塵装置を概略的に示す図である。
サイクロン集塵装置10はサイクロン分離機である本体11、ゴミを含んだ空気が吸入される吸気ポート12、ゴミの分離された空気が排出される排気ポート13、排気ポート13と連通されるよう結合されるフィルタの一種であるグリル部材14、及び空気から分離されたゴミを収集するゴミ収集筒15を備える。
図示していないが、吸気ポート12は真空掃除機の吸入ブラシと連通され、排気ポート13は吸引モータが備えられた真空掃除機のモータ駆動室と連通される。
以下、このようなサイクロン集塵装置10の動作を詳説する。
吸気ポート12はサイクロン本体11の内周面と接線方向に向かって連結され、吸気ポート12を介してサイクロン本体11の内部に流入された空気はサイクロン本体11の内周面に沿って旋回気流をなしながら下降する。この過程において、空気とゴミはその質量差によって各々異なる遠心力を与えられて分離され、空気より比較的重い質量のゴミはサイクロン本体11の内周面にガイドされ、回転気流と自重によりゴミ収集筒15に収集される。
ゴミが遠心分離された空気は吸引モータ(図示せず)の吸引力により再び上昇気流をなし、グリル部材14を通過した後、排気ポート13を介してサイクロン集塵装置10の外部へ排出される。
グリル部材14は、ゴミ収集筒15に収集されたゴミが逆流され外部へ排出されることを防止したり、遠心分離されない微細ゴミをろ過する役割を果たす。グリル部材14は多様な形態があるが、図2に示すように、一般に、円筒形ボディ16を有し、上端が開放され排気ポート13と連通されるよう結合され、下端は閉鎖される。また、円筒形ボディには空気が通過できる多数の通気孔17が形成される。
このように、一般のサイクロン集塵装置10は集塵効率を向上させるためグリル部材14が設けられるが、該グリル部材14は真空掃除機の吸引性能の低下を引き起こす。このため、吸引力の維持のため吸引モータの吸引パワーを増加させざるを得ず、これは消費電力の上昇とつながる。一方、最近、微細ホコリの集塵効率を高めるため吸入された空気からゴミを2段階に分けて遠心分離する多重サイクロン集塵装置が開発されているが、このような多重サイクロン集塵装置において前記吸引性能の維持は非常に重要である。
したがって、設計上に定められたグリル部材のサイズや断面積内でより多くの空気が通過できるよう、多くの通気孔を確保することが求められる。
本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は、設計上に定められたサイズや断面積内で空気の通過流量を最大限確保して、真空掃除機の吸引性能を向上させるフィルタ組立体及びそれを備えるサイクロン集塵装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明に係るフィルタ組立体は、吸入された空気に含まれたゴミを遠心分離して除去した後、前記空気をろ過させ排出するサイクロン集塵装置に採用されるもので、円錐状のフィルタボディと流路を含む。前記流路は、旋回気流をなす空気が前記フィルタボディの内部にガイドされるよう前記フィルタボディに形成され、前記空気は前記流路を介して前記フィルタボディの中心軸と平行方向に流入されると共に、前記フィルタボディの中心軸と垂直方向に流入される。
本発明の一実施形態によれば、前記フィルタボディは前記空気の流動方向と順方向に構成される螺旋部材を含むことが好ましい。
また、前記フィルタ組立体はフィルタボディの一端に連結され、前記サイクロン集塵装置のサイクロンボディと結合される結合部を含むことが良い。
前記フィルタボディは同一中心軸を有し、前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなることが良い。
また、前記フィルタ組立体は、前記フィルタボディを支持するよう前記フィルタボディの中心軸方向に設けられる複数の支持リブをさらに含むことが良い。
本発明の他の実施形態によれば、前記フィルタボディは相異なる直径を有する複数のリング部材が前記フィルタボディの中心軸方向に相互重ならないよう順次配置される構造を有することが好ましい。
また、前記フィルタ組立体は前記フィルタの上端に連結され、前記サイクロン集塵装置のサイクロンボディと結合される結合部を含むことが良い。
前記複数のリング部材は同一中心軸を有し、前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなることが良い。
また、前記フィルタ組立体は前記複数のリング部材を支持するよう前記フィルタボディの中心軸方向に設けられる支持リブをさらに含むことが良い。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記フィルタ組立体は空気の通過流量をさらに増加させるため複数のスリットがさらに備えられることが好ましい。
一方、前記目的を達成するための本発明に係るサイクロン集塵装置は、サイクロンボディとフィルタ組立体を含む。サイクロンボディは、ゴミを含んだ空気が吸入される空気流入口と前記流入された空気が外部へ排出される排気口を有し、前記空気流入口を介して吸入される空気からゴミが遠心分離される空間であるサイクロンチャンバーを備える。フィルタ組立体は、前記サイクロンチャンバーに設けられ、前記排気口を介して排出される空気をろ過する。
前記フィルタ組立体は、一端が前記排気口と結合される結合部と、前記結合部の下端に連結され、前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなる逆円錐状を有するフィルタボディと、前記空気が前記フィルタボディの内部にガイドされるよう前記フィルタボディに形成され、前記空気が前記フィルタボディの中心軸と平行方向に流入されると共に、前記フィルタボディの中心軸と垂直方向に流入されるようガイドする流路とを含む。
本発明によると、フィルタボディを逆円錐状とし、その間に3次元方向に空気が流動される複数の流路を形成することで、フィルタボディを通過する空気流量の断面積をさらに確保できる。したがって、定められたサイズや断面積に比べてより多くの流量を確保できるため、吸引力の増大及び消費電力の減少の効果が得られる。一方、フィルタ組立体が設けられるサイクロンチャンバーの内壁をフィルタ組立体のフィルタボディと対応する逆円錐状とすることで、本発明の効果を一層増進させることができる。
以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態によるフィルタ組立体及びそれを備えたサイクロン集塵装置を詳説する。
(実施形態)
図3は本発明の一実施形態によるフィルタ組立体が適用されたサイクロン集塵装置100を示す図である。同図に示すように、サイクロン集塵装置100は、サイクロンボディ110、ゴミ収集筒120、及びサイクロンボディ110に設けられるフィルタ組立体130を含む。
サイクロンボディ110には被掃除面から吸入されたゴミを含んだ空気の流入される空気流入口111が備えられ、サイクロンボディ110上部にはゴミがろ過された空気を掃除機本体(図示せず)の方に排出する排気口112が備えられる。
サイクロンボディ110の内部には空気中に含まれたゴミを分離するサイクロンチャンバー113が備えられる。一方、サイクロンボディ110には下方小径の円錐状の内壁114が設けられる。内壁114はフィルタ組立体130のフィルタボディ131の形状と対応するものであり、内壁114によりサイクロンチャンバー113は逆円錐状となる。しかし、本発明によれば、内壁114が逆円錐状に限定されない。
ゴミ収集筒120はサイクロンボディ110の下部面に着脱自在に設けられ、サイクロンチャンバー113内部で空気から分離されたゴミを収集する。
フィルタ組立体130はサイクロンボディ110内部のサイクロンチャンバー113に設けられ、サイクロンチャンバー113で遠心分離されたゴミが外部へ排出されることを遮断する。
図4及び図5に示すように、フィルタ組立体130はフィルタボディ131、結合部132、及びフィルタボディ131に形成された流路134を含む。
結合部132は円筒形として排気口112と連通されるようサイクロンボディ110と結合される。結合部132には係合凸部133が形成され、サイクロンボディ110に形成された凹部(図示せず)と結合される。しかし、フィルタ組立体130は結合部132なしにボンディングによりサイクロンボディ110と直接結合されることも可能である。
図示したように、フィルタボディ131は同一中心軸139を有し結合部132から離隔されるほど直径が小さくなる逆円錐状で構成される。このような逆円錐状の構造により、遠心分離されずフィルタボディ131にくっついているゴミが自主落下されたり、容易に取除かれることができる。
フィルタボディ131はサイクロンチャンバー113内で空気の旋回気流の流動方向と順方向に構成される螺旋部材で形成される(図3参照)。空気の流動方向は旋回気流をなしながら下降する。このように、フィルタボディ131を空気の流動方向と順方向に形成することによって空気との摩擦は発生しないことから、空気の流動は一層円滑になる。フィルタボディ131は一つの部材が一体に螺旋構造を有するよう形成されたり、複数の部材を連結して螺旋構造を有するよう形成される。
フィルタボディ131の外面にはフィルタボディ131を支持するためフィルタボディ131の中心軸139方向、すなわち、高さ方向に複数の支持リブ135が設けられる。支持リブ135の厚さ及び支持リブ135同士の間隔は通過する空気の流量を妨げないよう適切に維持することが良い。
フィルタボディ131にはサイクロンチャンバー113内で旋回気流をなす空気及びゴミ収集筒120でサイクロンチャンバー113へ上昇する空気をフィルタボディ131の内部にガイドする流路134が形成される。フィルタボディ131が螺旋構造であるため、流路134も螺旋構造を有する(図5参照)。流路134はフィルタボディ131の中心軸139と垂直方向(X、Y方向)及びフィルタボディ131の中心軸139と平行方向(Z方向)に向かって形成される。このように形成された流路134により空気は3次元方向にフィルタボディ131の内部に流入される。すなわち、空気はフィルタボディ131の中心軸139と垂直方向(X、Y方向)のみならず、フィルタボディ131の中心軸139と平行方向(Z方向)にも流入される。一方、流路134の間隔はゴミがうまくろ過されるようそのサイズを適切に維持することが好ましい。
このように、本発明に係るフィルタ組立体130によれば、3次元流路構造を有するため、設計上に定められたサイズや断面積内で最大限の空気通過面積を確保できる。したがって、吸引モータによる吸引性能を画期的に向上させる効果がある。
また、フィルタ組立体130が設けられるサイクロンチャンバー113の内壁114をフィルタボディ131と対応する逆円錐状に設計することにより、吸引力を向上させる本考案の効果がさらに増進される。
以下、図3に基づいて本発明に係るサイクロン集塵装置100の動作を説明する。
吸引モータ(図示せず)が駆動すれば、真空掃除機の吸入ブラシ(図示せず)を介してゴミの含まれた空気がサイクロン集塵装置100に流入される。ゴミを含んだ空気は空気流入口111を介してサイクロンチャンバー113に流入され、内壁114に沿って矢印方向(実線)に旋回気流をなす。これにより、空気に含まれたゴミは遠心分離され、ゴミ収集筒120に集塵される。
一方、ゴミが遠心分離された空気はフィルタ組立体130のフィルタボディ131に点線矢印のように、3次元方向に流入される。すなわち、フィルタボディ131の中心軸139と平行方向に流入されるのみならず、フィルタボディ131の中心軸139と垂直方向にも流入される。このように、3次元方向に空気が流入される流路134を備えたフィルタ組立体130により、吸引モータの同一パワー条件下で既存に比べて真空掃除機の吸引性能が向上する効果がある。
フィルタ組立体130を通過した空気は排気口112から抜け出しサイクロン集塵装置100の外部へ抜け出る。
一方、本発明に係るフィルタ組立体130は多重サイクロン集塵装置に採用されることができる。最近、サイクロン集塵装置の集塵効率を高めるため、サイクロン集塵装置に流入された空気を2段階以上にろ過させる多重サイクロン集塵装置が開発されている。図6は本発明に係るフィルタ組立体130が採用された多重サイクロン集塵装置200の一例を示す図である。
図6に示すように、サイクロンボディ210は、比較的体積の大きいゴミを1次ろ過する第1サイクロンチャンバー213と、第1サイクロンチャンバー213でろ過された空気中に含まれた微細ゴミをろ過する複数の第2サイクロンチャンバー218とを含む。
第1サイクロンチャンバー213と第2サイクロンチャンバー218は隔壁部材215により区切られる。一方、第1サイクロンチャンバー213内部には下方小径の円錐状の内壁214が設けられる。内壁214はフィルタ組立体130のフィルタボディ131の形状と対応するものであり、内壁214により第1サイクロンチャンバー213は逆円錐状となる。フィルタ組立体130は第1サイクロンチャンバー213内部に設けられ、第1サイクロンチャンバー213で遠心分離された体積の大きいゴミが第2サイクロンチャンバー218内部に流入されることを遮断する。
以下、このような構成を有する多重サイクロン集塵装置200の動作を説明する。
真空掃除機の吸引モータ(図示せず)が駆動すれば、吸入ブラシ(図示せず)を介してゴミの含まれた空気が多重サイクロン集塵装置200に流入される。多重サイクロン集塵装置200に流入された空気は、第1空気流入口211を介して第1サイクロンチャンバー213に流入され旋回気流をなす。これにより、空気中に含まれた比較的大きいゴミは遠心分離され、ゴミ収集筒220に集塵される。
一方、比較的大きいゴミが1次遠心分離された空気はフィルタ組立体130に点線矢印方向のように3次元方向に流入される。すなわち、フィルタボディ131の中心軸139と平行方向に流入されるのみならず、フィルタボディ131の中心軸139と垂直方向にも流入される。
フィルタ組立体130を通過した空気は第1排気口212から抜け出し、第2空気流入口216を介して第2サイクロンチャンバー218に流入される。第2サイクロンチャンバー218に流入された空気は旋回気流をなし、空気中に含まれた微細ゴミは遠心分離され、ゴミ収集筒220に集塵される。微細ゴミの分離されたきれいな空気は第2排気口217を介してサイクロン集塵装置200から抜け出す。
このように、本発明のフィルタ組立体は集塵効率を向上させるための多重サイクロン集塵装置に適用されその機能を一層発揮できる。すなわち、既存の多重サイクロン集塵装置は集塵効率を向上させるが、空気の移動経路が長くなるにつれ吸引モータによる吸引性能が低減される。結局、吸引力を向上させるため消費電力を多く消耗すべき問題点がある。しかし、本発明に係る3次元フィルタ組立体を採用することで吸引力を向上させ、結局、消費電力を減らす効果が得られる。また、フィルタ組立体130が設けられる第1サイクロンチャンバー213の形状をフィルタボディ131と対応する逆円錐状にすることにより、本発明による吸引力の向上が具現できる。
図7及び図8は本発明の他の実施形態によるフィルタ組立体140を示す図である。同図に示すように、本実施形態によるフィルタ組立体140は前述した実施形態と同様に、フィルタボディ141と、結合部142及びフィルタボディ141間で形成された複数の流路144と、を含む。フィルタボディ141の上端にはサイクロンボディ110(図3参照)と結合する円筒状の結合部142が形成される。結合部142には係合凸部143が形成され、サイクロンボディ110に形成された凹部(図示せず)と結合される。
一方、本実施形態によるフィルタボディ141はそれぞれ所定の厚さを有し、相異なる直径を有する複数のリング部材146がフィルタボディ141の中心軸149方向、すなわち、高さ方向に配置される。フィルタボディ141が逆円錐状を有するよう、複数のリング部材146は同一中心軸149を有し結合部142から離隔されるほど直径の大きい順に配置される。また、複数のリング部材146はフィルタボディ141の中心軸方向に相互重ならないよう配置される。そして、リング部材146の外面には複数の支持リブ145がフィルタボディ141の中心軸方向に設けられる。
このようなリング部材146の配置により、各リング部材146の間には複数の流路144が形成される。すなわち、リング部材146がフィルタボディ141の中心軸149方向に相互重ならないよう配置されるため、フィルタボディ141の中心軸149と平行方向(Z方向)に各リング部材146の間に流路144が形成される(図7参照)。また、複数のリング部材146は直径の大きい順に配置されるため、フィルタボディ141の中心軸149と垂直方向(X、Y方向)に向かって各リング部材146の間に流路144が形成される(図8参照)。
このような複数の流路144により空気は3次元方向にフィルタボディ141内部に流入される。すなわち、空気はフィルタボディ141の中心軸149と平行方向のみならず、フィルタボディ141の中心軸149と垂直方向にも流入され、前述した実施形態と同様な効果が得られる。一方、流路144の間隔はそのサイズを適切に維持することが好ましい。
本実施形態によるフィルタ組立体140も単一サイクロン集塵装置及び多重サイクロン集塵装置に適用可能である。
図9及び図10は本発明のさらに他の実施形態によるフィルタ組立体150を示す図である。
同図に示すように、本実施形態によるフィルタボディ151は、相異なる直径を有する複数のリング部材156が順次フィルタボディ151の中心軸159方向に相互重ならないよう配置され、複数の支持リブ155が複数のリング部材146の外面にフィルタボディ151の中心軸159方向に設けられる構造は前述した実施形態と同様である。また、各リング部材156の間には流路154が形成され、空気は3次元方向にフィルタボディ151の内部に流入される。
一方、結合部152の下端には円周方向に向かって複数のスリット157が備えられる。複数のスリット157はフィルタボディ151の中心軸方向に形成される。本実施形態によるフィルタ組立体150は複数のスリット157によりフィルタ組立体150を通過する空気の通過断面積をさらに確保できる効果がある。
以上、本発明の原理を例示するために本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく、本発明に対する種々の変更及び修正が可能であることは当業者であれば理解できることであろう。よって、そのような変更及び修正は本発明の特許請求の範囲に含まれるものと見なすべきである。
本発明は、集塵装置に適用可能である。特に、吸入空気が旋回気流をなし、遠心力により旋回気流からゴミが分離/収集されるサイクロン集塵装置及び真空掃除機に適用可能である。
一般のサイクロン集塵装置の斜視図である。 図1に採用されたフィルタ組立体の斜視図である。 本発明の一実施形態によるサイクロン集塵装置の断面図である。 図3に採用されたフィルタ組立体の正面図である。 図3に採用されたフィルタ組立体の平面図である。 図4及び図5のフィルタ組立体が適用された多重サイクロン集塵装置の断面図である。 本発明の他の実施形態によるフィルタ組立体の正面図である。 本発明の他の実施形態によるフィルタ組立体の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるフィルタ組立体の正面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるフィルタ組立体の平面図である。
符号の説明
100 サイクロン集塵装置
110、210 サイクロンボディ
113、213 サイクロンチャンバー
114、214 内壁
120、220 ゴミ収集筒
130、140、150 フィルタ組立体
131、141、151 フィルタボディ
134、144、154 流路
135、145、155 支持リブ
200 多重サイクロン集塵装置

Claims (18)

  1. 吸入された空気に含まれたゴミを遠心分離して除去した後、前記空気をろ過させ排出するサイクロン集塵装置に採用されるフィルタ組立体において、
    フィルタボディと、
    前記空気が前記フィルタボディの内部にガイドされるよう前記フィルタボディに形成され、前記空気が前記フィルタボディの中心軸と平行方向に流入されると共に、前記フィルタボディの中心軸と垂直方向に流入されるようガイドする流路と、を含むことを特徴とするフィルタ組立体。
  2. 前記フィルタボディは、円錐状であることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
  3. 前記フィルタボディは、前記空気の流動方向と順方向に構成される螺旋部材を含むことを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
  4. 前記フィルタボディの一端に連結され、前記サイクロン集塵装置のサイクロンボディと結合される結合部を含むことを特徴とする請求項3に記載のフィルタ組立体。
  5. 前記フィルタボディは、同一中心軸を有し前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなることを特徴とする請求項4に記載のフィルタ組立体。
  6. 前記フィルタボディを支持するよう前記フィルタボディの中心軸方向に設けられる支持リブをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のフィルタ組立体。
  7. 前記フィルタボディは、相異なる直径を有する複数のリング部材が前記フィルタボディの中心軸方向に相互重ならないよう順次配置される構造であることを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
  8. 前記フィルタボディの上端に連結され、前記サイクロン集塵装置のサイクロンボディと結合される結合部を含むことを特徴とする請求項7に記載のフィルタ組立体。
  9. 前記リング部材は、同一中心軸を有し前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなることを特徴とする請求項8に記載のフィルタ組立体。
  10. 前記複数のリング部材を支持するよう前記フィルタボディの中心軸方向に設けられる支持リブをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のフィルタ組立体。
  11. 前記空気の通過流量をさらに増加させるため前記フィルタボディと前記結合部との間に形成される複数のスリットをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のフィルタ組立体。
  12. ゴミを含んだ空気が吸入される空気流入口と前記吸入された空気が外部へ排出される排気口を有し、前記空気流入口を介して吸入される空気からゴミが遠心分離される空間であるサイクロンチャンバーを備えるサイクロンボディと、
    前記サイクロンチャンバーに設けられ、前記排気口を介して排出される空気をろ過するフィルタ組立体と、を含み、
    前記フィルタ組立体は、前記排気口と結合される結合部と、前記結合部の下端に連結され、前記結合部から離隔されるほど直径が小さくなる逆円錐状を有するフィルタボディと、前記空気が前記フィルタボディの内部にガイドされるよう前記フィルタボディに形成され、前記空気が前記フィルタボディの中心軸と平行方向に流入されると共に、前記フィルタボディの中心軸と垂直方向に流入されるようガイドする流路と、を含むことを特徴とするサイクロン集塵装置。
  13. 前記サイクロンチャンバーには、前記フィルタボディと対応する逆円錐状の内壁が設けられることを特徴とする請求項12に記載のサイクロン集塵装置。
  14. 前記サイクロンチャンバーは前記吸入される空気に含まれたゴミを2段階に分けて遠心分離した後排出するよう第1サイクロンチャンバー及び第2サイクロンチャンバーを備え、
    前記フィルタ組立体は前記第1サイクロンチャンバーに設けられ、前記逆円錐状の内壁は前記第1サイクロンチャンバーに設けられることを特徴とする請求項13に記載のサイクロン集塵装置。
  15. 前記フィルタボディは、前記空気の流動方向と順方向に構成される螺旋部材を含むことを特徴とする請求項12に記載のサイクロン集塵装置。
  16. 前記フィルタボディは、相異なる直径を有する複数のリング部材が前記フィルタボディの中心軸方向に相互重ならないよう順次配置されることを特徴とする請求項12に記載のサイクロン集塵装置。
  17. 前記フィルタ組立体は、前記空気の通過流量をさらに確保するため前記フィルタボディと前記結合部との間に形成される複数のスリットをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載のサイクロン集塵装置。
  18. 前記フィルタ組立体は、前記フィルタボディを支持するよう前記フィルタボディの中心軸方向に設けられる支持リブをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のサイクロン集塵装置。
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