KR100210864B1 - 진공청소기용 분리기 - Google Patents

Abstract

액욕형 진공청소기와 연결하여 사용하기 위한 분리기. 이 분리기는 흡입공기에 가해진 원심력을 발생하기 위하여 수직축에 대하여 축방향으로 회전하는 환형의 컵형상 하우징과, 흡입공기 속에 함유된 먼지 및 오물입자들과 액욕으로부터의 액체입자들을 하우징의 내부로 흡입하여 그 속에서 합체하게 하므로 합체된 입자들이 원심력을 받게 하여 흡입공기로부터 분리되게 하는 하우징상의 다수의 슬롯과, 합체된 입자들이 하우징 상의 다수의 슬롯과, 합체된 입자들이 하우징이 급속한 축방향 회전에 의한 원심력에 의하여 반경방향 외부로 힘을 받게 하여 하우징의 내부로부터 강제 방출하게 하는 다수의 배기슬롯을 구비한다.

바람직한 일구체예에서 하우징속의 다수의 길다란 슬롯은 흡입 및 배기기능을 부여한다. 바람직한 다른 구체예에서 하우징의 여러 가지 다른 부분에 흡입슬롯과 배기슬롯이 배치되어 분리기의 분리특성을 변화시킬 수 있다.

각각의 바람직한 구체예에서 분리기에 구조적 지지물을 제공하고 각각의 분리기 내에서 원심력의 발생을 도와주는 역할을 하는 제거 가능한 스파이더가 허용된다.

Description

진공 청소기용 분리기

제1도는 일반적인 상태로 설치된 분리기를 부분 파단하여 단면으로 나타낸 진공 청소기의 단면도.

제2도는 스파이더, 잔 모양 하우징, 흡입/배출 홈, 스파이더와 하우징의 축 방향 회전을 가능하게 하는 모터 축, 및 모터 축 너트를 분해 도시한 본 발명에 따른 제1실시예에 대한 사시도.

제3도는 조립된 상태의 분리기의 스파이더의 양호한 실시예를 부분 도시한 측단면도.

제4도는 제3도의 4-4선에 따라 절취된 단면도.

제5도는 하우징 스파이더 및 하부 지지 덮개를 분해하여 나타낸 분리기의 제2실시예의 사시도.

제6도는 제5도에 도시된 분리기의 부분 측부와 공기 변류(變流) 플랜지의 부분 측부의 단면도.

제7도는 분리기의 작동에 영향을 미치는 제5도 및 제6도의 스파이더와 하우징, 제1도의 송풍기 및 내부 팬의 여러 가지 상대적 외경을 개략적으로 분해하여 나타낸 도면.

제8도는 환형상 하우징과 스파이더를 분해하여 나타내는 본 발명의 제3실시예에 대한 사시도.

제9도는 제8도에 도시된 분리기의 부분 측단면도.

제10도는 하우징의 외부와 그 내부의 흡입 홈을 나타낸 제8도와 제9도의 분리기에 대한 저면도.

제11도는 본 발명의 제4실시예에 따라서 각진 하부를 구비한 하우징의 측면도.

제12도는 본 발명의 제5실시예에 따라서 곡선상의 하부를 구비한 하우징의 측면도.

제13도는 내부 수직 모서리에 형성된 각진 리브를 구비한 하우징을 나타내는 본 발명의 제6실시예에 대한 사시도.

제14도는 제13도의 14-14선에 따라 절취된 제13도의 하우징을 도시한 단면도.

제15도는 15-15선에 따라 절취된 제5도의 분리기 하우징을 도시하는 단면도.

제16도는 16-16선에 따라 절취된 제10도의 분리기 하우징의 단면도.

제17도는 17-17선에 따라 절취된 제11도의 분리기 하우징의 단면도.

제18도는 18-18선에 따라 절취된 제12도의 분리기 하우징의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 진공 장치 12,76,146,190 : 분리기

14,78,150,194 : 하우징 16 : 모터

18 : 송풍기 19 : 팬

20 : 하부 수반 26,28 : 지지부재

33 : 하부 실(室) 34 : 액욕 필터

38 : 모터 축 72 : 홈

73,82,148,192 : 스파이더 74 : 공기 실

93 : 리브 134 : 청정한 공기

본 발명은 진공 청소기에 관한 것으로서, 특히 액욕형(liquid bath type) 진공 청소기에 사용되는 분리기에 관한 것이다.

다양한 설계로 이루어진 진공 청소기가 청소를 목적으로 가정용과 상업용 설비에 사용되고 있다. 이러한 장치는 청소가 이루어지는 하부에서 크고 작은 먼지 입자의 흡입을 위해 공기 유동(기류)을 창출하여 흡입력을 발생시키는 장치인 것이다. 이때, 흡입된 미립자는 처리를 위해서 공기로부터 분리되어진다.

일 형태의 진공 청소기에는 가요성 연결호스에 의해 이동 가능한 막대에 연결된 비교적 정지상태를 유지하는 상자형 전기 청소기 모양(canister type)의 진공 청소기가 있다. 상자형 전기 청소기형 진공 청소기 중 하나가 액욕형(liquid bath type)으로 알려져 있는 진공 청소기이다. 이러한 형태의 진공 청소기는 유입되는 공기와 미립자를, 보통 물로 이루어져 있고 미립자 물질을 흡수하는 액욕에 접하게 하는 것이다. 액욕형 청소기에 있어서는, 그 여과 기구가 쉽게 이용가능한 물을 사용함으로써 교환 가능한 필터를 사용해야 할 필요성이 없다는 점에서 대단한 이점이 있는 것이다. 또한, 액욕에 물의 일부가 사용 중에 진공 청소기에서 배출되는 공기에 용해되기 때문에 이러한 장치는 방의 습도를 높여 주는 효과를 발휘하기도 하는 것이다.

현재 다양한 설계로 이루어진 액욕형 진공 청소기가 공지되어 있다. 본 출원에 참고자료로서 인용되고 본 출원인에게 모두 양도되어져 있는 액욕형 진공 청소기에 관한 특허로는 미국 특허 제2,102,353호, 제2,221,572호, 제2,886,127호 및 제2,945,553호의 것이 있다.

상기 특허에 따라 제작된 장치는 만족스럽게 작동하지만, 이건 발명인은 액욕형 필터에 포획되지 않고 진공 청소기에 의해 주위로 다시 배출되는 미세한 분진 입자의 양을 줄이기 위해 계속 노력하였다. 이러한 과점에서, 기술자는 일반적으로 분리기(separator)로 알려져 있는 진공 청소기의 부품의 작동을 향상시키기 위해서 노력하였다. 이제까지, 진공 청소기의 분리기는 액욕에 포획되지 않는 큰 크기의 분진입자와 매체의 유동이 진공 청소기를 통하여 주위로 다시 배출되는 것을 방지함으로써 첫 단계의 여과를 수행하도록 작동하는 것이었다.

만일, 분리기에 유입된 후에, 일반적으로 다시 외부로 배출되는 미세한 분진을 제거하는 두 번째 단계의 여과를 수행할 수 있도록 되어 있다면 분리기의 효과는 한층 향상될 수 있을 것이다. 이것을 달성할 수 있는 하나의 방법은 원심분리법으로 알려진 분리방식을 채택하는 것이다. 요컨대, 원심분리법은 액체 또는 고체 입자를 동반하는 공기에 원심력을 작용시키는 것을 포함한다. 상기 원심력은 분진이 섞인 공기를 한형 실(室)로 흡입하여 상기 환형 실과 내부의 오염된 공기를 높은 각 속도로 반경방향으로 회전시키어 발생하는 것이다. 상기 환형 실의 각 속도에 따르는 10,000Gs 또는 그 이상을 발생하는 원심력은, 액체와 분진입자와 같은 오염물을, 이들이 환형 실 벽에 있는 구멍을 통해 방출되는 환형 실의 외벽을 향하는 반경 외방향으로 힘을 적용받게 하며, 회전형 환형 실내에는 청정한 공기를 남기는 것이다. 진공 청소기의 분리기에 원심분리법이 적용되면, 원심분리법은 원심분리법이 적용되지 않으면 진공 청소기를 통과하여 외부로 배출되는 작은 분진입자도 여과할 수 있게 되는 것이다.

액욕 필터에 포획되지 않고 분리기에 들어가는 작은 분진입자를 양호하게 여과하기 위해서, 만일 액욕으로부터의 극미세한 액체 입자 또는 액적(液滴)이 분리기에 흡입되어 흡입 공기에 포함되는 분진 입자와 합착되도록 한다면 상기 분리기에 의해 제거되는 분진입자의 량을 크게 증가될 것이다. 이러한 개선은, 상기 장치를 통과하는 흡입형 공기유동과 같이, 진공 장치의 다른 측면에 역효과를 거의 주지 않고 상기 효과가 달성될 수 있다는 것으로 알려진 사실이다.

이러한 관점에서, 본 발명의 목적은 흡입공기에 포함되는 미세한 분진입자를 흡입공기로부터 효과적으로 분리하는 일층 개량된 진공 청소기용 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유입된 공기가 주위 환경으로 방출되기 전에 흡입공기에서 작은 분리입자를 원심분리하도록 작동하는 일층 개량된 진공 청소기용 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체 입자를 흡입하여 흡입공기에 포함되어 있는 미세한 분진입자와 합착하도록 작동하는 향상된 성능의 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 분리기로부터 합착된 액체 및 분진 입자를 제거하여 주위 환경으로 방출되는 청정한 공기를 형성시키도록 작동하는 향상된 성능의 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진공 장치의 흡입력과 같은 공기 유동에 영향을 미치지 않는 역효과를 발생하면서 흡입공기에 포함된 합착액체와 분진입자를 제거할 수 있는 향상된 성능의 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 극미세한 물 입자 또는 액적(液滴)을 분리기에 흡인하여, 분리기로 흡입되는 분진 입자와 혼합시키는 기능을 하는 신규한 형태로 향상된 성능을 가진 분리기에 의해 달성되는 것이다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 분리기는 유입되는 공기에 포함되는 액체와 분진입자에 작용되는 원심력을 발생시키기 위해서 그 수직축 둘레의 축방향으로 회전하는 환형상 잔 모양 하우징과, 극미세한 액체입자와 함께 분진입자를 포함하는 공기를 하우징 실내에 유입시키어 합착시키는 흡입수단 및 하우징의 급속한 축방향 회전 중에 배출구 방향으로 배기수단을 통과하여 원심분리되어 합착된 입자가 하우징 실내로부터 방출되도록 하는 배기수단을 포함하는 것이다.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 분리기는 분진 입자를 포함하는 흡입공기와 액체에 작용되는 원심력을 발생시키기 위해서 축방향으로 회전하는 환형 하우징, 분진 입자를 포함하는 공기와 액체를 한형 하우징에 유입시키어 합착시키는 흡입수단, 합착된 입자가 환형 하우징으로부터 배출되도록 하는 배기수단 및 환형 하우징에 추가적인 구조적 지지를 제공하고 또한 분진 입자를 포함하는 공기와 액체의 유입이 환형 하우징의 하부를 통과하여 이루어지는 것을 방지하는 착탈식 하부 지지 덮개로 구성되어 있는 것이다.

본 발명의 제3실시예에 있어서는, 상기 분리기가 하우징의 하부에 배치된 흡입수단을 구비한 환형상 잔 모양 하우징을 포함하는 것이다. 상기 흡입수단은 하우징에 흡입된 공기에 포함된 액체와 분진입자가 내부에서 합착되도록 작동하는 것이다. 하우징은 그 축에 배치된 배출 수단을 통하여 입자를 밖으로 가압하도록, 수직 축의 축방향 회전에 의해 발생되는 원심력을 통해 작동하는 것이다.

본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 분리기는 내부의 원심력을 증가시키기 위해 각이진 하부를 구비한 잔 모양의 하우징 및 분진 입자를 포함한 공기와 액체를 하우징으로 통과하게 하는 흡입수단을 포함하는 것이다. 상기 각진 하부는 한편으로는 상기 분리기에 흡입되는 입자의 양을 제어하도록 도와주는 것이다.

본 발명의 제5실시예는 그 위에 배치된 흡입수단을 가진 구부러진 하부를 구비하고 있는 하우징을 포함하는 것이다. 구부러진 하부는 잔 모양의 하우징에 흡입되는 입자의 량을 제어하는 것을 도와주는 것이다.

상기 각각의 실시예에 있어서, 다수의 날개를 구비한 스파이더가 포함될 수 있는 것이다. 상기 스파이더는 상기 하우징 수단에 착탈식으로 부착될 수 있으며, 또한 장치에는 추가적인 구조적 지지를 제공하는 것이다. 상기 스파이더는, 하우징에 흡입되는 분진입자를 포함한 공기와 액체에 작용되는 원심력을 증가시키고 그리고 미로 밀봉(labyrinth seal)이 분진 입자가 상기 분리기와 스파이더 사이의 공간에 들어가는 것을 방지하여, 상기 흡입수단의 작동을 회피하는 것을 도와주는 것이다.

본 발명을 이하에 상세하게 설명한다.

제1도는 일반적인 진공장치(10)를 부분 절취하여 수직방향으로 나타낸 단면도이며, 부분적으로 절추하여 측 입면으로 나타낸 본 발명에 따른 분리기(12)가 사용될 수 있는 것이다. 진공 장치(10)는 기본적으로 하우징(14), 모터(16), 송풍기(16), 및 분리기(12)를 포함하는 것이다

하우징(14)은 하부 수단(water pan)(20), 캡(22) 및 캡 덮개(24)를 구비하는 것이다. 하우징(14)은 그 안에 액체를 편리하게 제거 및 교체가 가능하도록 상기 수반(20)으로부터 용이하게 이탈시킬 수 있는 것이다. 일반적으로, 모터(16)와 송풍기(18)는 하우징(14)의 내부에서 중앙에 설정되어 있도록 지지를 받도록 이루어진 것이다. 모터(16)와 송풍기(18)가 하우징(14)내에서 지지를 받을 수 있도록, 한 쌍의 고리형상 지지부재(26,28)가 설치된다.

유입구(32)에는 진공호스(30)가 부착된다. 상기 유입구(32)는 하부실(33) 방향으로 개방되어 있는 것이며, 하부 수반(20)에는 물 또는 다른 액체 욕조가 있는 것이다.

송풍기 팬(19)은 모터(16)에서 제공되는 기동력으로 동작하는 것이다. 상기 모터(16)에는, 송풍기(18)쪽으로 하방향으로 연장된 모터 축(38)을 둘러싸고 연결되어 있는 중앙회전 전기자(電機子)(36)가 있다. 자계(磁界)(40)가 전기자(36)를 둘러싸고 있다. 상부 베어링(44)을 유지하고 정류자(整流子)(48)를 통해 전기 에너지를 전기자(36)에 전달하는 한 쌍의 브러시(46)를 지지하기 위한 조합 베어링 보유체 및 브러시 유지체(42)가 설치된다. 상기 모터(16)는 진공 청소기와 관련하여 사용하기에 적합한 양호한 작동 특성이 있는 만능 모터(universal motor)로 알려져 있는 형태의 것이다.

측류 모터 팬(50)은 모터 축(38)의 상부에 부착되어 모터(16) 냉각을 위한 공기 유동(air flow)을 발생시킨다. 자계(40)와 베어링 보유체 및 브러시 유지체(42)는 나사식 잠금체(fasteners)(54)를 사용하여 부속장치를 통해 모터 기부(基部)(52)에 고정된다. 모터 기부(52)는 클램핑 링(58)을 사용하여 웨브(56)에 연결된다. 상기 팬(50)에 의해 발생되어 모터(16)를 통과하는 공기 유동의 방향은, 일반적으로 모터(16)를 둘러싸 포위하고 있는 격벽(隔璧)(60)을 설치하여 제어한다. 상기 모터 기부(52)에는 중간 베어링(64)을 수용하는 베어링 보유 홈(62)이 부가로 형성되며, 중간 베어링(64)은 누름식 클립(66)으로 고정되는 것이다.

분리기(12) 자체는 에이컨(acorn:도토리) 너트(70)에 의해 모터 축(38)의 하부 나선 단부(68)에 제거 가능하게 부착된다. 상기 분리기(12)는 흡입 공기가 들어오도록 하는 복수개의 홈(72)과, 상기 분리기(12)에 추가적인 구조적 지지를 제공하여 상기 분리기(12)내에서의 원심력의 발생에 협조하는 착탈식 스파이더(73)도 구비하는 것이다.

작동 시에, 진공 장치(10)의 모터(16)는 모터 축(38)이 기동력을 발휘하게 하여서, 송풍기(18)의 팬(19)과 분리기(12)가 중심축 둘레로 급속하게 회전하도록 작동한다. 강력한 흡인력(진공)을 창출하는 송풍기(18)의 작동은, 진공호스(30)와 유입구(32)를 통과하여 액욕 필터(34)와 접촉하는 분진 미립자가 동반된 공기를 흡인하게 된다. 양호하게, 물이 포함되는 한 개 이상의 액체 작용제를 이용할 수 있는 액욕 필터(34)가, 하부 실(33)에 흡입되는 대부분의 분진을 포획하도록 작동한다. 대부분 크기가 극미세한 잔류 분진은 홈(72)을 통하여 송풍기(18)에 의해 분리기(12)에 흡인되는 것이다.

상기 분리기(12)는 급속 축 회전에 의해 발생되는 원심력으로 흡인 공기로부터 분진 미립자를 분리하도록 동작하는 것이다(원심분리법), 상기 원심력은 미립자를 분리기(12)로부터 외부 방향으로 강제적으로 배출시키는 동작도 하는 것이다. 실질적으로, 초기에 액욕 필터(34)에 포획되지 않은 많은 분진 미립자가 그 안에 포획되며, 그리고 포획되지 않은 미립자는 부가적인 분리를 위해서 분리기(12)로 다시 상 방향으로 흡인되는 것이다. 분진 미립자가 제거된 후에 존재하게 되는 분리기(12)내에 청정 공기(clean air mass)는 송풍기(18)를 통하여 상 방향으로 흡인되어, 공기 실(74)을 통하여 외부로 방출된다.

상술된 내용은 본 발명이 사용될 수 있는 진공 청소기의 내부 작동에 대한 일반적인 설명이다. 액욕 진공 청소기의 작동에 대한 상세한 설명은 상술된 미국 특허를 참조하면 알 수 있기에 그 상세한 설명은 하지 않는다.

제2도는 본 발명에 다른 분리기(76)의 분해 사시도이다. 분리기(76)는, 너트(70)에 의해서 모터축(38)에 착탈식으로 부착될 수 있으며 모터 축(38)과 동일 축으로 회전하는 환형상 잔(cup) 모양 하우징(78)을 포함하는 것이다. 너트(70)의 둥근 홈이 파여진 단부(80)는 분리기(76)가 모터 축(38)과 동일한 중심을 유지하도록 한다. 상기 하우징(78)에 착탈식으로 부착될 수 있는 스파이더(82)는 하우징(78)에 교배식으로 대응 결합(matingly engage)되어, 하우징(78)에 추가적인 구조적 지지를 제공하고 그리고 분리기(76) 내에서 공기에 반경방향 가속도를 제공하는 것이다. 상기 스파이더(82)는 육각 너트(83)에 의해 축에 고정된다.

상기 하우징(78)은 임의적인 경성재로 제조될 수 있는 것이지만, 양호하게는 듀퐁사(DuPont Corporation)에서 상업적으로 판매하고 있는 유리 충진 폴리에스테르 화합물인 라이나이트(Rynite)로 성형된 것이 좋다. 상기 화합물은 상당한 경량이고 고강도 특성이 있기 때문에 특히 양호한 것이다.

상기 하우징(78)은, 종방향 상부 플랜지(84); 약간 원추형상의 측부(86); 육각형 홈(90)이 있는 일체형 돌기부(89)를 가지고, 부가로 모터 축(38)을 수용하는 환형구멍(91)이 있는 종 방향 하부(88); 및 흡입 및 배기수단의 조합체로서 작용하는 측부(86) 둘레에 원주 둘레방향으로 균일하게 배치된 복수의 수직 방향으로 신장된 홈(92)(이후, 흡입/배기 홈)을 포함하는 것이다.

상기 흡입/배기 홈(92)은 다수의 원주 둘레방향으로 이격진 리브(93)를 형성한다. 상기 흡입/배기 홈(92)는 각각 상부(94)와 하부(96)를 가지고, 각 홈(92)의 하부(96)는 흡입수단으로 작동하고 그리고 상기 각 홈(92)의 상부(94)는 배기수단으로 작동하는 것이다. 상부(94)와 하부(96)의 기능은 이하에서 보다 상세하게 설명한다. 상부 플랜지(84), 수직 측부(86) 및 하부(88)는 일체적인 단일 구조로 형성되는 것이다.

하우징(78)이 스파이더(82)와 교배식으로 결합되면, 돌기부(89)의 육각 홈(90)이 육각 너트(83) 위에 끼워지게 되어 있다. 청소를 위해 하우징(78)을 제거할 시에, 이러한 특징은 때때로 축(38)을 부식시킬 수 있는 너트(70)의 제거를 용이하게 하는 것이다. 육각형상 홈(90)을 설치하여, 너트(70)를 돌릴 때엔 하우징(78)을 파지할 수 있고, 그리고 너트(70)를 돌리는 동안에 육각 너트(83) 위에 형태 맞춤 결합틀(form-fitting coupling)을 통하여 상기 축(38)을 안정적으로 유지시킬 수 있는 것이다. 상기 너트(70)가 홈(80)과 비슷하게 성형되어 있는 한, 홈(90)에 적합한 다양한 형태가 육각형태를 대신하여 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

하우징(78)은 상부 플랜지(84)의 외부 모서리(100)에 부착된 지지 링(98)도 포함하고 있다. 지지 링(98)은 알루미늄 같이 경성 경량재(rigid and lightweight material)로 제조되고, 지지 링(98)을 상부 플랜지(84)의 외부 모서리(100)에 결합 형성시키면서 하우징(78)을 수직 축에 대하여 360회전시키기에 적당한 임의적인 기계로 외부 모서리(100)에 압연시킬 수 있는 것이다. 상기 지지 링(98)은 분리기(76)를 작동하는 중의 발휘되는 큰 원심력을 견딜 수 있도록, 하우징(78)에 추가적인 구조적 지지를 제공하는 역할을 한다.

라이나이트(Rynite)와 같은 경성재로 사출성형되는 스파이더(82)는, 환형 경부(102), 모터 축(38)을 수용하는 하우징(78) 내에 구멍(90)과 동일 축을 갖는 환형구멍(106)을 가지는 상승 돌기부(104), 및 상승 돌기부(104)와 동일 축으로 배치된 내부 수직 환형부(108)를 포함한다. 상기 스파이더(82)는 또한 돌기부(104)를 수직 환형부(108)에 연결시키는 평판 기부(110)를 포함하는 것이다. 한편, 환형 견부(102) 원주 둘레에 배치된 다수의 신장된 외부 하 방향 돌출 날개(112)를 부가로 포함한다. 날개(112)는 환형 견부(102)를 수직 환형부(108)에 연결시키며, 각 날개(112)의 일부는 다수의 리브(114)를 형성하도록 견부(102)의 상부 면의 위를 지나 견부(102)의 외부 모서리로 연장되어 있다. 상기 리브(114)는 분리기(76)로부터 외측 방향으로의 양성 공기 유동(positive air flow)을 발생시키도록 동작하여서, 미립자가 그 지점에서 분리기에 유입되어 분리기(76)의 작동을 앞지르는 것을 방지하는 전부(102)의 상부 면과 송풍기(18)의 하부 면과의 사이에 미로 밀봉(labyrinth seal)을 창출한다.

상기 날개(112)는 하우징(78)의 측부(86) 내에 포개질 수 있는 형태로 놓여지고, 그리고 스파이더(82)가 하우징(78)에 끼워질 때(제3도에 명확히 도시된 바와 같이) 하우징(78)의 측부의 내부와 밀착되게 포개어지는 각진 모서리(116)를 구비하고 있다. 날개(112)는 양호하게 균일한 형태로 서로 이격되어 있다. 환형 견부(102), 날개(112), 수직 환형부(108), 평판 기부(110) 및 돌기부(104)는 함께 일체형 단일 구조로 형성된다. 그리고, 스파이더의 날개(112)는 이후의 도면에 도시된 바와 같이 하우징(78)과 일체형으로 형성될 수 있는 것이다. 그리고, 날개(112)를 스파이더(82)와 일체형으로 성형하면 하우징(78)과 날개(112)의 실내면이 보다 용이하고 효율적으로 주기적인 청소를 가능하게 한다. 또한, 날개(112)를 하우징(78)보다는 스파이더(82)와 일체적으로 성형하면, 하우징(78)을 보다 용이하게 제조할 수 있을 것이다.

제3도는 제2도의 분리기(76)가 조립된 상태에서의 스파이더(82)와 하우징(78)을 설명하는 도면이다. 스파이더(82)는 하우징(78)의 대응 견부(120)내에 포개질 수 있는 환형상 하부 견부(118)를 구비하는 것이다. 견부(118,120)는 상당히 기밀한 밀봉을 형성하며, 그 기능은 이하에서 설명된다.

분리기(76)의 특정한 동작으로, 제3도는, 흑점(122)으로 표시된, 액욕 필터(34)(제1도에 도시)에 포획되지 않은, 흡입 공기(124)에 함유된 미세한 먼지 및 이물질 미립자가, 초기에 흡입수단으로 동작하는 각 흡입/배출 홈(92)의 하부(96)을 통하여 하우징(78) 내로 흡인되는 것을 나타내고 있다. 또한, 흰점(126)으로 표시된, 약 2-10미크론 직경을 가진 액체 미립자 또는 액적(droplets)은 액욕 필터(34)로부터 각각의 흡입/배출 홈(92)의 하부(96)를 통하여 흡인된다. 이러한 사실은, ① 후술되는 흡입/배출 홈(92)의 특정한 구조, ② 송풍기(18)(제1도에 도시)에 의해 창출되는 진공형태의 힘, 및 ③ 스파이더(82)의 급속 축 회전 날개(112)로 인한 것이고, 그 모두는 약 10,000-15,000Gs의 힘을 생성하는 약 10,000-15,000rpm으로 함께 회전하는 것이다. 약 10미크론 이상의 지름을 가진 큰 액체와 먼지 및 이물질 액적은, 주로 흡입/배기 홈(92)의 크기와 구조에 의하여 또한 흡입/배기 홈(92)과 리브(93)에 의래 분리기 근처에 공기가 받게 되는 높은 원심력에 의하여, 실내로 유입되는 것이 분리기(76)에 의해 제한을 받게 되는 것이다.

상기 액적이 흡입/배출 홈(92)을 통과하려는 시도에 따라 하우징(78)의 급속 회전 리브(93)와 충돌하여, 지름이 약 10미크론 이상의 액적(液滴)은 약 2 내지 10미크론 범위의 직경을 가진 액적으로 쪼개진다. 하우징(78) 내에서는 액적(126)이 안개 모양(fog-like) 상태의 미세한 액적(126)을 형성한다. 이들이 하우징(78)의 축 중심에 돌기부(89) 쪽으로 이동함에 따라, 액적(126) 사이에 공간은 액적과 이물질(122) 사이에 충돌 가능성이 늘어나는 거리로 감소하게 된다.

이물질 미립자 함유 공기(124)와 액적(126)이 하우징(78)의 실내에서 충돌되어서, 이물질이 부호 '128'에 도시된 바와 같이 합착된다. 이것은 하우징(78)내에서의 공기의 급속한 회전 성질에 주로 기인하는 것이다. 이물질 미립자(122)와 액적(126)이 합착됨에 따라 표면적에 대한 질량비는 증대된다. 이것은 하우징(78)내에서 발생되는 원심력에 따라 하우징(78)의 측부(86)를 향하는 방향으로 액적이 응결되게 하는 것이다. 이러한 합착 과정 중에 액적(126)의 일부는 서로 결합하게 되어, 자연에서의 빗물 형성과정을 모방하게 된다.

반 흑점(130)으로 표시한 합착 미립자는 송풍기(18)의 흡입력에 의해 상 방향으로 흡인되고 하우징(78)내에서 발생되는 원심력에 의해 외부 방향으로 힘을 받게 되어서, 미립자가 공기유동 화살표(132)로 나타낸 바와 같이 흡입/배출 홈(92)의 상부(94)를 통해 지나간다. 미립자가하우징(78)의 상부플랜지(84)를 향하여 상 방향으로 이동하여, 주로 미립자에 가해지는 증가된 원심력에 의하여 합착된 입자(130)가 하우징(78)의 측부(86)를 향하는 외부 방향으로 힘을 받게 된다. 하우징(78)의 대경(大徑)이 상부 플랜지(84) 근처이기 때문에, 하우징(78)의 하부에 대향하여 상부 플랜지(84) 근처에서 증가된 원심력이 발생하게 된다. 합착 액체 및 이물질 미립자의 일부분은 스파이더(82)의 회전 날개(112)에 의해 일시적으로 포획될 수 있기는 하지만, 결국은 날개(112)에 의해 발생되는 원심력으로 흡입/배출 홈(92)의 상부를 통하여 배출될 것이다.

하우징(78)으로부터 배출된 후, 대부분의 합착 액체 및 이물질 미립자(130)는 포획된 곳에서 액욕 필터(34)(제1도에 도시) 내로 하강하게 된다. 잔류 배출 미립자(130)는 수반(20)의 내측 면과 유입구(32)를 형성하는 표면(제1도에 도시)을 따라서 하강하여, 결과적으로 액욕 필터(34)에 포획되거나 또는 부가적인 분리를 위해 분리기(76) 내로 재흡입 된다. 다음, 청정한 공기(134)는 분리기(76) 내에 남겨지게 되고, 그것이 공기유동 화살표(136)로 도시된 바와 같이 분리기(76)의 실내 밖으로 송풍기(18)(제1도에 도시되어 있음)에 상 방향으로 흡인되어, 결국 대기로 배출되는 것이다.

따라서, 상기 분리기(76)는 사실상 두 단계의 분리작업을 하도록 작용하는 것이다. 첫째는 큰 미립자의 접근을 제한하는 것이고, 둘째는 흡입 공기로부터 실내 유입이 허용되는 소 미립자를 분리하는 것이다.

대응 견부(118,120)에 의해 창출되는 상당히 기밀한 밀봉은 분리기(76)의 효율 증대를 도와준다. 이러한 밀봉은 배출된 액체 및 이물질 미립자(130)가, 스파이더(82)와 하우징(78)이 만나는 곳에서 상기 분리기(76)로 재유입되는 것을 방지하며, 분리기(76)의 공기 여과작용을 우회하는 것이다. 또한, 상기 스파이더(82)의 리브(114)는 분리기(76)로부터 외부 방향으로 향하는 두 번째 공기유동을 창출하여 공기에 함유된 먼지와 이물질이 분리기(76)로 유입되는 것을 방지한다.

다수의 부가적인 요소도 액체 입자가 흡입/배출 홈(92)의 하부(96)를 통하여 흡입되어 상부(94)를 통하여 배출되게 한다. 먼저, 플랜지(84)에 직교하는 가상 수직선(140)으로부터의 측부(86)의 각(138)이, 액적(126)의 흡입에 영향을 미치는 하나의 요소이다. 이러한 각(138)이 약 5-20의 범위 내에, 양호하게는 약 10-12의 범위에 있으면, 흡입/배출 홈(92)의 하부(96)는 약 2-10미크론의 지름을 가진 액적의 유입을 허용하는 흡입구로서의 기능을 한다.

다른 요소로는 흡입/배출 홈(92)의 길이가 있다. 각각의 흡입/배출홈(92)이 전체 수직 측부(86)를 따라서 연장하도록 각 흡입/배출 홈(92)의 길이는 양호하게 최대로 된다. 이러한 사실은 하부(96)가 흡입수단으로서 동작하고 상부(94)가 배기수단으로 동작할 수 있게 하는 것이다.

제4도를 참조하여, 분리기(76)의 작동에 있어서 다른 요소가 되는 흡입/배출 홈의 깊이 대 폭 비율을 설명하기로 한다. 흡입/배출 홈(92)이 흡입 및 배출의 양 수단으로 적절하게 기능을 하기 위해서는, 각 홈(92)의 깊이(142)가 각 흡입/배출 홈(92)의 폭의 약 두 배 내지 세 배가 되어야 한다. 각 흡입/배출 홈(92)의 깊이(142)는 약 0.120 내지 0.180인치가 양호하며, 반면에 각 홈(92)의 폭은 약 0.040 내지 0.060인치가 양호하다. 2:1 내지 3:1의 비율이 유지된다면, 흡입/배출 홈(92)은 송풍기(18)에 의해 제공되는 원심력의 손실과 진공 장치(10)를 통과하는 공기 유동의 에너지 저하를 최소화시키면서 공기에 동반되는 액체 및 이물질 미립자의 유입과 배출을 허용하는 기능을 한다.

공기에 동반되는 액체 및 이물질 미립자를 제거하는 분리기(76)의 전체 능력은, 하우징(78)에 포함된 흡입/배출 홈(92)의 수에도 종속된다. 양호하게는 흡입/배출 호(92)의 수가 최대로 되어야 한다. 흡입/배출 홈(92)의 총수가 약 40에서 110 사이, 양호하게는 70에서 80 사이이고, 홈의 폭 대 깊이의 비율이 상술한 바와 같이 양호하게 약 2:1 또는 3:1이라면, 분리기(76)의 분리능력을 극대화하는 것과 하우징(78)의 구조적 강도를 유지하는 것 사이에서 바람직한 균형이 이루어질 것이다.

액적을 분리기(76)에 흡인하고 그리고 이들을 흡입 공기에 동반되는 이물질 미립자와 합착시키는 것이, 흡입 공기로부터 이물질 미립자가 현저히 양호하게 원심분리를 할 수 있게 한다. 이러한 작용은 흡입 공기로부터 분리기(76)에 의해 제거되는 이물질 미립자의 량을 임의적 형태의 입자물질 용으로 50%에 이르기까지 향상시킨다는 것을 알 수 있다. 30초 동안에 흡입 공기로부터 제거되는 극미세한 먼지 입자(예를 들면, 0.3 내지 10.0미크론 지름에 입자)으 l수에 증가는 약 19% 내지 57%이다. 약 0.3 내지 10.0미크론 지름을 가진 접합 알루미나 입자(alumina particulate) 제거에서는, 향상도가 30초 시험 시에 다양한 크기의 입자에 대해서 약 16% 내지 79%의 범위로 확인되었다. 유사 지름 및 유사 시간 동안 주위 공기 입자와 하소된 산화 알루미늄 입자(calcinated aluminum oxide particulates)의 제거 향상률은, 일부 하소된 산화 알루미늄 입자가 85%에 이르는 범위에서도 발견되어지며, 하소된 산화 알루미늄 입자와 주위 공기 입자에 대한 평균 증가율은 각각 대략 40%와 15%이다.

상기 분리기(76)가 실내로의 액적 유입을 허용하도록 동작 가능하고 그리고 액적과 연관되어 사용할 시에 가장 효과적으로 작업을 하기는 하지만, 그것은 액체 작용제 없이 작용할 수 있는 것임을 이해하여야 한다. 그러나, 액체 작용제를 액체 미립자를 제공하는데 사용하는 이유는, 동일한 먼지 및 이물질 입자 분리의 향상도(예를 들면, 약50%)가 액체 작용제없이 획득되는 경우에, 결과적으로 발생될 수 있는 여러 문제점을 제거할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 건식 장치(dry system)(예를 들면, 액체원이 액적을 제공하는데 활용될 수 없을 때)에서 분리기(76)를 사용하여 약 50%의 분리효율의 향상을 달성하기 위해서는, 분리기(76)의 지름을 증대시키거나 또는 분리기(76)가 그 창출 원심력이 증가하도록 높은 각속도로 구동시키거나 또는 두 방법을 모두 사용해야 할 것이다.

지름의 현저한 증가는 장치를 통해 흐르는 공기유동의 현격한 감소를 초래할 수 있는 것이다. 상당히 큰 지름을 가진 분리기는 또한 부가적인 진동문제를 일으키기도 한다. 각속도(angular velocity)를 현저하게 증가시키는 것은 분리기의 다양한 성분에 수용 가능한 수준을 초과하는 응력(應力)을 증가시키는 효과가 있다. 액적을 제공하는 액체 작용제를 사용하고 액적을 분리기에 흡인시키는 것은 소 직경의 분리기의 사용을 허용하는 것이다. 이것은 또한 분리기를 저 각속도로 운영되게 허용하여, 만일 상기 장치에 액적이 사용되지 않을 시에 발생할 수 있는 구조적 강도 문제를 피할 수 있는 것이다.

제5도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 착탈식으로 부착되는 환형 스파이더(148), 환형 하우징(150), 및 환혀앙 하부지지 덮개(152)를 구비한 분리기(146)를 포함하는 것이다. 스파이더(148)와 하우징(150)은 사출성형에 의해 양호하게 성형되고, 라이나이트(Rynite)와 같은 경성재료로 형성되는 제품인 것이다.

상기 스파이더(148)는 축 중심으로부터 반경 외방향을 향하는 복수개의 리브(156)를 가진 환형상 견부(154)를 포함하는 것이다. 상기 리브(156)는 견부(154) 근처에서의 입자의 유입을 방지하는 미로 밀봉(labyrinth seal)을 창출하도록 분리기(146)의 외방향으로의 양성 공기유동(positive airflow)을 도와주는 역할을 한다.

스파이더(148)는 또한 모터 축(38)을 수용하는 환형구멍(162)을 가진 가늘고 긴 환형 돌기부(160)를 구비한 환형상 중심(158)을 포함하는 것이다. 중심(158)으로부터 견부(154)에 이르기까지 반경 외방향으로 연장되고, 스파이더(148) 부착 시에 하우징(150)의 실(166) 내에 부분적으로 잔류하기에 충분하도록 하 방향으로 각이져 있는 다수의 날개(164)를 포함하는 것이다. 상기 날개(164)는 흡입 공기에 동반되는 합착 액체, 먼지 및 이물질 입자를 분리하는데 필요한 원심력을 발생시키는데 도움을 주는 역할을 하며, 그 과정은 아래에 설명된다.

하우징(150)은 환형상 상부 플랜지(168), 약간 각진 측부(170), 및 둥근 환형상 하부(172)를 포함하는 것이다. 상기 측부(170)는, 액체, 먼지 및 이물질 입자를 분리기(146)의 실(166)내에 유입시키는 흡입수단으로 작용하는 다수의 가늘고 긴 수직 방향 홈(174)(이후, 흡입 홈)을 구비하는 것이다. 간략한 설명을 위해서, 링(98)이 하우징(150)에 한층 더 구조적인 강도를 제공하도록 합체되어야 함을 이해할 수는 있지만, 분리기(76)의 짖 링(98)은 제5도 및 제6도에는 도시하지 않았다.

하부 지지 덮개(152)도 모터 축(38)을 수용하는 환형구멍(178)이 있는 상승 돌기부(176)를 구비하는 것이다. 하부 지지 덮개(152)는 액체 또는 고체 입자 물질의 침투를 막도록 전체적으로 고체 경성 구조로 이루어져 있으며, 구조적으로 강하면서 경량인 알루미늄 또는 그와 같은 재료의 성형물을 타출(打出)하여 제조된다. 제2도 및 제3도의 돌기부(89), 육각형 홈(90) 및 스파이더 너트(83)는, 도면에 대한 이해가 용이하도록 제5도에서는 도시하지 않았으며 그 설명도 생략한다. 실시예의 각각에 있는 하우징이 쉽게 제거될 수 있도록 하기 위해서 제5도의 실시예와 다음의 실시예에서는 돌기부(89), 홈(90) 및 너트(83)와 같은 것이 양호하게 합체될 수 있는 것이다.

제6도를 참고로, 하우징(150)의 상부 플랜지(168)는 스파이더(148)의 대응 환형 견부(182)(제5도에서는 도시 않음)에 대하여 밀착하여 내측에 유지되는 환형 견부(180)도 구비하는 것이다. 또한, 하우징(150)은 하부 지지 덮개(152)의 환형 홈(186)에 접하여 내측에 유지되는 견부(184)도 구비하는 것이다. 스파이더(148)와 하부 지지 덮개(152)의 견부 및 홈(182,186)은 각각 하우징(150)에 대한 지지물로서 작용하므로, 분리기(146) 작동 시에 큰 각속도로 회전할 때 받게 되는 원심력을 견디어 내는 구조적 경성이 증가되게 한다. 견부(182)와 홈(186)에 의하여 제공되는 지지는 하우징(150)의 구조를 보다 얇고 경량인 재료로 제조할 수 있게 하여, 크기와 중량을 줄일 수 있게 하는 것이다.

제6도는 송풍기(18)에 바람직하게 부착될 수 있는 환형상 공기 변류(變流) 플랜지(188)(제2도-제4도의 실시예에서는 사용 않음) 또는 스파이더(148)의 정상부 근처에 일부 부재를 도시한 도면이다. 공기 변류 플랜지(188)는 스파이더(148)의 견부(154)의 적어도 일부를 덮도록 동작 가능한 것이며, 양호하게 견부(154)를 넘어 외부로 연장하기에 충분한 크기의 직경을 갖는 것이다. 공기 변류 플랜지(188)는 다양한 재료로 제조될 수 있는 것이지만, 금속 같은 경성재를 성형하여 타출 하거나 또는 플라스틱 또는 다른 유사 합성물로부터 사출성형하여 제조되는 것이 바람직하다.

다시, 제6도의 분리기(146)의 작동으로 돌아와서, 공기에 함유된 이물질 입자는 공기 유동 화살표(124) 내에 작은 흑점(122)으로 나타낸 바와 같이, 하부 실(33)(제1도에 도시)내로부터 흡입 홈(174)에 유입된다. 작은 흰점(126)으로 나타낸 바와 같이, 흡입 홈(174)의 구조, 송풍기(18)에 의해 창출되는 흡입력, 금속하게 축 방향으로 회전하는 환형 하우징(150) 및 스파이더(148)에 의하여, 액욕 필터(34)(제1도에 도시)로부터의 액적이, 역시 흡입 홈(174)을 통하여 흡인된다. 환형 하우징(150)의 실(166)내에서, 액적(126)이 '128'로 나타낸 것처럼 먼지 및 이물질 입자(122)와 합착하면, 상당한 균질의 혼합 입자(130)를 형성한다. 분리기(146) 내에서 발달된 큰 원심력은, 그후 분리기(146) 내에서 급속 회전하는 공기로부터 액체, 먼지 및 이물질을 분리(즉, 원심 분리)하도록 작동할 것이다.

합착 분리된 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)는 그후 상 방향으로 흡인되고 그리고 스파이더(148)의 견부(154)와 공기 변류 플랜지(188)의 하부와의 사이에 형성되어 배기수단으로 작용하는 통로(183)를 통하여 강제적으로 방출된다. 합착된 입자(130)의 배기는 송풍기(18)에 의해 생긴 흡입력과 하우징(150)과 스파이더(148)의 날개(164)에 의하여 생긴 원심력의 조합에 의하여 이루어진다. 분리된 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)는 그 후 액욕 필터(제1도에 도시) 안으로 하강되어 포획되는 것이다. 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)가 방출되어진 후에, 분리기(146) 내에 남아 있는 청정한 공기(134)는 공기 유동 화살표(136)로 나타낸 바와 같이, 진공 장치(10)를 통하여 송풍기(18)에 의하여 상 방향으로 흡인되어, 결국 주위 환경으로 방출되는 것이다.

제2도 내지 제4도의 실시예와 관련하여, 제5도 및제6도의 분리기(145)의 흡입 홈(174)의 깊이 대 폭의 비(depth-to-width ratio)도 역시, 액적(126)이 분리기(146)에 유입되는 것이 허용될 때 송풍기(18)와 모터(16)에서 생긴 항력을 최소로 줄이고 적정량의 액적이 분리기(146)에 유입하는 것을 허용하는 요소이다. 그러나, 깊이 대 폭의 비는 제2도 및 제4도에서 설명하였듯이 제2도-제4도의 분리기의 깊이 대 폭의 비(예를 들면, 2 대 1 내지 3 대 1이 바람직함)와 동일한 것이 바람직하다.

분리기(146)의 성능에 영향을 주는 다른 요소에는, 송풍기(18)의 팬(19), 스파이더(146)의 플랜지 견부(154) 및 하우징(150)의 상대적인 외경이 있다. 제7도를 참고로, 예를 들어 액적이 흡입 홈(174)에 유입을 개시하는 그 지점에서의 최적한 성능을 위해서는, 스파이더(148)의 견부(154)의 외측 반경(185)이 환형 하우징(150)의 수직 측부(170)의 평균 외측 반경(187)보다 20-60%, 바람직하게는 40% 크게 된다. 송풍기(18)의 팬(19)의 외측 반경(189)은 스파이더(148)의 플랜지 견부(154)의 외측 반경보다 20-60%, 바람직하게는 40% 커야 한다. 송풍기(18)는 또한 약 70cfm(feet3/분)의 흡입형 공기 유동(suction-line airflow)을 제공하도록 작동될 수 있어야 한다. 만일 전술한 범위에 일치한다면, 강한 흡입력을 제공하도록 진공 장치(10)의 성능에 미치는 역효과는, 진공 장치(10)를 통한 공기 유동에 미치는 임의적인 역효과와 같은 것이 최소로 줄어들 것이다. 상기 비율은 각각의 분리기의 성능에 영향을 주며 본 발명의 다른 실시예에 대하여도 일치되어 최적의 성능을 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 중요한 특징은 본 발명의 각 실시예의 흡입 홈의 하부가 액적이 분리기에 유입되도록 허용하는 기능을 하는 것이다. 상술된 바와 같이, 이러한 기능은 여기서 설명하는 각각의 실시예에 대하여 고려되어야 할 요소 즉, 홈의 폭 대 깊이의비, 모터(16)의 회전속도 및, 송풍기(18)의 공기 이동능력의 요소의 조합에 종속하는 것이다.

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 환형 스파이더(192)와 환형상 하우징(194)을 갖는 분리기(190)를 포함하는 것이다. 스파이더(192)는 종 방향 기부(198)와 일체적으로 형성된 상승 환형상 돌기 중심부(196)와 수직적 환형상 내측 벽(200)을 구비하는 것이다. 모터 축(38)을 수용하기 위하여 중심부(196)에는 환형구멍(202)이 있다. 스파이더(192)는 또한 환형상 내측 벽(200)으로부터 환형상 플랜지(206)까지 반경 외방향으로 연장된 다수의 날개(204)를 갖는다. 날개(204)는 또한 플랜지(206)로부터 하방향으로 약간 각이져서, 분리기(190) 조립 시에 날개(204)가 부분적으로 하우징(194) 내에 위치하도록 한다. 스파이더(192)는, 일반적으로 하우징(194)에 부가의 구조적 지지를 제공하고 하우징(194)내에 원심력을 발생하는 것을 도와주도록 작동한다. 스파이더(192)는 적절한 경성재료로 제조될 수 있는 것이지만, 플라스틱 또는 라이나이트 같은 유사 재료로 사출성형되는 것이 바람직하다.

하우징(194)은 외벽(210)과 내벽(212)이 있는 측부(208)를 가지며, 부가로 환형 기부(214)와 내부 수직형 측벽(216)을 구비한다. 기부(214)는 모터 축(38)을 수용하는 환형구멍(218)을 갖는다. 측부(208), 기부(214) 및 측벽(216)은 함께 일체 구조물을 형성한다. 스파이더(192)와 마찬가지로 하우징(194)은 라이나이트 같은 경성재료로 사출 성형되는 것이 바람직하다.

하우징(194)은 또한 상부 플랜지(220)와, 하부(222)(제10도에 가장 명확히 도시됨)와, 분리기(190) 내에 공기의 반경 방향 가속도를 향상시키기 위하여 측부(208)의 내벽(212)과 실내 수직형 측벽(216)을 연결하는 다수의 날개(224)를 구비하는 것이다. 그러나, 필요에 따라서는 제2도의 스파이더(82)에 도시한 것처럼 날개(224)는 스파이더(192)에 용이하게 형성될 수 있는 것이다. 실질적으로, 날개(224)는 상술한 이유 때문에 스파이더(192)에 형성되는 것이 바람직하며, 제8도와 제9도에 도시한 날개(224)는 단지 다른 실시예를 설명하기 위해 하우징(208)에 형성시킨 것이다.

하우징(194)은 또한 하부(222)에 배치된 다수의 홈(226)(이후, 흡입 홈)과 상부 플랜지(220) 근처에 분리기(109)의 측부(208)에서 원주 둘레방향으로 이격진 다수의 종방향 신장 구멍(228)을 갖는다. 흡입 홈(226)은 제10도에서 가장 자세히 알 수 있는 바와 같이, 환형구멍(218)으로부터 반경 외방향으로 연장하며, 주로 액체, 먼지 및 이물질 미립자가 하우징(194)의 실(230) 내에 유입을 허용하는 흡입수단으로서 작용한다. 흡입 홈(226)의 부분(227)은 측부(208)에서 개방되며, 극소량의 미립자가 그를 통해 배기될 수 있도록 작용한다. 종 방향 배기 구멍(228)은 분리기(190) 내에 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자를 그로부터 원심력으로 배기시키도록 하는 배기수단으로서 작용할 수 있는 것이다. 또한, 제8도와 제9도에서 1열의 배기 구멍(228)만 도시하였지만 하우징(194)이 측부(208)는 그로부터 미립자를 배기시키는 분리부(190)의 능력을 일층 향상시키기 위하여는 1열 이상의 배기 구멍(228)을 선택적으로 가질 수 있는 것이다. 또한, 배기 구멍은 횡 방향으로 향할 필요가 반드시 있는 것은 아니며, 하우징(194)을 둘러싸는 원주 둘레 모양에 맞추어 수직으로 배치될 수도 있는 것이다. 만일, 배기 구멍(228)이, 수직 모양으로 배치되면, 분리기(190)에 의하여 발달된 원심력이 날개(224)가 없다 할지라도 충분히 미립자를 방출시킬 수 있는 잇점이 있다.

또한, 제8도에는 하우징(194)의 외측 모서리(231)에 고정된 환형 지지 링(229)이 도시되어 있다. 지지 링(229)은 하우징(194)에 부가의 구조적 지지를 제공하며 분리기(76)의 지지 링과 기본적으로 유사한 것이다.

제9도에서, 스파이더(192)의 환형상 하부 견부(232)는 상부 플랜지(220)의 내측 모서리(234)와 밀착 결합되어 있다. 견부(232)와 모서리(234)는, 스파이더(192)와 하우징(194)이 분리기(190)의 작동을 방해하는 장소에서 공기에 함유된 먼지 및 이물질이 분리기(190)에 유입되는 것을 방지하는 상당히 기밀한 밀봉을 수행하는 역할을 한다.

공기유동 화살표(124)내에 흑점(122)으로 나타낸 바와 같이, 흡입 공기에 함유된 먼지 및 이물질 입자는 액욕 필터(34)(제1도에 도시)로부터 액적(26)과 함께 흡입 홈(226)을 통해 유입된다. 급속 회전하는 하우징(194)의 내부에서, 흡입 공기에 함유된 액적(126)과 이물질 입자(122)는 '128'로 나타낸 바와 같이 합착된다. 하우징(194)과 날개(204,224)에 의하여 생긴 원심력은 공기로부터 대부분 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)를 분리하고 공기유동 화살표(132)로 나타낸 바와 같이 배기구멍(228)을 통하여 상방향으로 외부로 강제적으로 배출된다. 다음, 방출된 이물질 입자(130)는 액욕 필터(34)쪽으로 하강되어 포획된다. 분리된 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)의 일부는 날개(204,224) 주위에서 일시적으로 포획될 수 있지만, 결국 하우징(194)내에서 날개(204,224)에 의하여 발생되는 원심력으로 인하여 배기 구멍(228)을 통하여 방출된다. 분리기(190)내에 잔류하는 청정한 공기(134)는 그후 공기유동 화살표(136)로 나타낸 바와 같이 분리기(190) 밖으로 상방향으로 흡입되어, 결국 대기로 다시 방출된다.

제8도 내지 제10도에 도시한 분리기(190)의 실시예는 액체, 먼지 및 이물질 입자(126,122)가 배기 구멍(228)에 도달하기 전에 합착되고 분리되는 데 필요한 장시간 주기를 제공하는 부가적인 잇점을 갖는 것이다. 이것은 액체, 먼지 및 이물질 입자(126,122)가 하우징(194)의 하부(222)를 통해 유입하기 때문에, 하우징(194)의 측부(208)로 유입하는데 필요한 거리보다 더 긴 거리로 이동해야 하기 때문이다. 이것은, 입자가 배기 구멍(228)에 도달하기 전에 이동해야 할 거리가 길어지므로 보다 큰 미세한 액체 입자가 하우징(194)에 유입을 허용하게 되며, 입자가 상당한 원심력을 받는 동안에 시간을 증가시키어 입자가 배기 구멍(228)에 도달하는 시간까지의 입자 분리가 향상되는 것이다.

제11도와 제12도는 분리기(190)의 하우징(194)의 두 개 변형예를 나타낸 도면이다. 먼저, 제11도에는 본 발명의 제4실시예에 따른 변형된 잔모양의 하우징(236)을 나타낸 도면이다. 실시예에서 하우징(236)은 다수의 길다란 홈(240)(이후, 흡입 홈)을 갖는 각이진 하부(238)를 포함하는 것이다. 각각의 흡입 홈(240)의 부분(242)은 하우징(236)의 측부(244) 넘어로 연장되며, 합착하는 액체, 먼지 및 이물질 입자(130)(제9도에 도시)의 배기를 도와주는 기능을 수행하는 성질이 있는 것이다. 하우징(194)의 바람직한 제조방법은 라이나이트로 사출성형하는 것이다.

제12도는 본 발명의 제5실시예에 따른 변형된 잔 모양 하우징(246)을 나타낸 도면이다. 하우징(246)은 다수의 길다란 흡입 홈(250)을 갖는 굽어진 하부(248)를 구비한다. 각각의 흡입 홈(250)의 부분(252)은 하우징(246)의 측부(254)보다 더 연장되며 소량 배기 기능을 수행하는 경향이 있는 것이다. 하우징(246)은 또한 라이나이트로 사출성형으로 제조되는 것이 바람직한 것이다. 하우징(236,246)의 각이 지거나 굽어진 하부(238,248)는 각각 소량의 액체 입자(126)(제9도에 도시)와 이물질 입자(122)가 분리기(190)에 유입되게 하는 흡입 특성에 맞추어 사용될 수 있는 것이다. 이것은 모터(16)에서 분리기의 항력을 감소시키는 역할을 하여, 동력이 약한 모터를 사용할 수 있게 하는 것이다.

제11도와 제12도의 두 개의 하부(238,248)로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 각 실시예의 하우징에 대하여 여러 가지 많은 변형예가 쉽게 만들어질 수 있을 뿐만 아니라 각각의 실시예의 다른 부품에 대하여도 많은 변형예가 만들어질 수 있으며, 그에 따른 공기유동 특성과 원심력도 조정할 수 있는 것이다.

제13도는 본 발명의 제6실시예에 따른 변형된 잔 모양의 하우징(260)을 나타낸 도면이다. 하우징(260)은 다수의 길다란 흡입-배기 홈(264)를 갖는 편평한 하부(262)를 갖는다. 제2도 내지 제4도에 도시한 제1실시예에서처럼, 각 홈(264)의 하부(266)는 흡입기능을 수행하는 반면에 각 홈(264)의 상부(268)는 제2도에 설명한 방식의 배기 기능을 수행하는 것이다.

인접 홈(264)과의 사이에는 리브(270)가 있다. 각 리브(270)의 최내측 부분(272)은 각을 이루고 형성되어 각진 모서리(274)를 생성한다. 각진 모서리(274)는 리브(270)의 내부(272)에 먼지 및 다른 부스러기가 생기는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 하우징(260)을 청소하는 빈도수를 줄여준다.

제14도는 리브(270)의 각진 모서리(274)를 상세하게 나타낸 도면이다. 각각의 각진 모서리(274)의 측면(274a,274b)에 의하여 형성된 각(276)은 폭 넓게 변경될 수 있는 것이며, 양호하게는 약 60가 바람직한 것이다.

제15도는 제5도의 분리기(146)의 환형 하우징(150)을 15-15선을 따라 절취한 단면도를 나타낸 도면이다. 제13도의 분리기와 마찬가지로 인접홈(174) 사이에는 리브(280)가 형성되며, 각각은 최내측의 각진 모서리(282)를 갖는다. 각진 모서리(282)는 마찬가지로 각각의 리브(280)의 내측면에서의 이물질 입자의 형성을 감소시키는 역할을 한다. 모서리(282)의 각도 또한 60가 바람직하다.

제16도는 제10도의 16-16선을 따라 절취된 분리기(190)의 하우징(194)의 단면도를 나타낸 도면이다. 실시예에서 인접한 흡입 홈(226) 사이에는 리브(286)가 형성된다. 리브(286)는 최내측 표면에서 각진 모서리(288)를 가지므로 마찬가지로 그 위에 이물질 입자가 형성되는 것을 방지하는 것이다. 각각의 각진 모서리(288)의 각도 역시 60가 바람직하다.

제17도는 제11도의 17-17선을 따라 절취한 하우징(235)의 다년도를 나타낸 도면이다. 인접 홈(240) 사이에는 리브(290)가 형성되어 있다. 각각의 리브(294)의 최내측은 60의 각도를 갖는 각진 모서리(296)를 갖는다. 제15도와 제16도의 각진 모서리(282,288)와 마찬가지로 제17도의 각진 모서리(292,296)는 리브(290,294)의 최내측 표면에서의 이물질 입자의 형성을 방지하는 역할을 한다.

따라서, 본 발명은 액체입자가 흡입 공기에 함유된 이물질 입자와 합착하게 하여 진공 장치의 분리기의 원심능력을 향상시키는 저렴한 비용으로 쉽게 제조될 수 있는 수단을 제공하며, 상기 장치에 의해, 다량의 미립자 이물질이 오염된 흡입 공기로부터 제거될 수 있는 것이다.

본 발명은 진공 청소기와 그 실시예에 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 당업자에 의하여 거의 변형 없이 여러 가지 공기 여과장치에도 적용될 수 있는 것이며, 특허 청구의 범위로부터 이탈하지 않는 범위 내에서의 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (12)

1. 흡입 공기에 웜심력을 가하여 흡입 공기에 함유된 액체원(liquid source)으로부터 이물질 입자와 액체입자를 분리하는, 액욕형 공기여과기용 분리기에 있어서, 상기 분리기는; 흡입 공기에 적용되는 원심력을 발생하는, 수직축에 대하여 축방향으로 회전하는 환형상 하우징과; 흡입 공기에 함유된 액체, 먼지 및, 이물질 입자를 상기 하우징 실내로의 흡인을 허용하여 합착시키어, 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자가 원심력을 받아 흡입 공기로부터 분리하는 흡입수단과; 상기 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자가 하우징의 급속 축방향 회전에 의한 원심력에 의하여 반경 외방향으로 힘을 받아 배출되도록 하여 상기 환형 하우징의 실내로부터 상기 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자의 방출을 허용하는 배기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡입 및 배기수단은 환형상 하우징에 약간 원추형상 측부 원주 둘레에 배치된 다수의 홈 형상의 절취부를 포함하며, 각각의 홈 형상 절취부의 일부는 흡입 공기에 함유된 액체, 먼지 및 이물질 입자의 흡입을 허용하도록 작용하고, 그리고 각각의 홈 형상 절취부의 다른 일부는 흡입 공기에 함유된 액체, 먼지 및 이물질 입자를 배출하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 분리기.
3. 제2항에 있어서, 상기 홈 형상 절취부는 그 사이에 리브를 형성하며, 각각의 리브는 각진 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 분리기.
4. 제3항에 있어서, 각각의 각진 모서리는 60각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 분리기.
5. 흡입 공기에 함유된 액체입자, 먼지입자, 이물질 및 다른 유사 물질을 분리하는, 진공 청소기용 분리기에 있어서, 상기 분리기는; 편평한 하부와 약간 원추형의 환형 측부 및 수직형 측부에 일체로 형성된 상부 플랜지를 갖는, 수직축에 대하여 축방향으로 회전하여 원심력을 발생시키는 환형상 잔 모양 하우징과; 하우징 실내에 흡입 공기에 함유된 액체원, 먼지 및, 이물질 입자로부터 액체입자를 흡입하여, 액체입자가 그 안에 먼지 및 이물질 입자와 합착하는, 하우징의 편평한 하부에 배치되는 흡입수단과; 상기 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자가 하우징의 급속 축방향 회전에 의한 원심력에 의하여 반경 외방향으로 힘을 받아 배출되도록 상기 하우징의 실내로부터 합착된 액체, 먼지 및 이물질 입자의 방출을 허용하는 하우징 측부에 배치된 배기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리기.
6. 제5항에 있어서, 상기 흡입수단은 하부에 다수의 홈을 포함하고, 상기 홈은 하우징의 상기 수직 축으로부터 반경 외방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 분리기.
7. 제6항에 있어서, 홈 인접부에 다수의 리브를 형성하며, 각각의 리브는 각진 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 분리기.
8. 제7항에 있어서, 각각의 각진 모서리는 60의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 분리기.
9. 공기에 함유된 먼지 및 이물질 오염물의 원심작용을 통하여 공기에 함유된 흡입 먼지 및 이물질로부터 먼지 및 이물질 미립자를 제거하는, 수직축에 대하여 축방향으로 회전하는 진공 청소기용 분리기에 있어서, 상기 분리기는; 하우징이 수직축에 대하여 축방향으로 회전할 시에, 하우징 내에 흡입공기에 원심력을 발생하는 수직축을 갖는 환형상 잔 모양 하우징과; 흡입 공기에 함유된 액체원과 이물질 입자로부터 액체입자가 상기 하우징의 실내에 유입되어, 액체입자가 상기 이물질 입자와 합착하는 흡입구로서 작용하는 하우징에 설치된 다수의 제1홈과; 합착된 이물질 입자가 원심력에 의하여 하우징 실내로부터 힘을 받아 배출되도록 작용하며, 액체 입자는 상기 이물질 입자의 배출도를 향상시키는 배기구로서 작용하는 하우징에 설치된 다수의 제2홈과; 하우징과 동심원에 위치하며, 하우징 내에 부분적으로 위치하며, 그 안에 원심력의 발생을 더욱 증가시키는 다수의 날개를 부가로 구비하는 분리식 스파이더 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리기.
10. 제9항에 있어서, 상기 하우징은 종방향 상부 및 하부와 상기 하부에 대하여 외측으로 각진 측부를 가지며, 다수의 상기 제1홈은 하부에 반경 외방향으로 배치되며, 다수의 상기 제2홈은 상의 측부에 종방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 분리기.
11. 제10항에 있어서, 제1홈에 인접하여 다수의 리브를 형성하며, 각각의 리브는 각진 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 분리기.
12. 제11항에 있어서, 각각의 각진 모서리는 60의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 분리기.