KR100598600B1 - 멀티 사이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

멀티 사이클론 집진장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 멀티 사이클론 집진장치는 집진하우징과, 제1 사이클론과, 복수의 제2 사이클론 및 커버유닛을 포함한다. 집진 하우징은 저면에 외부의 공기가 유입되는 흡입관이 소정 길이 돌출되도록 형성되며, 흡입된 공기로부터 분리된 오물이 수거된다. 제1 사이클론은 집진 하우징 내부에 설치되며, 흡입관과 연통되는 제1유입구가 하부에 설치된다. 제1유입구와 제1 사이클론의 공기유출구는 동일한 중심축을 갖는다. 복수의 제2 사이클론은 제1 사이클론 외주에 소정 간격을 두고 배치되도록 집진 하우징 내부에 설치된다. 커버유닛은 제1 사이클론에서 배출된 공기를 각각의 제2 사이클론으로 유입시키도록 가이드하고, 제2 사이클론에서 정화된 공기를 다시 필터링하여 외부로 배출시킨다.

멀티 사이클론, 집진 하우징, 사이클론 개수, 대칭, 집진효율, 필터부재,

Description

멀티 사이클론 집진장치{Multi cyclone dust collecting apparatus}

도 1은 종래 기술에 의한 사이클론 집진장치의 분리 사시도,

도 2는 도 1의 결합 단면도,

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치의 분리 사시도,

도 4는 도 3의 제1 사이클론의 사시도,

도 5는 도 3의 제2 사이클론의 사시도,

도 6은 도 3의 유출입커버의 사시도,

도 7은 도 3의 사이클론커버의 일부 절개 사시도,

도 8은 도 3이 결합되었을 때의 절개 사시도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치의 커버유닛의 분리 사시도,

도 10은 도 9에서 커버덮개가 일부 절개된 커버유닛이 결합된 상태일 때의 사이클론 집진장치의 사시도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

100. 멀티 사이클론 집진장치 200. 집진 하우징

210. 흡입관 300. 제1 사이클론

320. 제1 챔버외벽 330. 연결관

340. 공기유도 가이드부재 350. 공기유출구

360. 제1유입구 400. 제2 사이클론

405. 분리 가이드부재 420. 제2 챔버외벽

500,600. 커버유닛 510,610. 유출입커버

520,620. 사이클론커버 530,630. 필터부재

본 발명은 진공 청소기에 적용되는 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공 청소기내로 유입되는 공기로부터 오물을 여러 단계를 거쳐 원심분리하여 제거하는 멀티 사이클론 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 진공 청소기는 피청소면의 오물이 포함된 공기를 흡입하는 흡입 브러시와, 흡입 브러시를 통해 흡입된 공기로부터 오물을 분리하는 집진장치 및 흡입 구동원인 흡입모터를 구비한다. 종래의 집진장치는 주로 먼지필터를 사용하였는데, 이 먼지필터는 자주 교체해주어야 하는 불편함 및 비위생적인 문제가 있다. 따라서, 최근에는 먼지필터 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 사이클론 집진장치가 널리 사용되고 있다. 사이클론 집진장치는 공기로부터 오물을 원심분리하여 오물을 수거하게 된다.

그런데, 사이클론 집진장치의 경우 구조나 성능에 따라 미세오물을 완전히 걸러내지 못하는 문제점이 있어, 최근에는 공기속의 미세오물을 두 단계에 걸쳐 걸 러낼 수 있도록 집진효율이 향상된 사이클론 집진장치가 개발되고 있다. 그 예로 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제2003-62520호, 특허출원 제2003-63211호 등이 있다.

도 1 및 도 2는 상기 사이클론 집진장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 사이클론 집진장치의 분리 사시도를, 도 2는 사이클론 집진장치의 결합 단면도를 나타낸 것이다. 사이클론 집진장치(10)는 1차 사이클론(20)과 2차 사이클론(30)이 하우징(12) 내부에 설치된 사이클론 유닛(11), 사이클론 유닛(11) 상부에 결합되며 유출입커버(41)와 사이클론커버(42)를 포함하는 커버유닛(40) 및 사이클론 유닛(11) 하부에 결합되는 오물수커통(50)을 포함한다. 2차 사이클론(30)은 1차 사이클론(30)의 외측에 복수개가 배치된다.

하우징(12)의 하단은 개방되고, 상단은 공기유출구(23) 및 2차 사이클론(30)의 제2공기유입구(32)를 제외하곤 폐쇄된다. 하우징(12)의 상부 측부에는 1차 사이클론(11) 내부로 외부공기를 흡입하기 위한 흡입관(13)이 설치된다. 흡입관(13)은 하우징(12)을 관통하여 1차 사이클론(20)의 챔버외벽(21)까지 연결된다. 챔버외벽(21)에는 흡입관(13)과 연통되는 제1공기유입구(22)가 형성된다.

상기 구성을 가지는 사이클론 집진장치(10)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 흡입관(13) 및 제1공기유입구(22)을 통해 1차 사이클론(20) 내부로 유입된 공기는 선회기류를 형성하고, 공기속에 포함된 비교적 큰 오물은 원심분리되어 오물수거통(50)에 집진된다. 오물이 제거된 공기는 그릴부재(25)를 통과하여 공기유출구(23)를 빠져나간 후, 유출입커버(41)에 가이드되어 제2공기유입구(32)를 통해 2차 사이 클론(30)으로 유입된다. 유입된 공기는 1차 사이클론(20)에서와 마찬가지로 선회기류를 형성하고, 공기속에 포함된 미세오물은 원심분리되어 오물수거통(50)에 집진된다. 오물이 제거된 정화된 공기는 상승하여 사이클론커버(42)의 배기관(43)을 거쳐 사이클론 집진장치(10) 외부로 배출된다. 이와 같은 구성의 사이클론 집진장치(10)에 의하면, 2차 사이클론(30)이 1차 사이클론(20)의 외주상에 복수개 배치되어, 집진효율이 매우 향상되는 이점이 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 1차 사이클론(20)에서 선회기류를 형성하기 위해서 외부의 공기는 1차 사이클론(20)의 챔버외벽(21)의 상부 측부에서 유입되어야 한다. 이로 인해, 제1공기유입구(22)가 형성되는 위치 및 제1공기유입구(22)와 연통되는 흡입관(13)이 형성되는 위치는 제한적일 수 밖에 없다. 따라서, 하우징(12)과 챔버외벽(21) 사이의 흡입관(13)이 관통하는 소정 영역(60)에는 2차 사이클론(30)을 설치할 수 없는 구조적 문제가 생긴다. 이로 인해, 집진효율과 관련된 2차 사이클론(30)의 개수가 줄어들고, 2차 사이클론(30) 및 커버유닛(40)의 유출입커버(42)가 비대칭 구조로 배열된다. 따라서, 최적의 집진효율을 구현할 수 없는 문제점이 발생하고, 또한 사이클론 집진장치의 설계에 있어서도 제약을 받는다.

한편, 상기와 같은 멀티 사이클론 집진장치에 의해서도 이론적으로 매우 미세한 먼지를 완전히 제거할 수 없으므로, 미세먼지를 제거하기 위한 연구가 지속적으로 요구된다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 첫째, 한정 된 공간에서 2차 사이클론의 수를 더 많이 설치하여 집진효율을 향상시키며, 둘째, 2차 사이클론의 배치에 있어서 진공 청소기 및 사이클론 집진장치의 형상에 따라 자유로운 설계 구조를 갖도록 하며, 셋째, 2차 사이클론에 의해서도 제거되지 않은 매우 미세한 먼지를 제거할 수 있도록 하는 멀티 사이클론 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 사이클론 집진장치는, 집진하우징과, 제1 사이클론과, 복수의 제2 사이클론 및 커버유닛을 포함한다. 집진 하우징은, 저면에 외부의 공기가 유입되는 흡입관이 소정 길이 돌출되도록 형성되며, 흡입된 공기로부터 분리된 오물이 수거된다. 제1 사이클론은, 상기 집진 하우징 내부에 설치되며, 상기 흡입관과 연통되는 제1유입구가 하부에 설치되고, 상기 제1유입구를 통해 유입된 공기를 상부로 가이드한 후 원심분리하여 오물을 제거한다. 복수의 제2 사이클론은, 상기 제1 사이클론 외주에 소정 간격을 두고 배치되도록 상기 집진 하우징 내부에 설치되며, 상기 제1 사이클론에서 유입된 공기를 원심분리하여 미세오물을 제거한다. 커버유닛은, 상기 집진 하우징 상부에 설치되며, 제1 사이클론에서 배출된 공기를 상기 각각의 제2 사이클론으로 유입시키도록 가이드하고, 상기 제2 사이클론에서 정화된 공기를 다시 필터링하여 외부로 배출시킨다.

상기 제1 사이클론은, 유입된 공기로부터 오물을 원심분리하는 공간인 제1 사이클론 챔버를 형성하는 제1 챔버외벽; 하단에 상기 제1유입구가 형성되도록 상기 제1 챔버외벽 내부에 설치되며, 상기 제1유입구를 통해 유입된 공기를 수직 상 승 방향으로 가이드하도록 상기 제1 챔버외벽의 높이 방향으로 형성되는 연결관; 상기 제1 챔버외벽 내측면을 따라 높이가 점진적으로 낮아지도록 소정길이 연속설치되어, 상기 연결관을 통해 배출된 공기를 상기 제1 사이클론챔버에서 선회기류를 형성하도록 하는 공기유도 가이드부재; 및 상기 제1 사이클론챔버에서 오물이 분리된 공기를 외부로 배출시키는 공기유출구;를 포함한다.

상기 제1유입구의 중심축 및 공기유출구의 중심축은 평행인 것이 좋다.

또한, 상기 제1유입구 및 공기유출구는 동일한 중심축을 갖는 것이 좋다.

또한, 상기 제1유입구의 직경은 상기 공기유출구의 직경보다 작은 것이 좋다.

또한, 상기 제1 사이클론의 제1 챔버외벽, 연결관 및 공기유도 가이드부재는 일체로 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 제1 사이클론은, 상기 제1 챔버외벽 외주면에 원주방향으로 연장되도록 설치되어, 상기 복수의 제2 사이클론이 각각 삽입되는 삽입구를 구비하는 사이클론 하우징을 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 멀티 사이클론 집진장치는, 상기 연결관의 상부에 설치되어, 상기 연결관을 통해 배출되는 공기가 상기 공기유출구를 통해 배출되는 공기와 혼합되지 않도록 상기 공기유도 가이드부재로 가이드하는 분리 가이드부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제2 사이클론은, 상기 제1 사이클론에서 유입된 공기로부터 미세오물을 원심분리하는 제2 사이클론챔버를 형성하는 제2 챔버외벽; 및 상기 제1 사이클론에 서 배출된 공기를 상기 제2 사이클론챔버로 유입시키는 제2유입구;를 포함한다.

상기 커버유닛은, 상기 제1 사이클론의 공기유출구에서 배출되는 공기를 상기 복수의 제2 사이클론의 제2유입구로 각각 가이드하는 공기 가이드유로와, 상기 제2 사이클론챔버 내부에 소정부분 상입되어 상기 제2 사이클론챔버의 공기를 배출시키는 배출 가이드유로를 구비하는 유출입커버; 상기 유출입커버의 상부를 덮도록 결합되며, 상기 복수의 배출 가이드유로에서 배출되는 공기를 합쳐서 외부로 배출시키는 사이클론커버; 및 상기 유출입커버와 사이클론커버 사이의 공기유동경로상에 설치되어, 상기 사이클론커버를 통해 배출되는 공기를 필터링하는 필터부재;를 포함한다.

상기 사이클론커버는, 일정 높이를 갖는 원통형의 사이클론커버 몸체와, 상기 유출입커버의 배출 가이드유로를 통해 배출되는 공기가 유입되는 커버입구, 및 유입된 공기가 외부로 배출되는 커버출구를 포함하며, 상기 필터부재는 상기 사이클론커버 몸체 내부에 삽입되며, 상기 커버입구와 커버출구의 공기유동경로상에 설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 사이클론커버 몸체는 상단이 개방되며, 상기 사이클론커버 몸체 상단에 분리가능하게 결합되는 커버덮개를 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커버입구는 상기 사이클론커버 몸체의 저면 중앙부에 형성되고, 상기 커버출구는 상기 사이클론커버 몸체의 측벽에 형성되며, 상기 커버입구를 통해 유입된 공기는 상승하여 상기 커버덮개에 부딪쳐 확산되면서 하강한 후, 상기 필터부재를 통과하여 상기 커버출구를 빠져나가는 것이 바 람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 커버입구는, 상기 유출입커버의 배출 가이드유로와 대응되도록, 상기 사이클론커버 몸체의 원주상에 형성되는 것이 좋다.

여기서, 상기 커버출구는 상기 커버덮개의 일측에 형성되며, 상기 커버입구를 통해 유입된 공기는 상승하여 상기 커버덮개에 부딪쳐 확산되면서 하강한 후, 상기 필터부재를 통과하여 상기 커버출구를 빠져나가는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필터부재는 스폰지재질인 것이 좋다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 멀티 사이클론 집진장치(100)는, 집진 하우징(200), 집진 하우징(200) 내부에 설치되는 제1 사이클론(300), 제1 사이클론(300) 외주면상에 소정 간격을 두고 배치되도록 집진 하우징(200) 내부에 설치되는 제2 사이클론(400) 및 집진 하우징(200) 상부에 설치되는 커버유닛(500)을 포함한다. 제1 사이클론(300)은 외부에서 유입된 공기에 포함된 비교적 큰 오물을 1차로 원심분리하여 제거하고, 제2 사이클론(400)은 제1 사이클론에서 유입된 공기에 포함된 미세오물을 2차로 원심분리하여 제거한다. 집진 하우징(200)에는 제1 및 제2 사이클론(300, 400)에서 공기와 분리된 오물이 수거된다. 커버유닛(500)은 제1 사이클론(300)에서 배출된 공기를 제2 사이클론(400)으로 유입시키도록 가이드하고 또한, 제2 사이클론(400)에서 정화된 공기를 다시 필터링하여 외부로 배출시킨다.

도 3 및 도 8를 참조하면, 집진 하우징(200)은 상단이 개방되고, 흡입관(210)을 제외한 하단이 폐쇄된 구조의 대략 원통형상이며, 멀티 사이클론 집진장치(100)의 외관을 형성한다. 집진 하우징(200)의 저면에는 외부의 공기가 집진 하우징(200) 내부로 유입되는 흡입관(210)이 수직방향으로 소정길이 돌출되도록 설치된다. 집진 하우징(200)의 내측면에는 격리부재(220)가 설치된다. 격리부재(220)는 집진 하우징(200) 내부를 제1 사이클론(300)에서 공기와 분리된 오물이 수거되는 제1집진부(230)와 제2 사이클론(400)에서 공기와 분리된 오물이 수거되는 제2집진부(240)로 분리시킨다. 격리부재(220)의 끝단은 제1 사이클론(300)의 제1 챔버외벽(320)의 하단에 결합한다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 제1 사이클론(300)은 제1 사이클론챔버(310)를 형성하는 제1 챔버외벽(320), 제1 챔버외벽(320) 내부에 설치된 연결관(330), 제1 챔버외벽 내측면에 설치된 공기유도 가이드부재(340), 제1 사이클론챔버(310)의 공기가 외부로 배출되는 공기유출구(350) 및 그릴부재(370)를 포함한다.

제1 챔버외벽(320)은 집진 하우징(210)과 마찬가지로 대략 원통형상을 갖는다. 제1 챔버외벽(320)은 하부가 개방되어 있으며, 상부는 공기유출구(350) 및 연결관(330)을 통해 개방되어 있다. 그러나, 제2 사이클론(400)이 제1 사이클론(300)과 결합된 때에는, 상기 연결관(330)의 상단은 분리 가이드부재(405)에 의해 폐쇄된다. 제1 사이클론챔버(310)에서는 공기가 선회기류를 형성하게 되고, 공기속에 포함된 오물은 원심분리된다.

연결관(330)은 제1 챔버외벽(320) 내부에 설치되며, 하단에 형성된 제1유입 구(360)가 집진 하우징(200)의 흡입관(210)과 연통된다. 연결관(330)은 제1 챔버외벽(320)의 높이방향으로 수직 설치되어, 흡입관(210)을 통해 유입된 공기를 수직 상승방향으로 가이드한다. 연결관(330)은 상단을 제외하곤 제1유입구(360)와 직경이 동일한 원형의 단면적을 갖는다.

공기유도 가이드부재(340)은 제1 챔버외벽(320)의 내측면을 따라 높이가 점진적으로 낮아지는 형상, 예컨데 나선형상을 갖도록 소정길이 연속해서 설치된다. 따라서, 제1유입구(360) 및 연결관(330)을 통해 제1 챔버외벽(320)의 상부까지 상승한 공기는 상기 공기유도 가이드부재(340)에 의해 가이드되어 선회기류를 형성하면서 하강하여 제1 사이클론챔버(310)로 유입된다. 한편, 도시된 바와 같이, 제1 챔버외벽(320), 연결관(330) 및 공기유도 가이드부재(340)는 제조 및 사용자 편의상 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

공기유출구(350)는 제1 사이클론챔버(310)에서 오물이 분리된 공기를 배출시킨다. 공기유출구(350)는 제1 챔버외벽(320)의 직경보다 작게 형성된다. 또한, 공기유출구(350)는 연결관(330)의 하단에 형성된 제1유입구(360)의 직경보다 크게 형성된다. 도시된 바와 같이, 공기유출구(350)와 제1유입구(360)는 그 중심축이 평행이 되도록 배치되며, 또한, 동일한 중심축을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 제1 챔버외벽(320) 역시 공기유출구(350) 및 제1유입구(360)와 동일한 중심축을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 제1 챔버외벽(320)의 외측면에는, 복수의 제2 사이클론(400)이 삽입되는 사이클론 삽입구(381)를 구비하는 사이클론 하우징(380)이 설치된다. 제1 사이 클론(300) 및 제2 사이클론(400)이 집진 하우징(200) 내부에 결합되면, 복수의 사이클론(400)은 사이클론 삽입구(381)에 삽입되고, 사이클론 하우징(380)은 복수의 사이클론(400)의 상부 일정부분을 감싸게 된다.

도 3 및 도 8을 참조하면, 그릴부재(370)는 제1 사이클론챔버(310) 내에서 원심분리된 비교적 큰 오물이 역류되어 공기유출구(350)로 빠져나가는 것을 차단한다. 그릴부재(370)는 다수의 미세공이 형성된 그릴몸체(371)와, 상기 그릴몸체(371)의 하단에 결합된 스커트(372)를 가진다. 그릴몸체(371)는 상단이 개방된 원통형상을 가진다. 그릴몸체(371)의 하단은 막혀 있으며, 하단의 외주에는 스커트(372)가 확장 형성되어 있다. 스커트(372)는 집진 하우징(200)의 제1집진부(230)에 수거된 오물이 역류되는 것을 방지한다.

도 5 및 도 8을 참조하면, 제2 사이클론(400)은 중심부에 개구가 형성된 판 형상의 지지몸체(401) 외주상에 소정 간격을 두고 배치된다. 제2 사이클론(400)이 집진 하우징(200) 내부에 삽입되는 경우 제1 사이클론(300)의 제1 챔버외벽(320)의 외주면 둘레에 설치된다.

분리 가이드부재(405)는 지지몸체(401)에 설치되며, 제1 사이클론(300)의 연결관(330)의 상단과 대응되는 형상을 갖는다. 분리 가이드부재(405)는 연결관(330) 상부를 닫도록 설치되어, 연결관(330)을 통해 배출되는 공기와 공기유출구(350)를 통해 배출되는 공기가 혼합하지 않도록 한다. 또한, 분리 가이드부재(405)는 연결관(330)을 통해 유입되는 공기를 공기유도 가이드부재(340)로 가이드한다. 분리 가이드부재(405)는 소정 곡률반경을 갖는 원호 형상을 갖도록 형성되어, 연결관(330) 을 통해 유입되는 공기가 압력이 손실되지 않고 공기유도 가이드부재(340)로 유입되도록 가이드한다. 한편, 본 실시예에서 분리 가이드부재(405)는 제조의 편의상 제2 사이클론(400)이 설치되는 지지몸체(401)에 형성되는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 연결관(330)의 상단에 일체로 직접 설치되는 것도 가능하다.

복수의 제2 사이클론(400) 각각은 제2 사이클론챔버(410)를 형성하는 제2 챔버외벽(420)과, 제2유입구(430)를 포함한다. 제2 챔버외벽(420)은 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 역원뿔형상으로서 일단의 소정부분이 절단되도록 형성된다. 제2 챔버외벽(420)의 상하단은 모두 개방된 구조를 갖는다. 제1 사이클론(300)에서 걸러지지 않은 미세오물을 포함한 공기는 제2 사이클론챔버(410) 내에서 선회기류를 형성하면서 하강하고, 공기속에 포함된 미세오물은 원심분리되어 제2 챔버외벽(420)의 하단으로 빠져나온다. 제2 챔버외벽(420)의 개방된 상단에는 제1 사이클론(300)에서 배출된 공기가 유입되는 제2유입구(430)가 형성된다. 제2 사이클론챔버(410)에서 오물이 원심분리되어 제거된 공기는 유출입커버(510)의 배출 가이드유로(513)를 통해 빠져나간다.

한편, 도시된 바와 같이, 제2 사이클론(400)은 제1 사이클론(300)의 형상에 따른 개수 및 배열에 제약을 받지 않고, 제1 사이클론(300)의 외주면에 균일하게 배치된다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이 종래의 사이클론 집진장치(10)에서는 제1 사이클론(20) 내부로 공기를 흡입하기 위한 흡입관(13)으로 인해, 흡입관(13)이 설치되는 소정영역(60)에는 제2 사이클론(30)을 설치할 수 없었다. 그러나, 본 발명 에 따른 멀티 사이클론 집진장치(100)에 의하면, 외부의 공기가 흡입되는 흡입관(210)이 집진 하우징(200)의 저면에 설치되고, 흡입관(210)에 연결되어 제1 사이클론(300) 내부로 공기를 유입하기 위한 제1유입구(360)가 제1 챔버외벽(320) 내부에 설치된다. 따라서, 제2 사이클론(400)은 개수 및 배열에 제약을 받지 않고 더 많은 수가 설치될 수 있어, 멀티 사이클론 집진장치(100)의 집진효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 제1 사이클론(300)에서 회전기류를 형성하면서 하강하기 위해서, 공기는 제1 챔버외벽(320)의 상부 측부에서 유입되어야 한다. 이를 위해, 제1 사이클론(300)에 제1 사이클론(300)의 하부에서 유입된 공기를 상부로 가이드하는 연결관(330)이 설치되고, 연결관(330)을 통해 배출되는 공기를 제1 챔버외벽(320)의 측부로 가이드하여 회전기류를 형성할 수 있도록 하는 분리 가이드부재(405) 및 공기유도 가이드부재(340)가 설치된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 오물을 포함한 공기가 제1 사이클론(300)으로 유입 즉시 일정 원심력을 유지하며 회전할 수 있는 예비회전구간을 효율적으로 이용할 수 있어, 압력손실을 방지하고 흡입력을 유지할 수 있게 된다.

다시 도 3을 참조하면, 커버유닛(500)은 유출입커버(510), 유출입커버(510) 상부에 배치되는 사이클론커버(520), 필터부재(530) 및 밀봉부재(540)을 구비한다.

도 6 및 도 8를 참조하면, 유출입커버(510)는 제1 사이클론(300)에서 배출된 공기를 각각의 제2 사이클론(400)으로 유도한다. 유출입커버(510)는 소정 높이를 가지는 판형의 유출입커버 몸체(511)와, 공기 가이드유로(512) 및 배출 가이드유로 (513)를 포함한다. 공기 가이드유로(512)는 상기 유출입커버 몸체(511)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된다. 공기 가이드유로(512)는 제1 사이클론(300)의 공기유출구(350)와 제2 사이클론(400)의 제2유입구(430)를 연통한다. 배출 가이드유로(513)는 소정길이 수직방향으로 형성되며, 상기 배출 가이드유로(513)를 통해 제2 사이클론(400)의 제2 사이클론챔버(410)에서 미세오물이 원심분리되어 제거된 정화된 공기가 상승하면서 빠져나가게 된다. 유출입커버(510)가 제2 사이클론(400)에 결합시, 배출 가이드유로(513)의 일정 부분은 제2 사이클론(400) 내부에 삽입되게 된다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 사이클론커버(520)는 상기 유출입커버(510)를 덮도록 결합되며, 사이클론커버 몸체(521), 커버입구(522), 커버출구(523) 및 커버덮개(524)를 포함한다. 참고적으로, 도 7은 설명의 편의를 위해 도 3의 필터부재(530)의 일부만 도시하였다. 사이클론커버 몸체(521)는 소정높이를 갖는 원통형상이고, 저면중앙부에는 배출 가이드유로(513)를 통해 각각의 제2 사이클론(400)에서 배출되는 공기가 합쳐서 유입되는 커버입구(522)가 형성되고, 측부에는 유입된 공기가 배출되는 커버출구(523)가 형성된다. 본 실시예에서는 상기 커버입구(522)는 사이클론커버 몸체(521)의 저면 중앙부에, 커버출구(523)는 사이클론커버 몸체(521)의 측부에 형성된 것이 예시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 커버덮개(524)는 사이클론커버 몸체(521) 상단에 결합된다. 커버입구(522)를 통해 유입된 공기는 상승하여 커버덮개(524)에 부딪혀 확산되면서 하강하고, 하강하는 공기는 필터부재(530)를 통과하여 커버출구(523)를 통해 외부로 빠져나간다.

한편, 상기 유출입커버(510) 및 사이클론커버(520)는 일체로 제작되거나, 또는 본 실시예에서와 같이 별도로 제작되어 설치되는 것이 가능하다.

필터부재(530)는 사이클론커버 몸체(521) 내부에 삽입되며, 커버입구(522)와 커버출구(523)의 공기유동경로상에 설치된다. 필터부재(530)는 커버출구(523)가 형성된 위치보다 더 높은 위치에 설치된다. 커버입구(522)를 통해 유입된 공기는 필터부재(530)를 통과하여 커버출구(523)를 통해 멀티 사이클론 집진장치(100) 외부로 배출된다. 따라서, 제2 사이클론(400)에서 원심분리되지 않은 매우 미세한 먼지는 필터부재(530)에 의해 걸러지게 되므로, 멀티 사이클론 집진장치(100)의 집진효율은 더욱 향상될 수 있다. 이처럼, 매우 미세한 먼지를 거르기 위해, 상기 필터부재(530)는 다공성의 스폰지 재질인것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에서는 상기 필터부재(530)는 사이클론 커버(520)의 커버입구(522)와 커버출구(523) 사이에 설치된 것이 예시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 유출입커버(510)와 사이클론 커버(520) 사이에 설치되는 것이 가능하다. 필터부재(530)는 제2 사이클론(400)에서 배출되는 공기중에 포함된 매우 미세한 먼지를 거르는 기능을 하므로, 유출입커버(510)와 사이클론 커버(520)의 공기유동경로상에 설치되어도 본 실시예와 동일한 효과를 달성할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 밀봉부재(540)는 제2 사이클론(400)의 각각의 제2유입구(430)과 대응되는 위치에 관통형성된 관통공(541)을 구비한다. 밀봉부재(540)의 관통공(541)은 제2 사이클론(400)의 제2유입구(430)의 단면적을 조절하여, 상기 제2 사이클론(400)에 진입되는 선회류의 유속을 결정할 수 있으며, 최적화된 선회 류의 유속을 설정하여, 제2 사이클론(400)에서의 원심분리가 보다 원활하게 발생될 수 있도록 한다.

이하, 도 8를 참조하여 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치(100)의 동작을 설명하기로 한다.

오물이 포함된 공기는 집진 하우징(200)의 흡입관(210)을 거쳐 제1유입구(360) 및 연결관(330)을 통해 제1 사이클론(300)의 상부까지 상승한다. 연결관(330)을 통해 배출되는 공기는 분리 가이드부재(405)에 의해 공기유도 가이드부재(340)로 가이드된다. 공기유도 가이드부재(340)에 의해 공기는 선회기류를 형성하면서 제1 사이클론챔버(310) 내부로 하강하고, 공기속에 포함된 비교적 큰 오물은 원심분리되어 낙하하여 집진 하우징(200)의 제1집진부(230)에 수거된다. 큰 오물이 제거된 공기는 다시 상승하고 그릴부재(370)의 그릴몸체(371)를 통과하여 공기유출구(350)를 빠져나간다. 여기서, 그릴몸체(371)의 미세공보다 큰 오물은 그릴몸체(371) 내부로 유입되지 못하고 걸러지게 된다.

공기유출구(350)를 통해 상승된 공기는 유출입커버 몸체(511)에 부딪혀 확산되면서 공기 가이드유로(512)를 거쳐 제2 사이클론(400)의 제2유입구(430)를 통해 각각의 제2 사이클론챔버(410) 내부로 진입한다. 진입된 공기는 공기 가이드유로(512)의 구조에 의해 선회기류를 형성하면서 미세먼지와 분리된다. 즉, 유입된 공기는 선회기류를 형성하면서 하강하고, 제1 사이클론(300)에서 미처 분리되지 않은 공기속에 포함된 미세오물은 원심분리되어 낙하하여 집진 하우징(200)의 제2집진부(240)에 수거된다.

미세오물이 제거된 공기는 상승하여 배출 가이드유로(513)를 통해 빠져나가고, 각각의 배출 가이드유로(513)에서 배출된 공기는 합쳐져서 사이클론커버 몸체(521)의 커버입구(522)로 유입된다. 유입된 공기는 상승하여 커버덮개(524)에 부딪혀 확산되면서 하강하고, 필터부재(530)를 통과하게 된다. 필터부재(530)를 통과한 정화된 공기는 커버출구(523)를 통해 멀티 사이클론 집진장치(100) 외부로 빠져나간다. 상기 커버출구(523)에는 흡입력을 제공하는 진공 청소기의 구동모터(미도시)가 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.

도면에서는 도시하지 않았으나, 상기 구성을 가지는 본 실시예의 사이클론 집진장치는 다양한 형태의 청소기, 예를 들면 업라이트형이나 캐니스터형 진공청소기에 선택적으로 채용하여 사용될 수 있는 것은 당연하다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버유닛(600)를 나타낸 것으로서, 도 9는 커버유닛의 분리 사시도이고, 도 10은 커버유닛(600)의 동작을 설명하기 위해 커버덮개가 일부 절개된 커버유닛이 결합된 상태일 때의 사이클론 집진장치의 사시도이다.

도 9를 참조하면, 커버유닛(600)은 유출입커버(610), 사이클론커버(620) 및, 필터부재(630)를 포함한다. 여기서, 유출입커버(610)는 앞선 실시예와 그 구성 및 기능이 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예에 따른 사이클론커버(620)는 유출입커버(610)를 덮도록 결합되며, 사이클론커버 몸체(621), 커버입구(622), 커버출구(623)를 구비한 커버덮개(624)를 포함한다.

사이클론커버 몸체(621)는 일정 높이를 가지며 대략 원통형상을 갖는다. 한 편, 커버입구(622)는 유출입커버(610)의 배출 가이드유로(613)와 대응되도록, 사이클론커버 몸체(621)의 원주상에 배치된다. 따라서, 커버덮개(624)를 사이클론커버 몸체(621)로부터 분리하는 경우, 커버입구(622)를 통해 배출 가이드유로(613)는 외부에 노출된다. 각각의 제2 사이클론챔버(410, 도8 참조)에서 배출 가이드유로(613)를 통해 배출되는 공기는 수직 방향으로 상승하여 바로 커버입구(622)로 유입된다.

필터부재(630)는 사이클론커버 몸체(621)에 지지살(626)로 지지된 필터지지부재(625)에 안착된다. 본 실시예에 따른 필터부재(630)도 사이클론 커버(620)의 커버입구(622)와 커버출구(623) 사이의 공기유동경로 사이에 설치되어, 공기속에 포함된 매우 미세한 먼지를 거르는 기능을 함은 앞선 실시예와 동일하다. 상기 필터부재(630)는 배출 가이드유로(613)가 커버입구(622)를 통해 외부로 노출되도록, 커버입구(622)를 덮지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 도시된 바와 같이, 필터부재(630)는 일부가 절개된 절개부(632)가 형성된다. 상기 절개부(632)에는 커버덮개(624)에 형성된 가이드덕트(627, 도10 참조)가 삽입된다.

커버덮개(624)는 사이클론커버 몸체(621) 상단에 분리 가능하도록 결합되며, 가이드덕트(627)를 구비한다. 상기 가이드덕트(627)는 끝단에 형성된 커버출구(623)를 제외하고 하면이 개방된 관형상을 가지며, 상기 필터부재(630)의 절개부(632)에 삽입된다. 즉, 커버덮개(624)가 사이클론커버 몸체(621)에 결합시, 가이드덕트(627)는 필터부재(630)를 관통하도록 절개부(632)에 삽입된다.

이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버유닛(600)의 동 작을 살펴보기로 한다. 도 10은 설명의 편의를 위해, 상기 커버덮개(624)의 일부가 절개된 상태에서 사이클론커버 몸체(621)에 결합된 것을 도시한 것이다.

복수의 배출 가이드유로(613)에서 배출된 공기는 화살표 A와 같이 수직 방향으로 상승하여 커버입구(622)로 유입된다(도8 및 도9 참조). 유입된 공기는 상승하여 커버덮개(624)의 상면에 부딪히고, 화살표 B와 같이 다시 하강하면서 필터부재(630)를 통과하게 된다. 필터부재(630)의 절개부(632)에는 가이드덕트(627)가 삽입되므로, 공기는 절개부(632)로 유입되지 못하고, 필터부재(630)를 통과하게 된다. 필터부재(630)를 통과한 공기는 화살표 C와 같이 중심부로 모이면서 절개부(632)를 통해 상승하고, 화살표 D와 같이 커버출구(623)를 거쳐 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버유닛(600)에 의하면 사용자는 상기 커버덮개(624)만을 분리하여 필터부재(630)를 간편하게 청소 또는 보수할 수 있는 점 이외에 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 커버덮개(624)를 사이클론커버 몸체(621)로부터 분리하면, 커버입구(622)를 통해 배출 가이드유로(613)가 바로 외부로 노출된다. 따라서, 사용자는 배출 가이드유로(613)의 막힘 상태등을 평소에 관찰할 수가 있으며, 배출 가이드유로(613)가 막히는 경우 커버유닛(600)을 일일히 분해해야하는 불편함없이, 커버덮개(624)만을 분리하여 배출 가이드유로(613)를 손쉽게 청소, 보수할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 사이클론 집진장치에 의하면, 제1 사이클론 내부로 공기를 유입하기 위한 유입구가 하부에 형성되므로, 기존 에 유입구가 설치되는 소정 영역에 제2 사이클론을 배치할 수 없는 구조적 제약을 받지 않게 된다. 따라서, 정해진 크기 내에서 제2 사이클론의 설치 개수 및 배열에 제약을 받지 않고 더 많은 개수의 제2 사이클론을 설치할 수 있어, 집진효율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 제1 사이클론의 유입구에 연결된 연결관과 분리 가이드부재 및 공기유도 가이드부재를 설치하여, 오물을 포함한 공기가 제1 사이클론으로 유입 즉시 일정 원심력을 유지하여 회전할 수 있도록 하여, 공기의 압력손실을 줄이고 흡입력을 유지할 수 있게 된다.

한편, 제2 사이클론에서 배출된 공기를 사이클론 집진장치 외부로 배출하기전 다시 한번 필터링하여, 2차 사이클론에서도 걸러지지 않은 매우 미세한 먼지를 제거하게 되어, 뛰어난 집진효율을 발휘하게 된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커버덮개만을 분리하여 필터부재 뿐만 아니라, 제2 사이클론의 공기가 배출되는 배출 가이드유로를 손쉽게 청소, 보수할 수 있게 된다.

또한, 제1 사이클론 및 제2 사이클론을 집진 하우징 내부에 모두 삽입되는 구조를 가지므로, 매우 콤팩트한 구조의 멀티 사이클론 집진장치를 구현할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명 의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (17)

1. 저면에 외부의 공기가 유입되는 흡입관이 소정 길이 돌출하도록 형성되며, 흡입된 공기로부터 분리된 오물이 수거되는 집진 하우징;

   상기 집진 하우징 내부에 설치되며, 상기 흡입관과 연통되는 제1유입구가 하부에 설치되고, 상기 제1유입구를 통해 유입된 공기를 상부로 가이드한 후 원심분리하여 오물을 제거하는 제1 사이클론;

   상기 제1 사이클론 외측에 소정 간격을 두고 배치되도록 상기 집진 하우징 내부에 설치되며, 상기 제1 사이클론에서 유입된 공기를 원심분리하여 미세오물을 제거하는 복수의 제2 사이클론; 및

   상기 집진 하우징 상부에 설치되며, 제1 사이클론에서 배출된 공기를 상기 각각의 제2 사이클론으로 유입시키도록 가이드하고, 상기 제2 사이클론에서 정화된 공기를 다시 필터링하여 외부로 배출시키는 커버유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 사이클론은,

   유입된 공기로부터 오물을 원심분리하는 공간인 제1 사이클론 챔버를 형성하는 제1 챔버외벽;

   하단에 상기 제1유입구가 형성되도록 상기 제1 챔버외벽 내부에 설치되며, 상기 제1유입구를 통해 유입된 공기를 수직 상승 방향으로 가이드하도록 상기 제1 챔버외벽의 높이 방향으로 형성되는 연결관;

   상기 제1 챔버외벽 내측면을 따라 높이가 점진적으로 낮아지도록 소정길이 연속설치되어, 상기 연결관을 통해 배출된 공기를 상기 제1 사이클론챔버에서 선회기류를 형성하도록 하는 공기유도 가이드부재; 및

   상기 제1 사이클론챔버에서 오물이 분리된 공기를 외부로 배출시키는 공기유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1유입구의 중심축 및 공기유출구의 중심축은 평행인 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1유입구 및 공기유출구는 동일한 중심축을 갖는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1유입구의 직경은 상기 공기유출구의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 사이클론의 제1 챔버외벽, 연결관 및 공기유도 가이드부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 연결관의 상부에 설치되어, 상기 연결관을 통해 배출되는 공기가 상기 공기유출구를 통해 배출되는 공기와 혼합되지 않도록 상기 공기유도 가이드부재로 가이드하는 분리 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 사이클론은,

   상기 제1 챔버외벽 외주면에 원주방향으로 연장되도록 설치되며, 상기 복수의 제2 사이클론이 각각 삽입되는 삽입구를 구비하는 사이클론 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 제2 사이클론은, 상기 제1 사이클론에서 유입된 공기로부터 미세오물을 원심분리하는 제2 사이클론챔버를 형성하는 제2 챔버외벽; 및 상기 제1 사이클론에서 배출된 공기를 상기 제2 사이클론챔버로 유입시키는 제2유입구;를 포함하며,

   상기 커버유닛은, 상기 제1 사이클론의 공기유출구에서 배출되는 공기를 상 기 복수의 제2 사이클론의 제2유입구로 각각 가이드하는 공기 가이드유로와, 상기 제2 사이클론챔버 내부에 소정부분 삽입되어 상기 제2 사이클론챔버의 공기를 외부로 배출시키는 배출 가이드유로를 구비하는 유출입커버; 상기 유출입커버의 상부를 덮도록 결합되며, 상기 복수의 배출 가이드유로에서 배출되는 공기를 합쳐서 외부로 배출시키는 사이클론커버; 및 상기 유출입커버와 사이클론커버 사이의 공기유동경로상에 설치되어, 상기 사이클론커버를 통해 배출되는 공기를 필터링하는 필터부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 사이클론커버는,

    일정 높이를 갖는 원통형의 사이클론커버 몸체와, 상기 유출입커버의 배출 가이드유로를 통해 배출되는 공기가 유입되는 커버입구, 및 유입된 공기가 외부로 배출되는 커버출구를 포함하며,

    상기 필터부재는 상기 사이클론커버 몸체 내부에 삽입되며, 상기 커버입구와 커버출구의 공기유동경로상에 설치되는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 사이클론커버 몸체는 상단이 개방되며,

    상기 사이클론 커버는 상기 사이클론커버 몸체 상단에 분리가능하게 결합되는 커버덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 커버입구는 상기 사이클론커버 몸체의 저면 중앙부에 형성되고, 상기 커버출구는 상기 사이클론커버 몸체의 측벽에 형성되며,

    상기 커버입구를 통해 유입된 공기는 상승하여 상기 커버덮개에 부딪쳐 확산되면서 하강한 후, 상기 필터부재를 통과하여 상기 커버출구를 빠져나가는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 커버입구는 상기 유출입커버의 배출 가이드유로와 대응되도록, 상기 사이클론커버 몸체의 원주상에 형성되며,

    상기 필터부재는 상기 배출 가이드유로가 상기 커버입구를 통해 외부로 노출되도록, 상기 커버입구를 덮지 않게 설치되는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 사이클론커버 몸체는 상단이 개방되며,

    상기 사이클론 커버는 상기 사이클론커버 몸체 상단에 분리가능하게 결합되는 커버덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 커버출구는 상기 커버덮개의 일측에 형성되며,

    상기 커버입구를 통해 유입된 공기는 상승하여 상기 커버덮개에 부딪쳐 확산되면서 하강한 후, 상기 필터부재를 통과하여 상기 커버출구를 빠져나가는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 필터부재는 스폰지재질인 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.
17. 제 2 항에 있어서, 상기 집진 하우징은,

    상기 제1 사이클론 및 제2 사이클론에서 공기와 분리된 오물을 각각 별도로 수용하기 위한 격리부재가 내측면에 설치되며,

    상기 격리부재의 끝단은 상기 제1 챔버외벽의 하단에 결합되는 것을 특징으로 하는 멀티 사이클론 집진장치.

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