KR100718282B1 - 핸들형 사이클론 집진장치 - Google Patents

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Abstract

진공청소기의 연장관 일측에 설치되는 핸들형 사이클론 집진장치가 개시된다. 핸들형 사이클론 집진장치는, 연장관과 연통되며 공기유입구와 공기유출구를 구비하는 연결몸체와, 연결몸체에 착탈 가능하게 결합되는 집진케이싱 및, 공기유출구에 설치되어 공기와 함께 오물이 역류하는 것을 방지하기 위한 필터부재를 포함한다. 필터부재는 필터몸체와, 필터몸체 하단에 결합하며 절개부가 형성된 원추형상의 스커트를 포함한다. 스커트의 하단 끝단과 집진케이싱의 내측면간의 간격은 4~6mm으로 배치된다.
핸들형 사이클론 집진장치, 미세먼지, 집진효율, 간격, 하향 경사, 나선, 회전방지부재

Description

핸들형 사이클론 집진장치{A handle type cyclone dust collecting apparatus}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핸들형 사이클론 집진장치의 사시도,
도 2는 도 1의 핸들형 사이클론 집진장치의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 제2연결몸체의 저면 사시도,
도 4는 제2연결몸체와 집진케이싱과의 결합부위의 단면도,
도 5는 집진케이싱의 평면도,
도 6은 집진케이싱 내부에 필터부재가 설치되었을 때의 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 필터부재가 적용된 핸들형 사이클론 집진장치와 종래의 핸들형 사이클론 집진장치의 집진 효율을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 핸들형 사이클론 집진장치의 동작을 설명하기 위한 도 1의 Ⅷ-Ⅷ에서 본 단면도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >
120. 제1연결몸체 122. 제1연결관
124. 공기유입구 130. 제2연결몸체
132. 제2연결관 134. 공기배출관
135. 공기배출구 137. 공기 가이드부재
140. 집진케이싱 142. 회전방지부재
150. 필터부재 153. 스커트
본 발명은 진공청소기용 사이클론 집진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공청소기의 연장관 일측에 설치되어, 흡입된 공기로부터 오물을 원심분리하는 핸들형 사이클론 집진장치에 관한 것이다.
사이클론 집진장치는, 진공청소기의 흡입 브러시를 통하여 흡입되는 오물을 포함한 흡입공기가 선회기류를 형성하도록 함으로써 원심력의 원리를 이용하여 공기로부터 오물을 분리하여 수거한다.
한편, 최근에는 핸들형 사이클론 집진장치가 소개되고 있다. 일반적으로 사이클론 집진장치는 진공청소기 본체 내부에 설치되어 흡입된 공기로부터 오물을 제거하고, 정화된 공기를 배출시킨다. 그러나, 공기로부터 오물을 완전히 제거하는 것은 이론적으로 불가능하므로, 진공청소기의 집진효율을 향상시키기 위한 노력의 일환으로 핸들형 사이클론 집진장치가 개발되었다. 핸들형 사이클론 집진장치는 주로 캐니스터형 진공청소기에 적용되는 것으로서, 진공청소기의 연장관 일측에 설치되어, 흡입 브러시를 통해 흡입된 공기가 진공청소기 본체 내부로 유입되기 전에 미리 오물을 걸러주게 된다. 따라서, 진공청소기 본체 내부에 설치된 다른 사이클론 집진장치 또는 종이필터의 필터링 되는 양을 줄일 수 있도록 하여, 진공청소기 의 전체 집진효율을 향상시키며 또한, 진공청소기의 모터의 과부하를 방지할 수 있게 된다.
한편, 일반적으로 핸들형 사이클론 집진장치의 공기배출구에는 다수의 미세통과공이 형성된 필터부재가 설치된다. 따라서, 공기는 상기 미세통과공을 거쳐 사이클론 집진장치를 빠져나가고, 오물은 상기 미세통과공에 걸러지게 된다. 그런데, 미세통과공이 빨리 막히는 경우 진공청소기의 흡입력은 제성능을 발휘할 수 없다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 한국공개 제10-2000-47413호 및 영국공개 제GB2402868호 등을 개발하였다. 개시된 상기 핸들형 사이클론 집진장치에는 필터부재의 하단에 오물이 역류하는 것을 방지하는 오물방지판이 설치된다. 상기 오물방지판으로 인해 공기의 상승기류에 의해 오물이 역류하는 것이 방지되고, 따라서, 필터부재가 처리하는 오물의 양을 줄일 수 있게 된다.
그런데, 상기 오물방지판에 의해서도 매우 미세한 먼지가 역류하는 것을 방지하기는 힘들다. 한편, 미세통과공의 구멍을 너무 작게 하는 경우 진공청소기의 흡입력이 제대로 전달되지 않으므로, 미세통과공은 일정 크기 이하로 형성할 수 없게 된다. 결국, 미세먼지는 상기 미세통과공에 들러붙어서 필터를 막게 되어 사용자는 자주 필터를 청소해 주어야하는 불편이 있었다.
따라서, 미세먼지의 집진효율을 향상시키는 연구가 계속 진행중에 있다.
한편, 상기 개시된 핸들형 사이클론 집진장치는 부품수 특히, 진공청소기 본체의 연장관과 연결되는 연결몸체들의 부품수가 많아 조립공수가 많아지고 이는 결국 제조비용의 상승을 가져오게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 특히 미세먼지의 집진효율을 향상시키도록 개선된 핸들형 사이클론 집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 조립공수를 줄여 제조비용을 절감하는 핸들형 사이클론 집진장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핸들형 사이클론 집진장치는, 진공청소기의 연장관 일측에 설치되는 핸들형 사이클론 집진장치에 있어서, 상기 연장관과 연통되며, 공기유입구와 공기유출구를 구비하는 연결몸체; 상기 연결몸체에 착탈 가능하게 결합되는 집진케이싱; 및, 상기 공기유출구에 설치되어 공기와 함께 오물이 역류하는 것을 방지하기 위한 필터부재;를 포함하며, 상기 필터부재는, 필터몸체 및, 상기 필터몸체 하단에 결합하며 절개부가 형성된 원추형상의 스커트를 포함한다. 그리고, 상기 스커트의 하단 끝단과 상기 집진케이싱의 내측면간의 간격은 4~6mm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스커트의 하단 끝단과 상기 집진케이싱의 내측면간의 간격은 5mm인 것이 바람직하다.
상기 연결몸체는, 상기 진공청소기의 흡입구측 연장관과 연통되며 공기유입구가 형성되는 제1연결몸체; 및, 상기 진공청소기의 본체측 연장관과 연통되며, 공기배출구가 하단에 형성된 공기배출관이 하측으로 돌출되게 설치되는 제2연결몸체; 를 포함하며, 상기 제2연결몸체는, 상기 공기배출관의 외주면을 감싸도록 상기 공기배출관과 일체로 설치되고, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기가 상기 집진케이싱 내부로 하향 경사지게 유입하도록 가이드하는 공기 가이드부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 집진케이싱은 상단부에 상기 제1연결몸체의 하단부에 형성된 결합홈에 끼움 결합되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부와 상기 결함홈의 결합 부위를 씰링하는 씰링부재가 상기 돌출부의 상단에 고정 설치되는 것이 좋다.
상기 집진케이싱의 중심에서부터 내측면 방향으로 돌출되도록 상기 집진케이싱의 하부에 설치되어, 공기의 회전기류에 의해 먼지가 회전하는 것을 방지하는 회전방지리브를 더 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 핸들형 사이클론 집진장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 핸들형 사이클론 집진장치(100)는 진공청소기(미도시)의 연장관에 연결 설치된다. 연장관은 흡입 브러시(미도시)와 연결되는 브러시측 연장관(11)과, 흡입원이 구비된 진공청소기 본체(미도시)와 연결되는 본체측 연장관(12)으로 구성된다. 전원이 인가되어 흡입원이 동작하면, 피청소면의 오물을 포함한 공기는 흡입 브러시(미도시)와 브러시측 연장관(11)을 통해 핸들형 사이클론 집진장치(100)로 유입된다. 핸들형 사이클론 집진장치(100)에서 오물이 제거된 공기는 핸들형 사이클론 집진장치(100)를 빠져나가 본체측 연장관(12)을 통해 진공청소기 본체(미도시)로 유입된다.
도 2를 참조하면, 핸들형 사이클론 집진장치(100)는 도 1의 연장관(11, 12)과 연결되어 공기가 유출입되는 연결몸체(110)와, 연결몸체(110)에 착탈 가능하게 결합되는 집진케이싱(140) 및, 집진케이싱(140) 내부에 설치되는 필터부재(150)를 포함한다.
연결몸체(110)는 브러시측 연장관(11)과 연통되는 제1연결몸체(120)와, 본체측 연장관(12)과 연통되는 제2연결몸체(130)를 포함한다. 제1연결몸체(120)와 제2연결몸체(130)는 나사 등에 의해 결합된다. 나사 결합을 위해, 제1연결몸체(120) 및 제2연결몸체(130)에는 나사구멍을 가진 복수의 고정보스(121)(131)가 서로 대응되게 형성된다. 한편, 제1연결몸체(120)와 제2연결몸체(130)에는 연장관(11, 12)과 결합하기 위한 착탈돌기 또는 착탈홈이 형성될 수 있으며, 이에 대응되게 연장관 역시 착탈홈 또는 착탈돌기가 설치될 수 있다.
제1연결몸체(120)에는 브러시측 연장관(11)과 연결되는 제1연결관(122)이 하방으로 돌출되게 일체로 형성되고, 제1연결몸체(120) 내부에는 상기 제1연결관(122)과 연통되는 공기유입구(124)가 형성된다. 제1연결몸체(120)의 하단부에는 집진케이싱(140)이 착탈 가능하게 결합한다. 한편, 제1연결관(122)의 외측에는 악세사리의 착탈을 위한 악세사리 브라켓(125)이 설치된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2연결몸체(130)에는 본체측 연장관(12)과 연결되는 제2연결관(132)이 상방으로 돌출되게 일체로 형성된다. 공기배출관(134)은 제 2연결관(132)과 연통되게 제2연결몸체(130) 하방으로 돌출되게 설치된다. 상기 공기배출관(134)는 제2연결몸체(130)와 일체로 설치되는 것이 바람직하다. 공기배출관(134)의 하단에는 공기배출구(135)가 형성된다. 따라서, 집진케이싱(140) 내부에서 오물과 분리된 공기는 상기 공기배출구(135) 및 공기배출관(134)를 거치면서 제2연결관(132)을 통해 빠져나가게 된다. 공기배출관(134) 하단 내측면에는 필터부재(150)가 결합하기 위한 복수의 결합돌기(136)가 설치된다.
한편, 상기 공기배출관(134) 외주면에는 공기 가이드부재(137)가 설치된다. 또한, 공기 가이드부재(137)는 공기배출관(134)과 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 공기배출관(134)과 공기 가이드부재(137)가 제2연결몸체(130)에 일체로 형성됨으로 인해, 핸들형 사이클론 집진장치(100)의 조립공수가 줄어들게 된다. 따라서, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
공기 가이드부재(137)는 그 폭이 하방으로 갈수록 점점 두꺼워지며, 공기배출관(134)의 외주면을 감싸도록 연속해서 설치된다. 공기 가이드부재(137)는 속이 빈 덕트 형상을 가질 수 있고, 또한 속이 찬 벽부재일 수 있다. 덕트 형상일 경우, 덕트 내부로 공기를 가이드하고, 벽부재일 경우 하면으로 공기를 가이드한다. 공기 가이드부재(137)의 일단(137a)은 공기유입구(124)와 연통된다. 따라서, 공기유입구(124)를 통해 유입된 공기는 상기 공기 가이드부재(137)에 의해 가이드되어 하향 경사지는 나선형의 기류를 형성하면서 집진케이싱(140) 내부로 유입된다(도7 참조). 이와 같이, 상기 공기 가이드부재(137)에 의해 집진케이싱(140) 내부로 유입되는 공기의 선회력은 증가하므로, 공기속에 포함된 오물이 받는 원심력은 극대화되 어 공기와 더 잘 분리된다. 결국, 집진효율이 향상되는 효과가 있다.
기존의 핸들형 사이클론 집진장치에서도 집진케이싱 내부에 선회기류를 형성하면서 유입되나, 유입되는 공기의 경사가 미미해 선회력이 약한 측면이 있었다. 그러나, 상기 공기 가이드부재(137)가 적용된 본 발명에 의하면, 집진케이싱(140)에 유입되는 공기의 선회력을 극대화함으로써 집진효율을 향상시키는 이점이 있다.
도 4는 집진케이싱(140)과 제1연결몸체(120)의 결합부위의 단면도이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 집진케이싱(140)은 제1연결몸체(120)에 착탈 가능하게 결합된다. 집진케이싱(140)은 상기 제1연결몸체(120)와 결합하여 유입되는 공기가 선회기류를 형성하도록 하고, 선회기류에 의한 원심력작용으로 공기로부터 분리된 오물을 수거한다. 집진케이싱(140) 상단부에는 제1연결몸체(120)의 하단부에 형성된 결합홈(127)에 끼움 결합되는 돌출부(141)가 형성된다. 한편, 돌출부(141)의 상단(141a)에는 링형상의 씰링부재(144)가 접착되어 고정 설치된다. 씰링부재(144)는 다양한 재질이 적용될 수 있으나, 고무재질의 부재가 적용되는 것이 바람직하다. 상기 씰링부재(144)에 의해 돌출부(141)의 상단(141a)과 결합홈(127)의 결합부위는 씰링된다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 집진케이싱(140) 하부에는 회전방지리브(142)가 설치된다. 회전방지리브(142)는 지지축(147)에서부터 측면 방향으로 돌출되게 설치된다. 회전방지리브(142)는 공기와의 마찰을 감소시키기 위해 곡면구조를 갖는 것이 바람직하다. 회전방지리브(142)는 집진케이싱(140)에 쌓인 오물이 공기의 회전기류에 의해 회전하는 것을 방지한다. 따라서, 상기 회전방지리브(142)로 인해 집진케이싱(140) 하부에 쌓인 먼지는 재비산되는 것이 방지되며, 쌓인 먼지가 압축되는 효과가 있어 집진케이싱(140)에 포집되는 오물의 양이 실질적으로 증대되는 효과를 가져온다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 필터부재(150)는 상기 공기배출구(135, 도3 참조)를 통해 빠져나가는 공기와 함께 오물이 역류하는 것을 방지하도록, 집진케이싱(140)에 삽입되게 설치된다. 필터부재(150)는 필터몸체(151)와 스커트(153)를 포함한다.
필터몸체(151)의 상단은 상기 공기배출구(135)가 형성된 공기배출관(134, 도3 참조)의 하단에 결합하며, 필터몸체(151)는 공기배출관(134) 하측으로 향하도록 설치되며, 집진케이싱(140) 내부까지 연장된다. 필터몸체(151)는 공기가 통과하는 복수의 미세통과공(152)이 형성된다. 스커트(153)는 상단이 상기 필터몸체(151) 하단에 결합하며, 하단(153a)으로 갈수록 직경이 커지는 원추형상을 갖는다. 한편, 스커트(153)의 일부 구간에는 절개부(153b)가 형성된다. 공기와 분리된 비교적 큰 부피의 오물은 상기 절개부(153b)를 통해 집진케이싱(140) 하부에 수거된다.
한편, 상기 스커트(153)의 하단(153a) 끝단과 상기 집진케이싱(140)의 내측면간의 간격(D)은 4~6mm로, 더욱 바람직하게는 대략 5mm 내외로 설계하는 것이 좋다. 기존에는 상기 간격(D)은 대략 8mm 내외로 형성되었다. 상기 간격(D)을 기존보다 작게 설계함으로써, 집진케이싱(140) 하부에 쌓인 오물 중 특히, 미세먼지가 상기 간격(D)을 통해 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 상기 간격(D)을 4mm보다 더 좁게 하였을 경우, 공기의 흡입력이 잘 전달되지 않는 문제점이 있 다. 한편, 절개부(153b)에서의 스커트(153)의 하단(153b) 끝단과 상기 집진케이싱(140)의 내측면간의 간격(E)은 12mm 내외로 설계하는 것이 바람직하다.
도 7은 반복적인 실험에 의해 본 발명의 실시예에 따라 상기 간격(D)을 대략 5mm 내외로 하였을 때와, 종래와 같이 상기 간격(D)을 대략 8mm로 하였을 때의 미세먼지의 집진효율을 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 먼지의 크기가 대략 5㎛일 때, 종래와 같이 상기 간격(D)이 대략 8mm일 때의 집진효율은 47%, 본 발명의 실시예와 같이 상기 간격(D)이 대략 5mm일 때의 집진효율은 50%임을 볼 수 있다. 또한, 먼지의 직경이 대략 10㎛일 때, 종래와 같이 상기 간격(D)이 대략 8mm일 때의 집진효율은 76%, 본 발명의 실시예와 같이 상기 간격(D)이 대략 5mm일 때의 집진효율은 80%임을 볼 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 대략 10㎛ 이하의 미세먼지의 집진효율은 종래보다 대략 5% 정도 향상되는 효과가 있다. 한편, 먼지의 크기가 10㎛를 넘어서는 경우, 집진효율에 있어 큰 차이가 나지 않는다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 핸들형 사이클론 집진장치(100)의 작용 및 동작을 설명하기로 한다.
전원이 인가되면, 진공청소기 본체에 장착된 흡입원(미도시)의 구동에 의해 흡입력이 발생되고, 흡입 브러시(미도시)에 의해 흡입된 오물이 포함된 공기는 제1연결관(122)을 통해 공기유입구(124)로 유입된다. 유입된 공기는 공기 가이드부재(137)에 의해 하향 경사지게 집진케이싱(140) 내부로 유입된다. 공기는 선회기류를 형성하면서 하강하고, 이 과정에서 원심력에 의해 먼지 등의 오물은 집진케이싱(140)의 내벽면쪽으로 집중하게 되어 내벽면을 타고 하강하여 집진케이싱(140)의 하부에 쌓이게 된다. 그리고, 공기는 집진케이싱(140)의 하부에서 반전 상승하여 스커트(153) 하단(153a)과 집진케이싱(140)의 내측면 사이를 통과하고, 필터몸체(151)의 미세통과공(152)를 통과하여 공기배출구(135)를 빠져나간다. 이 때, 공기의 상승기류속에 포함된 먼지등은 상기 스커트(153)의 하면(153a) 및 필터몸체(151)에 걸러짐에 따라 다시 하강하여 집진케이싱(140) 하부에 수거된다. 공기배출구(135)를 나온 공기는 공기배출관(134) 및 제2연결관(132)을 통해 핸들형 사이클론 집진장치(100)를 빠져나가고, 진공청소기 본체(미도시)로 유입된다. 진공청소기 본체(미도시)에서 동작하는 먼지 수거 과정은 일반적인 진공청소기와 같다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 핸들형 사이클론 집진장치에 의하면, 필터부재의 스커트 하단과 집진케이싱과의 간격을 기존보다 짧게 설계함으로써, 미세먼지가 재비산하여 역류하는 것을 방지하게 된다. 따라서, 미세먼지의 집진효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 연결몸체에 하향 나선형의 공기 가이드부재를 일체로 설치함으로써 조립공수를 줄여 제조비용의 절감을 가져오고, 집진케이싱 내부로 유입되는 공기의 선회력을 증진시켜 원심력의 발생을 극대화할 수 있다.
또한, 집진케이싱 상단에 씰링부재를 삽입함으로써, 밀폐력을 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 집진케이싱 하부에 회전방지리브를 설치함으로써, 먼지를 포함한 오물의 재비산방지 및 압축작용을 하여 결국, 오물의 실질적 포집량을 증대시키는 효과 가 있다.
이상, 본 발명을 본 발명을 설명하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 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 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 진공청소기의 연장관 일측에 설치되는 핸들형 사이클론 집진장치에 있어서,
    상기 연장관과 연통되며, 공기유입구와 공기유출구를 구비하는 연결몸체; ,
    상기 연결몸체에 착탈 가능하게 결합되는 집진케이싱; 및,
    상기 공기유출구에 설치되어 공기와 함께 오물이 역류하는 것을 방지하기 위한 필터부재;를 포함하며,
    상기 필터부재는, 필터몸체 및, 상기 필터몸체 하단에 결합하며 일부 구간에는 절개부가 형성된 원추형상의 스커트를 포함하며,
    상기 스커트의 하단 끝단과 상기 집진케이싱의 내측면간의 간격은 4~6mm인 것을 특징으로 하는 핸들형 사이클론 집진장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스커트의 하단 끝단과 상기 집진케이싱의 내측면간의 간격은 5mm인 것을 특징으로 하는 핸들형 사이클론 집진장치
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결몸체는, 상기 진공청소기의 흡입구측 연장관과 연통되며 공기유입구가 형성되는 제1연결몸체; 및, 상기 진공청소기의 본체측 연장관과 연통되며, 공기배출구가 하단에 형성된 공기배출관이 하측으로 돌출되게 설치되는 제2연결몸체; 를 포함하며,
    상기 제2연결몸체는, 상기 공기배출관의 외주면을 감싸도록 상기 공기배출관과 일체로 설치되고, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기가 상기 집진케이싱 내부로 하향 경사지게 유입하도록 가이드하는 공기 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸들형 사이클론 집진장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 집진케이싱은 상단부에 상기 제1연결몸체의 하단부에 형성된 결합홈에 끼움 결합되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 상단과 상기 결함홈의 결합 부위를 씰링하는 씰링부재가 상기 돌출부의 상단에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 핸들형 사이클론 집진장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 집진케이싱의 중심에서부터 내측면 방향으로 돌출되도록 상기 집진케이싱의 하부에 설치되어, 공기의 회전기류에 의해 먼지가 회전하는 것을 방지하는 회전방지리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸들형 사이클론 집진장치.
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