KR100782180B1 - 진공청소기의 집진어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하여 먼지통에 집진되도록 하는 진공청소기의 집진어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은, 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단(50)과; 상기 제1집진수단(50)에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관(80)과; 상기 제1집진수단(50)의 상측에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 2차적으로 분리하는 제2집진수단(60)과; 상기 흡입안내관(80)의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60)에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통(70)을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제1집진수단(50)으로 유입되는 공기의 흡입방향과, 상기 제2집진수단(60)으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 반대방향임을 특징으로 한다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 이물질의 필터링 능률이 향상되는 이점이 있다.

진공청소기, 원심력, 공기, 이물질, 이중

Description

진공청소기의 집진어셈블리 {A dust collector for vacuum cleaner}

도 1은 일반적인 진공청소기의 외관구성을 도시한 사시도.

도 2는 종래기술에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 구성을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 실시예의 외관 사시도.

도 4는 도 3의 I-I'부 단면도.

도 5는 도 3의 Y-Y'부 단면도.

도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 제1집진수단과 먼지통의 부분 절결사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50. 제1집진수단 52. 몸체

54. 공기배출관 56. 메쉬부재

58. 배출구 60. 제2집진수단

62. 사이클론통 64. 공기토출관

66. 이물배출관 70. 먼지통

80. 흡입안내관 90. 공기안내관

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하여 먼지통에 집진되도록 하는 진공청소기의 집진어셈블리에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 진공청소기의 구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 진공청소기는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입수단이 내장된 본체(1)와, 상기 본체(1)에서 발생하는 흡입력에 의하여 바닥면의 공기가 유입되는 흡입노즐(2)을 포함하는 구성을 가진다.

한편 상기 본체(1)는, 흡입수단이 수납되어 체결되는 하부몸체(5)와, 상기 하부몸체(5)에 내장된 부품이 외부로 드러나지 않도록 하고, 진공청소기를 제어하는 전장부(도시 생략)가 내장되는 상부몸체(6)로 구성되어 진다.

또한 상기 본체(1)가 바닥면을 원활하게 이동할 수 있도록 그 몸체의 양측면에 바퀴(8)가 체결되고, 상기 바퀴(8)에는 흡입노즐(2)을 통하여 흡입된 공기에서 이물질이 분리된 상태의 공기가 본체(1)에서 토출되는 토출부(8a)가 구성되어 진다.

그리고 상기 본체(1)와 흡입노즐(2) 사이에는, 플렉시블한 재질의 것으로 만들어지는 흡입호스(3b)와, 상기 흡입호스(3b)의 단부에 연결되는 조작부(4)와, 상기 조작부(4)와 흡입노즐(2)을 연결하는 연장관(3a) 등이 순차적으로 설치되어 있어서, 본체(1)에서 발생하는 흡입력을 상기 흡입노즐(2)로 전달할 수 있게 된다.

따라서 상기 본체(1)에 내장되어 있는 전원부(도시 생략)와 연결된 전선(9)을 통하여 전기를 인가하면, 진공청소기는 운전대기 상태가 된다. 이때, 사용자가 조작부(4)의 버튼을 이용하여 흡입단계를 조정하면, 각 단계에 적당한 흡입력이 본체에 내장되어 있는 흡입수단에 의하여 발생된다.

상기 흡입수단을 통하여 발생된 흡입력은 흡입연결부(3c)에 체결되어 있는 흡입호스(3b) 및 연장관(3a)을 거쳐 흡입노즐(2)로 전달된다. 상기 흡입노즐(2)로 전달된 흡입력에 의하여 먼지나 보푸라기 등의 이물질이 포함된 공기가 흡입되고, 흡입된 공기중의 이물은 집진어셈블리(10)에 의하여 분리되며, 이물이 필터링된 공기는 토출부(8a)를 통하여 본체(1) 외부로 토출되는 과정에 의해 청소가 수행된다.

도 2는 종래의 먼지필터(14)가 체결된 상태의 집진어셈블리(10)를 도시한 것으로, 일측에는 흡입연결부를 통하여 본체로 유입된 공기가 집진어셈블리의 내벽을 따라 접선방향으로 유동할 수 있도록 안내하는 흡입가이드(12)가 성형되고, 내부에는 상기 흡입가이드(12)를 통하여 유입된 공기에 포함된 질량이 큰 먼지가 분리될 수 있도록 구멍(13a)이 성형된 분리판(13)이 조립되고, 상기 흡입가이드부(12)의 타측 외벽에는 본체(1)로부터의 착탈을 용이하도록 하는 손잡이(15)가 구비된다.

그리고, 상술한 바와 같이 구성된 집진어셈블리(10)의 상부를 개폐가능하도록 구성되는 상면커버(11)에는, 중앙에 토출구(11a)가 성형되고, 상기 토출구(11a)의 저면 가장자리에 먼지필터(14)가 체결된다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는 길이방향의 주름이 원주방향으로 반복되게 형성된 원통형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 필터몸체(14b)의 저부를 고정 하여 지지하는 하측고정부(14a) 테두리는 필터몸체(14b)의 저부를 감싸도록 상방으로 일정부분 돌출되어 있다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는, 공기가 강하게 유동되는 것을 고려하여 일정 이상의 강도가 확보되고 세척시 형태를 유지할 수 있는 재질의 것으로 성형하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 섬유재로 활용이 가능한 폴리에스테르 재질로 구성할 수도 있다.

또한 상기 필터몸체(14b)의 상부와 저부를 고정하여 지지하는 상측고정부(도시 생략)와 하측고정부(14a)도 필터몸체(14b)가 원기둥 형태를 유지할 수 있도록 구성됨과 동시에, 세척이 가능한 합성수지재로 구성할 수도 있다.

상기 필터몸체(14b)가 길이방향의 주름이 다수개 성형되는 것에 의하여 유동하는 공기와의 접촉표면적을 넓혀줄 수 있게 되므로, 집진효율이 극대화 된다. 즉, 토출구(11a)를 통하여 배출되는 공기에 미세한 이물질이 포함되지 않도록 상기 필터몸체(14b)에 의하여 걸러주게 되는 것이다.

이러한 과정을 거치면서 먼지필터(14)의 필터몸체(14b) 표면에 미세한 이물질이 쌓이게 되면, 공기의 유동이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 상기 먼지필터(14)의 표면에 묻어있는 이물질을 털어주거나 세척해야 한다.

이와 같이, 종래의 기술에서는 이물질이 먼지필터(14)에 부착되므로, 일정 기간 사용 후에는 이러한 먼지필터(14)를 분리하여 부착된 이물질을 제거하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 먼지가 부착된 상기 먼지필터(14)를 공기가 통과하여야 하므로, 흡입 력이 현저히 저하되며, 소음이 증대되는 문제점이 있다.

그리고, 상기와 같은 종래의 집진어셈블리(10)에 의하면, 상기 먼지필터(14)에 의한 단일 과정에 의해 필터링이 일어나므로, 필터링 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 필터링 수단에 의해 공기 중의 이물질이 이중으로 분리되어 제거되는 진공청소기의 집진어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 보다 콤팩트(compact)한 구조로 이루어져, 전체적으로 청소기의 소형화가 가능한 진공청소기의 집진어셈블리를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과; 상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과; 상기 제1집진수단의 상측에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 2차적으로 분리하는 제2집진수단과; 상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제1집진수단으로 유입되는 공기의 흡입방향과, 상기 제2집진수단으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 동일방향임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 진공청소기의 집진어셈블리는,

원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과; 상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과; 상기 제1집진수단의 상측에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 2차적으로 분리하는 제2집진수단과; 상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제1집진수단과 제2집진수단은 서로 수직으로 교차됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 진공청소기의 집진어셈블리는,

원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과; 상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과; 상기 제1집진수단에 의해 이물질이 1차적으로 정화된 공기가 유입되어, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질이 2차적으로 분리되는 제2집진수단과; 상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제2집진수단은, 상기 제1집진수단과 먼지통의 상측에 설치됨을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거되는 이점이 있다.

진공청소기는 일반 가정에 많이 보급되어 있고, 특히 양탄자나 쇼파 청소의 필요성으로 그 수요가 늘어나고 있는 실정이며, 크게 흡입구인 노즐부가 본체와는 별도로 구비되어 연결관에 의해 연결되는 캐니스터 방식(Canister type)과, 노즐부 가 본체와 일체로 형성되는 업라이트 방식(Upright type)으로 대별할 수 있다.

진공청소기의 필터어셈블리는 흡입되는 공기 중의 이물을 분리하여 집진하는 기능을 수행하는 것으로, 이하에서는 캐니스터 방식(Canister type) 및 업라이트 방식(Upright type)은 물론 모든 타입의 청소기에 장착 가능한 사이클론 방식의 집진어셈블리에 대하여 설명한다.

도 3 내지 도 5에는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 실시예의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 3에는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 실시예가 사시도로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 I-I'부 단면이 도시되어 있고, 도 5에는 도 3의 J-J'부 단면이 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공청소기의 집진어셈블리는, 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단(50)과, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2집진수단(60)과, 상기 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60)에 의해 분리되는 이물질이 집진되는 먼지통(70)과, 상기 제1집진수단(50)으로 오염공기가 유입되도록 안내하는 흡입안내관(80) 등으로 이루어진다.

상기 제1집진수단(50)은, 외부로부터 유입되는 오염된 공기를 1차적으로 걸러내는 것으로, 여기에서는 상대적으로 비교적 질량이 큰 이물질(먼지)이 걸러진다. 즉, 상기 제1집진수단(50)에서는 상대적으로 크기와 하중이 큰 이물질이 걸러지고, 상기 제2집진수단(60)에서는 공기 중에 남아있는 미세한 이물질까지 걸러지게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 흡입안내관(80)이 최하단에 전후로 길게 구비되고, 상기 흡입안내관()의 상측에는 먼지통()이 구비되며, 상기 먼지통()의 후측에는 제1분리수단()이 구비된다. 그리고, 상기 제1집진수단()과 먼지통()의 상측에는 상기 제2집진수단()이 설치된다.

한편, 상기 제1집진수단()과 제2집진수단()은 서로 수직으로 교차되도록 설치된다. 즉, 상기 제1집진수단()은 도시된 바와 같이 좌우로 길게 형성되어 있으며, 상기 제2집진수단()은 복수로 이루어져 전후로 길게 형성된다. 따라서, 상기 제1집진수단()과 제2집진수단()은 상방에서 볼 때 서로 수직으로 교차하게 된다.

그리고, 이러한 형상을 가지는 상기 제1집진수단()과 제2집진수단() 내부에서의 공기 사이클론 유동도 서로 수직으로 교차하게 된다. 즉, 상기 제1집진수단() 내부에서의 공기 사이클론 유동은 좌우로 일어나게 되는 반면, 상기 제2집진수단() 내부에서의 공기 사이클론 유동은 전방으로 일어나게 되므로, 상방에서 볼 때에는 서로 수직으로 교차하게 된다.

상기 제1집진수단(50)은, 내부로 유입된 공기가 회전운동하는 원통 형상의 몸체(52)와, 상기 몸체(52) 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 공기배출관(54)과, 공기 중의 이물질을 걸러내는 메쉬부재(56) 등으로 구성된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 몸체(52)는 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어져, 상기 흡입안내관(80)을 통해 내부로 유입된 오염공기(공기와 이물질이 혼합된 공기)가 나선 운동을 하면서 측방으로 유동하도록 안내하게 된다. 즉, 상기 몸체(52)의 내부에서 오염공기가 나선운동을 하게 된다.

상기 몸체(52)에는 내부로 공기가 유입되는 흡입구(52')가 형성된다. 상기 흡입구(52')는 상기 몸체(52)의 하단 중앙부에 형성되며, 상기 흡입안내관(80)의 후단과 대응되는 형상으로 성형된다. 따라서, 이러한 흡입구(52')에는 상기 흡입안내관(80)의 후단이 일체로 연결된다.

상기 몸체(52)에는, 내부에서 필터링된 이물질이 배출되는 다수의 배출구(58)가 관통 형성된다. 상기 배출구(58)는 상기 몸체(52) 내부의 이물질이 분리되어 상기 먼지통(70)으로 배출되는 출구가 되는 것으로, 상기 몸체(52)의 상단부에 다수 형성된다. 즉, 상기 배출구(58)는 상기 몸체(52)의 상단부에 형성되며, 상대적으로 중앙부에 관통 형성되는 중앙배출구(58')와, 상기 몸체(52)의 상단 좌우에 각각 관통 형성되는 측단배출구(58") 등으로 이루어진다.

상기 공기배출관(54)은, 상기 몸체(52)의 양면으로부터 측방으로 돌출되게 형성된다. 그리고, 이러한 공기배출관(54)은 원통 형상으로 성형되며, 상기 몸체(52)의 직경보다 작은 직경을 가진다.

상기 메쉬부재(56)는 상기 몸체(52)의 양 측면으로부터 내측으로 돌출 형성된다. 즉, 상기 메쉬부재(56)는 상기 공기배출관(54)으로부터 상기 몸체(52)의 내측으로 연장 형성된다. 상기 메쉬부재(56)도 상기 몸체(52)의 직경보다 작은 직경을 가진다.

그리고, 상기 메쉬부재(56)는 상기 공기배출관(54)과 대응되는 직경을 가지는 것이 바람직하나, 상기 공기배출관(54)보다 더 큰 직경을 가지도록 형성되는 것도 가능함은 물론이다.

상기 메쉬부재(56)에는 다수의 통기공(56')이 관통 형성된다. 상기 통기공(56')은 공기가 출입되는 통로가 되는 것으로, 작은 직경으로 이루어진다. 따라서, 상대적으로 크기가 큰 이물질은 이러한 통기공(56')을 통과하지 못하여, 상기 메쉬부재(56)의 내측으로 유입되지 못하게 되는 것이다.

상기 메쉬부재(56)이 외주면에는 외측으로 돌출된 메쉬테두리(56")가 더 형성된다. 상기 메쉬테두리(56")는 상기 메쉬부재(56)가 상기 몸체(52)의 측면에 부착 고정되도록 지지하는 부분이다.

상기 흡입안내관(80)은, 도시된 바와 같이, 직사각 형상의 단면을 가지며, 상기 몸체(52)의 일단에 접선 방향으로 연결된다. 즉, 상기 흡입안내관(80)은 도시된 바와 같이 전후로 길게 형성되어, 전방으로부터 유입되는 오염공기를 후측에 있는 상기 몸체(52)로 안내하게 된다.

그리고, 이러한 흡입안내관(80)의 후단은 상기 몸체(52)의 하단부와 접선방향으로 접하도록 형성된다. 즉, 상기 흡입안내관(80)의 후단은 상기에서 설명한 몸체(52)의 흡입구(52')에 연결된다. 따라서, 상기 흡입안내관(80)을 통해 상기 몸체(52) 내부로 안내되는 오염공기는 상기 몸체(52)의 내주면을 따라 선회하게 되는 것이다.

상기 배출구(58)에는 접선 방향으로 전방(도 4에서는 좌측)으로 돌출된 이물안내관(59)이 형성된다. 상기 이물안내관(59)은 상기 몸체(52)의 상단으로부터 전방으로 접선 방향으로 돌출 형성되어, 상기 제1집진수단(50)에서 걸러진 이물질이 상기 먼지통(70)으로 유입되도록 안내하는 역할을 한다.

따라서, 상기 이물안내관(59)의 후단은 상기 배출구(58)에 접한다. 즉, 상기 이물안내관(59)은 상기 중앙배출구(58')로부터 전방으로 연장 형성된 중앙안내관(59')과, 상기 측단배출구(58")로부터 전방으로 연장 형성된 측단안내관(59") 등으로 이루어진다.

그리고, 이러한 이물안내관(59)은 원통 형상의 상기 먼지통(70) 후면에 접하게 된다. 따라서, 상기 중앙안내관(59')의 길이가 상기 측단안내관(59")의 길이보다 상대적으로 더 크게 된다.

상기 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60) 사이에는 1차적으로 정화된 공기의 유동을 안내하는 공기안내관(90)이 구비된다. 상기 공기안내관(90)은 상기 제1집진수단(50)과 상기 제2집진수단(60)의 측방에 각각 쌍으로 대칭되게 설치된다.

따라서, 상기 공기안내관(90)은 직사각 형상의 단면을 가지며, 하단은 상기 제1집진수단(50)의 공기배출관(54)과 연통되고, 상단은 아래에서 설명할 제2집진수단(60)의 사이클론통(62)과 연통된다.

상기 제2집진수단(60)은, 소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단(50)을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통(62)과, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관(64)과, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관(66) 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 제2집진수단(60)은, 복수로 구비됨이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 제2집진수단(60)은 좌우에 쌍으로 구비된다. 따라서, 상기 제1집진 수단(50)으로부터 토출되는 공기와 미세 이물질은, 아래에서 설명할 공기안내관(90)에 의해 각각 안내되어 상기 다수의 제2집진수단(60)으로 개별적으로 유입된다.

도면(특히, 도 5)을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62)의 좌측단과 우측단에는 아래에서 설명할 공기안내관(90)의 단면과 대응되는 유입구(92)가 형성되어 있으며, 이러한 유입구(92)를 통해 공기와 미세 미물질이 상기 사이클론통(62) 내부로 유입된다.

보다 상세하게 살펴보면, 상기 사이클론통(62)의 후단(도 4에서는 우측단)에는 원통 형상의 유입부(62')가 소정 크기로 형성되어 있으며, 이러한 유입부(62')의 측면에 상기 유입구(92)가 관통 형성된다.

상기 공기안내관(90)은 원통 형상의 상기 유입부(62')와 접선 방향으로 접하도록 형성되어져 있다(도 5 참조). 따라서, 상기 공기안내관(90)을 통해 상기 유입부(62')의 유입구(92)로 유입된 공기와 미세 이물질은 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하게 되는 것이다.

상기 사이클론통(62)은 상기 제1집진수단(50)에 의해 1차적으로 정화된 공기가 미세 이물질과 함께 나선 방향으로 유동하도록 가이드하게 된다. 즉, 상기 공기안내관(90)을 통해 상기 사이클론통(62) 내부로 유입된 공기와 미세 이물질은, 전방(도 4에서는 좌측)으로 이동하면서 상기 사이클론통(62)의 내주면으로 따라 나선방향으로 선회하게 된다.

상기 사이클론통(62)의 전반부는 전방(도 4에서는 좌측)으로 갈수록 점차 직 경(내경)이 감소하는 원뿔 형상을 가진다. 즉, 상기 사이클론통(62)은 콘(corn) 형상 내지는 깔때기 형상으로 이루어진다. 따라서, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하면서 좌측으로 이동하는 공기와 미세 이물질의 회전 사이클은 점차 빨라지게 되는 것이다.

이와 같은 형상을 가지는 상기 사이클론통(62) 내부에서 공기와 이물질이 유동하게 되면, 사이클론통(62) 내부에는 회오리바람(dust devil)이 생성된다. 즉, 선풍(旋風)이라고도 불리는 공기의 소용돌이가 일어나게 되어, 공기와 미세 이물질이 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하게 되며, 중앙에는 이러한 외부의 선회류와 반대방향의 기류(도 4에서는 우측방향의 기류)가 형성된다. 이처럼 상기 제2집진수단(60) 내부 중앙에서는 공기가 역류하게 된다.

상기 공기토출관(64)은 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세이물질 중 공기만이 외부로 배출되도록 안내하는 것으로, 소정의 직경을 가지도록 형성되어 상기 사이클론통(62) 내부 중앙부에 전후(도 4에서는 좌우)로 길게 설치된다. 보다 구체적으로는, 상기 공기토출관(64)은 우측 일부분이 상기 사이클론통(62)의 후방(도 4에서는 우측) 외부로 돌출되도록 설치된다.

따라서, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세 이물질 중 공기는, 상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측(도 4에서)으로 이동하다가 모터(도시되지 않음)의 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 빨려들어와 우측(도 4에서) 외부로 배출된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부의 공기 유동은 '태풍 의 눈' 원리와 유사하다. 즉, 모터(도시되지 않음)의 흡인력이 상기 공기토출관(64)에 작용하게 되므로, 상기 사이클론통(62)이 중앙부에는 우측(도 4에서)으로의 유동이 발생하게 되며, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라서는 좌측(도 4에서)으로의 선회류가 형성된다.

이와 같이, 상기 사이클론통(62)의 내주면 근처에는 선회기류가 형성되어 좌측(도 4에서)으로 이동하게 되고, 중앙부에는 반대기류가 형성되어 우측(도 4에서)으로 공기가 이동하게 되는데, 이러한 반대기류는 상기 공기토출관(64)을 따라 우측으로 배출된다. 이는 '태풍의 눈'이나 '용오름'의 중앙부에는 외측의 상승기류와는 달리 하강기류가 형성되는 것과 대응된다.

한편, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 유동하는 미세 이물질은 원심력에 의해 미처 방향을 전환하지 못하고, 계속 좌측(도 4에서)으로 이동하여 상기 이물배출관(66)으로 안내된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기와 미세 이물질은 원심력(遠心力, centrifugal force)을 갖게 된다. 원심력은 원운동을 하고 있는 물체에 나타나는 관성으로, 구심력과 크기는 같고 방향은 반대이며, 원의 중심에서 멀어지려는 방향으로 작용한다.

따라서, 질량 m인 물체가 반지름 r의 원주 상을 등속원운동하고 있을 때 원심력(구심력)의 크기 F는, F＝mrω²＝mv²/r (ω는 각속도의 크기, v＝rω는 물체의 원운동 속도의 크기)가 되므로, 질량이 서로 다른 공기와 이물질(먼지)은 서로 분 리된다.

즉, 공기의 질량은 거의 무시할 수 있으므로 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기의 원심력은 미세하여, 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 쉽게 빨려들게 된다. 반면, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 이물질은 질량이 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크므로, 상대적으로 큰 원심력을 갖게 되어 큰 회전반경을 가지게 된다.

따라서, 도 4에서 살펴보면, 이물질은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 이물배출관(66)으로 유입된다. 그리고, 상기 이물배출관(66)으로 안내된 이물질은 하측으로 낙하하여 상기 먼지통(70) 내부로 유입된다.

상기 이물배출관(66)은 도시된 바와 같이 엘보우(elbow) 형상으로 이루어지며, 상기 사이클론통(62)과 일체를 이룬다. 즉, '「'(도 4 참조) 형상으로 이루어져, 우측단은 상기 사이클론통(62)의 좌측단에 접하고, 하단은 상기 먼지통(70)의 상면에 접한다. 따라서, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하면서 좌측(도 4에서)으로 이동하는 미세 이물질(먼지 등)은 상기 이물배출관(66)에 의해 원활하게 안내되어 상기 먼지통(70) 내부로 유입되는 것이다.

상기 먼지통(70) 내부에는 2개의 공간이 형성된다. 즉, 상기 먼지통(70) 내부는, 상기 제1집진수단(50)에 의해 분리된 이물질이 모여지는 제1집진부(72)와, 상기 제2집진수단(60)에 의해 분리된 이물질이 모여지는 제2집진부(74)로 나누어진다.

상기 제1집진부(72)와 제2집진부(74)는 일체로 형성된다. 즉, 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 먼지통(70)은 전체적으로는 원통 형상으로 이루어지며, 이러한 먼지통(70) 내부에는 베리어(76)가 전후로 형성되어 좌우 공간을 구획하고 있다. 따라서, 상기 베리어(76)의 우측에는 상기 제1집진부(72)가 형성되며, 우측에는 상기 제2집진부(74)가 형성된다.

상기 먼지통(70)의 상면에는, 상기 이물배출관(66)의 하단이 연결되는 이물배출홀(78)이 상하로 관통 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 이물배출홀(78)은 상기 제2집진부(74) 상면에 관통 형성되며, 상기 이물배출관(66) 하단과 대응되는 형상 및 크기를 가진다.

그리고, 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 먼지통(70)은 상기 흡입안내관(80)이나 제1집진수단(50) 및 제2집진수단(60)으로부너 용이하게 분리 가능하도록 장착된다. 그리고, 본체와 커버로 이루어져, 내부의 이물질 제거가 용이하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 이물질이 내부에 쌓이는 본체와 본체의 상면을 차폐하는 커버로 이루어져, 내부의 이물질 제거가 용이하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 제1집진부(72)에는 상기에서 설명한 이물안내관(59)이 연통되게 형성되고, 상기 제2집진부(74)의 상면에는 상기 이물배출관(66)이 연통되게 형성된다.

이하 상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 제1실시예가 사용되는 상태를 살펴본다.

먼저, 도시되지는 않았지만, 진공청소기의 본체에 구비되는 모터의 회전에 의해 흡인력이 발생하면, 상기 흡입안내관(80)을 통해 외부의 오염공기(먼지와 공 기가 혼합된 외부의 공기)가 상기 제1집진수단(50)의 몸체(52) 내부로 유입된다. 즉 전로 길게 형성된 상기 흡입안내관(80)의 선단으로부터 후단으로 이동한 오염공기는 상기 제1집진수단(50)의 몸체(52) 내부로 유입된다.

상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기는 상기 몸체(52) 내부에서 나선방향으로 선회하게 된다. 즉, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력이 상기 공기배출관(54)으로 작용하게 되므로, 상기 공기배출관(54)을 통해 공기가 빠져나가려 한다. 따라서, 상기 흡입안내관(80)을 통해 빠른 속도로 상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기는 상기 몸체(52) 내부를 선회하면서 좌측 또는 우측으로 이동하게 되는 것이다.(도 5 참조)

상기 몸체(52) 내부를 선회하는 오염공기 중 공기는 도 5에서 실선으로 도시된 바와 같이 상기 공기배출관(54)을 통해 배출되고, 오염공기 중 이물질은 도 5에서 점선으로 도시된 바와 같이 상기 이물안내관(59)을 통해 안내되어 상기 제1집진부(72)로 유입된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 흡입안내관(80)을 통해 유입된 외부의 오염공기는 상기 몸체(52)의 내주면을 따라 선회하면서 좌측과 우측으로 이동하게 되고, 이러한 오염공기 중 공기는 회전반경이 점차 감소하여 상기 공기배출관(54)으로 유입된다.

그리고, 오염공기 중 공기 외의 이물질은 상기 몸체(52)의 내주면을 따라 좌측 또는 우측으로 이동하다가 원심력에 의해 상기 공기배출관(54)으로 유입되지 못하고, 상기 중앙배출구(58') 또는 측단배출구(58")로 들어가게 된다. 그리고, 상기 중앙배출구(58')나 측단배출구(58")로 유입된 이물질은, 상기 중앙안내관(59')과 측단안내관(59")에 의해 안내되어 상기 제1집진부(72) 내부로 들어가 쌓이게 되는 것이다.

상기 제1집진수단(50) 내부에서 이물질(먼지)이 공기와 분리되는 과정은 원심력(遠心力, centrifugal force)의 차이에 의한다. 보다 상세하게 살펴보면, 공기의 질량은 거의 무시할 수 있으므로 상기 몸체(52) 내부를 선회하는 공기의 원심력은 미세하여 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 공기배출관(54)으로 쉽게 배출된다. 반면, 상기 몸체(52) 내부를 선회하는 오염공기 중 이물질(공기)이 질량은 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크므로, 상대적으로 큰 원심력을 갖게 된다.

따라서, 이물질은 원심력에 의해 큰 원을 그리면서 상기 몸체(52)의 내주면을 따라 선회하면서 계속 우측 또는 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 배출구(58)를 통과하여 이물안내관(59)으로 유입된다.

그리고, 이물안내관(59)으로 안내된 이물질은 하측으로 낙하하여 상기 제1집진부(72)의 내부에 쌓이게 된다. 이때 상기 제1집진수단(50)에 의해 분리되어 상기 제1집진부(72)에 쌓이는 이물질은 상기 제2집진부(74)에 쌓이는 이물질보다 상대적으로 크기와 하중이 큰 이물질이 된다.

한편, 상기 공기배출관(54)을 통해 우측으로 유동되는 혼합공기(공기와 미세 이물이 섞여 있는 공기)는 상기 공기안내관(90)에 의해 상측으로 방향이 전환된 뒤, 상기 제2집진수단(60) 내부로 유입된다. 상기 제2집진수단(60) 내부로 유입되 는 공기는 상기 제1집진수단(50)에서 1차적으로 정화된 공기이나, 여기에는 아직 상대적으로 질량이 적은 미세 이물질(먼지)이 함유되어 있다.

상기 공기안내관(90)을 통해 복수의 제2집진수단(60) 내부로 유동되는 공기와 먼지는 상기 유입부(62')의 유입구(92)로 들어간다. 이때 상기 공기안내관(90)은 상기 각각의 유입부(62')에 접선 방향으로 접하고 있으므로, 상기 유입부(62') 및 사이클론통(62) 내부에는 나선방향의 유동이 일어난다.

즉, 도 4를 참조하여 살펴보면, 상기에서도 설명한 바와 같이 상기 유입부(62')로 들어온 공기와 먼지는 흡인력에 의해 상기 유입부(62')의 내주면을 따라 선회하면서 점차 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동하게 된다. 그리고 상기 사이클론통(62)은 좌측으로 갈수록 점차 그 직경이 감소하므로, 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하는 공기와 먼지의 선회속도는 점차 증가한다.

상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하던 공기는 다시 방향을 전환하여 상기 사이클론통(62)의 중앙 부분을 통해 우측으로 이동하게 되며, 이때에는 공기가 상기 공기토출관(64)을 통해 안내된다.

즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부의 공기는 도 4에 실선으로 도시된 바와 같이 상기 공기토출관(64)을 통해 우측으로 이동하려 하나, 우선은 상기 공기안내관(90)을 통해 빠른 속도로 유입된 공기와 이물질은 관성과 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 좌측으로 이동하게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 살펴본 바와 같이 상기 사이클론통(62) 내부의 내주면을 따라 공기와 먼지가 선회하게 되면, 중앙부에는 이와 받대되는 기류가 형성되므로, 이러한 기류에 의해 상기 사이클론통(62)의 중앙부에는 우측으로의 공기 유동이 일어나게 된다. 따라서 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동된 공기는 다시 역류하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 것이다.

이와 같은 상기 사이클론통(62) 내부의 유동에 의해 공기 중의 미세 이물질(먼지)는 분리된다. 즉, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 먼지는 원심력에 의해 사이클론통(62)의 내주면을 선회하면서 좌측으로 점차 이동하게 되는데, 이때 상대적으로 질량이 적은 순수공기는 방향을 쉽게 전환하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 반면, 미세 이물질(먼지)은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 이물배출관(66)에 의해 안내되어 상기 제2집진부(74) 내부로 낙하하게 된다.

이처럼, 상기 제2집진수단(60) 내부에서는, 공기 중의 미세 이물질은 처음의 일방향으로 계속 유동하는 반면, 공기는 반대방향으로 역류하게 된다. 따라서, 역류하지 못한 이물질이 공기와 분리되어 배출되는 것이다.

상기와 같은 과정에 의해 본 발명의 집진어셈블리에서는, 공기 중의 이물질이 이중으로 필터링된다. 즉 전방으로부터 유입된 오염공기는 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60)에 의해 차례로 정화된 다음, 후방으로 토출되는 것이다. 이와 같이 본 발명의 집진어셈블리에서는 공기의 흡입방향과 토출방향은 서로 동일방향이 된다. 즉, 본 발명의 집진어셈블리 선단부의 흡입안내관(80)을 통해 유입되는 오염공기의 흡입방향(후방)과 상기 공기토출관(64)을 통해 배출되는 정화공기의 토출방 향(후방)은 서로 동일하다.

또한, 상기 제1집진수단(50)으로 유입되는 공기의 흡입방향과, 상기 제1집진수단(50)으로부터 배출되는 공기의 배출방향은 서로 상이하게 된다. 즉, 상기 제1집진수단(50)으로 유입되는 공기는 전방으로부터 흡입되어 측방으로 배출된다. 따라서, 원심력에 의해 수직 방향으로 방향 전환을 제대로 하지 못하는 이물질이 공기로부터 효과적으로 분리된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리에서는, 공기 중의 이물질이 원심력을 이용하는 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 이중으로 필터링된다. 즉, 1차적으로 제1집진수단에 의해 상대적으로 큰 먼지가 원심력에 의해 먼저 분리되고, 미처 분리되지 않은 작은 크기의 미세먼지는 제2집진수단 내부에서 소용돌이 현상에 의해 공기와 분리된다. 이와 같이 이중으로 공기 중의 이물질이 필터링되므로, 공기 중의 이물질 제거 효율이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 원심력에 의해 공기 중의 이물질이 이중으로 필터링되로록 구성되어 있으므로, 종래와 같은 유로의 막힘이나, 소음 발생이 줄어드는 장점이 있다. 그리고, 종래와 같은 필터(mesh)의 세정이 불필요하므로 사용편의성이 증대되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 여유공간에 먼지통을 설치하여, 제품의 전체적인 크기가 작아지도록 하였다. 즉, 공기가 유입되는 흡입안내관과 제2집진수단 사이의 공같에 먼지통을 설치하여, 여유공간을 활용함과 동시에 제1집진수단과 제2집진수단에서 분리된 이물질이 바로 유입되도록 구성하였다. 따라서, 제품의 소형(콤팩트)화가 가능해지는 이점이 있다.

Claims (16)

1. 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과;

   상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과;

   상기 제1집진수단의 상측에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 2차적으로 분리하는 제2집진수단과;

   상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 제1집진수단으로 유입되는 공기의 흡입방향과, 상기 제2집진수단으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 동일방향임을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
2. 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과;

   상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과;

   상기 제1집진수단의 상측에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 2차적으로 분리하는 제2집진수단과;

   상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 제1집진수단과 제2집진수단은 서로 수직으로 교차됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
3. 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1집진수단과;

   상기 제1집진수단에 접선 방향으로 연결되어, 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관과;

   상기 제1집진수단에 의해 이물질이 1차적으로 정화된 공기가 유입되어, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질이 2차적으로 분리되는 제2집진수단과;

   상기 흡입안내관의 상측에 구비되어, 상기 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 제2집진수단은, 상기 제1집진수단과 먼지통의 상측에 설치됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 흡입안내관은,

   상기 제1집진수단의 하단 중앙부에 접선 방향으로 연결 설치됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 제1집진수단으로 유입되는 공기의 흡입방향과,

   상기 제1집진수단으로부터 배출되는 공기의 배출방향은 서로 상이함을 특징 으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1집진수단은,

   내부로 유입된 공기의 회전 운동을 안내하는 몸체와;

   상기 몸체의 양면으로부터 외측으로 돌출 형성되어, 공기의 배출을 안내하는 공기배출관과;

   상기 몸체의 양면으로부터 내측으로 돌출 형성되며, 공기 중의 이물질을 걸러내는 메쉬부재;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 공기배출관에는,

   상기 제1집진수단에서 정화된 공기를 상기 제2집진수단으로 안내하는 공기안내관이 연결 설치됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제2집진수단은, 복수로 이루어지며;

   상기 공기안내관은, 상기 제1집진수단의 양단에 각각 구비되어, 상기 복수의 제2집진수단으로 개별적으로 공기를 안내함을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 메쉬부재는,

   상기 몸체의 내경보다 작은 크기를 가지는 원통 형상을 가지며,

   공기가 통과하는 다수의 통기공이 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 몸체에는,

    내부에서 필터링된 이물질이 상기 먼지통으로 배출되는 출구가 되는 다수의 배출구가 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 배출구는,

    상기 몸체의 상단 중앙부에 관통 형성되는 중앙배출구와,

    상기 몸체의 상단 좌우에 각각 관통 형성되는 측단배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 몸체의 상단에는,

    접선 방향으로 돌출 형성되어, 상기 제1집진수단에서 걸러진 이물질이 상기 먼지통으로 유입되도록 안내하는 다수의 이물안내관이 구비됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 이물안내관은,

    상기 중앙배출구로부터 일측으로 연장 형성된 중앙안내관과,

    상기 측단배출구로부터 일측으로 연장 형성된 측단안내관을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2집진수단은,

    소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과;

    상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관과;

    상기 사이클론통의 일단에 연결 설치되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 사이클론통은,

    일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 먼지통에는,

    상기 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질이 집진되는 제1집진부와,

    상기 제1집진부의 일측에 구비되며, 상기 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질이 집진되는 제2집진부가 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.

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