KR100819610B1 - 좌우 병진 운동을 하는 에지테이터를 구비한 진공 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반형 노즐의 장점인 높은 면압을 유지하면서, 항력 계수를 높일 수 있는 에지테이터를 포함하는 진공 청소기를 제공한다.

본 발명은 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공 채널부와, 진공 채널부로부터 진공청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와, 흡입 노즐부 저면의 진공 채널부의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와, 에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소기를 제공한다.

에지테이터, 진공 청소기, 카펫, 병진 운동

Description

좌우 병진 운동을 하는 에지테이터를 구비한 진공 청소기{VACUUM CLEANER HAVING AGITATOR PERFORMING LINEAR TRANSLATION}

도 1은 이물질에 작용하는 중력, 응착력, 부양력 및 공기 유동을 모식적으로 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 일반형 노즐의 일 예를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 에지테이터형 노즐의 일 예를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병진형 에지테이터가 설치된 흡입 노즐부의 저면을 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지테이터의 구조를 도시한 것이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더-크랭크에 의해 구동부의 동력이 전달되는 에지테이터를 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 원호 캠에 의해 구동부의 동력이 전달되는 에지테이터를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 원통 캠에 의해 구동부의 동력이 전달되는 에지테이터를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지테이터를 구비한 진공 청소기가, 에 지테이터를 구동한 경우와 구동하지 않은 경우의 청소 성능을 비교한 그래프이다.

<도면의 주요 부분의 부호 설명>

1: 진공채널 2: 흡입구

3: 브러쉬 11: 진공채널

12: 흡입구 13: 에지테이터

14: 블레이드 15: 에지테이터 가이드 홈

16: 구동부 17: 브러쉬

18: 슬라이더-크랭크 19: 원호 캠

20: 종동부 21: 탄성체

22: 탄성체 가이드 23: 원통캠

24: 홈

진공 청소기는 본체 내부에 설치되는 진공 모터에 의하여 형성되는 진공압을 이용하여, 이물질이 포함되는 공기를 흡입한 후, 본체 내부에서 오물을 필터링하여 그 오물을 모아서 버릴 수 있도록 하는 장치이다.

진공 청소기는 흡입 노즐을 통해 이물질이 포함되는 공기를 흡입하는데, 넓은 면적을 청소하기 위해서는 흡입 노즐의 위치를 계속 변화시켜 가며 청소해야 한다. 그런데, 카펫 등의 청소는 맨바닥의 청소에 비해 진공 청소기의 청소 성능이 떨어진다. 카펫 모 등과 이물질 입자의 응착력 때문에 이물질 흡입이 어렵기 때문이다. 따라서 진공 청소기의 흡입 노즐부에 브러쉬를 설치하여 이물질 입자를 카펫 모로부터 부양시킨다. 브러쉬가 들어간 노즐은 이물질 입자를 브러쉬를 이용하여 카펫 모로부터 분리하는 구조로 되어 항력 계수 면에서 유리하다. 그러나 브러쉬가 들어간 파워노즐이나 터빈형 노즐의 경우, 브러쉬의 직경이 커서 흡입 유로가 커지고 따라서 일반형 노즐보다 면압 형성 면에서 불리한 구조이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 일반형 노즐의 장점인 높은 면압을 유지하면서, 항력 계수를 높일 수 있는 에지테이터를 포함하는 진공 청소기를 제공한다.

본 발명은 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공채널과, 진공채널로부터 진공청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와, 흡입 노즐부 저면의 진공채널의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와, 에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소기를 제공한다.

바람직하게는 흡입 노즐부의 저면에 긴 요홈부 형상으로 형성된 에지테이터 가이드 홈을 추가로 포함하고, 에지테이터는 그 길이가 가이드 홈의 길이보다 작아서 최대 이동 거리를 가이드 홈의 길이로 하여 좌우 병진 운동한다.

더욱이, 가이드 홈 내면과 이에 대응하는 에지테이터의 면에는 에지테이터의 좌우 병진 운동을 가이드하는 레일 부재와 홈이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 에지테이터에는 청소되는 바닥면에 대해 직교하는 형상의 복수 개의 블레이드가 형성된 것이 더욱 바람직하다. 바람직하게는 블레이드 하단에 브러쉬가 설치된다. 블레이드는, 청소되는 바닥면에 대해 직교하면서 대각선 방향으로 경사진 형상을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

바람직하게는 구동부는, 슬라이더-크랭크를 통해 에지테이터에 동력을 전달하거나, 접선캠(tangent cam: 원호원판 캠)을 통해, 스프링에 연결된 에지테이터에 동력을 전달하거나 원통캠을 통해 에지테이터에 동력을 전달하는 것이 바람직하다.

도 1을 참조하면 진공 청소의 기본 매커니즘은 입자를 부양력(lifting force :F)을 이용하여 흡입하는 것이다.

F : 부양력(lifting force)

C_D : 항력 계수(drag coefficient)

ρ : 밀도(density)

d_p : 이물질 입자 지름(particle diameter)

V : 속도 (velocity)

이때, 부양력은 항력 계수와 유속의 제곱에 비례한다.

면압이 유속의 제곱에 비례하므로 부양력은 면압에 비례한다고 할 수 있다. 따라서 청소 성능의 향상을 위해서는 항력 계수와 면압(동압)을 동시에 향상시켜야 한다.

또한 항력 계수는 맨바닥처럼 주변에 이물질의 움직임을 방해하는 요소가 적을 때 크고, 카펫모의 경우처럼 이물질의 부양을 방해하는 요소가 많을 때 작아지게 된다. 맨바닥에서는 이물질의 무게(G)보다 부양력(F)이 크면 이물질을 흡입할 수 있다. 하지만 도 1에서와 같이 카펫에서는 카펫 모와 이물질 사이에 정전기력 등의 응착력(A)이 있어, 부양력(F)이 이물질의 무게(G)와 응착력(A)의 합보다 커야 이물질을 흡입할 수 있기 때문이다.

진공 청소기의 흡입 노즐로는, 흡입단의 유로가 면압 형성에 최적화되도록 설계된 일반형 노즐과, 브러쉬를 이용하여 입자를 부착면으로부터 분리시키는 에지테이터형 노즐이 있다. 본 발명은 일반형 노즐의 장점인 면압 형성과 에지테이터형 노즐의 장점인 입자의 휘저음(agitation)을 결합하여 청소 성능을 극대화한 구조이다. 면압 형성을 최적화하기 위해서 바닥면의 유로를 최대한 일반형 노즐과 근접하게 제작하고 회전 브러쉬형 에지테이터를 막대 모양의 에지테이터로 대체하였다. 에지테이터는 구동부에 의해 좌우 병진 운동을 하며, 에지테이터에 다수의 개별 블레이드가 형성되어 바닥면, 특히 카펫모 등으로부터 입자를 분리하게 한다.

도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 자세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 일반형 노즐의 상면 및 저면을 도시한 것이다. 도 2b를 살펴보면, 흡입 노즐부의 저면에 진공채널(1)과 흡입구(2)가 형성되어 있다. 흡입구(2)는 진공 펌프와 유로로 연결되어 있고, 진공채널(1)은 흡입구(2)에서 좌우로 뻗어 있다. 진공채널(1)과 닿는 면의 이물질이 공기와 함께 진공채널(1)을 따라 흘러 흡입구(2)를 통해 진공 청소기 본체 내부의 수거함에 모인다. 진공채널(1)은 폭이 좁고 길게 형성되어 있어, 면압을 떨어뜨리지 않아 맨바닥의 이물질 흡입에 유리하다. 그러나 카펫 등 이물질과 응착하고 있는 경우, 응착력(A)과 이물질 무게(G)의 합이 부양력(F)보다 커지므로 이물질 흡입에 불리하다.

도 3a 및 도 3b는 브러쉬(3)가 설치된 에지테이터형 노즐의 상면 및 브러쉬(3)를 확대한 것을 도시한 것이다. 브러쉬(3)가 회전하면서 카펫 등으로부터 이물질을 분리해주므로 부양력(F)이 이물질이 받는 중력(G)보다 크면 이물질을 흡입할 수 있다. 그러나 브러쉬(3)가 설치됨으로써 흡입 노즐부의 전체적인 크기가 커지고, 회전축을 중심으로 회전운동을 하도록 되어 있어, 브러쉬(3) 모가 회전접촉되는 영역만 청소가 이루어지게 되므로 브러쉬(3)의 모와 모사이 영역은 상대적으로 청소가 불량하게 된다. 또한 브러쉬(3)를 회전시키기 위해, 모터를 설치하고, 모터와 브러쉬(3)의 회전축을 전동 벨트를 통해 연결하여, 브러쉬(3)의 회전축에 구동력을 전달한다. 따라서 전동 벨트의 특성상 사용기간의 경과에 따라 끊어지게 되게, 이를 교체하여야 하므로 제품의 신뢰도가 저하되는 단점이 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 에지테이터가 설치된 흡입 노즐부의 저 면을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 흡입 노즐부의 저면에 좌우로 좁고 길게 진공 채널부(11)가 형성되어 있다. 또한 진공채널(11)로부터 본체의 흡입 펌프로 향하는 유로를 제공하는 흡입구(12)가 있다. 본체의 흡입 펌프가 진공 압력을 발생시켜 저압이 되면, 상대적으로 고압인 흡입구(12)로부터 공기를 흡입하고, 흡입구(12)는 이 때문에 진공채널(11)에 비해 저압이 되어, 진공 채널(11)로부터 다시 흡입구(12)쪽으로 공기가 흡입된다. 따라서 이물질이 진공채널(11)와 닿게 되면, 압력 구배 때문에 진공채널(11)로부터 흡입구(12)를 거쳐 본체의 흡입 펌프쪽으로 공기와 함께 흡입된다. 본 발명은 좀 더 효과적인 카펫 청소를 위해, 좌우 병진 운동을 하는 에지테이터(13)가 설치된 흡입 노즐부를 제공한다. 에지테이터(13)는 진공채널(11)의 전방 혹은 후방 쪽에서 좌우 병진 운동을 하여, 카펫 모에 응착된 이물질을 카펫과 분리시켜, 이물질을 좀 더 쉽게 흡입할 수 있게 하는 역할을 한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 진공 청소기는 흡입 노즐부의 저면에, 진공채널(11)보다 좀 더 깊은 요홈부로, 에지테이터(13)의 좌우 병진 운동을 가이드하는 에지테이터 가이드 홈(15)을 추가로 포함한다. 도 4를 참조하면, 에지테이터 가이드 홈(15)의 길이는 에지테이터(13)의 길이보다 길다. 에지테이터(13)가 좌우 병진 운동을 하기 위해서는, 에지테이터(13)의 길이보다 긴 공간을 필요로 하기 때문이다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 진공 청소기는 에지테이터(13)와 에지테이터 가이드 홈(15)이 맞닿는 면에 각각 레일 부재(미도시)와 홈(미도시)이 형성되어 에지테이터(13)의 운동을 가이드한다. 에지테이터(13)에 볼록한 레일 부재가 형성되고, 에지테이터 가이드 홈(15)에 레일 부재가 삽입되는 홈이 형성된다. 또는 그 반대로, 에지테이터 가이드 홈(15)에 레일 부재가 형성되고, 에지테이터(13)에 레일 부재가 삽입되는 홈이 형성되어도 좋다. 이렇게 레일 부재와 홈이 형성되면, 에지테이터 가이드 홈(15)에 의해서만 가이드되는 것보다, 에지테이터(13)의 좌우 병진 운동이 좀 더 안정적으로 가이드될 수 있다.

도 5a를 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 에지테이터(13)에는 청소되는 바닥면에 직교하는 복수 개의 블레이드(14)가 형성된다. 에지테이터(13)가 병진 운동을 함에 따라, 복수 개의 블레이드(14) 역시 병진 운동을 하게 된다. 블레이드(14)가 카펫 모 사이사이에서, 병진 운동을 하며 카펫 모를 흔들어주어, 카펫 모에 붙은 이물질을 카펫 모에서 떼어낸다. 이물질이 카펫 모에서 떨어져서, 진공채널(11)로 들어가고, 흡입 압력에 의해 진공채널(11)에서 흡입구(12)를 거쳐 본체로 흡입된다.

도 5b를 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 에지테이터(13)의 하단에는 브러쉬(17)가 설치된 것을 특징으로 한다. 브러쉬(17) 모의 직경이 블레이드(14)의 두께보다 작기 때문에, 브러쉬(17)가 설치된 것이 카펫 사이사이의 이물질을 떼어내는 데 더 효과적이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예로, 블레이드(13) 바닥면에 직교하면서 대각선 방향으로 비스듬하게 형성되는 것이 특징이다. 대각선 방향으로 비스듬하게 형성되면, 병진 운동하는 블레이드(13)가 카펫 모로부터 털어낸 이물질이 진공채널(11)로 유입되기 쉽다는 장점이 있다. 블레이드(13)가 경사진 방향은 한쪽 방향으로만 경사지거나, 가운데를 중심으로 서로 반대 방향으로 경사지는 것 어느 형태로도 가능하다. 즉, 블레이드(13)는 오른쪽 경사만으로 경사진 형태(

), 왼쪽 경사만으로 경사진 형태(＼), 중앙을 중심으로 왼쪽은 오른쪽 경사, 오른쪽은 왼쪽 경사진 형태(

＼) 또는 중앙을 중심으로 왼쪽은 왼쪽 경사, 오른쪽은 오른쪽 경사진 형태(＼

)의 4가지 형태가 가능하다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예로, 구동부(16)는 슬라이더-크랭크(18)를 통해 에지테이터(13)에 동력을 전달한다. 슬라이더-크랭크(18)는 구동부(16)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 에지테이터(13)의 종동부(20)에 전달하여, 에지테이터(13)가 좌우 병진 운동을 할 수 있게 한다. 슬라이더-크랭크(18)는 종전의 전동 벨트에 의해 동력을 전달하던 방식보다, 수명이 길고, 더 안정적으로 동력을 전달한다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예로, 구동부(16)가 접선캠(19: tangent cam)을 통해 스프링(21)에 연결된 에지테이터(13)의 종동부(20)에 동력을 전달한다. 스프링(21)의 양 단은 흡입 노즐부와 에지테이터(13)의 종동부(20)에 각각 연결되어 있다. 접선캠(19)과 스프링(21) 역시 구동부(16)의 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어주므로, 에지테이터(13)가 좌우 병진 운동을 할 수 있게 한다.

도 8는 본 발명의 다른 일 실시예로, 구동부(16)가 원통 캠(23)에 의해 에지테이터(13)의 종동부(20)에 동력을 전달한다. 에지테이터(13)의 종동부(20)가 원통 캠(23)의 홈(24)을 따라 움직이면서, 구동부(16)의 회전 운동이 직선 운동으로 전환된다.

더욱이 좌우 병진 운동을 하는 에지테이터가 설치된 흡입 노즐부를 구비하는 진공 청소기는, 같은 흡입압력으로 작동하는 다른 진공 청소기, 즉 일반형 노즐이나 회전형 브러쉬를 구비하는 진공 청소기에 비해, 카펫 등의 청소 시 더 나은 청소 성능을 가진다. 청소 성능의 향상을 입증하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 청소기의 청소 성능 실험 결과를 도 9의 도표에 나타내었다.

도 9은 본 발명에 따른 에지테이터(13)가 설치된 흡입 노즐부를 구비하는 진공 청소기를 이용하여, 에지테이터(13)를 구동한 경우와, 구동하지 않은 경우 각각의 청소 성능을 비교한 결과를 나타낸 것이다. 청소 성능은 먼지 분리 성능으로 표시하며, 먼지 분리 성능은

로 나타낸다. 에지테이터(13)를 구동한 경우의 먼지 분리 성능이 구동하지 않은 경우에 비해 12%향상한 것을 실험적으로 알 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따른 에지테이터를 포함하는 흡입 노즐부를 구비하는 진공 청소기는, 카펫 등의 청소에서 카펫 모 등과 이물질이 응착하여 이물질을 빨아들이기 어 려운 점을 개선하였다. 본 발명에 따른 청소기는, 이물질을 부양하기 위한 에지에이터를 구비하면서, 일반형 노즐의 장점인 면압을 떨어뜨리지 않기 때문에 종래의 청소기보다 효율적인 카펫 청소를 할 수 있다.

또한 크랭크 축 및 캠을 통해 에지테이터에 동력을 전달하므로, 종래 전동 벨트를 통해 에지테이터에 동력을 전달하는 구조보다 제품의 수명 및 신뢰성을 제고시킨다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공채널과,

   진공채널로부터 진공 청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와,

   흡입 노즐부 저면의 진공채널의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와,

   에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록 구동시키는 구동부와,

   흡입 노즐부의 저면에 긴 요홈부 형상으로 형성된 에지테이터 가이드 홈을 포함하고,

   에지테이터는 그 길이가 가이드 홈의 길이보다 작아서 최대 이동 거리를 가이드 홈의 길이로 하여 좌우 병진 운동하며, 가이드 홈 내면과 이에 대응하는 에지테이터의 면에는 에지테이터의 좌우 병진 운동을 가이드하는 레일 부재와 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
4. 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공채널과,

   진공채널로부터 진공 청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와,

   흡입 노즐부 저면의 진공채널의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와,

   에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록 구동시키는 구동부를 포함하고,

   에지테이터에는 청소되는 바닥면에 대해 직교하는 형상의 복수 개의 블레이드가 형성된 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
5. 제4항에 있어서,

   블레이드 하단에 브러쉬가 설치된 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
6. 제4항에 있어서,

   블레이드는, 청소되는 바닥면에 대해 직교하면서 대각선 방향으로 경사진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
7. 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공채널과,

   진공채널로부터 진공 청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와,

   흡입 노즐부 저면의 진공채널의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와,

   에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록, 슬라이더-크랭크를 통해 에지테이터에 동력을 전달하여 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
8. 삭제
9. 진공 청소기의 흡입 노즐부의 저면에 형성되는 진공채널과,

   진공채널로부터 진공 청소기 본체의 흡입 펌프쪽으로 흡입 유로를 제공하는 흡입구와,

   흡입 노즐부 저면의 진공채널의 전방 및 후방 중 하나 이상에 설치되는 에지테이터와,

   에지테이터가 좌우 병진 운동을 하도록, 원통캠을 통해 에지테이터에 동력을 전달하여 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소기.

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