KR101153986B1 - 청소 기구를 위한 사이클로닉 분리 장치 - Google Patents

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Abstract

청소 기구(10)용 사이클로닉 분리 장치(100; 200)를 제공된다. 사이클로닉 분리 장치(100; 200)는, 먼지 및 오염물 함유된 공기 흐름으로부터 입자를 분리시키기 위해 직렬로 배치된 복수의 사이클로닉 분리기(104; 204, 118; 214, 136), 분리된 먼지 및 오염물을 수집하기 위한 3개 이상의 집진부(106; 206, 130; 220, 144), 및 닫힘 부재(150; 224)를 포함하고, 상기 닫힘 부재는, 닫힘 부재(150; 224)가 각각의 집진부(106; 206, 130; 220, 144)의 단부를 밀폐하는 닫힘 위치와, 분리된 먼지 및 오염물이 집진부(106; 206, 130; 220, 144)로부터 비워질 수 있는 개방 위치 사이에서 이동할 수 있다. 집진부(106; 206, 130; 220, 144)의 단부는 분할벽(132; 222, 146)에 의해 분리된다. 닫힘 부재(150; 224)가 닫힘 위치에 있을 때, 밀봉부(166; 234)가 닫힘 부재(150; 224)와 분할벽(132; 222, 146) 사이를 밀봉하기 위하여 적용되고 설치된다. 하나 이상의 분할벽(132; 222, 146)과 닫힘 부재(150; 224) 사이를 밀봉하는 확장가능한 밀봉부(166; 234)를 제공함으로써, 확장가능한 밀봉부(166; 234)는, 닫힘 부재(150; 224)가 정렬 불량하고, 부정확하게 장착되거나 또는 먼지 및 오염물이 밀봉될 표면 사이에 존재하는 경우에도 효과적으로 밀봉할 수 있다. 이것은 밀봉부(166; 234)가, 밀봉될 표면 사이를 단단히 밀봉하기 위하여 확장할 수 있기 때문이다.

Description

청소 기구를 위한 사이클로닉 분리 장치{CYCLONIC SEPARATING APPARATUS FOR A CLEANING APPLIANCE}
본 발명은 청소 기구용 사이클로닉 분리 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 진공 청소기용 사이클로닉 분리 장치에 관한 것이지만, 이에 한정되지는 않는다.
사이클로닉 분리 장치를 이용하는 진공 청소기는 공지되어 있다. 이러한 진공 청소기의 예가 유럽특허 제0,042,723호, 유럽특허 제1,370,173호, 및 유럽특허 제1,268,076호에 기재되어 있다. 일반적으로, 먼지 및 오염물이 동반된 공기 흐름이, 제1 사이클로닉 분리기 내에서 나선형 또는 소용돌이 경로를 따르게 하는 접선 방향 유입구를 통하여 제1 사이클로닉 분리기로 유입되어, 먼지 및 오염물이 공기 흐름으로부터 분리되도록 한다. 분리된 먼지 및 오염물은 제1 집진부에 수집되는 반면에 비교적 깨끗해진 공기는 챔버를 빠져나온다. 유럽특허 제0,042,723호에 기재된 바와 같이, 일부 경우에서는, 그 다음에, 공기 흐름이 제1 사이클로닉 분리기 보다 더 미세한 먼지 및 오염물을 분리시킬 수 있는 제2 사이클로닉 분리기를 통과한다. 다음에, 깨끗해진 공기 흐름은 사이클로닉 분리 장치를 빠져나오고, 분리된 먼지 및 오염물은 제2 집진부 내에 수집된다.
사이클로닉 진공 청소기에 주머니가 없다면 청소기에 의해 수집된 먼지 및 오염물의 처리에 관한 곤란함이 발생할 수 있다. 유럽특허 제0,042,723호에 기재된 바와 같이, 진공 청소기의 집진부가 가득차게 되면, 사용자는 통상적으로 사이클로닉 분리 장치를 기계의 본체로부터 제거하고, 집진부를 상하 역으로 젖힌다. 사용자가 수작업으로 먼지를 제거하는 것이 필요한 경우가 자주 있고, 이것은 불편할 수 있다.
개선된 장치가 유럽특허 제1,023,864호에 기재되어 있고, 이 특허는, 먼지 및 오염물을 비우기 위해 청소기의 본체로부터 착탈될 수 있는 분리 장치를 구비한 진공 청소기를 기재하고 있다. 분리 장치의 하부 닫힘부가 힌지 형태로 분리 장치의 나머지 부분에 장착되고, 닫힘부는 해제 버튼을 누르는 것에 의해 해제될 수 있다. 이러한 방식으로 비워질 수 있는 분리 장치를 제공하는 것이 바람직하지만, 하부 닫힘부를 분리 장치의 나머지 부분에 대하여 확실하게 밀봉하는 것이 어려울 수 있다.
개선된 밀봉 장치가 유럽특허 제1,370,172호에 기재되어 있다. 개시되어 있는 진공 청소기는 제1 사이클로닉 분리기 및 제2 사이클로닉 분리기를 포함하고, 각각은 개별 집진부를 포함한다. 종속하는 환형 밀봉부가 2개의 집진부를 분리시키는 환형 벽의 하단부에 장착되어 있다. 힌지식 닫힘 부재가 제1 집진부의 베이스에 연결되고, 이 닫힘 부재는 2개의 집진부를 비우기 위하여 해제될 수 있다. 닫힘 부재가 닫힘 위치로 이동할 때, 밀봉부는 닫힘 부재의 일부에 대하여 닦여지고, 밀봉 표면에 먼지 및 오염물이 제거되어, 닫힘 위치에 있을 때 닫힘 부재와의 맞물림에 의해 밀봉부가 약간 늘어나도록 한다. 이것은 밀봉 작용을 유지하는데 도움이 된다.
다른 밀봉 장치가 등록 상표 다이슨(Dyson™)에 의해 등록 상표 DC12™ 상표명으로 판매된 진공 청소기군에 사용된다. 또한, 이러한 진공 청소기는 2개의 사이클로닉 분리기를 포함하고, 각각은 별개의 집진부를 포함한다. 이러한 구성에서, 힌지식 닫힘 부재는, 2개의 집진부를 분리시키는 벽에 대하여 밀봉하는 작은 환형 밀봉부를 가진다.
그러나, 전술한 구성들과 관련된 문제는 밀봉부가 사용함에 따라 효율이 떨어질 수 있다는 것이다. 예를 들면, 밀봉부가 마모되거나 부러지게 되어 정확하게 밀봉되지 않을 수 있다. 또한, 이동 가능한 닫힘 부재를 사용하는 구성에서는, 사용자가 집진부를 비운 뒤에 닫힘 부재를 올바른 닫힘 위치로 되돌리지 않을 우려가 있다. 전술한 상황은 집진부 사이의 효과적이지 못한 밀봉을 야기할 수 있어 집진부 사이에 누출이 발생한다. 이것은, 분리된 먼지 및 오염물이 집진부 사이를 이동할 수 있어, 분리된 먼지 및 오염물이 공기 흐름에 재함유될 수 있기 때문에 바람직하지 않고, 사이클로닉 분리 장치의 작동 효율을 감소시킨다. 또한, 집진부 사이의 누출에 의하여 바람직하지 않은 압력 강하를 야기할 수 있어, 이 경우 또한, 사이클로닉 분리 장치의 작동 효율을 감소시킨다.
본 발명의 목적은 사이클로닉 분리 장치의 나머지 부분에 닫힘 부재의 밀봉을 향상시키는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 적어도 2개의 집진부를 효과적으로 밀봉할 수 있는 밀봉부를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 청소 기구용 사이클로닉 분리 장치를 제공하는 것으로서, 사이클로닉 분리 장치는, 먼지 및 오염물 함유된 공기 흐름으로부터 입자를 분리시키기 위해 직렬로 배치된 복수의 사이클로닉 분리기, 분리된 먼지 및 오염물을 수집하기 위한 복수의 집진부, 및 닫힘 부재를 포함하고, 상기 닫힘 부재는, 닫힘 부재가 각각의 집진부의 단부를 밀폐하는 닫힘 위치와, 분리된 먼지 및 오염물이 집진부로부터 비워질 수 있는 개방 위치 사이에서 이동할 수 있고, 집진부의 단부는 하나 이상의 분할벽에 의해 분리되고, 닫힘 부재가 닫힘 위치에 있을 때, 확장가능한 밀봉부가 닫힘 부재와 하나 이상의 분할벽 사이를 밀봉하기 위하여 제공된다.
하나 이상의 분할벽과 닫힘 부재 사이를 밀봉하는 확장가능한 밀봉부를 제공함으로써, 밀봉부는, 닫힘 부재가 정렬 불량하고, 부정확하게 장착되거나 또는 먼지 및 오염물이 밀봉될 표면 사이에 존재하는 경우에도 효과적으로 밀봉할 수 있다. 이것은 밀봉부가, 밀봉될 표면 사이를 단단히 밀봉하기 위하여 확장할 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 밀봉부는, 밀봉부의 표면 전후의 압력차에 따라서 확장가능하다. 밀봉부의 표면 전후에 부여된 압력차에 따라서 확장 또는 수축할 수 있는 밀봉부를 제공함으로써, 사이클로닉 분리 장치가 사용 상태에 있을 때, 집진부 사이의 확실하고 효과적인 밀봉이 달성될 수 있다. 또한, 장치가 스위치 오프될 때, 밀봉된 부분을 용이하게 분리할 수 있다.
바람직하게는, 밀봉부는 닫힘 부재 상에 형성된 채널에 위치된다. 보다 바람직하게는, 채널 및 밀봉부는 대기에 대해 개방되는 캐비티를 형성한다. 이러한 방식으로 채널을 제공함으로써, 밀봉부는 간편하게 닫힘 부재 상에 위치될 수 있고, 캐비티가 밀봉부와 채널에 의해 형성될 수 있다. 캐비티는 대기에 대해 개방되도록 구성되어, 사이클로닉 분리 장치가 사용 상태에 있을 때, 밀봉부의 표면 전후에 압력차가 생성되도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사이클로닉 분리 장치를 포함하는 원통형 진공 청소기의 측면도이다.
도 2는 도 1의 원통형 진공 청소기의 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절단한 측단면도로서, 도 1의 원통형 진공 청소기에서 분리된 사이클로닉 분리 장치를 나타낸다.
도 4는 도 3의 사이클로닉 분리 장치의 밀봉부(seal)의 사시도이다.
도 5는 도 4의 밀봉부의 측단면도이다.
도 6은 도 5의 부분 확대도이다.
도 7은 도 3의 사이클로닉 분리 장치의 일부를 형성하는 닫힘 부재(closure member)의 측단면도이다.
도 8은 개방 위치에서 닫힘 부재를 구비한 도 3의 사이클로닉 분리 장치의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사이클로닉 분리 장치의 측단면도이다.
이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 사이클로닉 분리 장치를 포함하는 원통형 진공 청소기(10)가 도 1 및 2에 도시되어 있다. 진공 청소기(10)는 모터 및 팬 유닛(도시되지 않음)을 수납하는 본체(12)를 포함하고, 이 본체에 한 쌍의 휠(14)이 장착된다. 휠(14)에 의하여 진공 청소기(10)의 본체(12)는 바닥면을 가로질러 이동할 수 있다. 더러운 공기 유입구(16)가 본체(12)에 형성되어 있다. 사용자가 바닥면을 청소할 수 있도록 하기 위해서, 호스 및 봉 조립체(도시되지 않음)는 더러운 공기 유입구(16)에 연결될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 사이클로닉 분리 장치(100)는 본체(12)에 착탈 가능하게 장착된다. 사이클로닉 분리 장치(100)의 내부는, 더러운 공기 유입구(16)와 연동하고, 이러한 더러운 공기 유입구를 통하여 먼지 함유된 공기 흐름이 사이클로닉 분리 장치(100)로 유입된다. 사이클로닉 분리 장치(100)는 비우는 목적으로 본체(12)로부터 분리될 수 있다.
사이클로닉 분리 장치(100)는 도 3에서 보다 상세하게 도시되어 있고, 사이클로닉 분리 장치(100)는 알기 쉽게 하기 위해서 진공 청소기(10)의 나머지 부품으로부터 분리되어 도시된다. 사이클로닉 분리 장치(100)는 실질적으로 원통형의 외벽(102)을 포함한다. 외벽(102)은 제1 사이클로닉 분리기(104) 및 제1 집진부(106)를 한정한다. 먼지 및 오염물 모두는 이 영역에서 제1 사이클로닉 분리기에 의해 분리되고, 제1 집진부(106)에 수집된다. 유입구(108)가 외벽(102)에 형성되어 있다. 유입구(108)는 더러운 공기 유입구(16)와 제1 사이클로닉 분리기(104)의 내부 사이에 연동 경로를 형성한다. 공기 유입구(108)는 제1 사이클로닉 분리기(104)에 접선 방향으로 배치되어, 유입하는 공기가 외벽(102)의 내부 주위의 나선형 경로를 따르도록 되어 있다.
쉬라우드(shroud)(110)가 제1 사이클로닉 분리기(104)의 외벽(102)의 내측 방향으로 위치된다. 쉬라우드(110)는 복수의 관통 구멍(114)을 가지는 원통형 벽(112)을 포함한다. 쉬라우드(110)는 제1 사이클로닉 분리기(104)로부터 배출구(116)를 둘러싼다. 배출구(116)는 제1 사이클로닉 분리기(104)와 제2 사이클로닉 분리기(118) 사이의 연동 경로를 제공한다. 립(120)이 쉬라우드(110)의 베이스에 마련되어 있다. 립(120)은 분리된 먼지 및 오염물이 제1 사이클로닉 분리기(104) 내에서 공기 흐름 내로 재유입되는 것을 방지하는데 도움이 된다.
제2 사이클로닉 분리기(118)는 단일 사이클론(122)을 포함한다. 단일 사이클론(122)은 공기 유입구(124) 및 공기 배출구(126)를 포함하고, 공기 유입구 및 공기 배출구 모두는 단일 사이클론(122)의 일단부에 위치된다. 원뿔형 개구부(128)가 단일 사이클론(122)의 타단부에 위치된다. 또한, 제2 집진부가 단일 사이클론(122)의 타단부에 위치되고, 원뿔형 개구부(128)와 연동한다. 제2 집진부(130)는 원통형 벽(132)에 의해 경계 지워지고, 이러한 원통형 벽은 단일 사이클론(122)의 외부면으로부터 매달려, 쉬라우드(110)의 내측 방향으로 위치된다. 단일 사이클론(122)의 공기 배출구(126)는 덕트(134)와 연동한다. 덕트(134)는 제2 사이클로닉 분리기(118)와 제2 사이클로닉 분리기(136) 사이의 연동 경로를 제공한다.
제3 사이클론 분리기(136)는 병렬로 배치되는 복수의 고효율 사이클론(138)을 포함한다. 이번 실시예에서는, 14개의 고효율 사이클론(138)이 제공된다. 각각의 고효율 사이클론(138)은 접선 방향으로 배치된 공기 유입구(140) 및 공기 배출구(142)를 포함한다. 각각의 공기 유입구(140) 및 공기 배출구(142)는 각각의 고효율 사이클론(138)의 일단부에 위치된다. 원뿔형 개구부(도시되지 않음)가 각 고효율 사이클론(138)의 타단부에 위치된다.
제3 집진부(144)가 고효율 사이클론(138)의 타단부에 위치되어 고효율 사이클론(138)의 원뿔형 개구부와 연동한다. 제3 집진부(144)는 원통형 벽(132), 및 쉬라우드(110)와 원통형 벽(132) 사이에 위치되는 원통형 벽(146)에 의해 경계 지워진다. 원통형 벽(146)은 쉬라우드(110)의 상부로부터 매달려 원통형 벽(146)의 약 절반 정도 아래 위치에서 쉬라우드와 또한 연결된다. 따라서, 제3 집진부(144)는 제1 집진부(106)와 제2 집진부(130) 사이에 위치된 환형 챔버이다.
제1 집진부(106), 제2 집진부(130), 및 제3 집진부(144)는 동심원 상에 배치되어 있다. 제2 집진부(130) 및 제3 집진부(144)는 제1 집진부(106) 내부에 배치되어 있다. 또한, 제2 집진부(130)는 제3 집진부(144)의 내부에 배치되어 있다. 제1 집진부(106), 제2 집진부(130), 및 제3 집진부(144)의 단부는 분할벽(132, 146)에 의해 분리된다. 제1 집진부(130) 및 제3 집진부(106)의 단부는 원통형 벽(146)에 의해 분할되고, 제2 집진부(130) 및 제3 집진부(144)의 단부는 원통형 벽(132)에 의해 분할된다.
고효율 사이클론(138)의 공기 배출구(142)는 배출구(148)와 연동한다. 배출구(148)는 사이클로닉 분리 장치(100)로부터 진공 청소기(10)의 다른 부품 내로 공기 흐름 경로를 제공한다. 배출구(148)의 하류에 프리-모터 필터(pre-motor filter)(도시되지 않음), 모터 및 팬 유닛, 포스트-모터 필터(도시되지 않음)가 위치된다.
닫힘 부재(150)가 사이클로닉 분리 장치(100)의 하단부를 밀폐한다. 닫힘 부재(150)는 힌지(152)에 의해 피봇 가능하게 외벽(102)의 하부 단부 상에 장착된다. 닫힘 부재(150)는 캐치(154)에 의해 닫힘 위치(도 3에 도시된 바와 같이)로 유지된다. 닫힘 부재(150)는 베이스(155) 및 제2 집진부(130) 내에 연장하는 내부 환형벽(156)을 포함한다. 내부 환형 벽(156)은 제2 사이클로닉 분리기(118)의 단일 사이클론(122)에 의해 분리된 먼지 및 오염물이 단일 사이클론(122)을 떠나는 공기 흐름 내로 다시 동반되는 우려를 감소시키는데 도움이 된다.
또한, 닫힘 부재(150)는 내부 환형 벽(156)과 동심원으로 반경 방향으로 외부에 배치된 4개의 추가 환형 벽(158)을 포함한다. 인접한 환형 벽(158)들은 3개의 동심원의 환형 채널(160, 162, 164)을 형성한다. 3개의 환형 채널(160, 162, 164)은 2개의 비교적 좁은 채널(160, 164)의 측면에 배치된 비교적 넓은 채널(162)을 포함한다.
환형 밀봉부(166)가 닫힘 부재(150)에 장착된다. 환형 밀봉부(166)는 도 4 내지 도 6에 상세하게 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6에서, 환형 밀봉부(166)는 사이클로닉 분리 장치(100)로부터 나머지 부품이 제거된 상태로 도시되어 있다. 환형 밀봉부(166)는 볼록한 상부면(168) 및 그로부터 연장하는 양 측벽(170)을 포함한다. 환형 밀봉부(166)는 고무와 같은 신축성 있는 재료로 만들어진다.
볼록한 상부면(168)은 그 부분의 최상부를 향하여 두께가 증가한다. 양 측벽(170)은 그의 내부면(172)과 외부면(174) 양쪽에 톱니 형상을 가진다. 이것은 도 6에 가장 명확하게 도시되어 있다. 내부면(172) 상에, 톱니 형상은 양 측벽(170)의 내부면(172) 둘레에 2개의 원주 그루브를 형성하는 2개의 이(teeth)를 포함한다. 외부면(174) 상에 톱니 형상은 외부면(174) 둘레에 4개의 원주 그루브를 형성하는 4개의 더 작은 이를 포함한다.
도 7은 환형 밀봉부(166)가 장착되어 있는 닫힘 부재(150)의 단면을 도시하고 있다. 환형 밀봉부(166)의 각각의 측벽(170)은 닫힘부재(150)의 각각의 비교적 좁은 환형 채널(160, 164)에 위치한다. 환형 밀봉부(166)는 환형 밀봉부(166)의 측벽(170)의 내부면(172)과 외부면(174) 상에 위치된 이와 닫힘 부재(150)의 환형 벽(158)과의 맞물림에 의해 제 위치에 고정된다. 그 결과, 환형 밀봉부(166)의 상부면(168)은 닫힘 부재(150)의 비교적 넓은 환형 채널(162)을 덮어, 캐비티(175)를 형성한다.
캐비티(175)와 외부 대기 사이의 연동 경로를 제공하기 위하여, 복수의 관통 구멍(176)(단, 도 7에는 하나만 도시되어 있음)이 닫힘 부재(150)의 베이스(155)에 형성되어 있다. 따라서, 캐비티(175)는 사이클로닉 분리 장치(100)의 내부 압력에 관계없이 대기 압력을 유지할 것이다. 그러나, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 공기 흐름의 속도 때문에, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 압력은 대기압 이하로 되고, 그 결과, 환형 밀봉부(166)의 상부면(168) 전후의 압력 강하를 가져올 것이다. 환형 밀봉부의 신축성 있는 성질 때문에, 환형 밀봉부(166)는 볼록한 상부면(168) 전후에 형성된 압력차의 크기에 따라 형상이 변화될 것이다. 다시 말해서, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 압력에 대하여 캐비티 내에 정압(positive pressure)일 때, 환형 밀봉부(166)는 확장 또는 팽창할 수 있으므로, 확장가능한 밀봉부이다. 환형 밀봉부(166)의 작용은 이하, 보다 상세하게 설명한다.
환형 밀봉부(166)는, 도 7에서 환형 밀봉부(166)의 볼록한 상부면(168) 전후에 압력차가 없는 "이완" 상태로 도시되어 있다. 닫힘 부재(150)가 (도 3에 도시된 바와 같이) 밀폐될 때, 환형 밀봉부(166)의 상부면(168)은 원통형 벽(132, 146)의 단부에 의해 압축되어, 환형 밀봉부(166)의 상부면(168) 전후에 압력 강하가 없는 경우에도, 닫힘 부재(150)와 3개의 집진부(106, 103, 144) 사이의 밀봉을 가져온다.
사용시, 모터 및 팬 유닛은 먼지 함유된 공기 흐름을 호스 및 봉을 통과하여 먼지 공기 유입구(16) 내로 끌어당기고, 유입구(108)를 통과하여 사이클로닉 분리 장치(100) 내로 끌어당긴다. 유입구(108)의 접선 방향 배치에 의하여, 공기 흐름은 외벽(102)의 내부 주위에 나선 경로를 따르도록 된다. 따라서, 더 큰 먼지 및 오염물 입자는 제1 사이클로닉 분리기(104)에서 사이클로닉 운동에 의해 분리된다. 이러한 입자들은 제1 집진부(106) 내에 수집된다.
그 다음에, 부분적으로 깨끗해진 공기 흐름은 제1 사이클로닉 분리기(104)의 내부의 상방으로 다시 흘러서, 쉬라우드(110)의 관통 구멍(114)을 통하여 제1 사이클로닉 분리기(104)를 빠져나온다. 일단 공기 흐름이 쉬라우드(110)를 통과하면, 공기 흐름은 배출구(116)로 유입되어, 거기로부터 제2 사이클로닉 분리기(118)의 단일 사이클론(122)의 유입구(124)로 유입된다. 단일 사이클론(122)은 제1 사이클로닉 분리기(104)의 외벽(102)보다 더 작은 직경을 가지고, 테이퍼되어 있다. 따라서, 단일 사이클론(122)은 부분적으로 깨끗해진 공기 흐름으로부터 제1 사이클로닉 분리기(104)보다 더 작은 입자의 먼지 및 오염물을 분리할 수 있다. 분리된 먼지 및 오염물은 원뿔형 개구부(128)를 통하여 단일 사이클론(122)을 빠져나와서 제2 집진부(130) 내에 수집된다. 그 다음에, 깨끗해진 공기는 단일 사이클론(122)의 중심의 상방으로 다시 흘러서, 공기 배출구(126)를 통과하여 단일 사이클론(122)을 빠져나오고 덕트(134) 내로 유입된다.
그 다음에, 공기 흐름은 덕트(134)로부터 제3 사이클로닉 분리기(136)의 고 효율 사이클론(138)의 접선 방향 공기 유입구(140)들 사이로 분할된다. 각각의 고효율 사이클론(138)은, 제1 사이클로닉 분리기(104)의 직경, 및 제2 사이클로닉 분리기(118)의 단일 사이클론(122)의 직경 양쪽보다 더 작은 직경을 가진다. 따라서, 고효율 사이클론(138)은 제1 사이클로닉 분리기(104)와 제2 사이클로닉 분리기(118)의 어느 쪽보다도 더 미세한 입자의 먼지 및 오염물을 공기 흐름으로부터 분리할 수 있다. 분리된 먼지 및 오염물은 원뿔형 개구부를 통하여 고효율 사이클론(138)을 빠져나와서 분리된 먼지 및 오염물이 수집되는 제3 집진부(144) 내로 유입된다.
그 다음에, 깨끗해진 공기는 고효율 사이클론(138)의 상방으로 다시 흘러서, 공기 배출구(142)를 통과하여 고효율 사이클론(138)을 빠져나와서, 배출구(148)로 유입된다. 그 다음에, 깨끗해진 공기는 배출구(148)로부터 순차적으로 프리-모터 필터, 모터 및 팬 유닛, 포스트-모터 필터를 통과하고, 그 후에, 진공 청소기(10)의 외부면 상에 위치된 공기 벤트(vent)(도시되지 않음)을 통과하여 진공 청소기(10)로부터 배출된다.
진공 청소기(10)가 사용되고 있으면서, 사이클로닉 분리 장치(100)가 작동하고 있을 때, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 공기 흐름의 속도는 진공 청소기(10) 주위의 대기의 속도보다 빠를 것이다. 따라서, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 공기 압력은 대기압보다 낮을 것이다. 그 결과, 환형 밀봉부(166)의 볼록한 상부면(168) 전후에 압력 강하(또는 압력차)가 있을 것이다. 환형 밀봉부(166) 아래의 캐비티(175) 내의 압력은 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 압력에 대해 양의 값을 가진다. 이것에 의해, 환형 밀봉부(166)는 확장 또는 팽창하고 원통형 벽(132, 146)의 단부를 상방으로 푸시한다. 따라서, 환형 밀봉부(166)는, 진공 청소기(10)가 스위치 오프될 때, 예를 들면, 밀봉의 마모, 닫힘 부재(150)의 정렬 불량 또는 환형 밀봉부(166)와 원통형 벽(132, 146) 사이의 먼지 및 오염물의 존재 때문에, 집진부(106, 130, 144)가 완전히 밀봉되지 않은 경우에도, 3개의 별개의 집진부(106, 130, 144) 사이를 효과적으로 밀봉할 수 있다.
청소 작업이 완료되면, 사이클로닉 분리 장치(100)의 집진부(106, 130, 144)가 먼지 및 오염물로 가득차서 비울 필요가 있을 수 있다. 비우기 위하여, 사용자는 진공 청소기(10)의 스위치를 오프한다. 진공 청소기(10)가 스위치 오프되면, 사이클로닉 분리 장치(100) 내의 공기 압력은 대기압으로 돌아올 것이다. 따라서, 환형 밀봉부(166)의 상부면(168) 전후의 압력 강하가 없을 것이어서, 환형 밀봉부(166)는 수축되거나 오므라들 것이다.
사용자는 해제 버튼(도시되지 않음)을 누름으로써 사이클로닉 분리 장치(100)를 본체(12)로부터 해제하고, 사이클로닉 분리 장치(100)를 진공 청소기(10)의 나머지 부분으로부터 분리하여, 그것을 쓰레기통과 같은 적당한 수납부 위에 놓는다. 그 다음에, 사용자는 캐치(154)를 해제시키기 위해 추가 해제 버튼(도시되지 않음)을 누른다.
이러한 동작에 의하여, 닫힘 부재(150)가 해제되고, 닫힘 부재(150)가 벽(102)으로부터 눌러 떨어져서, 닫힘 부재(150)가 도 8에 도시된 바와 같이 힌지(152)를 중심으로 아래 방향으로 피봇하도록 한다. 환형 밀봉부(166)가 수축되었기 때문에, 닫힘 부재(150)는 용이하게 열릴 수 있다. 이와 같이, 제1 집진부(106), 제2 집진부(130), 제3 집진부(144) 내에 수집된 먼지 및 오염물은 편리하고 효과적으로 비워질 수 있다. 제1 집진부(106), 제2 집진부(130), 제3 집진부(144)는 이 과정 동안에 동시에 비워진다.
전술한 바와 같이, 사이클로닉 분리 장치(100)가 비워진다면, 사용자는 수동으로 닫힘 부재(150)를 도 3에 도시된 닫힘 위치로 되돌린다. 다음 청소를 위해서, 사이클로닉 분리 장치(100)를(도 1 및 2에 도시된 바와 같이) 진공 청소기(10)의 본체(12) 상에 되돌려 놓을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사이클로닉 분리 장치(200)의 측단면을 도시한다. 사이클로닉 분리 장치(200)는 제1 실시예의 사이클로닉 분리 장치(100)를 대신하여, 도 1의 진공 청소기(10)에 사용하는데도 적합하다. 사이클로닉 분리 장치(200)는, 사이클로닉 분리 장치(200)가 2개의 사이클로닉 분리기만 가진다는 점에서 제1 실시예의 사이클로닉 분리 장치(100)와 다르다.
사이클로닉 분리 장치(200)는 실질적으로 원통형의 외벽(202)을 포함한다. 외벽(202)은 제1 사이클로닉 분리기(204) 및 제1 집진부(206)를 한정한다. 유입구(208)가 외벽(202)에 형성되어 있다. 유입구(208)는 제1 실시예의 유입구(108)처럼 제1 사이클로닉 분리기(204)에 접선 방향으로 배치되어 있다.
쉬라우드(210)가 외벽(202)의 내측 방향으로 위치된다. 쉬라우드(210)는 제1 실시예의 쉬라우드(110)와 유사하여 추가적으로 설명하지 않는다. 통로(212)가 쉬라우드(210)의 하류에 위치되어, 제1 사이클로닉 분리기(204)와 제2 사이클로닉 분리기(214) 사이의 연동 경로를 제공한다.
제2 사이클론 분리기(214)는 병렬로 배치되는 복수의 고효율 사이클론(216)을 포함한다. 이번 실시예에서는, 6개의 고효율 사이클론(216)이 제공된다. 각각의 고효율 사이클론(216)은 제2 집진부(220)와 연동하는 원뿔형 개구부(218)를 포함한다. 제2 집진부(220)는 쉬라우드(210)의 하부로부터 이어지는 원통형 벽(222)에 의해 경계 지워진다. 제1 집진부(206) 및 제2 집진부(220)는 동심원 상에 배치되고, 제2 집진부(220)는 제1 집진부(206) 내부에 배치되어 있다. 제1 집진부(206) 및 제2 집진부(220)의 단부는 분할벽(222)에 의해 분리된다.
닫힘 부재(224)가 사이클로닉 분리 장치(200)의 하단부를 밀폐한다. 닫힘 부재(224)는 제1 실시예의 닫힘 부재(150)와 유사한 방식으로 외벽(202)의 하단부 상에 피봇 가능하게 장착된다. 닫힘 부재(224)는 3개의 동심원의 환형 채널(228, 230, 232)을 형성하는 4개의 환형 벽(226)을 포함한다. 3개의 환형 채널(228, 230, 232)은 2개의 비교적 좁은 채널(228, 232)의 측면에 배치된 비교적 넓은 채널(230)을 포함한다.
환형 밀봉부(234)가 닫힘 부재(224)에 장착된다. 환형 밀봉부(234)는 제1 실시예의 환형 밀봉부(166)와 동일하다. 그러나, 이번 실시예에서는, 환형 밀봉부(234)는 닫힘 부재(224)와 단일의 분할벽(222) 사이만을 밀봉한다. 전술한 바와 같이, 환형 밀봉부(234)의 상부면(236)은 닫힘 부재(224)의 비교적 넓은 환형 채널(230)을 덮어, 캐비티(238)를 형성한다. 캐비티(238)와 외부 대기 사이의 연동 경로를 제공하기 위하여, 복수의 관통 구멍(240)(단, 도 9에는 하나만 도시되어 있음)이 닫힘 부재(224)에 형성되어 있다. 따라서, 캐비티(238)는 사이클로닉 분리 장치(200)의 내부 압력에 관계없이 대기 압력을 유지할 것이다.
환형 밀봉부(234)는, 도 9에서 환형 밀봉부(234)의 상부면(236) 전후에 압력차가 없는 "이완" 상태로 도시되어 있다. 그러나, 제1 실시예의 환형 밀봉부(166)와 마찬가지로, 환형 밀봉부(234)는, 진공 청소기(10)가 스위치 켜질 때, 환형 밀봉부의 상부면(236) 전후에 형성된 압력차의 크기에 따라 형상이 변화될 것이다.
사용시, 먼지 및 오염물 함유된 공기 흐름은 유입구(208)를 통과하여 사이클로닉 분리 장치(200) 내로 흐른다. 더 큰 먼지 및 오염물 입자는 제1 사이클로닉 분리기(204)에서 사이클로닉 운동에 의해 분리되고, 이러한 입자들은 제1 집진부(206) 내에 수집된다. 부분적으로 깨끗해진 공기 흐름은 쉬라우드(210)의 관통 구멍(도시되지 않음)을 통과하여 제1 사이클로닉 분리기(204)를 빠져나오고, 제2 사이클로닉 분리기(214)의 복수의 고 효율 사이클론(216) 사이로 분할된다. 먼지 및 오염물은 고 효율 사이클론(216)으로 분리되어 원뿔형 개구부(218)를 통과하여 나와서 제2 집진부(220) 내에 수집된다. 그 다음에, 깨끗해진 공기는 복수의 고효율 사이클론(216)을 통하여 상방으로 다시 흘러서, 사이클로닉 분리 장치(200)를 빠져나온다. 사이클로닉 분리 장치(200)의 나머지 작동은 제1 실시예에서 서술한 사이클로닉 분리 장치(100)의 작동과 동일하다.
진공 청소기(10)가 사용되고 있으면서, 사이클로닉 분리 장치(200)가 작동하고 있을 때, 환형 밀봉부(234) 아래의 캐비티(238) 내의 압력은 사이클로닉 분리 장치(200) 내의 압력에 대해 양의 값을 가진다. 따라서, 환형 밀봉부(234)는 확장하고, 즉, 상부면(236)은 상방으로 눌러져서 분할벽(222)의 단부에 대하여 밀봉한다. 따라서, 환형 밀봉부(236)는, 진공 청소기(10)가 스위치 오프될 때, 집진부(206, 220)가 완전히 밀봉되지 않은 경우에도, 2개의 별개의 집진부(206, 220) 사이를 효과적으로 밀봉할 수 있다.
본 발명은 전술한 상세한 설명에 한정되지 않는다. 당업자에게 변형은 명백하다. 예를 들면, 확장가능한 밀봉부의 다른 형태가 사용될 수 있다. 즉, 밀봉부는 밀봉부의 표면 전후의 압력차에 대하여 확장 또는 팽창가능할 필요가 없다. 예를 들면, 가열될 때 확장하는 열-확장성 밀봉부가 사용될 수 있다. 또한, 밀봉부는 환형일 필요는 없다. 다른 구성, 예를 들면, 정사각형, 직사각형 또는 원통형 형태가 사용될 수 있다. 또한, 밀봉부는 시트 형태를 가질 수 있다.
하나 이상의 밀봉부가 사용될 수 있다. 예를 들면, 개별적 확장가능한 밀봉부가 각각의 분할 벽과 닫힘 부재 사이에 위치될 수 있다. 또한, 밀봉부는 닫힘 부재 상에 위치될 필요는 없다. 다른 구성이 사용될 수 있고, 예를 들면, 밀봉부가 집진부 사이의 분할벽의 단부 상에 위치될 수도 있고, 또는, 분할벽과 닫힘 부재 사이의 별개의 부재 상에 위치될 수 있다.
베이스를 제외한 다른 사이클로닉 분리 장치 부품이 비우는 목적으로 이동 가능하다. 닫힘 부재의 다른 형태, 구성 및 배치가 사용될 수 있다. 예를 들면, 사이클로닉 분리 장치의 측부 또는 상부가 이동 가능하다(또는 개방될 수 있다). 또한, 닫힘 부재는 피봇가능할 필요는 없다. 닫힘 부재에 관한 다른 개방 구조, 예를 들면, 슬라이딩식, 접이식 또는 회전식 닫힘 부재가 사용될 수 있다.
3개 이상의 사이클로닉 분리기가 제공될 수 있다. 또한, 하나의 사이클로닉 분리기에 대하여 하나 이상의 집진부가 제공될 수 있다. 예를 들면, 2개의 사이클로닉 분리기가 제공될 수 있고, 그 중 하나는 그와 관련된 2개의 집진부를 가질 수 있다. 또한, 임의의 개수의 사이클론이 각각의 사이클로닉 분리기에 사용될 수 있다.
청소 기구는 원형통 진공 청소기일 필요는 없다. 본 발명은 다른 형태의 진공 청소기, 예를 들면, 업라이트형 기구, 스틱 진공 또는 휴대형 청소기에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은 다른 형태의 청소 기구, 예를 들면, 건습식 기계 또는 카펫 세척기에 이용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 청소 기구용 사이클로닉 분리 장치로서,
    먼지 및 오염물 함유된 공기 흐름으로부터 입자를 분리시키기 위해 직렬로(in series) 배치된 복수의 사이클로닉 분리기,
    분리된 먼지 및 오염물을 수집하기 위한 복수의 집진부, 및
    닫힘 부재
    를 포함하고,
    상기 닫힘 부재는, 상기 닫힘 부재가 각각의 상기 집진부의 단부를 밀폐하는 닫힘 위치와, 분리된 먼지 및 오염물이 상기 집진부로부터 비워질 수 있는 개방 위치 사이에서 이동할 수 있고, 상기 집진부의 단부는 하나 이상의 분할벽에 의해 분리되고,
    상기 닫힘 부재가 상기 닫힘 위치에 있을 때, 밀봉부가 상기 닫힘 부재와 상기 하나 이상의 분할벽 사이를 밀봉하기 위하여 제공되고,
    상기 밀봉부는, 상기 밀봉부의 표면 전후의 압력차에 따라 확장 가능하며,
    상기 밀봉부는 상기 닫힘 부재 상에 형성된 채널에 위치하며,
    상기 채널 및 상기 밀봉부는 대기에 대해 개방된 캐비티(cavity)를 형성하는,
    사이클로닉 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 환형인, 사이클로닉 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 사이클로닉 분리기 및 제2 사이클로닉 분리기가 직렬로 제공되고, 각각 제1 집진부 및 제2 집진부를 포함하는, 사이클로닉 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 집진부의 벽은, 상기 사이클로닉 분리 장치의 외벽의 적어도 일부를 형성하고, 상기 외벽에 형성된 공기 유입구를 포함하는, 사이클로닉 분리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 집진부는 상기 제1 집진부 내부에 배치되어 있는, 사이클로닉 분리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    제2 사이클로닉 분리기는 병렬로 배치되는 복수의 사이클론을 포함하는, 사이클로닉 분리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    제3 사이클로닉 분리기가 상기 제1 사이클로닉 분리기 및 상기 제2 사이클로닉 분리기의 하류에서 직렬로 제공되고, 상기 제3 사이클로닉 분리기는 제3 집진부를 포함하는, 사이클로닉 분리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 집진부는 상기 제1 집진부 내부에 배치되어 있는, 사이클로닉 분리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3 사이클로닉 분리기는 병렬로 배치되는 복수의 사이클론을 포함하는, 사이클로닉 분리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는 실질적으로 원통형이고, 서로에 대해 동심원 상에 배치되어 있는, 사이클로닉 분리 장치.
  11. 제1항에 따른 사이클로닉 분리 장치를 포함하는 청소 기구.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 청소 기구는 진공 청소기 형태인, 청소 기구.
  13. 삭제
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KR1020107008891A 2007-10-18 2008-10-06 청소 기구를 위한 사이클로닉 분리 장치 KR101153986B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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