KR102022071B1 - 진공 청소기 - Google Patents

Abstract

진공 청소기가 표면을 청소하기 위한 노즐(N), 노즐(N)로부터 입력 공기를 수용하기 위한 흡입 튜브(T), 흡입 튜브(T)에 둘 모두 실질적으로 수직하게 배향되는 사이클론(C) 및 먼지 용기(DC)를 갖는 사이클론 장치로서, 사이클론 장치 입력부가 흡입 튜브(T)에 결합되고, 사이클론 장치 입력부로부터 입력 공기가 흡입 튜브(T)에 실질적으로 수직한 제1 방향으로, 중심부 둘레의 나선을 따르면서 운반되어, 사이클론 출력 공기를 얻기 위해 먼지가 입력 공기로부터 분리되는 스테이지(V)에 도달하고, 스테이지로부터 사이클론 출력 공기가 흡입 튜브(T)에 실질적으로 수직한 그리고 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 도관을 통해 전달되어 사이클론 장치 출력부에 도달하는, 사이클론 장치, 사이클론 출력 공기를 여과하기 위한 필터(F), 및 흡입 튜브(T), 사이클론(C) 및 필터(F)를 통해 공기유동을 발생시키기 위한 공기유동 발생기(A)를 포함하고, 노즐(N)이 표면과 접촉하고 있을 때, 흡입 튜브(T)는 실질적으로 수평 위치로 놓이고, 제1 방향 및 제2 방향은 표면에 실질적으로 수직하고, 실질적으로 수직한 것의 개념은 35도 이하의 편차를 허용한다.

Description

진공 청소기

본 발명은 진공 청소기(vacuum cleaner), 특히 핸드헬드(handheld) 진공 청소기에 관한 것이다.

미국 제2016/0015228호는 흡입 모터(suction motor)를 내장하는 본체, 및 사이클론 빈 조립체(cyclone bin assembly)를 포함하는 휴대용(hand-carryable) 표면 청소 장치를 기술한다. 흡입 모터는 수직축 및 수평축에 대해 비스듬히 배향된다.

유럽 제1136029호는 전기 진공 청소기를 개시한다. 먼지 흡입 공기 유동이 입구를 통해 사이클론-유형 먼지 수집기 부분 내로 도입되고, 이는 먼지 흡입 공기 유동을 선회(whirling) 공기 유동으로 변화시켜 생성되는 원심력으로 먼지를 분리한다. 그 후, 먼지 흡입 공기 유동은 출구를 통해 본체 외부로 배출된다.

본 발명의 목적은 특히 개선된 진공 청소기를 제공하는 것이다. 본 발명은 독립항에 의해 한정된다. 유리한 실시예가 종속항에 한정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 진공 청소기가 표면을 청소하기 위한 노즐(nozzle), 노즐로부터 입력 공기를 수용하기 위한 흡입 튜브(suction tube), 흡입 튜브에 둘 모두 실질적으로 수직하게 배향되는 사이클론 및 먼지 용기(dirt container)를 갖는 사이클론 장치로서, 사이클론 장치 입력부가 흡입 튜브에 결합되고, 사이클론 장치 입력부로부터 입력 공기가 흡입 튜브에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 운반되어(소용돌이침(swirled), 즉 중심부 둘레의 나선(spiral)을 따름), 사이클론 출력 공기를 얻기 위해 먼지가 입력 공기로부터 분리되는 스테이지(stage)에 도달하고, 스테이지로부터 사이클론 출력 공기가 흡입 튜브에 실질적으로 수직한 그리고 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 도관(conduit)을 통해 전달되어 사이클론 장치 출력부에 도달하는, 사이클론 장치, 사이클론 출력 공기를 여과하기 위한 필터, 및 흡입 튜브, 사이클론 및 필터를 통해 공기유동을 발생시키기 위한 공기유동 발생기(airflow generator)를 포함하고, 노즐이 표면과 접촉하고 있고 흡입 튜브가 실질적으로 수평 위치로 놓일 때, 제1 방향 및 제2 방향은 표면에 실질적으로 수직하고, 실질적으로 수직한 것의 개념은 35도 이하의 편차를 허용한다.

본 명세서에서, 흡입 튜브는 사이클론 장치의 입력부 바로 앞의 임의의 굽힘부(bend)들과 노즐 사이의 직선형 채널(straight channel)로서 한정된다. 사이클론 및 먼지 용기가 흡입 튜브에 실질적으로 수직하게 배향되기 때문에, 흡입 튜브가 실질적으로 수평으로 있을 때 먼지가 먼지 용기 외부로 떨어질 수 없다. 본 명세서에서, 실질적으로 수직한 것의 개념은 사이클론이 15 내지 35도로 기울어진 실시예를 허용하며, 이는 공기유동 발생기가 사이클론 장치 및 필터에 매우 가깝게 배열되는 소형 구성을 허용한다. 양호한 중량 분포를 가진 소형 배열은 공기유동 발생기가 손잡이 아래에 배열되는 실시예에서 얻어진다.

유리하게는, 흡입 튜브가 실질적으로 수평 위치에 있을 때, 사이클론 장치, 필터 및 공기유동 발생기는 실질적으로 흡입 튜브 아래로 연장되지 않는다. 바람직하게는, 사이클론 장치 입력부 앞으로 적어도 25 mm의 길이에 대해 공기 채널(air channel)에 굽힘부들이 없다.

본 발명의 이들 및 다른 태양이 후술되는 실시예로부터 명백하고 이러한 실시예를 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 소파 아래를 청소하기 위해 사용될 때의 본 발명에 따른 진공 청소기의 제1 실시예의 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 진공 청소기의 제2 내지 제4 실시예의 개략도.

도면에 도시된 실시예에서, 진공 청소기에 사용하기 위한, 공기로부터 먼지를 분리하는 단일 사이클론(C)은 하기의 구성을 갖는다. 공기는 실린더(cylinder)에 진입하고, 중심부의 원추체(cone) 둘레의 나선을 따른다. 중력 가속도(G force)로 인해, 먼지가 실린더형 벽 외부로 운반된다. 벽 외부에 있는 개구에서, 먼지가 먼지 용기(DC)로 운반된다. 공기는 중심부의 원추체(V)를 통해 사이클론(C)을 떠난다. 공기는 이어서 일부 미세 먼지를 제거하기 위해 필터(F)에 의해 여과되며; 이러한 목적을 위해, 다양한 통상적인 필터가 사용될 수 있다. 깨끗한 공기는 기기 외부의 공기유동 발생기(A)를 통해 이동한다. 다양한 통상적인 진공 청소기 모터 팬 집합체(motor fan aggregate)가 흡입 튜브(T), 사이클론(C) 및 필터(F)를 통해 공기유동을 발생시키기 위한 공기유동 발생기(A)로서 사용될 수 있다.

버킷(bucket), 사이클론 및 필터를 포함하는 먼지 관리 시스템에 대한 설계 제약은 그것이 소형이고 손잡이(H)에 가깝다는 것, 및 그것이 공기 채널을 통해 공기유동 발생기(A)에 연결될 필요가 있다는 것이다. 압력 손실을 감소시키기 위해, 이러한 공기 채널은 최소한의 굽힘부를 갖고서 짧고 넓어야 한다. 이는 또한 공기 입구 채널을 유지시킨다.

더욱 소형의 먼지 관리 시스템을 제조하기 위해, 손잡이(H)에 가까운 무게 중심(center of mass)을 갖기 위해, 그리고 사이클론(C)의 전방에서 굽힘부를 최소화시키기 위해, 사이클론(C)과 먼지 격실(DC)은 나란히 그리고 흡입 튜브(T)에 수직하게 배치된다. 완벽한 도달범위(reach)를 가진 고성능 진공 청소기를 제조하기 위한 요건은 다음과 같다: 흡입 튜브가 바닥에 평평하게 놓일 수 있고, 소형 설계이며(무게 중심이 손잡이에 가까움), 사이클론 입구에 급격한 굽힘부가 없고, 사이클론 출구에 급격한 굽힘부가 없는 것이다. 사이클론(C) 및 공기유동 발생기(A)는 손잡이(H)에 가깝게 위치되는데, 왜냐하면 이것이 무게 중심에 대한 가장 최적의 배치이고, 두꺼운 구성요소를 흡입 튜브(T)의 다른 하나의 단부에 있는 노즐(N)로부터 가능한 한 멀리 떨어지게 하는 것이 의자 및 카우치, 예컨대 소파(S) 아래를 청소할 가능성을 최대화시키기 때문이다. 흡입 튜브(T)와 노즐(N) 사이의 연결부는 흡입 튜브(T)가 바닥 상에 실질적으로 평평하게 놓이도록 허용하여야 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 소형의 고성능 기기에 있어서 최상의 도달범위를 수용하기 위한 구성요소의 최적의 구성은 하기와 같다. 흡입 튜브(T)는 수평으로 위치될 때 기기 상의 가장 낮은 구성요소이다. 사이클론(C)은 사이클론의 입구를 향한 굽힘부를 최소화시키기 위해 그리고 그것을 더욱 소형으로 되게 하기 위해 흡입 튜브(T)에 실질적으로 수직하다. 튜브(T)는 사이클론 장치에 그의 저부측에서 진입하고, 먼지가 분리된 공기는 사이클론(C)의 저부측을 통해 떠난다. 공기유동 발생기(A)는 사이클론 후방에 배치된다. 도면은 필터(F)를 배치하기 위한 2가지 옵션을 도시하는데, 즉 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 사이클론(C) 아래에 배치되거나, 도 2에 도시된 바와 같이 사이클론(C) 후방에 배치된다.

일부 공기유동 발생기가 여전히 약간의 먼지를 함유하는 사이클론(C)으로부터의 공기를 취급할 수 있기 때문에, 대안적으로 그러한 공기유동 발생기가 사용될 때 필터(F)를 공기유동 발생기(A)의 하류에 배치하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 인체공학, 도달범위 및 성능에 관한 사용자의 현재 요구를 수용하는 고성능 다용도 진공 청소기를 제공하며, 여기서 모든 구성요소는 튜브 위에 또는 튜브와 일렬로 배치된다. 버킷, 사이클론 및 필터를 포함하는 먼지 관리 시스템은 그것이 소형이고, 고성능이며, 흡입 튜브(T)가 바닥에 가까운 실질적으로 수평 위치로 놓일 수 있도록 하는 방식으로 설계된다. 그렇게 함으로써, 사용자가 소파(S)와 같은 가구 아래를 청소하는 것이 보다 쉬워지게 된다.

배터리 작동식 진공 청소기는 기기의 전체 중량에 기여하는 주요한 원인인 3개의 구성요소를 포함한다. 공기유동 발생기(A), 먼지 관리 시스템(사이클론, 버킷, 필터), 및 전원. 전술된 바와 같이, 무게 중심은 손잡이(H)에 가까워야 한다. 무게 중심에 대한 최적의 위치를 갖기 위해, 중량에 기여하는 주요한 원인인 3개의 구성요소는 소형인 방식으로 손잡이에 가깝게 배열되어야 한다. 크기에 기여하는 가장 주요한 원인은 먼지 관리 시스템이다.

추가의 실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사이클론(C)은 손잡이(H)에 평행하며, 여기서 손잡이(H)는 흡입 튜브(T)에 수직한 선과 비교하여 약 25도로 전방으로 기울어진다. 이는 매우 우수한 인체공학을 생성한다. 사이클론(C)을 전방으로 기울이는 것은 공기유동 발생기(A)를 급격한 만곡부 없이 넓은 채널로 먼지 관리 시스템에 인접하게 배치하도록 허용하고, 따라서 압력 강하가 거의 없다. 공기유동 발생기(A)는 손잡이(H)의 하부 단부에 인접하게 위치된다. 이러한 구성은 가장 소형인 기기를 제공하여, 무게 중심이 손잡이(H)에 가깝게 있게 된다.

사이클론을 약 25도 초과로 기울이는 것은 먼지 용기(DC)가 도면에 도시된 바와 같이 사이클론(C)의 전방에 배치될 때 먼지 용기(DC)의 충전을 방해할 것이다. 먼지는 사이클론 출구 외부로, 출구 반대편에 있는 버킷의 벽에 대해 분사될 것이다. 25도 초과로 기울어질 때, 먼지는 정상 작동 중에 벽을 따라 아래로 활주하지 못할 것이다(이 경우, 튜브는 바닥에 대해 약 45도 각도로 있음). 이는 먼지 용기(DC)가 많은 빈 공간을 갖는 상태에서 출구가 차단될 수 있다는 것을 의미한다.

극복될 필요가 있는 부정적인 효과는 사이클론에서 전방/입구의 굽힘부로 인한 추가의 압력 강하이다. 압력 강하에 기여하는 주요 원인은 굽힘부에 의해 생성되는 난류(turbulence)로 인한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 굽힘부가 사이클론에 가까울 때, 난류 공기가 사이클론에 진입하고, 이는 압력 강하의 증가를 발생시킨다. 시험은 사이클론 입구 앞으로 적어도 25 mm에 대해, 도 4에 도시된 바와 같이, 직선형 유동 채널이 존재할 때, 추가의 압력 강하는 무시해도 될 정도이고 완전히 직선형인 입구에 필적할 수 있다는 것을 보여준다. 이는 사이클론(C)이 25 +/- 10도 초과로 전방으로 기울어지지 않을 때의 상황만을 고려한다.

사이클론 입구 앞으로 25 mm에서 굽힘부를 갖는 것의 다른 이점은 사이클론 출력부 아래에 배치될 때의 필터(F)를 위한 더 큰 장소가 존재한다는 것이다. 보다 큰 필터 면적은 또한 압력 강하를 감소시키고, 보다 큰 먼지-보유 용량을 갖는다. 보다 큰 필터는 이러한 상황에서 소형화에 대해 부정적인 영향을 미치지 않는다. 다른 이점은, 그렇게 함으로써, 또한 공기유동 발생기(A)가 실질적으로 흡입 튜브(T) 아래로 연장되지 않고, 그럼으로써 흡입 튜브(T)의 수평 위치를 용이하게 하여 진공 청소기가 가구 아래를 더욱 쉽게 청소하도록 허용한다는 것이다.

소형의 고성능 기기에 있어서 최상의 인체공학을 수용하기 위한 구성요소의 최적의 구성은 하기와 같다. 손잡이(H)는 단일 사이클론(C)이 손잡이(H)에 평행한(+/-5도) 상태로 약 25도로 전방으로 기울어진다. 공기유동 발생기(A)는 손잡이(H)에 인접하고, 먼지 관리 시스템의 출구에 바로 인접한다. 전원(배터리, 도시되지 않음)은 공기유동 발생기(A)와 손잡이(H) 사이에 위치될 수 있다. 사이클론의 입구 전방의 공기 채널은 적어도 25 mm에 대해 직선형이다.

전술된 실시예가 본 발명을 제한하기보다는 예시하고, 당업자가 첨부된 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것에 유의하여야 한다. 청구범위는 필터(F)가 공기유동 발생기(A)의 상류에 배치되는 것을 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안 되며; 위에서 언급된 바와 같이, 필터(F)는 대안적으로 공기유동 발생기(A)의 하류에 배치될 수 있다. 청구범위에서, 괄호 사이에 기재되는 임의의 도면 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 단어 "포함하는(comprising)"은 청구항에 열거된 요소 또는 단계 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소에 선행하는 단수형 표현("a" 또는 "an")은 복수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다. 수개의 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 수단 중 몇몇이 하드웨어의 하나의 동일한 아이템에 의해 구현될 수 있다. 단순히 소정의 수단이 서로 상이한 종속항에 열거된다는 사실이 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims (5)

1. 진공 청소기(vacuum cleaner)로서,
   표면을 청소하기 위한 노즐(nozzle)(N);
   상기 노즐(N)로부터 입력 공기를 수용하기 위한 흡입 튜브(suction tube)(T);
   상기 흡입 튜브(T)에 둘 모두 실질적으로 수직하게 배향되는 사이클론(cyclone)(C) 및 먼지 용기(dirt container)(DC)를 갖는 사이클론 장치로서,
   사이클론 장치 입력부가 상기 흡입 튜브(T)에 결합되고, 상기 흡입 튜브로부터 상기 입력 공기가 상기 흡입 튜브(T)에 실질적으로 수직한 제1 방향으로, 중심부 둘레의 나선(spiral)을 따르면서 운반되어, 사이클론 출력 공기를 얻기 위해 먼지가 상기 입력 공기로부터 분리되는 스테이지(stage)(V)에 도달하며,
   상기 스테이지(V)에서 먼지가 상기 먼지 용기(DC)에 들어가고, 상기 스테이지(V)로부터 상기 사이클론 출력 공기가 상기 흡입 튜브(T)에 실질적으로 수직하고 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 사이클론(C)의 중심부를 통하는 도관(conduit)을 통해 전달되어 사이클론 장치 출력부에 도달하며,
   상기 사이클론 장치 입력부와 상기 사이클론 장치 출력부는 모두 상기 스테이지(V)로부터 이격되어 있는, 상기 사이클론 장치;
   상기 사이클론 출력 공기를 여과하기 위한 필터(F); 및
   상기 흡입 튜브(T), 상기 사이클론(C) 및 상기 필터(F)를 통해 공기유동을 발생시키기 위한 공기유동 발생기(airflow generator)(A)를 포함하고,
   상기 노즐(N)이 상기 표면과 접촉하고 있고 상기 흡입 튜브(T)가 실질적으로 수평 위치로 놓일 때, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 상기 표면에 실질적으로 수직하고, 상기 실질적으로 수직한 것의 개념은 35도 이하의 편차를 허용하는, 진공 청소기.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡입 튜브(T)가 실질적으로 수평 위치에 있을 때, 상기 사이클론 장치, 상기 필터(F) 및 상기 공기유동 발생기(A)는 실질적으로 상기 흡입 튜브(T)와 같은 높이에서 또는 상기 흡입 튜브(T) 위로 연장되는, 진공 청소기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공기유동 발생기(A)는 손잡이(H) 아래에 배열되는, 진공 청소기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사이클론(C) 및 손잡이(H)는 상기 흡입 튜브(T)에 수직한 선과 비교하여 15 내지 35도의 각도, 또는 25도의 각도로 상기 흡입 튜브(T)를 향해 기울어지는, 진공 청소기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사이클론 장치 입력부 앞으로 적어도 25 mm의 길이에 대해 공기 채널(air channel)에 굽힘부(bend)들이 없는, 진공 청소기.

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