KR102072535B1 - 진공 청소기용 청소기 헤드 - Google Patents

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KR102072535B1
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데이비드 앤드류 아이슬리
토마스 마이클 맥베이
스티븐 벤자민 코트니
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다이슨 테크놀러지 리미티드
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Abstract

진공 청소기(2)용 청소기 헤드(8)은, 브러시 바아(18)의 형태로 되어 있는 교란기(agitator)를 포함하고, 브러시 바아(18)는 반경 방향으로 연장되어 있는 복수의 강모(bristle)(46) 및 강모(46) 사이에 배치되는 시일링 재료(52)를 포함한다. 시일링 재료(52)는 강모(46) 사이에 있는 브러시 바아(18)의 영역의 실질적으로 전체 원주 방향 및 축방향 범위에 걸쳐 연장되어 있다. 청소기 헤드(8)는 브러시 바아(18)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 챔버(24), 이 챔버(24)의 하부에 있는 더러운 공기 입구(68), 및 하우징(22)의 전방부에서 브러시 바아(18)를 노출시키는 전방 개구를 형성하는 하우징(22)을 포함한다. 브러시 바아(18)는 하우징(22)에 대해 회전할 수 있게 지지되고, 또한 브러시 바아(18)는 하우징(22)을 시일링하여 전방 개구를 통과하는 공기의 유동을 제한하도록 챔버(24) 안에 배치된다.

Description

진공 청소기용 청소기 헤드{CLEANER HEAD FOR A VACUUM CLEANER}
본 발명은 진공 청소기용 청소기 헤드에 관한 것으로, 특히, 비배타적으로 휴대용 진공 청소기용 청소기 헤드에 관한 것이다.
진공 청소기용 청소기 헤드는 일반적으로 하우징 내부에 배치되는 브러시 바아를 포함한다. 하우징의 하부 표면(일반적으로 솔 플레이트라고 함)에는 흡입 개구가 제공되어 있으며, 오물을 동반하는 공기가 그 개구를 통해 청소기 헤드 안으로 끌려 들어가게 된다.
종래의 청소기 헤드와 관련된 문제는, 픽업 성능을 유지하기 위해 솔 플레이트와 청소 대상 표면이 서로 근접해 있으므로 큰 부스러기는 흡입 개구를 통해 청소기 헤드 안으로 끌려 들어가지 않고 청소기 헤드에 의해 청소 대상 표면을 가로질러 밀리게 되는 경향이 있다는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 진공 청소기용 청소기 헤드가 제공되는데, 이 청소기 헤드는, 브러시 바아의 형태로 되어 있는 교란기(agitator), 및 상기 브러시 바아를 적어도 부분적으로 둘러싸는 챔버, 이 챔버의 하부에 있는 더러운 공기 입구, 및 하우징의 전방부에서 상기 브러시 바아를 노출시키는 전방 개구를 형성하는 하우징을 포함하고, 상기 브러시 바아는 반경 방향으로 연장되어 있는 복수의 강모(bristle) 및 강모 사이에 배치되는 시일링 재료를 포함하고, 이 시일링 재료는 강모 사이에 있는 브러시 바아의 영역의 실질적으로 전체 원주 방향 및 축방향 범위에 걸쳐 연장되어 있으며, 상기 브러시 바아는 상기 하우징에 대해 회전할 수 있게 지지되고, 또한 브러시 바아는 상기 하우징을 시일링하여 상기 전방 개구를 통과하는 공기의 유동을 제한하도록 상기 챔버 안에 배치된다.
상기 시일링 재료는 변형 가능한 재료일 수 있다. 특히, 시일링 재료는 탄력적으로 변형 가능한 재료일 수 있다.
상기 브러시 바아는 상기 전방 개구를 실질적으로 막을 수 있다.
상기 강모의 반경 방향 길이는 상기 시일링 재료의 반경 방향 길이와 같을 수 있다. 상기 강모의 반경 방향 길이는 상기 시일링 재료의 반경 방향 길이 보다 클 수 있다.
상기 청소기 헤드에는 청소 대상 표면 상에서 청소기 헤드를 지지하기 위한 지지부가 제공될 수 있고, 상기 브러시 바아는 사용시 강모가 청소 대상 표면과 접촉하도록 배치된다. 상기 강모는 상기 지지부 아래로 연장되어 있을 수 있다.
상기 시일링 재료는 사용시 상기 지지부에 의해 청소 대상 표면으로부터 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 전방 개구는 하우징의 상부 전방 가장자리와 양 측면 가장자리에 의해형성될 수 있다. 상기 상부 전방 가장자리는 브러시 바아의 회전 축선의 위쪽에 있을 수 있다. 상기 상부 전방 가장자리는 브러시 바아의 정상부의 아래쪽에 있을 수 있다.
상기 전방 개구는 브러시 바아의 길이 방향 축선의 앞쪽에 있는 평면 내에 있을 수 있다. 브러시 바아의 적어도 일 부분은 상기 전방 개구를 통해 돌출되어 있을 수 있다.
상기 하우징의 정상부는 브러시 바아의 정상부를 넘어 앞쪽으로 연장되어 있어, 부스러기가 브러시 바아에 의해 위쪽으로 던져져 하우징으로부터 벗어나는 것을 방지하는 가드(guard)를 형성할 수 있다.
상기 시일링 재료는 하우징의 전방부의 내측면에 대해 시일링될 수 있다.
상기 강모는 브러시 바아에 대해 길이 방향으로 연장되어 있는 복수의 열(스타트)로 배치될 수 있다. 상기 시일링 재료는 터프티드(tufted) 재료를 포함할 수있다.
상기 강모는 상기 시일링 재료의 반경 방향 강직성(stiffeness) 보다 큰 강직성을 갖는 탄소 섬유 강모를 포함할 수 있다.
상기 청소기 헤드는 후방 롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 청소기 헤드를 포함하는 진공 청소기가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 반경 방향으로 연장되어 있는 복수의 강모 및 강모 사이에 배치되는 시일링 재료를 포함하는 브러시 바아가 제공되는데, 상기 시일링 재료는 강모 사이에 있는 브러시 바아의 영역의 실질적으로 전체 원주 방향 및 축방향 범위에 걸쳐 연장되어 있다.
상기 시일링 재료는 변형 가능한 재료일 수 있다. 특히, 시일링 재료는 탄력적으로 변형 가능한 재료일 수 있다.
상기 강모의 반경 방향 길이는 상기 시일링 재료의 반경 방향 길이와 같을 수 있다.
상기 강모의 반경 방향 길이는 상기 시일링 재료의 반경 방향 길이 보다 클 수 있다.
상기 시일링 재료는 터프티드 재료를 포함할 수 있다. 상기 시일링 재료는 1 x 105 Ω/sq 내지 1 x 1012 Ω/sq 의 면저항을 가질 수 있다.
강모는 탄소 섬유 강모를 포함할 수 있다. 이 탄소 섬유 강모는 상기 시일링 재료의 반경 방향 강직성 보다 큰 강직성을 가질 수 있다.
상기 탄소 섬유 강모는 1 x 103 Ω/sq 내지 1 x 106 Ω/sq 의 면저항을 가질 수 있다. 이러한 범위에 있는 면저항을 갖는 재료를 선택하면, 바닥 표면 상의 정전기가 제 2 교란 수단에 의해 효과적으로 방전될 수 있다. 여기서 논의되는 면저항의 값은 ASTM D257 시험법을 사용하여 측정된다.
각 강모의 직경은 10 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 강모는 브러시 바아에 대해 길이 방향으로 연장되어 있는 복수의 열로 배치될 수 있다. 각 열의 폭은 5 mm 이하, 예컨대 2 mm 이하일 수 있다. 강모의 열은 브러시 바아의 주위에서 또는 부분적으로 브러시 바아의 주위에서 연장되어 대체로 나선형으로 배치될 수 있다.
상기 강모의 강모 밀도는 10 mm 길이 당 10,000 강모 이상이다. 10,000 강모 이상의 강모 밀도가 특히 효과적인데, 왜냐하면 하우징에 대한 브러시 바아의 효과적인 시일링이 제공되기 때문이다. 2 mm 미만의 폭을 갖는 강모의 열을 포함하는 브러시 바아 및 10,000 보다 큰 강모 밀도가 우수한 시일링 특성과 미세 먼지 픽업 성능을 제공할 것으로 예상된다. 각 강모의 길이는 4 mm 내지 8 mm 일 수 잇다.
특히, 10㎛ 이하의 직경과 4 mm 내지 8 mm 의 길이를 가지며 10 mm 당 10,000 강모 이상의 강모 밀도를 갖는 열로 배치되는 탄소 섬유 강모를 포함하는 브러시 바아가, 딱딱한 표면으로부터 오물과 먼지를 픽업하는 데에 특히 효과적인 것으로 예상된다.
본 발명을 더 잘 이해하고 또한 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 더 분명히 보여주기 위해, 이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명하도록 한다.
도 1 은 휴대용 진공 청소기의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타나 있는 진공 청소기의 청소기 헤드의 사시도이다.
도 3 은 도 2 에 나타나 있는 청소기 헤드의 정면도이다.
도 4 는 도 2 에 나타나 있는 청소기 헤드의 측면도이다.
도 5 는 도 2 에 나타나 있는 청소기 헤드의 배면도이다.
도 6 은 도 2 에 나타나 있는 청소기 헤드의 저부도이다.
도 7 은 도 2 에 나타나 있는 청소기 헤드의 횡방향 단면도이다.
도 1 은 본체(4), 봉(6) 및 청소기 헤드(8)를 포함하는 휴대용 진공 청소기(2)를 나타낸다.
본체(4)는 사이클론 분리기의 형태로 되어 있는 분리 시스템(10), 공기를 끌어 들어 분리 시스템(10)을 통과하게 하기 위한 모터 및 임펠러(미도시), 및 모터에 동력을 공급하기 위한 배터리 형태의 동력 공급부(12)를 포함한다. 본체(4)는 사용자가 잡는 손잡이(14), 및 분리 시스템(10)을 통과한 공기가 배출될 때 통과하게 되는 청정 공기 출구(16)를 포함한다.
상기 봉(6)은 일 단부에서 본체(4)에 부착되고 다른 단부에서는 청소기 헤드(8)에 부착된다. 봉(6)은 청소기 헤드(8)와 분리 시스템(10) 사이에 유체 연통을 제공하고, 사용 중에 청소기 헤드(8)를 지지한다.
도 2 ∼ 7 은 분리되어 있는 청소기 헤드(8)를 나타낸다. 이 청소기 헤드(8)는 브러시 바아(18)의 형태로 되어 있는 교란기(agitator), 및 챔버(24)를 형성하는 하우징(22)을 포함하고, 그 챔버 내부에는 브러시 바아(18)와 후방 롤러(20)가 적어도 부분적으로 배치되어 있다.
상기 하우징(22)은 상하부 피봇 조인트(28, 30)를 포함하는 피봇팅 장치(26)에 의해 봉(6)에 연결되며, 상기 상하부 피봇 조인트에 의해 청소기 헤드(8)가 봉(6)에 대해 요(yaw) 및 피치(pitch)로 회전할 수 있다. 가요성 호스(32)가 피봇팅 장치(26)의 연결부(34)로부터 챔버(24)의 상부 영역 안으로 진입해 있다. 챔버(24) 안으로 진입해 있는 호스(32)의 단부는 챔버(24)로부터 나가는 더러운 공기 출구(36)(도 6 및 7 에 나타나 있음)를 형성하며, 이 출구를 통해 공기가 봉(6) 안으로 끌려 들어가 분리 시스템(10)을 통과하게 된다,
브러시 바아(18)와 후방 롤러(20)는 그들의 각각의 단부에서 하우징(22)의 측벽(38, 40)에 의해 지지된다. 브러시 바아(18)와 후방 롤러(20) 각각은 하우징(22)에 대해 회전할 수 있도록 측벽(38, 40)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
도 7 을 참조하면, 브러시 바아(18)는 강성적인 관의 형태로 되어 있는 코어(42)를 포함하는데, 이 코어 내부에 브러시 바아 모터(미도시)와 동력 전달 장치(44)가 배치된다. 모터 및 동력 전달 장치(44)는 브러시 바아(18)를 구동시킨다. 브러시 바아(18)는 코어(42) 둘레에서 원주 방향으로 서로 이격되어 있는 4개의 강모(bristle) 스트립(46)("스타트"라고도 함)을 포함한다. 강모 스트립(46)은 동일한 분리 각도(즉, 90도)로 서로 이격되어 있다. 각각의 강모 스트립(46)은 반경 방향으로 연장되어 있는 일 열의 강모를 포함하며, 이들 강모는 위치잡기 스트립(48)에 의해 유지된다. 강모는 밀집되어 있어 있을 수 있거나 또는 집단을 이루어 또는 개별적으로 서로 이격되어 있을 수 있다.
각각의 강모 스트립(46)은 대체로 나선형으로 브러시 바아(18)에 대해 길이 방향 및 원주 방향으로 연장되어 있다. 각각의 강모 스트립(46)은 브러시 바아(18)의 길이에 걸쳐 90도의 각도로 원주 방향으로 연장되어 있다. 강모 스트립(46) 각각의 위치잡기 스트립(48)은 코어(42)의 외면에 제공되어 있는 대응하는 홈(50) 내에서 코어(42)에 고정된다. 각각의 홈(50)은 이 홈(50)의 각 가장자리를 따르는 서로 대향하는 립을 갖고 있는데, 이들 립은 위치잡기 스트립(48)과 맞물려 강모 스트립(46)을 코어(42)에 고정시킨다.
시일링 재료 스트립(52)이 강모 스트립(46) 사이에서 코어(42)의 외면에 고정되어 있다. 시일링 재료는 국부적으로 변형될 수 있어, 그 시일링 재료 내로 가압되는 부스러기는 시일링 재료로 적어도 부분적으로 둘러싸이게 된다. 시일링 재료는 탄력적일 수 있어, 일단 부스러기가 빠지면, 그 시일링 재료는 공칭 형상으로 복귀하게 된다. 그러나, 사용 중에 브러시 바아(18)에 작용하는 원심력에 의해 시일링 재료가 그의 공칭 형상으로 복귀할 수 있음을 이해할 것이다.
나타나 있는 실시 형태에서, 시일링 재료는 터프티드(tufted) 재료이다. 이 재료는 예컨대 짧은 밀한 파일(pile)을 갖는 터프티드 재료일 수 있고 직물 기재에 직조되는 필라멘트로 형성될 수 있다. 파일의 필라멘트는 나일론, 또는 비교적 낮은 강직성(stiffeness)을 갖는 다른 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 터프티드 시일링 재료의 강직성은 이 재료의 탄성, 필라멘트 직경, 필라멘트 길이 및 파일 밀도에 달려 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 터프티드 재료는 나일론으로 만들어지고 30㎛ 내지 50㎛의 필라멘트 직경(바람직하게는 30㎛), 0.005 m의 필라멘트 길이, 및 60,000 필라멘트/25mm2의 파일 밀도를 갖는다. 시일링 재료는 터프티드 재료일 필요는 없고, 적절한 유동 제한을 제공하는 폐쇄 셀 발포재와 같은 발포재 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 변형 가능한 시일링 재료가 바람직하지만 필수적인 것은 아님을 이해할 것이다.
총 4개의 시일링 재료 스트립(52)이 있다. 각 시일링 재료 스트립(52)의 두께(즉, 반경 방향 깊이)는 실질적으로 일정하고, 시일링 스트립(52)은 실질적으로 동일하다.
각 시일링 재료 스트립(52)은 인접하는 강모 스트립(46) 사이에서 강성 관(42)의 외면의 실질적으로 전체 반경 방향 및 축방향 범위에 걸쳐 연장되어 있다. 예컨대, 각 시일링 재료 스트립(52)은 브러시 바아(18)의 원주 방향 범위의 75도 내지 90도, 바람직하게는 80도 내지 90도에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다. 강모 스트립(46) 중의 하나 이상과 인접 시일링 재료 스트립(52) 사이에 틈(54)이 형성될 수 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 각 시일링 재료 스트립(52)은 80도의 각도에 걸쳐 연장되어 있고, 5도의 각도로 연장되어 있는 틈(54)이 각 강모 스트립(46)의 각 측에 형성되어 있다(단지 하나의 강모 스트립(46)의 양측에 있는 틈(54)에 참조 부호가 주어져 있음). 틈(54)은 강모 스트립(46)이 시일링 재료 스트립(52)과 접촉함이 없이 약간 휘어질 수 있도록 해준다. 시일링 재료 스트립(52)과 강모 사이에 틈이 제공되지 않도록 시일링 재료 스트립(52)이 강모 스트립에 접할 수 있음을 이해할 것이다. 이는 시일링 효과를 개선할 것으로 기대된다.
더 적거나 더 많은 강모 스트립(46)이 제공될 수 있는데, 이 경우, 대응하는 수의 시일링 재료 스트립(52)이 사용된다. 예컨대, 두 개 또는 세 개의 강모 스트립(46)이 제공될 수 있다.
강모 스트립(46)의 반경 방향 길이는 시일링 재료 스트립(52)의 반경 방향 길이 보다 크다. 즉, 강모 스트립(46)의 선단과 브러시 바아(18)의 회전 축선 사이의 반경 방향 거리는, 시일링 재료 스트립(52)의 주변과 브러시 바아(18)의 회전 축선 사이의 반경 방향 거리 보다 크다. 브러시 바아(18)의 반경은, 브러시 바아(18)의 축선과 강모 스트립(46)의 선단 사이의 거리로 정의된다.
강모 스트립(46)의 강모는 바람직하게는, 강모 스트립(38) 사이에 사이에 배치되는 시일링 재료 보다 강직한 재료로 만들어진다. 강모 스트립은 5㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 7㎛ 의 두께를 갖는 탄소 섬유 필라멘트를 포함할 수 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 탄소 섬유 필라멘트는 길이가 5.9 mm이고, 강모 스트립(38)의 강모 밀도(즉, 강모 스트립(38)의 mm 길이 당 필라멘트의 수)는 12,000 강모/10 mm 이다. 강모는 각 강모 스트립(38)의 길이 방향으로 서로 이격되어 있는 다발로 배치된다. 각 강모 스트립(38)의 길이 10 mm 당 6개의 다발이 있다.
후방 롤러(20)는 터프티드 재료의 스트립에 감싸여 있는 중실 축 형태의 코어(56)를 포함한다. 터프티드 재료는 브러시 바아(18)의 터프티드 재료와 동일할 수 있다.
하우징(22)의 밑면은 열려 있다. 나타나 있는 실시 형태에서, 하우징(22)은 후방 솔 플레이트(58)(도 6 참조)를 포함하는데, 솔 플레이트는 하우징(22)의 측벽(38, 40) 중의 한 측벽으로 다른 측벽까지 청소기 헤드(8)에 대해 횡으로 연장되어 있다. 휠(60) 형태의 지지부가 솔 플레이트(58)에 의해 지지된다. 휠(60)은 각 휠(60)의 하부만 솔 플레이트(58)로부터 돌출되도록 솔 플레이트(58) 안으로 들어가 있다.
각 측벽(38, 40)은 하부 가장자리(62, 64)를 갖는다. 솔 플레이트(28)는 선두 가장자리(66)(작업 가장자리)를 가지며, 이 가장자리는 하부 가장자리(62, 64) 중의 한 가장자리로부터 다른 가장자리까지 연장되어 있다. 측벽(38, 40)의 하부 가장자리(62, 64) 및 솔 플레이트(58)의 선두 가장자리(66)는 챔버(24)의 더러운 공기 입구(68)의 측면 및 후방 주변 가장자리를 함께 형성한다.
더러운 공기 입구(68)의 전방 주변 가장자리는 브러시 바아(18)에 의해 형성된다. 특히, 더러운 공기 입구(68)의 전방 주변은 시일링 재료 스트립(52)의 최하측 반경 방향 주변으로 형성된다.
솔 플레이트(58), 측벽(38, 40) 및 시일링 재료 스트립(52)이 청소 대상 표면으로부터 떨어져 있도록 휠(60)이 상기 청소 대상 표면 상에서 청소기 헤드(8)를 지지한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 브러시 바아(18)는, 시일링 재료 스트립(52)의 상기 표면으로부터의 여유를 제공하되 시일링 재료 스트립(52)과 표면 사이의 시일링 효과를 저해하지 않는 양으로 시일링 재료 스트립(52)이 청소 대상 표면으로부터 이격 되도록 브러시 바아(18)가 배치된다.
솔 플레이트(58)와 측벽(38, 40)은 시일링 재료 스트립(52) 보다 청소 대상 표면으로부터 더 이격된다. 그러므로 후방 시일링 스트립(70)이 선두 가장자리(66)에 인접하여 솔 플레이트(58)의 저부를 따라 제공된다. 측면 시일링 스트립(71, 72)이 측벽(38, 40)의 하부 가장자리(62, 64)를 따라 제공되어 있다. 시일링 스트립(70, 71, 72)은 사용 중에 청소 대상 표면을 시일링한다. 시일링 스트립(70, 71, 72)은 파일, 예컨대 나일론과 같은 적절한 재료로 만들어진 필라멘트를 갖는 터프티드 직물/브러시형 직물을 갖는 재료를 포함한다.
하우징(22)은 청소기 헤드(8)에 대해 횡으로 연장되어 있는 상부 전방 가장자리(74)를 갖는다. 이 상부 전방 가장자리(74)는, 브러시 바아(18)의 회전 축선 의 위쪽에서 그리고 브러시 바아(18)의 정상부의 아래쪽에 있다. 브러시 바아(18)는 상부 전방 가장자리(74)의 앞쪽에서 연장되어 있다. 상부 전방 가장자리(74)와 측벽(38, 40)의 전방 가장자리(75, 77)(도 3 및 4 에 나타나 있음)는 챔버(24)의 전방 개구를 형성한다.
챔버(24)의 일 부분을 형성하는 하우징(22)의 전방 영역의 내측면은 브러시 바아(18)의 정상부 위에서 만곡되어 있다. 챔버(24)의 내면의 곡률 반경은 강모 스트립(46)의 선단의 반경에 대응한다. 전방 가장자리(74)에 인접하는 하우징(22)의 전방 영역은, 사용 중에 부스러기가 브러시 바아(18)에 의해 위쪽으로 그리고/또는 아래쪽으로 던져지는 것을 방지하는 가드(guard)를 제공한다. 그러나, 대안적인 실시 형태에서는, 하우징은 가드로서 배치될 필요는 없고 또한 브러시 바아(18)의 정상부의 앞쪽에서 연장되어 있을 필요도 없음을 이해할 것이다. 작은 틈새를 제공하여 강모의 선단과 하우징(22) 사이의 간섭을 방지할 수 있음을 이해할 것이다. 브러시 바아(18)는, 시일링 재료가 브러시 바아(18)와 전방 가장자리(74)에 인접해 있는 하우징의 내측면 사이에서의 유동을 제한하도록 배치된다.
격벽(76)이 챔버(24) 내부에서 브러시 바아(18)와 챔버 출구(36) 사이에 배치되어 있다. 이 격벽(76)은 청소기 헤드(8)에 대해 횡으로 연장되어 있고 챔버(24)를, 격벽(76)과 챔버 출구(36) 사이의 안정화(settling) 영역(24a)과, 격벽(76)의 앞쪽에 있는 교란 영역(24b)으로 분할한다.
격벽(76)은 챔버(24)를 가로질러 연장되어 있는 전방벽(78)가 후방벽(80)을 포함한다. 전방벽(78)은 각 단부에서 하우징(22)의 측벽(38, 40)에 의해 지지된다. 전방벽(78)은, 브러시 바아(18)에 실질적으로 접하고 청소기 헤드(8)의 직립 방향에 대해 뒤쪽으로 경사져 있는 평면 내에 있다. 전방벽(78)은 이 전방벽(78)의 길이를 따라 연장되어 있는 하부 가장자리(82)와 상부 가장자리(84)를 포함한다. 하부 가장자리(82)와 측벽(38, 40)은 전방벽(78) 아래에서 슬롯 형태의 제 1 부스러기 개구(86)를 형성한다. 제 1 부스러기 개구(86)는 브러시 바아(18)의 회전 축선에 평행한 방향으로 연장되어 있다.
후방벽(80)은 전방벽(78)과 챔버 출구(36) 사이에 배치되며, 전방벽(78)에 실질적으로 평행한 방향으로 챔버(24)의 상부 영역으로부터 아래쪽으로 연장되어 있다.
후방벽(80)은 하우징(22)에 접하는 연결부(88)를 갖고 있다. 이 연결부(88)는 전방 가장자리(90)를 갖고 있다. 전방벽(78)의 상부 가장자리(84)와 연결부(88)의 전방 가장자리(90)는 슬롯 형태의 제 2 부스러기 개구(92)를 형성한다. 이 제 2 부스러기 개구(92)는 브러시 바아(18)의 회전 축선에 평행한 방향으로 연장되어 있다. 전방 가장자리(90)는 브러시 바아(18)의 회전 축선과 실질적으로 같은 높이에 있으며, 전방벽(78)의 상부 가장자리(84)의 위쪽에 걸려 있는 립을 형성한다(즉, 전방 가장자리(90)는 브러시 바아(18)의 회전 축선에 대해 상부 가장자리(84)의 반경 방향 내측으로 돌출되어 있음).
전방벽(78)과 후방벽(80)은 제 2 부스러기 개구(92)로부터 아래쪽으로 전방으로 연장되어 있는 부스러기 회수 통로를 형성한다. 이 회수 통로는 하단부에서 챔버(24)의 안정화 영역(24a) 안으로 개방되어 있다. 후방벽(80)과 전방 가장자리(90) 사이에 있는 연결부(88)의 일 부분은, 청소기 헤드(8)의 직립 방향에 대해 35도 내지 65도의 각도로 전방으로 경사져 있는 경사진 전방면(94)을 갖는다. 이 경사진 전방면(94)은, 부스러기를 전방벽(78)과 후방벽(80)에 의해 형성되는 상기 통로를 따라 아래쪽으로 보내기 위한 방향 전환부를 형성한다.
사용시, 진공 청소기(2)의 청소기 헤드(8)는 바닥, 예컨대 딱딱한 표면을 갖는 바닥 상에 놓인다. 청소기 헤드(8)는 롤러(60)에 의해 표면 상에 지지되며, 그래서 시일링 스트립(70, 71, 72)은 브러시 바아(18)의 시일링 재료의 하부 주변과 함께 청소 대상 표면을 시일링한다. 그러므로 챔버(24)는 시일링 스트립(70, 71, 72) 및 브러시 바아(18)의 시일링 재료(52)에 의해 더러운 공기 입구(68)의 주변 주위에 시일링된다. 추가로, 브러시 바아(18)는 전방 가장자리(74)에 인접해 있는 하우징(22)의 상부 내측면을 시일링한다.
본 명세서에서, 용어 "시일"은 진공 청소기(2)의 사용 중에 미리 정해진 압력차를 유지시킬 수 있는 것을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 예컨대, 챔버(24)는, 챔버(24)를 통과하는 공기 유동이 통상적인 사용 중에(예컨대, 딱딱한/견고한 표면을 청소하기 위해 사용될 때) 챔버(24) 내부와 주변 사이의 적어도 0.65 kPa의 압력차를 유지하기에 충분한 양으로 제한된다면 시일링되는 것으로 간주할 수 있다. 유사하게, 브러시 바아(18)는, 통상적인 사용 중에 챔버(24) 내부와 주변 사이의 적어도 0.65 kPa의 압력차가 유지되도록 전방 개구를 통과하는 공기 유동이 브러시 바아(18)에 의해 제한된다면 하우징(22)에 대해 시일링되는 것으로 간주할 수 있다.
모터와 임펠러는 하우징(22)에 있는 더러운 공기 입구(68)를 통해 공기를 챔버(24) 안으로 끌어 들이고 그 공기는 위쪽으로 챔버 출구(36)와 봉(6)을 통과하여 분리 시스템(10) 안으로 들어가게 된다. 오물이 청정 공기 출구(16)를 통해 배출되기 전에 그 오물은 분리 시스템(10)에 의해 공기로부터 제거된다.
브러시 바아(18)는 도 7 에서 반시계 방향인 정방향으로 구동된다. 브러시 바아(18)는 비교적 높은 회전 속도, 예컨대 600 rpm 내지 3000 rpm, 바람직하게는 600 rpm 내지 1400 rpm 으로 구동된다. 회전 속도를 증가시키면, 미세한 먼지에 대한 픽업 성능이 개선되는 것으로 예상할 수 있다. 시일링 재료(52)와 강모 스트립(46)의 근처에서의 경계층 효과로 인해, 챔버(24)의 교란 영역(24b) 내부에서 브러시 바아(18)의 회전 방향으로 회전 유동이 일어나게 된다. 이 회전 유동은 브러시 바아(18)와 하우징(22)의 전방 가장자리(74) 사이의 틈을 동적으로 시일링한다. 챔버(24)에 대한 이러한 동적 시일링은, 브러시 바아(18)와 하우징(22) 사이의 공기 유동을 더 제한하여 챔버(24) 내부의 압력을 유지시키는데에 도움을 준다.
청소기 헤드(8)가 청소 대상 표면을 가로질러 이동할 때, 강모 스트립(46)의 강모 선단이 그 표면과 접촉하고 부스러기를 후방으로 제 1 부스러기 개구(86) 쪽으로 쓸게 된다. 강모는, 갈라진 틈으로부터 먼지를 제거하고 또한 청소 대상 표면 상에 압착되어 있는 먼지를 교란시키는 데에 특히 효과적이다. 강모 스트립(46)의 각 측면을 따라 연장되어 있는 틈(54)은, 강모가 바닥의 표면에 눌릴 때 그 강모의 휘어짐을 수용한다.
청소기 헤드(8)가 큰 부스러기(즉, 시일링 재료(52)의 주변과 바닥 사이의 틈새 보다 큰 부스러기)(예컨대, 쌀알, 귀리알, 시리얼 등) 위를 지날 때, 시일링 재료(52)가 그 부스러기에 의해 국부적으로 변형된다.
시일링 재료(52)의 국부적인 변형으로 인해, 대부분의 큰 부스러기에 대해, 청소기 헤드(8)는 그 부스러기 위를 타지 않게 되는데, 이는, 시일링 스트립(70, 71, 72), 브러시 바아(18)에 있는 시일링 재료(52) 및 바닥 표면 사이의 시일링 효과를 감소시킬 것이다. 그러므로 브러시 바아(18)와 청소 대상 표면 사이의 시일링은 나쁜 영향을 받지 않으며, 그래서 효과적인 픽업 성능이 유지된다. 시일링 재료(52)에 의해 실질적으로 둘러싸인 큰 부스러기는 후방으로 풀려져 제 1 부스러기 개구(86)를 통과하여 챔버(24)의 안정화 영역(24a) 안으로 들어가게 된다. 더 작은 부스러기 또는 바닥에 들러붙어 있는 작은 부스러기(예컨대, 압착된 먼지)는 강모 스트립(46)에 의해 교란되어 후방으로 쓸려 제 1 부스러기 개구(86)를 통과하여 챔버(24)의 안정화 영역(24a) 안으로 들어가게 된다. 상기 부스러기 및 직접 더러운 공기 입구(68)를 통해 끌려 들어온 다른 부스러기는, 전술한 바와 같이 챔버 출구(36)를 통해 흡인되어 분리 시스템(10)으로 가게 된다.
시일링 재료(52)는 변형되어 표면 긁힘을 유발함이 없이 청소 대상 표면 내의 작은 변화를 수용함을 이해할 것이다.
어떤 경우에, 큰 부스러기, 예컨대 쌀알 또는 큰 먼지 입자와 같은 비교적 높은 관성을 갖는 부스러기는, 위로 흡입되어 챔버 출구(36)를 통과하지 않고, 챔버(24)의 안정화 영역(24a)의 후방벽에서 되튀어 제 1 부스러기 개구(86)를 통과하게 된다. 이러한 부스러기는 브러시 바아(18)와 충돌하고 뒤로 쓸려 제 1 부스러기 개구(86)를 통과하거나 격벽(76)의 전방벽(78)의 전방면을 따라 위쪽으로 구동되어 제 2 부스러기 개구(92) 쪽으로 가게 된다. 위쪽에 걸려 있는 전방 가장자리(90)는 부스러기를 차단하여 그 부스러기를 후방으로 연결부(88)의 경사진 전방면(94) 쪽으로 보내게 된다. 그러므로, 위쪽에 걸려 있는 전방 가장자리(90)는 부스러기가 브러시 바아(18)에 의해 챔버(24)의 내면을 따라 쓸려 전방 개구를 통해 밖으로 나가는 것을 방지한다.
경사진 전방면(94)과 충돌하는 부스러기는 격벽(76)의 전방벽(78)과 후방벽(80) 사이의 통로를 따라 아래쪽으로 내려가 챔버(24)의 안정화 영역(24a) 안으로 들어가게 된다. 부스러기가 전방벽(78) 및 후방벽(98)과 충돌함으로써, 그 부스러기의 운동 에너지의 일부가 소산되어 부스러기의 관성이 감소된다. 따라서, 상기 통로를 따라 하강하여 안정화 영역(24a) 안으로 들어가는 부스러기는 챔버(24)를 통해 흐르는 공기에 동반되어 흡입되어 챔버 출구(36)를 통과해 분리 시스템(10)으로 가게 된다.
하우징(22)의 전방 개구는 브러시 바아(18)가 청소 대상 표면 상에 있는 물체 또는 벽에 밀릴 수 있게 해주며, 그래서 브러시 바아는 그 물체 또는 벽에 인접해 있는 부스러기를 픽업할 수 있다. 이리하여 전체적인 픽업 성능이 개선된다.
후방 롤러(20)는 청소 대상 표면 상의 부스러기 위를 구르게 된다. 그러므로, 그 부스러기는 청소 대상 표면을 따라 긁히지 않는데, 그렇지 않은 경우 부스러기는 표면을 긁게 될 것이다.
청소기 헤드(8)는 작은 부스러기와 큰 부스러기 및 압착된 먼지를 픽업하는데에 효과적이다. 청소기 헤드(8)는 큰 부스러기가 표면 보다 높게 있거나 먼지가 압착되어 있는 딱딱한 표면에 특히 효과적이다.

Claims (5)

  1. 진공 청소기용 청소기 헤드로서,
    브러시 바아의 형태로 되어 있는 교란기, 및
    상기 브러시 바아를 적어도 부분적으로 둘러싸는 챔버, 상기 챔버의 하부에 있는 더러운 공기 입구, 및 하우징의 전방부에서 상기 브러시 바아를 노출시키는 전방 개구를 형성하는 하우징을 포함하고,
    상기 브러시 바아는 상기 브러시 바아의 전체 원주 방향 및 축방향 범위에 걸쳐 연장되어 있는 시일링 재료를 포함하며, 상기 시일링 재료는 터프티드 재료를 포함하고,
    상기 브러시 바아는 상기 하우징에 대해 회전할 수 있게 지지되고, 상기 챔버 안에 배치되며,
    상기 전방 개구는 상기 하우징의 상부 전방 가장자리에 의해 형성되며, 상기 상부 전방 가장자리는 상기 브러시 바아의 회전축 위에 있고, 상기 브러시 바아가 앞쪽 방향으로 구동되는 경우 상기 브러시 바아 근방에서의 경계층 효과로 인해 상기 브러시 바아의 회전 방향으로 상기 챔버 내에 회전 유동이 일어나며, 상기 회전 유동은 상기 브러시 바아와 상기 상부 전방 가장자리 사이의 틈을 동적으로 시일링하는, 진공 청소기용 청소기 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전방 가장자리는 상기 브러시 바아의 정상부의 아래쪽에 있는, 진공 청소기용 청소기 헤드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 정상부는 브러시 바아의 정상부를 넘어 앞쪽으로 연장되어 있어, 부스러기가 브러시 바아에 의해 위쪽으로 던져져 하우징으로부터 벗어나는 것을 방지하는 가드를 형성하는, 진공 청소기용 청소기 헤드.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터프티드 재료는 나일론 필라멘트로 만들어지는, 진공 청소기용 청소기 헤드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 브러시 바아는 상기 하우징에 대해 시일링되어 상기 전방 개구를 통과하는 공기의 유동을 제한하게 되는, 진공 청소기용 청소기 헤드.
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