KR20010001211A - 싸이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심력을 이용하여 공기와 먼지를 분리하는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 집진통을 통해 수집된 먼지가 집진통 외부로 유출되는 공기와 함께 재 유출되어짐을 방지할 수 있도록 하고, 오염물 배출공 부위에 난류 성분의 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 싸이클론 몸체(10)와, 상기 싸이클론 몸체에 일체로 구비되어 공기 및 오염물이 흡입되는 흡입 유로관(20)과, 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기가 상기 싸이클론 몸체의 외부로 배출되는 공기 배출관(30)과, 상기 싸이클론 몸체의 흡입 유로관이 위치된 측의 반대측에 형성되어 공기와 함께 싸이클론 몸체 내부로 유입된 오염물이 배출되는 오염물 배출공(40)과, 상기 오염 배출공과 연통된 상태로써 오염물 배출공을 통해 배출되는 오염물을 수집하는 집진통(50)을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 집진통의 적소에 집진통 내로 유입된 공기가 다시 싸이클론 몸체 내부로 배출되도록 배출유로(510)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치가 제공된다.

Description

싸이클론 집진장치{cyclone dust collector}

본 발명은 싸이클론(cyclone) 원리를 이용하여 먼지와 같은 각종 오염물을 집진할 수 있는 싸이클론 집진장치에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 먼지를 집진하는 집진통 내의 공기 유동을 원활히 행할 수 있도록 하는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진장치는 원심력을 이용하여 공기와 함께 회전하는 오염물중 상기 공기는 외부로 배출하고 오염물만을 공기에서 분리하여 수집하는 것으로서, 가정용으로는 주로 진공청소기에 적용되고 있다.

상기와 같은 싸이클론 집진장치는 여러 가지 형태가 있지만 그 중 공기의 유입측과 공기의 유출측이 순방향으로 이루어지면서 공기와 먼지를 분리하는 타입과 공기의 유입측과 공기의 유출측이 역방향으로 이루어지면서 공기와 먼지를 분리하는 타입으로도 구분할 수 있다.

이하, 공기의 유입측과 공기의 유출측이 순방향으로 이루어지면서 공기와 먼지를 분리하는 타입의 싸이클론 집진장치에 대하여 도시한 도 1 내지 도 3을 참조로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 전체적으로 원통형상을 이루는 싸이클론 몸체(10)의 일측편에 공기 및 오염물(먼지, 보푸라기, 휴지조각 등등)이 흡입되는 흡입 유로관(20)이 구비되어 있고, 상기 흡입 유로관이 형성된 싸이클론 몸체(10)의 반대측편에는 싸이클론 몸체 내부로 유입된 공기가 배출되는 공기 배출관(30)이 구비되어 있다.

이 때, 상기 공기 배출관은 흡입 유로관(20)을 통해 오염물이 흡입될 수 있도록 흡입력을 발생하는 흡입력 발생수단(도시는 생략함)에 연결되어 있는데, 이는 일반적으로 모터의 구동에 따른 팬의 흡입력을 이용하여 흡입력을 발생하는 수단으로써 이에 관한 도시 및 상세한 설명은 생략한다.

상기 싸이클론 몸체의 공기 배출관(30) 근접부위에는 공기와 함께 싸이클론 몸체(10) 내부로 유입된 오염물이 배출되도록 오염물 배출공(40)이 형성되어 있고, 상기 오염물 배출공과 연통된 상태로써 오염물 배출공을 통해 배출되는 오염물을 수집하도록 집진통(50)이 구비되어 있다.

또한, 상기 싸이클론 몸체 내부의 공기 유입측에는 흡입 유로관을 통해 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기가 선회력을 갖도록 다수의 날개를 가지는 선회류 발생수단(60)이 장착되어 있다.

이와 같이 구성된 싸이클론 집진장치의 작용을 설명하면 후술하는 바와 같다.

우선, 싸이클론 몸체(10)내의 공기 배출관(30)을 통해 외부로부터 흡입력이 발생되면, 먼지가 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체의 흡입 유로관(20)을 통해 싸이클론 몸체(10)내로 흡입된다.

이와 같이 흡입된 공기는 상기 싸이클론 몸체내에 구비된 선회류 발생수단(60)을 통과하는 과정에서 각 날개(61)의 안내를 받아 선회력을 발생하고, 이렇게 발생된 선회력에 의해 상기 싸이클론 몸체의 내부 둘레측을 따라 선회하면서 하강한다.

이 때, 공기와 오염물은 그 중량의 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받게 된다.

이에 따라, 중량을 가지고 있는 먼지는 상기한 원심력에 의해 상기 싸이클론 몸체(10)의 내벽을 타고 흘러내려 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(50)내로 수집되고, 공기는 흡입력이 발생되고 있는 공기 배출관(30)을 통해 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출된다.

상기에서 먼지가 싸이클론 몸체(10)의 내벽을 타고 오염물 배출공(40)을 통해 배출될 수 있음은 전술한 바와 같이 일정한 질량을 가지고 있기 때문이다.

즉, F=me(F;원심력, m;질량, e;싸이클론 몸체의 중심으로부터 싸이클론 몸체의 내벽까지 거리, ω;각 가속도)에 의해 질량이 거의 0에 가까운 공기는 원심력을 거의 발생하지 않지만 질량이 있는 먼지는 원심력의 영향을 받아 상기 싸이클론 몸체의 내벽을 선회하게 되는 것이다.

또한, 거의 중량을 가지고 있지 않은 공기는 공기 배출관(30)을 통해 발생되는 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(10)의 저면에 부딪혀 상기 싸이클론 몸체의 중앙을 따라 재 상승하면서 상기 공기 배출관을 통해 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출된다.

한편, 전술한 바와 같이 먼지가 싸이클론 몸체(10)내를 선회하면서 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(50) 내로 수집될 때에는 상기 먼지와 함께 공기의 일부 역시 상기 집진통 내로 유입된다.

또한, 상기와 같이 집진통 내로 유입된 공기는 도시한 도 3과 같이 최초 집진통(50) 내로 유입이 이루어지는 과정에서 발생되고 있던 선회력이 계속 존재하고 있음에 따라 상기 집진통 내로 유입된 후에도 계속적인 선회를 행하고 이후, 오염물 배출공(40)을 통해 다시 싸이클론 몸체(10) 내로 유입된다.

이는, 질량 보존의 법칙에 따라 공기가 집진통 내부로 유입될 때에는 상기 집진통 내에 있는 다른 공기 혹은 집진통 내부로 유입되는 공기가 상기 집진통 내로 유입된 공기의 양만큼 배출되어야 하는 물리적 사실에 의한 것이다.

이에 따라, 상기 집진통 내에 수집되어 있던 먼지의 일부가 오염물 배출공(40)을 통해 재 유출되는 공기와 함께 섞여 다시 싸이클론 몸체(10)의 내부로 유출될 수 밖에 없었으므로 집진효율이 저하되었다.

즉, 무거운 먼지 입자들은 그 무게로 인해 집진통(50)의 저부에 수집되어 있는 상태를 유지하지만 무게가 거의 없는 휴지나 미세 먼지등은 집진통(50) 내에서의 미약한 공기 유동에 편승되어 싸이클론 몸체(10) 내부로 재 유출되려고 한다.

하지만, 종래에는 상기와 같은 문제를 방지하도록 집진통 내에 별도의 장치를 구비하여 먼지의 재 유출을 방지하고자 하는 연구가 실시되고 있으나 그 구성의 곤란함으로 인해 많은 제약을 받게 되었다.

또한, 전술한 바와 같이 오염물 배출공을 통해 먼지 및 공기가 재 유출되는 과정에서는 싸이클론 몸체 내부로부터 계속적으로 유입되고 있는 공기 및 먼지의 기류와 서로 부딪히게 되어 상기 오염물 배출공이 위치된 부위에서 난류 성분을 발생시키게 되었다.

상기와 같은 난류 성분은 먼지의 집진을 방해함에 따라 결국, 전체적인 집진효율이 저하된 문제점 역시 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 집진통을 통해 수집된 먼지가 집진통 외부로 유출되는 공기와 함께 재 유출되어짐을 방지할 수 있도록 하고, 오염물 배출공 부위에 난류 성분의 발생을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도

도 2 는 일반적인 싸이클론 집진장치의 집진통이 부착된 상태의 일부를 저면에서 본 사시도

도 3 은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 4 는 본 발명 싸이클론 집진장치의 집진통이 부착된 상태의 일부를 저면에서 본 사시도

도 5 은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

500. 집진통 510. 배출유로

511. 공기 유입측 512. 공기 배출측

520. 필터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체에 일체로 구비되어 공기 및 오염물이 흡입되는 흡입 유로관과, 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기가 상기 싸이클론 몸체의 외부로 배출되는 공기 배출관과, 상기 싸이클론 몸체의 흡입 유로관이 위치된 측의 반대측에 형성되어 공기와 함께 싸이클론 몸체 내부로 유입된 오염물이 배출되는 오염물 배출공과, 상기 오염 배출공과 연통된 상태로써 오염물 배출공을 통해 배출되는 오염물을 수집하는 집진통을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 집진통의 적소에 집진통 내로 유입된 공기가 다시 싸이클론 몸체 내부로 배출되도록 배출유로를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4 및 도 5을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4 는 본 발명 싸이클론 집진장치의 집진통이 부착된 상태의 일부를 저면에서 본 사시도이고, 도 5 는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서, 본 발명은 집진통(500)의 적소에 집진통 내로 유입된 공기가 싸이클론 몸체(10) 내부로 재 배출될 수 있도록 배출유로(510)를 구비하여서 된 것이다.

이 때, 상기 배출유로의 공기 유입측(511)은 집진통 내에서 유동하는 공기의 유동 방향에 대하여 대향되도록 형성하고, 상기 배출유로의 공기 배출측(512)은 싸이클론 몸체(10)내에서 선회하는 공기의 선회 방향에 대하여 순방향을 이루도록 즉, 상기 배출유로를 통해 배출되는 집진통 내부의 공기 유동방향과 싸이클론 몸체 내부에서 유동하는 공기의 유동방향이 동일하도록 형성하며, 상기 공기 배출측에는 집진통(500) 내로 유입된 먼지가 재 배출되지 않도록 필터(520)를 구비한다.

이하, 본 발명의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 싸이클론 몸체(10)내의 공기 배출관(30)을 통해 외부로부터 흡입력이 발생되면, 먼지가 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체의 흡입 유로관(20)을 통해 싸이클론 몸체(10)의 접선방향으로 흡입된 후 상기 싸이클론 몸체의 내부 둘레측을 따라 선회하면서 하강한다.

이와 같은 과정에서 공기와 상기 공기속에 포함된 먼지는 서로 다른 원심력의 적용을 받게 되어 먼지와 공기의 분리가 이루어지며, 이렇게 분리되어진 먼지는 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(50) 내로 수집된다.

또한, 상기와 같이 먼지가 집진통 내로 수집되는 과정에서는 공기의 일부도 역시 상기 집진통 내로 유출되며, 이렇게 유출된 공기는 상기 집진통 내에서 선회하게 된다.

이 때, 오염물 배출공(40)을 통해 집진통(500) 내부로 유입된 공기의 유동경로 상에는 상기 집진통 내의 공기가 배출될 수 있도록 안내하는 배출유로(510)가 형성되어 있음에 따라 전술한 바와 같이 집진통 내에서 선회하며 유동하는 공기는 상기 집진통에 구비된 배출유로(510)의 안내를 받아 다시 싸이클론 몸체(10)내로 배출될 수 있다.

이를 도시한 도 5를 참조로 하여 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

우선, 오염물 배출공(40)인 집진통(500) 내로의 공기 및 먼지 유입측이 싸이클론 몸체(10)내에서 선회하는 공기의 유동 경로상에 형성되어 있음과 함께 상기 선회하는 공기에 대향하는 방향을 향하도록 형성되어 있음에 따라 상기 공기 및 먼지의 유입이 원활히 이루어질 수 있음은 이해가능하다.

이에 따라, 상기 오염물 배출공을 통해 집진통(500) 내부로 유입된 먼지 및 공기중 먼지는 그 자중에 의해 상기 집진통의 하부로 떨어지고, 공기는 최초 오염물 배출공(40)을 통과하는 과정에서 미약하나마 존재하고 있던 선회력에 의해 상기 집진통 내의 상부에서 선회하면서 계속적인 유동을 행하게 된다.

이 때, 상기 집진통 내에서 유동하는 공기의 유동 경로상에는 배출유로(510)의 공기 유입측(511)이 형성되어 있음에 따라 상기 공기는 공기 유입측을 통해 배출유로(510)의 안내를 받고, 결국 상기 배출유로의 공기 배출측(512)을 통해 싸이클론 몸체(10)내로 재 배출될 수 있다.

또한, 상기에서 배출유로(510)의 공기 배출측(512)은 비록 싸이클론 몸체(10)내에서 선회하는 공기의 유동 경로상에 형성되어 있지만 상기 선회하는 공기의 방향에 대하여 순방향을 이루도록 형성되어 있음에 따라 상기 싸이클론 몸체내에서 선회하는 공기 혹은 먼지등의 유입이 방지될 뿐만 아니라 상기 배출유로의 공기 배출측(512)을 통해 배출된 공기는 싸이클론 몸체(10)내에서 선회하는 공기에 편승되어 공기 배출관(512)을 통해 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출되거나 혹은 계속적인 순환을 반복하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 배출유로 상에는 필터(520)가 구비되어 있음에 따라 비록 집진통 내의 공기 유동에 의해 미세 먼지 혹은 무게가 거의 없는 휴지등과 같은 이물질이 배출되려고 하나 상기 필터에 의해 싸이클론 몸체(10) 내부로 재 배출되지 못하고 결국, 집진통(500) 내에만 머물러 있게 됨은 이해 가능하다.

이 때, 상기 필터는 설치상의 잇점 및 집진통(500)내에 집진된 먼지의 배출을 원활히 방지하기 위해 배출유로(510)의 공기 유입측(511)에 설치하는 것이 바람직 하다.

또한, 비록 오랜 사용기간에 의해 배출유로(510) 상에 구비된 필터(520)가 막힐 수 있으나 이는, 주기적인 집진통(500)의 청소시 상기 필터를 교체하거나 혹은 청소를 해줌으로써 방지할 수 있고, 본 발명에 따른 작용 즉, 집진통(500) 내로 유입된 공기가 싸이클론 몸체(10) 내부로 원활히 배출될 수 있음에 따라 집진통 내에 집진된 먼지의 부유가 거의 이루어지지 않음에 따라 필터의 막힘현상은 방지될 수 있다.

한편, 본 발명은 싸이클론 집진장치의 형태가 전술한 일 실시예와 같이 공기의 유입측과 공기의 유출측이 순방향으로 이루어지면서 공기와 먼지를 분리하는 타입의 싸이클론 집진장치에만 한정하는 것은 아니다.

즉, 공기의 유입측과 공기의 유출측이 역방향(혹은, 접선방향)으로 이루어진 생태로써 공기와 먼지를 분리하는 타입의 싸이클론 집진장치에도 그 적용이 가능함은 당 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구든 쉽게 이해할 수 있으며 또한, 다양하게 응용 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 싸이클론 집진장치를 구성하는 집진통에 집진통 내로 유입된 공기가 싸이클론 몸체내로 재 배출될 수 있는 배출유로를 구비함에 따라 다음과 같은 각 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 집진통 내로의 공기 유입측과 공기 배출측이 구분되어 유입되는 공기와 배출되는 공기가 상호 부딪힘에 따른 난류 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 집진통 내로 집진된 먼지가 싸이클론 몸체내로 재 유입됨을 방지할 수 있으므로 집진효율이 상승된 효과가 있다.

Claims (1)

1. 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체에 일체로 구비되어 공기 및 오염물이 흡입되는 흡입 유로관과, 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기가 상기 싸이클론 몸체의 외부로 배출되는 공기 배출관과, 상기 싸이클론 몸체의 흡입 유로관이 위치된 측의 반대측에 형성되어 공기와 함께 싸이클론 몸체 내부로 유입된 오염물이 배출되는 오염물 배출공과, 상기 오염 배출공과 연통된 상태로써 오염물 배출공을 통해 배출되는 오염물을 수집하는 집진통을 구비하여서 된 것에 있어서,

   상기 집진통의 적소에 집진통 내로 유입된 공기가 다시 싸이클론 몸체 내부로 배출되도록 배출유로를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.