KR20010001213A - 싸이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심력을 이용하여 공기와 먼지를 분리하는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 집진통 내에서의 공기 유동을 방지할 수 있도록 하여 집진통내로 수집된 먼지가 싸이클론 몸체내로 재 비산됨을 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 몸체 내부로 유입된 먼지를 집진하는 집진통(50)을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 싸이클론 몸체와 집진통 사이에 오염물 안내수단을 구비하여 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 오염물이 상기 오염물 안내수단에 의해 집진통 내부로 안내되도록 한 것을 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 싸이클론 내부의 난류강도 억제를 위한 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.

미국 특허 제5137554호는 싸이클론 장치의 콘(cone)부에 돌출부를 나선형으로 형성한 것을 개시하고 있는데, 이는 선회력을 얻은 먼지등의 입자들이 원활하게 낙하 하도록 한 것이다.

또한, 미국 특허 제3870486호, 제4853008호, 제4373228호, 제4643738호, 제4593429호, 제5080697호, 제513552호, 제5160356호 등은 공기 유동이 역방향으로 일어나는 진공청소기의 싸이클론 집진장치를 개시하고 있는데, 싸이클론 몸체가 콘(cone) 형상으로 형성되어지고, 상기 콘형 싸이클론 몸체 하부에 집진통이 설치되어 있다.

상기 싸이클론 몸체로의 공기 유입은 접선방향으로 유입되어진다.

이와 같은 싸이클론 구조는 도 1 및 도 2를 참조하여 더욱 상세히 후술하고자 한다.

우선, 싸이클론 집진장치는 전체적으로 원통형상 형상을 이루는 싸이클론 몸체(10)가 있고, 상기 싸이클론 몸체의 둘레면 상부 적소에는 공기 및 오염물(먼지, 보푸라기, 종이조각 등등)이 상기 싸이클론 몸체 내의 접선방향으로 흡입될 수 있도록 구성된 흡입 유로관(20)이 구비되어 있다.

또한, 상기 싸이클론 몸체(10)의 내부에는 흡입된 공기를 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출하도록 원통형상의 공기 배출관(30)이 구비되어 있으며, 상기 공기 배출관은 수직방향으로 세워진 상태로써 그 상단이 상기 싸이클론 몸체의 상부를 관통하여 구성된다.

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 콘형 싸이클론 몸체 끝단에는 오염물이 배출되도록 오염물 배출공이 형성되어 있고, 상기 싸이클론 몸체의 하부에는 상기 오염물 배출공과 연통되도록 집진통이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 싸이클론 집진장치의 작용을 설명하면 후술하는 바와 같다.

우선, 싸이클론 몸체(10)내의 공기 배출관(30)을 통해 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.

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)으로 배출되고, 공기는 흡입력이 발생되고 있는 공기 배출관(30)을 통해 싸이클론 몸체(10)의 외부로 배출된다.

상기에서 먼지가 그 원심력에 의해 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 도 1에 도시한 바와 같이 최초 집진통(50) 내로 유입이 이루어지는 과정에서 발생되고 있던 선회력이 계속 존재하고 있음에 따라 상기 집진통 내로 유입된 후에도 계속적인 선회를 행하게 되고, 상승기류를 형성하게 되었다.

이에 따라, 상기 집진통 내부에 집진된 먼지는 상기 집진통 내에서의 공기 유동에 의해 비산하면서 오염물 배출공(40)을 통해 다시 싸이클론 몸체(10) 내로 유출되는 문제점을 발생하였다.

이는, 싸이클론 몸체와 집진통이 수직으로 연통되어 있으며, 상기 싸이클론 몸체 상단부 중앙에 공기 배출관이 형성되어 있고, 상기 공기 배출관을 통해 강한 흡입력이 발생하기 때문에, 상기 공기 배출관의 연장선상의 싸이클론 몸체 내부와 집진통 내부는 상기 흡입력에 의한 상승기류가 형성되어 진다.

한편, 싸이클론 몸체에 접선방향으로 유입되는 흡입 공기는 상기 싸이클론 몸체 내벽을 따라서 하강하는 선회류가 형성되는데, 상기 선회류는 상기 싸이클론 몸체의 집진통 연결부분에서 상기 상승기류와 가까워지게 되면서 상승기류에 편승하여 배출되는 것이다.

이러한 과정에서, 상기 싸이클론 몸체 내벽을 따라 형성되는 선회류에 포함되어 있는 오염물질은 원심력에 의해 상기 싸이클론 몸체의 내벽을 선회하게 되는데, 이 때 오염물질의 중력에 의해 점점 하강하게 된다.

따라서, 상기 싸이클론 몸체의 콘부 끝단에 형성되어 있는 오염물 배출공을 통해 집진통으로 낙하하게 된다.

상기 집진통으로 낙하된 오염물질은 집진통내에서도 계속해서 선회류의 영향을 받게 되어 집진통 내에서 선회하게 된다.

그런데, 상기 상승기류는 집진통 중앙까지도 형성되기 때문에 중력이 매우 미미한 미세 먼지들은 선회하면서 상기 상승기류에 편승되어 배출되는 문제를 가지고 있다.

상기 미세 먼지의 배출은 상기 싸이클론 몸체 내부에서 선회하는 과정과 집진통 내에서 선회하는 과정에서도 일어나고 있다.

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.

또한, 싸이클론 몸체와 집진통이 오염물 배출공에 의해 바로 연통되어 있음에 따라 집진통 내에 수집된 각종 먼지들은 상기 집진통 내에서 존재하고 있는 공기의 선회력에 의해 계속적으로 집진통 내부를 선회하게 된다.

이로 인해, 상기 집진통 내에는 정전기가 발생하게 되어 집진효율을 급격히 저하시키게 된 문제점 역시 발생하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 흡입력에 의해 발생되는 상승기류가 집진통 내에까지 형성되지 않도록 하므로써 집진통내로 수집된 먼지가 싸이클론 몸체내로 재 비산됨을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도

도 2 은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 3 은 본 발명 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도

도 4 는 본 발명 싸이클론 집진장치의 오염물 안내수단을 나타낸 사시도

도 5 는 본 발명 오염물 안내수단의 다른 실시예를 나타낸 사시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

60. 나선형 블레이드 61. 축

62. 날개 70. 유로 가이드

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 몸체 내부로 유입된 먼지를 집진하는 집진통을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 싸이클론 몸체와 집진통 사이에 오염물 안내수단을 구비하여 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 오염물이 상기 오염물 안내수단에 의해 집진통 내부로 안내되도록 한 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치가 제공된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3 및 도 4를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 3 는 본 발명 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도이고, 도 4 는 본 발명 싸이클론 집진장치의 오염물 안내수단을 나타낸 사시도로서, 본 발명은 싸이클론 몸체(10)와 집진통(50) 사이인 상기 집진통의 오염물 유입측에 오염물 안내수단을 구비하여 싸이클론 몸체(10) 내부로 흡입된 오염물이 상기 오염물 안내수단에 의해 집진통(50) 내부로 안내되도록 한 것이다.

이 때, 상기 오염물 안내수단은 축(61)의 둘레를 따라 나선형의 날개(62)가 일체화된 나선형 블레이드(60)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

먼저, 사용자의 필요에 따라 흡입력 발생수단(미도시)을 동작시키면 싸이클론 몸체(10)의 일측 즉, 공기 배출관(30)을 통해 흡입력이 발생된다.

따라서, 먼지가 포함된 공기는 상기 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(10)의 흡입 유로관(20)을 통해 싸이클론 몸체(10)내의 접선방향으로 흡입된 후 상기 싸이클론 몸체의 내부 둘레측을 따라 선회하면서 하강한다.

상기에서 싸이클론 몸체내에서 선회하는 공기중에는 다량의 먼지가 포함되어 있는 상태이고, 상기 먼지는 일정한 질량을 가지고 있음에 따라 원심력을 받게 되므로 싸이클론 몸체(10)의 내벽을 타고 선회하면서 하강한다.

이 때, 상기 집진통의 오염물 유입측에는 나선형 블레이드(60)가 구비되어 있음에 따라 상기 집진통 내부로 유입되는 먼지는 그 자중 및 미세하게 발생하는 공기의 유동에 의해 상기 나선형 블레이드의 안내를 받아 집진통(50) 내부로 유입된다.

또한, 상기와 같이 나선형 블레이드(60)의 안내를 받아 집진통(50) 내부로 유입되는 먼지 및 공기는 상기 나선형 블레이드를 통과하는 과정에서 그 유동이 급격히 상쇄되어 결국, 집진통 내에 집진되는 먼지는 재 비산이 이루어지지 않게 된다.

이는, 비록 나선형 블레이드(60)의 유로 방향이 싸이클론 몸체(10)내로 유입된 공기의 유동방향과 동일하게 형성되어 있다고는 하나, 상기 나선형 블레이드의 위치가 공기 배출관(30)과 흡입 유로관(20) 사이에 위치되어 상기 흡입 유로관을 통해 흡입되는 공기의 유동을 증가시키는 구조가 아니기 때문이다.

즉, 단순히 집진통(50)의 오염물 유입측에 구비되어 있음에 따라 상기 흡입 유로관을 통해 유입되는 공기의 유동은 극히 미미하게만 적용 받게 되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명 오염물 안내수단은 굳이 나선형 블레이드에만 한정하는 것은 아니다.

즉, 도시한 도 5과 같이 싸이클론 몸체(10)와 집진통(50) 사이인 싸이클론 몸체의 내벽을 따라 나선형의 유로 가이드(70)를 일체로 형성함으로써 전술한 나선형 블레이드와 동일한 작용 및 그 효과를 얻을 수 있음은 이해 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예로 도시한 바와 같이 오염물 안내수단은 싸이클론 몸체와 집진통을 구획하는 형태에만 한정되어 사용되는 것이 아닌 여러 형태의 싸이클론 집진장치에 적용될 수 있다.

이는, 단순히 집진통의 오염물 유입측에 상기 오염물 안내수단을 구비함으로써 가능한 것이며, 상기 오염물 안내수단의 크기는 집진통의 오염물 유입측 크기에 비례하므로 굳이 한정하지는 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 싸이클론 집진장치를 구성하는 싸이클론 몸체와 집진통 사이에 오염물 안내수단을 구비함으로써 집진통 내부로 유입되는 공기 및 먼지의 유동이 급격히 감쇠되어 상기 집진통 내에서의 먼지 유동 및 재비산 현상을 방지할 수 있게 된 효과가 있다.

또한, 상기 오염물 안내수단은 단순히 집진통의 오염물 유입측에 구성하면 됨에 따라 그 제작이 간편하게 이루어질 수 있는 효과 역시 있다.

Claims (2)

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 몸체 내부로 유입된 먼지를 집진하는 집진통을 구비하여서 된 것에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체와 집진통 사이에 오염물 안내수단을 구비하여 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 오염물이 상기 오염물 안내수단에 의해 집진통 내부로 안내되도록 한 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   오염물 안내수단은 나선형 블레이드임을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.