KR20010053560A - 기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치 - Google Patents

기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치 Download PDF

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KR20010053560A
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톰슨앤드류월터맥레
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다이슨 제임스
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Abstract

본 발명은 공기-회전면을 형성하는 외벽(32a), 내벽(34a), 외벽(32a)과 실질적으로 접선으로 기류를 흡입하는 기류 입구, 공기를 집진 장치(32)로부터 배출하는 기류 출구, 및 집진 장치(32) 내에 위치된 적어도 하나의 핀 또는 배플(30)을 가진 집진 장치(32)를 포함하고, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플(30)이 상기 집진 장치(32)의 내벽(34a) 상에 위치되고 이 내벽으로부터 외측으로 돌출하는 것을 특징으로 하는, 기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치를 제공한다. 상기 내벽(34a) 상에 핀 또는 배플(30)이 제공됨으로써 이를 통과하는 기류가 중단된 후 분리 장치 내에 잔류된 오물 및 먼지 입자가 다시 부유하는 것을 억제한다.

Description

기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치 {APPARATUS FOR SEPARATING DIRT OR DUST FROM AN AIRFLOW}
원심 분리 작용을 이용하여 기류로부터 오물(dirt) 또는 먼지(dust) 입자를 분리하는 진공 청소기는 공지되어 있다. 본질적으로, 기류는 접선 방식으로 원통형 또는 원뿔대형 표면으로 흡입되어 기류가 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 동작으로 원통형 및 원뿔대형 표면으로 이동하게 된다. 원심력(centrifugal forces)이 오물 또는 먼지 입자를 이들이 사이클론(cyclone)의 고정 벽에 접촉될 때까지 반경방향 외측으로 밀어낸다. 그러면 기류로부터 오물 또는 먼지 입자가 분리되어 체임버 내에 집진된다. 체임버의 외벽 또는 표면 상에 핀(fin), 배플(baffle) 또는 리브(rib)를 제공하여 기류로부터 분리된 오물 및 먼지를 용기 내에 정착시키는 방법은 이미 제안되어 있다. 핀 또는 배플은, 특히 집진 체임버를 먼저 비우지 않고 진공 청소기의 스위치를 켰을 때, 분리된 오물 및 먼지가 다시 부유(re-entrainment)하는 것을 또한 억제한다. 상기와 같은 유형의 배열은 GB 2 298 598 A, US 2 171 248 및 DE 754339에 예시 및 개시되어 있다.
종래 기술의 배열 모두에는, 오물 및 먼지의 정착을 촉진하고 다시 부유하는 것을 억제하기 위한 핀, 배플 또는 리브가 분리 장치의 외벽에 위치된다. 이 위치는 기류 내에 부유하고 있거나 체임버 내에 정착된 잔류 오물 및 먼지 대부분이 외벽에 근접하여 위치되기 때문에 당연하다. 그러나, 핀 또는 배플을 외벽에 배열하게 되면, 상기 유형의 진공 청소기를 제조 및 조립하는 도중에, 특히 구성품을 집진 체임버 내부에 삽입하는 것이 바람직하고 그 직경이 체임버와 유사할 때, 약간의 어려움이 있을 수 있다. 핀 또는 배플이 외벽으로부터 내측으로 돌출함으로써 원하는 구성을 달성하는 것이 곤란하거나 또는 불가능할 수 있다.
본 발명은 기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치에 관한 것이며, 전적은 아니지만 특히 진공 청소기용 장치에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 분리 장치와 결합된 직립 상태의 진공 청소기를 각각 예시한 정면도 및 측면도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 예시된 분리 장치 일부의 수직 단면도 및 수평 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 분리 장치와 결합된 원통형 진공 청소기를 각각 예시한 측면도 및 평면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 예시된 분리 장치의 수직 단면도 및 수평 단면도.
도 5a 및 도 5b는 도 3에 예시된 바와 같은 원통형 청소기 내에 결합시키는데 적합한 다른 배열의 분리 장치의 수직 단면도 및 수평 단면도.
본 발명의 목적은 현존하는 배열의 구조적 단점을 갖지 않은 전술한 유형의 오물 및 먼지 분리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 제조가 용이하며 비용이 적게 들고 분리 효율은 현존하는 배열과 동일하거나 또는 더 양호한 오물 및 먼지 분리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기류로부터 이미 분리된 오물 및 먼지가 다시 부유하는 것을 억제하는 오물 및 먼지 분리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치를 제공하는 것으로서, 상기 장치는 공기-회전면(air-rotational surface)을 형성하는 외벽, 내벽, 기류를 외벽과 실질적으로 접선으로 흡입하는 기류 입구, 공기를 집진 장치로부터 배출하는 기류 출구, 및 집진 장치 내에 위치된 적어도 하나의 핀 또는 배플을 가진 집진 장치(collector)를 포함하고, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 집진 장치의 내벽에 위치되고 이 내벽으로부터 외측으로 돌출하는 것을 특징으로 한다.
추가적인 장점을 가진 특징은 종속항에 개시된다.
핀 또는 배플을 분리 장치의 외벽으로부터 내벽으로 옮기더라도 장치의 분리 효율이 저하되지 않고, 또한 적어도 전술한 종래 기술의 배열 정도는 다시 부유하는 것을 억제한다는 사실을 알았다. 이것은 장치 내의 오물 및 먼지 입자 상에 작용하는 원심력이 제공되는 경우, 외벽에 배열된 핀 또는 배플이 보다 중요한 효과과 있을 것으로 예상될 수 있기 때문에 놀라운 일이다. 그러나, 핀 또는 배플을 내벽으로 옮김으로써 외벽의 직경과 유사한 직경을 가진 구성품이 용기 내에 어렵지 않게 삽입될 수 있다. 핀 또는 배플은 내벽과 일체로 성형되거나, 또는 제조 중에 내벽에 고정시킬 수 있다.
다음에 본 발명의 세 가지 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 상단 케이스(12), 지팡이(wand)처럼 사용할 수 있도록 릴리스가능한 직립 핸들(upstanding handle)(14), 하단 모터 케이스(16), 및 모터 케이스(16)에 회전가능하게 장착된 청소기 헤드(18)가 필수적으로 포함되는 사이클론 진공 청소기(10)의 도면이다. 휠(wheel)(20)이 모터 케이스(16)에 장착되어 진공 청소기(10)를 청소할 표면 위로 용이하게 움직일 수 있다.
상단 케이스(12)는 오물 및 먼지 분리 장치(22)와 결합되고, 본 발명은 오물 및 먼지 분리 장치 내에 위치된다. 따라서, 청소기(10)의 나머지 부분은 쇄선으로 표시되어 있고 오물 및 먼지 분리 장치(22)만 실선으로 표시되어 있다.
오물 및 먼지 분리 장치(22)가 내부 고효율 사이클론(26)이 장착된 외부 저효율 사이클론(24)으로 구성되는 것은 필수적이다. 외부 사이클론(24)과 내부 사이클론(26) 사이에 측판(shroud)(28)이 장착된다. 측판(28)은 외부 사이클론(24)으로부터 출구를 형성하여 내부 사이클론(26)의 입구로 통한다. 사용 시, 공기는 청소기 헤드(18) 또는 릴리스하여 지팡이로 사용할 수 있도록 구성된 핸들(14)을 거쳐 진공 청소기(10) 내로 흡입된다. 적당한 덕트(도시되지 않음)를 통해 오염된 공기가 외부 사이클론(24)의 접선 입구로 안내된다. 공기가 외부 사이클론(24)의 내부 둘레의 와류형, 헬리컬 통로(swirling, helical path)를 따라 흐름으로써 솜털(fluff), 부스러기(debris) 및 큰 입자가 외부 사이클론(24)의 바닥에 쌓인다. 그 후, 공기가 상측으로 흘러 측판(28)을 거쳐 외부 사이클론(24)으로부터 배출된다. 다음에 공기는 내부 사이클론(26)의 내부로 안내되어 여기에서 매우 빠른 속도로 가속된다. 내부 사이클론(26)의 상승 기류 내에 부유하는 잔류 오물 및 먼지 입자는 기류로부터 분리되어 내부 사이클론(26)의 바닥에 집진된다. 공기는 내부 사이클론(26)의 상측 말단에 위치된 와류 파인더(vortex finder)를 거쳐 내부 사이클론으로부터 배출된 다음 오염되지 않은 공기가 적당한 덕트를 통해 진공 청소기의 오염되지 않은 공기 출구로 안내된다.
전술한 특징을 가진 진공 청소기는 이미 공지되어 있다. 그뿐 아니라, 전술한 분리 장치의 특징 또한 잘 알려져 있다. 그러나, 도 1에 예시된 실시예는 외부 사이클론(24)의 내벽을 형성하는 내부 사이클론(26)의 외벽에 위치된 핀 또는 배플(30)을 또한 포함한다. 핀 또는 배플(30)이 본 발명의 주요 부재를 형성한다.
핀 또는 배플(30)의 모습 및 구조는 도 2a 및 도 2b에 더욱 명료하게 예시되어 있다. 도 2a는 분리 장치(22)의 하단부를 따라 절취된 수직 단면도로서, 단지 외부 사이클론(24)의 벽 및 내부 사이클론(26)의 집진 체임버(collecting chamber)만 예시되어 있다. 도 2b는 도 2a의 선 b-b를 따라 절취된 단면도이다.
도 2a에서, 분리 장치(22)는 외부 사이클론(24)의 외벽(32)에 의하여 경계를 이루고 있다. 외벽(32)은 직립 원통형 벽(32a) 및 원형 베이스(32b)를 가진다. 외벽은 투명 플라스틱 소재로 성형되며 도 1에 예시된 메인 케이스(12)의 상단부와 공지된 방식으로 밀봉, 결합된다. 메인 하우징(12) 상에 위치된 직립 돌출부(도시되지 않음)와 협동하도록 설계된 리세스(recess)(32c)가 실린더(32)의 베이스(32b)에 형성되어, 메인 케이스를 비우기 위하여 떼어낸 후 분리 장치(22)를 정확하게 위치시킬 수 있다.
내부 사이클론(26)의 일부를 형성하는 집진 체임버(34)가 외부 사이클론(24)의 내부에 위치된다. 집진 체임버(34)는 상단 원통형 부분(34a), 및 외부 체임버(32)의 베이스(32b)와 밀봉, 협동하는 하단 원뿔대형 부분(34b)을 가진다. 또한, 집진 체임버(34)는 외부 사이클론(24)의 내벽을 형성한다. 큰 입자 집진 영역(36a)은 원통형 벽(32a)과 집진 체임버(34)의 하단부(34b)의 경사진 벽 사이에 형성된다. 외부 사이클론(34) 내에서 분리된 솜털. 부스러기 및 큰 오물 입자는 상기 영역에 집진된다. 집진 체임버(34)의 하단부(34b)는 내부 사이클론(26)의 집진 영역(36b)을 형성한다. 사용 시, 집진 체임버(34)의 상단 에지(34c)가 내부 사이클론(26)의 일부를 형성하는 원뿔대형 부분(도시되지 않음)과 밀봉, 결합된다.
핀 또는 배플(30)은 집진 체임버(34)의 원통형 부분(34a)의 외측에 위치되어 하단부(34b)의 경사진 벽과 합치되도록 하측으로 연장된다. 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 등거리로 이격된 4개의 핀 또는 배플(30)이 제공된다. 각각의 핀 또는 배플(30)은 원통형 부분(34a)으로부터 반경방향 외측으로 원통형 벽(32a)을 향하여 연장된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 핀 또는 배플(30)은 원통형 부분(34a)으로부터 외측으로 20 ~ 25mm 사이, 바람직하기로는 21.6mm의 거리만큼 돌출한다. 원통형 부분(34a)과 원통형 벽(32a) 사이의 거리는 38 ~ 40mm이며, 38.15mm가 바람직하다. 각각의 핀 또는 배플(30)의 상단 에지는 내부 사이클론(26)의 종축에 대하여 비스듬히 하측으로 경사진다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 핀 또는 배플(30)의 상단 에지의 종축에 대한 경사각은 45°이다. 그러나, 경사각은 변경될 수 있으나 30°~ 60°사이가 바람직하다.
핀 또는 배플(30)을 내부 사이클론 집진 체임버(34)의 원통형 부분(34a)에 의하여 형성된 내벽에 제공하더라도 분리 장치(22)의 분리 효율이 완전히 저하되지않고, 특히 집진 영역(36a)을 먼저 비우지 않고 진공 청소기(10)의 스위치를 켰을 때 집진 영역(36a) 내에 집진된 오물 및 먼지 입자가 임의로 다시 부유할 수 있는 가능성을 또한 상당히 억제시킨다는 사실을 실험을 통해 알았다.
본 발명은 원통형 청소기에도 동등하게 적용될 수 있으며, 본 발명과 결합된 원통형 청소기를 도 3a 및 도 3b에 예시한다. 진공 청소기(50)는 휠(wheel)(54) 이 그 위에 장착된 샤시(chassis)(52), 모터가 내장된 모터 케이스(56), 오염된 공기를 청소기 내로 흡입하는 적당한 바닥 도구(floor tool)가 부착될 수 있는 호스(58), 및 오물 및 먼지 분리 장치(60)를 포함하는 것이 필수적이다. 종래와 같이, 오염된 공기는 모터로 구동되는 팬(fan)에 의하여 발생된 흡입력으로 호스(58)를 통해 분리 장치(60)로 흡입된다.
당연히, 분리 장치(60)는 도 1 및 도 2에 예시하여 설명한 부재와 정확하게 동일하다. 그러나, 이 경우, 장치(60)의 전체 치수는 상기 도면에 예시된 치수와 상이하며, 내부 사이클론 또한 원뿔대형 하단부를 가진다. 그러나, 이렇게 상이하더라도 분리 장치(60)의 동작에는 전혀 영향이 없다. 전술한 바와 같이, 공기는 접선 입구(64)를 거쳐 외부 사이클론(62)으로 흡입되어 솜털, 부스러기 및 큰 오물 입자가 제1의 오물 집진 영역(66)에 쌓이도록 외벽 둘레를 선회한다. 다음에, 공기는 측판(68)을 거쳐 외부 사이클론(62)으로부터 배출되어 내부 사이클론(70)의 내부를 통과하고, 여기에서 미세한 먼지 및 오물이 기류로부터 분리되어 집진 체임버(72) 내에 집진되도록 가속된다. 오염되지 않은 공기는 내부 사이클론(70)의 상단에 위치된 와류 파인더(74)를 통해 배출되어 적당한 덕트에 의하여 기계로부터 빠져 나간다.
도 4a 및 도 4b는 각각 오물 및 먼지 분리 장치(60)의 수직 및 수평 단면도이다. 수평 단면도는 선 IV-IV를 따라 절취된 도면이다. 원통형 외벽(62a)은 원뿔대형 하단 벽(62b)에 연결된다. 또한, 원통형 벽(62a) 및 하단 벽(62b)은 투명 플라스틱 소재로 제조된다. 내부 사이클론의 집진 체임버(72)는 원통형 부분(72a) ,및 원뿔대형 베이스부(62b)로부터 연장되며 이에 맞대어 밀봉, 결합된 원뿔대형 부분(72b)을 가진다. 전술한 바와 같이, 원통형 부분(72a)의 상단 립(upper lip)(72c)은 기류로부터 미세한 오물 및 먼지 입자를 분리할 수 있는 원뿔대형 사이클론(70)과 밀봉, 결합되도록 배열된다.
4개의 반경방향 배플(80)이 집진 체임버(72)의 원통형 부분(72a)의 외면 둘레에 등거리로 이격되어 배치된다. 전술한 바와 같이, 핀 또는 배플(80)은 원뿔대형 부분(62b)과 합치되도록 하측으로 연장된다. 핀 또는 배플(80)은 원통형 부분(72a)으로부터 대략 21.5mm 거리만큼 외측으로 연장되며, 원통형 부분(72a)과 외벽(62a) 사이의 거리는 대략 38-40mm이다. 각각의 핀 또는 배플(80)의 상단 에지는 내부 사이클론(70)의 종축에 대하여 대략 50°만큼 경사진다.
전술한 바와 같이, 핀 또는 배플(80)은 외부 사이클론(66) 내에 집진되어 진공 청소기의 스위치를 끈 후 외부 사이클론(66) 내에 잔류하는 오물 및 먼지 입자가 다시 부유하지 않도록 작용한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예의 도면이다. 상기 도면은 도 4a 및 도 4b와 아주 유사하며, 추가의 핀 또는 배플(90)이 원래의 핀 또는 배플(80)로부터 반경방향 외측으로 외벽(62a) 상에 또한 장착될 수 있다는 점을 예시하고 있다. 따라서, 외부 사이클론(66) 둘레에 이격되어 위치된 대향하는 핀 또는 배플(80 ,90) 사이에 갭(gap)이 형성된다. 이 갭으로 인하여 진공 청소기의 스위치를 끈 후 오물 및 먼지 입자가 다시 부유하는 것을 추가로 방지하게 된다.
도 5에 예시된 바람직한 실시예에 있어서, 추가의 배플(90)이 원통형 외벽(62a)에 장착되어 내벽(72a)에 장착된 핀 또는 배플(80)의 상단 에지까지 상측으로 연장된다. 또한, 추가의 핀 또는 배플(90) 각각의 상단 에지도 내부 사이클론(70)의 종축에 대하여 핀 또는 배플(80)의 상단면과 각도는 동일하지만 반대 방향으로 경사진다. 추가의 핀 또는 배플(90)은 원뿔대형 베이스부(62b)와 합치되도록 하측으로 연장된다. 핀 또는 배플(80)과 추가의 핀 또는 배플(90) 사이에 형성된 갭은 5 ~ 10mm 사이이며, 8.6mm이 바람직하다. 추가의 핀 또는 배플(90)은 외부 사이클론(66) 내에 대략 8.4mm의 거리로 돌출한다.
당업자가 여러 가지로 변형 및 변경할 수 있다는 점은 명백하다. 이러한 변형 및 변경을 본 발명의 범위에 포함시키려는 것이다.

Claims (20)

  1. 공기-회전면을 형성하는 외벽,
    내벽,
    외벽과 실질적으로 접선으로 기류를 흡입하는 기류 입구,
    공기를 집진 장치로부터 배출하는 기류 출구, 및
    집진 장치 내에 위치된 적어도 하나의 핀 또는 배플
    을 가진 집진 장치를 포함하고,
    상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 상기 집진 장치의 내벽 상에 위치되고 이 내벽으로부터 외측으로 돌출하는
    것을 특징으로 하는
    기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 핀 또는 배플이 제공되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 2개 내지 6개의 핀 또는 배플이 제공되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 4개의 핀 또는 배플이 제공되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 상기 내벽으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 상기 집진 장치의 종축에 대하여 경사진 상단 에지를 갖는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상단 에지의 종축에 대한 경사각이 30°내지 60°사이인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상단 에지의 종축에 대한 경사각이 45°내지 50°사이인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 상기 내벽과 외벽 사이에 4분의 1과 4분의 3 사이의 거리로 연장되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 또는 각각의 핀 또는 배플이 상기 내벽과 외벽 사이에 실질적으로 2분의 1 거리로 연장되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외벽이 실질적으로 원통형인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내벽이 실질적으로 원통형인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내벽이 별개의 사이클론 분리 장치의 일부분에 의하여 형성되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 별개의 사이클론 분리 장치가 상기 집진 장치보다 분리 효율이 높은 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 별개의 사이클론 분리 장치가 상기 집진 장치 내에 실질적으로 전부 위치되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀 또는 배플의 반경방향 외측의 외벽 상에 추가의 핀 또는 배플이 제공되는 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 추가의 핀 또는 배플이 상기 핀 또는 배플과 실질적으로 형상이 동일한 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 각 쌍의 핀 또는 배플 사이의 거리가 상기 내벽과 외벽 사이 거리의 8분의 1과 2분의 1 사이인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 각 쌍의 핀 또는 배플 사이의 거리가 상기 내벽과 외벽 사이 거리의 실질적으로 4분의 1인 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
  20. 첨부 도면에 예시된 실시예 중 어느 하나를 참조하여 실질적으로 개시된 바와 같은 기류로부터 오물 또는 먼지를 분리하는 장치.
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