KR20010078631A - 진공청소기용 싸이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공청소기에 사용이 적합한 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체로 오염물 및 공기를 흡입하는 오염공기 흡입구와, 상기 싸이클론 몸체에서 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구와, 상기 싸이클론 몸체에서 분리된 오염물을 배출하는 오염물 배출구를 포함하는 싸이클론 집진장치에 있어서, 상기 싸이클론 몸체의 내부에는 상기 공기 배출구에 대향하는 위치에 유동안내수단이 설치되어, 상기 싸이클론 몸체의 내부의 선회력을 향상시킴과 아울러 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치를 제공한다.

Description

진공청소기용 싸이클론 집진장치{cyclone collector for vaccum cleaner}

본 발명은 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 특히 진공청소기에 사용이적합한 진공청소기용 싸이클론 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진장치(cyclone collector)는 싸이클론 원리를 이용하여 공기중에 포함된 오염물(먼지, 보푸라기, 휴지조각 등)을 집진하는 장치이다. 싸이클론 집진장치는 여러 분야에서 사용되는데 가정용으로는 주로 진공청소기에 적용되고 있다.

싸이클론 집진장치는 미국특허4643748, 미국특허4353008, 미국특허5078761, 미국특허145499 등에 여러 가지 형태의 것이 제안되어 있다.

싸이클론 집진장치는 오염물을 포함한 공기(이하 "오염공기")가 유입되는 방향과 정화된 공기가 배출되는 방향이 대략 같은 싸이클론 집진장치(이하 "순방향 싸이클론 집진장치")와, 반대인 싸이클론 집진장치(이하 "역방향 싸이클론 집진장치")로 나눌 수 있다.

먼저, 종래의 단방향형 싸이클론 집진장치를 설명하면 다음과 같다.

단방향형 싸이클론 집진장치에서 공기 흡입 방향이 싸이클론 몸체의 축방향으로 이루어지는 집진장치(도 1 및 도 2)와 접선방향으로 이루어지는 집진장치(도 3 및 도 4)로 나누어 진다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래 단방향형 싸이클론 집진장치의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

원통형상의 싸이클론 몸체(1)의 일측에는 오염공기를 축방향으로 흡입하기 위한 흡입구(2)가 형성되며, 타측에는 정화된 공기를 축방향으로 배출시키는 공기배출구(4)가 형성된다. 그리고, 싸이클론 몸체(1) 내부에는 축방향으로 흡입된 공기를 접선방향으로 회전시키는 회전력부여수단(3)이 설치되며, 배출구(4)측에는 원심력에 의해 분리된 오염물을 접선방향으로 안내하는 오염물 배출구(5)가 설치되며, 상기 오염물 배출구(5)의 일단에는 집진함(6)이 탈착가능하게 설치된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 단방향형 싸이클론 집진장치의 다른 실시예도 상술한 싸이클론 집진장치와 기본적인 구조는 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 흡입구(12)가 싸이클론 몸체(1)에 대하여 접선방향으로 설치되므로, 별도의 회전력부여수단은 없다. 도면부호 11은 싸이클론 몸체, 13은 공기배출구, 14는 오염물배출구, 15는 집진함을 의미한다.

한편, 진공청소기에 상술한 싸이클론 집진장치를 사용하는 경우에는, 싸이클론 집진장치를 청소기 본체에 설치하여 사용하거나, 청소기 본체와 흡입구체의 사이에 설치하여 사용하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하며, 종래의 싸이클론 집진장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

싸이클론 집진장치가 작동하면, 흡입력 발생수단 예를 들어 진공청소기의 흡입팬(미도시)이 동작하여 흡입력을 발생시키므로 실내의 오염물이 공기와 함께 흡입구(2)를 통해 상기 싸이클론 몸체(1)로 흡입된다.

이때, 축방향으로 흡입된 오염공기는 회전력부여수단(3)을 통과하면서 접선방향으로 회전력을 부여받게 되고, 이에 따라 상기 오염공기는 싸이클론 몸체(1) 내에서 회전을 하게된다. 따라서, 무게가 비교적 가벼운 공기는 윈심력을 적게 받으므로 싸이클론 몸체(1)의 중심부분으로 모여들면서 회오리를 일으킨다. 그리고,어느 순간 공기배출구 방향의 유동(배출기류)이 형성되어 공기는 공기 배출구(4)를 통해 배출된다. 그러나, 공기보다 무거운 오염물은 원심력을 많이 받게 되어 싸이클론 몸체(1)의 내벽면을 따라 유동하고, 결국은 오염물배출구(5)측에 설치된 집진함(6)으로 들어가게 된다.

그리고, 집진함(6)에 오염물이 소정 한도 이상 포집되면 상기 집진함을 오염물 배출구(5)에서 분리하여 오염물을 버린 다음 다시 결합시켜 사용하게 된다.

종래의 다른 싸이클론 집진장치(도 3 및 도 4)의 동작원리도 상술한 바와 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 다른 싸이클론 집진장치에서는 오염공기가 싸이클론 몸체의 접선 방향으로 유입되므로 별도의 회전력부여수단없이도 오염공기는 원심력을 받게 된다.

도 5을 참조하여, 종래의 역방향 싸이클론 집진장치를 설명하면 다음과 같다.

원통형상의 싸이클론 몸체(31)의 상부에는 접선방향으로 오염공기가 흡입되도록 흡입구(32)가 형성되며, 하부에는 원심력에 의해 분리된 오염물을 접선방향으로 안내하는 오염물 배출구(34)가 설치되며, 상기 오염물 배출구(35)에는 집진함(35)이 탈착가능하게 설치된다.

한편, 역방향 싸이클론 집진장치에서는 순방향 싸이클론 집진장치와는 달리 정화된 공기를 배출시키는 공기배출구(34)가 흡입구(32)가 설치된 부분 즉 싸이클론 몸체(1)의 상부에 축방향으로 설치된다.

상술한 역방향 싸이클론 집진장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

흡입구(32)로 흡입된 오염공기는 싸이클론 몸체(31)의 내벽을 따라 회전하면서 하강하게 되고 오염물은 분리되어 집진함(35)에 포집된다.

한편, 정화된 공기는 공기배출구(33)를 통해 작용하는 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(1) 저부로부터 공기배출구(33)측으로 방향을 바꾸어 상승하여 싸이클론 몸체(33) 외부로 배출된다.

즉, 역방향 싸이클론 집진장치에서는 싸이클론 몸체(1)의 내벽을 따라 선회하는 유동(선회류)이 싸이클론 몸체의 저부(공기배출구의 반대측면)에서는 방향을 바꾸어 상승하는 배출기류가 된다.

그러나, 상술한 종래의 싸이클론 집진장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 싸이클론 몸체로 흡입되는 오염공기가 원심력을 충분히 받지 못하여 오염물이 효과적으로 집진되지 않고 배출공기에 편승되어 다시 싸이클론 몸체의 외부로 배출되어 집진효율이 떨어진다는 단점이 있었다.

둘째, 싸이클론 몸체 내에서 발생하게 되는 선회류와 배출기류가 서로 간섭을 일으키게 되고, 이는 유동저항이 되므로 압손이 커지고 소음이 증가한다는 단점이 있었다. 이러한 문제점은 역방향 싸이클론 집진장치에서 더욱 심하게 발생한다. 왜냐하면, 역방향 싸이클론 집진장치에서는 싸이클론 몸체의 저부에서 선회하는 유동이 배출기류로 바뀌는 과정에서 서로 충돌하게 되어 난류가 발생하고 이는 공기저항요소로 작용하기 때문이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 집진효율을 향상시킬 수 있는 싸이클론 집진장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유동저항을 감소시켜 소음 및 압손을 저감할 수 있는 싸이클론 집진장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 싸이클론 집진장치의 일 실시예를 나타낸 종단면도

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 3은 종래의 싸이클론 집진장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도

도 5는 종래의 역방향 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도

도 6은 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제1실시예를 나타낸 종단면도

도 7은 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제2실시예로 나타낸 종단면도

도 8은 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제3실시예를 나타낸 종단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 11 : 싸이클론 몸체 2, 12 : 오염공기 흡입구

4, 13 : 공기 배출구 5, 14 : 오염물 배출구

7, 17 : 안내부 8, 18 : 유동간섭방지부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체로 오염물 및 공기를 흡입하는 흡입하는 오염공기 흡입구와, 상기 싸이클론 몸체에서 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구와, 상기 싸이클론 몸체에서 분리된 오염물을 배출하는 오염물 배출구를 포함하는 싸이클론 집진장치에 있어서, 상기 싸이클론 몸체의 내부에는 상기 공기 배출구에 대향하는 위치에 유동안내수단이 설치되어, 상기 싸이클론 몸체의 내부의 선회력을 향상시킴과 아울러 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치를 제공한다.

여기서, 상기 유동안내수단은 상기 공기배출구 방향으로 갈수록 직경이 커지는 형상으로 구성되어, 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 유동간섭방지부를 가진다.

또한, 상기 유동간섭방지부의 일단에는 상기 유동간섭방지부를 지지하면서, 공기 배출구를 통하여 발생하는 배출압력 발생 영역으로 흡입되는 공기가 유동되지 못하도록 하는 안내부가 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 집진효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 소음 및 압손을 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6는 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제1실시예를 나타낸 종단면도이다. 이를 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 종래와 동일한 구성요소는 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 그에 대한 설명은 생략한다.

본 발명도 기본적으로는 종래와 동일하게 싸이클론 몸체(1), 오염공기흡입구(2), 공기 배출구(4), 집진함(6) 및 회전력부여수단(3)으로 이루어진다.

다만, 본 발명에서 싸이클론 몸체(1) 내로 흡입되는 공기의 원심력을 향상시킴과 아울러 유동 저항을 감소시키는 역할을 하는 유동안내수단이 싸이클론 몸체 내부의 소정 위치에 설치된다. 여기서, 상기 유동안내수단은 공기배출구(4)의 대향면에 설치되는 것이 바람직하다.

상세히 설명하면, 유동안내수단은 공기배출구(4)의 대향면, 즉 회전력부여수단(3)의 출구측에 설치된다.

그리고, 유동안내수단은 안내부(7)와, 상기 안내부에 연결되며 공기를 싸이클론 몸체(1)의 내벽으로 안내함과 동시에 유동저항을 감소시키는 역할을 하는 유동간섭방지부(8)로 이루어진다. 그리고, 상기 안내부(7)는 원통형상을 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 유동간섭방지부(8)는 공기가 흡입되는 부분에서 배출되는 부분으로 갈수록 그 크기가 점점 더 커지는 형상으로 구성되며, 대단부(크기가 큰쪽)은 함몰되어 오목부(8a)가 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이런 형상으로 유동간섭방지부(8)를 구성하면 흡입측에서 배출측으로 갈수록 공기를 더욱 원할히 싸이클론몸체의 내벽면 방향으로 안내할 수 있게 되기 때문이다. 또한, 유동간섭방지부(8)에 의하여 선회류와 배출기류의 간섭을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

여기서, 유동간섭방지부(8)는 공기흡입측에서 배출측으로 갈수록 그 크기가 점점 더 커지는 형상이면 어떤 형상도 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 깔대기 형상, 나팔관형상, 반구형상, 스커트형상 등을 사용하는 것이 가능하다.

도 6을 참조하여, 본 발명이 제1실시예에 따른 단방향형 싸이클론 집진장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

싸이클론 집진장치가 동작되면 오염공기가 싸이클론 몸체(1)의 흡입구(2)를 통하여 상기 싸이클론 몸체(1) 내부로 흡입된다. 흡입된 오염공기는 회전력부여수단(3)을 통과하면서 접선방향으로 회전력을 부여 받게 된다.

회전력부여수단(3)에서 회전력을 받아 배출되는 오염공기는 안내부(7)에서 싸이클론 몸체(1)의 내벽방향으로 안내되게 된다. 또한, 안내부(7)의 외측에 형성되는 유동간섭방지부(8)는 공기가 흡입되는 쪽에서 배출되는 쪽으로 갈수록 그 직경이 점점 더 커지는 형상이므로 오염공기는 더욱 효율적으로 싸이클론 몸체(1)의 내벽면 방향으로 퍼지게 된다. 즉, 본 발명에 의하면 싸이클론 몸체(1)로 유입된 오염공기는 유동안내수단에 의하여 싸이클론 몸체(1)의 내벽면으로 퍼져나가는 힘이 더욱 강해진다.

이와 같이, 유동안내수단에 의해 싸이클론 몸체(1)의 내벽면으로 효율적으로 안내된 공기와 오염물은 무게 차이로 인하여 서로 다른 원심력을 받게된다.

따라서, 무게가 비교적 가벼운 공기는 싸이클론 몸체(1)의 중심부분으로 다시 모여들면서 회오리를 일으키다가 어느순간 배출기류를 형성하여 배출구(4)를 통해 배출된다. 그리고, 공기보다 무게가 무거운 오염물은 싸이클론 몸체(1)의 내벽을 따라 계속 배출구측으로 이동하다가 오염물 배출구(5)를 통해 접선방향으로 배출되어 집진함(6)에 수집된다.

한편, 본 발명에서는 상기 과정에서 회전력부여수단(3)에 의해 회전력을 부여받는 초기의 공기유동(선회류)는 유동안내수단에 의해 싸이클론 몸체(1)의 내벽면으로 안내된다. 따라서, 오염물이 공기배출구(4) 방향으로 발생하는 공기배출압력의 영향을 받아서 싸이클론 몸체(1)의 내벽면 방향으로 흐르지 않고 배출공기에 편승하여 공기배출구(4)로 바로 배출되는 것을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제2실시예를 설명하면 다음과 같다.

제2실시예의 기본 구조도 제1실시예와 유사하다. 즉, 싸이클론 몸체(11), 오염공기흡입구(12), 공기 배출구(13), 집진함(15)으로 이루어진다. 다만, 공기 흡입구(12)가 싸이클론 몸체(11)의 접선 방향으로 형성되며, 이에 따라 회전력부여수단은 형성되지 않는다.

본 실시예에서도 유동안내수단은 공기배출구(13)의 대향면에 형성되며, 상기 유동안내수단은 안내부(17)와 유동간섭방지부(18)로 이루어진다.

동작원리는 상술한 제1실시예와 동일하므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치의 제3실시예를 설명하면 다음과 같다.

제3실시예는 본 발명의 요지인 유동안내수단을 역방향 싸이클론 집진장치에 적용한 것이다.

본 실시예에서도 유동안내수단은 안내부(37)와 유동간섭방지부(38)로 이루어지며, 공기배출구(33)의 대향면 즉 싸이클론 몸체(31)의 저면에 설치된다. 물론 유동간섭방지부(38)의 대단부는 공기배출구(33)측을 향하도록 하고, 대단부측은 함몰되도록 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 안내부(37)가 흡입공기를 안내하는 역할을 하기보다는 원심력에 의하여 분리된 오염물이 집진함(35)으로 원할히 배출되도록 안내하는 역할을 하게 된다.

이렇게 구성하면, 오염공기흡입구(32)에서 흡입되어 싸이클론 몸체(31)의 하부로 선회하는 유동이 배출기류로 변환하는 과정에서, 유동안내수단에 의하여 충돌 및 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있으므로 유동저항을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 압손 및 소음을 저감할 수 있게 된다.

상세히 설명하면, 싸이클론 몸체(31)의 하부로 선회하는 유동은 공기배출구를 통해 공기배출압력을 받게 되어 배출기류로 변환된다. 이때, 상기 변환과정에서 유동 방향이 상기 유동안내수단의 함몰된 내부를 따라 자연스럽게 변환할 수 있게 되어 공기 유동 상호간의 간섭 및 충돌을 방지하게 된다. 또한, 상기 유동안내수단은 싸이클론 몸체(31) 내의 오염물 배출구 입구측에서 유동하는 오염물이 선회유동에서 배출기류로 변환되는 공기와 분리되도록 함으로써 오염물이 배출기류에 간섭에 의하여 편입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 싸이클론 집진장치는 종래기술에서 설명한 바와 같이, 진공청소기의 본체 또는 본체와 흡입구체의 사이에 설치하여 사용할 수 있다.

본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의하면, 흡입구를 통해 싸이클론 몸체 내로 흡입되는 오염공기를 초기 단계에서 싸이클론 몸체의 내벽면으로 효율적으로 안내하여 주므로 충분한 원심력을 받게된다. 따라서, 공기로 부터 분리된 오염물이 공기배출압력(진공압)이 작용하는 싸이클론 몸체의 중심부와 최대한 멀어지게 되므로 오염물이 배출되는 공기에 편승되어 외부로 배출되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

또한, 싸이클론 몸체 내부에서는 선회류와 배출기류가 형성되는데 유동안내수단에 의하여 선회류와 배출기류의 영역이 명확하게 되어 상호 간섭이 방지되고, 이에 따라 압손의 저하를 방지할 수 있고, 또한 소음을 저감시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체로 오염물 및 공기를 흡입하는 흡입하는 오염공기 흡입구와, 상기 싸이클론 몸체에서 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구와, 상기 싸이클론 몸체에서 분리된 오염물을 배출하는 오염물 배출구를 포함하는 싸이클론 집진장치에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 내부에는 상기 공기 배출구에 대향하는 위치에 유동안내수단이 설치되어, 상기 싸이클론 몸체의 내부의 선회력을 향상시킴과 아울러 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동안내수단은 상기 공기배출구 방향으로 갈수록 직경이 커지는 형상으로 구성되어, 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 유동간섭방지부를 가지는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유동간섭방지부의 일단에는 공기 유동의 선회력을 향상시키는 안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.
4. 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체로 오염물 및 공기를 흡입하는 흡입하는 오염공기 흡입구와, 상기 싸이클론 몸체에서 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구와, 상기 싸이클론 몸체에서 분리된 오염물을 배출하는 오염물 배출구를 포함하며, 오염공기 흡입방향과 정화공기 배출방향이 대략 같은 진공청소기용 순방향 싸이클론 집진장치에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 내부에는 상기 공기 배출구에 대향하는 위치에 공기배출구 방향으로 갈수록 직경이 커지도록 구성되어, 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 유동간섭방지부가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 순방향 싸이클론 집진장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 유동간섭방지부의 일단에는 상기 싸이클론 몸체의 내부에서 선회하는 공기의 선회력을 향상시키는 원통형상의 안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 순방향 싸이클론 집진장치.
6. 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체로 오염물 및 공기를 흡입하는 흡입하는 오염공기 흡입구와, 상기 싸이클론 몸체에서 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구와, 상기 싸이클론 몸체에서 분리된 오염물을 배출하는 오염물 배출구를 포함하며, 오염공기 흡입방향과 정화공기 배출방향이 동일하지 않은 진공청소기용 역방향 싸이클론 집진장치에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체의 내부에는 상기 공기 배출구에 대향하는 위치에 공기배출구 방향으로 갈수록 직경이 커지도록 구성되어, 선회류와 배출기류의 간섭을 방지하는 유동간섭방지부가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 역방향 싸이클론 집진장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 유동간섭방지부의 일단에는 상기 싸이클론 몸체의 내부에서 선회하는 오염물의 선회력을 향상시키며 상기 유동간섭방지부를 지지하는 안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 역방향 싸이클론 집진장치.