KR20020024932A - 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템은 전기 에너지가 이용되어 회전됨으로써 흡입 팬을 통하여 유체가 흡입되도록 하기 위한 모터와, 상기 모터에서 배기되는 고압의 유체 중에서 일 부분을 재활용하기 위하여 모터의 배기되는 부분의 일정 위치에 일단이 연결되는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로의 타단에 체결되어 흡입된 유체가 강한 속도로 분사되도록 하기 위하여 노즐이 구비된 이젝터와, 상기 이젝터와 좁은 간격을 두고 마련되어 고속으로 이젝터에서 유출되는 유체가 흡입되도록 하는 팬 흡입구와, 상기 팬 흡입구에 일단이 체결되어 마련되며 상기 이젝터를 내부에 수납함으로써 타단을 통하여 유체가 흡입되는 이젝터 삽지구와, 상기 이젝터 삽지구의 타단에 체결되어 필터로부터 배출되는 유체를 흡입하기 위한 필터 출구와, 상기 필터 출구의 하측에 마련되어 유체로부터 오물을 걸러주기 위한 필터와, 상기 필터에 연결되어 유체가 빠른 속도로 흡입되도록 하기 위한 흡입 노즐이 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 구조상의 제한으로 인하여 높은 출력을 내기 어려운 충전기가 구비된 충전식 진공 청소기와 같은 진공 청소기에 사용됨으로써 그 효율을 높일 수 있고, 또한 공기의 압력이 이용됨으로써 간단한 구성으로 고장의 위험이 적고, 특히 충전식 진공 청소기에 효율이 낮은 원심 필터가 사용되는 경우에 본 발명과 같은 유로 시스템이 사용됨으로써 집진 효율을 높일 수 있는 장점이 있다

Description

이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템{The flow system of vacuum cleaner with ejector}

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 구조상의 문제나 조작상의 문제로 인하여 사양이 제한되어 흡입력이 약한 진공청소기에 있어서 유체의 유로를 개선하여 흡입력을 증강시킴으로써 동일한 모터가 이용되면서도 흡입되는 유체의 양과 속도를 늘려 청소기의 성능을 향상시킬 수 있는 진공 청소기의 유로 시스템에 관한 것이다.

진공 청소기를 그 사용 용도와 형태상으로 구분하여 볼 때, 일반 가정에서 사용하고 있는 실린더 형과, 영업장과 같이 사용규모가 큰 곳에 고 출력으로 사용하게 되는 포트형(일명, 캐니스터 : Canister)과, 휴대가 간편하여 낮은 출력으로도 원하는 목적을 달성할 수 있어 차량 내부를 청소하는 경우 등에 사용되는 포터블 형이 있다.

이러한 여러 종류 중에서 상기 포터블 형과 같이 충전기가 구비되어 충전이 되어 사용되는 충전식 전기 청소기는, 배터리의 용량이나 전압 등의 제한으로 인하여 전기 청소기를 사용함에 충분한 정도의 출력을 낼 수 없는 경우가 많다.

이와 같은 경우에 유로 시스템을 개선하여 전기 청소기에서 요구되는 정도로 출력을 높일 수 있도록 하는 것은 가히 바람직하다 할 것이다.

다만, 본 발명에 따른 유로 시스템의 사용처가 충전식 전기 청소기에 제한된다고 할 수는 없다.

도 1은 종래 전기 청소기의 유로 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도 이다.

도 1을 참조하면, 종래 유로 시스템은 외부 유체를 흡입하는 동력을 제공하기 위하여 진공 청소기의 최 상단에 마련되는 흡입 모터(10)와, 상기 흡입 모터(10)의 하단에 마련되어 블레이드가 상기 흡입 모터(10)의 동력을 제공받아 유체를 흡입하는 흡입 팬(20)과, 상기 흡입 팬(20)의 하단에 마련되어 상기 흡입 팬(20)에 의해서 흡입된 외부 유체 중에 포함된 먼지 등의 오물을 걸러내기 위한 오물 필터(30)와, 상기 오물 필터(30)의 하단에 설치되어 상기 오물 필터(30)에 의해서 걸러진 먼지를 저장하게 되는 오물 저장 버켓(40)과, 상기 오물 저장 버켓(40)의 하단에 설치되어 상기 흡입 팬(20)에 의해서 흡입되는 유체의 흡입 속도를 일정한 수준으로 높이기 위한 흡입 노즐(50)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 유로 시스템의 동작을 순차적으로 설명하면, 사용자가 청소를 하기 위하여 파워를 온(ON) 시키면, 상기 흡입 모터(10)가 회전하게 되고, 상기 흡입 모터(10)가 회전하게 되면 흡입 모터(10)의 하단에 체결되어 있는 흡입 팬(20)도 동시에 회전하게 되어 유체에 압력을 제공하게 된다.

상기 흡입 팬(20)에 설치된 블레이드의 회전으로 인하여 외부 유체가 빨려 올라오게 되는데, 이러한 외부 유체의 유동은 결과적으로 상기 흡입 노즐(50)을 통하여 외부 유체가 흡입 되도록 만든다.

이렇게 흡입된 외부 유체는 곧장 상기 오물 필터(30)로 향하게 되고, 상기 오물 필터(30)에서는 유체는 통과가 자유로우나 오물 필터 간격의 크기를 넘어서는 오물 따위는 통과되지 못하고 걸러지게 된다.

이같이 오물 필터(30)를 통과하지 못한 오물은 낙하되어 오물 저장 버켓(40)에 저장되어 청소기의 동작은 종료되는 것이다.

또한, 상기 오물 필터(30)에 통과된 외부 유체는 흡입 팬(20)과, 흡입 모터(10)를 차례대로 통과하여 외부로 배출되는데, 이 때 상기 흡입 모터(10)를 통과하면서 흡입 모터(10)에 발생되는 고열을 식히게 된다.

위에서 살펴 본 바와 같은 시계열적인 순서를 거치면서 외부 유체에 포함되어 있던 오물은 걸러지게 되고, 전기 청소기의 사용자는 상기 오물 저장 버켓(40)에 일정 수준이상으로 오물이 쌓임으로써 유체의 유동이 차단되어 전기 청소기의 출력이 감소되었다는 생각이 들면 이를 비우기만 하면 되는 것이다.

그러나, 이러한 종래 전기 청소기의 유로 시스템에 있어서 상기 흡입 모터(10)를 통해서 가압되어 배출되는 외부 유체는, 그 유속으로 인하여 여전히 상당한 운동 에너지가 내포되어 있는데, 이러한 가용에너지가 폐기되는 것은 에너지 낭비라고 할 것이다.

특히, 충전식 진공 청소기와 같이 부피나 크기등 자체적인 사양 상의 제한으로 그 출력이 제한되는 경우에 이러한 외부 유체가 활용되지 못하고 폐기됨은 더욱 큰 문제점이 아닐 수 없다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 개선하여 종래와 동일한 모터 등이 사용되어 같은 전류를 인입받으면서도, 출력을 동급의 전기 청소기와 달리 증강시켜 고 효율을 달성할 수 있는 전기청소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 전기 청소기의 유로 시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템의 개략적인 구성도.

도 3은 본 발명에 있어 이젝터 부분의 확대도.

도 4는 본 발명에 있어 원심필터 부분의 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10..............흡입 모터20..............흡입 팬

21..............팬 흡입구30..............오물 필터

31..............필터 유로32..............필터

32a.............깔때기32b.............유동구

33..............필터 출구40..............오물 저장 버켓

41..............오물 수거통50, 51..........흡입 노즐

60..............이젝터61..............이젝터 삽지구

62..............바이패스 유로63..............이젝터 노즐

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템은 전기 에너지가 이용되어 회전됨으로써 흡입 팬을 통하여 유체가 흡입되도록 하기 위한 모터와, 상기 모터에서 배기되는 고압의 유체 중에서 일 부분을 재활용하기 위하여 모터의 배기되는 부분의 일정 위치에 일단이 연결되는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로의 타단에 체결되어 흡입된 유체가 강한 속도로 분사되도록 하기 위하여 노즐이 구비된 이젝터와, 상기 이젝터와 좁은 간격을 두고 마련되어 고속으로 이젝터에서 유출되는 유체가 흡입되도록 하는 팬 흡입구와, 상기 팬 흡입구에 일단이 체결되어 마련되며 상기 이젝터를 내부에 수납함으로써 타단을 통하여 유체가 흡입되는 이젝터 삽지구와, 상기 이젝터 삽지구의 타단에 체결되어 필터로부터 배출되는 유체를 흡입하기 위한 필터 출구와, 상기 필터 출구의 하측에 마련되어 유체로부터 오물을 걸러주기 위한 필터와, 상기 필터에 연결되어 유체가 빠른 속도로 흡입되도록 하기 위한 흡입 노즐이 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템을 개략적으로 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 유체를 흡입하는 동시에 이와 함께 오물이 흡입되도록 하기 위하여 전기 청소기의 하단에 마련된 흡입 노즐(51)과, 상기 흡입 노즐(51)을 통하여 흡입된 오물이 포함되어 있는 유체를 일정 형상의 필터로 인도하기 위한 필터 유로(31)와, 상기 필터 유로(31)를 통하여 유입되는 유체를 필터링하는 필터(32)와, 상기 필터(32)를 통하여 걸러진 오물을 보관하게 되는 오물 수거통(41), 상기 필터(32)에서 걸러져 깨끗해진 유체를 배출하는 필터 출구(33)와, 상기 필터 출구(33)를 통하여 유출된 유체를 보다 빠른 속도로 가속하여 출력을 증강시키기 위하여 마련된 이젝터 삽지구(61)와, 상기 이젝터 삽지구(61)에서 배출된 유체가 팬으로 인도되도록 하기 위한 팬 흡입구(21)와, 상기 팬 흡입구(21)를 통하여 유체를 흡입하기 위한 흡입 팬(20)과, 상기 흡입 팬(20)을 통하여 유체를 흡입하기 위하여 상기 흡입 팬(20)에 체결되어 마련된 모터(10)와, 상기 모터(10)를 통하여 가압된 유체중의 일부가 분지되도록 하기 위하여 흡입 팬(20)의 배출구 쪽에 일단이 연결된 바이패스 유로(62)와, 상기 바이패스 유로(62) 통하여 유입된 유체를 분사하기 위한 이젝터(60)와, 상기 이젝터(60)의 끝단에 마련되어 고속으로 유체를 분사하기 위하여 축관으로 마련된 이젝터 노즐(63)로 이루어져 있다.

이러한 개략적인 구성을 참조하여 본 발명의 동작을 설명하면, 상기 모터(10)가 전류를 공급받아 회전되면 이와 동시에 상기 흡입 팬(20)이 회전되어 유체를 흡입하게 된다.

상기 흡입 팬(20)으로 유체가 흡입되는 경로는 상기 팬 흡입구(21)와, 상기 이젝터 삽지구(61)와, 상기 필터 출구(33)와, 상기 필터(32)와, 상기 필터 유로(31)와, 상기 흡입 노즐(51)을 역순으로 하여 이루어진다.

또한, 상기 모터(10)에서 배출된 유체는 상기 바이패스 유로(62)를 통하여 상기 이젝터(60)로 유입되고, 상기 이젝터 노즐(63)을 통해 고압으로 분사되어 이젝터 삽지구(61)를 통하여 유출되는 유체와 합하여져 상기 팬(20)으로 유입된다.

다만, 상기 모터(10)에는 바이패스 유로(62)가 마련되는 동시에 외부로 유체가 배출되도록 하기 위한 배출구로 마련됨으로서 사용조건에 따라 배출되는 유체와 바이패스되어 재 사용되는 유체의 양이 조절되도록 이루어진다.

이러한 개략적인 본 발명의 유로 시스템에 있어서, 상기 이젝터(60)와 이젝터 삽지구(61)의 작용을 도 3을 통하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

상기 이젝터(60)가 포함된 부분이 도 3에서는 확대되어 있는데, 상기 이젝터 삽지구(61)의 내부에는 상기 이젝터(60)가 내부에 설치되어 있고, 이젝터(60)의 끝단에는 이젝터 노즐(63)이 마련되고, 상기 이젝터 노즐(63)과 상기 이젝터 삽지구(61)의 끝단은 서로 좁은 간격을 두고서 근접해 있다.

또한, 상기 이젝터 삽지구(61)에는 상기 필터(32)를 통과한 유체가 유입되고, 상기 이젝터(60)에는 상기 모터(10)와 바이패스 유로(62)를 통과하여 고압으로 압축된 유체가 유입된다.

상기 이젝터(60)에 있어서 유체의 유입과정을 다시 한번 설명하면, 상기 모터(10)를 통과한 유체는 모터(10)의 작용으로 인하여 고압으로 가압되어 있고, 이와 같이 가압된 유체는 상기 이젝터 노즐(63)을 통하여 더욱 가압되어 빠른 속도로 상기 이젝터 노즐(63)을 통과하여 상기 팬(20)으로 유동한다.

그런데, 본 발명에 있어서 중요한 사항은 이젝터(60)를 고속으로 통과하는 유체가 팬 흡입구(21)를 통하여 유입되는 경우에 하기되는 베르누이 정리에 의해서 저압이 형성되고 이와 같은 저압으로 인해서 이젝터(60)의 외부, 즉 이젝터삽지구(61)의 내부에 있던 유체도 흡입이 되는 것이다.

이러한 작용을 베르누이의 정리를 이용하여 좀더 상세히 설명하도록 한다.

베르누이 정리라 함은 하기되는 수학식 1과 같고, 그 정리는 흐르는 모든 유체에 적용되는 것으로서 유체의 자체적인 압력으로 인한 압력수두(P/γ)와, 유체의 유속으로 인한 속도수두(V²/2g)와, 유체의 높이에 따른 위치수두(Z)로 구분지어 비압축성 유체에서 세가지 수두를 합한 값은 흐르는 유체의 어디서나 같게 된다는 것을 이르는 말이다.

H=P/γ+V²/2g+Z=일정, (H=전수두, P=각 지점의 압력, γ=유체의 비중량, V=유속, g=중력 가속도, Z=기준면에서의 유체의 높이)

위에서 살펴 본 베르누이 정리를 바탕으로 본 발명의 동작을 다시 한번 설명하면, 상기 이젝터(60)에서의 유체는 낮은 속도와 높은 압력과 일정한 높이를 가지는데, 상기 이젝터 노즐(63)에서 분사되는 유체는 거의 일정한 높이에서 높은 속도를 가지므로 베르누이 정리에 의해서 분사되기 전의 유체보다 낮은 압력을 가지게 된다.

그러므로, 상기 이젝터 노즐(63)과, 팬 흡입구(21)사이의 좁은 간격에서는 상당히 압력이 낮은 상태가 조성되고, 이러한 낮은 압력으로 인하여 상기 이젝터 삽지구(61)에 있던 유체는 흡입되는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 필터(32)는 종래 사용되었던 미세한 구멍이 가공된 필터가 사용될 수도 있으나, 본 발명에서는 원심력이 이용되는 원심필터가 사용되는데, 원심필터의 작용을 도 4에 표시된 바와 같은 확대도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

원심 필터는 유체의 회전력이 이용되는 것으로서, 오물은 자체의 큰 무게로 인하여 회전되는 경우에 외곽으로 밀리게 되고, 유체는 무게가 가볍기 때문에 안쪽으로 밀려나오기 때문에, 상기 필터 출구(33)로 토출되어 나가게 된다.

한편, 상기 필터(32)는 회전하는 유체의 원심력이 더욱 크게 되도록 하기 위하여 상기 필터 유로(31)의 대략 접선 방향으로 마련된 원뿔 형상의 깔때기(32a)와, 상기 깔때기(32a)의 하단에 마련되어 회전되는 유체가 빠져나가도록 하기 위한 유동구(32b)로 이루어져 있다.

이와 같은 원심필터의 작용을 설명하면, 상기 필터 유로(31)를 통하여 유입된 유체는 상기 깔때기(32a)의 내벽을 접선을 따라서 하측으로 분사되고, 분사된 유체는 밑으로 갈수록 좁아지는 깔때기(32a)의 자체 형상으로 인하여 하측으로 내려가면 갈수록 속도는 빨라지게 되고, 이러한 속도로 인하여 먼지와 같은 오물은 외부로 나가고 유체만 가운데 부분에 남게 되고, 상기 깔때기(32a)의 하단에 마련된 유동구(32b)를 통과한 유체는 동일하게 먼지 등의 오물은 외측으로 밀려 나가고 유체는 안으로 모이는데, 안으로 모인 필터링된 유체는 상기 필터 출구(33)를 통하여 빠져나가게 된다.

한편, 상기 필터(32)를 통하여 걸러진 오물은 회전하는 원심력으로 인하여 계속하여 회전되다가, 작동을 멈추는 경우에 중력으로 인하여 밑으로 떨어지게 되어 사용자는 청소를 하고 싶은 경우에는 오물이 모여있는 상기 오물수거통을 비움으로서 보다 수월하게 전기 청소기를 이용할 수 있게 된다.

이와 같은 유체의 유동의 방향은 도 4의 화살표 방향과 같다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에 따른 이젝터가 구비된 휴대용 전기 청소기의 유로 시스템은, 흡입 팬(20)으로 부터 강하게 배출되는 고압의 유체를 모터의 냉각에 사용할 뿐 아니라, 이젝터(60)를 통하여 분사되도록 하여 베르누이 효과가 이용되도록 함으로써 상기 흡입 노즐(51)을 통하여 보다 강하게 유체가 흡입 되도록 함으로써, 전기 청소기의 효율을 높일 수가 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 휴대용 진공 청소기와 같이 사양의 제한으로 인하여 원심필터가 사용되면 출력을 높이는데 한계가 있는 진공 청소기에 사용되는 경우에는 집진 효율이 높아짐으로써 그 장점이 충분히 발휘될 수 있다. 다만 본 발명과 같은 진공 청소기의 유로 시스템이 휴대용 진공 청소기에 제한되어 사용되는 것은 아님을 유념하여야 한다.

한편, 상술된 바와 같은 진공 청소기는 당업자라면 동일한 발명의 사상 범위내에서 불필요한 부가나 변형을 가함으로써 또 다른 발명을 하는 것은 쉬운 일이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템은, 구조상의 제한으로 인하여 높은 출력을 내기 어려운 충전기가 구비된 충전식 진공 청소기와 같은 진공 청소기에 사용됨으로써 그 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 공기의 압력이 이용됨으로써 간단한 구성으로 고장의 위험이 적고, 특히 충전식 진공 청소기에 효율이 낮은 원심 필터가 사용되는 경우에 본 발명과 같은 유로 시스템이 사용됨으로써 집진 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 전기 에너지가 이용되어 회전됨으로써 흡입 팬을 통하여 유체가 흡입되도록 하기 위한 모터와,

   상기 모터에서 배기되는 고압의 유체 중에서 일 부분을 재활용하기 위하여 모터의 배기되는 부분의 일정 위치에 일단이 연결되는 바이패스 유로와,

   상기 바이패스 유로의 타단에 체결되어 흡입된 유체가 강한 속도로 분사되도록 하기 위하여 노즐이 구비된 이젝터와,

   상기 이젝터와 좁은 간격을 두고 마련되어 고속으로 이젝터에서 유출되는 유체가 흡입되도록 하는 팬 흡입구와,

   상기 팬 흡입구에 일단이 체결되어 마련되며 상기 이젝터를 내부에 수납함으로써 타단을 통하여 유체가 흡입되는 이젝터 삽지구와,

   상기 이젝터 삽지구의 타단에 체결되어 필터로부터 배출되는 유체를 흡입하기 위한 필터 출구와,

   상기 필터 출구의 하측에 마련되어 유체로부터 오물을 걸러주기 위한 필터와,

   상기 필터에 연결되어 유체가 빠른 속도로 흡입되도록 하기 위한 흡입 노즐이 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 필터는 상기 필터 출구의 흡입 단으로부터 이격된 하측에 마련되는 원심 필터인 것을 특징으로 하는 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 흡입 노즐로부터 흡입되어 필터 쪽으로 유체를 분사시키기 위한 필터 유로가 따로이 마련되는 것을 특징으로 하는 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 원심 필터는 상기 필터 유로로부터 분사된 유체가 내벽을 타고 회전되도록 하기 위하여 원뿔형상으로 마련된 깔때기와,

   상기 깔때기의 하단에 가공되어 상기 필터 유로로부터 유입된 유체가 빠져나가는 동시에 오물이 걸러진 유체가 흡입되어 상기 필터 출구로 흡입되도록 하기 위한 유동구가 마련되는 것을 특징으로 하는 이젝터가 구비된 진공 청소기의 유로 시스템.