KR20020078798A - 다중 사이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 청소기 등에 적용되는 사이클론 집진장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 이물질의 집진작용이 여러 번 수행되어 미세한 이물질까지도 집진할 수 있는 다중 사이클론 집진장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다중 사이클론 집진장치는 일측 외주면에 공기 흡입관(50)이 연결되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제1 사이클론 몸체(10,70)와, 개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 관통하여 내부와 연통되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제2 사이클론 몸체(20,60)와, 개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 타측면을 관통하여 상기 제2 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제3 사이클론 몸체(30)와, 상기 제2 사이클론 몸체의 타측면과 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 차례로 관통하여 상기 제3 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고 일단에 흡입력 발생수단이 구비되는 공기 배출관(5)과, 상기 사이클론 몸체들의 이물질 배출구에 연결되는 집진부(40)를 포함한다.

Description

다중 사이클론 집진장치{multi-type cyclone collector}

본 발명은 진공 청소기 등에 적용되는 사이클론 집진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이물질에 대한 집진작용을 여러 번 수행함으로써 집진성능을 향상시킬 수 있는 다중 사이클론 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 사이클론 집진장치는 원심력을 이용하여 공기와 함께 회전하는 이물질을 집진하고 공기는 외부로 배출하는 장치로서, 진공 청소기 등에 많이 적용되고 있다.

이러한 사이클론 집진장치는 공기의 유동방향에 따라 순방향 사이클론 집진장치와 역방향 사이클론 집진장치로 구분할 수 있으며, 그 밖에 이물질의 집진을 여러 번 수행하도록 하여 집진 성능을 향상시키는 다중 사이클론 집진장치가 있다.

도 1은 일반적인 순방향 사이클론 집진장치를 나타낸 단면도로서, 상기 순방향 사이클론 집진장치는 원통형 사이클론 몸체(1)와, 상기 사이클론 몸체의 일측부 외주면에 형성되는 공기 흡입관(2)과, 상기 사이클론 몸체의 타측부 외주면에 형성되는 이물질 배출관(3)과, 상기 이물질 배출관에 연통되어 이물질이 수집되는 이물질 집진부(4)와, 상기 사이클론 몸체(1)의 타측면에 그 일부가 삽입되어 공기가 토출되는 공기 배출관(5)으로 구성된다. 그리고, 상기 공기 배출관(5)의 일측에는 공기흡입수단으로 모터팬(도시 생략)이 구비되어 공기의 강제 순환을 유도한다. 이 때, 상기 사이클론 몸체(1)를 원통형으로 형성시킨 이유는 이물질이 포함된 공기에 원심력을 인가하기 위함이다.

이와 같이 구성되는 순방향 사이클론 집진장치는 상기 공기 흡입관(2)을 통해 이물질을 포함한 공기가 흡입되고, 질량을 갖는 이물질은 원심력에 의해 사이클론 몸체의 내주면을 따라 회전하면서 이물질 집진부(4)에 최종 집진된다.

이 때, 상기 공기 흡입관(2)을 통해 흡입된 공기는 이물질의 유동방향과 같은 방향으로 이동하다가 공기 배출관(5)을 통해 토출된다.

한편, 역방향 사이클론 집진장치는 공기 배출관이 사이클론 몸체를 기준으로 이물질 배출관과 서로 대향하는 위치에 구비되는 것으로, 이 경우 이물질이 제거된 공기는 유동방향과 반대방향으로 이동하다가 상기 공기 배출관을 통해 배출되는 것이다.

그러나, 상기 사이클론 집진장치는 이물질의 집진이 한 차례 이루어지기 때문에 비교적 질량이 큰 이물질은 분리될 수 있으나, 질량이 작은 미세한 이물질은 집진되지 않고 공기와 함께 배출되는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하고자, 상기 순방향 사이클론 집진장치와 역방향 사이클론 집진장치가 직렬로 연결되거나, 또는 상기 순방향 사이클론 집진장치 내부에 역방향 사이클론 집진장치가 포함된 이중 사이클론 집진장치가 제시되어 있으나, 집진성능 면에서 탁월한 효과를 제공하지는 못하고 있는 실정이다.

한편, 상기 사이클론 집진장치는 원통형 사이클론 몸체(1)를 적용함에 따라 모터팬의 성능을 향상시키지 않는 한 원심력의 증가에 한계가 있으며, 이는 곧 집진 성능의 한계를 의미한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이물질의 집진작용이 여러 번 수행되어 미세한 이물질까지도 집진할 수 있는 다중사이클론 집진장치를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 순방향 사이클론 집진장치를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치를 나타낸 사시도

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 공기 배출관10,70 : 제1 사이클론 몸체

20,60 : 제2 사이클론 몸체30 : 제3 사이클론 몸체

41 : 제1 집진부42 : 제2 집진부

43 : 제3 집진부45 : 격벽

50 : 공기 흡입관51 : 제1 연결관

52 : 제2 연결관53 : 제3 연결관

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다중 사이클론 집진장치는 일측 외주면에 공기 흡입관이 연결되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제1 사이클론 몸체와, 개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 관통하여 내부와 연통되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제2 사이클론 몸체와, 개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 타측면을 관통하여 상기 제2 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제3 사이클론 몸체와, 상기 제2 사이클론 몸체의 타측면과 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 차례로 관통하여 상기 제3 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고 일단에 흡입력 발생수단이 구비되는 공기 배출관과, 상기 사이클론 몸체들의 이물질 배출구에 연결되는 집진부를 포함한다.

이 때, 상기 사이클론 몸체들은 원통 형상으로 이루어지거나, 상기 사이클론 몸체 중 적어도 하나 이상은 원추 형상으로 이루어진다.

일례로, 상기 제1 사이클론 몸체와 제3 사이클론 몸체는 원통 형상이고, 상기 제2 사이클론 몸체는 개방된 일측면으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추 형상으로 이루어진다.

아니면, 상기 제1 사이클론 몸체는 타측면으로 갈수록 단면적이 감소하는 원추 형상이고, 상기 제2 사이클론 몸체는 개방된 일측면으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추 형상이며, 상기 제3 사이클론 몸체는 원통 형상으로 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 집진부는 격벽에 의해 3개로 구획되며, 하나의 사이클론 몸체에 하나의 집진부가 대응한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치의 일부 단면도이다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치는 크기가 다른 3개의 원통형 사이클론 몸체로 이루어진 3중 사이클론 집진장치이다. 즉, 상기 다중 사이클론 집진장치는 직경이 가장 큰 제1 사이클론 몸체(10)와, 상기 제1 사이클론 몸체의 내부와 연통되는 중간 직경의 제2 사이클론 몸체(20)와, 상기 제2 사이클론 몸체의 내부와 연통되는 가장 작은 직경의 제3 사이클론 몸체(30)와, 상기 제3 사이클론 몸체와 연통되어 이물질이 분리된 공기가 최종 배출되는 공기 배출관(5)과, 상기 사이클론 몸체들을 통과하면서 분리된 이물질이 수집되는 집진부(40)로 이루어진다.

이 때, 상기 제1 사이클론 몸체(10)의 일측(11) 외주면에 이물질이 포함된 공기가 흡입되는 공기 흡입관(50)이 연결되고, 타측(12) 외주면에 이물질 배출구가형성되어 제1 연결관(51)에 의해 상기 집진부(40)와 연통된다.

그리고, 상기 제2 사이클론 몸체(20)는 공기 흡입구의 역할을 하도록 일측면(22)이 개방되며, 상기 개방된 일측면이 제1 사이클론 몸체의 일측면(11)을 관통하여 소정 길이만큼 삽입된다. 이 때, 상기 제2 사이클론 몸체(20)의 삽입되지 않은 타측(21) 외주면에 이물질 배출구가 형성되며, 제2 연결관(52)이 상기 이물질 배출구와 집진부(40) 사이에 구비되어 이물질의 유동 경로를 형성한다.

또한, 상기 제3 사이클론 몸체(30) 역시 제2 사이클론 몸체와 마찬가지로 일측면(31)이 개방되며, 상기 개방된 일측면이 제1 사이클론 몸체의 타측면(12)을 관통하여 상기 제2 사이클론 몸체(20)의 내부에 소정 길이만큼 삽입된다. 이 때, 상기 제3 사이클론 몸체(30)의 삽입되지 않은 타측(32) 외주면에 이물질 배출구가 형성되어 제3 연결관(53)에 의해 집진부(40)와 연통된다.

그리고, 상기 공기 배출관(5)은 그 일단이 제2 사이클론 몸체(20)의 타측면(21)과 제1 사이클론 몸체(10)의 일측면(11)을 차례로 관통하여 제3 사이클론 몸체(30)의 개방된 일측면(31)을 통해 소정 길이만큼 삽입된다. 이 때, 상기 공기 배출관(5)의 타단에는 흡입력 발생수단으로서 모터팬(도시 생략)이 구비된다. 이 경우, 이물질의 유동방향과 공기의 배출방향이 서로 반대가 된다.

이 때, 상기 공기 배출관(5)은 제3 사이클론 몸체의 타측면(32)을 관통하여 구비될 수도 있다. 이 경우, 이물질의 유동방향과 공기의 배출방향이 같게 된다.

한편, 상기 공기 흡입관(50)은 이물질을 포함한 공기의 유동을 위해 제1 사이클론 몸체(10)의 내주면에 접선방향을 따라 구비되어야 한다. 그리고, 상기 연결관(51∼53) 역시 각각의 사이클론 몸체의 내주면에 접선방향을 따라 구비됨으로써, 이물질이 집진부(40)로 원활하게 배출될 수 있다.

한편, 상기 집진부(40)는 이미 수집된 이물질에 대한 유동공기의 영향을 최소화하기 위해 2개의 격벽(45)에 의해 서로 구획되는 3개로 이루어짐이 바람직하다. 즉, 상기 집진부(40)는 제1 사이클론 몸체(10)와 대응하도록 제1 연결관(51)과 연결되는 제1 집진부(41)와, 제2 사이클론 몸체(20)와 대응하도록 제2 연결관(52)과 연결되는 제2 집진부(42)와, 제3 사이클론 몸체(30)와 대응하도록 제3 연결관(53)과 연결되는 제3 집진부(43)로 이루어진다. 이 경우, 상기 제1 집진부(41)에 수집된 이물질이 제2 연결관(52) 또는 제3 연결관(53)으로부터 유입되는 공기에 의해 이동되거나 심할 경우 역류되어 재비산되는 경우를 최소화할 수 있다. 이러한 장점은 제2 집진부(42) 및 제3 집진부(43)에서도 동일하게 적용된다.

이와 같이 구성된 다중 사이클론 집진장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바에 따르면, 공기 배출관(5)의 일단에 구비된 모터팬이 구동됨에 따라 이물질이 포함된 공기가 공기 흡입관을 통해 제1 사이클론 몸체(10)의 공기 흡입구(13)로 유입된다. 이 때, 상기 공기 중의 이물질은 공기의 유동에 따라 제1 사이클론 몸체(10)의 내주면을 타고 도면상 우측으로 회전 이동하게 되며, 비교적 질량이 큰 이물질이 이물질 배출구(14)에 연결된 제1 연결관을 통해 제1 집진부에 1차적으로 포집된다.

다음, 상기 제1 사이클론 몸체(10)를 지난 공기는 제2 사이클론 몸체(20)의 개방된 일측면(22)으로 유입되며, 상기 제1 집진부에 포집되지 않은 이물질은 공기의 유동에 따라 제2 사이클론 몸체(20)의 내주면을 타고 도면상 좌측으로 회전 이동하게 된다. 계속해서, 상기 이물질은 제2 사이클론 몸체의 이물질 배출구(24)에 연결된 제2 연결관을 통해 제2 집진부에 포집된다.

다음, 상기 제2 사이클론 몸체(20)를 지난 공기는 제3 사이클론 몸체(30)의 개방된 일측면(31)을 통해 유입된다. 이 때, 상기 제2 집진부에 포집되지 않은 미세한 이물질 역시 공기의 유동에 따라 제3 사이클론 몸체(30)의 내주면을 타고 도면상 우측으로 회전 이동하게 되며, 상기 제3 사이클론 몸체의 이물질 배출구(34)에 연결된 제3 연결관을 통해 제3 집진부에 최종적으로 포집된다.

이 후, 상기 제3 사이클론 몸체(30)를 지나면서 이물질이 완전히 분리된 공기는 공기 배출관(5)을 통해 외부로 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치는 공기 중에 포함된 이물질이 3개의 사이클론 몸체(10,20,30)를 지나면서 질량이 무거운 이물질부터 순차적으로 분리된다. 물론, 이를 위해서는 모터팬의 부하가 다소 증가되어야 하나, 이러한 다중 사이클론 집진장치가 진공 청소기 등에 적용됨을 감안한다면 쾌적한 사용 환경을 조성할 수 있다는 측면에서 바람직하다할 것이다.

한편, 상술한 다중 사이클론 집진장치의 집진율을 더욱 향상시키기 위해 사이클론 몸체에 대한 형상의 변경이 가능하며, 일례로 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치는 제2 사이클론 몸체(60)의 형상을 원추형으로 변형시킨 점 이외에는 상술한 제1 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치와 동일하다.

상술하면, 상기 제2 사이클론 몸체(60)는 개방된 일측면(62)으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추형으로, 상기 제2 사이클론 몸체를 지나는 공기의 유동 단면적이 진행방향에 따라 감소된다.

이 경우, 상기 제2 사이클론 몸체(60)의 개방된 일측면(62)으로 유입된 공기는 유동속도에 탄력을 얻게 되어 원심력이 상승되며, 이로 인해 상기 공기 중에 있는 이물질의 유동 역시 원활하게 이루어지게 된다. 따라서, 상기 제2 사이클론 몸체의 이물질 배출구(64)를 통한 이물질의 배출량이 증가되어 제2 집진부에서의 집진율을 상승시킬 수 있다.

한편, 상기 제2 사이클론 몸체(60)의 형상에 따라 제1 사이클론 몸체(10)를 지나는 공기 역시 일정 영역에서 유동속도에 탄력을 받게 된다. 즉, 상기 제1 사이클론 몸체(10)를 지나는 공기는 제1 사이클론 몸체의 내주면과 제2 사이클론 몸체(60)의 외주면 사이를 회전 이동하게 되는데, 상기 제2 사이클론 몸체(60)가 원추형으로 이루어짐에 따라 유동 단면적이 점차적으로 감소하게 된다. 따라서, 상기 제1 사이클론 몸체(10)를 지나는 공기 중의 이물질을 보다 많이 배출할 수 있는 부수적인 효과를 얻을 수 있다.

다음, 도 5에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 사이클론 집진장치는 제1 사이클론 몸체(70)와 제2 사이클론 몸체(60)가 공기의 진행방향에 따른 유동 단면적이 감소되도록 원추형으로 이루어진다.

즉, 상기 제1 사이클론 몸체(70)는 이물질 배출구(74)가 형성되는 타측면으로 갈수록 단면적이 감소하는 원추형이고, 상기 제2 사이클론 몸체(60)는 제1 사이클론 몸체와는 반대방향으로 개방된 일측면(62)으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추형이다.

이 경우, 상기 제1 사이클론 몸체(70)의 공기 흡입구(73)를 통해 유입된 공기는 상기 제1 사이클론 몸체의 내주면을 타고 회전 이동하면서 유동속도에 탄력을 얻어 원심력이 상승하게 되고, 결국 상기 공기 중의 이물질 역시 보다 원활하게 이동하다가 이물질 배출구(74)에 연결된 제1 연결관을 통해 제1 집진부에 보다 많이 포집될 수 있다.

이 때, 상기 제2 사이클론 몸체(60)를 지나는 이물질의 경우, 앞서 설명한 제2 실시예의 경우와 같다.

한편, 본 발명에 따른 다중 사이클론 집진장치는 상술한 실시예에 나타난 형태에 한정된 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 한 얼마든지 변형 가능하다. 즉, 제3 사이클론 몸체도 원추형으로 형성 가능하다. 뿐만 아니라, 각각의 사이클론 몸체가 서로 연통되도록 결합되는 별도의 부재로 되어 있으나, 하나의 사이클론 몸체 내에 격벽에 의해 서로 구획되는 다수의 사이클론 방식 유동 경로를 형성함으로써 동일한 작용을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 다중 사이클론 집진장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 의하면 이물질이 포함된 공기가 제1 사이클론 몸체로부터제3 사이클론 몸체까지 차례로 유동함에 따라, 질량이 무거운 이물질부터 미세한 이물질까지 순차적으로 분리될 수 있어 집진 성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 사이클론 몸체의 형상이 원추형으로 이루어짐에 따라, 유동공기의 원심력을 향상시켜 이물질의 유동을 원활히 함으로써 집진 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 일측 외주면에 공기 흡입관이 연결되고 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제1 사이클론 몸체와;

   개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 관통하여 내부와 연통되고, 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제2 사이클론 몸체와;

   개방된 일측면이 상기 제1 사이클론 몸체의 타측면을 관통하여 상기 제2 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고, 타측 외주면에 이물질 배출구가 형성되는 제3 사이클론 몸체와;

   상기 제2 사이클론 몸체의 타측면과 상기 제1 사이클론 몸체의 일측면을 차례로 관통하여 상기 제3 사이클론 몸체의 내부에 삽입되고, 일단에 흡입력 발생수단이 구비되는 공기 배출관과;

   상기 사이클론 몸체들의 이물질 배출구에 연결되는 집진부를 포함하는 다중 사이클론 집진장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 사이클론 몸체들은 원통 형상인 다중 사이클론 집진장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 사이클론 몸체 중 적어도 하나 이상은 원추 형상인 다중 사이클론 집진장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 사이클론 몸체와 제3 사이클론 몸체는 원통 형상이고, 상기 제2 사이클론 몸체는 개방된 일측면으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추 형상인 다중 사이클론 집진장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 사이클론 몸체는 타측면으로 갈수록 단면적이 감소하는 원추 형상이고, 상기 제2 사이클론 몸체는 개방된 일측면으로 갈수록 단면적이 증가하는 원추 형상이며, 상기 제3 사이클론 몸체는 원통 형상인 다중 사이클론 집진장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 집진부는 격벽에 의해 3개로 구획되며, 하나의 사이클론 몸체에 하나의 집진부가 대응하는 다중 사이클론 집진장치.