KR20080041814A - 진공청소기의 집진어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하여 각각의 먼지통에 집진되도록 하는 진공청소기의 집진어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은, 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단(50)과; 상기 제1집진수단(50)의 하측에 구비되어, 상기 제1집진수단(50)에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통(70)과; 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2집진수단(60)과; 상기 제2집진수단(60)의 하측에 구비되어, 상기 제2집진수단(60)에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통(72) 등으로 구성된다. 이와 같은 구성에 가지는 본 발명에 의하면, 이물질의 필터링 능률이 향상되는 이점이 있다.

진공청소기, 원심력, 공기, 이물질, 이중

Description

진공청소기의 집진어셈블리 {A dust collector for vacuum cleaner}

도 1은 일반적인 진공청소기의 외관구성을 도시한 사시도.

도 2는 종래기술에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 구성을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 제1실시예의 외관 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명 제1실시예의 좌측면도.

도 5는 도 3에 도시된 본 발명 제1실시예의 우측면도.

도 6은 본 발명 제1실시예를 구성하는 제1집진수단의 내부 구성을 보인 단면도.

도 7은 본 발명 제1실시예를 구성하는 제2집진수단의 내부 구성을 보인 단면도.

도 8은 본 발명 제1실시예를 구성하는 제1먼진통과 제2먼지통의 내부 구성을 보인 단면도.

도 9는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 제2실시예의 외관 사시도.

도 10은 도 9에 도시된 본 발명 제2실시예의 정면도.

도 11은 도 9에 도시된 본 발명 제2실시예의 좌측면도.

도 12는 도 9에 도시된 본 발명 제2실시예의 우측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50. 제1집진수단 52. 몸체

54. 유입관 56. 이물안내관

58. 배출관 60. 제2집진수단

62. 사이클론통 64. 공기토출관

66. 이물배출관 70. 제1먼지통

72. 제2먼지통

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하여 각각의 먼지통에 집진되도록 하는 진공청소기의 집진어셈블리에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 진공청소기의 구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 진공청소기는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입수단이 내장된 본체(1)와, 상기 본체(1)에서 발생하는 흡입력에 의하여 바닥면의 공기가 유입되는 흡입노즐(2)을 포함하는 구성을 가진다.

한편 상기 본체(1)는, 흡입수단이 수납되어 체결되는 하부몸체(5)와, 상기 하부몸체(5)에 내장된 부품이 외부로 드러나지 않도록 하고, 진공청소기를 제어하 는 전장부(도시 생략)가 내장되는 상부몸체(6)로 구성되어 진다.

또한 상기 본체(1)가 바닥면을 원활하게 이동할 수 있도록 그 몸체의 양측면에 바퀴(8)가 체결되고, 상기 바퀴(8)에는 흡입노즐(2)을 통하여 흡입된 공기에서 이물질이 분리된 상태의 공기가 본체(1)에서 토출되는 토출부(8a)가 구성되어 진다.

그리고 상기 본체(1)와 흡입노즐(2) 사이에는, 플렉시블한 재질의 것으로 만들어지는 흡입호스(3b)와, 상기 흡입호스(3b)의 단부에 연결되는 조작부(4)와, 상기 조작부(4)와 흡입노즐(2)을 연결하는 연장관(3a) 등이 순차적으로 설치되어 있어서, 본체(1)에서 발생하는 흡입력을 상기 흡입노즐(2)로 전달할 수 있게 된다.

따라서 상기 본체(1)에 내장되어 있는 전원부(도시 생략)와 연결된 전선(9)을 통하여 전기를 인가하면, 진공청소기는 운전대기 상태가 된다. 이때, 사용자가 조작부(4)의 버튼을 이용하여 흡입단계를 조정하면, 각 단계에 적당한 흡입력이 본체에 내장되어 있는 흡입수단에 의하여 발생된다.

상기 흡입수단을 통하여 발생된 흡입력은 흡입연결부(3c)에 체결되어 있는 흡입호스(3b) 및 연장관(3a)을 거쳐 흡입노즐(2)로 전달된다. 상기 흡입노즐(2)로 전달된 흡입력에 의하여 먼지나 보푸라기 등의 이물질이 포함된 공기가 흡입되고, 흡입된 공기중의 이물은 집진어셈블리(10)에 의하여 분리되며, 이물이 필터링된 공기는 토출부(8a)를 통하여 본체(1) 외부로 토출되는 과정에 의해 청소가 수행된다.

도 2는 종래의 먼지필터(14)가 체결된 상태의 집진어셈블리(10)를 도시한 것으로, 일측에는 흡입연결부를 통하여 본체로 유입된 공기가 집진어셈블리의 내벽을 따라 접선방향으로 유동할 수 있도록 안내하는 흡입가이드(12)가 성형되고, 내부에는 상기 흡입가이드(12)를 통하여 유입된 공기에 포함된 질량이 큰 먼지가 분리될 수 있도록 구멍(13a)이 성형된 분리판(13)이 조립되고, 상기 흡입가이드부(12)의 타측 외벽에는 본체(1)로부터의 착탈을 용이하도록 하는 손잡이(15)가 구비된다.

그리고, 상술한 바와 같이 구성된 집진어셈블리(10)의 상부를 개폐가능하도록 구성되는 상면커버(11)에는, 중앙에 토출구(11a)가 성형되고, 상기 토출구(11a)의 저면 가장자리에 먼지필터(14)가 체결된다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는 길이방향의 주름이 원주방향으로 반복되게 형성된 원통형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 필터몸체(14b)의 저부를 고정하여 지지하는 하측고정부(14a) 테두리는 필터몸체(14b)의 저부를 감싸도록 상방으로 일정부분 돌출되어 있다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는, 공기가 강하게 유동되는 것을 고려하여 일정 이상의 강도가 확보되고 세척시 형태를 유지할 수 있는 재질의 것으로 성형하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 섬유재로 활용이 가능한 폴리에스테르 재질로 구성할 수도 있다.

또한 상기 필터몸체(14b)의 상부와 저부를 고정하여 지지하는 상측고정부(도시 생략)와 하측고정부(14a)도 필터몸체(14b)가 원기둥 형태를 유지할 수 있도록 구성됨과 동시에, 세척이 가능한 합성수지재로 구성할 수도 있다.

상기 필터몸체(14b)가 길이방향의 주름이 다수개 성형되는 것에 의하여 유동하는 공기와의 접촉표면적을 넓혀줄 수 있게 되므로, 집진효율이 극대화 된다. 즉, 토출구(11a)를 통하여 배출되는 공기에 미세한 이물질이 포함되지 않도록 상기 필터몸체(14b)에 의하여 걸러주게 되는 것이다.

이러한 과정을 거치면서 먼지필터(14)의 필터몸체(14b) 표면에 미세한 이물질이 쌓이게 되면, 공기의 유동이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 상기 먼지필터(14)의 표면에 묻어있는 이물질을 털어주거나 세척해야 한다.

이와 같이, 종래의 기술에서는 이물질이 먼지필터(14)에 부착되므로, 일정 기간 사용 후에는 이러한 먼지필터(14)를 분리하여 부착된 이물질을 제거하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 먼지가 부착된 상기 먼지필터(14)를 공기가 통과하여야 하므로, 흡입력이 현저히 저하되며, 소음이 증대되는 문제점이 있다.

그리고, 상기와 같은 종래의 집진어셈블리(10)에 의하면, 미세 먼지와 같은 이물질이 제대로 필터링되지 않는 문제점도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기와 이물질을 서로 다른 방향으로 안내하여 원심력에 의해 이중으로 공기 중의 이물질을 분리하는 진공청소기의 집진어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 원심력에 의해 이중으로 공기 중의 이물질을 분리하는 제1집진수단과 제2집진수단이 각각 2 이상 구비되는 진공청소기의 집진어셈블리를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단과; 상기 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과; 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2집진수단과; 상기 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1집진수단은, 내부로 유입된 공기가 나선운동하는 원통 형상의 몸체와; 상기 몸체의 일단에 접선 방향으로 돌출 형성되어, 공기와 이물질의 내부 유입을 안내하는 유입관과; 상기 몸체의 일단에 일체로 형성되며, 공기 중의 이물을 외측으로 안내하는 이물안내관과; 상기 이물안내관에 관통 설치되어, 상기 몸체 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2집진수단은, 소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과; 상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관과; 상기 사이클론통의 일단에 연결 설치되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 사이클론통은, 일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1먼지통과 제2먼지통은 일체로 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단과; 상기 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과; 상기 제1집진수단의 일측에 구비되며, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 다수의 제2집진수단과; 상기 다수의 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통과; 상기 제1집진수단과 상기 다수의 제2집진수단 사이에 구비되어, 상기 제1집진수단으로부터 배출되는 공기와 이물질을 상기 다수의 제2집진수단으로 각각 분배하는 분배관;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 다수의 제1집진수단과; 상기 다수의 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과; 상기 제1집진수단의 일측에 구비되며, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 다수의 제2집진수단과; 상기 다수의 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통을 포함하는 구성을 가지며; 상기 다수의 제1집진수단과 제2집진수단은 서로 대응되는 수량이 구비되어, 상기 다수의 제1집진수단으로부터 배출되는 공기와 이물질은 상기 다수의 제2집진수단 각각으로 유입됨을 특징으로 하기도 한다.

이와 같은 구성에 의하면, 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거되는 이점이 있다.

진공청소기는 일반 가정에 많이 보급되어 있고, 특히 양탄자나 쇼파 청소의 필요성으로 그 수요가 늘어나고 있는 실정이며, 크게 흡입구인 노즐부가 본체와는 별도로 구비되어 연결관에 의해 연결되는 캐니스터 방식(Canister type)과, 노즐부가 본체와 일체로 형성되는 업라이트 방식(Upright type)으로 대별할 수 있다.

진공청소기의 필터어셈블리는 흡입되는 공기 중의 이물을 분리하여 집진하는 기능을 수행하는 것으로, 이하에서는 캐니스터 방식(Canister type) 및 업라이트 방식(Upright type)은 물론 모든 타입의 청소기에 장착 가능한 사이클론 방식의 집진어셈블리에 대하여 설명한다.

도 3 내지 도 8에는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 제1실시예의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 3에는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 바람직한 제1실시예가 사시도로 도시되어 있고, 도 4와 도 5에는 도 3에 도시된 집진어셈블리의 좌측면도와 우측면도가 각각 도시되어 있다. 또한, 도 6 내지 도 8에는 본 발명이 제1실시예를 구성하는 제1집진수단과 제2집진수단 및 먼지통이 구성이 단면으로 각각 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공청소기의 집진어셈블리는, 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단(50)과, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2집진수단(60)과, 상기 제1집진수단(50)의 하측에 구비되어 제1집진수단(50)에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통(70)과, 상기 제2집진수단(60)의 하측에 구비되어 제2집진수단(60)에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통(72) 등으로 구성된다.

상기 제1집진수단(50)은, 외부로부터 유입되는 오염된 공기를 1차적으로 걸러내는 것으로, 여기에서는 상대적으로 비교적 질량이 큰 이물질(먼지)가 걸러진다.

상기 제1집진수단(50)은, 내부로 유입된 공기가 나선운동하는 원통 형상의 몸체(52)와, 공기와 이물질의 내부 유입을 안내하는 유입관(54)과, 공기 중의 이물을 외측으로 안내하는 이물안내관(56)과, 상기 몸체(52) 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 배출관(58) 등으로 구성된다.

도 6을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 몸체(52)는 도시된 바와 같이 원통 형상으로 이루어져, 상기 유입관(54)을 통해 내부로 유입된 오염공기(공기와 이물질이 혼합된 공기)가 나선 운동을 하면서 유동하도록 안내하게 된다. 즉, 상기 몸체(52)의 내부에서 오염공기가 나선운동을 하게 된다.

상기 유입관(54)은, 상기 몸체의 일단에 접선 방향으로 돌출 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 몸체(52)의 좌측단으로부터 전방으로 일체로 돌출 형성되며, 상기 몸체(52)와 접선방향으로 접하도록 형성된다.

상기 이물안내관(56)은 상기 몸체(52)의 우측단에 일체로 형성된다. 상기 이물안내관(56)은 상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기 중 이물질의 유동을 안내하기 위한 것으로, 점차 그 직경이 작아지는 깔때기 형상을 가진다.

보다 상세하게는, 상기 이물안내관은 엘보우(elbow) 형상을 가진다. 따라서, 상단부는 좌측을 향하게 되고, 하단부는 하측을 향하게 된다. 그리고, 이러한 이물안내관(56)은, 우측 하단으로 갈수록 점차 그 직경(내경)이 감소하도록 형성된다. 바꾸어 말하면, 상기 이물안내관(56)은 좌측 상단으로 갈수록 점차 그 직경이 크게 형성된다.

이처럼, 상기 이물안내관(56)은 하단의 직경이 상대적으로 제일 작은 크기를 가지도록 형성되며, 이러한 이물안내관(56)의 하단은 아래에서 설명할 제1먼지통(70)의 상면과 접한다. 그리고, 상기 이물안내관(56)의 상단은 상기 몸체(52)의 우측단에 일체로 결합되며, 몸체(52)의 우측단 직경과 동일한 크기 및 형상을 가진다.

상기 배출관(58)은 상기 이물안내관(56)을 관통하여 설치되며, 상기 몸체(52) 내부에서 정화된 공기의 유동을 안내한다.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 6에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 이물안내관(56)은 상기 몸체(52)와 대응되는 형상의 원통으로 이루어지며, 상기 몸체(52)의 직경보다 작은 크기를 가진다. 따라서, 상기 배출관(58)의 좌측단은 도시된 바와 같이 상기 몸체(52)의 내부에 위치하게 된다.

상기 배출관(58)은 상기 이물안내관(56)의 우측면(도 6 참조)을 관통하여 설치된다. 따라서, 상기 배출관(58)의 좌측 부분은 상기 이물안내관(56) 및 상기 몸체(52) 내부에 위치되고, 상기 배출관(58)의 우측 부분은 상기 이물안내관(56)의 우측 외부로 돌출된다.

상기 배출관(58)은 상기 몸체(52)와 동일한 방향으로 설치된다. 즉 상기 배출관(58)은 상기 몸체(52)와 같이 좌우로 설치되며, 이러한 배출관(58)과 상기 몸체(52)는 중심선이 동일하게 설치됨이 바람직하다. 따라서, 상기 몸체(52)를 유동하는 공기는 상기 배출관(58)을 통해 빠져나오므로, 상기 제1집진수단(50) 내부에서의 공기 유동은 순방향(좌에서 우측으로)으로만 일어나게 된다.

상기 배출관(58)의 우측에는 분배관(80)이 더 구비된다. 상기 분배관(80)은 상기 제1집진수단(50)과 다수의 제2집진수단(60) 사이에 구비되어, 상기 제1집진수단(50)으로부터 배출되는 공기와 이물질을 다수의 제2집진수단(60)으로 각각 분배하는 역할을 한다. 즉, 상기 제2집진수단(60)은 도시된 바와 같이 복수로 이루어져 있으므로, 상기 분배관(80)은 상기 제1집진수단(50)을 통과한 혼합공기(공기와 미세먼지가 혼합된 공기)가 이러한 복수의 제2집진수단(60) 내부로 골고루 유입되도록 안내한다.

상기 배출관(58)은 정면에서 볼 때에는 'ㄱ'자 형상(도 3 참조)을 가지며, 우측에서 볼 때에는 대략 '∧'자 형상(도 5 참조)으로 형성된다. 따라서, 이러한 배출관(58)을 통해 유동하는 공기는 상기 제2집진수단(60)의 하단부로 유입된다.

상기 제2집진수단(60)은, 소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단(50)을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통(62)과, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관(64)과, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관(66) 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 제2집진수단(60)은, 다수가 구비됨이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 제2집진수단(60)은 전후(도 3에서)에 쌍으로 구비된다. 따라서, 상기 제1집진수단(50)으로부터 토출되는 공기와 미세 이물질은, 상기 분배관(80)에 의해 분배되어 상기 다수의 제2집진수단(60)으로 각각 개별적으로 유입된다.

도면(특히, 도 5와 도 7)을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62)의 우측단은 우측으로 더 연장되어 원통 형상의 유입부(68)를 형성하고 있으며, 이러한 유입부(68)의 하단에 상기 분배관(80)이 연결 설치된다.

상기 분배관(80)은 원통 형상의 상기 유입부(68)와 접선 방향으로 접하도록 형성되어져 있다(도 5 참조). 따라서, 상기 분배관(80)을 통해 상기 유입부(68)로 유입된 공기와 미세 이물질은 상기 유입부(68) 및 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하게 되는 것이다.

상기 사이클론통(62)은 상기 제1집진수단(50)에 의해 1차적으로 정화된 공기가 미세 이물질과 함께 나선 방향으로 유동하도록 가이드하게 된다. 즉, 상기 분배관(80)을 통해 상기 유입부(68)로 유입된 공기와 미세 이물질은, 좌측(도 7에서)으로 이동하면서 상기 사이클론통(62)의 내주면으로 따라 나선방향으로 선회하게 된다.

상기 사이클론통(62)은 좌측(도 7에서)으로 갈수록 점차 직경(내경)이 감소하는 원뿔 형상을 가진다. 즉, 상기 사이클론통(62)은 콘(corn) 형상 내지는 깔때기 형상으로 이루어진다. 따라서, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하면서 좌측으로 이동하는 공기와 미세 이물질의 유동은 점차 빨라지게 되는 것이다.

이와 같은 형상을 가지는 상기 사이클론통(62) 내부에서 공기와 이물질이 유동하게 되면, 내부에는 회오리바람(dust devil)이 생성된다. 즉, 선풍(旋風)이라고도 불리는 공기의 소용돌이가 일어나게 되어, 공기와 미세 이물질이 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하게 되며, 내부에는 이러한 외부의 선회류와 반대방향의 기류(도 7에서는 우측방향의 기류)가 형성된다. 이처럼 상기 제2집진수단(60) 내부에서는 공기가 역류하게 된다.

상기 공기토출관(64)은 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세이물질 중 공기만이 외부로 배출되도록 안내하는 것으로, 소정의 직경을 가지도록 형성되어 상기 사이클론통(62) 내부 중앙부에 좌우로 길게 설치된다. 보다 구체적으로는, 상기 공기토출관(64)은 우측 일부분이 상기 사이클론통(62) 및 유입부(68)의 우측 외부로 돌출되도록 설치된다.

따라서, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세 이물질 중 공기는, 상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하다가 모터(도시되지 않음)의 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 빨려들어와 우측 외부로 배출된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부의 공기 유동은 '태풍의 눈' 원리와 유사하다. 즉, 모터(도시되지 않음)의 흡인력이 상기 공기토출관(64)에 작용하게 되므로, 상기 사이클론통(62)이 중앙부에는 우측으로의 유동이 발생하게 되며, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라서는 좌측으로의 선회류가 형성된다.

이와 같이, 상기 사이클론통(62)의 내주면 근처에는 선회기류가 형성되어 좌 측으로 이동하게 되고, 중앙부에는 반대기류가 형성되어 우측으로 공기가 이동하게 되는데, 이러한 반대기류는 상기 공기토출관(64)을 따라 우측으로 배출된다. 이는 '태풍의 눈'이나 '용오름'의 중앙부에는 외측의 상승기류와는 달리 하강기류가 형성되는 것과 대응된다.

한편, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 유동하는 미세 이물질은 원심력에 의해 미처 방향을 전환하지 못하고, 계속 좌측으로 이동하여 상기 이물배출관(66)으로 안내된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기와 미세 이물질은 원심력(遠心力, centrifugal force)을 갖게 된다. 원심력은 원운동을 하고 있는 물체에 나타나는 관성으로, 구심력과 크기는 같고 방향은 반대이며, 원의 중심에서 멀어지려는 방향으로 작용한다.

따라서, 질량 m인 물체가 반지름 r의 원주 상을 등속원운동하고 있을 때 원심력(구심력)의 크기 F는, F＝mrω²＝mv²/r (ω는 각속도의 크기, v＝rω는 물체의 원운동 속도의 크기)가 되므로, 질량이 서로 다른 공기와 이물질(먼지)은 서로 분리된다.

즉, 공기의 질량은 거의 무시할 수 있으므로 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기의 원심력은 미세하여, 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 쉽게 빨려들게 된다. 반면, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 이물질은 질량이 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크 므로, 상대적으로 큰 원심력을 갖게 되어 큰 회전반경을 가지게 된다.

따라서, 이물질은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 이물배출관(66)으로 유입된다. 그리고, 상기 이물배출관(66)으로 안내된 이물질은 하측으로 낙하하여 상기 제2먼지통(72) 내부로 유입된다.

상기 이물배출관(66)은 도시된 바와 같이 엘보우(elbow) 형상으로 이루어지며, 상기 사이클론통(62)과 일체를 이룬다. 즉, '「'(도 7 참조) 형상으로 이루어져, 우측단은 상기 사이클론통(62)의 좌측단에 접하고, 하단은 상기 제2먼지통(72)의 상면에 접한다. 따라서, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하면서 우측으로 이동하는 미세 이물질(먼지 등)은 상기 이물배출관(66)에 의해 원활하게 안내되어 상기 제2먼지통(72) 내부로 유입되는 것이다.

상기 제1먼지통(70)과 제2먼지통(72)은 일체로 형성됨이 바람직하다. 즉, 도 8에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 제1먼지통(70)은 상기 제1집진수단(50)과 상기 제2집진수단(60)의 하측에 원통 형상으로 구비되며, 상기 제2먼지통(72)은 상기 제1먼지통(70)의 좌측에 원호 형상으로 성형된다. 그리고, 상기 제2먼지통(72)의 상면은 상기 제1먼지통(70)의 상면 높이보다 낮게 형성됨이 바람직하다. 이는 상기 이물배출관(66)의 연결이 보다 원활하게 하기 위함이다.

그리고, 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 제1먼지통(70)가 제2먼지통(72)은 용이하게 착탈 가능한 본체와 커버로 이루어져, 내부의 이물질 제거가 용이하도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 이물질이 내부에 쌓이는 본체와 본체의 상면을 차폐 하는 커버로 이루어져, 내부의 이물질 제거가 용이하도록 구성됨이 바람직하다.

이하 상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 제1실시예가 사용되는 상태를 살펴본다.

먼저 도시되지는 않았지만, 진공청소기의 본체에 구비되는 모터의 회전에 의해 흡인력이 발생하면, 상기 유입관(54)을 통해 외부의 오염공기(먼지와 공기가 혼합된 외부의 공기)가 상기 제1집진수단(50)의 몸체(52) 내부로 유입된다.

상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기는 상기 몸체(52) 내부에서 나선방향으로 선회하게 된다. 즉, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력이 상기 배출관(58)으로 작용하게 되므로, 상기 배출관(58)을 통해 공기가 빠져나가려 한다. 따라서, 상기 유입관(54)을 통해 빠른 속도로 상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기는 미처 방향을 전환하지 못하여 상기 몸체(52) 내부를 선회하면서 우측으로 이동하게 되는 것이다.(도 6 참조)

상기 몸체(52) 내부를 선회하는 오염공기 중 공기는 도 6에서 실선으로 도시된 바와 같이 상기 배출관(58)을 통해 배출되고, 오염공기 중 이물질은 도 6에서 점선으로 도시된 바와 같이 상기 이물안내관(56)을 통해 안내되어 상기 제1먼지통(70)으로 유입된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 유입관(54)을 통해 유입된 외부의 오염공기는 상기 몸체(52)의 좌측단 내주면을 따라 선회하면서 우측으로 이동하게 되고, 이러한 오염공기 중 공기는 회전반경이 점차 감소하여 상기 배출관(58)으로 유입된다. 그리고, 오염공기 중 공기 외의 이물질은 상기 몸체(52)의 내주면을 따 라 우측으로 점차 이동하여 결국은 상기 이물안내관(56)을 따라 유동하여 상기 제1먼지통(70) 내부로 들어간다.

상기 제1집진수단(50) 내부에서 이물질(먼지)이 공기와 분리되는 과정은 원심력(遠心力, centrifugal force)의 차이에 의한다. 보다 상세하게 살펴보면, 공기의 질량은 거의 무시할 수 있으므로 상기 몸체(52) 내부를 선회하는 공기의 원심력은 미세하여 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 배출관(58)으로 쉽게 배출된다. 반면, 상기 몸체(52) 내부를 선회하는 오염공기 중 이물질(공기)이 질량은 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크므로, 상대적으로 큰 원심력을 갖게 된다.

따라서, 이물질은 원심력에 의해 큰 원을 그리면서 상기 몸체(52)의 내주면을 따라 선회하면서 계속 우측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 이물안내관(56)으로 유입된다. 그리고, 이물안내관(56)으로 안내된 이물질은 하측으로 낙하하여 상기 제1먼지통(70)의 내부에 쌓이게 된다. 이때 상기 제1집진수단(50)에 의해 분리되어 상기 제1먼지통(70)에 쌓이는 이물질은 상기 제2먼지통(72)에 쌓이는 이물질보다 상대적으로 크기와 하중이 큰 이물질이 된다.

한편, 상기 배출관(58)을 통해 우측으로 유동되는 혼합공기(공기와 미세 이물이 섞여 있는 공기)는 상기 분배관(80)에 의해 하측으로 방향이 전환된 뒤, 상기 제2집진수단(60) 내부로 유입된다. 이때 상기 제2집진수단(60) 내부로 유입되는 공기는 상기 제1집진수단(50)에서 1차적으로 정화된 공기이나, 여기에는 아직 상대적으로 질량이 적은 미세 이물질(먼지)이 함유되어 있다.

상기 분배관(80)을 통해 복수의 제2집진수단(60) 내부로 유동되는 공기와 먼지는 상기 유입부(68)로 들어간다. 이때 상기 분배관(80)은 상기 각각의 유입부(68)에 접선 방향으로 접하고 있으므로, 상기 유입부(68) 및 사이클론통(62) 내부에는 나선방향의 유동이 일어난다.

즉, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 유입부(68)로 들어온 공기와 먼지는 흡인력에 의해 상기 유입부(68)의 내주면을 따라 선회하면서 점차 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동하게 된다. 그리고 상기 사이클론통(62)은 좌측으로 갈수록 점차 그 직경이 감소하므로, 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하는 공기와 먼지의 선회속도는 점차 증가한다.

상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하던 공기는 다시 방향을 전환하여 상기 사이클론통(62)의 중앙 부분을 통해 우측으로 이동하게 되며, 이때에는 공기가 상기 공기토출관(64)을 통해 안내된다.

즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부의 공기는 도 7에 실선으로 도시된 바와 같이 상기 공기토출관(64)을 통해 우측으로 이동하려 하나, 우선은 상기 분배관(80)을 통해 빠른 속도로 유입된 공기와 이물질은 관성과 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 좌측으로 이동하게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 살펴본 바와 같이 상기 사이클론통(62) 내부의 내주면을 따라 공기와 먼지가 선회하게 되면, 중앙부에는 이와 받대되는 기류가 형성되므로, 이러한 기류에 의해 상기 사이클론통(62)의 중앙부에는 우측으로의 공기 유동이 일 어나게 된다. 따라서 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동된 공기는 다시 역류하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 것이다.

이와 같은 상기 사이클론통(62) 내부의 유동에 의해 공기 중의 미세 이물질(먼지)는 분리된다. 즉, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 먼지는 원심력에 의해 사이클론통(62)의 내주면을 선회하면서 좌측으로 점차 이동하게 되는데, 이때 상대적으로 질량이 적은 순수공기는 방향을 쉽게 전환하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 반면, 미세 이물질(먼지)은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 이물배출관(66)에 의해 안내되어 상기 제2먼지통(126) 내부로 낙하하게 된다.

이처럼, 상기 제2집진수단(60) 내부에서는, 공기 중의 미세 이물질은 일방향으로 계속 유동하는 반면, 공기는 반대방향으로 역류하게 된다. 따라서, 역류하지 못한 이물질이 공기와 분리되어 배출되는 것이다.

한편, 도 9 내지 도 12에는 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 제2실시예가 도시되어 있다. 여기에서는 상기에서 설명한 제1실시예와는 달리 상기 제1집진수단(50)이 복수로 이루어지며, 그 외의 것은 제1실시예와 대동소이하다.

따라서, 이하에서는 상기 제1실시예와 동일 기능을 가지는 부품은 동일 명칭 및 번호를 사용하여 설명한다. 그리고, 제2실시예에서의 집진원리는 상기 제1실시예의 집진원리와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

먼저 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 제1집진수단(50)은 전후(도 9에서)로 복수개가 구비된다. 그리고, 이러한 복수개의 제1집진수단(50)에 는 복수의 제2집진수단(60)이 개별적으로 연통되도록 설치된다. 즉, 상기 제1집진수단(50)은 상대적으로 전방에 설치되는 제1전방집진수단(50')과 상대적으로 후측에 설치되는 제1후방집진수단(50")으로 구성되고, 상기 제2집진수단(60)은 상대적으로 전방에 설치되는 제2전방집진수단(60')과 후측에 설치되는 제2후방집진수단(60")으로 구성된다.

따라서, 도 9에서와 같이 상대적으로 전방에 설치된 제1전방집진수단(50')은 상기 제2전방집진수단(60')과 연통되고, 상대적으로 후측의 제1후방집진수단(50")은 후측의 제2후방집진수단(60")과 연통된다.

그리고, 본 실시예에서는 유입관(54)이 상기 제1집진수단(50)의 몸체(52) 하측으로 돌출 형성된다. 그러나, 이러한 구성은 주변이 부품 위치를 고려하여 변경 가능하다. 즉 제2실시예에서도 상기 제1실시예와 같이 상기 제1실시예와 같이 상단부에 형성하는 것도 가능할 것이다.

다음으로, 본 제2실시예에서는 상기 제1실시예에 구비된 분배관(80)이 존재하지 않는다. 이는 복수의 제1집진수단(50) 각각 복수의 제2집진수단(60)에 연결 설치되므로, 제1집진수단(50)을 통과한 공기를 분배할 필요가 없기 때문이다. 따라서, 상기 제1전방집진수단(50')과 제1전방집진수단(50')의 사이 및 상기 제2후방집진수단(60")과 제2후방집진수단(60") 사이에는 연결관(82)이 각각 구비되어 공기(혼합공기)의 유동을 안내하게 된다. 그리고, 이러한 연결관(82)의 하단은 상기 분배관(80)과 같이 상기 제2집진수단(60)의 하단부에 접선 방향으로 접하도록 형성된다.

상기 제2실시예에서는 오염된 공기가 상기 유입관(54)을 통해 상기 복수의 제1집진수단(50)을 통해 유입된 다음 1차적으로 정화되고, 다음으로는 상기 복수의 제2집진수단(60)으로 유입되어 2차적으로 정화된다. 이와 같은 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60) 내부에서의 공기 유동 및 이물질 필터링 원리는 상기에서 설명한 제1실시예와 동일하므로, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 상기의 실시예에서는 상기 제2집진수단(60)이 복수로 구비되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이러한 제2집진수단(60)은 하나가 구비되어 하나의 제1집진수단(50)과 하나의 제2집진수단(60)으로 구성되도록 형성하는 것도 가능함은 물론이다. 또한, 상기의 실시예 외에도 상기 제1집진수단(50)과 제2집진수단(60)이 각각 3개 이상이 구비되도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

그리고, 상기의 실시예에서는 상기 제1먼지통(70)과 제2먼지통(72)이 일체로 구비되는 경우를 예시하였으나, 이러한 제1먼지통(70)과 제2먼지통(72)이 개별적으로 분리 형성되도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리에서는, 공기 중의 이물질이 원심력을 이용하는 제1집진수단과 제2집진수단에 의해 이중으로 필터링된다. 즉, 1차적으로 제1집진수단에 의해 상대적으로 큰 먼지가 원심력에 의해 먼저 분리되고, 미처 분리되지 않은 작은 크기의 미세먼지는 제2집진수단 내부에서 소용돌이 현상에 의해 공기와 분리된다. 이와 같이 이중으로 공기 중의 이물질이 필터링되므로, 공기 중의 이물질 제거가 종래에 비해 효과적으로 이루어지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 원심력에 의해 공기 중의 이물질이 이중으로 필터링되로록 구성되어 있으므로, 종래와 같은 유로의 막힘이나, 소음 발생이 줄어드는 장점이 있다. 그리고, 종래와 같은 필터(mesh)의 세정이 불필요하므로 사용편의성이 증대됨은 물론, 부품 간소화로 보다 콤팩트한 제품 구현이 가능한 이점이 있다.

그리고, 본 발명에서는 먼지통으로는 먼지가 유입되는 통로가 좁으므로, 먼지통 내부로는 공기의 유동이 거의 일어나지 않는다. 따라서, 먼지통 내부에 쌓인 먼지의 재비산이 일어나는 것이 방지되므로, 이물질의 포집이 보다 효과적으로 가능한 장점이 있다.

Claims (15)

1. 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단과;

   상기 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과;

   소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2집진수단과;

   상기 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1집진수단은,

   내부로 유입된 공기가 나선운동하는 원통 형상의 몸체와;

   상기 몸체의 일단에 접선 방향으로 돌출 형성되어, 공기와 이물질의 내부 유입을 안내하는 유입관과;

   상기 몸체의 일단에 일체로 형성되며, 공기 중의 이물을 외측으로 안내하는 이물안내관과;

   상기 이물안내관에 관통 설치되어, 상기 몸체 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2집진수단은,

   소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과;

   상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관과;

   상기 사이클론통의 일단에 연결 설치되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 사이클론통은,

   일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 제1먼지통과 제2먼지통은 일체로 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
6. 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1집진수단과;

   상기 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 제1집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과;

   상기 제1집진수단의 일측에 구비되며, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 다수의 제2집진수단과;

   상기 다수의 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통과;

   상기 제1집진수단과 상기 다수의 제2집진수단 사이에 구비되어, 상기 제1집진수단으로부터 배출되는 공기와 이물질을 상기 다수의 제2집진수단으로 각각 분배하는 분배관;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1집진수단은,

   내부로 유입된 공기가 나선운동하는 원통 형상의 몸체와;

   상기 몸체의 일단에 접선 방향으로 돌출 형성되어, 공기와 이물질의 내부 유입을 안내하는 유입관과;

   상기 몸체의 일단에 일체로 형성되며, 공기 중의 이물을 외측으로 안내하는 이물안내관과;

   상기 이물안내관에 관통 설치되어, 상기 몸체 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 제2집진수단은,

   소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과;

   상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관과;

   상기 사이클론통의 일단에 연결 설치되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 사이클론통은,

   일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 제1먼지통과 제2먼지통은 일체로 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
11. 공기와 이물질을 원심력의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 다수의 제1집진수단과;

    상기 다수의 제1집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제1집진수단에 의 해 분리되는 이물질을 포집하는 제1먼지통과;

    상기 제1집진수단의 일측에 구비되며, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 다수의 제2집진수단과;

    상기 다수의 제2집진수단의 하측에 구비되어, 상기 다수의 제2집진수단에 의해 분리되는 이물질을 포집하는 제2먼지통을 포함하는 구성을 가지며;

    상기 다수의 제1집진수단과 제2집진수단은 서로 대응되는 수량이 구비되어, 상기 다수의 제1집진수단으로부터 배출되는 공기와 이물질은 상기 다수의 제2집진수단 각각으로 유입됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제1집진수단은,

    내부로 유입된 공기가 나선운동하는 원통 형상의 몸체와;

    상기 몸체의 일단에 접선 방향으로 돌출 형성되어, 공기와 이물질의 내부 유입을 안내하는 유입관과;

    상기 몸체의 일단에 일체로 형성되며, 공기 중의 이물을 외측으로 안내하는 이물안내관과;

    상기 이물안내관에 관통 설치되어, 상기 몸체 내부를 유동하는 공기를 외부로 안내하는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 제2집진수단은,

    소용돌이를 생성하여 상기 제1집진수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과;

    상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관과;

    상기 사이클론통의 일단에 연결 설치되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 이물질의 배출을 안내하는 이물배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 사이클론통은,

    일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 제1먼지통과 제2먼지통은 일체로 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기의 집진어셈블리.

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