KR20080108285A - 분리 가능한 사이클론 어레이를 구비한 진공 청소기 - Google Patents

분리 가능한 사이클론 어레이를 구비한 진공 청소기 Download PDF

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KR20080108285A
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쥐비디 코포레이션
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Abstract

본 발명에 따라 적어도 제1 청소 단 및 제2 청소 단을 구비하는 휴대용 진공 청소기에 있어서, 제1 청소 단은 먼지 포집 챔버를 구비하고, 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론 및 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하며, 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 별개로 비워지게 된다. 하나의 청소 단은 다른 하나의 청소 단을 분리하지 않고도 진공 청소기로부터 분리 가능하게 장착될 수 있다.

Description

분리 가능한 사이클론 어레이를 구비한 진공 청소기{VACUUM CLEANER WITH A REMOVABLE CYCLONE ARRAY}
일 양태에 있어서, 본 발명은 분리 가능하게 장착되며 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 구비한, 진공 청소기와 같은, 사이클론식 표면 청소 장치에 관한 것이다. 진공 청소기는 적어도 두 개의 사이클론식 단이 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 구성되어 있는 복수 개의 사이클론식 단을 구비할 수도 있다. 다른 양태에 있어서, 본 발명은 개선된 사이클론 구조에 관한 것이다. 또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 사이클론이 나란히 배치되어 있는 구조 및 사이클론 중 일부, 바람직하게는 전체 사이클론이 평행하게 연결되어 있는 구조를 포함하는 개선된 사이클론 어레이 구조에 관한 것이다.
사이클론식 진공 청소기는 당업계에 공지되어 있다. 또한, 제1단 사이클론과 복수 개의 제2단 사이클론을 포함하는 사이클론식 진공 청소기가 공지되어 있다. 일 예는, 콘래드(Conrad)의 미국 특허 제6,782,585호에 개시되어 있다. 상기 미국 특허에 개시된 바와 같이 진공 청소기는 하나의 제1단 사이클론을 포함하는 제1 사이클론식 청소 단과, 이 제1 사이클론식 청소 단의 하류에 배치되며 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하는 제2 사이클론식 청소 단으로 구성되어 있다.
복수 개의 제2단 사이클론은 통상, 제1 사이클론식 청소 단에서 제거되는 입자 물질보다 미세한 입자 물질을 제거한다. 따라서, 기류에 비말동반되어 있는 가장 굵은 입자 물질이 제1 사이클론식 청소 단에서 제거되며, 보다 미세한 입자 물질이 하류의 사이클론식 청소 단에서 제거된다. 그러나, 제2 사이클론식 청소 단에서 나온 공기는 여전히 제2 사이클론식 청소 단의 하류에 배치된 흡입 모터에 손상을 주기에 충분한 입자 물질을 내포하고 있을 수도 있다. 따라서, 상기 콘래드의 특허에 개시된 바와 같이, 제2 사이클론식 청소 단의 하류 및 흡입 모터의 상류에 필터가 배치될 수도 있다.
제1 실시예에 따르면, 진공 청소기용 사이클론 챔버는 사이클론 분리기(cyclone separator)의 케이스의 양단(상단 및 하단)의 중간에 배치되어 사이클론 케이스의 내부를 상부 사이클론 챔버와, 이 상부 사이클론 챔버의 하부에 배치된 하부 먼지 포집 영역 또는 챔버로 분할하는 플레이트를 구비할 수도 있다. 사이클론 분리기의 구조와 연계하여, 상기 플레이트는 사이클론 챔버에 들어온 먼지가 먼지 포집 챔버로 운반되도록 하기 위해 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버가 서로 연통하도록 연결하는 통로를 형성한다. 이러한 통로의 전부 또는 적어도 일부는 측방향으로 또는 외측으로 연장된다.
상기 플레이트는 미국 특허 제6,874,197호에 개시된 바와 같은 당업계에 공지되어 있는 임의의 플레이트일 수 있다. 상기 플레이트는 복수 개의 개구를 구비할 수 있거나, 또는 중실형인 것이 바람직하다. 이러한 플레이트는 케이스의 외벽 내측으로 배치되어 플레이트의 외주부 가장자리와 사이클론 케이스의 내벽 사이에 환형 간격을 형성한다. 플레이트는 유동 안내 수단(flow director)의 일부 또는 케이스의 외측 연장부의 일부와 중첩되어 상기 통로를 형성한다. 플레이트의 둘레 벽은 입자 제거를 돕는 기하학적 형상과 배향을 갖도록 변경될 수도 있다.
변형예에 있어서는, 플레이트 대신에, 사이클론 케이스의 바닥 중앙부가 내측으로 상승되어 고원부(plateau)를 형성할 수도 있다. 이에 따라, 먼지 포집 챔버는 플레이트 또는 고원부 아래로 연장되지 않아도 된다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 더러운 공기 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 외벽과, 상기 더러운 공기 유입구 하류의 유체 유입구 및 유체 유출구를 구비하는 사이클론 분리기와;
(d) 사이클론 챔버 표면을 구비하며, 사이클론 분리기를 각각 외주부를 갖춘 외벽을 구비하는 사이클론 챔버와 외주부를 갖춘 외벽을 구비하며 먼지 포집 플로어로부터 이격된 사이클론 챔버 단부를 구비하는 먼지 포집 챔버로 실질적으로 분할하도록 배치되는 플레이트와;
(d) 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버의 사이에서 연장되며 분리된 먼지가 관통하여 이동할 때에 적어도 외측으로 이동하도록 구성된 통로; 그리고
(e) 공기 유동 모터를 포함하는 실내용 진공 청소기가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 통로는 플레이트의 사이클론 챔버 표면과 사이클론 분리기의 외벽의 외측 연장부 사이에 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 먼지 포집 챔버와 사이클론 챔버는 각기 외주부를 구비하며, 상기 플레이트는 상기 외측 연장부 아래에 배치되고, 상기 먼지 포집 챔버의 외주부가 사이클론 챔버의 외주부보다 크다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트는 먼지 포집 챔버의 사이클론 챔버 단부에 인접하게 배치된 디스크를 포함하며, 상기 먼지 포집 챔버는 적어도 디스크의 일부 아래로 연장된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트는 사이클론 챔버의 플로어를 포함하며, 상기 먼지 포집 챔버는 플로어 전체의 아래로 연장되는 것은 아니다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트는 사이클론 챔버의 플로어를 포함하며, 상기 먼지 포집 챔버는 플로어 아래로 연장되지 않는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 진공 청소기는 사이클론 챔버의 외벽으로부터 플레이트 상부의 소정 위치로 사이클론 챔버 내측으로 하방으로 연장되는 유동 안내 표면을 구비하는 유동 안내 수단을 추가로 포함하며, 상기 통로는 상기 유동 안내 수단과 플레이트의 사이클론 챔버 표면 사이에 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 진공 청소기는 상기 사이클론 챔버와 동일직선상에 있으며 상기 플레이트로부터 이격된 종단부를 구비한 환형 내벽에 의해 사이클론 챔버로부터 분리되어 있는 환형 먼지 포집 영역을 추가로 포함하며, 상기 통로는 상기 종단부와 플레이트의 사이클론 챔버 표면 사이에 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 유체 유출구는 유입구를 구비한 관을 포함하며, 상기 관은 사이클론 챔버의 축선을 따라 상기 유체 유입구 하부의 소정 위치까지 연장되고 일단부가 상기 플레이트로부터 이격되어 있다. 바람직하게는, 상기 공기 유동 관의 유입구를 덮도록 스크린이 제공되며 이 스크린은 상기 플레이트로부터 이격되어 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 사이클론 분리기는 상기 유체 유입구에 가까운 직경을 구비하며, 상기 통로는 상기 직경의 1/3 미만의 높이, 바람직하게는 직경의 1/6 미만의 높이, 보다 바람직하게는 직경의 1/10 미만의 높이, 가장 바람직하게는 직경의 1/20 미만의 높이를 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 바닥을 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트는 바닥이 개방된 후 분리 가능하다.
본 양태의 제2 실시예에 따르면, 사이클론 분리기로서,
(a) 외벽과, 유체 유입구, 그리고 상기 유체 유입구 하부의 소정 위치까지 사이클론 분리기의 축선을 따라 연장되며 유입구를 갖는 관을 포함하는 유체 유출구와;
(b) 사이클론 챔버 표면을 구비하며, 사이클론 분리기를 각각 외주부를 갖춘 외벽을 구비하는 사이클론 챔버와 외주부를 갖춘 외벽을 구비하며 먼지 포집 플로어로부터 이격된 사이클론 챔버 단부를 구비하는 먼지 포집 챔버로 실질적으로 분할하도록 배치되고, 상기 유체 유출구의 일단으로부터 이격되어 있는 플레이트와;
(e) 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버 사이에서 연장되며 분리된 먼지가 관통하여 이동할 때에 적어도 외측으로 이동하도록 구성된 통로를 포함하는 사이클론 분리기가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 플레이트는 상기 바닥이 개방된 후 분리 가능하다.
제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예는 본 제2 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 양태의 제3 실시예에 따르면, 사이클론 분리기로서,
(a) 외벽과, 사이클론 분리기의 직경에 가까운 유체 유입구 및 유체 유출구와;
(b) 사이클론 챔버 표면을 구비하며, 사이클론 분리기를 각각 외주부를 갖춘 외벽을 구비하는 사이클론 챔버와 외주부를 갖춘 외벽을 구비하며 먼지 포집 플로어로부터 이격된 사이클론 챔버 단부를 구비하는 먼지 포집 챔버로 실질적으로 분할하도록 배치된 플레이트와;
(c) 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버 사이에서 연장되며 분리된 먼지가 관통하여 이동할 때에 적어도 외측으로 이동하도록 구성되고, 직경의 1/3 미만의 높이를 갖는 통로를 포함하는 사이클론 분리기가 제공된다. 제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예는 본 제3 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예의 플레이트 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 플레이트는 바닥 개구 도어의 이동과는 독립적으로 이동 가능하게 또는 분리 가능하게 사이클론 케이스에 장착될 수도 있다. 예를 들어, 플레이트는 자석을 사용하여 적소에 고정될 수도 있다. 대안으로, 플레이트는 개구에 수용되어 있으면서 예를 들어, 해제 가능한 스냅 끼워 맞춤에 의해 개구 내에 고정되어 있는 하나 이상의 부재를 구비하는 방식으로 기계적으로 적소에 유지될 수도 있다. 따라서, 플레이트는 필요에 따라 적소에 스냅 끼워 맞춤될 수도 있고 끼워 맞춤 위치로부터 제거될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 플레이트는 사이클론 케이스 내부를 먼지 포집 챔버와 사이클론 챔버로 분할하는 제1 위치 및 먼지가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 대체로 자유롭게 통과하여 이후에 사이클론 케이스의 개방 단부 밖으로 나갈 수 있도록 하는 제2 위치로부터의 이동을 위해 기계적인 부재 상에 장착될 수도 있다. 예를 들어, 플레이트는 사이클론 케이스의 종축선에 대체로 평행한 위치로 선회될 수도 있다.
이러한 구조의 한 가지 장점은, 자석에 의해 플레이트가 폐기 및/또는 청소를 위해 분리될 수 있다는 점이다. 또한, 자석의 사용에 따른 다른 장점은, 자석이 사이클론 챔버 내부의 자성 입자를 견인하여 구속하는 것을 도와 사이클론의 효율 증대를 도모한다는 점이다. 특히, 브러쉬를 구비한 전기 모터에 의해 생성되는 탄소 먼지는 자성을 갖는다. 이에 따라 자석이 합체되어 있는 사이클론(들)의 사용은 기류로부터 탄소 먼지를 제거하는 것을 돕는다. 따라서, 선택적으로는, HEPA 필터와 같은 필터 대신에 모터 하류에 자석을 수용한 사이클론 또는 사이클론 어레이를 사용하는 것이 바람직하다. 자석은 본 명세서에 기재된 임의의 실시예에 있어서 입자 포획을 돕도록 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 외벽과, 상기 먼지 유입구 하류의 유체 유입구 및 유체 유출구를 구비하는 사이클론 분리기와;
사이클론 챔버 표면을 구비하며, 사이클론 분리기를 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버로 실질적으로 분할하도록 배치되고, 사이클론 분리기 내에 분리 가능하게 장착되는 플레이트와;
(d) 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버 사이에서 연장되는 통로; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플레이트는 자석에 의해 사이클론 분리기 내의 적소에 구속되어 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 플레이트는 적소에 기계적으로 구속되어 있다. 예를 들어, 사이클론 분리기는 기계적 정합 부재를 구비하며, 상기 플레이트는 기계적 정합 부재와 정합 가능한 부분을 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 플레이트는 손잡이부를 구비한다. 바람직하게는, 손잡이부는 플레이트의 반대 방향으로 연장되는 샤프트를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 먼지 포집 챔버는 플레이트 아래로 연장된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 사이클론 챔버의 외벽으로부터 플레이트 상부의 소정 위치까지 사이클론 챔버 내측으로 하방으로 연장되는 유동 안내 표면을 구비하는 유동 안내 수단이 제공된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 표면 청소 장치는 진공 청소기, 스위퍼(sweeper) 및 카페트 청소기(carpet extractor)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 바닥을 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 플레이트는 상기 바닥이 개방된 후 분리 가능하다.
본 양태의 제2 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 외벽과, 상기 먼지 유입구 하류의 유체 유입구와, 개방 가능한 바닥 및 유체 유출구를 구비하는 사이클론 분리기와;
(d) 사이클론 챔버 표면을 구비하며, 사이클론 분리기를 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버로 실질적으로 분할하도록 배치되고, 상기 바닥과 독립적으로 사이클론 분리기 내에 분리 가능하게 장착되는 플레이트와;
(e) 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버 사이에서 연장되는 통로; 그리고
(f) 유체 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예가 본 제2 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 표면 청소 장치, 바람직하게는 진공 청소기용 여과 유닛은, 각기 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하는 적어도 두 개의 사이클론 단(段)을 사용한다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 사이클론 전체에 걸쳐 역압이 감소된다는 점이다. 예를 들어, 여과 유닛의 사이클론식 분리 구조는 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 제1단과, 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 제2단을 포함할 수도 있다. 현재 공지되어 있는 구조에서는 하나의 제1단 사이클론이 사용되고 있다. 이와 비교하여, 본 제3 실시예에 따르면, 표면 청소 장치 내의 더러운 공기는 우선, 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 사이클론식 단에서 처리된 다음, 후속하여 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 다른 사이클론식 단에서 처리될 수도 있으며, 이들 단은 공기 유동 모터의 상류에 위치하는 것이 바람직하다. 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 제3 사이클론식 단이 공기 유동 모터의 하류에 배치될 수도 있다.
바람직하게는, 하나의 단의 각각의 사이클론이 후속 단의 전체 사이클론과 유체 유동 연통하지 않는다. 보다 바람직하게는, 하나의 단의 각각의 사이클론은 단 하나의 하류 사이클론과 유체 연통한다. 이에 따라, 하나의 사이클론을 빠져나가는 공기가 단 하나의 하류 사이클론으로 공급된다.
전술한 바람직한 구조에 따르면, 상류 사이클론으로부터의 유출구가 하류 사이클론으로의 유입구와 유체 연통하도록 연결된다. 상류 사이클론으로부터의 유출구는 완전한 1회전 미만으로 연장되도록 접선 방향으로 형성되거나 나선형으로 형성될 수도 있다. 보다 바람직하게는, 상류 사이클론으로부터의 유출구와 하류 사이클론으로의 유입구는 각기 개별적으로 완전한 1회전 미만으로 연장되도록 구성된다. 유출구와 유입구가 함께 직접적으로 연결되는 경우, 유입구와 유출구는 함께 1회전을 초과하도록 연장되는 연속적인 나선을 구성할 수도 있다. 이에 따라, 상류 사이클론으로부터의 유출구와 하류 사이클론으로의 유입구가 하나로 합쳐지는 경우 연속적인 나선을 형성할 수도 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 상류 사이클론 내에서 발달된 공기의 회전 운동량이 하류 사이클론에서 사용될 수도 있으며, 바람직하게는 하류 사이클론에서 보다 더 증강될 수도 있다는 점이다. 예를 들어, 기류가 제1 사이클론에 들어가면, 공기의 회전 운동을 생성하도록 에너지가 소비된다. 접선 방향 유출구가 사용되는 경우, 공기가 접선 방향 유출구를 통해 이동함에 따라 회전 운동량의 일부가 보존되며 사실상 증강될 수도 있다. 접선 방향 유출구가 하류 사이클론의 유입구와 합쳐지거나 이어지는 경우, 회전 운동량은 실질적으로 보다 긴 나선형 또는 접선 방향 유입구를 구비하지 않고서도 보존 및 증강될 수도 있다. 대안적인 구조에서는, 적어도 약간의 회전 운동량을 유지하도록 연결되며, 바람직하게는 함께 연결되는 상류 사이클론으로부터의 접선 방향 유출구와 하류 사이클론으로의 접선 방향 유입구가 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 이들 유출구와 유입구는 본 명세서에 개시된 임의의 실시예와 함께 사용될 수도 있다. 이러한 유출구와 유입구는 또한, 하나의 사이클론이 2개 이상의 하류 사이클론과 연통하는 실시예 및 그 외 다른 응용 분야에 사용될 수도 있다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어진 제1 사이클론식 단과, 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 이루어지고 제1 사이클론식 단의 하류에 위치하는 제2 사이클론식 단; 그리고
(c) 유체 유동 모터를 포함하는 가전 기기가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 사이클론은 휴대용 기기의 작동 동안 임의의 다른 사이클론과 연통하지 않는 먼지 포집 챔버를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 사이클론식 단의 각각의 사이클론은 관련 먼지 포집 챔버를 구비하며, 각각의 먼지 포집 챔버가 단 하나의 사이클론과 연관되어 있다. 바람직하게는, 모든 먼지 포집 챔버는 동시에 비워지도록 구성되어 있다. 보다 바람직하게는, 먼지 포집 챔버는 공통의 개방 가능한 바닥을 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 사이클론식 단의 각각의 사이클론은 제1 사이클론식 단의 하나의 사이클론과 유체 유동 연통하도록 연결된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 사이클론식 단의 각각의 사이클론은 유체 유출구를 구비하며, 상기 제2 사이클론식 단의 각각의 사이클론은 유체 유입구를 구비하고, 상기 제1 사이클론식 단의 사이클론의 유출구와 제2 사이클론식 단의 사이클론의 유입구는 연속적인 통로를 형성한다. 바람직하게는, 유체 유출구는 관련 사이클론을 통하여 유동하는 유체에 의해 생성되는 사이클론식 유동의 적어도 일부를 유지하도록 구성된다. 보다 바람직하게는, 상기 통로는 연속적인 곡선 형태로 형성된다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 사이클론식 단은 적어도 15개, 바람직하게는 적어도 20개, 보다 바람직하게는 대략 25개 이상의 서로 평행한 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 사이클론식 단은 1 제곱인치당 적어도 하나의 사이클론을, 바람직하게는 1 제곱인치당 적어도 두 개의 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 기기는 표면 청소 장치, 가정용 공기 청정기 또는 호흡 마스크이다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 기기는 표면 청소 장치이다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 표면 청소 장치는 진공 청소기, 스위퍼 및 카페트 청소기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 사이클론식 단은 모터의 상류에 배치된다. 바람직하게는, 공기가 필터를 통과하지 않고 사이클론식 단으로부터 모터로 이동한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 휴대용 기기는 하나의 사이클론 단을 추가로 포함하며, 이 경우 세 개의 사이클론식 단은 모터의 상류에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 공기가 필터를 통과하지 않고 세 개의 사이클론 단으로부터 모터로 이동한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 휴대용 기기는 모터 후방 사이클론식 단을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 모터 후방 사이클론식 단을 빠져나오는 유체는 HEPA 필터를 사용하지 않고서도 적어도 HEPA에 맞먹는 여과 레벨을 나타낸다. 대안으로 또는 추가적으로, 모터 후방 사이클론식 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 단은 기기로부터 각각 별개로 분리 가능하다.
이들 임의의 변형예들이 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 표면 청소 장치, 바람직하게는 진공 청소기는 두 개의 사이클론식 단을 구비하며, 이들 사이클론식 단 중 하나는 서로 평행한 복수 개의 사이클론 및 이와 연관된 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 포함하고, 상기 복수 개의 사이클론과 관련 먼지 포집 챔버(들)는 사이클론으로 또한 사이클론으로부터 연장되는 유체 유동 통로용 개구가 없는 밀봉 유닛으로서 구성된, 표면 청소 장치로부터 분리 가능한 사이클론식 유닛을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 먼지 포집 챔버는 정상 사용 동안 한 달에 단 한 번만, 바람직하게는 세 달마다 한 번, 보다 바람직하게는 네 달마다 한 번 비워지면 충분할 정도의 용량을 갖추고 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 증가된 저장 용량으로 인해, 사이클론식 유닛을 가끔씩만 분리하여 비우면 되므로, 메인 포집 챔버 또는 제1단 포집 챔버를 비우기 위해 분리하는 대부분의 시간 동안 사이클론식 유닛은 표면 청소 장치에 남겨질 수도 있다는 점이다. 예를 들어, 제1 사이클론식 단을 비우기 위해 분리하는 경우, 제2 사이클론식 단은 표면 청소 장치 내에 유지됨으로써, 제1 단을 비우는 경우 표면 청소 장치로부터 제거하여야 하는 구성 부품의 중량 및 크기가 감소된다.
대안으로 또는 추가적으로, 본 제4 실시예에 따르면, 표면 청소 장치, 바람직하게는 진공 청소기는 적어도 제1 청소 단 및 제2 청소 단을 구비하며, 상기 제1 청소 단은 먼지 포집 부재를 구비하고, 상기 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 포함하며, 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 별개로 비워진다. 바람직하게는, 각각의 단은 복수 개의 사이클론을 포함하며, 보다 바람직하게는, 각각의 단은 복수 개의 먼지 포집 챔버를 포함한다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 더러운 공기 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 적어도 제1 청소 단 및 제2 청소 단으로서, 상기 제1 청소 단은 먼지 포집 부재를 구비하며 상기 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하고, 또한 서로 별개로 비워지도록 구성되는 제1 청소 단 및 제2 청소 단; 그리고
(d) 공기 유동 모터를 포함하는 휴대용 진공 청소기가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 상기 제1 청소 단으로부터 분리된 후 비워진다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기로부터 단독으로 분리된다. 바람직하게는, 제2 청소 단은 적어도 하나의 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 별개로 진공 청소기로부터 분리 가능하다. 바람직하게는, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단의 하류에 위치한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 제1 청소 단은 적어도 하나의 사이클론을 포함하며, 상기 먼지 포집 부재는 먼지 포집 챔버를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 청소 단은 일상적인 가정의 청소 작업을 위해 1시간씩 예정된 청소 횟수만큼 진공 청소기를 사용하기 위한 먼지 저장 용량을 가지며, 상기 제2 청소 단은 상기 예정된 청소 횟수의 적어도 세 배, 바람직하게는 예정된 횟수의 열 배의 청소 횟수에 대한 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 저장 체적을 갖추고 있으며, 제2 단의 저장 체적은, 입자 물질용으로 설계된 진공 청소기가 입자 물질을 포집하도록 사용되는 경우, 제1 단이 세 번 비워질 때마다 한번을 넘지 않는 횟수로, 바람직하게는 제1 단이 열 번 비워질 때마다 한 번을 넘지 않는 횟수로 제2 청소 단이 비워지면 되도록 선택된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 적어도 한 달의 진공 청소기의 일상적인 사용을 위한 먼지 저장 용량을 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 적어도 세 달의 진공 청소기의 일상적인 사용을 위한 먼지 저장 용량을 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 제2 청소 단의 각각의 사이클론은 관련 먼지 포집 챔버를 구비하며, 각각의 먼지 포집 챔버는 단 하나의 사이클론과 연관되어 있고, 제2 청소 단의 모든 먼지 포집 챔버는 동시에 비워진다.
또 다른 실시예에 있어서, 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버는 진공 청소기로부터 폐쇄 유닛으로서 분리 가능하다. 바람직하게는, 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 바닥을 구비한다. 대안으로 또는 추가적으로, 제2 청소 단은 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기로부터 분리되는 경우 사이클론 내외로 연장되는 유체 유동 통로를 제외하고는 밀봉된다.
또 다른 실시예에 있어서, 진공 청소기는 직립형 진공 청소기, 습식/건식 진공 청소기 및 캐니스터형 진공 청소기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 실시예에 있어서, 진공 청소기는 개방 위치로 이동 가능한 도어를 추가로 포함하며, 도어가 개방 위치에 있을 때에 제2 청소 단이 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 제2 청소 단은 진공 청소기로부터 활주 이동하여 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 제2 청소 단은 제1 청소 단에 분리 가능하게 장착된다. 바람직하게는, 제2 청소 단은 제1 청소 단으로부터 상측으로 이동 가능하다.
임의의 이들 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 양태의 제2 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 적어도 제1 청소 단 및 제2 청소 단으로서, 상기 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하며, 사이클론 내외로 연장되는 유체 유동 통로를 제외하고는, 비우기 위해 밀봉 유닛으로서 표면 청소 장치로부터 분리 가능하게 상기 제2 청소 단이 구성되는 제1 청소 단 및 제2 청소 단; 그리고
(d) 공기 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
전술한 제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예가 본 제2 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 표면 청소 장치가 적어도 하나의 관련 먼지 포집 챔버, 바람직하게는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비하는 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 구성되며, 표면 청소 장치 외부의 소정 위치에서 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버, 바람직하게는 각각의 먼지 포집 챔버의 내부를 볼 수 있다. 따라서, 소비자는 먼지 챔버 내부에 포집된 먼지의 양을 볼 수 있어 먼지 챔버를 비워야 하는 순간을 결정할 수 있다. 이러한 구성은 표면 청소 장치가 두 개의 사이클론식 단을 구비하며 이들 단이 별개로 비워질 수 있도록, 보다 바람직하게는 별개로 분리 가능하도록 구성된 경우 특히 유리하다. 따라서, 소비자는 상기 단을 비워야 하는 순간을 시각적으로 결정할 수 있게 된다. 본 양태는 전술한 제4 양태와 조합되는 경우, 특히 제2 단이 제1 단을 비울 때마다 제2 단을 비울 필요는 없는 먼지 용량을 갖는 경우 특히 바람직하다.
관련 사이클론(들) 및 먼지 포집 챔버(들)의 전부 또는 일부가 투명(즉, 관통하여 볼 수 있음)할 수도 있긴 하지만, 특히 바람직한 실시예에 있어서는, 먼지 포집 챔버의 상단(예를 들어, 최대 충전 라인 아래로 연장되는 부분)만 투명하면 된다. 이에 따라, 먼지 포집 챔버(들)는 상부만 투명하게 형성될 수도 있고 또는 전체적으로 투명하게 형성될 수도 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 먼지 포집 용기가 꽉 찬 경우, 사용자가 임의의 먼지 포집 챔버의 내부를 보지 않고서도 사이클론식 단을 비우기 위한 시각적인 신호를 얻을 수 있다는 점이다. 사이클론 및 먼지 포집 챔버의 내부 모두를 볼 수 없다면, 소비자는 먼지 포집 챔버의 과잉 충전을 유발하여 표면 청소 장치의 효율 감소를 초래할 수도 있다. 바람직하게는, 전술한 예정된 충전 라인의 윗부분은 불투명하게 형성된다. 예를 들어, 모든 사이클론 케이스가 투명한 플라스틱으로 제조될 수도 있으며, 필요한 부분만 예를 들어, 페인트 코팅으로 코팅하고/코팅하거나 라벨을 부착함으로써 가려질 수도 있다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 각기 외벽과, 내부와, 상기 먼지 유입구 하류의 유체 유입구 그리고 유체 유출구를 구비하는 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하는 사이클론식 청소 유닛과;
(d) 외벽과 내부를 구비하는 적어도 하나의 먼지 포집 챔버; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하며, 표면 청소 장치에 대해 외부의 소정 위치에서 상기 적어도 하나의 먼지 포집 챔버의 내부를 볼 수 있도록 구성된 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버의 외벽은 적어도 투명부를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버는 최대 권장 먼지 용량을 가지며, 상기 투명부는 최대 권장 먼지 용량을 규정하는 위치로부터 하방으로 연장된다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버는 최대 권장 먼지 용량을 가지며, 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버의 외벽은 최대 권장 먼지 용량을 규정하는 위치 위쪽으로는 불투명하게 형성되어 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 상기 먼지 포집 챔버의 외벽이 표면 청소 장치의 외벽을 구성한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 먼지 포집 챔버의 외벽 전체가 투명하게 형성된다. 보다 바람직하게는, 표면 청소 장치는 적어도 하나의 먼지 포집 챔버의 외벽의 반경 방향 외측으로 배치된 투명한 벽을 추가로 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 표면 청소 장치는 적어도 하나의 먼지 포집 챔버의 외벽 바깥쪽으로 배치된 벽을 추가로 포함하며, 적어도 이 벽의 충분한 부분은 투명하여 사용자가 적어도 하나의 먼지 포집 챔버의 외벽의 투명부를 볼 수 있도록 해준다.
또 다른 실시예에 있어서, 복수 개의 사이클론은 각각 관련 먼지 포집 챔버를 구비한다. 바람직하게는, 각각의 관련 먼지 포집 챔버는 적어도 일부가 투명한 외벽을 구비한다. 대안으로 또는 추가적으로, 각각의 관련 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 바닥을 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 복수 개의 사이클론 각각은 사이클론 분리기를 실질적으로 사이클론 챔버와 먼지 포집 챔버로 분할하도록 배치된 플레이트를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 표면 청소 장치는 적어도 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 단을 구비하며, 사이클론식 청소 유닛은 제2 사이클론식 단을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 단은 표면 청소 장치로부터 각기 별개로 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 사이클론식 단은 하나의 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 사이클론식 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다. 바람직하게는, 제1 사이클론식 청소 유닛의 복수 개의 사이클론은 제1단 외벽과 제1단 내부를 구비하는 적어도 하나의 제1단 먼지 포집 챔버를 구비하며, 표면 청소 장치는 표면 청소 장치에 대한 외부의 소정 위치에서 제1단 내부를 볼 수 있도록 구성된다.
또 다른 실시예에 있어서, 각각의 사이클론의 외벽의 적어도 일부는 투명하다.
또 다른 실시예에 있어서, 각각의 사이클론의 외벽은 투명하다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론의 외벽 부분이 표면 청소 장치의 외벽을 형성한다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 사이클론의 외벽 외측에 배치된 벽을 추가로 포함하며, 적어도 이 벽의 충분한 부분은 투명하여 사용자가 사이클론 외벽의 투명부를 볼 수 있도록 해준다.
또 다른 실시예에 있어서, 각각의 사이클론과 관련 먼지 포집 챔버는 투명한 플라스틱으로 일체형으로 성형된다. 바람직하게는, 먼지 포집 챔버의 외벽은 표면 청소 장치의 외면 일부이며, 사이클론의 투명한 플라스틱은 사이클론의 측벽이 불투명하게 되도록 처리된다. 대안으로 또는 추가적으로, 표면 청소 장치는 사이클론 청소 유닛의 외부에 배치된 벽을 추가로 포함하며, 이 벽의 적어도 충분한 부분은 투명하여 사용자가 단지 먼지 포집 챔버의 내부만을 볼 수 있도록 형성된다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 사이클론으로부터의 유체 유출구와 유체 유동 연통하는 투명한 헤더(header)를 추가로 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 적어도 일부가 투명한 필터 하우징을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 진공 청소기의 사용시에 상기 필터 하우징의 투명부를 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 적어도 일부가 투명한 필터 하우징을 추가로 포함하며, 적어도 하나의 사이클론식 단이 분리되는 경우 필터 하우징의 투명부를 볼 수 있다.
이들 임의의 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 양태의 제2 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 적어도 하나의 사이클론식 청소 단과;
(d) 적어도 일부가 투명한 필터 하우징; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 진공 청소기의 사용시에 필터 하우징의 투명부를 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론식 청소 단은 표면 청소 장치로부터 분리 가능하며, 사이클론식 청소 단을 분리하는 경우 필터 하우징의 투명부를 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 개방 가능한 도어를 추가로 포함하며, 도어가 개방되는 경우 필터 하우징의 투명부를 볼 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 필터는 모터 전방 필터(pre-motor filter)이다.
또 다른 실시예에 있어서는, 필터 하우징 전체가 투명하다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 적어도 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 청소 단을 구비한다. 바람직하게는, 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 청소 단은 각기 별개로 표면 청소 장치로부터 분리 가능하다. 대안으로 또는 추가적으로, 제1 사이클론식 청소 단은 하나의 사이클론을 포함한다. 대안으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 사이클론식 청소 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다.
전술한 제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예가 본 제2 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 표면 청소 장치에는 사이클론 분리기의 내부의 적어도 가시적인 부분과, 사이클론 분리기 내부의 적어도 일부에 광을 조사하도록 배치된 조명 부재가 제공된다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 사용자가 사이클론 챔버의 사이클론식 작동을 볼 수 있는(또한, 공기 유동 패턴에 따른 문제 발생 여부를 알 수 있는) 능력 및/또는 먼지 포집 챔버를 비워야 하는 때를 알 수 있는 능력을 증대시킨다는 점이다. 예를 들어, 진공 청소기가 낮은 조도의 환경에서 예컨대, 야간에 실내에서 사용되는 경우에는, 소비자가 사이클론 분리기의 내부를 보기가 어려울 수도 있다. 본 양태는 특히, 전술한 제4 양태 및 제5 양태 중 적어도 하나와 조합되는 경우 유용함을 알 수 있을 것이다.
먼지 포집 챔버에 과도한 먼지가 축적되면, 사이클론의 효율이 떨어지며 포획되지 않고 사이클론을 통과하는 먼지의 양이 증가된다. 이것은 결국 과도한 양의 먼지가 진공 청소기와 같은 기기의 흡입 모터를 통과하도록 함으로써, 기기의 예상 수명을 단축하는 결과를 초래할 수도 있다. 소비자가 사이클론 분리기에 의해 포획된 먼지를 감시할 수 있는 능력을 증진시키는 것은, 소비자가 사이클론의 먼지 포집 용기에 과도한 양의 먼지가 축적되도록 할 가능성을 감소시킨다.
본 양태에 따르면, 사이클론 분리기 케이스의 전부 또는 일부는 전자 발광성(electroluminescent) 재료로 구성될 수도 있다. 대안으로, 사이클론의 전부 또는 일부의 내벽이 전자 발광성 재료로 코팅될 수도 있다.
예를 들어, 사이클론의 전면부의 전부 또는 일부가 투명할 수도 있으며, 후면부의 전부 또는 일부에 전자 발광성 코팅이 마련될 수도 있다. 전자 발광성 재료에 의해 제공되는 조도는, 소비자가 사이클론 챔버의 내부를 볼 수 있는 능력 및 챔버 내부에 축전된 먼지의 양을 결정할 수 있는 능력을 증대시킨다. 이에 따라, 소비자는 먼지 포집 챔버 또는 용기(바람직하게는, 사이클론 분리기 케이스의 일부)를 비워야 하는 때를 보다 명확하게 알 수 있게 된다. 대안으로, 사이클론 챔버를 수용하고 있는 사이클론 분리기 케이스만이 전자 발광성 재료로 처리되거나 제조될 수도 있어, 사이클론 챔버에 축적되는 먼지의 외관은 사용자에게 먼지 포집 챔버를 비워야 함을 알리는 가시적인 신호일 수도 있다.
대안으로 또는 추가적으로, 소비자가 사이클론 챔버에 존재하는 먼지의 양을 결정할 수 있는 능력을 증대시키도록, 하나 이상의 광원이 사이클론 챔버 내부에 제공될 수도 있으며/있거나 사이클론 챔버의 내부에 광을 조사하도록 배치될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 광원은 하나 이상의 LED를 포함한다.
본 양태의 일 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 내부 및 내면을 갖춘 외벽을 구비하며, 각기 외벽을 구비하는 사이클론 챔버 및 먼지 포집 챔버를 포함하는 사이클론 분리기;
(d) 사이클론 분리기 내부의 적어도 일부에 빛을 조사하도록 배치된 조명 부재; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하며, 외면을 구비하고 표면 청소 장치 외부의 소정 위치에서 상기 사이클론 분리기 내부를 볼 수 있도록 구성되는 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 조명 부재는 전자 발광성 재료를 포함하며, 사이클론 분리기의 일부는 전자 발광성 재료로 구성된다. 바람직하게는, 사이클론 분리기는 전면부와 후면부를 구비하며, 후면부는 전자 발광성 재료로 구성되고 전면부는 투명하다.
또 다른 실시예에 있어서, 조명 부재는 전자 발광성 코팅을 포함하며, 사이클론 분리기의 일부는 전자 발광성 코팅으로 코팅되어 있다. 바람직하게는, 사이클론 분리기는 전면부와 후면부를 구비하며, 후면부는 전자 발광성 코팅으로 코팅되어 있고 전면부는 투명하다.
또 다른 실시예에 있어서, 조명 부재는 적어도 하나의 광원을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 광원은 사이클론 분리기 내부에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 광원은 사이클론 분리기의 외부에 배치되며, 이렇게 생성된 광은 사이클론 분리기 내부로 내측으로 조사된다.
또 다른 실시예에 있어서, 광원은 적어도 하나의 LED를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 먼지 포집 챔버는 먼지 챔버 내부를 구비하며, 표면 청소 장치는 먼지 포집 챔버의 내부를 표면 청소 장치에 대한 외부의 소정 위치로부터 볼 수 있도록 구성되고, 조명 부재는 먼지 챔버 내부의 적어도 일부에 광을 조사하도록 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론 분리기의 외벽은 적어도 투명부를 구비하며, 투명부는 표면 청소 장치의 외면의 일부를 형성한다.
또 다른 실시예에 있어서, 먼지 포집 챔버의 외벽은 적어도 투명부를 구비하며, 투명부는 표면 청소 장치의 외면의 일부를 형성한다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론 분리기의 외벽은 적어도 투명부를 구비하며, 표면 청소 장치는 사이클론 분리기의 외벽 외부에 배치된 벽을 추가로 포함하고, 이 벽의 적어도 충분한 부분은 투명하여 사용자가 사이클론 분리기의 외벽의 투명부를 볼 수 있도록 형성된다.
또 다른 실시예에 있어서, 먼지 포집 챔버의 외벽은 적어도 투명부를 구비하며, 표면 청소 장치는 먼지 포집 챔버의 외벽 외부에 배치된 벽을 추가로 포함하고, 이 벽의 적어도 충분한 부분은 투명하여 사용자가 먼지 포집 챔버의 외벽의 투명부를 볼 수 있도록 형성된다.
또 다른 실시예에 있어서는, 먼지 포집 챔버의 외벽 전체가 투명하다. 바람직하게는, 표면 청소 장치는 먼지 포집 챔버의 외벽에서 반경 방향 외측으로 배치된 투명한 벽을 추가로 포함한다. 대안으로 또는 추가적으로, 사이클론 분리기의 외벽 전체가 투명하며, 사이클론 분리기의 투명한 플라스틱과 투명 벽 중 적어도 하나는 사용자가 사이클론 챔버를 볼 수 없게 하도록 처리된다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론 분리기의 외벽 전체가 투명한 플라스틱으로 형성되며, 사이클론 분리기의 외벽이 표면 청소 장치의 외면 일부를 구성하고, 사이클론 분리기의 투명 플라스틱은 사이클론 챔버의 외벽이 불투명하게 되도록 처리된다.
이들 임의의 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 표면 청소 장치에는 서로 평행한 복수 개의 사이클론과 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 포함하는 사이클론 단이 제공되며, 상기 복수 개의 사이클론과 복수 개의 먼지 포집 챔버는 표면 청소 장치로부터 하나의 유닛으로서 분리 가능하다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 복수 개의 먼지 포집 챔버를 사용함으로써 사이클론의 먼지 출구를 통한 사이클론 사이의 교차 유동이 감소된다는 점이다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 사이클론은 독자적인 먼지 포집 챔버를 구비한다. 실제로, 복수 개의 사이클론 각각에 서로 다른 진공도가 제공될 수도 있다. 복수 개의 사이클론에 대해 공통의 먼지 포집 챔버가 제공되는 경우, 공기 중 일부가 하나의 사이클론의 먼지 출구 밖으로 이동하여 공통의 먼지 포집 챔버를 가로지른 다음 제2 사이클론의 먼지 출구를 통해 제2 사이클론으로 들어가, 일부 먼지가 제2 사이클론에 다시 들어가도록 하는 경향이 있다. 다른 장점은, 사이클론 먼지 챔버가 폐쇄된 상태로 표면 청소 장치로부터 분리되어 이송 중에 내용물이 흩어지는 일이 없이 비워질 수 있도록 쓰레기통 등으로 이송될 수도 있다는 점이다.
본 양태의 일 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 서로 평행한 복수 개의 사이클론과 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 포함하며, 이들 복수 개의 사이클론과 복수 개의 먼지 포집 챔버는 하나의 유닛으로서 표면 청소 장치로부터 분리 가능한 적어도 제1 청소 단; 그리고
(d) 공기 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 있어서, 각각의 사이클론은 관련 먼지 포집 챔버를 구비하며, 각각의 먼지 포집 챔버는 단 하나의 사이클론과 연관되어 있고, 모든 먼지 포집 챔버가 동시에 비워진다. 바람직하게는, 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 공통 바닥을 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 제2 청소 단을 추가로 포함하며, 상기 제1 청소 단은 복수 개의 먼지 포집 챔버를 비우기 전에 제2 청소 단으로부터 분리된다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 제2 청소 단을 추가로 포함하며, 제1 청소 단은 표면 청소 장치로부터 단독으로 분리된다. 바람직하게는, 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 표면 청소 장치로부터 동시에 분리되며, 제1 청소 단은 복수 개의 먼지 포집 챔버를 비우기 전에 제2 청소 단으로부터 분리된다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단은 표면 청소 장치로부터 분리되는 경우, 사이클론 내외로 연장되는 유체 유동 통로를 제외하고는 밀봉되는 사이클론식 청소 유닛을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단은 제1 청소 단과 함께 분리 가능한 적어도 하나의 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 개방 위치로 이동 가능한 도어를 추가로 포함하며, 상기 제1 청소 단은 도어가 개방 위치에 있을 때에 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단은 표면 청소 장치로부터 활주 이동하여 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 사이클론식 청소 유닛은 제2 청소 단에 분리 가능하게 장착되며, 제1 청소 단은 제1 청소 단으로부터 상측으로 이동 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단은 서로 평행한 적어도 15개의 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단은 1 제곱인치당 적어도 하나의 사이클론을, 바람직하게는 1 제곱인치당 적어도 두 개의 사이클론을, 보다 바람직하게는 1 제곱인치당 적어도 네 개의 사이클론을 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 표면 청소 장치는 진공 청소기, 스위퍼 및 카페트 청소기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 청소 단의 사이클론은 인접한 사이클론 사이에 입자 물질이 포집되는 영역을 형성하도록 서로 이격된다. 바람직하게는, 상기 영역은 이동 가능한 플로어를 구비하여, 플로어가 이동되면 포집 구역이 비워질 수도 있다. 바람직하게는, 제1 청소 단의 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 공통 바닥을 구비하며, 이 공통 바닥이 개방되면 플로어가 이동된다. 바람직하게는, 공통 바닥과 플로어는 제1 청소 단에 이동 가능하게 장착되며 바람직하게는 선회 가능하게 장착된 연속적인 부재를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 제2 청소 단을 추가로 포함하며, 상기 제1 청소 단이 제2 청소 단의 외부에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 적어도 하나의 사이클론을 구비하는 제2 청소 단을 추가로 포함하며, 상기 복수 개의 사이클론은 적어도 하나의 사이클론의 외부에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 표면 청소 장치는 적어도 하나의 사이클론을 구비하는 제2 청소 단을 추가로 포함하며, 제1 청소 단은 적어도 하나의 사이클론의 외부에 배치된다.
임의의 이들 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 사이클론 챔버에는 사이클론 챔버의 유출구 전부 또는 일부를 덮도록 구성되며 분리 가능하고 바람직하게는 사이클론 챔버의 상부(공기 진입 단부)를 통해 교체 가능한 스크린이 제공된다. 바람직한 실시예에 있어서, 스크린에는 손잡이(예를 들어, 공기 유출구 도관)가 형성되어 소비자가 분리 시에 스크린을 만지지 않아도 된다. 사이클론 케이스의 상부 패널의 일부는 조립체로서의 스크린과 함께 분리 가능할 수도 있으며, 조립체를 [예를 들어, 스크린과 함께 분리되지 않는 사이클론 분리기 케이스의 부분과 정합하는 나사산, 베요넷 마운트(bayonet mount) 또는 그 외 다른 해제 가능한 수단에 의해] 적소에 고정하도록 사용될 수도 있다. 스크린은, 외주부 스크린을 형성하도록 종방향으로 연장되는 측벽과, 중앙 스크린을 형성하도록 횡방향으로 연장되는 측벽을 구비할 수도 있으며, 이들 측벽은 함께 연결되어 스크린 재료로 길이, 폭 및 높이 방향으로 둘러싸인 개방 체적(포획 영역)을 구비하는 스크린 부재를 형성한다. 예를 들어, 스크린은 H-자형, 정사각의 U-자형 또는 정사각의 역 U-자형 형태일 수도 있다.
대안으로 또는 추가적으로, 본 양태에 따르면, 스크린이 사이클론 챔버에 제공되어 공기가 스크린을 통과하여 사이클론 챔버로부터의 유출구로 이동하기 전에 스크린의 개방 인클로져(enclosure) 내로 이동하도록 한다. 예를 들어, 스크린은 H-자형 또는 정사각의 역 U-자형 형태일 수도 있다. 상기 개방 인클로져는 모든 측면(바닥 제외)이 스크린 재료에 의해 둘러싸여, 공기가 사이클론 유출구에 들어가기 전에 관통하여 이동할 수도 있는 스크린의 표면적을 확대시킨다. 공기는 초기에는 개방 인클로져 내로 상측으로 이동하여 횡방향 부재를 통과하여 사이클론 유출구로 이동하는 경향이 있다. 횡방향 부재가 막힌 경우, 공기는 개방 인클로져의 측벽을 통과한 다음 추가의 스크린 재료를 관통하여 다시 내측으로 이동하여 사이클론 유출구를 통해 나오기 전에 스크린의 내부로 이동할 수도 있다.
스크린은 입자 물질의 구속 또는 포획을 돕는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스크린은 접착성 재료로 형성될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 스크린에는 외측으로 연장되는 마이크로필라멘트가 제공될 수도 있다. 마이크로필라멘트는 머리카락과 같은 가늘고 긴 재료가 포획될 수도 있는 표면 재료(예를 들어, 매우 미세한 상품명 벨크로와 같은 재료)를 형성한다.
본 양태의 제1 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 외벽, 상부, 먼지 유입구 하류의 유체 유입구 및 유체 유출구를 갖는 사이클론 분리기와;
(d) 사이클론 분리기에서 나온 유체가 통과하도록 유체 유출구 둘레에 배치되며 사이클론 분리기의 상부를 통해 분리 가능한 스크린; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 유체 유출구의 상부가 사이클론 분리기의 상부 위쪽에 위치하며 유체 유출구는 스크린과 함께 분리 가능하다.
또 다른 실시예에 따르면, 유체 유출구의 상부는 스크린의 손잡이이다.
또 다른 실시예에 따르면, 유체 유동 도관이 유체 유출구와 동일직선상에 형성되어 사이클론 챔버를 통과하여 연장되며, 유체 유동 도관의 상부가 사이클론 분리기의 상부 위쪽에 위치하고 유체 유출구의 상부는 스크린의 손잡이를 구성한다.
또 다른 실시예에 따르면, 스크린은 사이클론 분리기에 회전 가능하게 장착된다.
또 다른 실시예에 따르면, 스크린은 유체 유출구보다 큰 직경을 갖는다. 바람직하게는, 사이클론 챔버의 상부는 스크린의 직경보다 큰 직경을 갖는 분리 가능한 환형 밴드를 구비한다. 보다 바람직하게는, 분리 가능한 환형 밴드는 유체 도관과 함께 분리 가능하며 유체 도관과 일체형의 조립체를 형성할 수도 있다(예를 들어, 일체형으로 성형될 수도 있음).
또 다른 실시예에 따르면, 스크린은 공동을 형성하는 외주부와, 공동을 가로질러 연장되는 횡방향 부재를 구비한다.
또 다른 실시예에 따르면, 유체 유출구는 유입구를 구비하고, 스크린은 유체 유출구에 평행한 종방향 표면을 구비하며 유체 유출구의 유입구와 제1 대향 단부 및 제2 대향 단부를 지나쳐 연장되고, 횡방향 부재는 제1 대향 단부 및 제2 대향 단부 사이에 배치되며, 유체 유출구로의 입구는 종방향 표면과 횡방향 부재에 의해 둘러싸여 있다. 횡방향 부재는 종방향 표면을 따라 중간 위치에 배치될 수도 있다. 대안으로, 제1 대향 단부는 상부를 향해 배치되며 횡방향 부재는 제1 대향 단부에 인접하여 배치된다. 대안으로, 제2 대향 단부는 상부로부터 멀리 떨어져 배치되고 횡방향 부재는 제2 대향 단부에 인접하여 배치된다.
임의의 이들 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 양태의 제2 실시예에 따르면, (a) 먼지 유입구와;
(b) 손잡이와;
(c) 외벽, 상부, 먼지 유입구 하류의 유체 유입구 및 입구를 갖는 유체 유출구를 구비한 사이클론 분리기와;
(d) 유체 유출구의 입구 둘레에 배치된 스크린으로서, 유체 유출구에 평행하게 유체 유출구의 입구를 지나쳐 연장되는 종방향 표면과 제1 대향 단부 및 제2 대향 단부 그리고 스크린을 통과하지 않고 사이클론 분리기의 유체에 개방되어 있는 종방향 표면의 공동 내부를 형성하도록 배치된 횡방향 부재를 구비하는 스크린; 그리고
(e) 유체 유동 모터를 포함하는 표면 청소 장치가 제공된다.
제1 실시예에 대하여 고려 가능한 임의의 변형예가 본 제2 실시예와 함께 사용될 수도 있으며, 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 장치에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
이들 변형예가 임의의 조합 또는 하위 조합 형태로 하나 이상의 다른 양태에 조합될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 진공 청소기에서 사용될 수도 있는 개선된 사이클론이 제공된다. 특히, 사이클론은 사이클론 챔버 외부에 배치된 유입구를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 유입구는 사이클론의 상부에 위치할 수도 있다. 유입구가 사이클론 챔버 케이스의 상부로서 형성될 수도 있거나, 또는 사이클론 케이스의 상부에 장착되어 케이스에 형성된 사이클론 챔버와 공기 유동 연통할 수도 있다. 이러한 유입구는 나선형 또는 접선방향 유입구를 포함한다. 바람직하게는, 나선형 경사로가 15°내지 360°, 바람직하게는 25°내지 270°, 보다 바람직하게는 25° 내지 90°의 원호로 연장될 수도 있다. 변형예에서는 완전한 1회전 미만으로 연장되는 나선형 유입구가 사이클론 용기의 측벽에 구성될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 또는 복수 개의 사이클론은 생분해성 재료로 형성될 수도 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 사이클론이 폐기 가능할 수도 있다는 점이다. 이에 따라, 매립지에 매장되는 경우, 사이클론 케이스는 언젠가는 생분해될 것이다. 예를 들어, 사이클론은 제품이 생분해 가능하도록 압축 성형용 또는 사출 성형용 전분 또는 글루코스계 재료인 종이 계열 재료로 형성될 수도 있다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 챔버의 케이스 또는 그 일부가 탄성중합체 재료와 같은 변형 가능한 재료로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 케이스는 진공 청소기의 저장 및 이송 동안, 보다 바람직하게는 진공 청소기의 정상 작동 동안 형상을 유지하기에 충분한 강성을 갖추고 있다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 분리기의 외벽의 내면 또는 그 일부 및/또는 유입구 및 유출구 그리고 임의의 내부 구성 요소가 접착성 재료로 코팅될 수도 있거나 또는 분리 가능한 접착성 재료로 라이닝 처리될 수도 있다. 예를 들어, 접착성 재료는 한천 또는 펙틴 또는 고무계 접착제일 수도 있다. 본 실시예의 한 가지 장점은, 공기가 사이클론 챔버 내에서 회전하여 사이클론 케이스의 외벽 또는 이와 연관된 접착성 재료를 구비한 그 외 다른 부분과 접촉함에 따라 입자 물질이 접착성 재료에 부착된다는 점이다. 이에 따라, 사이클론의 효율은 사이클론의 외벽에 먼지가 부착됨으로써 더 증가된다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 사이클론 또는 사이클론에 삽입된 접착제 라이너는 폐기 가능할 수도 있다. 이에 따라, 사이클론 케이스가 얇은 플라스틱 벽(예를 들어, 진공 성형 플라스틱)으로 구성될 수도 있다. 대안으로, 선택된 접착제는 물과 접촉 시에 먼지가 떨어져 나오는 것일 수도 있다. 이에 따라, 사용자가 사이클론의 내부를 세척하는 경우, 사이클론 챔버의 외벽에 부착되어 있던 먼지가 제거된다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 보다 미세한 입자 물질을 제거하도록 구성된 하류 사이클론 상에 접착제가 제공되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 실시예는 소량의 미세한 입자가 포집되는 다단식 사이클론 분리기의 제2단, 제3단, 제4단 또는 그 외 다른 순차적인 단(들)에 사용하기에 특히 바람직하다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 케이스가 살균 재료로 구성되거나 코팅될 수도 있다. 살균 재료는 사이클론 챔버 내에서의 미생물의 증식을 방지하거나 미생물의 증식 경향을 감소시킨다. 예를 들어, 주석 비소 화합물과 같은 살균제가 사이클론 용기의 성형 플라스틱에 부가될 수도 있거나, 또는 계면 활성제 지질 조합제와 같은 살균 재료가 세균, 곰팡이 또는 바이러스의 증식을 방지하도록 사이클론의 내면 및/또는 외면에 도포될 수도 있다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 케이스의 유입구 및/또는 유출구 및 사이클론 케이스에 사용된 임의의 스크린 재료를 포함할 수도 있는 사이클론 케이스의 전부 또는 일부는 일렉트릿(electret) 재료로 제조되거나 코팅될 수도 있다. 일렉트릿 재료는 영구적인 전기 충전 분극 특성을 갖추도록 구성된다. 예를 들어, 플라스틱이 전기장 존재하에서 가열되고 냉각되는 방식으로 플라스틱의 영구적인 분극을 초래할 수도 있다. 본 실시예의 한 가지 장점은, 사이클론 케이스의 전부 또는 일부가 자석의 기능을 갖추어 전기적으로 대전된 입자를 제거함으로써, 사이클론의 효율을 증가시키도록 구성될 수도 있다는 점이다. 전형적으로, 사이클론을 통과하여 이동하는 입자 물질은 재료가 사이클론 분리기를 고속으로 통과함에 따라 대전된다. 이에 따라, 영구적인 정전기장을 갖는 재료로 형성된 사이클론 케이스 또는 그 일부를 사용함으로써 정전기 견인력 및 사이클론식 분리의 조합을 통해 사이클론의 분리 효율, 특히 보다 미세한 입자 물질의 분리 효율이 증대된다. 이에 따라, 본 실시예는, 소량의 미세한 입자가 포집되는 다단식 사이클론 분리기의 제2단, 제3단, 제4단 또는 그 외 다른 순차적인 단(들)에 사용하기에 특히 바람직하다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하나의 사이클론에 포집된 입자의 일부 또는 전부가 상류 또는 하류에 위치한 다른 사이클론으로 운반되어, 상류 사이클론 또는 하류 사이클론으로 운반된 입자 물질의 적어도 일부가 상류 사이클론 또는 하류 사이클론의 입자 포집 수단에 포집된다. 본 실시예의 한 가지 장점은, 소비자가 표면 청소 장치의 하나의 사이클론 용기만 비우면 된다는 점이다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 분리기의 종축선에 대해 횡방향의 평면에서 측정한 1 제곱인치당 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 5개, 보다 바람직하게는 적어도 10개, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 25개의 사이클론이 위치하는 크기로 형성될 수도 있는 사이클론 어레이가 제공된다. 이러한 구성은 본 명세서에서 고려되고 있는 임의의 양태와 함께 또는 대안으로는 단독으로 사용될 수도 있다.
본 발명의 임의의 양태에 있어서, 사이클론 분리기는 사이클론 챔버 하부 사이클론 분리기에 먼지 포집 챔버를 형성하기 위해 당업계에 공지되어 있는 플레이트를 포함할 수도 있다. 플레이트는 그 외측 둘레 가장자리와 사이클론 케이스의 내벽 사이에 환형 간격을 형성하도록 사이클론 분리기 케이스의 외벽으로부터 내측에 배치되는 것이 바람직하다. 플레이트가 사이클론 분리기 케이스의 내벽으로부터 이격되는 경우, 플레이트는 상면과 하면 그리고 이들 상면과 하면의 사이에서 연장되는 둘레 벽을 구비한다. 둘레 벽은 입자 제거를 돕도록 기하학적 형상과 배향이 변경될 수도 있다.
본 발명의 전술한 장점 및 추가의 장점이 본 발명의 바람직한 실시예의 후술하는 설명과 관련하여 보다 충분히 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 두 개의 사이클론식 청소 단(段)이 합체되어 있는 진공 청소기의 바람직한 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 선 2-2을 따라 취한 진공 청소기의 단면도.
도 2a는 도 1의 진공 청소기의 사이클론식 청소 단의 분해도.
도 3, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 사이클론 유입구의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 외부 케이스가 투명한 사이클론 분리기의 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 사이클론 분리기의 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 사이클론 분리기의 사시도.
도 6a는 본 발명의 변형예에 따라 사이클론 분리기의 내부를 사이클론 챔버와 먼지 포집 영역으로 분할하기 위해 사용되는 플레이트의 측면도.
도 6b 및 도 6c는 본 발명의 변형예에 따라 사이클론 분리기의 내부를 사이클론 챔버와 먼지 포집 영역으로 분할하기 위해 사용되는 플레이트의 사시도.
도 6d는 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 플레이트의 대안적인 위치를 도시한 도면으로서 사이클론 분리기를 관통하는 수직 단면도.
도 6e는 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 자석을 이용하여 플레이트가 장착되는 사이클론 분리기를 관통하는 수직 단면도.
도 6f는 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 입자 포획을 돕도록 자석이 사용되는 사이클론 분리기의 측면도.
도 6g는 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 바닥 도어가 폐쇄되어 있는 먼지 포집 챔버의 측벽의 내면에 기계적 수단을 사용하여 플레이트가 장착되는 사이클론 분리기를 관통하는 수직 단면도.
도 6h는 바닥 도어가 개방되어 있는 도 6g의 사이클론 분리기를 관통하는 수직 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 사이클론 케이스의 바닥이 상승되어 환형 먼지 포집 챔버를 형성하는 사이클론 분리기의 수직 단면도.
도 7a는 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 사이클론 케이스의 측벽 하부의 직경이 더 커서 확장된 먼지 포집 챔버를 형성하는 사이클론 분리기의 수직 단면도.
도 7b는 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 사이클론 케이스의 바닥이 상승되어 환형 먼지 포집 챔버를 형성하며 종방향으로 연장되는 환형 먼지 포집 챔버가 제공되는 사이클론 분리기의 수직 단면도.
도 7c는 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 재안내 수단(redirector)이 제공되는 사이클론 분리기의 수직 단면도.
도 7d는 본 발명의 바람직한 변형예를 도시하는 도면으로서, 재안내 수단이 제공되며 사이클론 케이스의 바닥에 유출구가 있는 사이클론 분리기의 수직 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 사이클론 분리기 어레이의 사시도.
도 8a는 도 8의 사이클론 어레이의 세부 구성을 도시한 평면도.
도 8b는 도 8의 사이클론 어레이의 세부 변형 구성을 도시한 평면도.
도 8c는 도 8의 사이클론 어레이의 세부 변형 구성을 도시한 평면도.
도 8d는 도 8c의 세부 변형 구성의 측면도.
도 9는 도 8c의 사이클론 어레이의 평면도.
도 9a는 도 8c의 사이클론 어레이의 사시도.
도 10은 공통 매니폴드가 사이에 개재되어 있는 두 개의 연속 단으로서 구성된 도 8c의 사이클론 어레이의 분해 사시도.
도 11은 도 8b의 사이클론 어레이의 평면도.
도 11a는 도 8b의 사이클론 어레이의 사시도.
도 12는 공통 매니폴드가 사이에 개재되어 있는 세 개의 연속 단으로서 구성된 도 8b의 사이클론 어레이의 분해 사시도.
도 13은 도 8a의 사이클론 어레이의 평면도.
도 13a는 도 8a의 사이클론 어레이의 사시도.
도 14는 공통 매니폴드가 사이에 개재되어 있는 두 개의 연속 단으로서 구성된 도 8a에 도시된 사이클론 어레이의 분해 사시도.
도 15는 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 복수 개의 사이클론을 구비한 진공 청소기의 개략도.
도 15a는 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 복수 개의 사이클론을 구비한 진공 청소기의 변형 개략도.
도 16은 물 주입 포트가 개방되어 있는 진공 청소기로부터 분리된 사이클론 어레이의 사시도.
도 17은 진공 청소기의 사시도로서, 제1 사이클론식 단은 진공 청소기 상의 적소에 유지되어 있는 반면 제2 사이클론식 단은 분리되어 있는 상태를 도시한 도면.
도 18 및 도 19는 제1 사이클론식 단 및 제2 사이클론식 단이 분리되어 있으며 각각 비우기 위해 서로 떼어놓은 것인 진공 청소기의 사시도.
도 20 및 도 21은 진공 청소기의 변형예의 사시도로서, 제2 사이클론식 단은 분리된 반면 제1 사이클론식 단은 진공 청소기 상의 적소에 유지되어 있는 도면.
이하에는, 사이클론 및 사이클론 어레이에 관련된 개선점에 관한 바람직한 실시예가 표면 청소 장치, 특히 진공 청소기의 용례를 참조하여 설명된다. 다양한 여러 실시예에 있어서, 본 발명의 개선점이 휴대용 실내 공기 청정기, 노(爐)용 공기 청정기 등과 같은 공기 청정기를 포함한 기타 다른 가전 제품뿐만 아니라, 병원 및 유독성 환경에서 사용하기 위한 호흡 마스크 그리고 자동차용 공기 처리 시스템 등을 포함하는 다른 상업적 용도 및 산업적 용도로도 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
예시적인 직립형 진공 청소기의 설명
바람직한 실시예에 있어서, 개선점은 표면 청소 장치, 바람직하게는 진공 청소기, 보다 바람직하게는 복수 개의 사이클론식 청소 단을 구비한 진공 청소기에 사용된다. 도 1 및 도 2에는 서로 다른 양태를 예시하기 위해 사용된 다단의 사이클론식 진공 청소기의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 진공 청소기(1)는 지면 정합 헤드(2)와, 이 지면 정합 헤드(2)에 대하여 선회 가능하게 장착된 메인 케이스(3)와, 진공 청소기(1)를 조종하기 위한 손잡이(4), 그리고 전기 코드(5)를 구비한 직립형 진공 청소기이다. 메인 케이스(3)는 하나의 사이클론으로 구성된 제1 사이클론식 청소 단(7)과, 서로 평행한 복수 개의 사이클론(9)으로 구성된 제2 사이클론식 청소 단(8)을 포함하는 사이클론식 청소 유닛(6)을 구비한다. 더러운 공기는 당업계에 공지되어 있는 임의의 수단에 의해 제1 사이클론식 청소 단(7)으로 유입될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 진공 청소기(1)의 지면 정합 헤드(2)에는 제1단 사이클론 유입구(10)와 기류 연통 가능한 더러운 공기 유입구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 공기는 우선, 예시된 바와 같이 하나의 사이클론으로 구성된 제1 사이클론식 청소 단(7)을 통과한 다음, 제1단 사이클론 유출구 도관(27)을 통해 상방으로 배출된다. 공기는 보다 더 상방으로 이동하여 제2단 사이클론 유입구(12)를 통해 제2단 사이클론(9)으로 들어간다. 공기는 제2단 사이클론(9)을 통과하여 이동하고 제2단 사이클론 유출구(13)를 통해 제2단 사이클론(9)으로부터 나온다. 처리된 공기는 그 후, 진공 청소기(1)에서 나오기 전에, 도관(14)을 통해 바람직하게는 흡입 모터(15)인 유체 유동 모터까지 지면 정합 헤드 내로 하방으로 이동한다.
지면 정합 헤드(2)는 당업계에 공지된 임의의 구성일 수도 있으며, 지면 정합 헤드(2)의 더러운 공기 유입구(도시하지 않음)로 먼지를 끌어들이는 것을 돕도록 회전 브러쉬 등을 포함할 수도 있다. 또한, 진공 청소기(1)는 당업계에 공지된 바와 같은 전술한 플로어 청소를 위한 연장 막대 등을 포함할 수도 있다. 변형예 에 있어서는 진공 청소기(1)가 캐니스터형 진공 청소기, 배낭형 진공 청소기, 카페트 청소기, 습식/건식 진공 청소기, 또는 그 외 다른 진공 청소기일 수도 있거나, 또는 표면 청소 헤드(즉, 당업계에 공지된 바와 같이 플로어, 벽, 가구 또는 그 외 다른 표면 중에서 선택될 수도 있는 표면을 청소하기 위해 사용 가능한 헤드)를 사용할 수 있는 한편, 바람직하게는 가전 제품 및 특히 실내용 기기로 사용되는 가정용 기기 및 상업용 기기에 사용되는 표면 청소 장비일 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
사이클론의 조합
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 복수 개의 사이클론식 청소 단, 바람직하게는 복수 개의 사이클론 어레이가 제공된다. 바람직하게는, 이러한 구성은 공기 중의 입자 물질을 제거하기 위해 사용되며, 특히 표면 청소 장치(예를 들어, 진공 청소기, 카페트 익스트렉터 등) 및 공기 청정기[예를 들어, 휴대용 공기 청정기 또는 주택의 노(爐)에 연결되는 공기 청정기]와 같은 가정용 용례에서 사용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 청소기는 단일 사이클론으로 구성된 제1 사이클론식 청소 단(7)과, 복수 개의 제2단 사이클론(9)과, 모터 전방 영역(16)에 배치된 복수 개의 제3단 사이클론[예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같은 어레이(73)]을 포함하는 사이클론식 청소 유닛(6)을 구비할 수도 있다.
변형예에서는 제1 사이클론식 단이 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 진공 청소기가 각기 서로 평행한 복수 개의 사이클론으로 구성된 두 개의 사이클론식 청소 단을 포함할 수도 있으며, 바람직하게는 이들 제1단 및 제2단은 진공 청소기를 거쳐 유체가 유동하는 순서로 배열된다.
다른 예로서, 흡입 모터 또는 공기 유동 모터(15)(예를 들어, 더러운 공기 모터)가 사이클론식 청소 유닛(6)의 상류에 배치될 수도 있으며, 상기 청소 유닛(6)은 한 개 내지 네 개의 사이클론식 청소 단을 포함할 수도 있다. 본 예에 따르면, 적어도 하나의 사이클론식 청소 단, 바람직하게는 복수 개의 사이클론식 청소 단, 보다 바람직하게는 모든 사이클론식 청소 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다.
대안으로, 하나의 사이클론식 청소 단이 모터(15)의 상류에 제공될 수도 있으며, 복수 개(예를 들어, 두 개 내지 네 개)의 사이클론식 청소 단이 흡입 모터(15)의 하류에 배치될 수도 있다. 일부의 사이클론식 청소 단, 바람직하게는 복수 개의 사이클론식 청소 단, 보다 바람직하게는 모든 사이클론식 청소 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다.
대안으로, 복수 개의 사이클론식 청소 단은 모터의 상류에 제공될 수도 있으며, 하나 이상의 사이클론식 청소 단은 모터(15)의 하류에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 두 개 또는 세 개의 사이클론식 청소 단이 모터(15)의 상류에 배치될 수도 있으며, 하나 또는 두 개의 사이클론식 청소 단이 모터(15)의 하류에 배치될 수도 있다. 바람직하게는 일부 사이클론식 청소 단, 보다 바람직하게는 대부분의 사이클론식 청소 단, 가장 바람직하게는 모든 사이클론식 청소 단이 서로 평행한 복 수 개의 사이클론을 포함한다.
특히 바람직한 실시예에 있어서는, 네 개의 사이클론식 청소 단이 모터(15)의 상류에 제공될 수도 있으며, 이 경우, 적어도 하나의 사이클론식 청소 단, 바람직하게는 일부 사이클론식 청소 단, 가장 바람직하게는 모든 사이클론식 청소 단이 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다.
바람직하게는, 사이클론식 단은 서로의 외부에 배치된다(즉, 서로 포개지지 않음). 따라서, 사이클론식 단은 서로 적층될 수도 있거나(하나의 위에 다른 하나가 배치되는 방식임), 또는 나란히 배치될 수도 있다.
사이클론 유입구의 구성
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 있어서, 사이클론 분리기(20)는 분리기(20)의 상부에 위치한 공기 유입구(21)를 포함할 수도 있다(예를 들어, 도 3, 도 3a 및 도 3b 참조). 유입구(21)는 유동 방향에 대해 횡단면이 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 타원면 또는 임의의 다른 형상일 수도 있지만, 도면에 예시된 바와 같이 장방형 형상인 것이 바람직하다. 화살표(22)로 나타내어진 입자 함유 유체가 공기 유입구(21)로 들어가 유입구(21)를 형성하는 나선형 경사로(25)에 의해 안내됨으로써, 사이클론 분리기(20) 내에 사이클론식 순환(23)이 발생된다. 나선형 경사로(25)는, 전술한 내용으로부터 알 수 있는 바와 같이 사이클론 분리기(20)의 원주 둘레 중 10° 내지 360°의 원호를 차지하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 나선형 경사로(25)는 15° 내지 360°, 보다 바람직하게는 25° 내지 270°, 가장 바람직하게는 25° 내지 90° 의 원호에 걸쳐 연장된다. 도 3a의 실시예에서는, 공기 또는 유체 유입구(21)가 90°의 원호에 걸쳐 연장되며, 도 3b의 실시예에서는 공기 유입구가 270°의 원호에 걸쳐 연장된다. 나선형 경사로(25)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 구성될 수도 있다. 도면에 예시된 바와 같이, 유입구의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 유입구(21)가 사이클론 챔버의 외부에 배치되며, 이 사이클론 챔버는 사이클론 분리기(20)의 내부에 위치한다. 예를 들어, 유입구가 사이클론 분리기(20)의 외면 상에 위치할 수도 있지만, 사이클론 분리기(20)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
사이클론 분리기(20) 내부의 사이클론식 순환(23)에 의해 입자 함유 유체 흐름(22) 내부의 입자(24) 중 적어도 일부가 유체 유동 흐름으로부터 분리되어 사이클론 분리기(20)의 하부 영역 내에 축적된다. 유입구(21)에 인접하여 배치된 유체 유출구 도관(27)을 통하여 사이클론 분리기(20)에서 나온 유체 흐름(26)은 입자 함유 유체 흐름(22)보다 입자(24)의 농도가 낮다. 이러한 구성은 단일 사이클론 또는 서로 평행한 복수 개의 사이클론에 적용될 수 있음이 이해될 것이다. 또 다른 실시예에서는, 유출구 도관(27)이 사이클론 분리기(20)의 바닥 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 위치에 제공될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
사이클론 분리기(20)의 원주의 일부만을 차지하는 나선형 경사로(25)를 구비함에 따른 장점은, 유입구(21)가 바닥 정합 노즐(예를 들어, 표면 청소 헤드), 다른 사이클론, 필터 백, 복수 개의 다른 사이클론, 팬, 펌프 또는 다른 압력 소스, 또는 입자 함유 유체의 임의의 다른 소스로부터 연장될 수도 있는 공기 흡입구, 매 니폴드 또는 덕트에 보다 용이하게 연결될 수 있다는 점이다.
본 실시예의 또 다른 장점은, 유입구(21)의 원호를 줄임으로써 유입구의 체적이 감소되어 사이클론 챔버의 체적을 효과적으로 증가시킬 수 있다는 점이다. 이에 따라, 완전한 1회전 미만의 원호에 걸쳐 연장되는 나선형 유입구를 사용함으로써, 사이클론 케이스 또는 이 사이클론 케이스가 제공되는 기기의 외부 치수를 증가시키지 않고도 사이클론 분리기(20)의 체적 및 이에 따라 분리기(20)의 내부에 수용될 수도 있는 먼지의 양이 증가될 수도 있다. 진공 청소기, 카페트 청소기, 공기 청정기 등과 같은 표면 청소 기기에 있어서, 기기가 차지할 수도 있는 밑넓이(foot print)는 제한됨을 알 수 있을 것이다. 이에 따라, 기기의 먼지 보유 용적을 증대시키기 위해서는, 기기의 체적을 증가시키지 않고 가용 먼지 포집 면적을 최대화하는 것이 바람직하다. 변형예에서는 완전한 1회전 미만으로 연장되는 나선형 유입구(21)가 사이클론 용기의 측벽에 구성될 수도 있음을 알 수 있을 것이다(예를 들어, 도 5 참조).
사이클론 분리기용 내부 스크린
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 있어서, 예를 들어 도 4를 참조하면 사이클론 분리기(20)용의 개선된 내부 스크린이 제공된다. 본 변형예의 구성에 있어서, 스크린 부재(28)는 홀(hole) 또는 개구 당 0.000001 내지 0.04 제곱인치의 정사각형 영역을 갖는 미세 망(mesh)으로 구성되는 것이 바람직하다. 스크린의 개구 또는 홀은 원형, 타원형, 삼각형, 정사각형, 오각형, 칠각형, 육각형 등일 수도 있으며, 바람직하게는 다변형이다.
대안으로 또는 추가적으로, 스크린(28)은 중앙 스크린(28a)과, 사이클론 유출구에 평행한 종방향 표면을 갖는 외주부 스크린(28b)을 포함할 수도 있다. 중앙 스크린(28a)은 외주부 스크린(28b)의 단면을 가로질러 연장되도록 횡방향으로 연장되어, 외주부 스크린(28b)의 대향 부분 사이로 연장되는 완전한 스크린 표면을 제공한다. 횡방향 부재인 중앙 스크린(28a)은 외주부 스크린(28b)의 하부 종단부(28')에 배치될 수도 있으며(대체로 정사각의 U-자형 스크린을 형성함), 외주부 스크린(28b)의 상부 종단부(28")를 향해 유체 유출구로의 입구 아래쪽에 배치될 수도 있고(대체로 정사각의 역 U-자형 스크린을 형성함), 또는 이들 두 위치 사이의 임의의 위치, 바람직하게는 예시된 바와 같이 외주부 스크린(28b)의 종방향 길이를 따라 중간 지점에 가까이 배치될 수도 있다(대체로 H-자형 스크린을 형성함). 바람직하게는, 중앙 스크린(28a)이 외주부 스크린(28b)의 종단부들 사이에 배치되어 섬유, 머리카락 또는 입자의 포획을 돕도록 외주부 스크린(28b)의 내부에 포획 영역(29)을 형성한다. 포획 영역(29)은 종방향 표면, 즉 외주부 스크린(28b)의 공동 내부로서, 스크린을 통과하지 않은 사이클론 분리기 내부의 유체에 대해 개방되어 있다. 이러한 스크린 부재(28)의 단면 형상은 원형, 타원형, 정방형 또는 임의의 다른 형상일 수도 있음이 이해될 것이다.
도 2 및 도 4에 예시된 바와 같이, 사이클론 분리기(20)는 대체로 수직방향으로 배치되며, 유출구는 사이클론 챔버의 상부에 제공되고, 스크린(28)은 스크린 재료로 구성된 종방향 연장 벽(28b)(바람직하게는 원형 단면임)과, 이 종방향으로 연장되는 외주부 스크린(28b)의 내부에 배치되어 종방향으로 연장되는 외주부 스크 린(28b)의 내부 전체 단면을 가로질러 종방향으로 연장되는 외주부 스크린(28b)의 대향 단부 사이에서 연장되어 대체로 H-자형의 수직 단면 형상을 제공하는 것인 중앙 스크린(28a)을 포함하는데, 이 중앙 스크린은 횡방향으로 연장된다. 이에 따라, 사이클론 챔버를 통해 사이클론 케이스의 바닥으로 이동된 공기는 사이클론의 중앙부를 통해 상방으로 이동하여[즉, 종방향으로 연장되는 외주부 스크린(28b) 사이에서 상방으로 이동함], 바람직하게는, 스크린(28)의 포획 영역(29)에 들어간다. 공기는 중앙 스크린(28a)을 만나 이를 통과하게 된다. 중앙 스크린(28a)이 막혀 있다면, 공기 중 일부 또는 전부가 외주부 스크린(28b)의 하부(132)를 통해 밖으로 이동하기 시작할 것이며, 그 후 다시 외주부 스크린(28b)의 상부(134)를 통과하여 내측으로 중앙 스크린(28a) 상부의 소정 위치에서 사이클론 챔버의 중앙을 향해 이동하여 사이클론 유출구로 이동할 수 있다. 따라서, 수직 단면이 대체로 H-자형인 스크린을 사용하면 이용 가능한 스크린의 면적이 증가할 수 있다.
바람직한 변형예에 따르면, 중앙 스크린(28a)이 외주부 스크린(28b)의 바닥에 인접하여 배치되어, 수직 단면에 있어서 대체로 정사각의 U-자형 부재를 포함하는 스크린을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 사이클론 챔버를 통과하여 사이클론 유출구를 향해 이동한 공기는 사이클론 유출구 도관(27)에 도달하기 위해 스크린 재료(28a 또는 28b)를 통해 이동하여야만 한다. 본 실시예에 따르면, 공기가 중앙 스크린(28a) 또는 외주부 스크린(28b)을 통해 이동하여 사이클론 유출구 도관(27)에 도달할 수 있으므로 증가된 표면적의 스크린 부재(28)를 사용할 수 있게 된다. 이에 따라, 유체는 외주부 스크린(28b)의 상부(134)를 통해 다시 내측으로 중앙 스 크린(28a) 상부의 소정 위치에서 사이클론 챔버의 중앙을 향해 이동하여 사이클론 유출구로 이동할 수도 있다.
또 다른 변형예에 있어서는 중앙 스크린(28a)이 외주부 스크린(28b)의 상단에 배치되어, 수직 단면에 있어서 대체로 정사각의 역 U-자형 필터를 형성할 수도 있다. 이에 따라, 공기는 사이클론 유출구에 도달하기 위해 외주부 스크린(28b)의 내부 포획 영역(29)을 통과하여 상방으로 이동하여 중앙 스크린(28a)에 도달하며 이 중앙 스크린을 통과하여 유출구 도관(27)에 도달할 수도 있다. 대안으로, 공기 중 일부가 외주부 스크린(28b)을 통과하여 이동함으로써 포획 영역(29)에 도달한 다음, 상방으로 이동하여 중앙 스크린(28a)을 통해 사이클론 유출구에 도달할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 외주부 스크린(28b)은 유출구의 반대쪽 방향으로 외측으로 벌어지도록 형성될 수도 있다. 이에 따라, 유출구 도관(27)으로부터 멀리 떨어진 외주부 스크린(28b)의 일부는 유출구에 인접한 외주부 스크린(28b) 부분보다 직경이 큰 단면을 갖도록 형성될 수도 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 사이클론 챔버를 통한 공기 유동이 종결되는 때에 스크린의 내부 체적에 축적되어 있는 재료가 사이클론 케이스의 바닥(31)으로 하방으로 보다 용이하게 낙하하도록 한다는 점이다. 이에 따라, 예를 들어, 사이클론이 표면 청소 장치 또는 공기 청정기의 청소 단으로서 사용되는 경우, 사용자는 사이클론 용기의 먼지 포집 챔버를 제거하여[예를 들어, 사이클론 케이스의 바닥(31)이 먼지 포집 챔버를 형성하는 경우에는 사이클론 케이스 자체가 분리될 수도 있음], 먼지가 전술한 플 레어형 스크린의 내부 체적 외부로 사이클론 케이스의 바닥으로 유동하도록 할 수도 있다. 대안으로, 스크린(28)이 본 명세서에 개시된 바와 같이 분리 가능하다면, 스크린(28)이 분리되어 플레어형 스크린의 내부 체적[포획 영역(29)]에 축적되어 있던 먼지가 사이클론 케이스의 바닥(31)으로 낙하하도록 할 수도 있다. 대안으로, 스크린을 쓰레기통 위에 배치하고 스크린의 측면을 두드려 내부에 담겨 있는 먼지가 떨어져 나가면서 플레어형의 포획 영역(29) 외부로 낙하하도록 할 수도 있다.
횡방향 중앙 스크린(28a)은 유출구 도관(27)의 종축선과 직교할 필요는 없음을 알 수 있을 것이다.
분리 가능한 스크린
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태 그리고 바람직하게는 본 명세서에 개시된 스크린 구성과 함께 사용될 수도 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 분리기(20)에 제공되는 스크린(28)은 사이클론 챔버로부터의 유출구 도관(27)의 전체 또는 일부를 덮고, 분리 가능하며, 또한 선택적으로 교체 가능하다. 이러한 바람직한 변형예에 따르면, 스크린(28)은 사이클론 챔버의 유체 유출구 도관(27)을 통해 또는 유체 유출구 도관(27)과 함께 분리 가능하도록 구성된다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 사이클론 분리기(20)는 사이클론 챔버 내로 부분적으로 연장되며 스크린(28)이 부착되거나 또는 연관되는 유출구 도관(27)을 구비한다. 스크린은 유출구 도관(27)과 동일하거나 이보다 약간 작은 직경을 구비하여 유출구 도관(27)을 통해 분리될 수도 있거나, 또는 유출구 도관(27)보다 크게 형성되어 유출구 도관(27)과 함께 분리될 수도 있다. 유출구 도관(27)은 나사 또는 베요넷 마운트 등에 의해 사이클론 케이스에 분리 가능하게 장착될 수도 있다. 이에 따라, 사용자는 유출구 도관(27)을 회전시켜 사이클론 분리기(20)로부터 상방으로 유출구 도관(27)을 종방향으로 인출함으로써 유출구 도관(27) 및 이에 부착된 스크린(28)을 분리할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 한 가지 장점은, 스크린이 사이클론 챔버 내에 분리 가능하게 장착되어 스크린의 청소가 가능하도록 용이하게 분리될 수도 있다는 점이다. 특히, 스크린이 사이클론 챔버 내에 장착되어 있는 상태에서, 사용자가 스크린을 분리하기 위하여 또는 스크린으로부터 머리카락 및 그 외 다른 섬유상 재료와 같은 길고 가느다란 물질을 청소하기 위하여 사이클론 챔버 내에 접근할 필요가 없다.
본 발명의 또 다른 장점은, 유출구 도관(27)이 스크린용 손잡이로서 기능할 수도 있다는 점이다. 예를 들어, 유출구 도관(27)이 사이클론 분리기(20)의 상부 위로 연장되는 경우, 사용자는 유출구 도관(27)의 상단부를 파지하여 이를 손잡이로 사용할 수도 있다. 이에 따르면 사용자는 스크린을 만질 필요가 없게 된다. 대신에, 브러쉬를 사용하여 및/또는 물 속에서 스크린을 세척하는 방식으로 스크린을 청소할 수 있다. 청소 후에는, 사용자는 스크린을 만지지 않고서도 스크린을 사이클론 챔버 내로 재삽입할 수 있다. 유출구 도관(27)과 사이클론 분리기(20)를 고정하기 위하여 당업계에 공지되어 있는 기타 다른 수단이 함께 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
또한, 스크린(28)의 직경이 유출구 도관(27)의 직경보다 큰 경우에는, 유출 구 도관(27)이 제공되어 있는 사이클론 케이스의 벽에 스크린(28)의 직경보다 큰 직경을 갖는 분리 가능한 환형 밴드(30)가 제공됨을 알 수 있을 것이다. 이에 따라, 환형 밴드(30)가 분리되면, 케이스의 외벽(30a)에 스크린(28)이 통과할 수 있을 정도의 크기를 갖는 개구가 마련된다(예를 들어, 도 2a 및 도 17 참조). 바람직하게는, 환형 밴드(30)는 유출구 도관(27)과 일체형 조립체를 형성하며, 유출구 도관(27)과 일체형으로 성형될 수도 있다. 이에 따라, 청소를 위해 스크린을 분리하기 위해서는 사이클론 케이스로부터 단 하나의 부품만을 분리하면 된다. 환형 밴드(30)는 베요넷 마운트, 나사 마운트, 자석 또는 잠금 탭(tab)과 같은 당업계에 공지되어 있는 임의의 수단에 의해 외벽(30a)에 잠금 가능하게 부착될 수도 있다.
도 2a의 실시예에서, 제1 사이클론식 청소 단은 하향류 도관(14)을 포함한다. 하향류 도관(14)은 유체 유출구 도관(27)과 동일선상에 형성되며, 사이클론 챔버(53)를 통과하여 연장되고, 도관의 상부(19)는 사이클론 분리기(20)의 상부 위쪽에 위치한다. 이에 따라, 본 변형예에 있어서, 하향류 도관(14)의 상단부(19)는 분리되는 유닛을 위한 손잡이를 형성한다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 사용자는 상단부(19)를 잡고 예를 들어, 도시 생략된 홈부(recess)로부터 돌기(148)를 빼내도록 도관(14)을 회전시킨 다음 상방으로 잡아당김으로써, 사이클론 상부의 개구(144)에 기대어 있는 스크린(28)을 분리하여, 개구를 통해 사이클론 챔버(53)의 먼지를 비울 수 있다.
제2 사이클론식 단(8)은 제1 사이클론식 청소 단(7)의 상부에 장착되며, 제2 사이클론식 청소 단이 하향류 관(138)을 포함하는 경우에는, 제2 사이클론식 청소 단(8)이 우선 분리된다. 제2 사이클론식 청소 단(8)의 하향류 관(138) 및 제1 사이클론식 청소 단(7)의 하향류 도관(14)의 상단부(19)를 밀봉하도록 상기 단부(19)에 가스켓 또는 O-링(18)이 제공될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
변형예에 따르면, 스크린(28)이 스크린 마운트[예를 들어, 스크린 마운트는 사이클론 챔버의 유출구 도관(27)을 둘러싸도록 형성되어 유출구 도관과 함께 폐기 가능할 수도 있음]에 영구적으로 부착될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 본 명세서에서 사용되고 있는 바와 같이, 스크린(28)은 보다 미세한 먼지 재료는 통과시키지만 가늘고 긴 재료는 통과시키지 않도록 선택된, 대략적인 개방 기공 크기를 갖는 것이 바람직한 재료를 포함함을 알 수 있을 것이다. 이에 따라, 스크린은 입자 물질을 여과하지 않으며 스크린의 청소시에 스크린을 통과하여 이동하는 공기의 역압에는 거의 영향을 미치지 않는다.
사이클론 유출구 도관(27)이 사이클론 케이스의 다양한 위치에 제공될 수도 있으며, 전술한 실시예에 따른 스크린의 배향 상태는 이에 따라 유출구 도관(27)을 덮도록 조절될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 횡방향 중앙 스크린(28a)이 유출구 도관(27)의 종축선과 반드시 직교할 필요는 없다.
사이클론 분리기의 기하학적 형상
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 분리기(20)의 개선된 구성이 제공되는데, 예를 들어 도 6을 참조하라. 본 실시예에 따르면, 서로 다른 기하학적 형상의 사이클론 분리기(20)가 제공된다. 특히, 사이클론 분리기(20)의 기하학적 형상은 사이클론 분리 기(20)의 크기에 기초하여 선택되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 내경(D)이 1 in를 초과하는 사이클론 분리기(20)의 경우, 사이클론의 기하학적 형상은 바람직하게는 다음과 같다.
유입구 폭(W)은 D/3 내지 D/5인 것이 바람직하며,
유입구 높이(H)는 2W 내지 5W인 것이 바람직하고,
사이클론 분리기(20)의 바닥(31) 또는 플로어로부터의 높이(h)는 바람직하게는 2H보다 크고, 보다 바람직하게는 4H를 초과하며, 가장 바람직하게는 8H를 초과한다.
선택적인 플레이트(32)가 채용되는 경우, 플레이트(32) 위쪽으로의 높이(h)는 바람직하게는 2H보다 크며, 보다 바람직하게는 4H를 초과하고, 가장 바람직하게는 8H를 초과하며,
플레이트(32) 아래쪽으로의 높이(i)는 바람직하게는 1H보다 크며, 보다 바람직하게는 2H를 초과하고, 가장 바람직하게는 4H를 초과하며,
플레이트(32)의 둘레 벽과 사이클론 분리기(20)의 벽 내면 사이의 간격은 바람직하게는 0.025 in 내지 0.075 in, 보다 바람직하게는 0.035 in 내지 0.050 in, 가장 바람직하게는 0.040 in이다.
선택적으로, 내경(D)이 1 in 이하인 사이클론 분리기(20)의 경우, 사이클론의 기하학적 형상은 바람직하게는 다음과 같다.
유입구 폭(W)은 바람직하게는 D/5 내지 D/15이며, 보다 바람직하게는 D/8 내지 D/12이고,
유입구 높이(H)는 바람직하게는 2W 내지 5W이며, 보다 바람직하게는 3W 내지 4W이고,
사이클론 분리기(20)의 바닥(31) 또는 플로어로부터의 높이(h)는 바람직하게는 2H보다 크고, 보다 바람직하게는 4H를 초과하며, 가장 바람직하게는 8H를 초과한다.
선택적인 플레이트(32)가 채용되는 경우, 플레이트(32) 위쪽으로의 높이(h)는 바람직하게는 2H보다 크며, 보다 바람직하게는 4H를 초과하고, 가장 바람직하게는 8H를 초과하며,
플레이트(32) 아래쪽으로의 높이(i)는 바람직하게는 1H보다 크며, 보다 바람직하게는 2H를 초과하고, 가장 바람직하게는 4H를 초과하며,
플레이트(32)의 둘레 벽과 사이클론 분리기(20)의 벽 내면 사이의 간격은 바람직하게는 1W 내지 W/10, 보다 바람직하게는 W/1.5 내지 W/4, 가장 바람직하게는 W/2 내지 W/3이다.
직경이 0.75 in 내지 1.5 in 인 사이클론 분리기(20)의 경우, 직경이 1 in보다 작거나 큰 사이클론 분리기(20)에 대한 매개 변수를 적용함으로써, 최적은 아니지만 우수한 성능을 달성할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
사이클론 분리기용 분할 플레이트의 구성
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 분리기(20)의 내부를 사이클론식 영역 또는 사이클론 챔버(53)와, 먼지 포집 영역 또는 먼지 포집 챔버로 분할하도록 사이클론 분리기(20) 에 포함된 플레이트(32)의 개선된 구성이 제공되는데, 예를 들어 도 6a를 참조하라. 도시된 바와 같이, 플레이트(32)는 상면 또는 사이클론 챔버 표면(32a), 하면 또는 먼지 포집 챔버 표면(32b), 그리고 둘레 벽(32c)을 구비한다. 이들 상이한 구성 각각은 서로 다른 크기의 입자의 포획을 돕는데 유리하다. 예를 들어, 플레이트(33)의 둘레 벽(32c)은 평평하다(즉, 대체로 수직으로 연장될 수도 있음). 플레이트(33)는 카페트 및 가정에서 볼 수 있는 입경이 3 미크론 이상인 일반적인 입자를 포획하기 위해 사이클론 분리기(20)에 사용되는 것이 바람직하다. 대안으로, 둘레 벽(32c)은 상면(32a) 및/또는 하면(32b)과 소정 각도를 이룰 수도 있다. 예를 들어, 플레이트(34, 35 및 36)를 참조하라. 도시된 바와 같이, 플레이트(35)는 날카로운 가장자리(예를 들어, 대체로 V-자형임)를 형성하도록 플레이트의 두께를 따라 중간 위치에서 교차하는 상부와 하부를 포함한다. 입자의 크기가 감소할수록, 플레이트(33, 34 및 35)는 외주부에서의 불연속(discontinuity)이 초미세 입자의 분리를 개선하는 데 더 효과적이다. 대안으로, 둘레 가장자리가 곡선형으로 형성될 수도 있다[예를 들어, 도시된 바와 같이 플레이트(37)가 대체로 C-자형이 되도록 중앙이 휘어질 수도 있음]. 유체 흐름으로부터 제거되는 입자의 비중이 유체의 비중과 유사한 경우, 곡면(37, 38, 39, 40 및 41)이 보다 효율적인 분리를 제공하는 경향이 있다.
광범위한 범위의 입자 비중을 갖는 혼합물의 경우, 플레이트(32)의 상면(32a), 즉 사이클론 챔버를 향해 배치된 표면을 규칙적이거나 불규칙적인 대칭 또는 비대칭의 곡면 또는 각진 불연속 표면으로 형성하는 것이 분리 효율을 증대시 킬 수 있음도 또한 밝혀져 있다. 그 예가 도 6b 및 도 6c에 도시되어 있다. 도 6b의 예에서, 불연속 부분(42a)은 상면(32a)으로부터 상방으로 곡면을 이루며, 불연속 부분(42b)은 상면(32a)으로부터 하방으로 곡면을 이루고 있다. 도 6c의 예에서는, 불연속 부분(43a)은 상면(32a)으로부터 상방으로 각이 지게 형성되어 있으며, 불연속 부분(43b)은 상면(32a)으로부터 하방으로 각이 지게 형성되어 있다.
플레이트(32)는 사이클론 분리기(20)의 종축선에 대해 횡방향으로 장착될 수도 있으며[예를 들어, 사이클론 분리기가 수직으로 연장되는 경우, 플레이트(32)는 수평으로 연장됨], 변형예에서는 플레이트(32)가 사이클론 분리기(20)의 종축선에 대해 횡방향의 평면을 제외한 방향으로 연장될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 6d에 도시된 바와 같이, 플레이트(44)는 사이클론 분리기(20)의 벽(45)에 대해 각을 이루도록 장착되어 있다. 사이클론 분리기의 벽(45)이 사이클론 분리기(20)의 상부 또는 바닥을 향해 선택적으로 곡면을 이루도록 형성될 수도 있거나, 또는 각이 지게 형성될 수도 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 또 다른 변형예에 따르면, 본 명세서에 개시된 하나의 구성 및/또는 특정 구성일 수도 있는 플레이트(32)는, 플레이트의 둘레 벽(32c) 및 두께가 균일하지 않은 사이클론 케이스의 벽(45)의 내면 사이에 환형 간격을 형성하도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 플레이트(32)는 벽(45)의 원호를 따라 또는 하나 이상의 위치에서 벽(45)에 보다 근접하게 배치될 수도 있거나, 또는 벽(45)에 닿을 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 플레이트(32)는 도 6d에 도시된 바와 같이 각이 지게 형성되어 일단부가 반대쪽 단부에 비해 사이클론 케이스의 바닥(31) 위 로 원거리에 위치할 수도 있다. 이에 따라, 플레이트(32)가 원형으로 형성되어 중앙에 배치되는 경우, 고위 단부 및 하위 단부 사이의 환형 간격이 수직으로 배치되지 않은 중앙부에서의 환형 간격보다 커지게 된다. 대안으로, 플레이트(32)가 벽(45)의 하나의 원호에 인접한 위치로부터 상방으로 각이 지게 형성될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 플레이트가 원형 단면으로 형성될 필요는 없음을 알 수 있을 것이다. 대신에, 플레이트는 플레이트의 둘레 벽(32c)과 사이클론 케이스의 벽(45)의 내면 사이의 간격이 변화하도록 불규칙적인 외면을 가질 수도 있다.
일 실시예에서, 플레이트(32)는 사이클론 케이스의 바닥(31)에 고정될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 대안으로, 플레이트(32)는 사이클론 케이스의 벽(45)의 내면(56)에 부착될 수도 있다(예를 들어, 도 6g 및 도 6h 참조).
변형예에서는, 플레이트(32) 대신에, 예를 들어, 사이클론 케이스의 바닥(31)의 중앙부[도 7d의 중앙부(27e) 및 도 7의 중앙부(55)]가 고원부를 형성하도록 내측으로 상승될 수도 있다. 상승 플로어(55)는, 대체로 수직일 수도 있으며 사이클론 용기의 플로어(52a)로부터 상승 플로어(27e)로 상방으로 연장되는 측벽을 형성하도록, 상승 플로어(27e)의 둘레에 인접하여 하방으로 연장되는 벽, 예를 들어 도 7d의 연속적인 벽(27b)을 구비할 수도 있다. 대안으로, 측벽(27b)이 상승 플로어 아래에 오목하게 형성될 수도 있다. 측벽은 플레이트(32)의 둘레 가장자리(32c)에 대한 전술한 구성 중 임의의 구성을 가질 수도 있다. 또한, 상승 플로어는 원형 단면을 구비할 수도 있다. 그러나, 플로어의 단면은 사이클론 케이스의 벽(45)의 내면(56)과 측벽 사이에 가변적인 환형 간격을 형성하도록 변할 수도 있 다.
사이클론 분리기용 분할 플레이트의 위치 설정
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 외측으로 연장되는 통로의 전체 또는 일부는 사이클론 챔버(53)가 먼지 포집 챔버(52)와 연통되도록 연결하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 도 2 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 사이클론 챔버는 유체 유출구 도관(27)을 포함하며, 유체 유출구 도관(27)의 하단은 플레이트(32)의 위에 배치된 유체 유출구 도관(27)으로의 입구(27a)를 포함할 수도 있다. 유체 유출구 도관(27)으로의 입구는 스크린(28)과 같은 스크린에 의해 덮어질 수도 있다. 플레이트(32)와 유체 유출구 도관(27)의 하부 연장부 또는 스크린(28)의 사이에 간격이 있다면, 이 간격은 0.5 in 보다 크며, 바람직하게는 1 in보다 크고, 보다 바람직하게는 2 in보다 클 수도 있다. 이러한 임의의 실시예에 있어서, 유체 유출구 도관(27)의 하부 연장부는 사이클론 유입구(21)의 바닥 아래에 배치되는 것이 바람직하다. 통로는 2 in 미만, 바람직하게는 1 in 미만일 수도 있는 높이를 갖는 수직 환형 간격을 형성한다. 임의의 실시예에 있어서, 상기 높이는 사이클론 유입구(21)의 바닥 바로 아래의 사이클론의 직경의 1/3 미만, 바람직하게는 1/6 미만, 보다 바람직하게는 1/10 미만, 가장 바람직하게는 1/20 미만일 수도 있다.
통로가 여러 가지 방식으로 형성될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 사이클론 케이스의 외주부는, 먼지 포집 챔버로서 기능하는 외부 환형 영역을 생성하도록 상승 플로어의 높이에 근접하도록 확대될 수도 있다. 수직 환형 간 격(g)과 소정 길이(RO)를 갖는 통로(61)가 사이클론 분리기(20)의 상승 바닥 벽(55)과 측방향으로 연장되는 벽(59b) 사이에 마련되어 있는 일 예의 구성이 도 7에 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 플레이트[상승 플로어(55)]는 사이클론 분리기(20)의 플로어(59a)에 대해 단차지게 형성되어 있다.
수직 환형 간격(g)을 갖는 통로(61)가 사이클론 분리기(20)의 벽(59b)과 플레이트(54)의 사이에 형성되어 있는 변형 구성이 도 7a에 도시되어 있다. 플레이트는 성형부일 수도 있거나, 또는 사이클론 분리기(20)의 벽(59b)과 플레이트(54)의 사이에 간격(g)이 형성되어 있는데, 플레이트(54)는 벽(57a)으로부터 내측으로 연장되거나 예를 들어, 사이클론의 벽(57a), 벽(45) 및 상부 또는 이들의 조합 구성에 분리 가능하게 부착 또는 장착되는 임의의 스크린 부재(도시하지 않음)에 부착된 지지 암(58)에 의해 벽(57a)에 부착될 수도 있다. 이러한 플레이트(54)는 본 명세서의 다른 부분에 기재된 기타 수단 또는 자석에 의해 선택적으로 적소에 유지될 수도 있다.
수직 환형 간격(g)을 갖는 통로(61)가 사이클론 분리기(20)의 상승 바닥(55) 및 벽(59b)의 사이에 형성되어 있는 또 다른 대안적인 구성이 도 7b에 도시되어 있다. 입자 포집 영역(62)이 벽(59)과 벽(60) 사이의 환형 공간에 형성되어 있다. 이러한 구조의 한 가지 장점은, 사이클론의 종축선이 수평 방향으로 연장되도록 사이클론이 배향되어 입자 물질이 포집 영역(62)에 축적될 수도 있다는 점이다.
도 7c에는, 수직 환형 간격(g)을 갖는 통로(61)가 사이클론 분리기(20)의 공기 유동 재안내 링(64)과 플레이트(63)의 사이에 형성되어 있는 플레이트(32)의 또 다른 변형 구성이 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 플레이트는, 예를 들어 사이클론 분리기(20)의 사이클론 분리기 플로어(59)에 부착된 디스크를 포함한다. 입자 포집 영역은 도면 부호 66으로 표시되어 있다. 공기 유동 재안내 링은 벽(65)과 바람직하게는 15°내지 75°, 보다 바람직하게는 30° 내지 60°, 가장 바람직하게는 40°내지 50°의 각도(A)를 이룬다. 공기 유동 재안내 링(64)은 도면 부호 67, 68, 69, 70, 71, 또는 72로 표시된 바와 같은 서로 다른 기하학적 형상을 취할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 7d에는 사이클론과 먼지 포집 영역에 대한 또 다른 변형 구성이 도시되어 있으며, 이 변형 구성에서는, 공기가 유입구(21)를 갖는 사이클론 분리기(20)의 단부에 대향하는 사이클론의 단부로부터 나온다. 사이클론 분리기가 수직 방향으로 정렬되는 경우, 공기는 사이클론 분리기(20)의 상부에 위치한 공기 유입구(21)를 통해 사이클론으로 들어간다. 사이클론 순환(23)에 의해 입자 함유 유체 흐름(22) 내의 입자(24)의 적어도 일부가 제거되어 사이클론 분리기(20)의 포집 영역(66a) 내부에 포획된다. 유체 흐름(26)은 사이클론에서 나와 유출구 또는 입구(27a)를 통해 유입구(21)의 반대쪽 단부에서 사이클론 분리기(20)의 바닥에 배치된 하향류 관(27c)으로 들어간다. 따라서, 입자 함유 유체(22) 내에 원래부터 비말동반되어 있던 입자(24)의 일부가 제거된다. 본 실시예에 있어서, 공기는 하항류 안내 수단(64a)으로 이동한 다음 측방향으로 연장되는 벽(27e)을 향해 하방으로 이동한다. 공기는 그 후 수직 환형 간격(g2)을 갖는 측벽(27e)과 유동 안내 수단(64a) 사이의 통로(61)에서 외측으로 이동한다.
통로의 높이는 직경의 1/3 미만, 바람직하게는 1/6 미만, 보다 바람직하게는 1/10 미만, 가장 바람직하게는 1/20 미만일 수도 있다. 이에 따라, 높이는 2 in 이하, 바람직하게는 1 in 이하일 수도 있다. 바람직한 특정 실시예에 있어서, 간격(g)의 높이는, 특히 진공 청소기에 사용될 때, 직경(D)이 1 in보다 큰 사이클론의 경우 0.015 in 내지 0.250 in 인 것이 바람직하다. 통로(61)의 길이를 획정하는 반경 방향 중첩 길이(RO)는 사이클론 분리기의 벽(59)의 외측 연장부(59b) 및/또는 유동 안내 수단과 상승 바닥 플로어 또는 플레이트의 중첩에 의해 획정된다. 바람직하게는, 이러한 반경 방향 중첩 길이는 직경(D)이 1 in보다 큰 사이클론의 경우 0.015 in 내지 0.250 in이다. 바람직하게는, 간격(g)의 높이는 직경(D)이 1 in보다 작은 사이클론의 경우 0.002 in 내지 0.040 in이며, 상승 바닥 플로어(55)는 벽(59)의 하부(59b) 약간 아래에서 연장되도록 외측으로 연장된다. 보다 바람직하게는, 벽(59)의 하부(59b)와 상승 플로어(55)의 반경 방향 외측 가장자리 사이의 반경 방향 중첩 길이는 직경(D)이 1 in 이하인 사이클론의 경우 0.005 in 내지 0.125 in이다. 도 7d에 예시된 변형예에서, 4 미크론 내지 100 미크론 크기의 입자를 포집하기 위해 직경(D)이 1 in보다 큰 사이클론의 경우 간격(g2)은 0.025 in 내지 0.075 in 인 것이 바람직한 것으로 밝혀져 있다. 0.1 미크론 내지 10 미크론 크기의 입자를 포집하기 위해 직경(D)이 1 in보다 작은 사이클론의 경우 간격(g2)은 바람직하게는 0.005 in 내지 0.040 in, 보다 바람직하게는 0.015 in 내지 0.025 in 임이 밝혀져 있다.
또한, 간격(g) 및 반경 방향 중첩 길이의 치수가 소정 범위의 크기 또는 밀 도의 입자를 포집하기에 최적의 조건을 달성하도록 상승 바닥 벽(55)의 대략 외주 부 길이에 따라 변할 수도 있음이 이해될 것이다.
먼지 포집 영역의 플로어와 유동 안내 수단(64a)의 바닥 사이의 거리는, 유입구의 높이(H2)보다 작지 않은 것이 바람직하며, 섹션(27c)의 높이는 바람직하게는 2H보다 크고, 보다 바람직하게는 4H보다 크며, 가장 바람직하게는 8H보다 크고, 하향류 관 섹션(27c)의 상부와 유입구(21)의 바닥 사이의 간격(g3)은 0.5H2 내지 1.5H2인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 대략 0.9H2이다. 하항류 관(27c)의 내부 면적은 나선형 유입구(21)의 면적과 적어도 동일한 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 나선형 유입구(21)의 면적보다 1.5배 내지 2.5배 크다. 이러한 사이클론 구조는 영역(66a)에서 포획된 입자(24)의 재포획 배리어를 형성하는, 도면 부호 67, 68, 69, 70, 71 또는 72 혹은 임의의 유사한 형상으로 형성될 수도 있는 바와 같은 공기 유동 재안내 수단(64a)을 선택적으로 포함할 수도 있다.
간격(g2)의 높이는 직경(D)이 1 in보다 작은 사이클론의 경우 0.002 in 내지 0.040 in인 것이 바람직하며, 공기 유동 재안내 링(64a)과 하항류 관(27b)의 가장자리 사이의 반경 방향 중첩 길이(RO2)는 직경(D)이 1 in 이하인 사이클론의 경우 0.005 in 내지 0.125 in인 것이 바람직하다. 또한, 간격(g2)의 치수 및 반경 방향 중첩 길이(RO2)는 소정 범위의 크기 또는 밀도의 입자를 포집하기에 최적의 조건을 생성하도록 하항류 관(27b)의 대략 외주부 길이로 변경될 수도 있음을 이해하여야 한다.
변형예에서, 통로(61)를 구비한 사이클론 분리기(20)는 연소 챔버로부터의 유출구 도관에서, 바람직하게는 목재용 난로, 노, 자동차 엔진 및 가스 생성 유닛(부분 산화 반응기)의 유출구 하류에서 입자 필터로서 사용될 수도 있다.
사이클론 분리기용의 이동 가능한 분할 플레이트
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 플레이트(32)는, 스크린(28) 또는 측벽(45)에 영구적으로, 분리 가능하게, 병진 이동 가능하게 또는 선회 가능하게 부착되는 방식으로, 사이클론 분리기(20)에 영구적으로, 분리 가능하게, 병진 이동 가능하게 또는 선회 가능하게 부착될 수도 있음이 이해될 것이다.
플레이트(32)는 자석에 의해 적소에 유지될 수도 있으며/있거나, 상기 자석은 입자 포획을 돕도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 플레이트(32)는 그 위에 제공된 하나 이상의 자석을 구비할 수도 있으며, 이러한 위치 설정 자석은 플레이트(32)에 대면하는 위치 설정 자석의 표면이 위치 설정 자석에 마주하게 이격 배치된 플레이트(32) 상의 자석(들)의 표면과 동일한 극성을 갖도록 플레이트(32)의 위에 및/또는 아래에 배치될 수도 있다. 이에 따라, 플레이트(32)는 반발 자력에 의해 적소에 유지될 수도 있다. 대안으로, 플레이트가 견인 자력에 의해 적소에 유지될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
도 6e에는 플레이트 자석(46)이 플레이트(47)에 부착되거나 플레이트(47)의 내부에 매립되어 있으며 반발 자력에 의해 플레이트 자석(46)이 위치 설정 자석(48 및 49)의 사이에 자기적으로 현수되어 있는 구성이 예시되어 있다. 자석(49)은 사이클론 분리기(20)의 플로어(50)에 부착되거나 플로어(50)의 내부에 매립될 수도 있다. 이러한 구성의 한 가지 장점은, 자석(46, 48 및 49)이 사이클론 챔버 내부에 자기장을 생성하여, 자성 입자 및 상자성 입자의 포집 능력을 향상시킨다는 점이다.
플로어(50)가 분리 가능하거나 이동 가능한 경우[예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 피봇 힌지(50a) 등에 의해 선회 가능하게 장착되는 경우], 먼지 포집 챔버(52)가 개방되면(예를 들어, 플로어가 선회되어 개방되면), 플레이트(47)가 분리될 수 있으며(예를 들어, 소정 수단에 의해 플레이트가 사이클론 분리기에 부착되어 있지 않다면, 플레이트가 분리되어 떨어지게 됨), 또는 플레이트가 기계적으로 구속되어 있다면(도시하지 않음), 플레이트(47)는 플레이트(47) 상부의 사이클론 챔버(51) 및 플레이트(47) 하부의 먼지 포집 영역(52)에 포집된 입자의 제거를 촉진하도록 수직 방향으로, 측방향으로 또는 이들 양 방향으로 일정 거리에 걸쳐 병진 이동될 수 있다.
마찬가지로, 상부 위치 설정 자석(48)이 스크린(도시하지 않음)에 부착되거나 스크린에 매립되는 등의 방식으로 스크린과 연관되어 있으며 스크린이 유출구 도관(27)을 통해 또는 유출구 도관(27)과 함께 분리되는 경우에, 플레이트(47)가 분리될 수 있으며, 또는 플레이트가 기계적으로 구속되어 있다면(도시하지 않음), 플레이트는 메인 포집 영역(51) 및 먼지 포집 영역(52) 모두에 포집된 입자의 제거를 촉진하도록 수직 방향으로, 측방향으로 또는 이들 양 방향으로 약간의 거리에 걸쳐 병진 이동될 수 있다. 대안으로, 도어, 예를 들어, 바닥 개구 도어(50)가 예를 들어 피봇 힌지(50a)를 중심으로 선회되어 개방되는 경우에는 플레이트(32)가 이동 가능할 수도 있다. 이에 따라, 플레이트(32)는 당업계에 공지되어 있는 수단에 의해, 예를 들어 피봇 힌지(158)(도 6g 및 도 6h 참조)에 의해 먼지 포집 챔버(52)의 벽(45)의 내면(56)에 고정될 수도 있다. 플레이트(32)는 도어(50)로부터 상방으로 연장되는 지주(160)에 의해 일반적으로 수평 방향 위치 또는 그 외 다른 소정 위치에 지지될 수도 있다. 레버(164)를 외측으로 이동시켜 플랜지(166)와의 결합을 해제하도록 버튼을 미는 방식으로 또한 당업계에 공지된 소정 수단에 의해 도어(50)가 개방되는 경우, 플레이트(32)는 예를 들어, 사이클론 분리기의 축선에 대하여 예시된 바와 같이 경사지게 또는 대체로 평행한 위치로 하방으로 선회될 수도 있다.
플레이트(47)가 도 6, 도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d에 설명된 바와 같은 구성을 포함하지만 이로써 제한되지 않는 유형의 플레이트일 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 이러한 구성에 상부 유입구 또는 측벽 유입구를 갖는 사이클론의 기하학적 형상이 채용될 수도 있음이 이해될 것이다. 다른 자석에 대한 또는 스틸과 같은 자기력 투과 가능 재료에 대한 견인 자력이 또한 플레이트(47)를 적소에 이동 가능하게 또는 분리 가능하게 고정하도록 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 단일 위치 설정 자석이 반발 또는 견인력을 생성하여 플레이트(47)를 고정된 정지부, 분리 가능한 정지부, 또는 이동 가능한 정지부에 대향하여 힘을 가함으로써 플레이트(47)를 적소에 영구적으로, 이동 가능하게, 또는 분리 가능하게 고정하도록 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 자석을 장착함에 따른 장점은, 포획 입자의 제거를 촉진하기 위한 플레이트(47)의 병진 이동에 의해 유닛의 청소가 상당 히 용이해질 수 있다는 점이다.
자성에 의한 분리
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 금속성 입자 및 상자성 입자의 견인 및 구속을 돕도록 공기 유동 통로에 하나 이상의 자석이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 자석이 사이클론의 유입구 또는 유출구에 인접하여, 혹은 유입구 또는 유출구 내측에 제공될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 자석이 사이클론 챔버의 내부 또는 사이클론 챔버 혹은 공기 유동 통로 외측의 임의의 소정 위치에 제공되어, 사이클론 챔버 또는 공기 유동 통로 내측에 자기장이 생성될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 자석이 플레이트(47), 사이클론 분리기(20) 및/또는 공기 유동 통로에 분리 가능하게 부착될 수도 있다. 자석이 분리되는 경우, 축적되어 있던 자성 입자가 자성에 의해 부착되어 있던 임의의 표면으로부터 낙하할 수도 있으며/있거나 기계적 수단에 의해 제거될 수도 있다. 이에 따라, 자석을 분리하는 것은 사이클론 분리기의 청소에 도움이 된다.
예를 들어, 도 6f에 예시된 바와 같이, 사이클론 분리기(20)는 금속성 입자 및 자성 입자의 포집을 돕도록 플로어(50)에 그리고 선택적으로 벽(도시하지 않음)에 부착되는 자석(49)을 구비하며, 이 자석(49)이 플로어(50)로부터 반대 방향으로 병진 이동되거나 분리됨으로써 자성의 영향력이 배제되도록 할 수 있으며 또한 플로어(50)를 분리하거나 또는 유입구/유출구 부품을 분리하고 사이클론의 내용물을 따라내는 방식으로 사이클론 분리기(20)에 포획된 입자가 용이하게 제거될 수 있도록 한다.
사이클론 분리기 어레이
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 사이클론 어레이가 제공된다. 도 8을 참조하면, 당업계에 공지되어 있는 임의의 구성 또는 그 밖의 본 명세서에 설명되어 있는 구성으로 형성될 수도 있는 복수 개의 평행한 사이클론(73)이 제공되며, 이들 복수 개의 평행한 사이클론(73)은 최소의 역압으로 많은 공기 유량 및 높은 분리 효율을 달성하도록 설계 및 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 어레이는 서로 평행한 다수의 사이클론(73)을 포함한다. 특히, 어레이는 매우 작은 입자에 대해서도 많은 공기 유량 및 높은 분리 효율을 달성할 수 있도록 1 제곱인치당 하나가 넘는 사이클론, 바람직하게는 1 제곱인치당 4개가 넘는 사이클론, 보다 바람직하게는 1 제곱인치당 9개 이상의 사이클론을 포함할 수도 있다. 어레이가 1 미크론보다 작은 입자를 분리하도록 설계된 경우, 1 제곱인치당 9개 내지 64개의 밀도의 사이클론을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 어레이는 진공 청소기 또는 호흡 마스크의 모터 전방 필터 및/또는 모터 후방 필터로서 사용하기에 유용할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 어레이는 모터 전방 영역(16)에 배치될 수도 있다(도 2 참조).
대안으로 또는 추가적으로, 사이클론 어레이는 사이클론 어레이의 효율을 증가시키도록 또는 사이클론 어레이의 소형화를 증대시킬 수 있는 다양한 구성으로 형성될 수도 있다. 도 8a의 실시예에 예시된 바와 같이, 사이클론 어레이의 구성 은, 어레이(73) 내부에 세 개의 사이클론(74, 75 및 76)이 도시되어 있는 도 8a에 도시된 바와 같이 일부 사이클론, 바람직하게는 전체 사이클론 사이에 공통 벽을 채용할 수 있으며, 이들 벽의 일부는 상당히 콤팩트한 기하학적 형상을 가질 수 있도록 영역(77 및 78)에서 중첩된다. 대안으로 또는 추가적으로, 사이클론 어레이(73)의 구성에서는 일부 사이클론, 바람직하게는 전체 사이클론 사이에 접촉 벽이 채용될 수도 있다. 도 8b에 도시된 예를 보면, 세 개의 사이클론(79, 80 및 81)은 그 벽이 위치(82 및 83)에서 접촉하도록 배치되어, 보다 적은 수의 사이클론으로 보다 강한 구성을 달성하고 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 성형이 보다 용이하도록 사이클론(84, 85, 86, 87, 88)이 서로 이격되어 있는 도 8c에 도시된 바와 같은 서로 이격된 사이클론 벽이 사이클론 어레이(73)의 구성에 채용될 수도 있다. 사이클론을 이격 배치함에 따른 장점은, 공기가 개개의 사이클론의 유체 유동 도관으로 직접 연결된 각각의 유입구 반대쪽의 사이클론식 유입구에 들어가도록 이동(예를 들어, 회전)함에 따라(예를 들어, 모든 사이클론 유입구를 덮는 매니폴드가 제공된 경우임) 추가 입자 포집이 발생할 수 있는 영역(89)을 사이클론(84, 85, 86, 87 및 88) 사이의 공간에 형성할 수도 있다는 점이다. 도 8d에 도시된 사이클론(84, 85) 및 그 외 사이클론 사이의 공통 바닥(90)이 사이클론의 바닥(91)으로 이동되면, 미세 입자의 포집을 위한 환형 공간(89)의 용량이 증가된다. 바람직하게는, 도 8, 도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d에 설명되어 있는 사이클론 어레이는 도 7, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d에 설명된 하나 이상의 구성을 사용하여 구성된다.
사이클론 어레이가 제공되는 경우, 물이 사이클론을 통과하게 함으로써 사이클론을 청소하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 적어도 하나의 물 주입 포트가 제공되어 사이클론 어레이로 물이 들어가고 나오도록 할 수도 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 물 주입 포트(114)에는 폐쇄 가능한 뚜껑 또는 그 외 다른 폐쇄 부재(116)가 제공될 수도 있다. 물 주입 포트(114)는 상면(108)에 제공되는 것이 바람직하며, 사이클론으로 연장되는 유체 유동 통로(예를 들어, 사이클론 유입구로 연장되는 진공 청소기 내의 더러운 공기 유동 통로)와 연통된다. 유입구는 헤더(130)의 하류에 위치하는 것이 바람직하며, 물 주입 포트(114)는 헤더 내에 제공된다. 뚜껑(116)이 개방되면, 사용자는 주입 포트(114)로 물을 부을 수 있다. 물은 통로를 통해 사이클론으로 유동한다. 사용자는 손잡이(118)를 사용하여 예를 들어, 회전 동작을 통해 뚜껑을 분리할 수 있다. 그 후, 예를 들어 물과 부유 먼지가 청소 단의 사이클론(9)의 바닥 밖으로 하방으로 통과함으로써 제거될 수 있도록 하기 위해 바닥 도어(120)가 선회되어 개방되도록 레버를 외측으로 움직이는 버튼(122)을 누름으로써 물을 배수할 수도 있다(예를 들어, 도 20 참조).
본 양태에 따르면, 적어도 두 개의 먼지 포집 챔버를 구비하며 상기 적어도 두 개의 먼지 포집 챔버가 동시에 비워지는 서로 평행한 복수 개의 사이클론이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 공통 바닥(120)을 구비할 수도 있다. 바람직하게는, 도 20에 예시된 바와 같이, 각각의 사이클론은 먼지 포집 챔버를 구비하며, 모든 먼지 포집 챔버는 공통의 단일 도어를 구비하여, 이 단일 도어를 개방함으로써 모든 챔버가 동시에 비워진다. 예를 들어, 도 9, 도 9a, 도 10, 도 11, 도 11a, 도 12, 도 13 및 도 14 중 임의의 도면의 실시예에 있어서, 바닥(120)(도시하지 않음)은 모든 사이클론이 동시에 비워지도록 둘레 벽(92)에 선회 가능하게 장착될 수도 있다.
표면 청소 장치는 두 개의 청소 단을 구비할 수도 있으며, 이러한 청소 단들 중 하나, 바람직하게는 제2 청소 단은 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함한다. 다른 하나의 청소 단, 바람직하게는 제1 청소 단은 당업계에 공지되어 있는 임의의 여과 부재 또는 먼지 포집 부재일 수도 있다. 다른 양태에 있어서, 표면 청소 장치는 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하는 단 하나의 사이클론식 청소 단을 구비할 수도 있으며, 복수 개의 사이클론이 단일 유닛으로서, 바람직하게는 관련 먼지 포집 챔버(들)와 함께 분리 가능함을 알 수 있을 것이다.
본 양태에 따르면, 적어도 하나는 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하며 서로 개별적으로 비워지는 두 개의 사이클론식 단이 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하는 제2 사이클론식 청소 단(8)은 진공 청소기(1)로부터 분리될 수도 있는 반면, 제1 단 사이클론(7)은 진공 청소기(1) 내의 적소에 유지된다. 제2 사이클론식 청소 단은 바람직하게는 선회 도어(120)를 구성하는 단(8)의 바닥 패널 상에 제공되어 있는 L-자형 부재(128)에 수용되어 있는 플랜지(126) 상에 활주 가능하게 장착될 수도 있다. 이에 따라, 제2 사이클론식 청소 단(8)이 예를 들어, 화살표(A)의 방향으로 활주하여 분리되면, 이 청소 단을 쓰레기통으로 이동시키고 버튼(122)을 눌러서 도어(120)를 개방함으로써 제2단 사이클론(9)이 비워질 수도 있다. 당업계에 공지되어 있는 임의의 잠금 부재가 진공 청소기 상의 적소에 제2 사이클론식 청소 단(8)을 고정하는 한편, 사이클론 어레이(156)를 표면 청소 장치의 개개의 통로와 공기 유동 연통 가능하게 연결하는 데에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사이클론 어레이는 당업계에 공지되어 있는 각진 시일(seal), 인양 기구 또는 기타 다른 밀봉 수단에 의해 적소에 밀봉될 수도 있다. 이러한 구성은 진공 청소기가 오직 하나의 사이클론식 청소 단을 구비하는 경우에만 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
대안으로, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 사이클론식 단(7) 및 제2 사이클론식 단(8)이 진공 청소기(1)로부터 동시에 분리될 수도 있다. 사이클론식 단(7)은 예를 들어, 이후에 바닥 선회 도어(50)를 개방함으로써 비워질 수도 있다. 사이클론식 단(7, 8)은 도 19에 도시된 바와 같이 화살표(B)의 방향으로 사이클론식 단(7)에 대해 사이클론식 단(8)을 회전시키는 등의 방법으로 최초로 또는 계속해서 분리될 수도 있다. 그 후 제2 단(8)이 비워질 수도 있다. 이들 단(7, 8)은 사이클론 챔버로부터 분리되는 먼지 포집 챔버 또는 바닥 선회 도어와 같이 당업계에 공지되어 있는 임의의 특정 방식으로 비워질 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 전술한 양태에 따르면, 사이클론 어레이는 사이클론 내외로 연장되는 유체 유동 통로가 아닌 밀봉 유닛으로서 분리되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1단 사이클론(7)을 나온 공기는 유출구 도관(27)으로부터 상방으로 이동하여, 바닥(120)의 개구(150)를 통해, 헤더(130)의 상류에 위치하며 도관에 의해 헤더(130)에 연결되어 있는 제2 사이클론식 청소 단(8)의 바닥의 하나 이상의 개구(148)(도 20 참조)로 이동한다. 공기는 사이클론(9)을 통해 이동한 다음 유출구(13)를 통해 제2 사이클론(9)으로부터 나와 헤더(136)로 이동하며 이어서 하향류 관(138)으로 이동하는데, 하향류 관(138)은 도관(14)의 상류에 위치하며 바닥(120)의 개구(152)를 통해 제2 사이클론식 단(8)에서 나오게 된다. 따라서, 제2 단(8)이 진공 청소기 및/또는 제1 단으로부터 분리되면, 하향류 관(138)의 바닥(140) 및 제2 사이클론식 청소 단(8)의 바닥의 하나 이상의 개구를 제외한 제2 단(8)이 밀봉된다. 이러한 어레이는 함께 분리 가능한 필터를 구비할 수도 있다.
도 20 및 도 21의 실시예에 따라 예시되는 다른 분리 방법으로서, 제2 사이클론식 단(8)의 하우징(154)이 바닥(120)에 선회 가능하게 장착되어 있으면서 개방 시에 사이클론 어레이(156)가 비워질 수 있도록 하우징(154)의 외부로 하방으로 잡아당겨질 수도 있다. 대안으로, 하우징(154)의 상부는 사이클론 어레이(156)가 하우징(154)의 외부로 상방으로 잡아당겨질 수 있도록 상방으로 선회되거나 다른 방식으로 개방될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 사이클론 어레이(156)가 바람직하게는 밀봉 유닛으로서 형성되는 경우, 홀이 도관(138 및 146)과 정렬된 바닥 개방 패널이 제공될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 변형예에 있어서, 하우징(154)은 상방으로 선회되어, 제1단 사이클론(7)(또는 그 외 다른 여과 부재 또는 하우징 부재)의 상부의 적소에 사이클론 어레이(156)가 남겨질 수도 있다. 그 후 소비자는 사이클론 어레이(156)를 비우기 위해 손잡이 등을 사용하여 사이클론 어레이를 집 어 올려 분리할 수도 있다. 이러한 구조는 진공 청소기가 오직 하나의 사이클론식 청소 단을 구비하는 경우에 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
사이클론 단 사이의 물질 전달
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 하나의 사이클론에 의해 분리된 물질이 다른 사이클론으로 이동하는 유체 유동 흐름에 도입되는 방식으로 다른 사이클론으로 운반되도록 복수 개의 사이클론이 구성된다. 이러한 장치의 일 예가 도 15에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 유체 유동 덕트(1501)는 덕트(1502 및 1503)로 분기되며, 이들 덕트는 다시 사이클론(1504 및 1505)으로 연장된다. 덕트(1501) 내부에서 유동하는 유체는 유체 유동 흐름으로부터 제거하고자 하는 한 종류 이상의 입자 또는 기타 물질(1512)을 연속적으로 또는 주기적으로 포함한다. 사이클론 분리기(1504 또는 1505)는 당업계에 공지되어 있는 임의의 사이클론 분리기 또는 이들 사이클론 분리기의 조합체일 수도 있거나, 또는 한정하는 것은 아니지만 상부에 유입구를 구비한 사이클론, 측벽에 유입구를 구비한 사이클론, 바닥에 있는 유입구를 위해 전도된 상태의 사이클론 및 플레이트를 구비한 사이클론을 비롯하여 본 명세서에 설명되고 있는 바와 같은 임의의 개별 사이클론 구조 또는 이들 사이클론의 조합체일 수도 있다. 선택적으로, 사이클론 분리기(1504)에 포집된 입자(1512)는 소정 수단(1514)에 의해 덕트(1501) 및/또는 덕트(1503)로 연속적으로 또는 주기적으로 이송되어, 시간이 지남에 따라 대부분의 입자가 사이클론(1505 및 1504)의 제한된 효율로 인해 선택적인 입자 분리 부재(1510)로 통과한 것을 제외하고는 사이클 론(1505)에 포집되게 된다. 선택적으로, 사이클론(1504)으로부터의 공기 유출구(1506)는 덕트(1507)를 통과하여 흡입 소스(1511)에 인접한 선택적인 입자 분리 부재(1510)로 이동한다.
이러한 구성의 한 가지 장점은, 예를 들어, 진공 청소기에 사용되는 경우, 사이클론(1504)으로부터 사이클론(1505)으로의 입자 이동에 의해 사용자로 하여금 단일 용기를 비울 수 있도록 함으로써, 진공 청소기를 비우는 일을 간단하게 한다는 점이다.
변형예에서는, 포집된 물질이 용기(1513)로 운반될 수도 있다. 이러한 용기(1513)는 재사용 가능하거나 폐기 가능할 수도 있으며, 하나 이상의 유기 폴리머 또는 무기 폴리머, 고무, 플라스틱, 종이, 카드보드, 유리 또는 금속, 또는 이들의 임의의 조합체로 형성될 수도 있고, 봉지, 상자, 병, 단지, 용기 또는 기타 사용시에 또는 작동시에 입자의 용이한 폐기 또는 이송을 위해 임의의 다른 폐쇄된 형태 또는 반폐쇄 형태로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 본 변형예의 장점은, 입자 이송 수단(1515)에 의해 제어되는 방식으로 자동화된 단일 기구가 용기(1513) 내로 포집된 입자(1512)를 연속적으로 또는 주기적으로 이송하도록 사용될 수도 있다는 점이다.
용기(1513)는 선택적으로 사용자의 조작에 의해 완전하게 또는 부분적으로 폐쇄 또는 밀봉될 수 있거나, 또는 선택적으로 사용자가 용기(1513)의 해제 또는 분리를 개시 또는 수행하는 경우 시스템의 기구에 의해 자동화된 방식으로 부분적으로 또는 완전히 폐쇄 또는 밀봉될 수 있음이 이해될 것이다. 용기(1513)는 입 자(1512)의 대부분 또는 전부를 수용하도록 설계되는 것이 바람직하다. 용기(1513) 또는 용기(1513)의 일부는 가스 또는 액체가 통하지 않도록 형성되어야 하는 것은 아니며, 선택적으로 유체의 유입 및/또는 배출을 촉진하여, 염소 가스, 오존 가스, 순수한 산소 또는 그 밖의 약품을 사용하여 선택적으로 용기(1513) 및/또는 그 내용물의 소독을 촉진하도록, 선택적으로 가스의 방출에 의해 용기(1513) 및/또는 그 내용물의 콤팩트화를 촉진하도록, 및/또는 용기(1513) 및/또는 그 내용물의 미생물 분해를 촉진하도록 다공성일 수도 있거나, 또는 다공성 영역 또는 다공성 부재를 포함할 수도 있음이 이해될 것이다.
입자 이송 수단(1514)은 입자(1512)가 덕트(1501) 및/또는 덕트(1503) 내로 인출되는 영역으로 낙하하도록 주기적으로 개방되는 도어 기구로 구성될 수도 있으며, 이러한 입자의 낙하 동안 흡입 소스(1511)는 꺼진 상태로 있을 수 있거나 또는 밸브(1516) 등에 의해 사이클론 분리기(1504) 상에 아무 영향도 미치지 않도록 차단될 수도 있다. 대안으로, 입자 이송 수단(1514)은 수직으로, 수평으로, 또는 임의의 각도로 배치된 회전 도어와 유사한 회전 부재를 포함할 수도 있으며, 이러한 회전 부재는 연속적으로 또는 주기적으로 소정 영역으로 입자(1512)를 이송하고, 상기 소정 영역으로부터 입자가 중력에 의해 또는 나사 또는 플런저와 같은 기구에 의해 각각 덕트 부재(1518 및 1517)를 통해 덕트 부재(1501) 및/또는 덕트 부재(1503) 내로 운반되며, 이러한 입자의 운반 동안 흡입 소스(1511)는 꺼진 상태로 있을 수도 있거나 또는 선택적으로 밸브(1516)와 같은 선택적인 부재에 의해 사이클론 분리기(1504) 상에 아무 영향도 미치지 않도록 차단될 수도 있다.
입자 이송 수단(1515)은 덕트 부재(1519)에 의해 용기(1513)로 입자(1512)를 이송하는 입자 이송 수단(1514)과 동일하거나 상이할 수도 있으며, 이러한 입자 이송 동안 흡입 소스(1511)는 꺼진 상태로 있을 수도 있거나 또는 선택적으로는 밸브(1520)와 같은 선택적인 부재에 의해 사이클론 분리기(1505) 상에 아무 영향도 미치지 않도록 차단될 수도 있다.
대안으로, 입자 이송 수단(1514 및 1515)은 각각 사용자의 동작에 의해, 진동 플레이트에 의해, 또는 밸브 혹은 도어와 조합되어 있는 진동 플레이트에 의해 주기적으로 개방 및 폐쇄되는 도어를 포함한다.
사이클론(1504 및 1505)으로부터의 입자 이송 작업은 연속적으로 수행될 수도 있으며, 주기적으로 자동화된 방식으로 수행될 수도 있고, 용기(1513) 내부 또는 사이클론 내부의 입자 레벨에 응답하여 작동 또는 중지될 수도 있으며, 센서에 응답하여 작동될 수도 있고, 사이클론(1505)의 분리를 시도하는 방식과 같은 시스템과 사용자의 상호 작용에 의해 작동될 수도 있으며, 선택적인 용기(1513)에 의해, 또는 시스템의 전원을 온/오프시킴으로써, 또는 이들 방법 중 하나 이상의 조합에 의해 수행될 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 본 발명은 사이클론 어레이 또는 그룹에 적용될 수 있으며 1504 및 1505는 단일 사이클론이 아닌 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 나타냄을 이해할 것이다.
선택적인 입자 분리 부재(1510)가 단일 사이클론, 복수 개의 평행한 사이클론, 서로 직렬로 연결된 두 개 이상의 사이클론, 각기 평행한 복수 개의 사이클론 을 포함하는 두 개 이상의 사이클론식 단, 각기 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하며 서로 평행한 사이클론으로 이루어진 상류 어레이의 개개의 사이클론이 서로 평행한 사이클론으로 이루어진 하류 어레이의 단일 사이클론과 직렬로 유체 연통하는 두 개 이상의 사이클론식 단, 각기 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하며 서로 평행한 사이클론으로 이루어진 상류 어레이의 개개의 사이클론이 서로 평행한 사이클론으로 이루어진 하류 어레이의 2개 이상(예를 들어, 바람직하게는 두 개)의 사이클론과 직렬로 유체 유동 연통하는 두 개 이상의 사이클론식 단, 또는 각기 서로 평행한 복수 개의 사이클론을 포함하고 서로 평행한 사이클론으로 이루어진 상류 어레이의 개개의 사이클론이 미세 입자 포획 또는 구속을 돕도록 도포된 접착제 또는 표면 처리제를 구비한 섬유상 매체, 섬유상 여과 매체를 적어도 하나의 하류 단의 사이클론에 공급하는 매니폴드 또는 유체 흐름이 통과하여야만 하는 액체 조(bath)와 직렬로 유체 유동 연통하는 두 개 이상의 사이클론식 단일 수 있음이 이해될 것이다.
또한, 선택적인 입자 분리 부재(1510)가 흡입 소스(1511)에 물리적으로 인접하도록 배치될 수도 있거나, 또는 하나 이상의 휨부(bend)를 포함할 수도 있는 덕트 또는 통로에 의해 흡입 소스(1511)에 연결될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 사이클론의 유출구가 사이클론의 바닥 또는 측벽 혹은 그 조합체를 통과할 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 진공 청소기 또는 그 밖의 플로어 청소 장치의 플로어 노즐로부터, 진공 청소기 또는 그 밖의 청소 장치의 청소대 또는 호스로부터, 실내 중의 공기로부터, 하나 이상의 크기 또는 종류의 입자가 분리되어야 하는 유체로부터, 선택적인 입자 분리 부재(1510)를 참조하여 전술한 바와 유사한 다른 소스로부터, 또는 유체 흐름이 통과하여야만 하는 액체 조로부터 유체 유동 덕트(1501)가 이동될 수도 있음이 이해될 것이다.
하나의 사이클론에 의해 분리된 물질이 다른 사이클론으로 이동하는 유체 유동 흐름에 도입되는 방식으로 다른 사이클론으로 운반되도록 구성된 복수 개의 사이클론의 변형예가 도 15a에 예시되어 있다. 도 15a에는 사이클론 분리기(1505)로 연장되는 유체 유동 덕트(1501)가 도시되어 있다. 덕트(1501)의 내부에서 유동하는 유체는 상기 유체 유동 흐름으로부터 제거하고자 하는 한 종류 이상의 입자 또는 그 밖의 재료(1512)를 연속적으로 또는 주기적으로 포함한다. 사이클론 분리기(1504)는 사이클론 분리기(1505)의 하류에 사이클론 분리기와 직렬로 배치되어 보다 미세한 입자를 보다 효율적으로 포획하도록 구성될 수도 있다.
사이클론 분리기(1504)에 포집된 입자(1512)는 소정 수단(1514)에 의해 덕트(1501) 내로 연속적으로 또는 주기적으로 이송되어 시간이 지날수록 더 많은 입자가 사이클론(1505)에 포집된다.
입자 이송 수단(1514)은, 덕트 부재(1518)에 의해 유체 유동 덕트(1501) 내로만 공급되는 것을 제외하고는, 도 15에 대하여 전술한 바와 정확히 동일한 방식으로 작동된다. 입자 이송 수단(1515)은, 사이클론(1504, 1505)이 직렬로 연결됨에 따라 사이클론(1505)에 대한 흡입 소스(1511)의 영향을 선택적으로 차단하도록 작동 밸브(1516)가 사용되는 점을 제외하고는, 도 15와 대하여 전술한 바와 정확히 동일한 방식으로 작동된다.
사이클론(1504)으로부터의 공기 유출구(1506)는 덕트(1507)를 통해 흡입 소스(1511)에 인접한 선택적인 입자 분리 부재(1510)까지 연장된다. 또한, 흡입 소스(1511)의 유출구에 인접한 선택적인 입자 분리 부재(1510a)가 또한 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 이들 부재(1510 및 1510a)가 청소를 위해 선택적으로 함께 분리될 수도 있으며 서로 기계적으로 인접하여 배치될 수도 있음이 이해될 것이다. 선택적인 입자 분리 부재(1510 또는 1510a)는 도 15에 대하여 설명된 바와 동일할 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 본 발명에 있어서 선택적인 입자 분리 부재(1510 또는 1510a)가 흡입 소스(1511)에 물리적으로 인접할 수도 있거나, 또는 하나 이상의 휨부를 포함할 수도 있는 덕트 또는 통로에 의해 상기 흡입 소스에 대해 연결될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 사이클론의 유출구는 사이클론의 바닥 또는 측벽 혹은 그 조합체를 통과할 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 유체 유동 덕트(1501)가 도 15를 참조하여 설명된 바와 같이 임의의 소스로부터 연장될 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 본 발명에 있어서 사이클론 분리기(1504 및 1505)가 각기 단일 사이클론 또는 복수 개의 평행한 사이클론을 나타낼 수도 있으며, 본 발명은 입자(1512)가 사이클론 또는 사이클론 단의 총 개수보다 적은 다수의 사이클론 또는 사이클론 단에 포집되도록 두 개를 초과하는 연속적인 사이클론에 적용될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 1510 또는 1510a는 자체가 보다 큰 사이클론의 벽 또는 벽의 일부에 장착된 복수 개의 사이클론이므로 연결 덕트의 에너지 손실을 최소화하는 구 조를 달성할 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 도 15 및 도 15a에 설명된 구조는 나노 크기의 입자 및 살아있는 바이러스 입자를 제거하도록 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
투명 플라스틱 섹션
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 표면 청소 장치는 적어도 하나의 먼지 포집 챔버(52)를 구비하는 서로 평행한 복수 개의 사이클론(9)을 구비하며, 최대 충전 위치(하우징 상에 표시된 최대 충전선일 수도 있음) 아래의 상기 먼지 포집 챔버의 적어도 일부는 투명하다.
예를 들어, 도 2a의 실시예에 있어서, 제2단 사이클론은 각기 투명한 외벽(100)을 구비하는 먼지 포집 챔버(52)를 구비한다. 또한, 사이클론 챔버(102)는 투명한 외벽(104)을 구비한다. 제2단 사이클론(9)은 투명한 측벽(106) 및 상측 벽(108)을 구비한 케이스 또는 하우징 내부에 제공된다. 먼지 포집 챔버(52)의 최대 충전선 외측의 측벽(106)의 일부가 투명하다면, 사용자는 최대 충전선 또는 위치를 볼 수 있게 되어 제2단의 먼지 포집 챔버(52)를 비우는 시기를 결정할 수 있게 된다. 예시된 바와 같이, 각각의 제2단 사이클론 및 제2단 사이클론 하우징이 투명 플라스틱(음영이나 색조가 들어갈 수도 있지만 사용자가 투과하여 볼 수 있을 정도의 플라스틱)으로 제조될 수도 있으며, 또한 일부는 라벨 또는 코팅에 의해 가려져 불투명하게 보이도록 할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 먼지 포집 챔버(들)(52)가 꽉 찬 상태를 사용자가 볼 수 있다면, 사용자는 제2단 사이클론을 청소 하거나 비워야 함을 알려주는 가시적인 신호를 제공받는 것이다. 이러한 구조는, 특히 복수 개의 사이클론(9)이 연관된 복수 개의 먼지 포집 챔버(52)를 구비하는 경우에, 바람직하게는 각각의 사이클론(9)이 관련 먼지 포집 챔버(52)를 구비하는 경우에, 그리고 특히, 사이클론(9)이 다른 청소 단과 별개로 비워지는 경우에 바람직하다.
대안으로 또는 추가적으로, 필터(112)[예를 들어, 포옴(foam), HEPA 등]는 가시적이거나 가시적으로 제조될 수도 있는 적어도 일부가 투명한 하우징(110)에 제공될 수도 있다. 바람직하게는, 모든 하우징(110)은 투명 플라스틱으로 제조된다. 이에 의해 사용자는 필터(112)가 더러워져 청소되거나 교체되어야 하는 시점을 알 수 있게 된다. 바람직하게는, 하우징(110)은 모터 전방 필터이다. 이에 따라, 예를 들어, 하우징(112)이 모터 전방 영역(16)에 제공될 수도 있다. 따라서, 사이클론식 청소 유닛(6)이 분리되고 나면, 사용자는 하우징(110), 예를 들어 하우징의 상부를 볼 수 있다. 그러나, 사이클론 챔버에 제공되지 않은 필터(112)를 진공 청소기의 투명한 측벽을 통해 볼 수도 있거나 또는 진공 청소기에 제공된 도어가 개방되는 경우 하우징(110)을 볼 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 하우징을 사용함에 따른 장점은, 진공 청소기로부터 필터(112)를 분리하는 경우에 소비자가 필터(112)를 만질 필요가 없다는 점이다.
하나 이상의 필터(예를 들어, 포옴)가 사이클론 어레이(156)와 함께 분리 가능하며, 이들 필터는 일부 또는 전부가 투명한 하우징에 제공될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
용도
또한, 임의의 실시예 또는 모든 실시예가 개별적으로 사용되거나, 조합 또는 하위 조합 형태로 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 표면 청소 기기 및 그 밖의 가전 제품 및 호흡 마스크와 같은 용도 외에도, 이들 실시예는 단독으로 또는 조합형태로 그 밖의 용례에 사용될 수도 있다.
예를 들어, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 원하지 않는 입자를 집어내어 공기로부터 이 원하지 않는 입자를 제거하도록, 스위퍼, 흡입 기능을 갖는 스위퍼, 진공 청소기, 캐니스터형 진공 청소기, 직립형 진공 청소기, 습식/건식 진공 청소기, 스틱형 진공 청소기, 카페트 세척기(carpet shampooer), 카페트 청소기, 손잡이형 진공 청소기, 배낭형 진공 청소기, 차량 장착형 진공 청소기, 또는 그 외 다른 유형의 진공 청소기 또는 먼지 청소기(extractor)를 형성하도록 팬 또는 그 밖의 공기 이동 수단과 함께 사용될 수도 있다.
대안으로, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 컴퓨터 또는 장비를 이들 컴퓨터 또는 장비 자체에 손상을 주거나 그 기능을 손상시킬 수도 있는 입자로부터 보호하기 위해 컴퓨터, 전자 장비 또는 기계 장비로부터의 공기 유출구 및/또는 냉각 공기용 유입구에 적용될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 공기 흐름으로부터 원하지 않는 입자를 포획하기 위해, 공기 청정기, 공기 정화기, 부유 입자 포획 시스템, 입자 포획 시스템을 구비한 팬, 자동차용 객실 공기 필터, 가열 시스템, 냉각 시스템 또는 환기 시스템을 형성하기 위해 팬 또는 그 밖의 공기 이동 수단과 함께 사용될 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 공기 흐름으로부터 원하지 않는 입자를 포획하기 위한 필터 마스크를 형성하기 위해 팬 또는 그 밖의 공기 이동 수단과 함께 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론으로 구성된 필터 마스크 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 사이클론으로 구성된 필터 마스크는, 사람이 들이마시는 공기, 내뱉는 공기 또는 그 모든 공기를 여과하여 주위 환경으로부터 사람을 격리할 수 있는 휴대용 수단을 형성하도록 설계될 수도 있다. 선택적으로, 사이클론식 수단을 통해 공기를 들이마시고/들이마시거나 내뱉을 때에 사람의 폐에 가해야만 하는 압력을 감소시키도록 소형 팬이 사용될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 유체로부터 원하지 않는 입자를 제거하기 위한 수단을 형성하도록 유체 이동 장치와 함께 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 유체 이동 부재로 연장되는 덕트 내에, 덕트에 바로 인접하여, 또는 덕트로부터 거리를 두고 배치되어, 입자로부터 유체 이동 부재를 보호하도록 그리고 입자를 제거하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 대안으로 또는 추가적으로, 유체 이동 부재로 연장되는 덕트 내에, 덕트에 바로 인접하여, 또는 덕트로부터 거리를 두고 배치되어, 유체 이동 부재가 유체 흐름으로 도입할 수도 있는 입자로부터 유체 이동 부재 하류의 장비를 보호하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 설명되고 있는 사이클론식 실시예의 위치는 청소 또는 수리를 위해 함께 분리될 수 있도록 기계적으로 배치될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 설명되고 있는 사이클론식 발명은, 실내의 가열 및 물의 가열에 사용되는 임의의 유형의 버너로부터의 입자 방출을 감소시키기 위해, 그리고 산업 공정으로부터 발생된 배기 가스, 내연 기관으로부터의 배기 가스, 외연 기관으로부터 배기 가스 및 터빈 엔진으로부터의 배기 가스의 배출물을 제거하기 위해 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에서 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 방출원으로부터 또는 방출원으로 연장되는 덕트 내에, 덕트에 바로 인접하여, 또는 덕트로부터 거리를 두고 배치되어 작동되어야 하는 입자 방출 유발 장치를 기류 중의 입자로부터 보호하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 설명되고 있는 사이클론식 실시예는, 대안으로 또는 추가적으로, 방출원이 배기 흐름 중에 도입할 수도 있는 입자로부터 방출원 하류 장비 및 환경을 보호하도록 입자 방출원으로부터 연장되는 덕트 내에 배치될 수도 있다.
본 명세서에서 설명되고 있는 다단 사이클론식 분리 수단의 장점은, 본 명세서에서 언급되고 있는 진공 청소기, 필터 마스크 또는 그 외 장치가 필터를 사용하지 않고서도 HEPA 또는 ULPA 분리 레벨에 선택적으로 도달할 수 있도록 생산될 수도 있다는 점이다.
이러한 방식으로 채용된 사이클론식 분리 수단은 청소 및/또는 폐기 혹은 이들의 조합이 가능하다.
선택적인 유체 유동 모터
본 발명의 임의의 양태에 사용된 팬 수단은 직렬 또는 병렬로 배치된 하나 이상의 모터로 작동하는 2단 내지 10단의 팬 시스템일 수도 있으며, 팬은 프로펠러, 임펠러, 테스라(Tesla) 터빈으로도 또한 알려진 프란틀(Prandtl) 층 터빈, 또는 그 조합체일 수도 있다.
선택적으로, 진공 청소기는 스터링(Stirling) 엔진, 증기 기관, 또는 내연 기관에 의해 동력을 공급받을 수도 있는데, 상기 스터링 엔진, 증기 기관 또는 내연 기관은 선택적으로 벽의 콘센트 또는 배터리로부터 공급된 전기에 의해 생성되거나 화학 반응에 의해 생성되는 수소 가스 또는 선택적으로 저장 용기로부터 인출될 수도 있는 수소 가스에 의해 작동될 수도 있다. 하나의 소스로부터 다른 소스로 진공압을 인가하기 위해 수소 공급원를 수동으로 또는 자동으로 전환하기 위한 옵션이 제공될 수도 있다. 표면 청소 장치를 포함하는 수소 동력 기기 및 그 외 다른 실내에서 사용하기 위한 기기가 개개의 분야에 공지되어 있는 임의의 구조를 사용하여 작동될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
기기, 예를 들어 표면 청소 장치, 바람직하게는 진공 청소기가 전기 콘센트에 접속되는 경우, 표면 청소 장치에 동력을 제공하기 위해 전기에 의해 생성되는 수소가 사용될 수도 있다. 수소의 전부 또는 일부는 코드 없는 작동을 위해 저장될 수도 있다. 일부 수소는 장치를 작동하기 위해 발생되는 방식으로 사용될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 수소 동력식 표면 청소 장치는 본 명세서에 개시된 임의의 다른 실시예와 함께 또는 단독으로 사용될 수도 있다. 진공 청소기가 코드에 접속되어 있기는 하지만 사용되고 있지 않은 경우 전기에 의해 수소를 생성하는 것은 바람직한 작동 방법이다. 고려 가능한 저장 수단은 당업계에 공지되어 있는 임의의 수단이며, 제한하려는 것은 아니지만, 가압 저장 수단, 금속 하이브리드 형태의 저장 수단, 또는 그 외 다른 흡착성 저장 수단을 포함한다. 저장된 수소는 연료 개질, 화학 반응, 또는 전기 분해에 의해 생성될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 공기 청정 장치에 접속되는 소형의 휴대용 "통(vessel)"을 충전하는 중앙식 수소 발생기가 제공될 수도 있다.
접착 부재
또한, 임의의 실시예에 있어서, 미세 입자의 포획 및 구속을 돕도록, 한천 또는 펙틴과 같은 접착성 재료 또는 고무계 접착제가 사이클론 분리기(20)의 내면 전체 또는 일부에 도포될 수도 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 접착제는 하향류 관(27b, 27c) 및/또는 플레이트(32)의 내부 및 외부에 도포될 수 있으며, 이 섹션은 새로운 접착제를 갖춘 청소 부품과 함께 폐기되거나 교체될 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 스크린(28)을 구성하도록 사용된 망에 입자, 머리카락 또는 섬유의 포획을 돕도록 접착제 또는 마이크로필라멘트가 합체될 수도 있다. 이에 따라, 스크린(28)이 접착제 재료를 포함하는 경우, 스크린(28)은 폐기 가능함을 알 수 있을 것이다.
본 실시예는 소량의 미세 입자가 다단식 사이클론 분리기의 제2 단, 제3 단 또는 제4 단 또는 그 외 일련의 단 등에 포집되도록 구성된 사이클론 분리기에 특히 유용하다. 대안으로 또는 추가적으로, 플레이트는 사이클론 케이스 내에 먼지를 구속하는 것을 돕도록 마이크로필라멘트와 같은 섬유상 재료로 형성되거나 코팅될 수도 있다. 이러한 실시예에 따르면 플레이트가 폐기 가능할 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
워터 미스트
개별적으로 사용되거나 그 외 다른 양태와 함께 사용될 수도 있는 또 다른 양태에 따르면, 바람직하게는 정전기적인 방식 및/또는 기계적인 방식의 분무화에 의해 생성되는 워터 미스트(water mist)는 포집되지 않는 입자가 유체 유동 흐름으로부터 사이클론식으로 제거되는 가습 수단을 형성하기 위해 본 명세서에서 설명되고 있는 사이클론식 실시예 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 사이클론식 분리 수단의 상류에 배치될 수 있다. 선택적으로, 본 명세서에 설명되고 있는 사이클론식 실시예 중 하나 이상 또는 그 조합 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 사이클론식 분리 수단은, 공기 중의 부유 입자가 오염되는 것을 방지하도록 또는 다른 방식으로 미스트 공급원의 작동을 방해하지 않도록 미스트 공급원의 상류에 배치될 수도 있다.
증발되지 않은 물이 분무화 공정에 재사용되기 전에 필터 시스템 및/또는 오존 소독 시스템 및 산화 시스템 및/또는 자외선 소독 시스템을 통하여 재순환될 수도 있다. 미스트를 생성하기 위해 오존수가 사용되는 경우, 하류 사이클론 분리기는 사용되기 전에 공기 소독이 이루어질 수 있으므로 기류로부터 나머지 오존수 액적을 제거하게 된다.
또한, 오존 가스가 기류 내로 도입되어 오염물을 산화시킬 수 있고 공기 중의 부유 입자를 상류에서 소독할 수 있으며, 하류 사이클론 분리기가 산화된 입자를 제거할 수 있고, 선택적으로 정전기 및/또는 기계적 분무화 방식의 미스트 공급 원이 사용되는 경우 오존 가스가 수적(water droplet) 내에 포획될 수 있으며 이 수적은 하류 사이클론 분리기에 의해 제거될 수 있음이 이해될 것이다.
이러한 개선된 구성은 단일 용례에 사용될 수 있거나, 또는 개별적으로 또는 하위 조합 형태로 사용될 수도 있다. 특히, 사이클론 및 사이클론 어레이 구조의 개선은 단일 용례에 사용되거나, 개별적으로 또는 하위 조합 형태로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 개선된 구성이 단일 진공 청소기에 사용될 수도 있다. 이러한 개선된 구성의 선택은 요구되는 입자 제거도에 기초하여, 모터 전방 필터 및/또는 모터 후방 필터의 사용 여부에 따라, 진공 청소기를 관통하는 공기 유동 경로에 의해 생성될 수도 있는 역압의 크기, 흡입 모터의 동력 등에 따라 결정될 수도 있다.
이하의 청구의 범의의 영역에 속하는 본 명세서에 공지되어 있는 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (38)

  1. (a) 더러운 공기 유입구와;
    (b) 손잡이와;
    (c) 적어도 제1 청소 단(段) 및 제2 청소 단으로서, 상기 제1 청소 단은 먼지 포집 부재를 구비하며 상기 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하고, 서로 별개로 비워지도록 구성된 제1 청소 단 및 제2 청소 단; 그리고
    (d) 공기 유동 모터를 포함하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단으로부터 분리된 후 비워지는 것인 휴대용 진공 청소기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기로부터 단독으로 분리되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 적어도 하나의 필터를 포함하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 별개로 진공 청소기로부터 분리 가능한 것인 휴대용 진공 청소기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 상기 제1 청소 단의 하류에 위치하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단은 적어도 하나의 사이클론을 포함하며, 상기 먼지 포집 부재는 먼지 포집 챔버를 포함하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단은 일상적인 가정의 청소 작업을 위해 1시간씩 예정된 청소 횟수만큼 진공 청소기를 사용하는 동안 먼지를 저장하기 위한 용량을 가지며, 상기 제2 청소 단은 상기 예정된 청소 횟수의 적어도 세 배의 청소 횟수에 대한 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 휴대용 진공 청소기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 상기 예정된 청소 횟수의 적어도 열 배의 청소 횟수에 대한 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 휴대용 진공 청소기.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 저장 체적을 갖추고 있으며, 제2 청소 단의 저장 체적은, 입자 물질용으 로 구성된 진공 청소기가 입자 물질을 포집하기 위해 사용되는 경우, 제1 청소 단이 세 번 비워질 때마다 제2 청소 단이 한 번을 넘지 않는 횟수로 비워지면 되도록 선택되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 저장 체적을 갖추고 있으며, 제2 청소 단의 저장 체적은, 입자 물질용으로 구성된 진공 청소기가 입자 물질을 포집하기 위해 사용되는 경우, 제1 청소 단이 열 번 비워질 때마다 제2 청소 단이 한 번을 넘지 않는 횟수로 비워지면 되도록 선택되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기의 일상적인 사용 중에 적어도 한 달 동안의 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 휴대용 진공 청소기.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기의 일상적인 사용 중에 적어도 세 달 동안의 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 휴대용 진공 청소기.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 청소 단의 각각의 사이클론은 관련 먼지 포집 챔버를 구비하며, 각각의 먼지 포집 챔버는 단 하나의 사이클론과 연관되어 있고, 제2 청소 단의 모든 먼지 포집 챔버는 동시에 비워지는 것인 휴대용 진공 청소기.
  16. 제1항 내지 제7항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버는 진공 청소기로부터 폐쇄 유닛으로서 분리 가능한 것인 휴대용 진공 청소기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 먼지 포집 챔버는 개방 가능한 바닥을 구비하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비하는 것인 휴대용 진공 청소기.
  19. 제1항 내지 제7항 및 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 사이클론 내외로 연장되는 유체 유동 통로를 제외하고는 진공 청소기로부터 분리되는 경우 밀봉되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 직립형 진공 청소기, 습식/건식 진공 청소기 및 캐니스터형 진공 청소기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 개방 위치로 이동 가능한 도어를 추가로 포함하며, 상기 제2 청소 단은 도어가 개방 위치에 있을 때에 분리 가능한 것인 휴대용 진공 청소기.
  22. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 진공 청소기로부터 활주 이동하여 분리 가능한 것인 휴대용 진공 청소기.
  23. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단에 분리 가능하게 장착되는 것인 휴대용 진공 청소기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단으로부터 상측으로 이동 가능한 것인 휴대용 진공 청소기.
  25. (a) 먼지 유입구와;
    (b) 손잡이와;
    (c) 적어도 제1 청소 단 및 제2 청소 단으로서, 상기 제2 청소 단은 복수 개의 사이클론과 적어도 하나의 먼지 포집 챔버를 구비하며, 사이클론 내외로 연장되 는 유체 유동 통로를 제외하고는, 상기 제2 청소 단은 비우기 위해 표면 청소 장치로부터 밀봉 유닛으로서 분리 가능하도록 구성되는 제1 청소 단 및 제2 청소 단; 그리고
    (d) 공기 유동 모터를 포함하는 것인 표면 청소 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 별개로 표면 청소 장치로부터 분리 가능한 것인 표면 청소 장치.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 상기 제1 청소 단의 하류에 위치하는 것인 표면 청소 장치.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단은 적어도 하나의 사이클론을 포함하는 것인 표면 청소 장치
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단은 일상적인 가정의 청소 작업을 위해 1시간씩 예정된 청소 횟수만큼 진공 청소기를 사용하는 동안 먼지를 저장하기 위한 용량을 가지며, 상기 제2 청소 단은 상기 예정된 청소 횟수의 적어도 세 배의 청소 횟수에 대한 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 표면 청소 장치.
  30. 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 표면 청소 장치의 일상적인 사용 중에 적어도 한 달 동안의 먼지를 저장하기 위한 용량을 갖는 것인 표면 청소 장치.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 동시에 비워지는 복수 개의 먼지 포집 챔버를 구비하는 것인 표면 청소 장치.
  32. 제25항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 사이클론은 관련 먼지 포집 챔버를 구비하며, 각각의 먼지 포집 챔버는 단 하나의 사이클론과 연관되어 있고, 모든 먼지 포집 챔버는 동시에 비워지는 것인 표면 청소 장치.
  33. 제25항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 개방 위치로 이동 가능한 도어를 추가로 포함하며, 상기 제2 청소 단은 도어가 개방 위치에 있을 때에 분리 가능한 것인 표면 청소 장치.
  34. 제25항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 표면 청소 장치로부터 활주 이동하여 분리 가능한 것인 표면 청소 장치.
  35. 제25항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단에 분리 가능하게 장착되는 것인 표면 청소 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제2 청소 단은 제1 청소 단으로부터 상측으로 이동 가능한 것인 표면 청소 장치.
  37. 제25항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 저장 체적을 갖추고 있으며, 제2 청소 단의 저장 체적은, 입자 물질용으로 구성된 표면 청소 장치가 입자 물질을 포집하기 위해 사용되는 경우, 제1 청소 단이 세 번 비워질 때마다 제2 청소 단이 한 번을 넘지 않는 횟수로 비워지면 되도록 선택되는 것인 표면 청소 장치.
  38. 제25항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 청소 단 및 제2 청소 단은 각기 저장 체적을 갖추고 있으며, 제2 청소 단의 저장 체적은, 입자 물질용으로 구성된 표면 청소 장치가 입자 물질을 포집하기 위해 사용되는 경우, 제1 청소 단이 열 번 비워질 때마다 제2 청소 단이 한 번을 넘지 않는 횟수로 비워지면 되도록 선택되는 것인 표면 청소 장치.
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