KR20100087086A - 진공 청소기 - Google Patents

Abstract

진공 청소기는 진공 청소기를 통과하는 공기 흐름을 형성하는 진공원과, 먼지 함유 공기 스트림을 필터링하는 필터링 유닛과, 진공 청소 모드와 필터 청소 모드 사이에서 진공 청소기를 스위칭하는 스위칭 수단, 그리고 먼지 함유 공기 스트림으로부터 먼지를 분리하는 분리 유닛을 포함한다. 진공 청소 모드에서, 공기는, 공기 스트림으로부터 먼지를 집진하기 위해 제1 방향으로 필터링 유닛을 통과하도록 강제되고, 필터 청소 모드에서, 공기는, 필터링 유닛에 의해 집진된 먼지를 제거하기 위해 제2 방향으로 필터링 유닛을 통과하도록 강제된다. 필터 청소 모드에서, 분리 유닛은 필터 청소 모드에서 필터링 유닛으로 제거된 먼지를 집진하기 위해 진공원과 필터링 유닛 사이에 연결된다. 진공 청소 모드에서, 분리 유닛은 공기 스트림 경로로부터 작동 가능하게 접속 차단된다.

Description

진공 청소기{VACUUM CLEANER}

본 발명은 진공 청소 모드와 필터 청소 모드로 작동하도록 구성되고, 공기 흐름을 형성하는 진공원과, 먼지 함유 공기 스트림을 필터링하는 필터링 유닛과, 진공 청소기를 진공 청소 모드와 필터 청소 모드 사이에서 스위칭하는 스위칭 수단, 그리고 먼지 함유 공기 스트림에서 먼지를 분리하는 분리 유닛을 포함하는 진공 청소기에 관한 것이다.

진공 청소 모드와 필터 청소 모드로 작동하도록 구성된 진공 청소기는 WO 2005/053497 A1에 개시되어 있다. 진공 청소기는 공기 흐름으로부터 먼지 입자를 분리하는 분리 유닛을 포함한다. 공기 흐름으로부터 분리되지 않은 먼지 입자는 하류 필터에 의해 집진된다. 이 문헌에서는, 2개의 필터가 사용되는데, 하나의 필터가 미세한 먼지에 의해 막힐 때 사용자는 필터의 위치가 전환되게 하고 분리 유닛과 다른 하류의 필터를 사용하여 막힌 필터를 청소할 수 있다. 양자의 필터는 공기 스트림 경로에서 봤을 때 분리 유닛에 대하여 하류에 배치된다.

본 발명의 목적은 진공 청소 모드와 필터 청소 모드로 작동하도록 구성된 신규의 진공 청소기를 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 다른 목적은 청구항 1에 규정되어 있는 것과 같은 진공 청소기에 의해 달성된다. 본 발명의 실시예는 종속항에 규정되어 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 진공 청소 모드와 필터 청소 모드로 작동하도록 구성되고, 진공 청소기를 통과하는 공기 흐름을 형성하는 진공원과, 먼지 함유 공기 스트림을 필터링하는 필터링 유닛과, 진공 청소기를 진공 청소 모드와 필터 청소 모드 사이에서 스위칭하는 스위칭 수단, 그리고 먼지 함유 공기 스트림으로부터 먼지를 분리하는 분리 유닛을 포함하는 진공 청소기가 제공된다. 진공 청소 모드에서, 먼지 함유 공기 스트림으로부터 먼지를 필터링하기 위해 진공원은 공기 스트림을 제1 스트림 경로에서 제1 방향으로 필터링 유닛을 통과하여 진공원으로 강제하도록 구성된다. 또한 필터 청소 모드에서, 필터링 유닛으로부터 먼지를 제거하기 위해 진공원은 제2 공기 스트림을 제2 공기 스트림 경로에서 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 필터링 유닛을 통과하여 진공원으로 강제하도록 구성된다. 분리 유닛은 필터 청소 모드에서, 필터링 유닛으로부터 제거된 먼지를 공기 스트림으로부터 분리하도록 진공원과 필터링 유닛 사이의 제2 공기 스트림 경로에 접속된다. 진공 청소 모드에서, 분리 유닛은 제1 공기 스트림 경로로부터 작동 가능하게 접속 차단된다.

따라서, 본 발명은 진공 청소 동안에 먼지를 필터링하는 데 사용되는 필터 또는 필터링 유닛과, 필터 청소 과정에서 진공 청소 필터로부터 먼지를 집진하는 세퍼레이터(separator) 또는 분리 유닛이 마련된 진공 청소기를 제공하는 유리한 사상에 기초한다. 이것은 진공 청소 과정 동안에 먼지를 집진하기 위해 세퍼레이터, 종종 사이클론 세퍼레이터를 구비하는 진공 청소기와 비교했을 때 많은 장점을 수반한다.

예컨대, 진공 청소 동안에 압력차가 감소되는데, 이로 인해 진공 청소 동안에 에너지 소비가 감소될 뿐만 아니라 소음도 감소된다.

보다 소형의 구성이 가능한데, 그 이유는 필터 청소에 최적화된 필터와 세퍼레이터가 진공 청소에 사용되는 세퍼레이터보다 훨씬 작은 치수로 마련될 수 있기 때문이다.

더욱이, 진공 청소 모드에서 작동 가능하게 접속 차단되는 분리 유닛의 경우에는 높은 흐름 저항이라는 결점으로 인한 문제 없이 높은 분리 효율을 얻을 수 있다. 즉, 분리 유닛이 진공 청소 동안에 작동 가능하게 접속되는 진공 청소기에서의 경우와 같이 흐름 성능과 분리 성능 간의 임의의 상충 관계가 존재할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 따르면 낮은 흐름 저항과 높은 분리 효율을 갖는 진공 청소기를 얻을 수 있다.

또한, 필터를 청소할 필요가 있을 때 사용자가 필터를 제거할 필요가 없다. 이에 따라, 필터 청소 과정은, 이해의 관점에서뿐만 아니라 필터 청소 과정을 실시하는 관점에 있어서 사용자에게 보다 용이해진다.

분리 유닛은 단지, 필터 청소 동안에만 공기 스트림 경로에 작동 가능하게 접속되기 때문에 보조 세퍼레이터가 필요 없다. 진공 청소 동안, 분리 유닛은 기본적으로 수동 상태로 유지된다.

진공 청소 모드에서, 분리 유닛은 진공 청소 중에 생성되는 공기 스트림으로부터 작동 가능하게 접속 차단된다. 이것은 상이한 방식으로, 예컨대 분리 유닛을 완전히 접속 차단하는 것에 의해 달성될 수 있다. 다른 예에서, 분리 유닛에 대한 채널 또는 경로는 개방된 상태로 유지되지만, 사실상 공기 흐름이 분리 유닛을 우회하도록, 분리 유닛을 관통하는 공기 통로보다 흐름 저항이 낮은 다른 공기 경로가 마련된다.

소망하는 필터 청소를 달성하기 위해서는 1개의 세퍼레이터만으로도 충분하지만, 분리 유닛은 1개의 세퍼레이터 또는 복수 개의 세퍼레이터, 예컨대 2개 내지 4개의 세퍼레이터를 포함할 수 있다.

이와 마찬가지로, 필터링 유닛은 1개의 필터 또는 직렬이나 병렬로 배치되는 복수 개의 필터로 구성될 수 있다. 또한, 필터링 유닛은 큰 먼지나 부스러기 입자뿐만 아니라 미세 먼지를 집진하기 위한 필터를 포함할 수 있다. "필터"라는 용어는 임의의 특정 타입의 필터로 제한되지 않는다. 이와는 반대로, 본 발명에 있어서는 먼지 함유 공기 스트림으로부터 먼지와 입자를 필터링하는 임의의 적절한 필터가 고려된다. 예로는, HEPA 및 다른 미세 기공 필터와, 강성 필터, 반강성 필터, 및 가요성 필터와, 망상 필터와, 천공형 필터와, 금속, 종이, 직물 또는 플라스틱으로 제조된 필터, 그리고 이들의 조합이 있으며, 이것으로 제한되지 않는다. 또한, 필터링 유닛은 직렬 또는 병렬로 배치된 상이하거나 유사한 필터의 조합을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 분리 유닛은 하나 이상의 사이클론 세퍼레이터를 포함한다. 그러나, 다른 타입의 세퍼레이터도 또한 가능하다. 상기 필터링 유닛에 사이클론 세퍼레이터가 사용되면, 이 사이클론 세퍼레이터의 치수는 필터를 청소하는 데 있어서 최적화되는 것이 바람직하다. 이때, 와류 챔버의 크기는 진공 청소를 위해 사용되는 사이클론 세퍼레이터에 있는 와류 챔버의 크기보다 훨씬 작은 것이 바람직하고, 따라서 필터 청소에는 매우 적합하지만 진공 청소에는 부적합한 보다 높은 흐름 저항이 형성된다.

진공 청소기는 중앙 집중식 진공 청소기(central vacuum cleaner)와 같은 고정형 진공 청소기 또는 캐니스터 타입, 업라이트 타입, 스틱 타입과 같은 가동형 진공 청소기, 로봇 진공 청소기 또는 휴대형 진공 청소기일 수 있다.

진공 청소기는 필터 청소 모드에서 필터(들)를 두드리거나 진동시키는 수단을 더 포함할 수 있다.

진공 청소기는, 자동으로 또는 적어도 사용자의 노력 없이 필터 청소 모드를 시작하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서는 제어 수단이, 진공 청소 작동이 시작되고 사용자가 진공 청소기를 켤 때 필터 청소 과정을 개시하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서는, 제어 수단이, 필터로부터 진공 청소 중에 수집된 큰 부스러기를 털어낼 때마다 필터 청소를 개시하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 버튼을 누르는 것에 의해 필터 청소를 시작할 수 있다. 선택적으로, 필터를 청소해야 할 필요가 있음을 사용자에게 알리기 위해 청각적 또는 시각적 표시기를 사용할 수 있다. 다른 실시예에서는, 제어 수단이, 진공 청소 작동의 완료시에, 즉 사용자가 진공 청소기를 껐을 때 필터 청소를 개시하도록 구성될 수 있다.

당업자가 이해하는 바와 같이, 이들 변형예는 또한 조합될 수 있다. 예컨대, 사용자는 진공 청소 작동에 후속하거나 선행하여 필터로부터 큰 부스러기를 털어낼 수 있다. 또한, 제어 수단은, 진공 청소기를 켰을 때, 필터 청소를 개시한다. 필터링 유닛에서 큰 부스러기를 털어내는 것은 후속하는 필터 청소 과정을 개선할 수 있고 가능하다면 이 필터 청소 과정의 속도를 높일 수 있다.

본 발명에 따른 진공 청소기는 진공 청소 모드에서의 진공 청소와 필터 청소 모두에서의 먼지 분리에 대해 최적화될 수 있고, 효율이 높을수록 저항이 높아지는, 분리 효율과 흐름 저항 간의 상충 관계를 갖지 않는다.

도 1은 진공 청소 모드로 작동하는 진공 청소기를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2는 필터 청소 모드로 작동하는 진공 청소기를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 사이클론 세퍼레이터를 개략적으로 예시한 도면이다.

본 발명은 캐니스터형 진공 청소기와 실린더형 진공 청소기 모두를 포함하는, 고정형 및 가동형 타입의 진공 청소기에 관련된다. 따라서, 본 발명은 또한, 중앙 집중식 진공 청소기, 스틱 진공 청소기, 휴대형 진공 청소기 또는 로봇 진공 청소기 등에 관련된다.

도 1은 진공 청소 모드로 작동하고 있는 진공 청소기(1)를 예시하는 한편, 도 2는 필터 청소 모드로 스위칭된 진공 청소기(1)를 예시한다. 진공 청소 모드에서 필터 청소 모드로의 진공 청소기(1)의 스위칭은 수동 또는 자동으로 실행될 수 있다.

도 1 및 도 2 양자를 참고하면, 진공 청소기(1)는 통상 전기 모터에 의해 구동되는 팬을 포함하는 진공원(10)을 구비한다. 진공원(10)은 진공 청소기(1)가 바닥 및 카펫 등으로부터 먼지를 집진할 수 있게 하는 공기 흐름을 생성한다. 진공원(10)은 필터 유닛(12)을 통해 먼지 함유 공기 스트림(16)을 위한 유입구(14)에 접속된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 필터 유닛(12)은 먼지 함유 공기 스트림(16)으로부터 먼지를 필터링한다. 그 후, 공기 스트림(16)은 진공원(16)을 통과하고, 예컨대 진공원(10)에 의해 방출된 탄소 입자를 수집하는 모터 필터(18)에 의해 최종적으로 필터링된다. 도 1의 공기 스트림 경로는 제2 밸브 세트(24, 26)가 폐쇄되어 있는 동안 제1 밸브 세트(20, 22)를 개방 상태로 유지하는 것에 의해 얻어진다.

도 2에서, 진공 청소기(1)는 필터 청소 모드로 스위칭되었다. 필터 청소 모드에서, 필터링 유닛(12)은, 필터를 막을 수 있는 먼지를 제거하는 것에 의해, 그 흐름 저항이 감소될 수 있도록 청소된다. 진공 청소기(1)는 제1 밸브 세트(20, 22)를 폐쇄하고 제2 밸브 세트(24, 26)를 개방하는 것에 의해 필터 청소 모드로 스위칭된다. 이때, 주위 공기 스트림(28)이 필터 청소 개구(30)를 통해 흡입되고, 진공 청소 모드의 방향과는 역방향으로 필터링 유닛(12)을 통과함으로써, 필터링 유닛(12)이 먼지를 공기 스트림(28)으로 방출할 수 있다. 이러한 과정은 필터링 유닛에 있는 필터를 두드리거나 진동시키는 래퍼(rapper) 또는 진동기에 의해 선택적으로 향상될 수 있다.

도 1 및 도 2에 예시한 레이아웃은 단지 개략적인 예임을 유념하라. 본 발명의 범위 내에서 다른 레이아웃이 가능하며, 밸브 구성에 의해 제공되는 기능은 상이하게 달성될 수 있다.

공기 스트림(28)이 필터링 유닛(12)을 통과했을 때, 이어서 공기 스트림이 분리 유닛(32)을 통과함으로써, 필터링 유닛(12)으로부터 방출된 먼지가 공기 스트림(28)으로부터 분리된다. 그 후, 공기 스트림(28)은 진공원(10)과 모터 필터(18)를 통과한다.

이 과정은 필터링 유닛(12)을 청소하기 때문에, 교환 사이의 시간이 현저히 연장될 수 있다. 주어진 먼지(예컨대, 표준 먼지)에 대한 분리 속도는 진공 청소 모드에서보다 훨씬 높을 것이다. 높은 분리 속도로 인해 높은 흐름 저항이 형성되지만, 필터 청소 모드에서는 이것이 허용될 수 있는데, 그 이유는 바닥 또는 카펫을 진공 청소할 때와 같이 무거운 입자를 포함하는 먼지를 집진할 필요가 없기 때문이다. 이러한 높은 분리 속도는 필터링 유닛(12)으로부터 방출된 미세 먼지 부분을 효율적으로 분리하는 것을 가능하게 한다.

이러한 구성에서의 필터링 유닛(12)은 정기적으로 청소될 수 있으며, 필터 청소 모드는, 예컨대 사용자가 진공 청소를 시작하거나 완료했을 때 수동이나 자동으로 시작된다. 필터 청소가 필요한 때를 결정하기 위해 필터 유닛(12)에 걸친 압력 강하를 측정하는 압력 센서를 마련하는 것도 또한 가능하다. 필터링 유닛은 복수 개의 필터를 더 포함할 수 있다.

필터링 유닛의 정기적인 청소 덕택에, 필터링 유닛(12)은 많은 먼지를 적재할 수 있을 필요가 없다. 팽창 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 예컨대 고어텍스(상표명)로 제조된 필터와 같은 미세 기공 필터가 고려될 수 있다. 그러한 필터에서, 먼지는 종래의 필터에서와 같이 필터 깊숙이보다는 필터 표면 상부에 집진된다. 이에 따라, 미세 기공 필터는 용이하게 청소될 수 있다.

분리 유닛(32)은 도 3에 개략적으로 예시되어 있는 적어도 하나의 사이클론 세퍼레이터(34)를 포함할 수 있다. 사이클론 세퍼레이터(34)는 유입 슬롯(36)을 가지며, 이 유입 슬롯을 통해 도 3에 예시한 바와 같이 수직 방향에 대해 수직으로 거의 원형 단면을 가질 수 있는 와류 챔버(38)로 먼지 함유 공기가 진입한다. 먼지 함유 공기는 와류 챔버(38)의 둘레에 대한 접선 방향을 따라 진입하고, 와류 챔버(38)의 중앙에 삽입되는 유출관(40)을 통해 와류 챔버(38)로부터 흡입된다. 이것은 먼지 함유 공기가 소용돌이(42)로 와류 챔버(38)를 통과하여 흐르게 한다. 이에 따라, 먼지 입자(44)는 v²/R에 따른 원심력을 받게 되는데, 상기 식에서 v는 흐름 속도이고 R은 와류 챔버 단면의 직경이며, 상기 원심력은 입자를 와류 챔버의 측벽을 향해 강제한다. 먼지 입자(44)가 측벽에 도달하고 나면, 이 먼지 입자는 도면에서 아래를 향하는 제2 공기 스트림에 포획되고 와류 챔버(38)의 저부에 있는 개구(46)를 통해 먼지 챔버(48)로 떨어진다.

먼지 챔버(48)는 통상 진공 청소기의 사용자에 의해 비워질 수 있으며, 이러한 유형의 사이클론 세퍼레이터의 사용은 종래의 진공 청소기의 필터 주머니에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

예시한 사이클론 세퍼레이터(34)에서, 와류 챔버(38)는 하방으로 테이퍼진 단면을 갖고, 개구에서 최소 단면을 갖는다. 보다 구체적으로는, 와류 챔버는 절두 원추형 형상을 갖는다. 그러나, 다른 테이퍼진 형태뿐만 아니라 원통형의 테이퍼지지 않은 형태도 사이클론 세퍼레이터에서 고려될 수 있음을 유념해야 한다.

종종, 사이클론 세퍼레이터 또는 다른 타입의 분리 유닛은 효율이 높을수록 저항이 높아지는, 분리 효율과 흐름 저항 간의 상충 관계를 가질 것이다. 따라서, 예컨대 표준 먼지에 대한 매우 높은 분리 효율/속도를 제공할 수 있는 사이클론 세퍼레이터가 사용되면, 흐름 저항이 너무 높아서 평범한 진공원을 구비하는 진공 청소기의 허용 가능한 기류를 제공할 수 없고, 진공 청소기는 허용 가능한 방식으로 바닥이나 카펫으로부터 먼지를 픽업할 수 없다. 본 발명에 따른 진공 청소기(1)에는 필터 청소 모드에서만 사용되고, 진공 청소 모두와 작동 가능하게 접속 차단되는 분리 유닛(32)이 마련된다.

따라서, 본 발명의 진공 청소기(1)는 진공 청소 모드에서의 진공 청소와 필터 청소 모두에서의 먼지 분리에 대해 최적화될 수 있고, 상기 상충 관계를 갖지 않는다.

요약하자면, 본 발명은 필터링 유닛(12)과, 공기 부압을 형성하는 진공원(10), 그리고 분리 유닛(32)을 포함하는 진공 청소기(1)에 관한 것이다. 진공 청소기(1)는 진공 청소 모드로 작동하도록 구성되고, 필터 청소 모드로 스위칭 가능하며, 진공원(10)은 필터링 유닛으로부터 먼지를 제거하기 위해 역방향으로 필터링 유닛을 통과하도록 공기 스트림을 강제하도록 분리 유닛(32)에 연결되고, 분리 유닛(32)은 필터링 유닛(12)에 의해 방출된 먼지를 공기 스트림으로부터 분리하고 집진하도록 구성된다.

본 발명은 전술한 실시예로 제한되지 않으며, 첨부한 청구 범위의 범주 내에서 변경되고 변형될 수 있다.

1 : 진공 청소기
10 : 진공원
12 : 필터링 유닛
18 : 모터 필터
20, 22 : 제1 밸브 세트
24, 25 : 제2 밸브 세트
32 : 분리 유닛
34 : 사이클론 세퍼레이터
38 : 와류 챔버
48 : 먼지 챔버

Claims (10)

1. 진공 청소 모드와 필터 청소 모드로 작동하도록 구성되고, 진공 청소기(1)를 통과하는 공기 흐름을 형성하는 진공원(10)과, 먼지 함유 공기 스트림을 필터링하는 필터링 유닛(12)과, 친공 청소 모드와 필터 청소 모드 사이에서 진공 청소기(1)를 스위칭하는 스위칭 수단, 그리고 먼지 함유 공기 스트림으로부터 먼지를 분리하는 분리 유닛(32)을 포함하는 진공 청소기(1)로서,
   진공 청소 모드에서, 먼지 함유 공기 스트림(16)으로부터 먼지를 필터링하기 위해 진공원(10)은 공기 스트림(16)을 제1 공기 스트림 경로에서 제1 방향으로 필터링 유닛(12)을 통과하여 진공원(10)으로 강제하고,
   필터 청소 모드에서, 필터링 유닛(12)으로부터 먼지를 제거하기 위해 진공원(10)은 공기 스트림(28)을 제2 공기 스트림 경로에서 상기 제1 방향과는 역방향인 제2 방향으로 필터링 유닛(12)을 통과하여 진공원(10)으로 강제하는 것인 진공 청소기에 있어서,
   상기 분리 유닛(32)은 필터 청소 모드에서, 필터링 유닛(12)으로부터 제거된 먼지를 분리하도록 진공원(10)과 필터링 유닛(12) 사이의 제2 공기 스트림 경로에 접속되고,
   상기 진공 청소 모드에서, 분리 유닛(32)은 제1 공기 스트림 경로로부터 작동 가능하게 접속 차단되는 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
2. 제1항에 있어서, 상기 분리 유닛(32)은 적어도 하나의 사이클론 세퍼레이터(cyclone separator)(34)를 포함하는 것인 진공 청소기.
3. 제2항에 있어서, 상기 분리 유닛(32)은 2개 이상의 사이클론 세퍼레이터(34)를 포함하는 것인 진공 청소기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링 유닛(12)은 복수 개의 필터를 포함하는 것인 진공 청소기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링 유닛(12)은 미세 기공 필터를 포함하는 것인 진공 청소기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링 유닛(12)은 필터(들)를 두드리거나 진동시키는 수단을 포함하는 것인 진공 청소기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 공기 스트림을 안내하는 밸브 구성을 포함하는 것인 진공 청소기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 사용자에 의해 제어되도록 구성되는 것인 진공 청소기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단을 제어하고 작동시키는 제어 수단을 더 포함하는 진공 청소기.
10. 제9항에 있어서, 상기 제어 수단은, 진공 청소 모드가 되기 전에 진공 청소 과정의 시작시에 진공 청소기를 필터 청소 모드로 자동 스위칭하도록 구성되거나, 진동 청소 모드에서 벗어난 후에 진공 청소 과정의 종료시에 진공 청소기를 필터 청소 모드로 자동 스위칭하도록 구성되는 것인 진공 청소기.

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