KR20130008039A - 진공 청소기 - Google Patents

Abstract

진공 청소기(1)는 입구(13), 출구, 입구(13)를 통해 세척될 공기를 진공 청소기(1) 내로 흡인함으로써 그리고 출구를 통해 진공 청소기(1)의 외부로 공기를 배기함으로써 진공 청소기(1)를 통한 공기의 유동을 생성하기 위한 팬(14), 및 분리기(15, 41)를 포함한다. 분리기(15, 41)는 사용 중에, 공기의 유동으로부터 공기 부유 입자(10)의 적어도 일부를 분리하기 위해 회전 공기의 기둥을 생성하기 위해, 회전축 주위(21)에 회전 가능하게 배열된다. 분리기(15, 41)는 회전 공기의 기둥의 생성을 위한 다수의 베인(25, 44)을 포함하고, 각각의 베인(25, 44)은 선단면(26) 및 후단면(27)을 구비한다. 베인(25, 44)의 선단면(26)은 적어도 축방향으로 공기 부유 입자(10)를 전달하기 위해 회전축(21)에 대해 경사진다.

Description

진공 청소기 {A VACUUM CLEANER}

본 발명은

- 사용 중에, 공기 부유 입자(airborne particle)로 적재되어 있는 세척될 공기를 수용하기 위한 입구,

- 진공 청소기의 외부로 공기를 축출하기 위한 출구,

- 입구를 통해 세척될 공기를 진공 청소기 내로 흡인함으로써 그리고 출구를 통해 진공 청소기의 외부로 공기를 배기함으로써 진공 청소기를 통한 공기의 유동을 생성하기 위한 팬, 및

- 사용 중에, 공기의 유동으로부터 공기 부유 입자의 적어도 일부를 분리하기 위해 회전 공기의 기둥을 생성하기 위해, 회전축 주위에 회전 가능하게 배열된 분리기로서, 이 분리기는 회전 공기의 기둥의 생성을 위한 다수의 베인을 포함하고, 각각의 베인은 선단면 및 후단면을 구비하는 분리기를 포함하는 진공 청소기에 관한 것이다.

이러한 진공 청소기는 US 2004/0068826 A1호로부터 공지되어 있다. US 2004/0068826 A1호에 개시된 진공 청소기에 의해, 공기 부유 입자 및 액적을 갖는 공기는 공기 입구 개구로부터 분리기로 이동한다. 분리기는 저부로부터 개방 상부로 상향으로 연장하는 복수의 베인에 의해 더 형성된 저부 및 벽을 갖는 컵형 본체를 포함한다. 베인은 증가된 미립자 분리 및 공기 역학적 손실의 감소를 위한 만곡된 유동면을 포함한다. 베인은 본체에 대해 종방향으로 연장하고, 일반적으로 에어포일(air foil)과 같은 분리기의 회전축에 대해 반경방향으로 경사진다. 만곡된 유동면은 각각의 베인의 길이를 따라 연장한다. 분리기는 공기 및 공기 부유 미립자를 분리기의 회전축 둘레에서 회전하도록 강요하는 베인을 포함한다. 원심력에 기인하여, 공기 부유 미립자는 베인으로부터 이격하여 이동할 것이다. 종방향 연장 베인은 이들 사이에 형성된 복수의 간극 또는 개구를 형성한다. 유체 및 미립자는 간극을 경유하여 분리기의 외부 내로 흡인된다. 미립자가 흡인됨에 따라, 비교적 높은 각속도에서 회전되는 분리기는 미립자 및 공기와 물에 원심력을 인가한다. 미립자는 분리기 본체의 외향으로 강제 이동되고 여기서 이들은 수조(water bath) 내로 재차 축출될 수 있다. 세척된 공기는 이어서 분리기로부터 출구를 통해 배기된다.

EP 1219223 A2호는 그 폭 및 두께가 더 큰 베이스를 형성하는 두꺼운 링으로부터 편평한 저부를 갖는 더 작은 베이스로 감소하는 외부로 약간 오목한 다수의 반경방향 나선형 베인으로 형성된 절두 원추형 구조체의 고속으로 회전하는 분리기를 갖는 액체 보조식 흡인 청소기를 개시하고 있고, 상기 베인은 내부 링에 의해 견고히 유지되고, 상기 분리기는 이를 성형하기 위해 사용되는 다이에서, 두꺼운 링 및 저부에 형성된 캐비티의 깊이의 조정에 의해 균형화되는 단일편의 플라스틱 재료로 바람직하게 구성되고, 에폭시 페인트의 코팅이 내부 및 외부에 도포되어 진동의 원인이 될 수 있는 치수의 변동을 유도할 수 있는 습한 영역의 형성을 방지한다.

EP 0890335 A1호는 물의 액적이 흡인된 오물 및/또는 먼지의 입자를 도입된 공기로부터 분리하기 위해 사용된 액체 수조 진공 청소기용 분리기 유닛을 개시하고 있고, 분리기 유닛은 진공 청소기의 흡입 조립체의 구동 샤프트 상에 조립된 절두 원추형으로 성형된 중공 본체를 적어도 포함하고, 중공 본체는 도입된 오물/먼지의 입자 및/또는 액체의 액적을 배출하기 위한 복수의 종방향 슬릿을 측방향으로 포함하고, 분리기 유닛은 구동 샤프트 상에 축방향으로 천공되고 홈 형성된 디스크형 지지 요소를 포함하고, 지지 요소는 중공 본체의 상부 에지와 결합하기 위해 치형부를 갖는 주연 에지에 의해 중공 본체와 결합되고, 지지 요소는 채취된 공기의 통로를 위한 복수의 반경방향 구멍 및 치형부를 형성하는 주연 에지의 부분 상에 반경방향으로 형성된 복수의 배출 슬릿을 포함한다.

US 2004/098958 A1호는 저부 및 저부에 연결된 측벽을 갖는 습식 진공 청소기용 분리기를 개시하고 있다. 측벽은 슬롯을 경계 형성하는 박판(lamella)을 갖고, 슬롯을 통해 공기/가스가 저부 및 측벽에 의해 경계 형성된 분리기의 내부에 진입하고, 공기/가스 유동은 오물/먼지 입자 및/또는 액적을 포함한다. 박판은 분리기의 회전 방향으로 연장하는 적어도 하나의 반경방향 외부 확장 섹션 및 적어도 하나의 나머지 박판 섹션을 갖고, 적어도 하나의 반경방향 외부 확장 섹션 및 적어도 하나의 나머지 박판 섹션은 각각 난류 챔버를 함께 경계 형성한다. 지속 가능성의 분야에서 현재의 요구의 견지에서, 저에너지 또는 에너지 절약 디바이스가 요구되고 있다. 이 결과로서, 진공 청소기와 같은 가정용 기구의 에너지 소비를 향상시키기 위한 연속적인 열망이 존재한다.

본 발명의 목적은 향상된 분리 효율을 갖는 전술된 종류의 진공 청소기를 제공하는 것이다.

이 목적은 베인의 선단면이 견인력과 원심력 사이의 감소된 비율의 구역에 적어도 축방향으로 공기 부유 입자를 전달하기 위해 회전축에 대해 경사지는 본 발명에 따른 진공 청소기에 의해 성취된다.

진공 청소기의 외부로 공기를 재차 배기하기 전에, 공기의 유동은 공기를 세척하기 위해 공기로부터 공기의 유동 내의 공기 부유 입자 또는 미립자를 가능한 한 많이 분리하기 위해 분리기의 작용을 받게 된다. 낮은 비질량(specific mass)을 갖는 공기는 터빈 또는 팬에 의해 발생된 진공에 의해 분리기 내로 견인된다. 공기 부유 입자는 또한 이들이 공기 부유되는 공기와 함께 분리기를 향해 견인된다. 분리기의 부근에서, 공기 부유 입자는 분리기의 고속 회전에 의해 발생된 회전 공기의 기둥 내로 진입한다. 분리기를 향해 회전 공기의 기둥 내로 입자를 전달하는 견인력의 위에서, 공기 부유 입자는 회전 공기의 기둥의 작용에 기인하여 원심력을 받게 된다. 따라서, 회전 공기의 기둥에서, 공기 부유 입자는 한편으로는 분리기로부터 이격하여 입자를 축출하는 경향이 있는 원심력을 받게 되고, 다른 한편으로는 분리기 내로 그리고 분리기를 통해 공기 부유 입자를 취하는 경향이 있는 견인력을 받게 된다. 견인력과 원심력 사이에는 균형이 존재하고, 이 균형에 의해 분리 프로세스가 작용하고 구체적으로 그 효율이 결정된다.

공기 부유 입자 상의 견인력이 상기 입자 상의 원심력을 능가하면, 입자는 분리기에 진입하고, 이에 의해 전체 분리 효율을 손상시킨다. 반대로, 원심력이 견인력을 능가하면, 공기 부유 입자는 분리기를 통해 유동하지 않고 회전 공기의 기둥으로부터 투척되고, 이에 의해 성공적인 분리 및 분리 효율의 증가를 야기한다.

분리기는 공기가 분리기에 진입할 때 공기를 전달하는 다수의 베인을 구비한다. 분리기 내로 유동하는 공기 분자의 궤적, 즉 유동 라인이 고려되면, 베인의 소위 선단면과 후단면 사이에 구분이 이루어질 수 있다. 이는 분리기가 회전할 때 유동 라인을 따라 유동하는 공기에 먼저 접근하는 베인의 측면 또는 부분을 유도하고, 이 측면은 베인의 선단면이라 칭한다. 공기가 베인 주위의 그 경로를 지속함에 따라, 이어서 베인의 후단면이라 칭하는 베인의 다른 측면에 도달할 것이다. 베인의 선단면은 분리기 및 베인을 향해 유동하는 공기에 대면하는 베인의 에지 또는 측면이고, 베인의 후단면은 기류의 방향에서 볼 때 이동 베인의 최후방 에지 또는 측면이다. 분리기의 회전축에 평행한 방향은 "축방향"이라 칭한다.

전술된 바와 같이, 공기 부유 입자 상의 견인력과 원심력 사이의 균형은 분리 효율을 책정한다. 축방향으로, 견인력과 원심력 사이의 이 균형은 일반적으로 변경된다. 예를 들어, 분리기는 팬에 근접한 기단측과 팬으로부터 이격한 말단측을 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 팬 및 분리기로부터 나오는 가능한 유동 패턴은 소위 유동 싱크로서 알려져 있다. 이러한 유동 싱크에서, 팬에 근접한 견인력은 팬의 말단부에서의 견인력에 비교하여 비교적 높고, 반면에 원심력은 축방향으로 적은 변동을 나타낸다. 이러한 유동 싱크에 있어서, 중요한 현상은 팬에 근접한 공기 체적의 속도가 팬으로부터 비교적 큰 거리에 있는 공기 체적의 속도에 비교하여 비교적 높다는 것이다. 그 결과로서, 견인력은 팬으로부터 더 큰 거리에서의 견인력에 비교하여 팬에 근접하여 비교적 높다. 견인력의 크기는 공기 속도의 제곱의 역수로 대략적으로 스케일링된다. 따라서, 견인력 대 원심력의 감소된 비의 구역에서, 견인력과 원심력 사이의 균형은 원심력에 유리하게 되는데, 이는 분리 효율에 유리하다. 향상된 분리 효율의 이 결과를 염두해 두면, 본 발명은 견인력과 원심력 사이의 감소된 비의 구역에 공기 부유 입자를 안내하는 것이 유리하다는 것을 인식하였다. 이는 선단면이 회전축의 방향에, 바람직하게는 견인력이 상기 입자의 원심력에 의해 더 용이하게 무효화되는 원심력에 관련하여 감소된 견인력의 구역에 평행한 축방향으로 그 위의 공기 및 입자를 강제 이동시키기 위해 경사져 있는 본 발명에 따른 진공 청소기에 의해 성취된다. 이 방식으로, 또한 비교적 작고 가벼운 입자가 공기의 유동으로부터 분리될 수 있다. 향상된 분리 효율은 분리기의 회전 속도의 증가 없이 실현될 수 있다.

분리기는 글래스 충전 폴리스티렌 재료 등과 같은 강성 재료로부터 형성될 수 있고, 사출 성형될 수 있다. 일반적으로, 드래프트각(draft angle)이 분리기의 성형된 구성 요소 상에 부여되어 그 몰드로부터 성형된 구성 요소를 이형하는 능력을 제공한다. 이 드래프트각은 축방향으로의 베인의 두께를 감소시킴으로써 생성된다. 베인의 두께는 베인의 선단면 상의 제 1 점과 후단면 상의 제 2 점 사이의 거리이고, 제 1 및 제 2 점은 회전축으로부터 동일한 반경 거리에 위치된다. 드래프트각은 선단면과 후단면 사이의 경사의 차이에 의해 결정된다. 이러한 드래프트각은 축방향으로 공기 부유 입자를 전달하거나 강제 이동시키는 고려된 효과를 생성하는데 충분하지 않다. 이에 대조적으로, 입자를 축방향으로 강제 이동시키기 위해 요구되고 본 발명에 따른 분리 효율을 상당히 증가시키기 위해 요구되는 선단면의 경사는 드래프트각의 값을 초과한다. 대안적으로, 선단면의 경사의 각도의 접선이 고려된 분리 효율을 얻기 위해 축방향으로 베인의 길이와 재료 두께 사이의 비보다 크다.

"베인의 선단면이 경사진다"라는 서술은 베인의 선단면에서의 비경사진 점(들)의 존재를 배제하는 것은 아니고, 따라서 "베인의 선단면의 적어도 일부가 경사진다"라는 것을 칭한다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 실시예에서, 선단면은 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖고, 제 1 부분은 포지티브 방향으로 경사지고, 제 2 부분은 네거티브 방향으로 반대로 경사지고, 상기 포지티브 및 네거티브 방향은 적어도 대응하는 대향 축방향으로 공기 부유 입자를 안내하기 위해 대향 방향이다.

축방향으로 입자를 강제 이동시키는 목적은 견인력과 원심력 사이의 적당한 정량의 구역, 즉 향상된 분리 효율의 구역으로 공기 부유 입자를 전달하는 것이다. 상이한 방향으로 각각 경사진 제 1 및 제 2 부분을 제공함으로써, 선단면에 접근하는 공기의 유동은 분할되어 2개의 효율적인 구역을 향해 지향되고 또는 하나의 효율적인 구역으로 집중되어 지향될 수 있다. 이는 공기 부유 입자가 유효 분리 구역 내에 도달하기 위해 단축되어야 하는 점에서 축방향으로의 경로의 길이를 단축시킨다. 유효 구역이 축방향으로 베인의 중간 부근에 있으면, 공기 부유 입자는 중간을 향해 강제 이동해야 한다. 유효 구역이 축방향으로 베인의 부근에 있으면, 유동은 분할되어 블레이드의 단부 부근의 유효 구역을 향해 전달되어야 한다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 매우 유리한 실시예에서, 팬은 분리기와 동축으로 배열되고, 각각의 베인은 기단부 및 말단부를 갖고, 기단부는 팬과 말단부 사이에 있고, 선단면은 말단부를 향해 공기 부유 입자를 안내하기 위한 방향으로 회전축에 대해 경사진다.

팬으로부터 축방향으로 이격하여, 견인력과 원심력 사이의 비는 팬에 축방향으로 근접한 것보다 상당히 작다. 선단면의 경사에 의해, 먼지 및 오물과 같은 공기 부유 입자가 분리기 단부를 통해 침투하여 다른 진공 청소기 격실 및 구성 요소에 진입하여, 이를 오염시키거나 심지어 손상시키는 것을 방지하는 것을 돕는 대항 기류가 생성된다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예에서, 분리기는 회전축에 수직으로 연장하는 적어도 하나의 플레이트를 포함하고, 베인은 플레이트의 적어도 하나의 측면 상에 배열되고, 베인의 선단면은 플레이트를 향해 축방향으로 공기 부유 입자를 전달하기 위해 경사진다.

이러한 플레이트에서 견인력 및 원심력의 상부의 부가의 힘은 공기의 표면에 의해 공기에 작용할 수 있다. 따라서, 플레이트의 표면과 표면에 근접한 공기의 경계층은 견인력에 대항하고 회전 공기의 기둥으로부터 나오는 원심력을 돕는 가외의 펌핑 효과 또는 펌핑력을 제공할 것이다. 공기가 플레이트의 표면에 고착할 것이다. 원심력과 펌핑력의 조합, 즉 가외의 펌핑 효과에 의해 발생된 힘은 원심력 단독보다 견인력을 더 용이하게 능가할 수 있어, 공기 부유 입자가 회전 공기의 기둥으로부터 더 효과적으로 투척될 수 있게 되어 더욱 성공적인 분리를 야기한다. 플레이트는 2개의 측면을 갖기 때문에, 베인은 양 측면 상에 배열될 수 있고, 펌핑 효과는 플레이트 위에서 축방향으로 있는 베인 및 플레이트 아래에 축방향으로 있는 베인의 모두에 대해 제공될 수 있다. 게다가, 플레이트 위의 베인의 경사는 플레이트의 상부면을 향해 공기 부유 입자를 아래로 강제 이동시키기 위한 것일 수 있고, 플레이트 아래의 베인의 경사는 플레이트의 저부면으로 상향으로 공기 부유 입자를 강제 이동시키기 위한 것일 수 있다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예에서, 분리기는 회전축에 수직으로 연장하는 2개의 플레이트를 포함하고, 이 플레이트들은 베인의 대향하는 축방향 단부에 연결되고, 대향 축방향은 대향 축방향 단부를 향해 연장된다.

이러한 실시예에서, 각각의 베인의 각각의 축방향 단부 부근에서, 비교적 작은 입자가 분리기로부터 이격하여 용이하게 이동될 수 있다. 2개의 플레이트 및 이들 사이의 베인은 세그먼트의 구성물을 형성한다. 이러한 세그먼트의 2개 이상이 함께 축방향으로 구성되면, 분할된 분리기는 증가된 분리 효율의 대응하는 다수의 구역으로 얻어진다. 분리기의 이러한 분할된 셋업에서, 유동 경로의 축방향 길이, 즉 입자를 향상된 분리 효율의 구역으로 유도하는데 필요한 경로의 길이는 상당히 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 또 다른 실시예에서, 플레이트는 반경을 갖고, 이 반경은 베인의 팁과 회전축 사이의 최대 거리보다 크다.

분리기의 회전 중에, 공기 유동은 분리기 내로의 기류에 대항하는 플레이트 상에 생성될 수 있고, 회전축으로부터 이격하여 연장하는 힘을 발생시킬 수 있고, 이 힘은 원심력에 상보적일 것이다. 플레이트가 클수록, 회전축으로부터 이격하여 연장하는 힘이 클 것이다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예에서, 적어도 회전축에 수직인 일 평면에서, 각각의 베인은 회전 방향에 대향하는 방향으로 내부 에지로부터 외부 에지로 만곡되고, 내부 에지는 외부 에지보다 회전축에 더 근접하여 위치된다.

이와 같이 만곡된 베인으로 인해서, 베인의 전방측 상의 입자는 회전축으로부터 이격하여 베인에 의해 강제 이동될 것이다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예에서, 베인은 나선형으로 배열된 부분을 갖는다.

이러한 베인은 선단면이 회전축에 대해 경사지는 각도가 축방향으로 베인의 길이, 즉 베인의 축방향 길이를 따라 일정하기 때문에 용이하게 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예에서, 경사진 베인은 회전축에 대해 각도를 갖고, 이 각도는 공기 부유 입자가 경사진 베인에 의해 강제 이동되는 축방향으로 베인의 길이를 따라 변경된다.

다양한 경사각을 적용함으로써, 축방향으로 이동하는 공기 부유 입자의 경향은 이들이 분리기에 접근하는 이들의 축방향 위치에 적응할 수 있다. 분리 유효 구역 부근에 미리 있는 입자는 분리 유효 구역으로부터 비교적 멀리 이격하는 입자만큼 축방향 변위를 필요로 하지 않는다. 따라서, 다양한 경사각을 적용함으로써, 전체 분리 효율은 조정되고 더 향상될 수 있다.

본 발명이 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 디바이스의 개략 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 진공 디바이스의 분리기의 개략 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 분리기의 부분의 확대 측면도.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 바와 같은 분리기의 부분의 확대 저면도.
도 5는 본 발명에 따른 진공 디바이스의 다른 실시예의 분리기의 부분의 확대 측면도.
도 6은 베인의 개략도.

유사한 부분은 도면에서 동일한 도면 부호에 의해 지시된다.

도 6에는, 분리기(15)의 베인(25)의 단면도가 개략적으로 도시된다. 베인(25)은 분리기(15)의 회전축(21) 주위에서 시계방향으로 회전한다. 회전 방향은 만곡된 화살표(R)에 의해 지시되어 있다. 분리기(15)의 실용적인 실시예는 일반적으로 다수의 이러한 베인을 구비하지만, 도 6에는 단지 하나의 베인만이 도시되어 있다. 분리기 내로 유동하는 공기 분자의 궤적(32), 즉 유동 라인이 고려되면, 베인(25)의 소위 선단면(26)과 후단면(27) 사이의 구분이 이루어질 수 있다. 이는 분리기가 회전할 때 유동 라인(32)을 따라 유동하는 공기에 먼저 접근하는 베인의 측면 또는 부분을 유도하는데, 이 측면은 베인의 선단면이라 칭한다. 공기가 베인 주위의 그 경로를 지속함에 따라, 이는 이어서 베인의 후단면(27)이라 칭하는 베인의 다른 측면에 도달할 것이다. 베인의 선단면(26)은 분리기 및 베인을 향해 유동하는 공기에 대면하는 베인의 측면이고, 베인의 후단면(27)은 기류의 방향에서 볼 때 이동 베인의 최후방 측면이다.

도 1은 2개의 브러시(3, 4)가 굴대(axle)(5, 6) 주위에 회전 가능하게 장착되어 있는 하우징(2)을 포함하는 진공 청소기(1)를 도시한다. 브러시(3, 4)는 모터(도시 생략)에 의해 구동된다. 브러시(3)는 화살표(P3)에 의해 지시된 시계 방향으로 회전 가능하고, 브러시(4)는 각각의 수평 굴대(5, 6) 주위에 화살표(P4)에 의해 지시된 반시계 방향으로 회전 가능하다. 브러시(3, 4)는 저부를 제외하고는 하우징(2)에 의해 완전히 포위된다. 하우징(2)은 세척될 표면의 사전 결정된 거리에 굴대(5, 6)를 유지하는 휠(도시 생략)을 구비한다. 하우징(2)은 브러시(3, 4)의 원격 측면에 핸들(7)을 구비한다. 핸들(7)과 브러시(3, 4) 사이에서, 진공 청소기(1)는 물과 같은 세정 유체용 저장조(8) 및 세척될 표면(11)으로부터 취출된 유체 및 입자(10)용 부스러기 수집 용기(9)를 구비한다. 부스러기 수집 용기(9)는 브러시(3, 4) 사이의 공기 입구 개구(13)로부터 부스러기 수집 용기(9) 내로 연장하는 중공 튜브(12)를 구비한다. 튜브(12)에 대향하는 부스러기 수집 용기(9)의 측면에는, 진공 팬(14) 및 회전 가능한 분리기(15)가 제공되어 있다.

사용시에, 진공 청소기(1)는 세척될 표면(11) 위에 화살표(P1)에 의해 지시된 바와 같은 방향으로 이동한다. 상기 이동 중에, 브러시(3, 4)는 세척될 표면(11) 부근에서 서로를 향해 지향된 대향 방향(P3, P4)으로 회전된다. 저장조(8)로부터 세정 유체가 브러시(3)를 경유하여 표면(11) 상에 도포된다. 세척될 표면(11) 위로 브러시(3, 4)를 이동시킴으로써, 오물과 같은 입자 및 다른 물질이 표면(11)으로부터 분리된다. 동시에, 표면(11)은 세정 유체에 의해 세척된다. 화살표(P1)에 의해 지시된 바와 같은 방향으로 진공 청소기(1)를 더 이동시킴으로써, 표면 상의 분리된 입자(10) 및 세정 유체는 브러시(3, 4)의 회전 이동에 기인하여 공기 입구 개구(13) 내로 상향으로 이동하게 되는데, 즉 세척될 표면(11)으로부터 취출된 유체 및 입자(10)는 공기 부유된다. 더욱이, 공기는 공기 부유 입자(10) 및 세척 유체와 함께 공기 입구 개구(13)로부터 진공 팬(14)에 의해 부스러기 수집 용기(9)를 향해 튜브(12) 내로 이동된다. 부스러기 수집 용기(9) 내에는, 대부분의 입자가 미리 취출된 또는 용기(9) 내에 미리 존재하였던 더러운 유체(16) 내로 부스러기 수집 용기(9)의 저부를 향해 직접 하향으로 낙하하게 될 것이다. 용기(9)의 저부에 직접 낙하하는 대신에, 진공 팬(14)을 향해 이동하는 경향이 있는 입자가 또한 존재한다. 팬(14)으로 상향으로 이동하는 경향이 있는 이들 입자는 진공 팬(14)에 역효과로 작용하는 분리기(15)에 의해 그로부터 방지된다. 비교적 무거운 입자들이 분리기(15)로부터 이격하여 이동하고 더러운 유체(16) 내로 하향으로 낙하할 것이다. 비교적 가벼운 공기가 분리기(15)를 통과하고 진공 팬(14)을 통해 이동되고 세척된 공기가 공기 출구 개구를 경유하여 진공 청소기를 떠날 것이다.

도 2 내지 도 4b는 회전축(21) 둘레에서 회전 가능한 분리기(15)의 상이한 도면을 도시한다. 분리기(15)는 상이한 직경을 갖는 2개의 둥근 플레이트(22, 23)를 포함한다. 플레이트(22, 23)의 중심축은 회전축(21)을 형성한다. 플레이트(22)는 플레이트(23)보다 작은 직경을 갖고 중심 배치된 구멍(24)을 구비한다. 이 플레이트(22)는 플레이트(23)보다 진공 팬(14)에 근접하게 위치된다. 플레이트(22, 23)는 서로 소정 거리 이격되어 위치되고, 베인(25)에 의해 서로 연결된다. 각각의 베인(25)은 회전 방향(R)(도 2, 도 4a, 도 4b)에서 볼 때 선단면(26) 및 후단면(27)을 갖는다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 베인(25)은 회전축(21)에 대해 경사지고, 선단면(26)은 플레이트(23)와 각도(A)를 이룬다. 각각의 베인(25)은 회전 방향(R)에 대향하는 방향으로 내부 에지(28)로부터 외부 에지(29)로 만곡되고, 내부 에지(28)는 외부 에지(29)보다 회전축(21)에 더 근접하여 위치된다. 베인들(25) 사이에는, 화살표(P1)(도 2)에 의해 도시된 바와 같은 방향으로 부스러기 수집 용기(9)로부터 진공 팬(14)을 향해 공기가 유동할 수 있는 통로(30)가 존재한다.

회전 방향(R)으로 회전축(21) 둘레로 분리기(15)를 회전할 때, 회전 공기의 기둥이 분리기(15)의 고속 회전에 의해 생성될 것이다. 그 내부에서 공기 부유하는 오물 및 입자에 비교하여 낮은 비질량을 갖는 공기가 진공 팬(14)에 의해 생성된 진공에 의해 발생된 견인력에 의해 분리기(15) 내로 견인된다. 공기 부유 입자는 또한 이들이 공기 부유하는 공기와 함께 분리기(15)를 향해 견인된다. 분리기(15)의 부근에, 공기 부유 입자는 회전 공기의 기둥 내에 진입한다. 분리기(15)를 향해 회전 공기의 기둥 내로 입자를 전달하는 견인력의 위에서, 공기 부유 입자는 회전 공기의 기둥의 작용에 기인하여 원심력을 받게 된다.

도 4b에서, 일 베인(25)의 선단면(27)과 다른 베인(25)의 후단면(26) 사이의 통로(30) 내의 공기 및 공기 부유 입자의 상대 속도 프로파일(v_air)은 베인(25)에 대해 지시된다. 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 이 속도는 베인이 높은 각속도로 회전하기 때문에 후단면에 관련된다. 알 수 있는 바와 같이, 선단면(26)에서의 속도는 후단면(27)에서보다 훨씬 작다.

도 4a 및 도 4b에서, 분리기(15) 내로 유동하는 공기 분자(31)의 궤적(32)이 도시된다. 선단면(26)으로 유도된 후에, 공기 분자(31)는 후단면(27)을 향해 외부 에지(29) 주위에서 유동할 것이다. 이는 이어서 통로(30)를 통해 그리고 구멍(24)(도 2)을 통해 진공 팬(14)을 향해 유동할 것이다. 더 무거운 공기 부유 입자(10)가 견인력 및 원심력을 받게 될 것이다. 원심력이 견인력을 능가하면, 공기 부유 입자(10)는 분리기(15)를 통해 유동하지 않고 회전 공기의 기둥으로부터 투척된다. 더 무거운 입자(10)는 선단면(26)을 향해 그로부터 이격하여 궤적(32)을 따를 것이다.

회전 방향(R)에 대향하는 방향으로 내부 에지(28)로부터 외부 에지(29)로 베인(25)의 곡률에 기인하여, 선단면(26)은 또한 회전축(21)으로부터 이격하는 방향으로 입자(10) 상에 압박력을 인가할 것이다. 이 효과를 갖는 베인은 소위 비포획(non-catching) 베인이라 공지되어 있다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 입자(10)는 플레이트(22)보다 진공 팬(14)으로부터 더 멀리 이격되어 위치된 플레이트(23)를 향해 축방향으로 베인(25)의 경사진 선단면(26)에 의해 유도될 것이다. 플레이트(23) 부근에서, 견인력은 플레이트(22) 부근보다 낮다. 더욱이, 더 큰 직경을 갖는 회전 플레이트(23)는 회전축(21)으로부터 이격하는 방향으로 플레이트(23) 부근의 공기 상에 펌핑 효과를 생성할 것이다. 펌핑 효과에 기인하여, 펌핑력은 공기 및 공기 부유 입자(10) 상에 작용할 수 있다. 이 펌핑 효과는 견인력에 대항하고 회전 공기의 기둥으로부터 나오는 원심력을 돕는다. 플레이트(23) 부근에서, 원심력과 펌핑력의 조합은 견인력을 용이하게 능가할 수 있어, 또한 비교적 가벼운 공기 부유 입자가 용기(9) 내의 더러운 물로 아래로 회전 공기의 기둥을 투척하여 성공적인 분리를 초래할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 진공 청소기의 다른 실시예의 분리기(41)의 측면도를 도시한다. 분리기(41)는 2개의 플레이트(42, 43)와, 플레이트들(42, 43) 사이로 연장하는 베인(44)을 포함한다. 양 플레이트(42, 43)는 베인(44)의 반경보다 큰 반경을 갖는다. 베인(44)은 이전 실시예에 따라 전술된 바와 같이 비포획 효과를 제공하기 위해 회전축에 수직인 평면에서 만곡된다. 베인(44)은 또한 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 회전축에 평행한 평면에서 만곡된다. 회전축에 평행한 평면의 곡률은 선단면(45)은 포지티브 방향 및 네거티브 방향 각각에서 경사진 제 1 부분(46) 및 제 2 부분(47)을 갖도록 이루어진다. 상기 포지티브 및 네거티브 방향은 대향 방향이다. 입자(10)는 플레이트(42, 43)를 향해 대향 축방향으로 베인(44)의 선단면(45)의 제 1 부분 또는 제 2 부분에 의해 안내된다.

둥근 형상 이외의 형상을 갖는 플레이트를 사용하는 것도 또한 가능하다. 그러나, 분리기가 높은 각속도에서 분리를 제공해야 하는 사실이 주어지면, 플레이트는 바람직하게는 너무 많은 불균형을 도입하지 않아야 한다.

서로의 위에 다수의 분리기(15)를 제공하는 것이 또한 가능하고, 여기서 중심 배치된 구멍(24)이 공기 및 공기 부유 입자가 직접 구멍(24)에 진입하는 것을 방지하기 위해 부스러기 수집 용기(9)를 향해 지향된 플레이트를 제외한 모든 플레이트를 통해 연장한다.

개시된 실시예의 다른 변형예가 도면, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는데 있어서 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해되고 실행될 수 있다. 청구범위에서, "포함하는" 및 "갖는"과 같은 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하는 것은 아니고, 단수 표현의 용어는 복수를 배제하는 것은 아니다. 단지 특정 수단이 서로 상이한 종속 청구항에 인용되어 있는 사실은 이들 수단의 조합이 장점을 갖고 사용될 수 없다는 것을 지시하는 것은 아니다. 청구범위의 임의의 도면 부호는 범주를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안된다.

1: 진공 청소기 2: 하우징
3, 4: 브러시 5, 6: 굴대
15: 분리기 21: 회전축
25: 베인 26: 선단면
27: 후단면 32: 유동 라인

Claims (9)

1. 사용 중에, 공기 부유 입자들(10)로 적재되어 있는 세척될 공기를 수용하기 위한 입구(13),
   상기 진공 청소기(1)의 외부로 공기를 축출하기 위한 출구,
   상기 입구(13)를 통해 세척될 공기를 상기 진공 청소기(1) 내로 흡인함으로써 그리고 상기 출구를 통해 상기 진공 청소기(1)의 외부로 공기를 배기함으로써 상기 진공 청소기(1)를 통한 공기의 유동을 생성하기 위한 팬(14), 및
   사용 중에, 상기 공기의 유동으로부터 상기 공기 부유 입자들(10)의 적어도 일부를 분리하기 위해 회전 공기의 기둥을 생성하기 위해, 회전축(21) 주위에 회전 가능하게 배열된 분리기(15, 41)로서, 회전 공기의 기둥의 생성을 위한 다수의 베인들(vane;25, 44)을 포함하고, 각각의 베인(25, 44)은 선단면(26) 및 후단면(27)을 구비하는 상기 분리기(15, 41)를 포함하는 진공 청소기(1)에 있어서,
   상기 베인들(25, 44)의 선단면들(26)은 견인력들과 원심력들 사이의 감소된 비율의 구역에 적어도 축방향으로 상기 공기 부유 입자들(10)을 전달하기 위해 상기 회전축(21)에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는 진공 청소기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선단면(26)은 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖고, 상기 제 1 부분(46)은 포지티브 방향으로 경사지고, 상기 제 2 부분(47)은 네거티브 방향으로 대향으로 경사지고, 상기 포지티브 방향 및 상기 네거티브 방향은 적어도 대응하는 대향 축방향들로 공기 부유 입자들(10)을 안내하기 위해 대향 방향에 있는 진공 청소기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 팬(14)은 상기 분리기(15, 41)와 동축으로 정렬되고, 각각의 베인(25, 44)은 기단부 및 말단부를 갖고, 상기 기단부는 상기 팬(14)과 상기 말단부들 사이에 있고, 상기 선단면들(26)은 상기 말단부들을 향해 공기 부유 입자들(10)을 안내하기 위한 방향으로 상기 회전축(21)에 대해 경사지는 진공 청소기.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기(15, 41)는 상기 회전축(21)에 수직으로 연장하는 적어도 하나의 플레이트(23, 42, 43)를 포함하고, 상기 베인들(25, 44)은 상기 플레이트(23, 42, 43)의 적어도 일 측면에 배열되고, 상기 베인들(25, 44)의 선단면들(26)은 상기 플레이트(23, 42, 43)를 향해 축방향으로 상기 공기 부유 입자들(10)을 전달하기 위해 경사지는 진공 청소기.
5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 분리기(15, 41)는 상기 회전축(21)에 수직으로 연장하는 2개의 플레이트들(42, 43)을 포함하고, 상기 플레이트들(42, 43)은 상기 베인들(25, 44)의 대향 축방향 단부들에 연결되고, 상기 대향 축방향들은 상기 대향 축방향 단부들을 향해 연장되는 진공 청소기.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 플레이트(23, 42, 43)는 반경을 갖고, 상기 반경은 상기 베인들(25, 44)의 팁과 상기 회전축(21) 사이의 최대 거리보다 큰 진공 청소기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축(21)에 수직인 적어도 하나의 평면에서, 각각의 베인(25, 44)은 회전 방향에 대향하는 방향으로 내부 에지(28)로부터 외부 에지(29)로 만곡되고, 상기 내부 에지(28)는 상기 외부 에지(29)보다 상기 회전축(21)에 더 근접하여 위치되는 진공 청소기.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베인들(25, 44)은 나선형으로 배열되는 한 부분을 갖는 진공 청소기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사진 베인(25, 44)은 상기 회전축(21)에 대해 각도를 갖고, 상기 각도는 상기 공기 부유 입자들(10)이 경사진 베인들(25, 44)에 의해 강제 이동되는 축방향으로 상기 베인(25, 44)의 길이를 따라 증가하는 진공 청소기.

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