KR20130033438A

KR20130033438A - 진공 청소 기기

Info

Publication number: KR20130033438A
Application number: KR1020137002727A
Authority: KR
Inventors: 찰스 가레쓰 오웬; 스펜서 제임스 로버트 아데이
Original assignee: 다이슨 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-04-03
Also published as: AU2011278100A1; CN102334949A; AU2011278100B2; KR101460997B1; JP5739756B2; EP2592987B1; CN102334949B; WO2012007733A1; US9021655B2; GB2482026B; GB201011995D0; US20120011680A1; EP2592987A1; JP2012020138A; GB2482026A

Abstract

청소기 헤드로부터 팬 유닛에 통과하는 공기흐름을 발생하기 위한 팬 유닛을 포함하는 진공 청소 기기와 함께 사용하기 위한 청소기 헤드가 개시되어 있다. 청소기 헤드는 표면으로부터 먼지 입자를 쓸어내기 위한 애지테이터(agitator)를 포함하는 회전 가능한 애지테이터 어셈블리를 포함한다. 애지테이터 어셈블리는 애지테이터 챔버에 수용되며, 애지테이터 챔버는 아래쪽으로 지향된 개구부와 이 개구부에 인접하여 위치된 먼지 출구를 포함하여, 아래쪽으로 지향된 개구부를 통해서는 애지테이터에 의해 에너지가 공급된 먼지 입자가 청소기 헤드에 진입하게 되고, 먼지 출구를 통해서는 에너지 공급된 입자(energized particle)가 애지테이터 챔버를 떠나게 된다. 또한, 청소기 헤드는, 청소기 헤드로부터 먼지 함유 공기흐름(dust-bearing air flow)이 인입되는 배기구(exhaust port)와, 먼지 출구와 배기구 사이에 연장하는 먼지 채널을 포함한다. 먼지 채널은, 먼지 입자가 공기흐름 내에 혼입될 수 있게 하는 레벨로, 에너지 공급된 먼지 입자의 에너지가 감소될 때까지, 에너지 공급된 먼지 입자를 충돌을 통해 그 사이에 보유하기 위한 형상으로 되는 채널 벽을 갖는다.

Description

진공 청소 기기{A VACUUM CLEANING APPLIANCE}

본 발명은 진공 청소 기기 및 진공 청소 기기용 청소기 헤드에 관한 것이다.

진공 청소기는 통상적으로 오물 및 먼지 분리 장치를 포함하고 있는 주몸체와, 주몸체에 연결되고 흡입 개구부를 갖는 청소기 헤드와, 흡입 개구부 및 청소기 헤드를 통해 먼지 함유 공기를 주몸체 내로 흡인하기 위한 모터 구동 팬 유닛을 포함한다. 흡입 개구부는 청소될 바닥 표면을 바라보도록 아래쪽으로 향하게 된다. 먼지 함유 공기는, 이 공기가 대기 중으로 방출되기 전에, 오물 및 먼지가 이 공기로부터 분리될 수 있도록, 분리 장치에 운반된다. 분리 장치는 필터, 필터 백(filter bag), 또는 익히 알려져 있는 바와 같은 사이클로닉 배열체(cyclonic arrangement)의 형태를 취할 수 있다.

진공 청소기는 일반적으로 실린더형 청소기(cylinder cleaner), 캐니스터형 청소기(canister cleaner), 직립형 청소기(upright cleaner), 및 핸드-헬드형 청소기(hand-held cleaner)를 포함한다. 실린더형 진공 청소기는 주몸체와 청소기 헤드 사이에 연장하는 호스 및 봉 조립체에 의해 바닥 표면을 따라 끌림이 이루어지는 바퀴의 세트에 의해 지지되는 주몸체를 포함한다. 청소기 헤드는 주몸체로부터 떨어져 있는 봉의 끝에 탈거 가능하게 부착된다. 직립형 진공 청소기는 통상적으로 주몸체와, 청소될 바닥 표면 위에서 진공 청소기를 자유자재로 움직이게 하기 위해 주몸체 상에 장착된 롤링 어셈블리와, 주몸체에 장착된 청소기 헤드를 포함한다. 사용 시에, 사용자는 직립형 진공 청소기의 주몸체를 바닥 표면 쪽으로 기울이고, 그리고나서 바닥 표면 위에서 진공 청소기를 자유자재로 움직이게 하기 위해 주몸체에 부착된 핸들을 순차적으로 밀고 잡아당긴다.

대개는 브러시 바의 형태인 피동 에지테이터(driven agitator)가 청소기 헤드의 원통형 브러시 바 챔버 내에 회전 가능하게 장착된다. 브러시 바는 브리슬(bristle)이 방사상으로 외측으로 연장하고 있는 가늘고 긴 원통형 코어를 포함한다. 흡입 개구부는 브러시 바 챔버의 바닥부에 위치되며, 브러시 바는 흡입 개구부를 통해 작은 범위로 돌출하도록 챔버 내에 장착된다.

브러시 바 챔버의 배기구(exhaust port)는 일반적으로 브러시 바 챔버의 후방을 향해 위치된다. 배기구는 대개는 브러시 바 챔버에 형성된 원형 또는 직사각형 애퍼처의 형태로 된다. 애퍼처의 정확한 위치는 브러시 바의 회전 방향, 청소기 헤드에 관련한 모터 또는 터빈의 위치, 및 먼지 함유 공기흐름을 브러시 바 챔버로부터 멀어지도록 운반하기 위한 덕트를 수용하기 위해 브러시 바 챔버 뒤에 및/또는 위에서 이용할 수 있는 공간과 같은 다양한 요인에 의해 결정될 수 있다. 특히, Dyson DC24 진공 청소기와 같은 직립형 진공 청소기에 대해서는, 사용자에게 소형 진공 청소기를 제공한다는 것은, 청소기 헤드가 주몸체에 가능한 한 근접하게 위치되어야 하는 것을 의미하며, 그 결과 일반적으로 브러시 바 챔버의 위쪽 후방부에 그리고 청소기 헤드의 모터 하우징 위에 위치된 배기구로부터 주몸체까지 덕트가 연장하여야 한다.

브러시 바는 주로 진공 청소기를 카펫 표면(carpeted surface)을 청소하기 위해 이용할 때에 작동된다. 브러시 바의 회전은 청소기의 주몸체로부터 얻어지는 공급 전력에 의해 동력을 받는 전기 모터에 의해 또는 청소기 헤드를 통과하거나 청소기 헤드 내로 인입되는 공기흐름에 의해 구동되는 터빈에 의해 구동될 수 있다. 브러시 바의 회전은 브리슬이 청소될 카펫의 표면을 따라 쓸어내도록(sweep) 하여, 카펫의 섬유와, 카펫의 표면 및/또는 카펫의 섬유들 사이에 위치된 먼지 입자와 같은 어떠한 부스러기(debris) 양자를 뒤섞으며, 그 결과 이들 먼지 입자에 커다란 양의 에너지가 부여된다. 브리슬이 흡입 개구부의 전방 에지로부터 후방 에지 쪽으로 이동하는 방향으로 브러시 바가 회전하면, 에너지 공급된 먼지 입자의 대부분은 흡입 개구부를 통해 뒤쪽으로 그리고 회전 브리슬에 의해 브러시 바 챔버 내로 쓸어내지게 된다.

에너지 공급된 먼지 입자가 브러시 바 챔버에 진입하는 궤적은, 브러시 바의 회전 속도, 브리슬의 스티프니스(stiffness), 및 카펫 섬유 내에의 브리슬의 침투와 같은 다수의 요인에 좌우되지만, 본 발명의 발명자의 연구에 의하면, 에너지 공급된 먼지 입자가 브러시 바에 스치듯이(tangentially) 그리고 흡입 개구부의 평면에 대해 최대 45°의 예각으로 브러시 바 챔버에 진입하는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 그 결과, 그리고 특히 배기구가 브러시 바의 회전축 위에 위치되는 곳에서, 청소기 헤드에 진입하는 에너지 공급된 먼지 입자의 거의 대부분이 배기구를 곧 바로 통과하여 쓸려나가게 되지 않을 것이다. 그 대신, 에너지 공급된 먼지 입자는 브러시 바 챔버의 벽뿐만 아니라 회전하는 브러시 바의 브리슬 및 코어와 다수의 횟수로 충돌한다. 이러한 충돌의 랜덤한 성질 때문에 에너지 공급된 먼지 입자의 일부가 카펫 상에 또는 카펫의 섬유들 내에 재침적될 수 있다. 나머지 에너지 공급된 먼지 입자는, 전술한 충돌을 통해, 먼지 입자가 청소기 헤드를 통해 흡입 개구부로부터 배기구로 통과하는 공기흐름 내에 혼입될 수 있는 레벨로, 이들 에너지 공급된 먼지 입자의 에너지가 감소될 때까지, 브러시 바 챔버 내에 유지된다.

소정의 청소기 헤드를 통과하는 공기흐름 내에 혼입되는 에너지 공급된 먼지 입자의 비율을 증가시키기 위해, 예컨대 팬 유닛의 회전 속도 및/또는 크기를 증가시킴으로써, 팬 유닛에 의해 발생된 공기흐름의 유량을 증가시킬 수 있을 것이다. 그러나, 이것은 팬 유닛을 구동하는 모터의 에너지 소비를 증가시켜 바람직하지 않을 것이다.

제1 태양으로, 본 발명은 청소기 헤드로부터 팬 유닛으로 통과하는 공기흐름을 발생하기 위한 팬 유닛을 포함하는 진공 청소 기기용 청소기 헤드를 제공하며, 상기 진공 청소 기기용 청소기 헤드는,

표면으로부터 부스러기를 쓸어내기 위한 하나 이상의 애지테이터(agitator)를 포함하는 회전 가능한 애지테이터 어셈블리;

상기 애지테이터 어셈블리를 수용하며, 아래쪽으로 지향된 개구부와 이 개구부에 인접하여 위치된 하나 이상의 먼지 출구를 포함하여, 상기 아래쪽으로 지향된 개구부를 통해서는 상기 하나 이상의 애지테이터에 의해 에너지가 공급된 부스러기가 상기 청소기 헤드에 진입하게 되고, 상기 하나 이상의 먼지 출구를 통해서는 상기 에너지 공급된 부스러기(energized debris)가 애지테이터 챔버를 떠나게 되는, 상기 애지테이터 챔버; 및

상기 하나 이상의 먼지 출구와 배기구(exhaust port) 사이에 연장하는 먼지 채널을 포함하며,

상기 배기구는 상기 먼지 채널로부터 부스러기 함유 공기흐름(debris-bearing air flow)이 인입되며, 상기 먼지 채널은, 상기 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 상기 에너지 공급된 부스러기의 에너지가 감소될 때까지, 상기 에너지 공급된 부스러기를 상기 먼지 채널 내에 보유하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러므로, 본 발명은, 애지테이터 어셈블리에 의해 바닥 또는 기타 표면으로부터 쓸어내지는 먼지 입자와 같은 에너지 공급된 부스러기를 받아들이기 위해 배기구와 애지테이터 챔버의 먼지 출구 사이에 위치된 먼지 채널을 갖는 변형된 청소기 헤드를 제공한다. 에너지 공급된 부스러기가 청소기 헤드에 진입할 때에 통과하게 되는 개구부에 인접하여 먼지 출구를 위치시키면, 다수의 에너지 공급된 먼지 입자 및 기타 부스러기가 먼지 채널에 직접, 즉 애지테이터 챔버의 벽 및/또는 애지테이터 어셈블리와 충돌하기 전에, 진입할 수 있다.

먼지 채널은, 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 에너지 공급된 부스러기의 에너지가 감소될 때까지, 에너지 공급된 부스러기를 먼지 채널 내에 보유하는 수단을 포함한다. 예컨대, 보유 수단은 에너지 공급된 부스러기가 애지테이터 챔버로 복귀하는 것을 방지하기 위해 먼지 채널 내에 위치된 일방향 밸브(one-way valve) 또는 기타 수단을 포함할 수 있다.

이와 달리, 먼지 채널은, 에너지 공급된 먼지 입자 또는 기타 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 이들의 에너지가 감소될 때까지, 이들이 충돌하게 되는 면을 포함할 수 있다. 이들 면은 먼지 채널 내에 위치된 배플(baffle), 벽 또는 기타 특징부에 의해 제공될 수 있다. 이들 특징부는 먼지 채널의 채널 벽에 연결될 수 있다. 이와 달리, 이들 면은 먼지 채널 내에 위치된 섬유성, 직물성 또는 폼형 물체(fibrous, cellular or foam-like object)에 의해 제공될 수 있다. 다른 대안으로서 또는 이에 추가하여, 이들 면은 먼지 채널의 채널 벽의 일부분에 의해 제공될 수 있다. 이들 면은, 에너지 공급된 먼지 입자 또는 기타 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 이들의 에너지가 감소될 때까지, 이들 면에 대한 충돌을 통해, 에너지 공급된 먼지 입자 또는 기타 부스러기를 그 사이에 보유하도록 하는 형상으로 될 수 있다. 이들 면은 유선형일 수도 있고 또는 패싯될(faceted) 수도 있다. 에너지 공급된 부스러기를 먼지 채널 내에 보유하는 것은, 이 부스러기가 바닥 표면 상에 재침적되기 전에 애지테이터 챔버 내로부터 포획하기 위해 비교적 큰 공기흐름을 발생할 필요가 더 이상 없다는 것을 의미한다.

실제로, 팬 유닛을 구동하는 비교적 작은 모터를 갖는 진공 청소기의 청소기 헤드에 먼지 채널을 설치함으로써, 진공 청소기가, 더 큰 모터를 갖고 그에 따라 에너지 소비가 더 많은 진공 청소기의 부스러기 픽업 성능에 필적하는 부스러기 픽업 성능을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.

먼지 채널은, 먼지 채널에 진입하는 에너지 공급된 부스러기의 실질적으로 전부가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 이들의 에너지가 감소될 때까지, 이들이 먼지 채널 내에 보유되도록 구성될 수 있다. 이와 달리, 먼지 채널 내의 에너지 공급된 부스러기의 적어도 일부의 거주 시간을 감소시키기 위해, 먼지 채널은 자신에게 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구 쪽으로 향하게 하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 이것은 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되어 진공 청소 기기에 운반되게 하는 속도를 증가시킬 수 있다. 예컨대, 자신에게 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구 쪽으로 향하게 하기 위한 수단은 먼지 채널의 벽 또는 배플을 포함할 수 있다.

제2 태양으로, 본 발명은 청소기 헤드로부터 팬 유닛으로 통과하는 공기흐름을 발생하기 위한 팬 유닛을 포함하는 진공 청소 기기용 청소기 헤드를 제공하며, 상기 진공 청소 기기용 청소기 헤드는,

상기 배기구는 상기 먼지 채널로부터 부스러기 함유 공기흐름(debris-bearing air flow)이 인입되며, 상기 먼지 채널은, 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 상기 배기구 쪽으로 향하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나 이상의 먼지 출구의 위치가 애지테이터 어셈블리에 의해 바닥 표면으로부터 쓸어내지는 에너지 공급된 부스러기를 받아들이기 위해 개구부에 인접하여 위치되지만, 부스러기 함유 공기흐름이 청소기 헤드로부터 흡인되는 배기구의 위치는 이러한 것으로 제한되지 않는다. 이것은, 청소기 헤드가 최소의 덕팅 및/또는 그 사이의 공간으로 진공 청소 기기에 연결되도록 하는 적합한 위치에 배기구를 위치시킬 수 있도록 한다.

예컨대, 애지테이터 챔버에 관련한 애지테이터 어셈블리의 회전 방향에 따라서는, 배기구는 청소기 헤드의 후방에 또는 청소기 헤드의 후방을 향해 위치될 수 있다. 청소기 헤드로부터 부스러기 함유 공기흐름을 받아들이기 위한 진공 청소 기기의 공기 유입구의 위치에 따라서는, 배기구가 청소기 헤드의 측벽 사이에 위치될 수도 있으며, 그 경우, 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구 쪽으로 향하게 하는 수단은 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 안쪽으로 배기구를 향하여 지향시키도록 구성될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 배기구는 애지테이터 챔버 위에 위치될 수 있으며, 그 경우 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구 쪽으로 향하게 하는 수단은 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 안쪽 및/또는 위쪽으로 배기구를 향하여 지향시키도록 구성될 수 있다.

애지테이터 어셈블리의 회전 방향 및 그에 따라 에너지 공급된 부스러기가 개구부를 통해 청소기 헤드에 진입하는 방향에 좌우되어, 먼지 채널은 청소기 헤드로부터 뒤쪽 또는 앞쪽으로 연장할 수 있다. 그러나, 비교적 좁은 청소기 헤드를 제공하기 위해, 먼지 채널은 애지테이터 챔버의 상부 주위에 연장하는 것이 바람직하다. 먼지 채널은, 에너지 공급된 부스러기를 받아들이기 위한 비교적 넓은 하나 이상의 마우스(mouth)와 부스러기가 공기흐름 내에 혼입된 상태로 먼지 채널을 떠나게 되는 비교적 좁은 출구를 갖는 퍼넬(funnel)의 형태인 것이 바람직하다. 그러나, 먼지 채널은 에너지 공급된 부스러기가 애지테이터 챔버로 복귀하는 것을 방지하기 위해 튜브형, 컨볼루트형(convoluted), 나선형 또는 서펜틴(serpentine) 형상과 같은 임의의 기타 형상을 가질 수도 있다.

채널 벽은, 애지테이터 어셈블리에 근접하게 위치되고 바람직하게는 적어도 부분적으로 애지테이터 어셈블리 주위에 연장하는 내측 채널 벽과, 내측 채널 벽 주위에 연장하고 바람직하게는 내측 채널 벽에 연결되는 외측 채널 벽을 포함하는 것이 바람직하다. 내측 채널 벽은 배기구와 애지테이터 챔버 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 외측 채널 벽은 청소기 헤드의 상면을 제공할 수 있다. 소형 청소기 헤드를 제공하기 위해, 내측 채널 벽은 애지테이터 챔버와 먼지 채널을 분리할 수 있다.

청소기 헤드는 에너지 공급된 부스러기를 위쪽으로 채널 벽들 사이에 편향시키는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 애지테이터 어셈블리의 회전 방향에 따라서는, 편향 수단은 애지테이터 어셈블리의 뒤에 또는 앞에 위치될 수 있고, 에너지 공급된 부스러기가 위쪽으로 먼지 채널의 채널 벽들 사이로 이동하도록 내측 채널 벽의 뒤 또는 앞 중의 어느 하나로 편향시키도록 배열된다.

편향 수단은 에너지 공급된 부스러기를 채널 벽들 사이에 편향시키기 위한 하나 이상의 오목한 면을 제공하기 위해 청소기 헤드의 개구부로부터 멀어지게 위쪽으로 곡선을 이룰 수 있다. 이와 달리, 편향 수단은 채널 벽들 사이에 에너지 공급된 부스러기를 편향시키기 위해 하나 이상의 경사진 면 또는 패싯 면(faceted surface)을 포함할 수 있다.

청소기 헤드는 개구부를 포함하는 표면 접촉 솔 플레이트(sole plate)를 더 포함하며, 편향 수단은 솔 플레이트에 연결되거나 솔 플레이트와 일체로 되는 것이 바람직하다. 편향 수단은, 솔 플레이트로부터 외측 채널 벽으로 연장하고 바람직하게는 외측 채널 벽에 연결되는 연속 면을 제공할 수 있다. 이와 달리, 편향 수단은 외측 채널 벽과 일체로 될 수 있고, 솔 플레이트에 연결되거나 또는 결합하도록 아래쪽으로 연장할 수 있다. 편향 수단은 또한 청소기 헤드가 그 위에서 자유자재로 움직이게 될 때에 카펫 바닥 표면의 섬유들을 뒤섞기 위한 작업 에지를 제공할 수 있다.

외측 채널 벽의 형상 및 높이 중의 하나 이상은 예컨대 그곳에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구 쪽으로 지향시키기 위해 외측 채널 벽을 따라 변화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 외측 채널 벽은, 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 내측 채널 벽을 향해 지향시키기 위한 형상으로 된 제1 섹션과, 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 배기구를 향해 지향시키기 위한 형상으로 된 제2 섹션을 포함한다.

외측 채널 벽의 제1 섹션은 에너지 공급된 부스러기가 충돌하는 오목 면을 포함하는 것이 바람직하다. 에너지 공급된 부스러기의 입사각에 따라서는, 부스러기는 외측 채널 벽의 제1 섹션에 의해 내측 채널 벽 또는 외측 채널 벽의 제2 섹션 중의 어느 하나를 향해 편향될 수 있다.

내측 채널 벽은 자신에 충돌하는 에너지 공급된 부스러기를 외측 채널 벽의 제1 섹션 또는 제2 섹션 중의 어느 하나를 향해 지향시키기 위한 형상으로 될 수 있다. 내측 채널 벽은 에너지 공급된 부스러기가 충돌하는 볼록 면을 포함하는 것이 바람직하다. 그러므로, 에너지 공급된 부스러기의 입사각에 따라서는, 부스러기가 내측 채널 벽에 의해 외측 채널 벽의 제1 섹션 또는 제2 섹션 중의 어느 하나를 향하도록 편향될 수 있다. 내측 채널 벽과 외측 채널 벽의 제1 섹션은 부분적으로 원통형일 수 있으며, 실질적으로 동축을 이룰 수 있다.

그러므로, 에너지 공급된 먼지 입자 또는 기타 부스러기는, (ⅰ) 그 입자가 청소기 헤드를 통과하는 공기흐름 내에 혼입되는 레벨로, 먼지 입자의 에너지가 감소할 때까지, 내측 채널 벽과 외측 채널 벽의 제1 섹션에의 충돌을 통해 먼지 채널 내에 보유될 수도 있거나, 또는 (ⅱ) 외측 채널 벽의 제2 섹션 쪽으로 안내되어, 1회 이상의 전술한 충돌을 통해, 외측 채널 벽의 제2 섹션에 충격을 가하게 되어, 이로써 먼지 입자가 배기구 쪽으로 편향되도록 될 수도 있다.

청소기 헤드를 통해 흡인된 공기흐름의 경로는 애지테이터 챔버의 먼지 출구로부터 배기구로 먼지 채널을 통해 연장하는 것이 바람직하다. 배기구는 외측 채널 벽에 형성되는 것이 바람직하다. 청소기 헤드를 진공 청소 기기에 연결하기 위한 컨넥터가 외측 채널 벽에 일체로 될 수 있다.

하나 이상의 먼지 출구는 적어도 부분적으로는 내측 채널 벽의 에지에 의해 규정된다. 내측 채널 벽의 에지는, 하나 이상의 먼지 출구의 높이가 내측 채널 벽의 길이를 따라 균일하도록 애지테이터 어셈블리의 회전축에 실질적으로 평행한 것이 바람직하다. 내측 채널 벽의 에지는, 에너지 공급된 먼지 입자가 그곳에 충돌할 가능성을 최소화하여 먼지 채널로부터 멀어지게 지향되도록 하기 위해 비교적 좁게 될 수 있다. 이와 달리, 내측 채널 벽의 에지의 폭은, 에너지 공급된 부스러기가 충돌하여 편향 수단 쪽으로 지향될 수 있게 하는 면을 제공하기 위해 증가될 수 있다.

먼지 입자 및 기타 부스러기를 표면으로부터 뒤쪽으로 쓸어내기 위해 하나 이상의 애지테이터가 배열되는 곳에서, 하나 이상의 먼지 출구의 요구된 높이에 따라서는, 내측 채널 벽이 내측 채널 벽의 에지로부터 앞쪽 및 위쪽으로 곡선을 이룰 수 있다. 하나 이상의 먼지 출구는 애지테이터 챔버를 따라 세로로(lengthways) 연장하는 것이 바람직하다.

하나 이상의 먼지 출구는, 실질적으로 애지테이터 어셈블리의 길이를 연장하는 하나의 먼지 출구, 또는 애지테이터 어셈블리의 길이를 따라 이격된 복수의 먼지 출구를 포함할 수 있다. 청소기 헤드는 하나의 배기구 또는 복수의 배기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 청소기 헤드가 복수의 먼지 출구 및 복수의 배기구를 포함하는 곳에서, 각각의 배기구는 각각의 먼지 출구로부터 먼지 또는 기타 부스러기를 받아들이도록 배열될 수 있다. 이 경우, 청소기 헤드는, 각각의 먼지 출구와 각각의 배기구 사이에서 각각 연장하는 복수의 먼지 채널을 포함할 수 있다.

제3 태양으로, 본 발명은 전술한 바와 같은 청소기 헤드와, 상기 청소기 헤드로부터 팬 유닛으로 통과하는 공기흐름을 발생하는 팬 유닛과, 상기 공기흐름으로부터 부스러기를 분리하는 분리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소 기기를 제공한다.

본 발명의 제1 태양에 관련하여 위에서 설명한 특징들은 본 발명의 제2 태양 및 제3 태양에 동일하게 적용할 수 있으며, 그 반대 또한 가능하다.

본 발명의 바람직한 특징을 다음의 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명할 것이다.
도 1은 진공 청소 기기를 위에서 본 전방 투시도이다.
도 2는 도 1의 진공 청소 기기의 청소기 헤드를 위에서 본 전방 투시도이다.
도 3은 청소기 헤드의 평면도이다.
도 4는 청소기 헤드의 밑면도이다.
도 5는 도 4의 A-A 라인을 따른 측단면도이다.
도 6은 청소기 헤드의 제1 상부 몸체부를 제거한 상태에서의 청소기 헤드를 위에서 본 후방 투시도이다.
도 7은 청소기 헤드의 제2 상부 몸체부를 위에서 본 전방 투시도이다.
도 8a는 청소기 헤드의 제2 상부 몸체부의 밑면도이다.
도 8b는 도 8a와 유사하지만 제2 상부 몸체부의 내벽을 제거한 상태에서의 밑면도이다.
도 9a는 청소기 헤드의 제2 상부 몸체부를 아래에서 본 후방 투시도이다.
도 9b는 도 9a와 유사하지만 제2 상부 몸체부의 내벽을 제거한 상태에서의 투시도이다.
도 10은 제1 상부 몸체부 및 애지테이터 어셈블리를 제거한 상태에서의 청소기 헤드의 정면도이다.
도 11a는 도 10의 E-E 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 11b는 도 10의 F-F 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 11c는 도 10의 G-G 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 11d는 도 10의 H-H 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 11e는 도 10의 J-J 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 11f는 도 10의 L-L 라인을 따라 절취한 측단면도이다.
도 12는 애지테이터 어셈블리를 제거한 상태에서의 청소기 헤드의 평단면도이다.
도 13은 청소기 헤드를 통과하는 공기의 유량에 따른 먼지 픽업 성능의 변동을 예시하는 그래프이다.

도 1은 진공 청소기(10)를 도시하고 있다. 이 예에서, 진공 청소기(10)는 Dyson DC24 진공 청소기와 유사한 직립형 진공 청소기(upright vacuum cleaner)이며, 주몸체(12) 및 청소기 헤드(14)를 포함한다. 주몸체(12)는 스파인(spine)(16) 및 핸들(18)을 포함하며, 핸들은 스파인(16)에 탈거 가능하게 연결되어 있는 봉(19)의 끝에 위치되어 있다. 핸들(18)은 바닥 표면을 가로질러 진공 청소기(10)를 자유자재로 움직이도록 사용자에 의해 조작될 수 있다.

스파인(16)에는 분리 장치(20)가 탈거 가능하게 부착되어 있다. 분리 장치(10)의 내부는 덕팅(ducting)(22, 23)을 통해 주몸체(12)와 연통되어 있다. 덕팅 22는 먼지 함유 공기흐름을 청소기 헤드(14)로부터 분리 장치(20)에 운반하는 한편, 덕팅 23은 비교적 깨끗한 공기흐름을 분리 장치(20)로부터 멀어지도록 운반한다. 도시된 실시예에서, 분리 장치(20)는 사이클로닉 분리 장치를 포함하지만, 이 분리 장치는 필터, 백(bag) 또는 상이한 공지의 분리 기기의 조합에 의해 대체될 수 있다. 분리 장치(20)의 본질은 본 발명에 대한 사항이 아니다.

주몸체(12)의 베이스에는 회전 가능한 지지 부재(24)가 위치되며, 이 지지 부재는 바닥 표면 상의 주몸체(12)를 지지한다. 지지 부재(24)는 주몸체(12)의 일부분을 형성하는 2개의 지지 아암(26, 28)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 지지 부재(24)는 측면 방향에서 볼 때에 아치형(arcuate)의 외측 표면(30)을 갖는다. 외측 표면(30)의 형상은 진공 청소기(10)가 한 쌍의 바퀴를 갖는 종래의 직립형 진공 청소기보다 바닥 표면을 가로질러 더 용이하게 자유자재로 움직이게 되도록 한다.

공기흐름을 진공 청소기(10) 내로 흡인하기 위한 모터 및 팬 유닛(motor and fan unit)(도시하지 않음)이 지지 부재(24) 내부에 탑재되어 있다. 모터 및 팬 유닛은 지지 부재(24)의 외측 표면(30)이 모터 및 팬 유닛의 주위에서 회전하도록 탑재된다. 모터 및 팬 유닛에 대한 유입구는 덕팅(23)과 연통되는 지지 아암(28)에 형성되어 있다. 그러므로, 지지 아암(28)과 덕팅(23)은 분리 장치(20)로부터 모터 및 팬 유닛으로의 공기흐름 경로를 규정한다.

직립되어 있는 보관 위치(도 1에 도시된)에 있을 때의 진공 청소기(10)를 지지하기 위해, 주몸체(12)는 스탠드(32)가 제공된다. 스탠드(32)는 프레임과 한 쌍의 바퀴를 포함하며, 도 1에 연장된 위치로 도시되어 있다. 스탠드(32)는 사용 시에 진공 청소기(10)가 자유자재로 움직이게 될 수 있도록 집어 넣어질 수 있다. 적합한 스탠드의 예가 EP 1 838 195에 도시 및 설명되어 있다.

주몸체(12)는 요크(yoke)(34)를 추가로 포함한다. 요크(34)는 지지 부재(24)의 둘 중의 한쪽 상의 지지 아암(26, 28)에 피봇 가능하게 연결되는 2개의 아암(36, 38)을 포함한다. 덕팅 22는 요크(34)의 좌측편 아암 36에 형성된다. 아암(36, 38), 지지 아암(26, 28), 및 지지 부재(24)는 그 전부가 공통축 X-X 주위에 연결된다.

청소기 헤드(14)는 연결 어셈블리(40)에 의해 요크(34)의 앞에 회전 가능하게 연결된다. 연결 어셈블리(40)는 WO 2009/066050에 설명되어 있으며, 이 특허 공개 공보의 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다. 연결 어셈블리(40)는 요크(34) 상에 위치된 제1 컨넥터(도시하지 않음), 청소기 헤드(14) 상에 위치된 제2 컨넥터(42)(도 2에 도시됨), 및 탈거 가능한 연결 부재(44)를 포함한다. 연결 부재(44)를 연결 어셈블리(40)의 나머지로부터 탈거함으로써 청소기 헤드(14)와 주몸체(12)가 아래에 설명된 바와 같이 서로 분리될 수 있게 된다.

이하에서는 청소기 헤드(14)를 도 2 내지 도 12를 참조하여 설명할 것이다. 청소기 헤드(14)는 주몸체(46)를 포함하며, 이 주몸체는 제1 상부 몸체부(48), 제2 상부 몸체부(50), 및 하부 몸체부 또는 솔 플레이트(sole plate)(52)를 포함한다. 제1 상부 몸체부(48)는 제2 상부 몸체부(50)의 일부분 위에서 그 둘레에 연장하며, 솔 플레이트(52)에 형성된 애퍼처를 통해 삽입할 수 있는 패스너(fastener)(54)를 통하여 솔 플레이트(52)에 연결된다. 컨넥터(42)는 제2 상부 몸체부(50)와 일체로 된다. 제1 상부 몸체부(48) 및 솔 플레이트(52)는 함께 주몸체(46)의 실질적으로 평행한 측벽(56, 58)을 형성한다.

사용 시에, 솔 플레이트(52)는 청소될 바닥 표면을 바라보게 되고, 아래에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 카펫 바닥(carpeted floor)의 상부 표면과 접촉한다. 도 4 및 도 5를 특히 참조하면, 솔 플레이트(52)는 부스러기 함유 공기흐름을 청소기 헤드(14) 내로 흡인하는 흡입 개구부(64)의 상호 반대쪽 상에 위치된 선두부(60) 및 후미부(62)를 포함한다. 흡입 개구부(64)는 그 형상이 전반적으로 직사각형이며, 측벽(56, 58), 비교적 긴 전방 벽(66), 및 비교적 긴 후방 벽(68)에 의해 범위가 정해지고, 이들 벽의 각각은 솔 플레이트(52)의 바닥면으로부터 상승되어 있고, 이 바닥면과 일체로 되어 있다.

솔 플레이트(52)는 바닥 공구(10)가 카펫 바닥 표면의 위에서 자유자재로 움직이게 되는 때에 이러한 카펫 바닥 표면의 섬유를 뒤섞기(agitating) 위한 2개의 작업 에지(working edge)를 포함한다. 솔 플레이트(52)의 전방 작업 에지(70)는 전방 벽(66)과 솔 플레이트(52)의 선두부(60)의 바닥면 간의 교차부에 위치되고, 측벽(56, 58) 사이를 연장한다. 솔 플레이트(52)의 후방 작업 에지(72)는 후방 벽(68)과 솔 플레이트(52)의 후미부(62)의 바닥면 간의 교차부에 위치된다. 작업 에지(70, 72)는 비교적 날카로운 것이 바람직하다.

청소기 헤드(14)의 앞쪽에는 전방 범퍼(74)가 장착된다. 전방 범퍼(74)는 예컨대 스냅-피트 연결(snap-fit connection)을 통해 범퍼(74)가 연결되는 제2 상부 몸체부(50)의 앞쪽에 위치된 범퍼 컨넥터(76)를 예시하기 위해 도 2 및 도 3에는 생략되어 있다.

진공 청소기(10)가 단단한 바닥 표면 위에서 자유자재로 이동될 때에 작업 에지(70, 72)가 이러한 바닥 표면을 스크래치하거나 또는 마킹하는 것을 방지하기 위해, 청소기 헤드(14)는 단단한 바닥 표면으로부터 작업 에지(70, 72)를 이격시키도록 작용하는 하나 이상의 표면 접촉 지지 부재를 포함한다. 본 실시예에서, 청소기 헤드(14)는 롤링 요소, 바람직하게는 바퀴의 형태인 복수의 표면 접촉 지지 부재를 포함한다. 한 쌍의 전방 바퀴(78)가 솔 플레이트(52)의 선두부(60)에 형성된 한 쌍의 리세스 내에 회전 가능하게 장착되며, 후방 바퀴(80)가 솔 플레이트(52)의 후미부(62)에 형성된 리세스 내에 회전 가능하게 장착된다. 바퀴(78, 80)는 작업 에지(70, 72)를 지나 아래쪽으로 돌출하며, 이로써, 진공 청소기(10)가 단단한 바닥 표면 상에 위치될 때에는, 바퀴(78, 80)가 그 바닥 표면에 접촉하여, 작업 에지(70, 72)가 단단한 바닥 표면으로부터 이격된다.

사용 동안, 청소기 헤드(14)를 통과하는 공기와 외부 환경 간에는 압력차가 발생된다. 이 압력차는 청소기 헤드(14)를 바닥 표면을 향하도록 아래쪽으로 작용하는 힘을 발생한다. 진공 청소기(10)가 카펫 바닥 표면 상에 위치될 때, 바퀴(78, 80)는 청소기 헤드(14)의 중량 및 청소기 헤드(14)에 대해 아래쪽으로 작용하는 힘 하에서 카펫 바닥 표면의 섬유 내로 푸시된다. 바퀴(78, 80)는 적어도 솔 플레이트(52)의 작업 에지(70, 72)를 바닥 표면의 섬유와 접촉하게 하기 위해 카펫 바닥 표면 내로 용이하게 가라앉을 것이다.

청소기 헤드(14)는 카펫 바닥 표면의 섬유를 뒤섞기 위한 애지테이터 어셈블리(82)를 추가로 포함한다. 본 실시예에서, 애지테이터 어셈블리(82)는 축 R을 중심으로 주몸체(46)에 관련하여 회전할 수 있는 브러시 바의 형태이다. 애지테이터 어셈블리(82)는 전반적으로 원통형 몸체(84)를 포함하며, 이 원통형 몸체는 자신의 길이방향 축을 중심으로 회전한다. 원통형 몸체(84)의 일단부는 주몸체(46)에 관련한 회전을 위해 주몸체(46)의 측벽(56)의 탈거 가능부(86)에 의해 지지(도 6에 도시된 바와 같이)되는 한편, 원통형 몸체(84)의 타단부는 아래에서 보다 상세하게 설명되는 구동 기구에 의해 지지 및 회전된다.

애지테이터 어셈블리(82)는 또한 본 실시예에서는 원통형 몸체(84)의 방사상 외측으로 돌출하는 브리슬(bristle)(88) 형태인 복수의 애지테이터를 포함한다. 애지테이터 어셈블리(82)는, 애지테이터 어셈블리(82)의 회전으로 브리슬(88)이 흡입 개구부(64)를 통해 돌출하여, 브리슬(88)이 단단한 바닥 표면 및 카펫 표면 양자로부터 먼지 및 오물을 쓸어내도록, 구성된다. 브리슬(88)은 복수의 클러스터(cluster)로 배열되며, 하나 이상의 나선형 형태로 원통형 몸체(84)를 따라 규칙적인 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 브리슬(88)은 전기 절연성의 플라스틱 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 달리, 브리슬(88) 중의 적어도 몇몇은 카펫 바닥 표면 상에 존재하는 임의의 정전기를 방전시키기 위해 금속성 또는 복합 재료로 형성될 수도 있다. 브리슬(88)에 대한 대안으로 또는 브리슬(88)에 추가하여, 애지테이터 어셈블리(82)는 연성 재료의 하나 이상의 스트립(strip)을 포함할 수도 있다.

애지테이터 어셈블리(82)는 진공 청소기(10)의 주몸체(12)에 대한 전기 접속부를 갖는 구동 모터(도시하지 않음)에 의해 구동된다. 구동 모터는 제1 상부 몸체부(48)와 솔 플레이트(52) 사이에서 청소기 헤드(14)의 후방 쪽으로 위치된 모터 하우징(90) 내에 수용된다. 구동 기구(도시하지 않음)는 구동 모터를 애지테이터 어셈블리(82)에 연결한다. 구동 기구는 애지테이터 어셈블리(82)의 한쪽에 위치된 구동 하우징(92) 내에 위치된다. 구동 기구는, 구동 모터에 의해 회전되는 구동 샤프트에 연결되는 구동 풀리(drive pulley)와, 벨트에 의해 구동 풀리에 연결되는 피동 풀리(driven pulley)를 포함한다. 애지테이터 어셈블리(82)의 몸체(84)에 대한 연결을 위해 피동 풀리의 한쪽에는 드라이브 도그(drive dog)가 장착된다. WO 2009/066050에 설명된 바와 같이, 구동 모터는 청소기 헤드(14)가 진공 청소기(10)의 요크(34)에 연결되는 때에 진공 청소기(10)의 전원 공급장치에 연결된다.

애지테이터 어셈블리(82)는 청소기 헤드(14)의 애지테이터 챔버(94) 내에 수용된다. 애지테이터 챔버(94)는 제2 상부 몸체부(50), 솔 플레이트(52), 및 측벽(56, 58)에 의해 경계가 정해진다. 흡입 개구부(64)는 오물, 먼지 입자 및 기타 부스러기가 애지테이터 어셈블리(82)의 회전 브리슬(88)에 의해 애지테이터 챔버(94) 내로 쓸려가게 되는 개구부를 제공한다. 이 예에서, 구동 모터 및 구동 기구는, 브리슬(88)이 오물 및 먼지를 후방으로, 즉 후방 작업 에지(72)를 넘어 애지테이터 챔버(94) 내로 쓸어내도록 하는 방향으로 애지테이터 어셈블리(82)를 회전시키도록 배열된다.

청소기 헤드(14)의 제2 상부 몸체부(50)가 도 7 내지 도 9b에 도시되어 있다. 제2 상부 몸체부(50)는, 외벽(96)과, 외벽(96)이 내벽(98)의 둘레에 연장하도록 외벽(96)에 연결된 내벽(98)을 포함한다. 외벽(96)은 다수의 부분을 포함한다. 외벽(96)의 후방부(100)는 솔 플레이트(52)의 후방 벽(68)의 상단에 연결되어 이 상단으로부터 위쪽 및 전방으로 연장한다. 외벽(96)의 후방부(100)는, 청소기 헤드(14)가 조립될 때에는, 후방 벽(68)과 후방부(100)의 인접부들(adjoining portions)이 실질적으로 서로 맞닿게(flush) 되도록 하는 형상으로 된다. 후방부(100)는 전반적으로 원통의 일정하지 않은 섹션의 형태로 아치형의 형상으로 되며, 애지테이터 어셈블리(82)의 축 R의 주위에 연장한다.

아래에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 외벽(96)의 후방부(100)에는 배기구(exhaust port)(102)가 형성된다. 이 예에서, 배기구(102)는 청소기 헤드(14)의 측벽(56, 58) 사이, 바람직하게는 이들 측벽(56, 58) 사이의 실질적으로 중간에 위치된다. 또한, 이 예에서, 배기구(102)는 애지테이터 챔버(94) 위에 위치된다. 도 5, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 및 도 9b에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 내벽(98)은 배기구(102)와 애지테이터 챔버(94) 사이에 위치된다. 부스러기 함유 공기흐름을 배기구(102)로부터 진공 청소기(10)의 덕팅(22)으로 운반하기 위해 배기구(102)에서부터 컨넥터(42)에 위치된 공기 출구(106)까지 덕트(104)가 연장한다. 덕트(104)는 제2 상부 몸체부(50)의 외벽(96)과 일체로 되는 것이 바람직하다. 제1 상부 몸체부(48)의 프로파일드 섹션(profiled section)(108)은 덕트(104)의 상면 위에 연장한다.

외벽(96)의 전방부(110)는 솔 플레이트(52)의 전방 벽(66)의 상단에 연결되고, 이 상단으로부터 위쪽 및 뒤쪽으로 연장한다. 외벽(96)의 전방부(110)는 부분적으로 애지테이터 챔버(94)를 규정하고, 그러므로 애지테이터 어셈블리(82)의 전방의 상부의 둘레에 연장한다. 전방부(110)는 애지테이터 어셈블리(82)의 축 R과 실질적으로 동축을 이루는 원통의 섹션의 형태이다. 외벽(96)의 전방부(110)의 곡률 반경은 외벽(96)의 후방부(100)의 곡률 반경보다 작다.

외벽(96)의 중간부(112)는 전방부(110)를 후방부(100)에 연결한다. 도 7, 도 8b 및 도 9b에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 중간부(112)는 배기 덕트(102) 주위에 연장하며, 배기 덕트(102)를 향하여 경사지는 내면을 갖는다. 그러므로, 도 10 및 도 11a～도 11f에 도시된 바와 같이, 외벽(96)의 프로파일은 청소기 헤드(14)의 길이를 따라, 즉 청소기 헤드(14)의 측벽(56, 58) 사이에 연장하는 방향으로 변화된다. 프로파일은 각각의 측벽(56, 58)에서부터 배기 덕트(102)까지 유사한 방식으로 변화된다. 일반적으로, 외벽(96)의 높이, 및 특히 외벽(96)의 후방부(100)의 높이는 청소기 헤드(14)의 길이를 따라 변화하여, 도 11a에 도시된 바와 같이 측벽(56, 58)에 인접하여서는 최소값으로 되고, 측벽(56, 58) 사이의 중간에서는 최대값으로 된다.

내벽(98)은 외벽(96)의 전방부(110)와 중간부(112) 사이의 교차부에서 외벽(96)에 연결된다. 외벽(96)의 전방부(110)와 유사하게, 내벽(98)은 부분적으로는 애지테이터 챔버(94)를 규정한다. 내벽(98)은 또한 애지테이터 어셈블리(82)의 반경 R과 실질적으로 동축을 이루고 외벽(96)의 전방부(110)와 동일한 곡률 반경을 갖는 원통의 섹션의 형태이다. 내벽(98)의 하단(114)은 애지테이터 챔버(94)로부터 먼지 출구(116)를 규정하기 위해 솔 플레이트(52)로부터 이격된다. 먼지 출구(116)는 내벽(98)의 하단(114)과 솔 플레이트(52)의 후방 작업 에지(72)의 사이에 위치되며, 그러므로 흡입 개구부(52)에 인접하여 위치된다. 이 예에서, 내벽(98)의 하단(114)은 전반적으로 직선형이며, 실질적으로 애지테이터 챔버(94)의 전체 길이를 연장한다. 내벽(98)의 하단(114)은 애지테이터 어셈블리(82)의 축 R에 실질적으로 평행하며, 그러므로 먼지 출구(116)의 높이는 애지테이터 챔버(94)의 길이를 따라 실질적으로 일정하다.

제2 상부 몸체부(50)의 외벽(96)과 내벽(98) 사이에는 먼지 채널(118)이 위치된다. 먼지 채널(118)은 애지테이터 챔버(94)의 먼지 출구(116)와 배기구(102) 사이에서 연장하며, 그러므로 애지테이터 챔버(94)의 일부분 위에서 이 일부분 둘레에 연장한다. 먼지 채널(118)은 전반적으로 상대적으로 넓은 마우스와 상대적으로 좁은 출구를 갖는 유선형 퍼넬(curved funnel)의 형상으로 된다. 먼지 채널(118)은 제2 상부 몸체부(50)의 내벽(98)에 의해 그리고 제2 상부 몸체부(50)의 외벽(96)의 후방부(100) 및 중간부(112)에 의해 경계가 정해지며, 내벽(98)과 외벽(96)의 후방부(100) 및 중간부(112)는 함께 먼지 채널(118)의 채널 벽을 제공한다.

먼지 채널(118)은 청소기 헤드(14)를 통해 연장하는 공기흐름 경로의 일부분을 규정하며, 이 공기흐름 경로를 따라 진공 청소기(10)의 모터 및 팬 유닛에 의해 공기가 인입된다. 공기흐름 경로는 흡입 개구부(52)로부터 애지테이터 챔버(94)의 먼지 출구(116) 및 먼지 채널(118)을 거쳐 배기구(102)까지 연장한다. 공기흐름 경로는 배기구(102)에서부터 덕트(104)를 거쳐 공기 출구(106)까지 연속된다. 청소기 헤드(14)를 통해 인입된 공기의 유량에 좌우되어, 공기흐름 경로는, 배기구(102)와, 전반적으로 외벽(96)의 후방부(100) 및 솔 플레이트(52)의 후방 벽(68)의 면들에 걸쳐 있는 먼지 출구(116)와의 사이의 최단 경로를 따라 연장할 수도 있다.

사용시에, 애지테이터 어셈블리(82)의 회전 브리슬(88)이 바닥 표면 상에 위치되거나 또는 카펫 바닥 표면의 섬유들 사이에 위치된 먼지 입자 및 기타 부스러기와 접촉하여 에너지를 전달한다. 애지테이터 어셈블리(82)가 애지테이터 챔버(94) 내에서 회전되어, 브리슬(88)이 전방 작업 에지(70)에서부터 흡입 개구부(52)를 거쳐 후방 작업 에지(72)에 통과할 때, 에너지 공급된 부스러기(energized debris)(이후 에너지 공급된 먼지 입자로 지칭함)의 대부분은 흡입 개구부(52)를 통해 뒤쪽으로 쓸어내진다. 에너지 공급된 먼지 입자는 애지테이터 어셈블리(82)에 대한 접선(tangent)으로부터 일반적으로 최대 20°를 이루는 경로들을 따라 이동하는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 먼지 출구(116)가 흡입 개구부(52)에 인접하여 위치하고, 그리고 이 예에서는 흡입 개구부(52) 바로 뒤에 위치하기 때문에, 이들 에너지 공급된 먼지 입자는 애지테이터 챔버(94)를 곧바로, 즉 내벽(98) 또는 외벽(96)의 전방부(110)에 먼저 충격을 주지 않고, 떠나게 된다. 먼지 출구(116)의 높이, 즉 후방 작업 에지(72)와 내벽(96)의 하단(114) 간의 거리는, 에너지 공급된 먼지 입자가 먼지 출구(116)를 곧바로 통과할 가능성을 최대화하도록 선택된다. 먼지 출구(116)의 높이는 애지테이터 어셈블리(82)의 회전 속도 및 브리슬(88)의 스티프니스(stiffness)와 같은 특징에 좌우되어 변화될 수 있다. 이 예에서, 먼지 출구(116)의 높이는 애지테이터 어셈블리(82)의 축 R과 솔 플레이트(52) 사이의 거리와 대략 동일하다.

솔 플레이트(52)의 후방 벽(68)은 에너지 공급된 먼지 입자를 제2 상부 몸체부(50)의 외벽(96)과 내벽(98) 사이에 편향시키기 위한 편향기(deflector)를 형성하기 위한 형상으로 된다. 후방 벽(68)은 먼지 출구(116)를 바라보는 오목한 면을 가지며, 이 오목한 면은 솔 플레이트(52)의 후방 작업 에지(72)에서부터 외벽(96)의 후방부(100)의 하부 에지(120)까지 위쪽 및 뒤쪽으로 연장한다. 이 오목한 면의 곡률은, 후방 벽(68)이 이 후방 벽에 충돌하는 에너지 공급된 먼지 입자의 실질적으로 전부를 외벽 및 내벽(96, 98)의 하부 에지(114, 120) 사이 및 먼지 채널(118) 내로 편향시키도록 선택된다.

먼지 채널(118)에 진입시에, 에너지 공급된 먼지 채널의 에너지는 일반적으로 너무 높아서 먼지 입자가 먼지 채널(118)을 통과하는 공기흐름 내에 즉각적으로 혼입되지 못한다. 이러한 점에서, 먼지 채널(118)은 먼지 채널(118) 내에 위치된 에너지 공급된 먼지 입자가 애지테이터 챔버(94)에 재진입하는 것을 방지하도록 구성된다. 이 예에서, 먼지 채널(118)의 채널 벽, 즉 내벽(98)과 외벽(96)의 후방부 및 중간부(100, 112)는, 먼지 입자의 에너지가 채널 벽과의 충격을 통해 먼지 입자를 공기흐름 내에 혼입되도록 하기에 충분한 정도로 소산될 때까지, 채널 벽과의 1회 이상의 충돌을 통해, 에너지 공급된 먼지 입자를 먼지 채널(114) 내에 보유하도록 하는 형상(94)으로 된다.

먼지 채널(116)에 진입시에, 에너지 공급된 먼지 입자는 외벽(96)의 후방부(100)에 먼저 충격을 가하는 경향이 있을 것이다. 외벽(96)의 이 후방부(100)는 에너지 공급된 먼지 입자가 충돌하는 오목한 면을 제공한다. 그러므로, 에너지 공급된 먼지 입자의 입사각에 따라서는, 먼지 입자가 내벽(98) 쪽으로 또는 외벽(96)의 중간부 쪽으로 중의 어느 하나로 편향될 것이다. 내벽(98)은 에너지 공급된 먼지 입자가 충돌하는 볼록한 면을 제공한다. 에너지 공급된 먼지 입자의 입사각에 따라서는, 먼지 입자는 다시 외벽(96)의 후방부(100) 쪽으로 또는 도 12에 도시된 바와 같이 외벽(96)의 중간부(112) 쪽으로 중의 하나로 내측 채널 벽에 의해 편향될 수 있다. 전술한 바와 같이, 중간부(112)는 배기 덕트(102) 주위에 연장한다. 중간부(112)는 에너지 공급된 먼지 입자를 배기 덕트(102) 쪽으로 편향시키도록 경사져 있는 내면을 갖는다.

그러므로, 에너지 공급된 먼지 입자는, (ⅰ) 그 입자가 배기구(102)를 향하여 먼지 채널(118)을 통과하는 공기흐름 내에 혼입되는 레벨로, 먼지 입자의 에너지가 감소할 때까지, 내벽(98) 및 외벽(96)의 후방부(100)에 대한 충돌을 통해 먼지 채널(118) 내에 보유될 수도 있거나, 또는 (ⅱ) 내벽(98) 및/또는 외벽(96)의 후방부(100)에 대한 1회 이상의 충돌을 통해 외벽(96)의 중간부(112) 쪽으로 안내되어, 중간부(112)에 충격을 가하게 되며, 이로써 먼지 입자가 배기구(102) 쪽으로 편향되어 공기흐름 내에 혼입되게 될 수도 있다.

이 먼지 채널(118)을 제공하는 이점이 도 13에 예시되어 있다. 도 13은 진공 청소기의 청소기 헤드를 통과하는 공기 유량에 따른 픽업 성능(카펫 바닥 표면 상에 침적된 먼지의 양의 백분율로서 측정됨)의 변동을 예시하는 그래프이다. 진공 청소기에 의해 포획된 먼지의 양은 진공 청소기가 바닥 표면 위에서 5회 이동한 후에 측정된 것이다.

도 13의 라인 130은 Dyson DC 24 직립형 진공 청소기의 종래의 청소기 헤드에 대해 기록된 공기 유량에 따른 픽업 성능의 변동을 예시하는 한편, 라인 140은 청소기 헤드(14)로 기록된 동일 변동을 예시한다. 흡입 개구부(64)의 크기, 애지테이터 어셈블리(82), 및 애지테이터 어셈블리(82)의 회전 속도 및 방향은 종래의 청소기 헤드와 대략적으로 동일하였다. 예시된 바와 같이, 대략 24 l/s의 비교적 높은 유량에서는, 2개의 청소기 헤드의 픽업 성능의 차이가 비교적 작았다. 그 이유는, 먼지 입자가 애지테이터 챔버의 벽에 대한 충돌로 인해 바닥 표면 상에 재침적되기 전에 종래의 청소기 헤드의 애지테이터 챔버 내에 위치된 먼지 입자를 혼입하기에 충분한 정도로 유량이 높았기 때문이다. 그러나, 공기 유량이 24 l/s로부터 감소된 때에는, 먼지가 바닥 표면 상에 재침적되기 전에 더 적은 먼지가 더 약한 공기흐름 내에 혼입될 수 있음에 따라, 종래의 청소기 헤드의 픽업 성능이 꾸준하게 감소하였다. 이와 반대로, 청소기 헤드(14)의 픽업 성능은 유량이 대략 16 l/s로 감소되는 때에는 비교적 높게 유지되었다. 그 이유는, 먼지 입자를 먼지 채널(118) 내에 보유함에 의해, 이러한 먼지 입자가 공기흐름 내에 혼입되기 전에 바닥 표면 상에 재침적되는 것을 방지하였기 때문이다.

그러므로, 종래의 청소기 헤드를 본 발명의 청소기 헤드(14)로 교체하는 것은, 청소기 헤드를 통한 감소된 공기 유량 및 그에 따른 진공 청소기의 팬 유닛의 더 낮은 에너지 소비로도, 비교적 높은 픽업 성능을 달성할 수 있게 된다.

Claims

청소기 헤드로부터 팬 유닛으로 통과하는 공기흐름을 발생하기 위한 팬 유닛을 포함하는 진공 청소 기기용 청소기 헤드에 있어서,
표면으로부터 부스러기를 쓸어내기 위한 하나 이상의 애지테이터(agitator)를 포함하는 회전 가능한 애지테이터 어셈블리;
상기 애지테이터 어셈블리를 수용하며, 아래쪽으로 지향된 개구부와 이 개구부에 인접하여 위치된 하나 이상의 먼지 출구를 포함하여, 상기 아래쪽으로 지향된 개구부를 통해서는 상기 하나 이상의 애지테이터에 의해 에너지가 공급된 부스러기가 상기 청소기 헤드에 진입하게 되고, 상기 하나 이상의 먼지 출구를 통해서는 상기 에너지 공급된 부스러기(energized debris)가 애지테이터 챔버를 떠나게 되는, 상기 애지테이터 챔버; 및
상기 하나 이상의 먼지 출구와 배기구(exhaust port) 사이에 연장하는 먼지 채널
을 포함하며,
상기 배기구는 상기 먼지 채널로부터 부스러기 함유 공기흐름(debris-bearing air flow)이 인입되며, 상기 먼지 채널은, 상기 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 상기 에너지 공급된 부스러기의 에너지가 감소될 때까지, 상기 에너지 공급된 부스러기를 상기 먼지 채널 내에 보유하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항에 있어서,
상기 수단은, 상기 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 상기 에너지 공급된 부스러기의 에너지가 감소될 때까지, 상기 에너지 공급된 부스러기가 충돌하는 면을 포함하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수단은 상기 먼지 채널의 채널 벽의 면을 포함하고, 상기 면은, 상기 에너지 공급된 부스러기가 공기흐름 내에 혼입되게 하는 레벨로, 상기 에너지 공급된 부스러기의 에너지가 감소될 때까지, 상기 면에 대한 충돌을 통해, 상기 에너지 공급된 부스러기를 상기 면 사이에 보유하기 위한 형상으로 되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기구는 상기 하나 이상의 먼지 출구 위에 위치되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기구는 상기 청소기 헤드의 측벽들 사이에 위치되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기구는 상기 청소기 헤드의 후방에 위치되거나 또는 상기 청소기 헤드의 후방을 향해 위치되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기구는 상기 애지테이터 챔버 위에 위치되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 먼지 채널은 상기 애지테이터 챔버의 상부 주위에 연장하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 먼지 채널은 상기 애지테이터 챔버의 후방부 주위에 연장하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 먼지 채널은, 상기 애지테이터 어셈블리에 근접하여 위치된 내측 채널 벽과, 상기 내측 채널 벽 주위에 연장하는 외측 채널 벽을 포함하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항에 있어서,
상기 에너지 공급된 부스러기를 위쪽으로 상기 채널 벽들 사이에 편향시키기 위한 편향 수단을 더 포함하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제11항에 있어서,
상기 편향 수단은 상기 내측 채널 벽 뒤에서 상기 에너지 공급된 부스러기를 편향시키도록 배열되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 편향 수단은 상기 청소기 헤드의 개구부로부터 멀어지게 위쪽으로 곡선을 이루는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개구부를 포함하는 표면 접촉 솔 플레이트(sole plate)를 더 포함하며, 상기 편향 수단은 상기 솔 플레이트에 연결되거나 상기 솔 플레이트와 일체로 되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편향 수단은 상기 외측 채널 벽에 연결되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내측 채널 벽은 상기 외측 채널 벽에 연결되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기구는 상기 외측 채널 벽에 형성되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외측 채널 벽은 상기 청소기 헤드의 상면을 제공하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내측 채널 벽은 상기 애지테이터 챔버와 상기 먼지 채널을 분리시키는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 먼지 출구는 적어도 부분적으로는 상기 내측 채널 벽의 에지에 의해 규정되는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제20항에 있어서,
상기 내측 채널 벽의 에지는 상기 애지테이터 어셈블리의 회전축에 실질적으로 평행한, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 하나 이상의 애지테이터가 부스러기를 표면으로부터 뒤쪽으로 쓸도록 배열되며, 상기 내측 채널 벽이 상기 내측 채널 벽의 에지로부터 앞쪽 및 위쪽으로 곡선을 이루는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제10항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외측 채널 벽과 일체를 이루어 상기 청소기 헤드를 진공 청소 기기에 연결하는 컨넥터를 더 포함하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 먼지 출구는 상기 애지테이터 챔버를 따라 세로로(lengthways) 연장하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 먼지 출구는 상기 애지테이터 어셈블리의 길이를 따라 연장하는, 진공 청소 기기용 청소기 헤드.
전술한 청구항들 중 어느 하나의 청구항에서 청구된 바와 같은 청소기 헤드와, 상기 청소기 헤드로부터 팬 유닛으로 통과하는 공기흐름을 발생하는 팬 유닛과, 상기 공기흐름으로부터 부스러기를 분리하는 분리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 청소 기기.
첨부 도면을 참조하여 실질적으로 본 명세서에서 설명된 바와 같은 진공 청소 기기용 청소기 헤드.