KR20160138813A - 진공청소기용 집진장치 및 이를 구비하는 진공청소기 - Google Patents

진공청소기용 집진장치 및 이를 구비하는 진공청소기 Download PDF

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KR20160138813A
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Abstract

본 발명은, 제1케이스의 내부에 설치되고, 이물질과 함께 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 제1 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제1사이클론, 상기 제1사이클론의 상측에 장착되고, 상기 제1사이클론에 의해 먼지가 분리된 공기로부터 미세 먼지를 분리하여 제2 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제2사이클론, 적어도 일부가 상기 제2 먼지 저장부를 수용하는 제2케이스의 외주면을 따라 일 방향으로의 회전인 정회전 및 상기 정회전의 반대 방향 회전인 역회전하여 상기 제1 먼지 저장부에 저장된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치, 상기 압축장치의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 외주를 따라 나선형으로 연장되어 상기 제1 먼지 저장부로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인을 구비하는 스크류, 상기 압축장치의 상기 정회전 및 상기 역회전을 선택적으로 가능하게 하도록 상기 압축장치에 구동력을 전달하는 구동부, 및 상기 압축장치 및 상기 스크류 사이에 설치되어, 상기 압축장치가 상기 정회전 및 상기 역회전되는 상태에서, 상기 스크류를 상기 정회전 가능하게 하는 기어부를 포함하는 진공청소기용 집진장치를 제공한다.

Description

진공청소기용 집진장치 및 이를 구비하는 진공청소기{DUST COLLECTOR FOR VACUUM CLEANER AND VACUUM CLEANER HAVING THE SAME}
본 발명은 다중 사이클론 방식을 통하여 진공 청소기 내로 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 집진하고, 집진된 먼지의 배출을 용이하도록 하는 진공 청소기용 집진장치 및 이를 구비하는 진공청소기에 관한 것이다.
진공 청소기는 흡입모터로부터 형성되는 흡입력을 이용하여 공기를 빨아들이고, 공기에 포함된 먼지나 티끌을 먼지로부터 분리하여 깨끗한 공기를 배출하는 장치이다.
진공 청소기의 종류는 ⅰ) 캐니스터 타입(canister type), ⅱ) 업라이트 타입(upright type), ⅲ) 핸드 타입(hand type), ⅳ) 실린더형 플로어 타입(floor type) 등으로 구분할 수 있다.
캐니스터 타입의 진공 청소기는 오늘날 가정에서 가장 많이 사용되는 진공 청소기로 흡입노즐과 본체를 연결관에 의해 연통시킨 방식의 진공 청소기다. 캐니스터 타입은 청소기 본체, 호스, 파이프, 솔 등으로 구성되어 흡입력만으로 청소를 수행하기 때문에 딱딱한 바닥을 청소하기에 적합하다.
이에 반해 업라이트 타입의 진공 청소기는 흡입노즐과 본체를 일체형으로 형상한 형태의 진공 청소기다. 업라이트 타입의 진공 청소기는 회전브러시를 구비하므로 캐니스터 타입의 진공 청소기와 달리 카펫 속의 먼지 등도 깨끗이 청소할 수 있다.
어느 타입의 청소기든지 현재 유통되고 있는 진공 청소기에서는 청소를 완료한 후에 집진장치에 집진된 먼지(이물질, 오물, 티끌 등)를 집진장치로부터 배출하여 버려야 한다. 집진장치로부터 먼지를 배출하는 과정에서 다시 먼지가 의도하지 않은 곳으로 배출되는 것은 바람직하지 않다.
종래의 진공 청소기용 집진장치는 멀티 사이클론 구조로서, 오염공기를 외부에서 흡입하여 먼지를 1차적으로 집진하는 제1사이클론과, 상기 제1사이클론과 연결되며 미세 먼지를 2차적으로 집진하는 제2사이클론으로 이루어진다. 멀티 사이클론에서 제2사이클론은 다수의 소형 사이클론의 집합이다.
종래의 진공 청소기용 집진장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저, 제1사이클론에서 1차적으로 먼지는 상대적으로 크기가 크기에, 먼지 저장부의 유입구에 걸리게 되는 문제가 발생하였으며, 이로 인해, 다른 먼지의 집진을 방해하였기에 집진 성능이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 먼지 저장부의 유입구에 걸리는 먼지의 집진을 위하여, 유입구를 회전시켜서 유입구에 걸리는 먼지를 집진부로 떨어뜨리는 구조에 대한 검토가 필요하다.
한편, 제1사이클론에서 걸러진 먼지를 집진하는 집진부에 좀 더 많은 먼지의 압축을 가능하게 하기 위해 압축판이 사용되었으며, 압축판의 구동을 위해 구동 모터가 필요하였다.
유입구에 걸리는 먼지를 집진부로 떨어뜨리기 위해, 유입구 측을 회전시켜야 하고, 이를 위해 다른 동력원을 구비한다면, 전력의 손실이 증가할 수 있으며 설계 공간의 패키지 측면에서 불리할 수 있다.
상부에 필터에 걸리는 먼지를 털어주는 장치 및 하부에 먼지를 압축시키는 장치를 구비하는 청소기의 경우는, 동력원으로서 하나의 모터를 구비할 수도 있었으나, 상기 장치들을 구동시키기 위해 모터를 양 방향으로 회전시키고, 이를 별도로 제어하여야 하였다. 이로 인해, 모터의 정회전 시에는 하부의 먼지를 압축시키는 장치만 동작시켰으며, 모터의 역회전 시에는 상부의 필터에 걸리는 먼지를 털어주는 장치만 동작시키게 되었다. 따라서, 각각 장치의 동작에 있어 단절이 있었으며, 두 동작이 동시에 이루어지게 하는 것에 어려움이 있었다.
이러한 문제들의 해결을 위해, 압축판과 먼지 털어주는 장치의 동작에 있어, 별도의 동력원을 설치하지 않으며 압축판을 구동시키는 구동 모터를 이용하고, 상기 동작들이 동시에 이루어지는 구조를 개발하고자 한다.
본 발명의 일 목적은 집진장치로부터 먼지와 미세먼지의 용이한 배출을 위해 제1 먼지 저장부 내에 집진된 먼지와 미세먼지를 각각 압축할 수 있는 집진장치 및 이를 구비하는 진공 청소기를 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 먼지를 압축하고 먼지를 털어주는 동작이 동시에 이루어질 수 있는 집진장치 및 이를 구비하는 진공 청소기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 제1 먼지 저장부의 상부에서 걸리는 먼지를 제1 먼지 저장부로 집진시키는 집진장치 및 이를 구비하는 진공 청소기를 제공하기 위한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 집진장치는, 제1케이스의 내부에 설치되고, 이물질과 함께 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 제1 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제1사이클론, 상기 제1사이클론의 상측에 장착되고, 상기 제1사이클론에 의해 먼지가 분리된 공기로부터 미세 먼지를 분리하여 제2 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제2사이클론, 적어도 일부가 상기 제2 먼지 저장부를 수용하는 제2케이스의 외주면을 따라 일 방향으로의 회전인 정회전 및 상기 정회전의 반대 방향 회전인 역회전하여 상기 제1 먼지 저장부에 저장된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치, 상기 압축장치의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 외주를 따라 나선형으로 연장되어 상기 제1 먼지 저장부로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인을 구비하는 스크류, 상기 압축장치의 상기 정회전 및 상기 역회전을 선택적으로 가능하게 하도록 상기 압축장치에 구동력을 전달하는 구동부, 및 상기 압축장치 및 상기 스크류 사이에 설치되어, 상기 압축장치가 상기 정회전 및 상기 역회전되는 상태에서, 상기 스크류를 상기 정회전 가능하게 하는 기어부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 기어부는, 상기 제2케이스의 외주에 설치되고, 상기 압축장치과 함께 회전 가능하도록 상기 압축장치의 상측에 결합되는 제1기어, 상기 제1기어에 이격되고, 상기 스크류의 내주에 배치되는 제2기어, 및 상기 제1기어 및 상기 제2기어 사이에 배치되어, 상기 제1기어의 회전력을 상기 제2기어에 전달하도록 상기 제1기어 및 상기 제2기어에 연결되는 링크기어를 포함한다.
상기 링크기어는, 서로 이격되도록 설치되고, 상기 제2기어에 각각 맞물리게 배치되는 제1 및 제2고정기어, 상기 제1 및 제2기어에 이격되도록 배치되고, 상기 제1고정기어에 맞물리게 배치되는 제3고정기어, 및 상기 제1기어의 회전력을 상기 제2 및 제3고정기어에 선택적으로 전달하기 위해, 상기 제2 및 제3고정기어에 선택적으로 맞물리도록 상기 제1기어 외주의 적어도 일부에 맞물리면서 선회 가능하게 배치되는 선회기어를 포함할 수 있다.
상기 스크류의 일 면에는 상기 제1기어의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되어 호선 방향을 따라 형성되는 가이드 절개부가 구비되고, 상기 가이드 절개부는 상기 선회기어의 선회를 가능하게 하도록 상기 선회기어의 회전축을 가이드할 수 있다.
상기 스크류의 일 면에는 상기 제1 내지 제3고정기어가 회전 가능하게 고정될 수 있다.
상기 가이드 절개부는, 제1기어, 제2고정기어 및 제3고정기어 사이에 구비되는 상기 스크류의 일 면에 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 가이드 베인은, 상기 스크류의 정회전에 의해 상기 스크류의 외주에 걸려있는 먼지를 상기 제1 먼지 저장부로 집진시키도록 상기 스크류의 외주에서 상기 일 방향을 따라 상측으로 경사지게 형성된다.
상기 가이드 베인은 복수 개로 구비되고, 상기 복수 개의 가이드 베인은 상기 스크류의 외주에서 사선 방향으로 돌출되며, 서로 간에 상기 스크류의 외주를 따라 일정 간격을 두고 이격되게 배치될 수있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 제1케이스에 힌지 결합되어 상기 제1 및 제2 먼지 저장부의 바닥면을 형성하고, 상기 먼지와 상기 미세 먼지가 동시에 배출되도록 상기 힌지에 의해 회전되어 상기 제1 및 제2 먼지 저장부를 동시에 개방시키는 하부 커버부를 더 포함한다.
상기 하부 커버부는, 상기 제1케이스에 힌지 결합되고, 상기 제1 먼지 저장부의 배출구를 개폐하도록 이루어지는 제1커버, 및 상기 제1커버가 상기 힌지에 의해 회전함에 따라 상기 제2 먼지 저장부의 배출구를 개폐하도록 상기 제1커버와 연결되는 제2커버를 포함할 수 있다.
상기 압축장치는, 구동력을 제공하는 모터에 회전 가능하게 연결되고, 상기 집진장치의 외부로 노출되도록 상기 제1커버에 설치되는 회전 기어, 상기 제1커버를 기준으로 상기 회전 기어의 반대쪽에 배치되며, 상기 회전 기어의 회전 시 상기 회전 기어와 함께 회전하도록 상기 제1커버를 관통해 상기 회전 기어와 연결되는 제1회전부, 상기 제2케이스의 외주에 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 하부 커버부에 의해 상기 제2 먼지 저장부의 배출구가 닫히면 상기 제1회전부와 맞물리도록 형성되는 제2회전부, 및 상기 회전 기어의 회전시 상기 제1회전부 및 상기 제2회전부와 함께 회전하도록 상기 제2회전부에 연결되며, 왕복 운동하면서 상기 제1 먼지 저장부의 먼지를 압축하는 먼지 압축 회전판을 포함할 수 있다.
상기 먼지 압축 회전판의 왕복 운동을 유도하고 상기 먼지 압축 회전판에 의해 압축된 먼지의 이동을 제한하도록, 상기 제1케이스의 내주면과 상기 제2케이스의 외주면 사이의 영역에 고정되는 먼지 압축 고정판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1회전부는 중심으로부터 방사형으로 형성되는 복수의 돌출부를 구비하고, 상기 제2회전부는 하측에 상기 돌출부의 단부를 수용하도록 이루어지는 수용부를 구비하며, 상기 돌출부의 단부가 상기 수용부에 삽입됨에 따라, 상기 제1회전부와 상기 제2회전부는 동시에 회전 가능하도록 서로 맞물릴 수 있다.
또한 상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 집진장치를 포함하는 진공청소기를 개시한다. 진공청소기는, 청소기 본체;
상기 청소기 본체에서 발생되는 흡입력에 의해 이물질을 포함하는 먼지를 상기 청소기 본체의 내부로 흡입하는 흡입부; 및
상기 흡입부를 통해 흡입된 공기로부터 이물질을 분리 및 집진하는 집진장치를 포함하고,
상기 집진장치는, 제1케이스의 내부에 설치되고, 이물질과 함께 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 제1 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제1사이클론, 상기 제1사이클론의 상측에 장착되고, 상기 제1사이클론에 의해 먼지가 분리된 공기로부터 미세 먼지를 분리하여 제2 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제2사이클론, 적어도 일부가 상기 제2 먼지 저장부를 수용하는 제2케이스의 외주면을 따라 일 방향으로의 회전인 정회전 및 상기 정회전의 반대 방향 회전인 역회전하여 상기 제1 먼지 저장부에 저장된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치, 상기 압축장치의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 외주를 따라 나선형으로 연장되어 상기 제1 먼지 저장부로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인을 구비하는 스크류, 상기 압축장치의 상기 정회전 및 상기 역회전을 선택적으로 가능하게 하도록 상기 압축장치에 구동력을 전달하는 구동부, 및 상기 압축장치 및 상기 스크류 사이에 설치되어, 상기 압축장치가 상기 정회전 및 상기 역회전되는 상태에서, 상기 스크류를 상기 정회전 가능하게 하는 기어부를 포함한다.
본 발명은 가이드 베인을 구비하는 스크류, 고정기어와 선회기어를 구비하는 기어부 등을 포함하여, 하나의 동력원에 의해 먼지 압축 회전판과 스크류의 회전 동작이 동시에 이루어지게 하는 집진장치를 제공한다.
본 발명에 의한 집진장치의 가이드 베인은 스크류의 외주에서 정회전하는 일 방향을 따라 상측으로 경사지게 형성되어서 이물질이 걸리더라도 제1 먼지 저장부로의 집진을 가능하게 한다.
본 발명의 진공청소기용 집진장치는 먼지 압축 회전판이 정방향 및 역방향으로 회전하는 상태에서도 스크류의 정회전을 가능하게 하여 제1 먼지 저장부의 유입구에 걸리는 먼지를 하방향으로 떨어뜨려서 집진성능을 향상시킨다.
본 발명의 진공청소기용 집진장치는 하나의 구동원에 의해 먼지 압축 회전판과 스크류의 동작을 가능하게 하고, 먼지 압축 회전판과 스크류는 별개의 동작으로 각각 구동되게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 업라이트 타입 진공 청소기의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 업라이트 타입 진공 청소기를 다른 방향에서 바라본 사시도.
도 3은 본 발명과 관련된 집진장치의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 집진장치의 내부 구조를 도시한 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 집진장치의 내부 구조를 다른 방향에서 바라본 개념도.
도 6은 도 3의 스크류의 내부 구조를 도시한 사시도.
도 7은 도 6에서 압축장치가 정방향으로의 회전하는 상태를 나타내는 개념도.
도 8은 도 6에서 압축장치가 역방향으로의 회전하는 상태를 나타내는 개념도.
도 9는 도 3의 하부 커버부를 분해하여 도시한 사시도.
도 10은 도 3의 제1부분 하측의 내부 구조를 도시한 단면도.
도 11은 도 10의 하측 커버부를 개방시키는 상태를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 집진장치 및 이를 구비하는 진공 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명과 관련된 업라이트 타입 진공 청소기(1)의 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 업라이트 타입 진공 청소기(1)를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 업라이트 타입 진공 청소기(1)는 흡입력을 발생시키는 흡입 모터를 구비하는 청소기 본체(10)와, 상기 청소기 본체(10)의 하측에 회전 가능하게 연결되며 바닥면에 놓이는 흡입부(20)와, 상기 청소기 본체(10)에 분리 가능하게 장착되는 집진장치(100)와, 상기 청소기 본체(10)에 분리 가능하게 장착되며, 바닥면 또는 바닥면 이외의 부분을 청소하기 위한 보조 흡입부(60, 70)와, 상기 청소기 본체(10)의 상부에 구비되는 손잡이(40)와, 상기 손잡이(40)와 상기 청소기 본체(10)에 연결되는 연결 호스(50)를 포함한다.
상기 흡입부(20)의 저면에는 바닥면의 먼지 등 및 공기를 흡입하기 위한 흡입구가 형성되고, 상기 흡입구의 내측에는 먼지나 이물질을 흡입구의 내측으로 유도하는 에지테이터(agitator)가 회전 가능하게 장착된다.
집진장치(100)는 상기 본체(10)의 앞쪽에 착탈 가능하게 장착되고, 상기 보조 흡입부(60, 70)는 상기 청소기 본체(10)의 뒷쪽에 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 도시되지 않은 흡입 모터는 상기 본체의 내부 하측에 위치하고, 상기 집진장치(100)는 상기 흡입 모터의 상부에서 상기 본체에 장착된다. 물론, 상기 흡입 모터의 위치는 반드시 상기 위치로 한정되는 것은 아니다.
상기 흡입 모터의 회전에 의해 생성된 흡입력에 의해 흡입된 공기는 상기 집진장치(100)를 통과한다. 이 과장에서 먼지와 미세먼지는 공기로부터 분리되고, 이렇게 분리된 먼지와 미세먼지는 상기 집진장치(100)의 내부에 저장된다.
한편, 상기 보조 흡입부(60, 70)에는 바닥면 또는 바닥면 이외의 부분을 청소하기 위한 노즐(70)과, 상기 노즐(70)과 상기 손잡이(40)가 연결되도록 하는 흡입관(60)을 포함된다. 그리고, 상기 본체(10)의 후면에는 상기 보조 흡입부(60, 70)의 장착을 위한 장착부(11)가 형성된다. 상기 장착부(11)에는, 상기 흡입관(60)이 장착되는 흡입관 장착부(12)와, 상기 노즐(70)이 장착되는 노즐 장착부(13)가 형성된다. 이를 통해, 상기 노즐을 별도로 보관하여야 하는 번거로움이 제거된다.
한편, 상기 손잡이(40) 내부에는 상기 노즐(70)을 통하여 흡입된 먼지 및 공기가 유동하는 유로(미도시)가 형성된다. 상기 연결 호스(50)는 상기 노즐(70)을 통하여 흡입된 먼지 및 공기가 상기 본체(10)로 이동되도록 한다.
상기 연결 호스(50)는, 길이 조절이 가능하며, 움직임이 자유로운 유연성 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 본체(10)의 배면 하측에는 구동휠이 장착된다.
이하에서는 일 예로 설명한 업라이트 타입 청소기(1)에 적용될 수 있는 본 발명의 집진장치(200)에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 5에서는 집진장치(200)의 전체적인 구성과 공기 및 이물질의 유동에 대하여 설명하고, 본 발명의 특징과 관련된 세부 구조에 대하여는 도 6 내지 도 11을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관련된 집진장치(200)의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 집진장치(200)의 내부 구조를 도시한 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 집진장치(200)의 내부 구조를 다른 방향에서 바라면 개념도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에서 제공하는 집진장치(200)는 먼지와 미세먼지를 구분하여 집진하고, 집진된 먼지와 미세먼지를 동시에 배출시킬 수 있는 구조를 갖는다. 집진장치(200)는 도 1 및 도 2에서 설명한 업라이트 진공 청소기(1)에 적용될 수 있는 것을 도시하였다. 다만 이 명세서에서 설명하는 집진장치(200)의 구조를 반드시 업라이트 진공 청소기(1)에만 한정하는 것은 아니고 캐니스터 진공 청소기에도 적용될 수 있다.
집진장치(200)는 제1사이클론, 제2사이클론(250), 제1 먼지 저장부(210), 제2 먼지 저장부(220), 하부 커버부(230) 및 압축장치(240)를 포함한다.
진공 청소기의 흡입 모터에서 발생하는 흡입력에 의해 공기와 이물질은 집진장치(200)의 입구(201)로 유입된다. 집진장치(200)의 입구(201)로 유입된 공기는 유로를 따라 유동하면서 제1사이클론과 제2사이클론(250)에서 순차적으로 여과되고 출구(202)를 통해 빠져나간다. 공기로부터 분리된 먼지와 미세먼지는 집진장치(200)에 포집된다.
사이클론이란 선회운동을 일으켜 분체에 작용하는 원심력에 의해 입자를 분리하는 장치를 가리킨다. 사이클론은 흡입력에 의해 청소기 본체의 내부로 유입된 공기로부터 먼지 또는 미세먼지 등의 이물질을 분리한다. 이 명세서에서는 상대적으로 큰 먼지를 "먼지"라고 지칭하고, 상대적으로 작은 먼지를 "미세먼지"로 지칭하며, "미세먼지"보다도 작은 먼지를 "초미세먼지"로 지칭한다.
도 3에 도시된 집진장치(200)에서 제1사이클론은 제1케이스(211), 제2케이스(221) 및 메쉬필터(261)에 의해 형성된다. 제1사이클론은 집진장치(200)에 유입된 공기로부터 1차적으로 먼지를 분리한다. 집진장치(200)의 입구(201)를 통해 제1케이스(211)의 내부로 유입된 공기와 이물질은 제1사이클론에 의해 공기와 먼지로 분리하여, 공기는 제2사이클론(250)으로 유입되고, 먼지는 제1 먼지 저장부(210)에 집진되게 된다.
원심력에 의해 상대적으로 무거운 먼지는 제1케이스(211)의 내주면과 메쉬필터(261) 사이의 영역에서 나선형으로 선회운동하면서 점차 아래로 유동한다. 메쉬필터(261)의 아래에는 먼지의 선회운동을 가이드 하도록 나선형의 유로를 형성하는 가이드 베인(281)이 형성된다. 공기로부터 분리된 먼지는 메쉬필터(261)의 하단에 설치된 가이드 베인(281)에 의해 가이드되어 제1 먼지 저장부(210)에 집진된다.
가이드 베인(281)은 후술하는 바와 같이 도 3 및 후술하는 도 6의 화살표 방향을 따라 상측으로 연장되는데, 화살표 방향은 스크류(280)의 회전 방향을 나타낸다. 가이드 베인(281)은 스크류(280)의 회전 방향을 따라 상측으로 경사지게 형성되어, 가이드 베인(281)에 먼지가 걸리게 되는 경우에 스크류(280)가 회전되어 하부로 먼지를 떨어뜨린다. 가이드 베인(281)의 상세 구조는 도 6 내지 도 8의 설명부분에서 좀 더 설명하기로 한다.
먼지와 미세먼지를 구분하는 크기의 기준은 메쉬필터(261)에 의해 결정될 수 있다. 메쉬필터(261)의 구멍을 통과하는 크기의 이물질은 미세먼지로 구분되고, 메쉬필터(261)의 구멍을 통과하지 못하는 크기의 이물질은 먼지로 구분될 수 있다.
집진장치(200)는 제1사이클론과 제2사이클론(250)을 기준으로, 제1사이클론이 배치되는 제1부분(200a)과 제2사이클론(250)이 배치되는 제2부분(200b)으로 구분할 수 있다. 집진장치(200)의 입구(201)는 제1부분(200a)의 상부에 형성되고, 집진장치(200)의 출구(202)는 제2부분(200b)의 상부에 형성된다.
먼지에 비해 상대적으로 가벼운 공기와 미세먼지는 메쉬필터(261)와 제2케이스(221)의 외주면 사이에 형성되는 연결유로(260)를 통해 제1부분(200a)으로부터 제2부분(200b)으로 유동한다.
도 4를 참조하면 제1부분(200a) 및 제2부분(200b)의 내부 구조를 확인할 수 있다.
연결유로(260)를 통해 제2부분(200b)으로 유동된 공기와 미세먼지는 제2부분(200b)의 둘레에 배치된 복수의 제2사이클론(250)으로 분배된다. 제2사이클론(250)도 제1사이클론과 마찬가지의 원리로 원심력을 이용하여 공기로부터 미세먼지를 분리한다.
공기와 미세먼지는 제2사이클론(250) 내에서 나선형으로 선회운동한다.
상대적으로 가벼운 공기는 제2사이클론(250)의 흡입력에 의해 상부로 배출된다. 공기는 제2부분(200b)의 상부에 형성된 출구(202)를 통해 배출된다. 제2사이클론(250)으로부터 출구(202)로 이어지는 유로에는 다공성의 프리필터(275)가 설치된다. 프리필터(275)는 공기로부터 초미세먼지를 여과한다.
상대적으로 작은 미세먼지는 제2사이클론(250)의 하부로 배출된다. 미세먼지는 중력에 의해 낙하하여 제2 먼지 저장부(220)에 집진된다. 제2사이클론(250)의 하부에는 제2 먼지 저장부(220)로 이어지는 배출유로(252)가 형성된다. 미세먼지는 상기 배출유로를 통해 제2사이클론(250)으로부터 제2 먼지 저장부(220)로 가이드 된다.
제1부분(200a)과 제2부분(200b)의 경계에는 가림막(273)이 형성된다. 가림막(273)은 한 방향의 유동을 형성하기 위한 것이다. 가림막(273)은 제2사이클론(250)들에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 가림막(273)이 없다면 제2사이클론(250)의 하부로 배출된 미세먼지가 다시 제2사이클론(250)의 입구쪽으로 유동할 수 있다.
도 5를 참조하면, 원형으로 배열되는 복수의 제2사이클론(250)의 둘레에는 제2사이클론(250)을 고정하기 위한 하우징(251)이 형성될 수 있다. 하우징(251)은 제2사이클론(250)과 일체로 형성될 수 있다. 제2사이클론(250)은 아래로 갈수록 내경이 좁아지는 콘 형태로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여 제2사이클론(250)의 윗부분끼리는 서로 접촉되어 있더라도 제2사이클론(250)의 아랫부분끼리는 서로 이격될 수 있다. 그리고 서로 인접한 제2사이클론(250)들의 사이에는 공기와 미세먼지가 유동할 수 있는 공간이 형성된다.
가림막(273)은 제2사이클론(250)들 사이에 형성되는 공간을 덮지 않는다. 제1부분(200a)에서 제2부분(200b)으로 이어지는 유로를 형성하는 연결유로(260)는 제2사이클론(250)들 사이의 공간으로 이어진다. 따라서, 제2사이클론(250)들 사이의 공간을 통해 제1부분(200a)으로부터 제2부분(200b)으로 공기와 미세먼지가 유동할 수 있다. 제2부분(200b)으로 유동된 미세먼지는 제2사이클론(250)들에 의해 둘러싸인 공간에서 제2사이클론(250)들로 분배된다.
제2사이클론(250) 하부의 출구와 이어지는 부분에는 미세먼지의 낙하를 가이드 하도록 경사지게 형성되는 경사부(222)가 형성될 수 있다. 미세먼지는 경사부(222)를 따라 제2 먼지 저장부(220)로 낙하한다.
다시 도 3과 도 4를 참조하면, 제1 먼지 저장부(210)는 제1사이클론에 의해 공기로부터 1차적으로 분리된 먼지를 집진하도록 이루어진다. 제1 먼지 저장부(210)는 제1케이스(211)의 내주면과 제2회전부(243)의 외주면 사이에 환형으로 형성된다. 제1 먼지 저장부(210)의 바닥면은 하부 커버부(230)의 제2커버(233)에 의해 형성되고, 먼지는 주로 하부 커버부(230)의 제2커버(233)에 쌓인다.
제1케이스(211)과 제2회전부(243)는 제1 먼지 저장부(210)를 형성하는 구성요소들이다. 제1케이스(211)는 집진장치(200)의 외관을 형성하고, 제2케이스(221) 및 제2회전부(243)는 상기 제1케이스(211)의 내부에 배치된다. 제1케이스(211), 제2케이스(221) 및 제2회전부(243)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성될 수 있다.
제2 먼지 저장부(220)는 제1 먼지 저장부(210)에 의해 감싸지도록 배치된다. 제2 먼지 저장부(220)는 도 3에 도시한 바와 같이 제1 먼지 저장부(210)의 가운데에 배치될 수 있다. 제2 먼지 저장부(220)는 제2사이클론(250)에 의해 공기로부터 2차적으로 분리된 미세먼지를 집진하도록 이루어진다. 제1 먼지 저장부(210)가 제1케이스(211), 제2케이스(221) 및 하부 커버부(230)에 의해 형성되는 것과 달리, 제2 먼지 저장부(220)는 제2케이스(221) 및 하부 커버부(230)의 제1커버(231)에 의해서 형성된다.
하부 커버부(230)는 제1케이스(211)에 힌지(231) 결합되어 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)의 바닥면을 형성한다. 제2커버(233)에 의해 제1 먼지 저장부(210)의 배출구는 기밀을 유지하므로, 제1 먼지 저장부(210)에 쌓인 먼지는 집진장치(200)의 외부로 누출되지 않는다. 또한, 제1커버(231)에 의해 제2 먼지 저장부(220)의 배출구는 기밀을 유지하므로, 제2 먼지 저장부(220)에 쌓인 먼지는 제1 먼지 저장부(210) 또는 집진장치(200)의 외부로 누출되지 않는다.
만약 하부 커버부(230)에 쌓인 먼지가 한곳에 모여 있지 않고 분산되어 있으면, 먼지를 버리는 과정에서 하부 커버부(230)에 쌓인 먼지가 흩날리거나 의도하지 않은 곳으로 배출될 가능성이 있다. 본 발명은 이러한 문제를 극복하고자 압축장치(240)를 이용하여 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지를 압축한다.
압축장치(240)는 적어도 일부가 하부 커버부(230)에 회전 가능하게 연결된다. 압축장치(240)는 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지를 압축하도록 제2케이스(221)의 외주면을 따라 왕복 운동한다. 압축장치(240)에 의하여 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지는 압축되고, 제1 먼지 저장부(210)의 일부 영역에 모이게 된다. 이에 따라 먼지를 머리는 과정에서 먼지의 흩날림을 억제할 수 있고, 의도하지 않은 곳으로 배출될 가능성을 현저하게 낮출 수 있다.
도 6은 도 3의 스크류(280)의 내부 구조를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에서 압축장치(240)가 정방향으로의 회전하는 상태를 나타내는 개념도이다. 또한, 도 8은 도 6에서 압축장치(240)가 역방향으로의 회전하는 상태를 나타내는 개념도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 스크류(280), 기어부(290) 및 압축장치(240) 등의 구조 및 동작에 대하여 서술한다.
압축장치(240)는 적어도 일부가 제2케이스(221)의 외주에 이격되어 정회전 및 역회전 가능한데, 구동부(249)로부터 구동력을 전달받아서 회전됨에 따라 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지를 압축한다. 정회전은 일 방향으로의 회전일 수 있는데, 도 6 내지 도 8에는 스크류(280)가 시계 방향으로의 회전하는 일례가 도시되어 있으며, 스크류(280)가 회전하는 시계 방향으로의 회전을 정회전으로 서술하기로 하며, 상기 정회전과 반대되는 반시계 방향으로의 회전을 역회전으로 서술하기로 한다. 하지만, 발명의 권리가 이에 한정되는 것은 아니다.
구동부(249)는 압축장치(240)에 구동력을 전달하여 정회전 및 역회전을 선택적으로 가능하게 한다. 구동부(249)는 모터를 포함할 수 있는데, 전원부(미도시)로부터 전력을 공급받아서, 구동력을 압축장치(240)에 전달할 수 있다. 구동부(249)에는 회전 기어(241a)가 연결되어 회전 기어(241a)를 통해 먼지 압축 회전판(244)에 구동력을 전달하여, 먼지 압축 회전판(244)은 왕복 회전된다.
압축장치(240)는 후술하는 바와 같이 먼지 압축 회전판(244)을 포함하는데, 먼지 압축 회전판(244)은 구동부(249)로부터 전달받은 구동력에 의해 회전된다. 먼지 압축 회전판(244)은 정회전되다가 압축된 먼지에 의해 정회전되는 방향으로의 이동이 제한되는 경우, 역회전되어 제1 먼지 저장부(210)의 다른 부분의 먼지를 압축함으로서 먼지 압축 회전판(244)이 멈추지 않으며 동작을 이어가게 된다.
스크류(280)는 압축장치(240)의 상측에 회전 가능하게 설치된다. 스크류(280)는 스크류(280)의 외주를 따라 나선형으로 연장되어 제1 먼지 저장부(210)로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인(281)을 구비한다. 가이드 베인(281)은 스크류(280)의 외주에서 제1케이스(211)의 내주를 향해 연장되는데, 상기 정회전의 방향인 일 방향을 따라 상측으로 경사지게 형성될 수 있다.
가이드 베인(281)은 복수 개로 구비될 수 있는데, 복수 개의 가이드 베인(281)은 스크류(280)의 외주에서 사선 방향으로 돌출되고 스크류(280)의 외주를 따라 일정 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 도 3에는 복수 개의 가이드 베인(281)이 상하 간격으로 일정 간격 이격되게 배치되는 일례가 도시되어 있다.
가이드 베인(281)에는 제1사이클론에서 분리된 먼지 등이 걸릴 수가 있는데, 이경우, 가이드 베인(281)에 걸림된 먼지에 의해 다른 먼지의 집진이 방해되어, 제1 먼지 저장부(210)에 집진되는 집진 성능이 저하될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 먼지 압축 회전판(244)이 정방향 또는 역방향으로 회전되고, 이에 연결되는 스크류(280)가 정방향으로 회전됨에 따라 가이드 베인(281)에 걸리는 분리된 먼지가 하부로 떨어지게 된다. 한편, 먼지 압축 회전판(244)이 정방향 또는 역방향으로 회전되어도 스크류(280)는 정방향되는 것은 후술하는 기어부(290)에 의해 가능하게 되며, 이에 관해서는 후술한다.
전술한 바와 같이, 가이드 베인(281)이 회전되는 정방향을 따라서 상측으로 형성되는데, 스크류(280)가 회전되어 원심력을 받으며 정방향으로 회전되는 가이드 베인(281)에 의해 가이드되며, 중력을 받으며 가이드 베인(281)에 걸려있는 먼지가 아래로 떨어지게 된다.
기어부(290)는 압축장치(240) 및 스크류(280) 사이에 설치되는데, 압축장치(240)의 먼지 압축 회전판(244)이 정회전 및 역회전되는 상태에서 스크류(280)의 정회전을 가능하게 한다.
한편, 기어부(290)는 압축장치(240)에 연결되는 제1기어(291), 스크류(280)의 내주에 배치되는 제2기어(292) 및 제1기어(291)와 제2이어에 연결되는 링크기어(293)를 포함할 수 있다.
제1기어(291)는 압축장치(240)의 상측에 결합되어 압축장치(240)의 상측에 회전 가능하게 결합된다. 제2케이스(221)의 외주에는 제2케이스(221)와 소정 거리 이격되어 배치되고, 구동부(249)에서 발생되는 구동력에 의해 회전하는 제2회전부(243)가 설치되는데, 도 6 등에 도시되는 바와 같이, 제2회전부(243)의 외주 상측에는 제1기어(291)가 결합된다. 이런 구조에 의해, 제1기어(291)는 압축장치(240)와 함께 회전될 수 있게 된다.
제2기어(292)는 제1기어(291) 및 링크기어(293)를 통해 전달되는 구동력에 의해 스크류(280)와 함께 정회전되도록, 스크류(280)의 내주에 결합된다.
링크기어(293)는 제1 및 제2기어(291, 292) 사이에 배치되어 제1기어(291)의 회전력을 제2기어(292)에 전달하도록 제1 및 제2기어(291, 292)에 연결된다. 또한, 링크기어(293)는 제1 내지 제3고정기어(294, 295, 296) 및 선회기어(297)를 포함한다.
제1 및 제2고정기어(294, 295)는 제2기어(292)에 맞물리게 배치되는데, 제1 및 제2고정기어(294, 295)는 서로가 이격되도록 이루어진다. 또한, 제3고정기어(296)는 일례로, 제1고정기어(294)에 맞물리도록 배치될 수 있다. 제1 내지 제3고정기어(294, 295, 296)의 회전축은 스크류(280)의 안쪽 바닥면(283)에 결합될 수 있으며, 또는 제1 및 제2기어(291, 292)의 설치 높이를 고려하여 바닥면(283)에서 소정 거리 돌출된 면에 결합될 수 있다.
선회기어(297)는 제1기어(291)에 맞물리면서 제1기어(291) 외주의 적어도 일부에서 선회 가능하게 배치되고, 한편으로는 제2 및 제3고정기어(295, 296)에 선택적으로 맞물리게 된다. 도 8에는 압축장치(240)의 역회전에 의해, 선회기어(297)가 제1기어(291) 및 제3고정기어(296)와 맞물려 있는 일례가, 도 8에는 압축장치(240)의 정회전에 의해, 선회기어(297)가 제1기어(291) 및 제2고정기어(295)와 맞물려 있는 일례가 도시된다.
또한, 선회기어(297)는 스크류(280)의 일 면에 형성되는 가이드 절개부(284)에 선회 가능하게 설치되는데, 도 6 등에는 제1기어(291)의 외주에 소정 거리 이격되는 호선 방향을 따라 형성되는 가이드 절개부(284)의 일례가 도시된다. 가이드 절개부(284), 제1기어(291) 및 제2케이스(221)는 동심으로 배치되는 것이 바람직하다.
이런 구조로 인해, 제1기어(291)의 회전력은 제2 및 제3고정기어(295, 296)에 선택적으로 전달되는 구조를 형성하는데, 제2고정기어(295)에 전달되는 회전력은 다시 제2기어(292)로 전달되고, 제3고정기어(296)에 전달되는 회전력은 제1고정기어(294)에 전달되어 제2기어(292)로 전달된다. 제1 또는 제2고정기어(294, 295)를 통해 전달되는 회전력에 의해서 스크류(280)는 정회전 가능하게 된다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 구동부(249)에서 기어부(290)를 통해 스크류(280)로 전달되는 동작에 대하여 서술한다.
도 7을 참조하면, 제1기어(291)는 구동부(249)에서 전달된 구동력에 의해 먼지 압축 회전판(244)이 정방향으로 회전하고, 먼지 압축 회전판(244)에 연결되는 제1기어(291)도 함께 회전하게 된다. 선회기어(297)는 제1기어(291)가 정회전함에 따라 제1기어(291)에 맞물리면서 역회전하고, 가이드 절개부(284)에서 정회전 방향으로 선회하여 제2고정기어(295)에 맞물리게 된다. 제2고정기어(295)는 역회전하는 선회기어(297)에 맞물려서 정회전하게 된다. 이에 따라 제2기어(292)는 제2고정기어(295)에 맞물려서 정회전하게 된다.
도 8을 참조하면, 제1기어(291)는 구동부(249)에서 전달된 구동력에 의해 먼지 압축 회전판(244)이 역방향으로 회전하고, 먼지 압축 회전판(244)에 연결되는 제1기어(291)도 함께 회전하게 된다. 선회기어(297)는 제1기어(291)가 역회전함에 따라 제1기어(291)에 맞물리면서 정회전하고, 가이드 절개부(284)에서 역회전 방향으로 선회하여 제3고정기어(296)에 맞물리게 된다. 제3고정기어(296)는 정회전하는 선회기어(297)에 맞물려서 역회전하게 되고, 제3고정기어(296)에 맞물리는 제1고정기어(294)는 정회전하게 된다. 이에 따라 제2기어(292)는 제1고정기어(294)에 맞물려서 정회전하게 된다.
도 9는 도 3의 하부 커버부(230)를 분해하여 도시한 사시도이고, 도 10은 도 3의 제1부분(200a) 하측의 내부 구조를 도시한 단면도이다. 또한, 도 11은 도 10의 하측 커버부(230)를 개방시키는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 집진장치의 제1부분(200a)의 하측을 중점으로 서술하기로 한다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 제1 먼지 저장부(210)의 배출구와 제2 먼지 저장부(220)의 배출구는 나란한 방향을 향해 개구되도록 형성될 수 있다. 하부 커버부(230)는 먼지와 미세먼지가 동시에 배출되도록 힌지(235)에 의해 회전되어 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)를 동시에 개방시킨다.
하부 커버부(230)는 제1커버(231)와 제2커버(233)를 포함한다.
제1커버(231)는 제1케이스(211)에 힌지(235) 결합된다. 제1커버(231)는 제1 먼지 저장부(210)의 배출구를 개폐하도록 이루어진다. 제1커버(231)는 제1 먼지 저장부(210)의 배출구를 밀폐시키도록 외주면에 제1실링부재(232)를 구비한다. 제1실링부재(232)는 제1케이스(211)의 내주면에 대응되도록 환형으로 형성된다. 제1커버(231)가 제1케이스(211)에 결합되면, 제1실링부재(232)의 적어도 일부는 제1 먼지 저장부(210)의 내부로 삽입되고 제1케이스(211)의 내주면에 의해 압축되어 탄성적으로 변형된다. 제1실링부재(232)에 의해 제1커버(231)는 제1 먼지 저장부(210)의 배출구를 밀폐시킬 수 있다.
제2커버(233)는, 제1커버(231)가 힌지(235)에 의해 회전함에 따라 제2 먼지 저장부(220)의 배출구를 개폐하도록 상기 제1커버(231)와 연결된다. 제2커버(233)는 제1커버(231)와 연결되어 있으므로 제1커버(231)가 힌지(235)에 의해 회전하면, 제2커버(233)도 제1커버(231)를 따라 회전한다. 따라서, 하부 커버부(230)는 제1 먼지저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)를 동시에 개방시킬 수 있다.
제2커버(233)는 제2 먼지 저장부(220)의 배출구를 밀폐시키도록 외주면에 제2실링부재(234)를 구비한다. 제2실링부재(234)는 제2케이스(221)의 내주면에 대응되도록 환형으로 형성된다. 제1커버(231)가 제1케이스(211)을 밀폐시키면, 제2실링부재(234)의 적어도 일부는 제2 먼지 저장부(220)의 내부로 삽입되고 제2케이스(221)의 내주면에 의해 압축되어 탄성적으로 변형된다. 제2실링부재(234)에 의해 제2커버(233)는 제2 먼지 저장부(220)의 배출구를 밀폐시킬 수 있다.
집진장치(200)는 외력에 의해 풀리기 전까지 제1케이스(211)으로부터 제1커버(231)의 이탈을 방지하는 체결부(236)를 포함한다. 체결부(236)는 힌지(235)의 반대쪽에서 제1케이스(211)과 제1커버(231)를 결합시킨다.
체결부(236)는 예를 들어 버튼식의 후크를 적용할 수 있다. 힌지(235)를 중심으로 제1커버(231)를 회전시켜 제1케이스(211)에 밀착시키면, 후크는 자연적으로 제1커버(231)에 걸려 제1케이스(211)과 제1커버(231)를 체결시킬 수 있다. 사용자가 버튼을 누르면 후크의 체결이 해제되고, 제1커버(231)는 힌지(235)를 중심으로 회전하여 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)를 동시에 개방시킬 수 있다.
사용자가 집진장치(200)로부터 먼지와 미세먼지를 배출시키고자 하는 경우, 체결부(236)에 의한 체결을 해제해야 한다. 체결부(236)에 의한 체결이 해제됨과 동시에 하부 커버부(230)는 중력에 의해 힌지(235)를 중심으로 회전한다. 이에 따라 사용자는 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지와 제2 먼지 저장부(220)에 집진된 미세먼지를 손쉽게 동시에 배출시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명은 먼지와 미세먼지를 2회에 걸쳐 버려야 하는 불편함을 제거할 수 있다.
특히, 본 발명은 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치(240)를 포함한다. 압축장치(240)에 의해 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지는 제1 먼지 저장부(210)의 일부 영역에 압축된다. 따라서, 본 발명의 압축장치(240)와 하부 커버부(230)를 이용하면 사용자에게 압축된 먼지와 미세먼지를 손쉽게 동시에 버릴 수 있는 편리함을 제공할 수 있다.
이러한 압축장치(240) 및 하부 커버부(230)의 세부 구조에 대하여 도 9 내지 도 11을 함께 참고하여 설명한다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 압축장치(240)는 회전 기어(241a), 제1회전부(242), 제2회전부(243) 및 먼지 압축 회전판(244)을 포함한다.
회전 기어(241a)는 집진장치(200)의 외부로 노출되도록 제1커버(231)에 결합된다. 회전 기어(241a)는 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 집진장치(200)가 청소기 본체에 결합되면, 회전 기어(241a)는 먼지 압축 회전판(244)을 회전시키도록 구동부(249)로부터의 구동력을 제1 및 제2회전부(242, 243)에 전달한다.
집진장치(200)는 도 1에서 설명한 바와 같이 청소기 본체에 장착되거나 상기 청소기 본체로부터 분리될 수 있다. 도 10을 참조하면, 제1커버(231)에는 집진장치(200)가 청소기 본체의 정해진 위치에 결합되는 것을 가이드 하기 위한 가이드부(231')가 형성될 수 있다. 가이드부(231')는 제1커버(231)로부터 돌출되도록 형성된다. 청소기 본체에는 집진장치(200)를 수용하기 위한 공간이 형성되며, 집진장치(200)를 수용하기 위한 공간에는 상기 가이드부(231')에 대응되는 홈이 형성될 수 있다. 집진장치(200)를 청소기 본체에 결합시키면 집진장치(200)는 가이드부(231')와 홈에 의해 가이드되어 정해진 위치에 장착될 수 있다. 집진장치(200)가 청소기 본체에 장착되면 회전 기어(241a)는 자연스럽게 청소기 본체의 기어와 맞물리게 된다.
회전 기어(241a)는 청소기 본체에 연결된 구동부(249)로부터 구동력을 전달받는다. 청소기 본체의 구동부(249)는 예를 들어 모터를 포함한다. 모터의 회전 반향에 반대 방향으로 반발력이 가해지면, 모터는 회전 방향을 반대 방향으로 바꿀 수 있다. 구동부(249)의 모터는 먼지를 포함한 공기를 외부로부터 흡입하는 흡입 모터와 구별된다.
도 10에는 구동부(249)가 회전 기어(241a)에 구동력을 직접 전달하는 일례가 도시되어 있으나, 구동부(249)와 회전 기어(241a)의 연결관계가 이에 한정되는 것은 아니고, 구동부(249)는 다른 기어 또는 동력전달장치를 통해 회전 기어(241a)에 구동력을 전달할 수도 있다.
제1회전부(242)는 제1커버(231)를 기준으로 회전 기어(241a)의 반대쪽에 배치된다. 따라서, 제1커버(231)가 체결부(236)에 의해 제1케이스(211)에 체결되어 있을 때, 회전 기어(241a)는 집진 장치의 외부로 노출되는 반면 제1회전부(242)는 집진장치(200)의 내부에 배치된다.
제1회전부(242)는 회전 기어(241a)의 회전 시 상기 회전 기어(241a)와 함께 회전하도록 상기 제1커버(231)를 관통해 상기 회전 기어(241a)와 연결된다. 이를 위해, 회전축(241b)이 구비되는데, 회전축(241b)은 제1 및 제2회전부(242, 243)를 동축으로 회전시킨다.
제2회전부(243)는 제2케이스(221)의 외주에 이격되게 설치된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 제2케이스(221)의 단부는 환형으로 형성되고, 제2회전부(243)는 전체적으로 원통형으로 형성되어 상기 제2케이스(221)의 외주에 이격 설치될 수 있다. 제2케이스(221)는 고정되고, 제2회전부(243)는 상기 제2케이스(221)의 외주에서 상대 회전할 수 있다.
제1회전부(242)는 회전 중심으로부터 방사형으로 형성되는 복수의 돌출부(242a)를 구비한다. 그리고, 제2회전부(243)는 하단부에 돌출부(242a)의 단부를 수용하도록 이루어지는 수용부(243a)를 구비한다. 제1커버(231)가 체결부(236)에 의해 제1케이스(211)에 체결된 상태에서 돌출부(242a)의 단부는 수용부(243a)에 삽입된다. 이에 따라 제1회전부(242)와 제2회전부(243)는 동시에 회전 가능하도록 서로 맞물린다.
돌출부(242a)와 수용부(243a)는 서로 형합되지 않는 위치에서도 경사에 의해 미끄러져 서로 맞물리도록 각각 서로 대응되는 경사면(242b, 243b)을 구비한다. 하부 커버부(230)가 제1 먼지 저장부(210)의 배출구와 제2 먼지 저장부(220)의 배출구를 밀폐시키는 과정에서 제1회전부(242)와 제2회전부(243)는 서로 맞물리게 되는데, 이 과정에서 각 돌출부(242a)는 각 수용부(243a)와 형합되지 않는 위치에서 수용부(243a)에 삽입될 수 있다. 그럼에도 불구하고 돌출부(242a)와 수용부(243a)는 경사면(242b, 243b)을 구비하므로 제1회전부(242)와 제2회전부(243)는 경사면(242b, 243b)에 의해 미끄러져 서로 상대 이동될 수 있고 자연스럽게 형합될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2케이스(221)는 제1커버(231)로부터 이격되게 배치된다. 제2커버(233)는 제2케이스(221)에 결합되기 위해 제1커버(231)와 단차(d)를 형성한다. 제1회전부(242)는 제2케이스(221)과 제1커버(231)의 사이에 형성된 공간에서 회전하도록 배치되고, 제2회전부(243)는 제1케이스(211)와 제2케이스(221) 사이의 공간에 회전하도록 배치된다. 그리고, 제2커버(233)는 제2 먼지 저장부(220)의 내부로 삽입 가능하도록 제1회전부(242)의 회전 중심축(242') 위에 설치된다. 제2커버(233)가 제1커버(231)와 단차(d)를 형성하는 이유는 상기 제2 먼지 저장부(220)의 내부로 삽입되기 위해서이다.
제2커버(233)가 제1회전부(242)를 따라 회전하게 되면 제2 먼지 저장부(220)의 내부에 집진된 미세먼지가 제1 먼지 저장부(210)나 집진장치(200)의 외부로 누출될 우려가 있다. 이를 방지하기 위해 제2커버(233)는 제1회전부(242)와 상대 회전 가능하게 연결된다. 그리고, 제2실링부재(234)는 제2 먼지 저장부(220)의 배출구를 밀폐시키도록 제1회전부(242)의 회전 시 제2케이스(221)의 내주면과 접촉되어 형성되는 마찰력으로 제2커버(233)의 회전을 제한한다. 따라서, 제1회전부(242)가 회전하더라도 제2커버(233)는 제2실링부재(234)에 의해 거의 회전하지 않을 수 있다. 이와 같은 구성은 제2 먼지 저장부(220)의 내부에 집진된 미세먼지의 누출을 차단할 수 있다.
먼지 압축 회전판(244)은 회전 기어(241a)의 회전 시 제1회전부(242) 및 제2회전부(243)와 함께 회전한다. 먼지 압축 회전판(244)이 제2회전부(243)의 외주에서 제1 먼지 저장부(210)에서 연장되는 일례가 도 4 및 도 9 등에 도시된다. 먼지 압축 회전판(244)은, 제1회전부(242)로부터 동력을 전달받아 제2회전부(243)와 함께 회전하도록 이루어질 수 있다. 먼지 압축 회전판(244)은 왕복 운동하면서 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지를 압축한다.
앞서 설명한 청소기 본체의 구동부(예를 들어, 모터)는 구동력을 제공하는 회전 방향에 대하여 반대 방향으로 반발력을 받으면, 회전 방향을 반대 방향으로 바꿀 수 있다. 먼지 압축 회전판(244)은 청소기 본체의 기어, 회전 기어(241a), 제1회전부(242) 및 제2회전부(243)를 통해 구동력을 전달받는다. 따라서, 구동부(249)의 회전 방향이 반대 방향으로 전환되면, 먼지 압축 회전판(244)의 회전 방향도 반대 방향으로 전환될 수 있다.
집진장치(200)는 먼지 압축 고정판(245)을 더 포함한다.
먼지 압축 고정판(245)은 제1케이스(211)의 내주면과 제2케이스(221)의 외주면 사이의 영역에서 제1케이스(211), 제2케이스(221) 또는 하부 커버부(230)에 고정될 수 있다. 먼지 압축 고정판(245)은 먼지 압축 회전판(244)과 실질적으로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
먼지 압축 고정판(245)은 먼지 압축 회전판(244)의 왕복 운동을 유도한다. 먼지 압축 회전판(244)이 제2케이스(221)의 외주면을 따라 회전하다가 먼지 압축 고정판(245)에 가까워지면 반발력이 발생한다. 이에 따라 청소기 본체 내부의 구동부(249)는 회전하던 반대 방향으로 회전하게 되고, 구동부(249)와 순차적으로 연결된 청소 본체의 기어, 회전 기어(241a), 제1회전부(242) 및 제2회전부(243)도 반대방향으로 회전하게 된다. 그리고, 제2회전부(243)와 연결된 먼지 압축 회전판(244)도 회전하던 방향과 반대 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 먼지 압축 회전판(244)은 먼지 압축 고정판(245)을 기준으로 어느 한 쪽에서 다른 한 쪽으로 회전하고 다시 다른 한쪽에서 어느 한 쪽으로 회전을 반복하는 왕복 운동하게 된다. 그리고, 제1 먼지 저장부(210)의 내부에 집진된 먼지는 먼지 압축 회전판(244)의 왕복 운동에 의해 먼지 압축 고정판(245)의 양쪽에 압축된다.
먼지 압축 고정판(245)은 압축된 먼지의 이동을 제한한다. 먼지 압축 회전판(244)과 달리 먼지 압축 고정판(245)은 고정되어 있으므로, 상기 먼지 압축 고정판(245)의 양면에 압축된 먼지는 먼지 압축 고정판(245)에 의해 이동을 제한받는다. 따라서, 제1 먼지 저장부(210) 내에서 먼지 압축 회전판(244)이 지속적으로 왕복 운동하더라도, 먼지 압축 고정판(245)은 압축된 먼지의 흩날림을 방지할 수 있다.
도 11은 하부 커버부(230)가 열린 상태의 집진장치(200)를 나타내는 단면도다.
진공 청소기의 작동 중에는 압축장치(240)가 제1 먼지 저장부(210)의 내부에 집진된 먼지를 지속적으로 압축하므로, 진공 청소기의 작동이 완료된 시점에서 먼지는 먼지 압축 고정판(245)의 양쪽면에 압축된 상태로 존재한다.
집진장치(200)의 내부에 집진된 먼지와 미세먼지를 배출하기 위해서 사용자가 체결부(236)의 체결을 해제하게 되면, 도 11에 도시된 바와 같이 하부 커버부(230)는 힌지(235)를 중심으로 회전하게 되고 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)을 개방시키게 된다.
도 11을 참조하면, 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)가 개방되면, 서로 맞물려 있던 제1회전부(242)와 제2회전부(243)는 서로 멀어지게 된다. 제1회전부(242)는 하부 커버부(230)에 결합되어 있으므로 하부 커버부(230)를 따라 이동한다. 제2회전부(243)는 제2케이스(221)의 외주에 배치된 상태를 유지한다.
하부 커버부(230)는 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)의 바닥면을 형성하고 제1 먼지 저장부(210)와 제2 먼지 저장부(220)를 동시에 개방시키므로, 본 발명의 구조를 이용하면 제1 먼지 저장부(210)에 집진된 먼지와 제2 먼지 저장부(220)에 집진된 미세먼지를 동시에 배출할 수 있다. 또한, 먼지는 압축장치(240)에 의해 압축되어 있으므로, 먼지의 흩날림을 방지할 수 있으며 중력에 의해 쉽게 배출시킬 수 있다.
본 발명은 압축장치(240)를 이용한 먼지의 압축과 하부 커버부(230)를 이용한 먼지 및 미세먼지의 동시 배출을 통해 먼지 배출에 대한 편의성을 극대화시킬 수 있다.
이상에서 설명한 진공청소기용 집진장치 및 이를 구비하는 진공청소기는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 상술한 발명의 상세한 설명은 본 발명의 실시예로서 통상의 기술자가 발명을 실시하기 위한 구체적인 예시이고, 출원인의 권리가 이에 한정되는 것은 아니다. 출원인의 권리는 이하에서 서술되는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여진다.

Claims (14)

  1. 제1케이스의 내부에 설치되고, 이물질과 함께 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 제1 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제1사이클론;
    상기 제1사이클론의 상측에 장착되고, 상기 제1사이클론에 의해 먼지가 분리된 공기로부터 미세 먼지를 분리하여 제2 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제2사이클론;
    적어도 일부가 상기 제2 먼지 저장부를 수용하는 제2케이스의 외주면을 따라 일 방향으로의 회전인 정회전 및 상기 정회전의 반대 방향 회전인 역회전하여 상기 제1 먼지 저장부에 저장된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치;
    상기 압축장치의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 외주를 따라 나선형으로 연장되어 상기 제1 먼지 저장부로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인을 구비하는 스크류;
    상기 압축장치의 상기 정회전 및 상기 역회전을 선택적으로 가능하게 하도록 상기 압축장치에 구동력을 전달하는 구동부; 및
    상기 압축장치 및 상기 스크류 사이에 설치되어, 상기 압축장치가 상기 정회전 및 상기 역회전되는 상태에서, 상기 스크류를 상기 정회전 가능하게 하는 기어부를 포함하는 진공청소기용 집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 제2케이스의 외주에 설치되고, 상기 압축장치과 함께 회전 가능하도록 상기 압축장치의 상측에 결합되는 제1기어;
    상기 제1기어에 이격되고, 상기 스크류의 내주에 배치되는 제2기어; 및
    상기 제1기어 및 상기 제2기어 사이에 배치되어, 상기 제1기어의 회전력을 상기 제2기어에 전달하도록 상기 제1기어 및 상기 제2기어에 연결되는 링크기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 링크기어는,
    서로 이격되도록 설치되고, 상기 제2기어에 각각 맞물리게 배치되는 제1 및 제2고정기어;
    상기 제1 및 제2기어에 이격되도록 배치되고, 상기 제1고정기어에 맞물리게 배치되는 제3고정기어; 및
    상기 제1기어의 회전력을 상기 제2 및 제3고정기어에 선택적으로 전달하기 위해, 상기 제2 및 제3고정기어에 선택적으로 맞물리도록 상기 제1기어 외주의 적어도 일부에 맞물리면서 선회 가능하게 배치되는 선회기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스크류의 일 면에는 상기 제1기어의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되어 호선 방향을 따라 형성되는 가이드 절개부가 구비되고,
    상기 가이드 절개부는 상기 선회기어의 선회를 가능하게 하도록 상기 선회기어의 회전축을 가이드하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스크류의 일 면에는 상기 제1 내지 제3고정기어가 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가이드 절개부는,
    제1기어, 제2고정기어 및 제3고정기어 사이에 구비되는 상기 스크류의 일 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은,
    상기 스크류의 정회전에 의해 상기 스크류의 외주에 걸려있는 먼지를 상기 제1 먼지 저장부로 집진시키도록 상기 스크류의 외주에서 상기 일 방향을 따라 상측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 베인은 복수 개로 구비되고,
    상기 복수 개의 가이드 베인은 상기 스크류의 외주에서 사선 방향으로 돌출되며, 서로 간에 상기 스크류의 외주를 따라 일정 간격을 두고 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1케이스에 힌지 결합되어 상기 제1 및 제2 먼지 저장부의 바닥면을 형성하고, 상기 먼지와 상기 미세 먼지가 동시에 배출되도록 상기 힌지에 의해 회전되어 상기 제1 및 제2 먼지 저장부를 동시에 개방시키는 하부 커버부를 더 포함하는 진공청소기용 집진장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부 커버부는,
    상기 제1케이스에 힌지 결합되고, 상기 제1 먼지 저장부의 배출구를 개폐하도록 이루어지는 제1커버; 및
    상기 제1커버가 상기 힌지에 의해 회전함에 따라 상기 제2 먼지 저장부의 배출구를 개폐하도록 상기 제1커버와 연결되는 제2커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압축장치는,
    구동력을 제공하는 모터에 회전 가능하게 연결되고, 상기 집진장치의 외부로 노출되도록 상기 제1커버에 설치되는 회전 기어;
    상기 제1커버를 기준으로 상기 회전 기어의 반대쪽에 배치되며, 상기 회전 기어의 회전 시 상기 회전 기어와 함께 회전하도록 상기 제1커버를 관통해 상기 회전 기어와 연결되는 제1회전부;
    상기 제2케이스의 외주에 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 하부 커버부에 의해 상기 제2 먼지 저장부의 배출구가 닫히면 상기 제1회전부와 맞물리도록 형성되는 제2회전부; 및
    상기 회전 기어의 회전시 상기 제1회전부 및 상기 제2회전부와 함께 회전하도록 상기 제2회전부에 연결되며, 왕복 운동하면서 상기 제1 먼지 저장부의 먼지를 압축하는 먼지 압축 회전판을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 먼지 압축 회전판의 왕복 운동을 유도하고 상기 먼지 압축 회전판에 의해 압축된 먼지의 이동을 제한하도록, 상기 제1케이스의 내주면과 상기 제2케이스의 외주면 사이의 영역에 고정되는 먼지 압축 고정판을 더 포함하는 진공청소기용 집진장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1회전부는 중심으로부터 방사형으로 형성되는 복수의 돌출부를 구비하고,
    상기 제2회전부는 하측에 상기 돌출부의 단부를 수용하도록 이루어지는 수용부를 구비하며,
    상기 돌출부의 단부가 상기 수용부에 삽입됨에 따라, 상기 제1회전부와 상기 제2회전부는 동시에 회전 가능하도록 서로 맞물리는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 집진장치.
  14. 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에서 발생되는 흡입력에 의해 이물질을 포함하는 먼지를 상기 청소기 본체의 내부로 흡입하는 흡입부; 및
    상기 흡입부를 통해 흡입된 공기로부터 이물질을 분리 및 집진하는 집진장치를 포함하고,
    상기 집진장치는,
    제1케이스의 내부에 설치되고, 이물질과 함께 유입된 공기로부터 먼지를 분리하여 제1 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제1사이클론;
    상기 제1사이클론의 상측에 장착되고, 상기 제1사이클론에 의해 먼지가 분리된 공기로부터 미세 먼지를 분리하여 제2 먼지 저장부로 배출하도록 이루어지는 제2사이클론;
    적어도 일부가 상기 제2 먼지 저장부를 수용하는 제2케이스의 외주면을 따라 일 방향으로의 회전인 정회전 및 상기 정회전의 반대 방향 회전인 역회전하여 상기 제1 먼지 저장부에 저장된 먼지를 압축하도록 이루어지는 압축장치;
    상기 압축장치의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 외주를 따라 나선형으로 연장되어 상기 제1 먼지 저장부로의 먼지의 집진을 가이드하는 가이드 베인을 구비하는 스크류;
    상기 압축장치의 상기 정회전 및 상기 역회전을 선택적으로 가능하게 하도록 상기 압축장치에 구동력을 전달하는 구동부; 및
    상기 압축장치 및 상기 스크류 사이에 설치되어, 상기 압축장치가 상기 정회전 및 상기 역회전되는 상태에서, 상기 스크류를 상기 정회전 가능하게 하는 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
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