KR20210137607A - 진공청소기 및 금형장치 - Google Patents

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KR20210137607A
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김신
이진호
박찬영
유재선
정진설
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Abstract

진공청소기는, 외부의 공기를 흡입하는 흡입부와, 흡입된 공기가 외부로 배출되는 배출부와, 흡입부와 배출부 사이의 유로에 마련된 프레임과, 프레임에 지지되며 흡입된 공기에서 먼지를 분리하는 필터부재를 포함하는 필터를 포함하며, 필터부재는, 프레임에 형성된 개구와 평행하게 이격된 제1필터부와, 일측이 프레임에 지지되고 타측이 상기 일측으로부터 제1필터부의 모서리를 향해 연장된 제2필터부와, 제1필터부의 모서리 및 제2필터부의 타측 사이에 마련되는 절곡부를 포함하며, 제1필터부 또는 제2필터부의 두께는 절곡부의 두께와 상이하게 마련된다.

Description

진공청소기 및 금형장치 {VACUUM CLEANER AND DIES APPARATUS}
본 발명은 바닥면의 공기를 흡입하여 필터링시켜 배출하는 진공청소기와, 이 진공청소기에 마련되는 필터를 제조하는 금형장치에 관한 것으로서, 상세하게는 필터에 사용되는 필터부재의 강성 및 필터링 기능에 관련된 구조와, 이러한 필터부재를 제조할 수 있는 금형장치에 관한 것이다.
진공청소기는 모터에 의해 바닥면의 공기를 흡입하고, 흡입된 공기의 먼지, 미세먼지, 세균, 곰팡이 등의 다양한 이물질을 본체 내부에 마련된 집진기 또는 필터에 의해 제거한 이후 다시 배출하는 장치로서, 바닥면을 청소하는 역할을 수행하는 가전제품이다. 설계 방식에 따라서는, 진공청소기는 공기의 흡입 뿐만 아니라, 바닥면에 스팀을 분사하여 바닥면의 이물질을 제거할 수도 있게 마련된다.
진공청소기는 적용되는 구조 또는 기능에 따라서 다양한 모델로 구현될 수 있다. 예를 들어 사이클론 방식의 진공청소기는 공기에 회전기류를 형성하여, 공기의 회전에 의해 발생되는 원심력을 이용하여 이물질을 공기로부터 분리하는 것으로, 먼지봉투를 필요로 하지 않기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한, 핸디형 또는 스틱형 진공청소기는 상대적으로 크기가 적으며, 흡입되는 공기를 필터링하는 필터 또한 상대적으로 작게 마련된다. 필터는 부직포, 마이크로필터 등이 적층된 필터시트를 포함한다.
공기의 필터링 기능을 높인 필터를 구현하기 위한 접근방향은 여러 가지가 있는데, 그 중의 한 가지로는 필터에서 공기의 통과면적을 높이는 방향이 가능하다. 이러한 관점에서, 공기의 통과면적이 상대적으로 높아진 필터시트를 가진 필터가 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 진공청소기는, 외부의 공기를 흡입하는 흡입부와, 상기 흡입된 공기가 외부로 배출되는 배출부와, 상기 흡입부와 상기 배출부 사이의 유로에 마련된 프레임과, 상기 프레임에 지지되며 상기 흡입된 공기에서 먼지를 분리하는 필터부재를 포함하는 필터를 포함하며, 상기 필터부재는, 상기 프레임에 형성된 개구와 평행하게 이격된 제1필터부와, 일측이 상기 프레임에 지지되고 타측이 상기 일측으로부터 상기 제1필터부의 모서리를 향해 연장된 제2필터부와, 상기 제1필터부의 모서리 및 상기 제2필터부의 타측 사이에 마련되는 절곡부를 포함하며, 상기 제1필터부 또는 상기 제2필터부의 두께는 상기 절곡부의 두께와 상이하게 마련된다.
또한, 상기 제1필터부 또는 상기 제2필터부의 두께는, 상기 절곡부의 두께보다 두껍게 마련될 수 있다.
또한, 상기 필터부재는, 상기 제1필터부, 상기 제2필터부 및 상기 절곡부가 일체화될 수 있다.
또한, 상기 제1필터부는 상기 프레임보다 상기 공기가 이동하는 방향의 상류에 배치될 수 있다.
또한, 상기 프레임의 직경은 상기 제1필터부의 직경보다 크게 마련될 수 있다.
또한, 상기 필터부재는 복수의 메쉬(mesh) 시트 사이에 마이크로필터가 적층됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 절곡부는 상기 필터부재의 일 영역이 열에 의해 압착됨으로써 성형될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 금형장치는, 제1형틀과, 상기 제1형틀과 마주하며 이동 가능하게 마련된 제2형틀을 포함하고, 상기 제1형틀은, 진공청소기의 필터에 사용되는 필터부재의 재료가 안착되는 안착부와, 상기 안착부로부터 상기 필터부재의 형상에 대응하게 함몰 형성되며, 제1면 및 상기 제1면으로부터 절곡되는 제1절곡면을 가지는 제1형성부를 포함하고, 상기 제2형틀은, 상기 제1형성부의 제1면 및 제1절곡면에 각각 대응하는 형상의 제2면 및 제2절곡면을 가진 제2형성부를 포함하며, 상기 제2형틀의 이동에 따라서 상기 제1형성부 및 상기 제2형성부 사이에 마련된 상기 재료를 가압함으로써 상기 재료를 성형하게 마련되며, 상기 재료를 가압하는 상태에서, 상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면 사이의 갭은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면 사이의 갭과 상이하도록 마련된다.
또한, 상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면 사이의 갭은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면 사이의 갭보다 크게 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1형성부 및 상기 제2형성부에 열을 인가하는 히터를 더 포함하며, 상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면보다 낮은 열전도율의 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면은 테프론 재질을 포함하며, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2형틀은, 이동 가능하게 마련되며 상기 제2형성부가 상기 제1형성부를 향하는 판면 상에 마련된 형틀본체와, 상기 안착부를 마주하며 상기 형틀본체에 이동 가능하게 지지되는 가압플레이트와, 상기 형틀본체 및 상기 가압플레이트 사이에 개재된 탄성부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2형틀은, 상기 제2형성부가 이동하는 경로에 해당하는 상기 가압플레이트의 일 영역에 형성된 관통홀을 더 포함할 수 있다.
도 1 은 진공청소기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 진공청소기의 청소기본체를 나타내는 요부 사시도이다.
도 3은 진공청소기의 청소기본체의 내부 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 진공청소기에 적용되는 필터의 사시도이다.
도 5는 필터의 필터부재의 측단면도이다.
도 6은 필터부재를 성형하는 금형장치를 위에서 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 금형장치를 아래에서 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 금형장치를 측면에서 본 모습을 나타내는 측면도이다.
도 9는 금형장치의 제1형성부 및 제2형성부를 나타내는 요부 사시도이다.
도 10은 제2형틀이 제3위치에 있을 때 제1형성부 및 제2형성부의 구조를 나타내는 요부 측단면도이다.
도 11은 도 10의 B 영역을 확대한 모습을 나타내는 요부 측단면도이다.
도 12는 금형장치의 제2형틀이 제1위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 13은 금형장치의 제2형틀이 제2위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 14는 금형장치의 제2형틀이 제3위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 관해 상세히 설명한다. 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 상호 배타적인 구성이 아니며, 하나의 장치 내에서 복수 개의 실시예가 선택적으로 조합되어 구현될 수 있다. 이러한 복수의 실시예의 조합은 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술자가 본 발명의 사상을 구현함에 있어서 임의로 선택되어 적용될 수 있다.
만일, 실시예에서 제1구성요소, 제2구성요소 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 있다면, 이러한 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용되는 것이며, 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용되는 바, 이들 구성요소는 용어에 의해 그 의미가 한정되지 않는다. 실시예에서 사용하는 용어는 해당 실시예를 설명하기 위해 적용되는 것으로서, 본 발명의 사상을 한정하지 않는다.
또한, 본 명세서에서의 복수의 구성요소 중 "적어도 하나(at least one)"라는 표현이 나오는 경우에, 본 표현은 복수의 구성요소 전체 뿐만 아니라, 복수의 구성요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭한다.
도 1 은 진공청소기를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공청소기(1)는 사용자가 청소기본체(20)를 파지하고 청소를 수행할 수 있는 그립 형태의 청소기인 것으로 표현하고 있다. 그러나, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 진공청소기(1)는 이러한 그립 형태에 한정되지 않으며, 청소기본체가 바닥에 놓인 형태 등과 같은 다양한 구조의 진공청소기도 포함한다.
진공청소기(1)는 공기의 흡입력에 의해 바닥면과 같은 피청소면의 이물질을 흡입하도록 마련되는 청소기헤드(10)를 포함한다. 청소기헤드(10)는 피청소면 상에 접촉하여 이동하는 동안에, 피청소면 상에 존재하는 먼지, 미세먼지, 곰팡이 등의 다양한 이물질을 흡입하도록 마련된다.
또한, 진공청소기(1)는 청소기헤드(10)를 통해 흡입된 이물질이 포집되도록 마련되는 청소기본체(20)를 포함한다. 청소기본체(20)는 피청소면 상의 이물질을 흡입하는데 필요한 흡입력을 발생시키는 후술하는 모터(미도시)와, 피청소면으로부터 흡입된 이물질이 수용되는 집진부(30)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서 집진부(30)는 사이클론 방식이지만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 진공청소기(1)에 적용되는 집진부(30)의 종류는 한정되지 않는다. 집진부(30)는 원심분리된 먼지가 수용되는 컨테이너 형태로 마련된다. 집진부(30)는 청소기본체(20)에 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 결합되면 내부에 수용된 먼지가 누출되지 않도록 밀봉된다.
진공청소기(1)는 청소기헤드(10) 와 청소기본체(20) 사이를 연결하도록 마련되는 흡입관(40)을 포함한다. 흡입관(40)은 청소기본체(20)에 연결되는 제1파이프(41)와, 제1파이프(41) 및 청소기헤드(10)에 사이에 연결되는 제2파이프(42)를 포함한다.
청소기본체(20)는 제1파이프(41)가 연결되도록 마련되는 흡입노즐(50)을 포함한다. 흡입노즐(50)은 제1파이프(41)가 삽입될 수 있도록 관통 형성된 흡입구를 가진다. 흡입노즐(50)은 제1파이프(41)가 삽입 및 연결되어, 제1파이프(41)의 길이방향으로 형성된다. 흡입노즐(50)은 제1파이프(41)가 착탈 가능하게 연결될 수 있도록 마련되는 흡입노즐커넥터(60)를 포함한다.
청소기본체(20)는 사용자가 파지할 수 있도록 마련된 핸들(70)을 포함한다. 사용자는 핸들(70)을 잡고 청소기본체(20) 및 청소기헤드(10)를 이동시킬 수 있다.
이하, 청소기본체(20)의 구조에 관해 설명한다.
도 2는 진공청소기의 청소기본체를 나타내는 요부 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 청소기본체(20)는 청소기본체(20) 내부로 흡입된 공기를 외부로 배출하는 배출부(21)를 포함한다. 배출부(21)는 청소기본체(20)에 마련된 복수의 홀을 포함한다. 청소기본체(20)의 하측에는 집진부(30)가 결합된다. 흡입노즐(50)을 통해 청소기본체(20) 내부로 공기가 흡입되면, 해당 공기에 포함된 먼지가 포집되어 집진부(30)에 수용되고, 먼지가 걸러진 공기가 배출부(21)를 통해 청소기본체(20) 외부로 배출된다.
청소기본체(20)는 동작 전원을 공급하기 위한 전원공급부(80)를 포함한다. 전원공급부(80)는 공급 전원을 동작 전원으로 변환하는 회로를 포함하며, 전원 케이블을 통해 외부 전원을 공급받도록 마련되거나, 또는 배터리를 포함하도록 마련된다.
이하, 청소기본체(20)의 내부 구조에 관해 설명한다.
도 3은 진공청소기의 청소기본체의 내부 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 청소기본체(20)는 선회기류를 발생시켜 원심력에 의해 공기와 먼지를 분리시키는 사이클론 방식을 적용한다. 그러나, 공기와 먼지를 분리시키는 방식은 사이클론 방식에만 한정되는 것은 아니며, 설계 방식에 따라서 청소기본체(20)는 공기를 여과 봉투에 통과시킴으로써 먼지를 걸러 내는 먼지 봉투 방식 또는 그 밖에 이물질을 분리할 수 있는 공지된 방식 중 어느 하나를 적용하는 구조일 수 있다.
청소기본체(20)는 집진을 위한 복수의 콘(22)을 포함한다. 청소기본체(20) 내부로 흡입되는 공기는 소정의 선회력이 부여됨으로써, 복수의 콘(22) 내부에서 선회하며, 먼지와 분리된다. 설계 방식에 따라서는, 청소기본체(20)는 유입되는 공기의 회전을 유도하기 위한 나선형의 유로 가이드 부재를 더 포함할 수도 있다.
공기로부터 먼지가 분리되는 동작의 예시를 들면 다음과 같다. 청소기본체(20) 내부로 흡입되는 공기는 유로 가이드 부재 등에 의해 1차적으로 선회력이 부여됨으로써 선회한다. 이에 따라서, 상대적으로 무거운 먼지는 원심력에 의해 반경방향 외측으로 분리되고 집진부(30)로 포집된다. 또한, 복수의 콘(22)에 의해 공기에 선회력이 추가로 부여되면, 공기로부터 먼지가 추가적으로 분리된다. 복수의 콘(22)을 통과한 공기는 필터(100)에 도달한다. 필터(100)는 청소기본체(20) 내에 지지되는 프레임(110)과, 프레임(110)에 지지되며 공기가 통과하도록 마련된 필터부재(120)을 포함한다. 프레임(110)은 중앙에 공기가 통과하는 개구를 가진 링 형상의 구조를 가지며, 필터부재(120)를 통과하는 공기가 프레임(110)의 개구를 지나게 된다.
공기가 필터부재(120)를 통과하는 과정에서 공기 내에 포함된 미세먼지가 걸러진다. 필터(100)를 통과한 공기는 배출부(21)를 통해 청소기본체(20) 외부로 배출된다. 설계 방식에 따라서는, 필터(100)는 프레임(110)에 결합되며 필터부재(120)의 내측에서 필터부재(120)의 형상을 유지하도록 지지함으로써, 필터부재(120)가 필터링 기능을 적절히 수행할 수 있도록 보조하는 지지부재(130)를 더 포함할 수도 있다.
이하, 본 실시예에 따른 필터(100)의 구조에 관해 구체적으로 설명한다.
도 4는 진공청소기에 적용되는 필터의 사시도이다.
도 5는 필터의 필터부재의 측단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 청소기본체(20, 도 1 참조) 내의 공기의 유로 상에 배치되는 필터(100)는 프레임(110)과, 프레임(110)에 지지되는 필터부재(120)를 포함한다. 프레임(110)은 중앙에 공기가 관통하는 개구를 형성하는, 원형 또는 다각형의 형상을 가진다. 필터부재(120)는 프레임(110)에 형성된 개구와 평행하게 이격된 제1필터부(121)와, 일측이 프레임(110)에 지지되고 타측이 상기한 일측으로부터 제1필터부(121)의 모서리를 향해 연장된 제2필터부(122)와, 제1필터부(121) 및 제2필터부(122) 사이에 절곡 형성되며 제1필터부(121)의 모서리 및 제2필터부(122)의 모서리가 서로 맞닿는 영역인 제1절곡부(123)를 포함한다. 제1필터부(121), 제2필터부(122) 및 제1절곡부(123)는 하나의 필터부재(120)로 일체화된 구조를 가진다.
프레임(110) 및 제1필터부(121)는 공기의 이동방향, 즉 유로에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배치된다. 또한, 프레임(110)의 공기가 통과하는 개구의 직경은 제1필터부(121)의 직경보다 크게 마련되며, 이에 대응하여 제2필터부(122)는 유로에 대해 소정 각도 A를 가지고 경사지도록 연장된다. 이로써, 청소기본체(20, 도 1 참조) 내에서 이동하는 공기는 제1필터부(121)를 정면으로 통과하는 한편, 제2필터부(122)를 비스듬한 방향으로 통과하게 된다. 각도 A는 공기의 속도, 풍량, 필터부재(120)의 필터링 특성, 제1필터부(121)의 길이, 제2필터부(122)의 길이 등 다양한 요인을 고려하여 설계될 수 있으며, 반드시 특정한 수치로 한정될 필요는 없다.
이와 같이, 필터부재(120)는 프레임(110)으로부터 공기가 진입하는 방향을 향해 돌출됨으로써, 공기가 통과하는 영역을 상대적으로 늘림으로써 공기의 필터링 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 필터부재(120)를 세척하지 않고 사용할 수 있는 유효기간이 상대적으로 늘어나게 되므로, 사용자의 편의성도 향상될 수 있다.
설계 방식에 따라서는, 필터부재(120)는 필터부재(120)의 단부를 형성하는 필터부단부(124)와, 제2필터부(122) 및 필터부단부(124) 사이에 절곡 형성되며 제2필터부(122)의 모서리 및 필터부단부(124)의 모서리가 맞닿는 영역을 형성하는 제2절곡부(125)를 더 포함할 수도 있다. 또는, 재료시트의 성형 이후에 제2필터부(122)의 일단을 절취하여 프레임(110)에 지지시키는 방법으로 제조되는 경우에, 필터부재(120)는 필터부단부(124) 및 제2절곡부(125)를 포함하지 않는다.
필터부재(120)는 다층구조의 재료시트의 성형에 의해 제조된다. 재료시트의 한 가지 예시로는, 필터부재(120)의 재료시트는 나일론, 부직포 등으로 마련된 두 층의 메쉬(mesh) 사이에 폴리프로필렌(polypropylene) 재질의 마이크로필터가 개재된 형태를 가진다. 이러한 재료시트가 열과 압력에 의해 성형됨으로써 필터부재(120)가 마련된다. 재료시트를 사용한 필터부재(120)의 구체적인 성형 방법에 관해서는 후술한다.
본 실시예에 따른 필터부재(120)는 일체형의 재료시트로 되어 있는 한편, 영역 별로 상이한 두께를 가진다. 제1필터부(121)의 두께를 W1, 제2필터부(122)의 두께를 W2, 제1절곡부(123)의 두께를 W3라고 각각 지칭할 때, W1>W3 및 W2>W3의 관계를 만족하도록 설정된다. W1 및 W2는 실질적으로 동일하거나 상이할 수도 있지만, W3는 W1 및 W2에 비해 작게 마련된다. 또한, 제2절곡부(125)의 두께를 W4라고 각각 지칭할 때, W1>W4 및 W2>W4의 관계를 만족하도록 설정된다. W3 및 W4는 실질적으로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
이와 같이 제1필터부(121) 및 제2필터부(122) 각각의 두께가 제1절곡부(123)의 두께보다 크게 마련되는 이유는, 필터부재(120)에 요구되는 사용 조건 및 필터부재(120)의 성형 방법과 관련이 있다. 제1필터부(121)가 공기의 이동방향을 마주하도록 배치되는 필터부재(120)의 형태의 특성 상, 진공청소기의 동작 중에 필터부재(120)의 전체적인 형상을 유지하는 것은 필터(100)의 필터링 기능과 연관성이 크다.
본 발명의 실시예와 상이한 관련 기술에 따른 필터부재는, 제1필터부(121)에 해당하는 재료시트 및 제2필터부(122)에 해당하는 재료시트를 별도로 마련하고, 이들 두 재료시트의 이음매를 별도의 지지부재에 압착시킴으로써 제조된다. 재료시트의 특성 상 압착된 영역은 필터링 기능을 상실하게 되는데, 이러한 필터부재는 지지부재에 압착되는 두 재료시트의 영역들이 상대적으로 커지게 되므로, 결과적으로 필터링이 가능한 영역이 적어진다. 또한, 지지부재 자체의 무게도, 필터부재의 형상 유지를 저해하는 요인이 될 수도 있다.
이에 비해, 본 실시예에 따른 필터부재(120)는 하나의 재료시트를 성형하여 제1필터부(121) 및 제2필터부(122)를 일체형으로 마련하되, 제1필터부(121) 및 제2필터부(122)의 필터링 기능을 유지시키고, 제1절곡부(123)만을 필터부재(120)의 전체적인 강성을 유지하기 위해 열로 압착시킴으로써 제조된다. 이로써, W3이 W1 및 W2보다 작아진다. 이러한 필터부재(120)는 관련 기술에 따라서 지지부재를 사용한 필터부재에 비해 압착된 영역이 적으므로, 필터링이 가능한 영역이 많아지고, 필터부재(120)의 무게를 줄이고, 필터부재(120)의 구조를 간단히 할 수 있으며, 수율이 보장되도록 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 관련 기술에 비해 공정수가 단축되고, 이에 따라서 제조 공정에서 필요한 작업자의 수가 감소한다. 또한, 본 실시예에 따르면, 관련 기술에서 사용되는 지지부재를 사용하지 않는 한편, 지지부재에 결합되기 위한 재료시트의 압착되는 영역을 줄일 수 있으므로, 관련 기술에 비해 재료시트의 낭비를 줄일 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 필터부재(120)를 제조하기 위한 금형장치에 관한 설명한다.
도 6은 필터부재를 성형하는 금형장치를 위에서 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 금형장치를 아래에서 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 금형장치를 측면에서 본 모습을 나타내는 측면도이다.
도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 금형장치(1000)는 하측에 배치된 제1형틀(1100)과, 제1형틀(1100)에 마주하도록 상측에 배치된 제2형틀(1200)을 포함한다. 본 실시예에서는 제1형틀(1100)이 고정되어 있고 제2형틀(1200)이 제1형틀(1100)에 근접하거나 이격되도록 이동 가능하게 마련된다. 또한, 금형장치(1000)는 제2형틀(1200)의 이동을 위한 구동력을 제공하는 모터와, 제2형틀(1200)에 열을 인가하는 히터를 더 포함한다. 금형장치(1000)는 제1형틀(1100) 상에 안착된 재료시트를 제2형틀(1200)로 가압함으로써 필터부재(120, 도 4 참조)의 형상을 성형한다. 성형된 필터부재가 재료시트로부터 절취되면, 사출 방식에 따라서 필터부재가 프레임(110, 도 4 참조)에 결합된다. 이로써, 필터(100, 도 4 참조)가 제조된다.
제1형틀(1100)의 형상은 한정되지 않으나, 예를 들면 전체적으로 육면체 형상을 가진다. 제1형틀(1100)은 제1형틀(1100)에서 제2형틀(1200)을 마주하는 상판면에 형성되며 재료시트가 안착되게 마련된 안착부(1110)를 포함한다. 또한, 제1형틀(1100)은 안착부(1110)로부터 필터부재의 형상에 대응하게 함몰 형성된 제1형성부(1120)를 포함한다. 본 실시예에서는 제1형틀(1100)에 제1형성부(1120)가 3개 있는 것으로 나타내고 있으나, 제1형성부(1120)의 개수는 특정 수치로 한정되지 않는다. 제1형성부(1120)의 자세한 구조에 관해서는 후술한다. 제1형틀(1100)은 안착부(1110)로부터 함몰 형성되며 후술할 복수의 로드(1211)의 선단을 각기 수용 가능하게 마련된 복수의 로드수용부(1130)를 포함한다.
제2형틀(1200)은 제1형틀(1100)에 대해 근접 또는 이격되도록 이동 가능한 제2형틀본체(1210)를 포함한다. 설계 방식에 따라서는, 제2형틀본체(1210) 내에 히터가 내장될 수도 있다. 제2형틀본체(1210)는 제1형틀(1100)을 향해 돌출된 복수의 로드(rod)(1211)를 포함한다. 제2형틀본체(1210)는 로드(1211)의 직경보다 큰 직경을 가지고 각 로드(1211)의 단부에 결합되며 후술할 가압플레이트(1230)가 로드(1211)로부터 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼(1212)를 포함한다. 로드(1211) 및 스토퍼(1212)는 후술할 가압플레이트(1230)를 지지하는 구성이며, 이에 관해서는 후술한다.
제2형틀(1200)은 제2형틀본체(1210)로부터 제1형성부(1120)에 대응하게 하향 돌출된 제2형성부(1220)를 포함한다. 제2형성부(1220)는 제2형틀본체(1210)가 이동함에 따라서 제1형성부(1120)에 수용되고, 재료시트를 가압함으로써 필터부재를 성형하게 마련된다. 제2형성부(1220)의 형상은 제1형성부(1120)의 형상에 대응하며, 재료시트는 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220) 사이에 개재된 상태에서 열과 압력이 가해짐으로써 필터부재의 형상으로 성형된다. 이 때, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)의 형상은, 제1필터부(121, 도 5 참조) 및 제2필터부(122, 도 5 참조) 각각의 두께가 제1절곡부(123, 도 5 참조)의 두께보다 크도록 마련된다. 상호 대응하는 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)의 형상에 관한 설명은 후술한다.
제2형틀(1200)은 안착부(1110)를 마주하도록 제1형틀(1100)을 향해 배치되며 제2형틀본체(1210)에 이동 가능하게 지지되는 가압플레이트(1230)를 포함한다. 가압플레이트(1230)는 로드(1211)가 관통되는 관통홀을 가지고, 로드(1211)를 따라서 상하로 이동 가능하게 마련된다. 가압플레이트(1230)는 제2형틀본체(1210) 및 스토퍼(1212) 사이에 개재되며, 로드(1211)가 관통하는 가압플레이트(1230)의 관통홀의 직경은 스토퍼(1212)의 직경보다 작게 마련됨으로써, 가압플레이트(1230)가 로드(1211)로부터 이탈되지 않도록 한다.
제2형틀(1200)은 로드(1211)에 지지되며 제2형틀본체(1210) 및 가압플레이트(1230) 사이에 개재된 탄성부재(1240)를 포함한다. 본 실시예에 따른 탄성부재(1240)는 로드(1211)를 나선형으로 감싸는 스프링을 포함하는 것으로 나타나 있으나, 그 외에도 판스프링, 유체스프링 등 다양한 종류의 스프링으로 구현될 수 있다.
금형장치(1000)가 재료시트를 사용하여 필터부재를 제조하는 공정에서, 제2형틀(1200)은 제1형틀(1100)로부터 이격된 제1위치, 가압플레이트(1230)가 안착부(1110) 상의 재료시트를 가압하고 제2형성부(1220)가 재료시트를 가압하지 않는 제2위치, 제2형성부(1220)가 제1형성부(1120)에 대해 재료시트를 가압하는 제3위치 사이를 전환할 수 있다. 각 위치 별 자세한 동작에 관해서는 후술한다.
이하, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)의 구조에 관해 보다 구체적으로 설명한다.
도 9는 금형장치의 제1형성부 및 제2형성부를 나타내는 요부 사시도이다.
도 10은 제2형틀이 제3위치에 있을 때 제1형성부 및 제2형성부의 구조를 나타내는 요부 측단면도이다.
도 11은 도 10의 B 영역을 확대한 모습을 나타내는 요부 측단면도이다.
도 9, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)는 필터부재(120, 도 4 참조)의 형상에 대응하게 마련된다. 제1형성부(1120)는 필터부재의 외측면에 대응하는 형상을 가지고, 제2형성부(1220)는 필터부재의 내측면에 대응하는 형상을 가진다. 필터부재는 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220) 사이에 재료시트가 개재되도록 하고 열과 압력에 의하여 재료시트를 성형함으로써 제조된다. 그런데, 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이 필터부재가 각 부위 별로 상이한 두께를 가지도록 하기 위해, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220) 각각은 부위 별로 상이한 재질을 가지도록 마련된다.
제1형성부(1120)는 함몰된 저면을 형성하는 제1면(1121)과, 측면을 형성하는 제2면(1122)과, 제1면(1121)의 가장자리 및 제2면(1122)의 하측 모서리 사이의 절곡된 면을 형성하는 제3면(1123)과, 제2면(1122)의 상측 모서리를 형성하는 제4면(1124)을 포함한다. 제1면(1121)은 제1필터부(121, 도 5 참조)의 외측면에 대응하며, 제2면(1122)은 제2필터부(122, 도 5 참조)의 외측면에 대응하며, 제3면(1123)은 제1절곡부(123, 도 5 참조)의 외측면에 대응하며, 제4면(1124)은 제2절곡부(124, 도 5 참조)의 외측면에 대응한다.
여기서, 제1면(1121) 및 제2면(1122)을 형성하는 제1형성부(1120)의 재질은, 제3면(1123) 및 제4면(1124)을 형성하는 제1형성부(1120)의 재질에 비해 낮은 열전도율을 가진다. 이러한 조건을 만족하는 범위 내에서 제1형성부(1120)의 재질은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들면 제1면(1121) 및 제2면(1122)은 테프론 재질을 포함하고, 제3면(1123) 및 제4면(1124)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
한편, 제2형성부(1220)는 돌출된 선단면을 형성하는 제5면(1221)과, 측벽을 형성하는 제6면(1222)과, 제5면(1221)의 가장자리 및 제6면(1222)의 하측 모서리 사이의 절곡된 면을 형성하는 제7면(1223)과, 제6면(1222)의 상측 모서리를 형성하는 제8면(1224)을 포함한다. 제5면(1221)은 제1필터부(121, 도 5 참조)의 내측면에 대응하며, 제6면(1222)은 제2필터부(122, 도 5 참조)의 내측면에 대응하며, 제7면(1223)은 제1절곡부(123, 도 5 참조)의 내측면에 대응하며, 제8면(1224)은 제2절곡부(124, 도 5 참조)의 내측면에 대응한다.
여기서, 제5면(1221) 및 제6면(1222)을 형성하는 제2형성부(1220)의 재질은, 제7면(1223) 및 제8면(1224)을 형성하는 제2형성부(1220)의 재질에 비해 낮은 열전도율을 가진다. 이러한 조건을 만족하는 범위 내에서 제2형성부(1220)의 재질은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들면 제5면(1221) 및 제6면(1222)은 테프론 재질을 포함하고, 제7면(1223) 및 제8면(1224)은 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제2형틀(1200)은 제1위치, 제2위치 및 제3위치 사이를 이동할 수 있다. 공정 중에 제2형틀(1200)이 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220) 사이에 재료시트가 가압되는 제3위치에 있을 때, 제1면(1121) 및 제5면(1221), 제2면(1122) 및 제6면(1222), 제3면(1123) 및 제7면(1223), 제4면(1124) 및 제8면(1224)이 각기 상호 대응하도록 마주하는 위치에 배치된다. 이 때, 서로 마주하는 면들은 상호간에 갭(gap)을 형성하며, 이 갭에 재료시트가 개재되고 열과 압력이 재료시트에 인가된다. 제1면(1121) 및 제5면(1221) 사이의 거리를 G1, 제2면(1122) 및 제6면(1222) 사이의 거리를 G2, 제3면(1123) 및 제7면(1223) 사이의 거리를 G3, 제4면(1124) 및 제8면(1224) 사이의 거리를 G4라고 할 때, G1>G3, G1>G4, G2>G3, G2>G4의 조건을 만족한다.
또한, 성형 과정에서 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)에 열이 인가되는데, 앞서 설명한 재질의 열전도율의 차이 때문에 각 면으로부터 재료시트에 전달되는 열에 차이가 발생한다. 제1형성부(1120)의 제1면(1121) 및 제2면(1122)과 제2형성부(1220)의 제5면(1221) 및 제6면(1222)에서 재료시트에 전달되는 열의 온도는, 제1형성부(1120)의 제3면(1123) 및 제4면(1124)과 제2형성부(1220)의 제7면(1223) 및 제8면(1224)에서 재료시트에 전달되는 열의 온도보다 낮다.
예를 들어 140도의 열이 인가된다고 할 때, 제1면(1121), 제2면(1122), 제5면(1221) 및 제6면(1222)에는 테프론 재질 때문에 상당히 떨어진 온도인 100도의 열이 재료시트에 전달된다. 이 때문에 제1필터부(121, 도 5 참조) 및 제2필터부(122, 도 5 참조)에 해당하는 재료시트의 영역은 압착되지 않으며, 필터링 기능을 상실하지 않는다. 한편, 제3면(1123), 제4면(1124), 제7면(1223) 및 제8면(1224)에는 알루미늄 재질을 통해 140도의 열이 거의 그대로 재료시트에 전달된다. 따라서, 제1절곡부(123, 도 5 참조) 및 제2절곡부(124, 도 5 참조)에 해당하는 재료시트의 영역은 압착되며, 필터링 기능을 상실하는 대신에 필터부재(120, 도 5 참조) 전체의 강성이 유지될 수 있도록 한다.
이하, 제2형틀(1200)의 위치 이동에 따른 각 공정에 관해 설명한다.
도 12는 금형장치의 제2형틀이 제1위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 금형장치(1000)는 제1형틀(1100) 및 제2형틀(1200)을 포함한다. 제1형틀(1100)은 고정되어 있는 상태에서, 제2형틀(1200)은 제1형틀(1100)로부터 소정 거리 상향 이격된 제1위치에 위치한다. 제2형틀(1200)이 제1위치에 있을 때는 필터부재의 제조 공정 이전 단계이거나 또는 제조 공정이 완료된 단계이다. 이 때에 필터부재를 제조하기 이전의 재료시트가 안착부(1110)에 안착되고, 또한 필터부재의 성형이 완료된 재료시트가 안착부(1110)로부터 회수된다.
제2형틀(1200)이 제1위치에 있고 안착부(1110) 상에 재료시트가 안착된 상태에서 제조공정이 개시되면, 제2형틀(1200)은 제1형틀(1100)을 향해 하강 이동한다. 제2형틀본체(1210)가 하강하는 동안, 가압플레이트(1230)는 스토퍼(1212)의 상측에 걸림으로써 로드(1211)로부터 하향 이탈되지 않는다.
도 13은 금형장치의 제2형틀이 제2위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제2형틀(1200)이 하강하여 제2위치에 도달하면, 가압플레이트(1230)는 안착부(1110) 상의 재료시트를 가압하는 반면, 제2형성부(1220)는 제1형성부(1120)에 수용되지 않으며 재료시트에 접하지 않은 상태이다. 금형장치(1000)는 제2형틀(1200)이 제2위치에 있는 상태를 소정 시간 유지함으로써, 관통홀(1231)을 제외한 재료시트 전반에 열과 압력을 가한다. 여기서, 관통홀(1231)은 가압플레이트(1230) 상에서 제2형성부(1220)의 이동경로를 간섭하지 않도록, 해당 이동경로 상에 형성된다. 가압플레이트(1230)로부터 재료시트에 가하는 열과 압력은, 재료시트가 압착되지 않고 필터링 기능을 유지하는 범위 내에서 설정된다.
제2형틀(1200)은 제2위치로부터 다시 하강을 개시하면, 제2형틀본체(1210)는 제2형성부(1220)를 관통홀(1231)을 통과하여 제1형성부(1120)에 수용되도록 하강시킨다. 제2형성부(1220)는 제1형성부(1120)의 수용영역 상에 있는 재료시트를 제1형성부(1120)를 향해 가압하면서 이동한다. 이 때, 로드(1211)는 가압플레이트(1230)를 통과하며 로드수용부(1130, 도 6 참조)에 수용되고, 가압플레이트(1230)는 안착부(1110) 상의 위치를 유지한다. 탄성부재(1240)는 제2형틀본체(1210) 및 가압플레이트(1230) 사이에서 탄성력을 작용시키며, 제2형성부(1220)가 재료시트를 가압하며 하강 이동하는 동안에, 가압플레이트(1230)는 이 탄성력에 의해 재료시트를 지지한다.
도 14는 금형장치의 제2형틀이 제3위치에 있는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제2형틀(1200)은 가압플레이트(1230)가 재료시트를 가압하고 지지하는 동안에, 제2형성부(1220)가 재료시트를 가압하면서 제1형성부(1120)에 완전히 수용되는 제3위치까지 이동한다. 제2형틀(1200)이 제3위치에 있을 때, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220) 사이에 재료시트가 개재되며, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)는 열과 압력을 재료시트에 가함으로써 필터부재(120, 도 4 참조)를 성형한다. 여기서, 제1형성부(1120) 및 제2형성부(1220)의 각 면은, 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이 대응 필터부재의 부위에 따라서 상이한 열전도율을 가진 재질을 가진다. 그러므로, 제1절곡부(123, 도 5 참조) 및 제2절곡부(124, 도 5 참조)에 해당하는 재료시트의 영역은 열과 압력으로 압착되어 강성이 강화되는 한편, 제1필터부(121, 도 5 참조) 및 제2필터부(122, 도 5 참조)에 해당하는 재료시트의 영역은 필터링 기능을 유지하게 된다.
기 설정된 시간 동안 제2형틀(1200)이 제3위치를 유지하여 성형이 완료되면, 제2형틀(1200)은 제1위치로 상승 이동한다(도 12 참조). 재료시트로부터 필터부재에 해당하는 영역이 절취되고, 절취된 필터부재의 단부가 프레임(110, 도 4 참조)에 결합됨으로써, 필터부재가 완성된다.
이상 설명한 바와 같은 구조의 금형장치(1000) 및 제조 공정에 따라서, 강성이 강화되고 필터링 기능이 향상된 필터부재가 제공될 수 있다.
1 : 진공청소기
100 : 필터
110 : 프레임
120 : 필터부재
121 : 제1필터부
122 : 제2필터부
123 : 제1절곡부

Claims (13)

  1. 진공청소기에 있어서,
    외부의 공기를 흡입하는 흡입부와,
    상기 흡입된 공기가 외부로 배출되는 배출부와,
    상기 흡입부와 상기 배출부 사이의 유로에 마련된 프레임과, 상기 프레임에 지지되며 상기 흡입된 공기에서 먼지를 분리하는 필터부재를 포함하는 필터를 포함하며,
    상기 필터부재는,
    상기 프레임에 형성된 개구와 평행하게 이격된 제1필터부와,
    일측이 상기 프레임에 지지되고 타측이 상기 일측으로부터 상기 제1필터부의 모서리를 향해 연장된 제2필터부와,
    상기 제1필터부의 모서리 및 상기 제2필터부의 타측 사이에 마련되는 절곡부를 포함하며,
    상기 제1필터부 또는 상기 제2필터부의 두께는 상기 절곡부의 두께와 상이하게 마련된 진공청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1필터부 또는 상기 제2필터부의 두께는, 상기 절곡부의 두께보다 두껍게 마련된 진공청소기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터부재는, 상기 제1필터부, 상기 제2필터부 및 상기 절곡부가 일체화된 진공청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1필터부는 상기 프레임보다 상기 공기가 이동하는 방향의 상류에 배치된 진공청소기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 직경은 상기 제1필터부의 직경보다 크게 마련되는 진공청소기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터부재는 복수의 메쉬(mesh) 시트 사이에 마이크로필터가 적층됨으로써 형성되는 진공청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 필터부재의 일 영역이 열에 의해 압착됨으로써 성형되는 진공청소기.
  8. 금형장치에 있어서,
    제1형틀과,
    상기 제1형틀과 마주하며 이동 가능하게 마련된 제2형틀을 포함하고,
    상기 제1형틀은,
    진공청소기의 필터에 사용되는 필터부재의 재료가 안착되는 안착부와,
    상기 안착부로부터 상기 필터부재의 형상에 대응하게 함몰 형성되며, 제1면 및 상기 제1면으로부터 절곡되는 제1절곡면을 가지는 제1형성부를 포함하고,
    상기 제2형틀은,
    상기 제1형성부의 제1면 및 제1절곡면에 각각 대응하는 형상의 제2면 및 제2절곡면을 가진 제2형성부를 포함하며,
    상기 제2형틀의 이동에 따라서 상기 제1형성부 및 상기 제2형성부 사이에 마련된 상기 재료를 가압함으로써 상기 재료를 성형하게 마련되며,
    상기 재료를 가압하는 상태에서, 상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면 사이의 갭은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면 사이의 갭과 상이하도록 마련되는 금형장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면 사이의 갭은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면 사이의 갭보다 크게 마련된 금형장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1형성부 및 상기 제2형성부에 열을 인가하는 히터를 더 포함하며,
    상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면은, 상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면보다 낮은 열전도율의 재질을 포함하는 금형장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1형성부의 제1면 및 상기 제2형성부의 제2면은 테프론 재질을 포함하며,
    상기 제1형성부의 제1절곡면 및 상기 제2형성부의 제2절곡면은 알루미늄 재질을 포함하는 금형장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2형틀은,
    이동 가능하게 마련되며 상기 제2형성부가 상기 제1형성부를 향하는 판면 상에 마련된 형틀본체와,
    상기 안착부를 마주하며 상기 형틀본체에 이동 가능하게 지지되는 가압플레이트와,
    상기 형틀본체 및 상기 가압플레이트 사이에 개재된 탄성부재를 포함하는 금형장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2형틀은,
    상기 제2형성부가 이동하는 경로에 해당하는 상기 가압플레이트의 일 영역에 형성된 관통홀을 더 포함하는 금형장치.
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