KR100643695B1 - 사이클론 청소기 - Google Patents

Abstract

복수의 사이클론 챔버에서 발생하는 소음이 중첩되고 에코되는 현상을 방지함으로써 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 사이클론 청소기가 개시된다. 본 발명의 사이클론 청소기는 외부용기와 내부용기를 포함하는 하우징과, 내부용기에 설치되어 흡입공기에 포함된 먼지와 이물질을 1차적으로 걸러주기 위한 제1사이클론유닛과, 외부용기에 설치되어 제1사이클론유닛을 거친 공기에 포함된 미세 먼지 등을 2차적으로 걸러주기 위한 제2사이클론유닛을 포함하는 사이클론 청소기에 있어서, 제2사이클론유닛은 복수의 사이클론 챔버와 먼지 수집부로 이루어지고, 그 사이에 다공성부재가 마련되어 있기 때문에 공기가 먼지 수집부에 직접적으로 충돌하여 발생하는 에코 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공기의 유속을 줄여 먼지 수집부에서 발생하는 세컨더리 플로우에 의한 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.

Description

사이클론 청소기{Cyclonic Cleaner}

도 1은 본 발명에 따른 사이클론 청소기의 외관을 보인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 사이클론 분리장치의 구조를 보인 종단면도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 분해 사시도로서, 사이클론 챔버와 먼지 수집부 사이에 마련되는 다공성부재를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 다공성부재의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 다공성부재의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..사이클론 분리장치 20..하우징

21..외부용기 22..내부용기

30,40..제1,제2사이클론유닛 31,41..제1,제2사이클론 챔버

32,42..제1,제2수집부 50..상부캡

52..안내부재 60:다공성부재

본 발명은 사이클론 분리장치를 구비하여 공기 중에 포함된 먼지와 이물질을 원심력을 이용하여 분리시키는 사이클론 청소기에 관한 것이다.

일반적으로, 진공청소기는 송풍장치의 흡입력을 이용하여 공기를 빨아들인 후 흡입되는 공기에 포함된 먼지와 이물질을 필터를 통해 분리해냄으로써 실내를 청결하게 하는 기구이다.

최근에는 진공청소기의 내부에 먼지와 이물질을 분리하는 필터를 설치하는 대신에 사이클론 분리장치를 설치하여 흡입된 공기로부터 선회기류를 발생시키고, 이 선회기류의 원심력을 이용하여 공기로부터 먼지와 이물질을 분리시키며, 분리된 먼지와 이물질을 간편하게 비울 수 있도록 한 사이클론 청소기가 개발되고 있다.

일례로 WO02/067755호에는 선회기류를 발생시키기 위한 복수의 사이클론 챔버를 병렬로 배치하고 사이클론 작용을 이용하여 흡입되는 공기로부터 먼지와 이물질을 분리시키는 사이클론 분리장치를 구비한 사이클론 청소기가 개시되어 있다.

그러나 이러한 종래의 사이클론 청소기는 그 내부에 설치되는 복수의 사이클론 챔버가 같은 크기와 형상을 가지며 서로 연통된 구조로 이루어져 있기 때문에, 각 사이클론 챔버에서 발생하는 소음이 서로 중첩되는 현상으로 인해 큰 유동소음이 발생하게 된다.

또한, 이러한 종래의 사이클론 청소기는 복수의 사이클론 챔버가 하나의 먼지통과 연통되는 구조를 가지고 있기 때문에, 각 사이클론 챔버에서 생기는 소리가 먼지통 내에서 에코되어 소음이 증폭되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 사이클론 챔버에서 발생하는 소음이 중첩되고 에코되는 현상을 방지함으로써 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 사이클론 청소기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사이클론 청소기는 외부용기와 내부용기를 포함하는 하우징과, 내부용기에 설치되어 흡입공기에 포함된 먼지와 이물질을 1차적으로 걸러 주기 위한 제1사이클론유닛과, 외부용기에 설치되어 제1사이클론유닛을 거친 공기에 포함된 미세 먼지 등을 2차적으로 걸러 주기 위한 제2사이클론유닛을 포함하는 사이클론 청소기에 있어서, 제2사이클론유닛은 복수의 사이클론 챔버와 먼지 수집부로 이루어지고, 그 사이에 다공성부재가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다공성부재는 다수의 통공이 형성된 플레이트 또는 다수의 격자공이 형성된 플레이트로 이루어지되, 플레이트에 마련된 구멍들의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다공성부재는 흡음재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 사이클론 청소기의 외관을 보인 사시도로서, 본 발명에 따른 사이클론 청소기는 하단에 이동바퀴(2)가 설치되고 상부에 손잡이(3)가 마련된 직립형 몸체부(1)와, 이 직립형 몸체부(1)의 하부에 설치되는 송풍부(4)와, 바닥에서 공기와 이물질의 흡입을 가이드하는 흡입부(5)와, 흡입부(4)로부터 유입되는 공기로부터 이물질을 분리하여 수집할 수 있도록 송풍부(4)의 상부에서 몸체부(1)에 착탈 가능하게 장착되는 사이클론 분리장치(10)를 포함한다.

흡입부(5)는 실내공간의 바닥과 인접하는 끝단에 공기 흡입구(5a)가 마련된 덕트 형태로 이루어져서 송풍부(4)에 결합된다. 이 흡입부(5)는 통상의 관이나 호스 등으로 이루어진 유로(미도시)를 통하여 후술할 사이클론 분리장치(10)의 공기 유입구(11)(도 2 및 도 3 참조)와 연결된다. 따라서 공기와 이물질은 공기 흡입구(5a)와 유로를 통해 공기 유입구(11) 측으로 유입된다.

송풍부(4)는 도면에 구체적으로 도시되어 있지는 않지만, 흡입력을 발생시키는 송풍팬과, 이 송풍팬을 구동시키는 모터로 이루어진다. 그리고 이 송풍부(4)는 사이클론 분리장치(10)의 공기 유출구(12)로부터 하부로 연장되는 배출 안내관(13)과 연결된다. 따라서 사이클론 분리장치(10)를 거치면서 이물질이 걸러진 공기는 배출 안내관(13)을 통해 송풍부(4) 측으로 흡입되어 다시 실내공간으로 배출된다.

사이클론 분리장치(10)는 송풍부(4)의 상부에 마련된 몸체부(1)에 착탈 가능하게 장착된다. 이 사이클론 분리장치(10)의 내부구조에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 사이클론 분리장치(10)의 구조를 보인 종단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론 분리장치(10)는 대략 원통형상의 외부용기(21)와 내부용기(22)를 포함하는 하우징(20)과, 내부용기(22)에 설치되어 흡입공기에 포함된 먼지와 이물질을 1차적으로 걸러주기 위한 제1 사이클론유닛(30)과, 외부용기(21)에 설치되어 제1사이클론유닛(30)을 거친 공기에 포함된 미세먼지 등을 2차적으로 걸러주기 위한 제2사이클론유닛(40)을 구비한다.

여기서 제1사이클론유닛(30)과 제2사이클론유닛(40)은 하우징(20)의 상부를 밀폐하는 상부캡(50)에 의해 연통되며, 상부캡(50)은 하우징(20)의 외부용기(21)와 내부용기(22)의 각 공간을 구획한다.

또한 공기 유입구(11)는 하우징(20)의 측면에 마련되어 제1사이클론유닛(30)과 연통되며, 공기 유출구(12)는 하우징(20)의 상부에 마련되어 제2사이클론유닛(40)과 연통된다.

제1사이클론유닛(30)은 내부용기(22)의 상부 중심부에 설치된 대략 원통 형상의 제1사이클론 챔버(31)와, 내부용기(22)의 하부에 마련되어 제1사이클론 챔버(31)에 의해 1차적으로 분리된 먼지와 이물질을 모으는 제1수집부(32)를 구비한다.

상부가 개방된 제1사이클론 챔버(31)의 원주면에는 다수의 통공(33)이 형성된다. 그래서 공기 유입구(11)를 통해 제1사이클론유닛(30)으로 유입된 공기는 제1사이클론 챔버(31)의 외주면과 내부용기(22)의 내주면 사이에서 하향으로 선회 이동되고, 제1수집부(32)에서 공기 중에 포함된 먼지와 이물질이 원심력에 의해 분리된다. 분리된 먼지와 이물질들은 제1수집부(32)에 쌓이게 되고, 제1사이클론유닛(30)에 의해 1차로 걸러진 공기는 다수의 통공(33)을 통해 제1사이클론 챔버(31)의 내부로 유입되어 상부로 이동하게 된다.

제2사이클론유닛(40)은 외부용기(21)의 상부에 원주방향을 따라 동일 형상과 크기로 배치된 복수의 제2사이클론 챔버(41)와, 외부용기(21)의 하부에 마련되어 제2사이클론 챔버(41)들에 의해 2차적으로 분리된 먼지와 이물질을 모으는 제2수집부(42)를 구비한다. 제2수집부(42)는 각 제2사이클론 챔버(41)와 연통된 하나의 박스로, 원심력이 증가되도록 도 2에 도시된 바와 같이 바닥면이 경사지게 형성되어 있다.

복수의 제2사이클론 챔버(41)는 상부에서 하부를 향해 단면적이 감소되는 원추형상으로 이루어지며, 각 제2사이클론 챔버(41)의 상부 중심에는 제2사이클론 챔버(41)로 유입된 공기가 상부로 빠져나갈 수 있도록 배출구(43)가 형성되어 있다. 배출구(43)를 빠져나간 공기는 상부캡(50)의 내부 공간을 통해 공기 유출구(12)로 이동한다.

상부캡(50)은 하우징(20)의 외부용기(21)와 내부용기(22)의 각 공간을 구획함과 동시에, 제1사이클론 챔버(31)와 제2사이클론 챔버(41)를 연통시키기 위한 안내부재(52)를 구비한다.

안내부재(52)는 제1사이클론 챔버(31)를 통과한 공기를 각 제2사이클론 챔버(41)로 가이드하기 위해 상부캡(50)의 연통홀(24) 상에 위치하여 제1사이클론 챔버(31)와 연통되는 입구부(53)와, 제2사이클론 챔버(41)와 연통되는 출구부(54)를 구비하며, 원심력이 증가되도록 대략 나선형상(도 3 참조)으로 이루어진다.

따라서 제1사이클론유닛(30)에서 안내부재(52)의 입구부(53)로 유입된 공기는 나선형상의 안내부재(52)를 따라 선회 이동하면서 출구부(54)로 이동된 후, 제2사이클론 챔버(41)의 내주면을 따라 하향으로 선회운동을 하게 되며, 이 과정 중 각 제2사이클론 챔버(41)에서는 원심력에 의해 먼지와 이물질이 걸러지게 된다.

즉, 분리된 먼지와 이물질은 하향으로 떨어져 제2수집부(42)에 쌓이게 되고, 2차로 걸러진 공기는 상향으로 이동하여 제2사이클론유닛(41)의 배출구(43)를 통해 사이클론 분리장치(10)의 공기 유출구(12)로 빠져나가게 된다.

도 3은 사이클론 분리장치(10)의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 분해 사시도로서, 제2사이클론 챔버(41)와 제2수집부(42) 사이에 마련되는 다공성부재(60)를 도시한 것이다. 여기서, 외부용기(21)와 내부용기(22)로 이루어진 하우징(20)은 제1 및 제2수집부(32, 42)에 쌓인 먼지와 이물질을 용이하게 비울 수 있도록 대략 그 중간지점에 마련된 연결부(25)에 의해 상부와 하부로 분리 가능하게 형성된다.

도 3을 참조하면, 다공성부재(60)는 원주방향으로 배치된 복수의 제2사이클론 챔버(41)와, 그 하부에 각 챔버(41)와 연통되도록 마련된 하나의 제2수집부(42) 사이에 설치된다.

이 다공성부재(60)는 통상의 폴리프로필렌 사출물로 이루어지며, 내부에 도 3과 같이 다수개의 통공(62)이 마련된 플레이트(61) 또는 도 4에 도시된 바와 같이 격자형 플레이트(63) 형상으로 설치된다. 따라서 제2사이클론 챔버(41)를 통과한 공기는 다공성부재(60)에 의해 제2수집부(42)의 바닥면에 직접적으로 충돌하는 것이 방지되기 때문에 소음이 감소되며, 또한 통공(62)을 지나면서 유속이 줄기 때문에 원심력을 증가 시키기 위해 하우징에 경사지도록 형성된 제2수집부(42)의 세컨더리 플로우(secondary flow)가 약해져서 외부로 발산되는 소음이 현저히 줄어들게 된다.

또한 다공성부재(60)에 마련된 구멍(62)의 크기는 다양한 것이 바람직하다. 즉, 도 3과 같이 플레이트의 통공(62) 사이즈가 각각 다르게 형성되거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 동심원 상에 다양한 크기의 구멍(62')이 형성되도록 격자 모양을 배치함으로써, 각 제2사이클론 챔버(41)를 통과한 공기의 주파수가 중첩되어 증폭되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

나아가, 다공성부재(60)의 소재를 흡음재로 할 경우에는 더욱 우수한 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.

다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 사이클론 청소기의 동작에 대해서 설명하고자 한다.

송풍부(4)의 작동에 의해 실내의 바닥에 떨어진 먼지와 이물질은 공기와 함께 흡입부(5)의 공기 흡입구(5a) 및 사이클론 분리장치(10)의 공기 유입구(11)를 통해 내부용기(22)에 설치된 제1사이클론유닛(30)으로 보내지게 된다.

제1사이클론유닛(30)으로 유입된 공기는 제1사이클론 챔버(31)의 외주면과 내부용기(22)의 내주면 사이에서 하향으로 선회 운동하면서 먼지와 이물질이 분리되어 제1수집부(32)로 떨어지게 된다. 그리고 먼지와 이물질이 1차로 걸러진 공기는 계속해서 제1사이클론 챔버(31)의 통공(33)으로 유입되면서 상향으로 이동하여 제1사이클론 챔버(31)를 통과하게 된다.

제1사이클론 챔버(31)를 통과한 공기는 상부캡(50)에 마련된 복수의 안내부재(52)를 따라 나선 이동하면서 제2사이클론유닛(40)에 마련된 복수의 제2사이클론 챔버(41)로 유입된 후, 각 제2사이클론 챔버(41)의 내주면을 따라 하향으로 선회 이동된다.

이러한 제2사이클론 챔버(41)에서의 공기 선회에 의해 제1사이클론유닛(30)에서 걸러지지 않은 미세먼지와 이물질이 재차 걸러져서 제2수집부(42)로 떨어지게 되고, 이렇게 걸러진 공기는 다시 제2사이클론 챔버(41)의 중심축을 따라 상향으로 이동되어 배출구(43)를 통과하게 된다.

제2사이클론 챔버(41)의 배출구(43)를 통과한 공기는 계속해서 상부캡(50)의 상부에 마련된 공기 유출구(12)를 빠져나간 후 배출 안내관(13)을 따라 하향 이동하게 되고, 최종적으로 송풍부(4)을 거쳐서 외부로 배출되게 된다.

도 5는 본 발명의 사이클론 청소기에 마련된 다공성부재(60)의 효과를 그래프로 나타낸 것으로서, 사이클론 청소기는 동작시 대략 6 ~ 12dB의 소음이 발생하게 되는데, 제2사이클론유닛(40)에 다공성부재(60)를 설치하게 되면 도시된 바와 같이 약 7dB의 소음이 감소하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사이클론 청소기는 먼지와 이물질을 2차에 걸쳐서 분리시킬 수 있고, 분리된 먼지와 이물질을 간편하게 비울 수 있으며, 특히 각각의 제2사이클론 챔버와 먼지 수집부가 형성하는 공간에 다공성부재가 설치됨으로써, 공기가 먼지 수집부에 직접적으로 충돌하여 발생하는 에코 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공기의 유속을 줄여 먼지 수집부에서 발생하는 세컨더리 플로우에 의한 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.

또한 다공성부재에는 다양한 크기의 구멍이 형성되어 있기 때문에, 공기가 동일 형상과 크기로 마련된 복수개의 사이클론 챔버를 통과하더라도 소리의 중첩 현상으로 인한 소음 증가가 발생하지 않아 사이클론 청소기의 전반적인 성능과 사용 편리성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 외부용기와 내부용기를 포함하는 하우징과, 상기 내부용기에 설치되어 흡입공기에 포함된 먼지와 이물질을 1차적으로 걸러 주기 위한 제1사이클론유닛과, 상기 외부용기에 설치되어 상기 제1사이클론유닛을 거친 공기에 포함된 미세 먼지 등을 2차적으로 걸러 주기 위한 제2사이클론유닛을 포함하는 사이클론 청소기에 있어서,

   상기 제2사이클론유닛은 복수의 사이클론 챔버와 먼지 수집부로 이루어지고,

   상기 먼지 수집부와 상기 사이클론 챔버 사이에는 다공성부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 사이클론 청소기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다공성부재는 다수의 통공이 형성된 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이클론 청소기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 다공성부재는 다수의 격자공이 형성된 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이클론 청소기.
4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 플레이트에 마련된 구멍들의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 사이클론 청소기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 다공성부재는 흡음재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이클론 청소기.

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