KR100761106B1 - 진공청소기용 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 흡입된 입자들을 미리 분리하고 폐기하는 액체조 형태의 진공청소기용 분리기를 제공하는데 있다. 이 분리기는 바닥면(12), 터빈날개(15)를 갖는 원통체, 및 그 상단부의 밀봉링(11)을 포함한다. 분리기는 여러개의 구간들로 이루어진다. 분리기(10)의 각 구간은 터빈휠로 제작되고, 방사상 지지부(17)에는 원주부(16)가 있고, 이 원주부(16)는 회전반대방향으로 외측부가 약간 경사져 있는 터빈날개(15)에 등간격으로 방사상으로 배치된다. 밀봉링(11)에는 방사상 지지부(17)와 링(19)이 있고, 뚜껑(1a)의 바닥에는 공기류 배향수단(20)이 있으며, 이 수단은 반경방향으로 주변으로부터 경사진 연장부로서 제작된다.

Description

진공청소기용 분리기{SEPARATOR FOR VACUUM CLEANER}

본 발명은 액체조 타입 진공청소기용 분리기에 관한 것이다. 상기 액체조에 의해 입자형 흡입물들이 사전에 분리되고 처리된다. 이런 청소기는 소위 집진제어 진공분야에 관련된 것이다.

여러가지 디자인의 진공청소기들이 가정용이나 산업용으로 사용되고 있다. 이들 청소기의 공통적인 특징은 흡입력을 발전시키는데 있고, 그 결과 불필요한 입자들과 심지어는 액체까지도 진공장치 안으로 흡입되곤 하여, 흡입된 공기에서 입자나 기타 액체들을 분리해야만 할 경우가 있다. 입자와 액체를 분리한 뒤, 공기는 주변으로 다시 배출된다. 그러나, 입자와 액체는 여전히 진공청소기 내부에 잔류한다. 공기에서 입자를 분리하는데는 기계식 필터들을 이용한다. 한편, 공기에서 입자와 혼입된 액체의 분리작업은 액체조(필터)와 특수 분리기를 이용한다. 액체조를 이용해 공기에서 입자와 액체 흡입물을 분리하고 폐기하는 이점은, 통상 대부분 물로 구성된 액체를 언제라도 얻을 수 있고(기계식 필터는 그렇지 않음), 세척제 등의 액체는 물론 입자들도 배출할 수 있으며, 진공청소기형 장비에 의해 사용중에 약간의 실내 가습효과가 있다는데 있다. 이런 모든 액체조 타입 진공청소기의 공통적인 문제점은, 공기류에 혼합된 입자외에도 액체를 공기에서 제거해야 하는데 있 다. 액체조 타입 진공청소기 대부분에서, 입자와 혼입된 액체에서 공기를 분리하는 작업은 입자물질이나 액체에 비해 상당히 비중이 낮은 공기로 인한 원심력에 의해 이루어진다.

액체조 타입 진공청소기들이 US4,640,697, DE36 32 992, US5,030,257, US5,125,129에 기재되어 있다.

공개공보 WO92/03210에 따르면, 입자물질에서 공기의 분리는 3단계로 이루어진다. 액체트랩에 공기류를 통과시키면서, 큰 입자들은 습윤되면서 걸러진다. 작은입자들은 공기류에 의해 분리기 방향으로 배출되고, 표면상의 미세 액체방울들과 합쳐진다. 분리기의 고속회전(20,000-25,000 rpm)때문에, 이들 작은 입자들은 강제적으로 액체조로 되돌아간다. 아주 작은 입자들과 미세한 액체방울들은 분리기 내부에 갇혀, 12,000 Gs에 달하는 원심가속도로 인해 분리기의 내벽을 파고든다. 입자와 액체에서 공기를 분리하는 최종 3단계로 인해 분리기 내부에 입자가 축적된다. 이들 입자들은 분리기내의 슬롯을 막아, 분리기는 물론 전체 진공청소기의 효율을 저하시킨다. 따라서, 분리기가 불평형상태로 되어 진동한다. 이처럼 분리기 내부에 입자들이 쌓이므로, 분리기를 주기적으로 청소해주어야 한다. 이것은 분리기를 분해햐야 하기 때문에 사용자에게는 불편하면서도 위험을 초래하기도 한다. 이 작업중에는 반드시 모터의 동작을 정지시켜야 하는데, 모터가 회전하면 사용자가 다칠 수 있기 때문이다. 따라서, 입자와 액체에서 공기를 분리하는데는 문제가 있는데, 특히 사용자의 안전문제와 동작문제이 있어서 그렇다.

US5,902,386에 따른 분리방식은 WO 92/03210 공보와 비슷하게 이루어진다. 단, 분리기의 슬롯 깊이에 대한 폭의 비율과 분리기 위로 미로를 배치하여, 대향 공기류를 형성하고 액체방울과 먼지 입자들이 흡입터빈 내부구역에 진입하는 것을 방지하는데 특징이 있다.

WO 92/03210와 US5,902,386에 기재된 분리기의 기본적이고 공통적인 단점은, 분리기 측벽에 수직 슬롯들을 갖는 원추형 배스킷 형태의 분리기 설계에 있다. 이들 측벽은 다수개의 리브로 구성되고, 이들 리브는 슬롯에 의해 떨어져 있다. 분리기의 고속 회전과 이로 인해 증가된 원심력때문에, 이들 리브와 측벽은 볼록하게 변형된다. 분리기의 변형으로 인해, 슬롯들의 구멍들이 커지고 분리기의 효율이 떨어진다. 분리기 역시 불평형 상태로 되어 진동을 일으킨다. 이상과 같이 설계된 분리기의 변형을 피하기 위한 유일한 방법은 측벽의 리브들을 보강하여, 슬롯의 구멍들을 줄이는 것이다. 그러나, 측벽을 보강할수록 슬롯은 작아진다. 리브 폭에 대한 슬롯 폭의 비율이 줄어들면 분리기의 투과율과 효율이 저하된다. 리브의 폭이 넓어지면 먼지입자와 기타 오염물질(더러운 입자)이 부착될 면적이 증가된다. 이런 형태의 분리기들은 그 설계상 효율이 낮으면서도, 먼지입자나 기타 오염물의 축적으로 인해 효율이 더 낮아진다. 따라서, 전술한 바와 같이 주기적인 청소가 필요하다.

완전히 다른 3단계 분리에 기초한 흥미로운 방식이 US5,908,493에 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 공기에서 입자와 액체를 아주 효과적으로 분리하고 입자와 기타 오염물이 들러붙는 것을 방지하는 분리기를 구비한 진공청소기를 설계하는데 있다. 분리기는 변형되지 않으며 완벽히 안전하다. 이것은, 사용자가 회전 부분들을 전혀 청소할 필요가 없음을 의미한다. 따라서, 사용자는 분리기에 접근조차 할 수 없게 되어 있다.

본 발명의 다른 목적은 액체방울, 먼지입자, 기타 오염물이 터빈 영역에 들어가는 것을 간단하고도 신뢰성 있게 방지하는데 있다.

본 발명의 이상의 제목적들은 특허청구범위의 독립항에 따라 제공된다.

도 1은 분리기, 밀봉링, 터빈을 포함한 조립체의 단면도;

도 2는 분리기와 밀봉링의 사시도;

도 3은 분리기와 밀봉링의 전개도;

도 4는 분리기의 평면도;

도 5는 분리기의 단면도;

도 6은 터빈날개와 스트림라인의 단면도;

도 7a는 밀봉링의 평면도;

도 7b는 밀봉링의 부분 측단면도;

도 7c는 밀봉링의 사시도;

도 8a는 원추형 분리기의 측면도;

도 8b는 단턱진 원추형 분리기의 측면도;

도 9는 터빈영역 위의 뚜껑의 사시도.

액체조 타입 진공청소기는 분리기(10), 밀봉링(1), 및 하우징(1)내의 모터(2) 달린 터빈으로 구성된 조립체에 의해 작동한다. 주로, 진공청소기는 터빈(4), 밀봉링(11), 및 축(3)의 분리기(10)를 모터(2)로 구동시켜 동작한다. 이 조립체와 그 동작이 도 1에 도시되어 있다. 터빈(4)에 의해 공기, 물방울, 기타 오염물로 구성된 혼합물(6)과 같은 방향의 유체흐름이 분리기(10)쪽으로 발생한다. 분리기(10)의 고속회전때문에, 비중이 높은 물방울과 기타 오염물들은 분리기(10) 내부로 거의 진입하지 못한다. 비중이 낮은 공기는 터빈(4)에서 생긴 진공때문에 분리기(10)로 진입하고, 이곳에서 터빈(4)으로 흡입된 다음 화살표(8) 방향으로 주변으로 배출된다. 분리기(10)에 랜덤하게 진입한 물방울들과 기타 오염물들은 분리기(10)내에서 회전하면서 원심력에 의해 화살표(7) 방향으로 분리기(10)에서 배출된다. 중요한 것은, 공기, 물방울, 오염물의 흐름이 슬롯(9)을 통해 터빈(4)의 영역(5)으로 들어가지 못하도록 분리기(10)와 터빈(4)의 영역(5)이 결합되어 있다는 것이다. 마찰과 마모때문에 개스킷이나 기타 비슷한 밀봉수단은 적당하지 않다. 본 발명에 따르면, 뚜껑(1a) 바닥에 공기류 배향수단(20)이 배치된다. 이 수단은 공기회전에 의해 압력을 생성하고, 이 압력은 영역(5)내의 터빈압력과 균형을 이룬다. 뚜껑(1a)의 내주면에는 하우징(1)에 뚜껑을 안정되고 동심으로 고정할 수 있도록 하는 연장부(21)가 있는데, 이에 대해서는 도 9를 참조하여 자세히 설명한다.

분리기의 디자인과 동작에 대해 도 2-6을 참조하여 설명한다.

도 2에 따르면, 분리기(10)는 바닥면(12), 터빈 날개(15)가 달린 원통체, 터 빈(4) 방향으로 상단부에 구비된 밀봉링(11)을 구비한다. 분리기(10)와 밀봉링(11)을 포함한 조립체를 모터(2) 축에 고정한다. 그 회전방향은 화살표(13)이다.

도 3은 도 2에 대응하는 전개사시도로서, 분리기(10)를 밀봉하면서 분리기와 밀봉링(11)을 포함한 조립체를 모터(2)의 축(3)에 고정할 수 있는 바닥면(12)이 구비되어 있다. 본 실시예에서, 분리기(10)는 포지셔닝 조인트(18)에 의해 정위치되는 4개의 중복 구간들로 구성된다. 본 실시예에서, 포지셔닝 조인트(18)는 각 구간마다 하부는 중공체고 상부는 밀봉링(11)과 뚜껑(1a)에 대응하는 돌출부로 이루어진다.

도 4, 5에 따르면, 분리기(10)의 각 구간은 방사상 지지부들(17)에 원주부(16)가 달린 터빈 휠로 제작된다. 원주부(16)에는 터빈 날개들(15)이 등간격으로 방사상으로 배치되어 있되, 날개의 외측부는 회전 반대방향으로 약간 경사져 있다. 회전방향은 화살표(13) 방향이다. 분리기(10)의 회전과 터빈(4)에 의해 생긴 진공상태로 인해 공기가 방사상 방향으로 내부로 진입된다. 물방울, 먼지, 기타 오염물들 대부분은 큰 비중으로 인해 배출되어 버린다. 분리기(10) 내부로 랜덤하게 진입한 물방울, 먼지, 기타 오염물들은 방사상 지지부들(17)에 의해 추가로 회전되고 날개들(15) 사이로 해서 분리기(10)에서 배출된다. 이들 날개(15)와 원주부(16)의 가장자리는 공기역학적 형상으로서, 비행기 날개 가장자리와 비슷하게 구성된다. 따라서, 공기흐름이 개선되고, 오염물의 침전이 방지된다. 지금까지 알려진 디자인들은 본 발명과 비교할 때 방사상으로 큰 표면적을 보이고, 그 결과 오염물이 침전되고 공기흐름이 악화되는 문제점이 있었다. 본 발명에 따른 구성은 기계적 강 도도 개선되었는데, 이는 원주부(16)가 방사상 지지부(17)에 의해 여러곳에서 지지되고, 날개(15)가 원주부(16)에 지지되기때문이다. 따라서, 분리기(10)가 원심력으로 인해 변형되는 문제가 없다. 본 실시예에서, 분리기는 간단한 압출공구로 제작될 수 있는 여러개의 구간으로 구성된다. 이들 구간의 갯수를 바꾸면 분리기(10)의 높이와 이에따른 효율을 조절할 수 있다. 본 발명에 의하면, 밀봉링(11)과 바닥면(12)을 포함해 분리기를 일체형으로 할 수도 있다.

도 6에는 두개의 날개의 단면도가 도시되어 있는데, 공기 스트림라인의 컴퓨터 시뮬레이션이 함께 도시되어 있다. 화살표(13) 방향으로의 날개(15)의 회전과 이로인한 진공때문에 날개(15) 사이로 공기가 진입하여 가압된다. 그러나, 오염물들은 화살표(14) 방향으로 거부된다.

도 7a, 7b, 7c에 따르면, 분리기(10)의 각 구간과 비슷하게 밀봉링(11)을 제작한다. 분리기의 각 구간과 마찬가지로, 밀봉링(11)에도 방사상 지지부(17), 포지셔닝 조인트(18) 및 링(19)이 제공된다. 링(19)의 윗면은 단턱이 형성되어, 뚜껑(1a)과 링(19) 사이, 터빈(4)과 링(19) 사이의 슬롯(9)을 최소화한다(도 1 참조).

도 9에 따르면, 터빈(4)의 회전방향(22)으로 공기도 터빈(4) 밑에서 22 방향으로 회전한다. 뚜껑(1a)의 바닥면에는 주변에서부터 반경방향으로 경사진 연장부 형태로 공기류 배향수단(20)이 제공된다. 터빈(4) 밑의 공기가 회전하기때문에, 공기는 배향수단(20)에 의해 반경방향으로, 즉 슬롯(9) 방향으로 흐른다. 그 결과, 슬롯(9)에 과압이 걸린다. 슬롯(9)에서는 압력이 평형을 이루고 어떤 공기류도 생 기지 않는다. 뚜껑(1a) 내주면의 돌기들(21) 때문에 뚜껑(1a)이 하우징에 안정되고 동심으로 고정될 수 있음과 동시에, 도 1에 화살표(8)로 표시된 방향으로 공기가 주변으로 배출될 수 있다.

도 9에 따른 실시예에서는 스트림라인(20)이 5개 있다. 본 발명의 범위내에서 스트림라인(20)의 갯수는 임의적이긴 하지만 1개보다는 많다.

도 8a, 8b에는 원추형 분리기(10)가 도시되어 있다. 따라서, 본 발명은 앞에서 설명한 원통형이 아니라 원추형 분리기(10)도 포함하고, 이는 분리기(10)의 반경이 뚜껑(1a)을 향할수록 감소됨을 의미한다.

지금까지 동작례를 중심으로 본 발명에 대해 설명했고, 분리기가 별도의 구간들, 밀봉링(11), 바닥면(12) 또는 일체형이나 기타 조합형으로 구성된다는 사실과 무관하게 분리기가 방사상 지지부(17)의 원주부(16)상의 공기역학적 터빈 날개들(15)을 포함하고 있는 모든 디지인들을 포함함을 알 수 있다. 본 발명의 범위에는 밀봉링(11)을 슬롯(9)에 배치하고 뚜껑(1a) 바닥의 공기배향수단(20)에 의해 밀봉을 이루는 모든 디자인들이 포함한다고 할 수 있다.

Claims (6)

1. 액체조가 입자형태의 흡입물들을 사전에 분리하고 폐기하는 기능을 하고, 터빈에서 공기류가 생성되며, 상기 분리는 원심력에 의해 이루어지고, 분리기와 밀봉링으로 구성된 조립체가 모터축에 고정되어 있는 액체조 타입 진공청소기용 분리기에 있어서:

   바닥면(12), 터빈 날개들(15)이 달린 본체, 상단부에 위치한 밀봉링(11), 및 뚜껑(1a) 바닥에 있는 공기류 배향수단(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 분리기.
2. 제1항에 있어서, 진공청소용 분리기가 여러개의 구간으로 이루어지거나 일체형 한 부분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공청소기용 분리기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진공청소용 분리기의 형상이 원통형, 원추형 또는 단턱진 원추형인 것을 특징으로 하는 진공청소기용 분리기.
4. 제1항에 있어서, 상기 분리기(10)의 각 구간이 터빈 휠로 제작되고, 방사상 지지부들(17)이 터빈 휠의 원주부(16)에 달려 있으며, 상기 원주부(16)에는 외측부가 회전 반대방향으로 약간 휘어진 방사상 터빈날개들(15)이 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 분리기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 밀봉링(11)에는 방사상 지지부들(17)과 링(19)이 있고, 상기 뚜껑(1a)의 바닥에는 주변부로부터 반경방향으로 경사진 연장부들로 제작된 공기류 배향수단(20)이 하나 이상 있는 있는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 분리기.

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