KR100831774B1 - 진공청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관성과 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하는 진공청소기에 관한 것이다.

본 발명에 의한 진공청소기는, 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1분리수단(50)과; 상기 제1분리수단(50)의 양 측방에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 분리하는 다수의 제2분리수단(60)과; 상기 제1분리수단(50) 및 제2분리수단(60)의 하측에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 제1분리수단(50)과 제2분리수단(60)에 의해 분리된 이물질을 집진하는 먼지통(70)을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제1분리수단(50)으로 유입되는 공기의 흡입방향과 상기 제2분리수단(60)으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 반대 방향임을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 간이한 구성을 가지면서도 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거되는 이점이 있다.

진공청소기, 관성, 원심력, 공기, 이물질, 이중

Description

진공청소기 {A vacuum cleaner}

도 1은 일반적인 진공청소기의 외관구성을 도시한 사시도.

도 2는 종래기술에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 구성을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 진공청소기의 바람직한 실시예를 구성하는 집진어셈블리의 외관 사시도.

도 4는 도 3의 I-I'부 단면도.

도 5는 도 4의 사시도.

도 6은 도 3의 J-J'부 단면도.

도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 집진어셈블리의 부분 절결사시도.

도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 집진어셈블리의 먼지통 구성을 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50. 제1분리수단 52. 몸체

54. 흡입안내관 56. 이물안내관

60. 제2분리수단 62. 사이클론통

64. 공기토출관 66. 연결관

70. 먼지통 70'. 하면커버

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관성과 원심력에 의해 공기 중의 이물을 이중으로 필터링하는 집진어셈블리가 구비되는 진공청소기에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 진공청소기의 구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 진공청소기는, 실내의 공기를 흡입하는 흡입수단이 내장된 본체(1)와, 상기 본체(1)에서 발생하는 흡입력에 의하여 바닥면의 공기가 유입되는 흡입노즐(2)을 포함하는 구성을 가진다.

한편 상기 본체(1)는, 흡입수단이 수납되어 체결되는 하부몸체(5)와, 상기 하부몸체(5)에 내장된 부품이 외부로 드러나지 않도록 하고, 진공청소기를 제어하는 전장부(도시 생략)가 내장되는 상부몸체(6)로 구성되어 진다.

또한 상기 본체(1)가 바닥면을 원활하게 이동할 수 있도록 그 몸체의 양측면에 바퀴(8)가 체결되고, 상기 바퀴(8)에는 흡입노즐(2)을 통하여 흡입된 공기에서 이물질이 분리된 상태의 공기가 본체(1)에서 토출되는 토출부(8a)가 구성되어 진다.

그리고 상기 본체(1)와 흡입노즐(2) 사이에는, 플렉시블한 재질의 것으로 만들어지는 흡입호스(3b)와, 상기 흡입호스(3b)의 단부에 연결되는 조작부(4)와, 상기 조작부(4)와 흡입노즐(2)을 연결하는 연장관(3a) 등이 순차적으로 설치되어 있 어서, 본체(1)에서 발생하는 흡입력을 상기 흡입노즐(2)로 전달할 수 있게 된다.

따라서 상기 본체(1)에 내장되어 있는 전원부(도시 생략)와 연결된 전선(9)을 통하여 전기를 인가하면, 진공청소기는 운전대기 상태가 된다. 이때, 사용자가 조작부(4)의 버튼을 이용하여 흡입단계를 조정하면, 각 단계에 적당한 흡입력이 본체에 내장되어 있는 흡입수단에 의하여 발생된다.

상기 흡입수단을 통하여 발생된 흡입력은 흡입연결부(3c)에 체결되어 있는 흡입호스(3b) 및 연장관(3a)을 거쳐 흡입노즐(2)로 전달된다. 상기 흡입노즐(2)로 전달된 흡입력에 의하여 먼지나 보푸라기 등의 이물질이 포함된 공기가 흡입되고, 흡입된 공기중의 이물은 집진어셈블리(10)에 의하여 분리되며, 이물이 필터링된 공기는 토출부(8a)를 통하여 본체(1) 외부로 토출되는 과정에 의해 청소가 수행된다.

도 2는 종래의 먼지필터(14)가 체결된 상태의 집진어셈블리(10)를 도시한 것으로, 일측에는 흡입연결부를 통하여 본체로 유입된 공기가 집진어셈블리의 내벽을 따라 접선방향으로 유동할 수 있도록 안내하는 흡입가이드(12)가 성형되고, 내부에는 상기 흡입가이드(12)를 통하여 유입된 공기에 포함된 질량이 큰 먼지가 분리될 수 있도록 구멍(13a)이 성형된 분리판(13)이 조립되고, 상기 흡입가이드부(12)의 타측 외벽에는 본체(1)로부터의 착탈을 용이하도록 하는 손잡이(15)가 구비된다.

그리고, 상술한 바와 같이 구성된 집진어셈블리(10)의 상부를 개폐가능하도록 구성되는 상면커버(11)에는, 중앙에 토출구(11a)가 성형되고, 상기 토출구(11a)의 저면 가장자리에 먼지필터(14)가 체결된다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는 길이방향의 주름이 원주방향으로 반복 되게 형성된 원통형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 필터몸체(14b)의 저부를 고정하여 지지하는 하측고정부(14a) 테두리는 필터몸체(14b)의 저부를 감싸도록 상방으로 일정부분 돌출되어 있다.

상기 먼지필터(14)의 필터몸체(14b)는, 공기가 강하게 유동되는 것을 고려하여 일정 이상의 강도가 확보되고 세척시 형태를 유지할 수 있는 재질의 것으로 성형하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 섬유재로 활용이 가능한 폴리에스테르 재질로 구성할 수도 있다.

또한 상기 필터몸체(14b)의 상부와 저부를 고정하여 지지하는 상측고정부(도시 생략)와 하측고정부(14a)도 필터몸체(14b)가 원기둥 형태를 유지할 수 있도록 구성됨과 동시에, 세척이 가능한 합성수지재로 구성할 수도 있다.

상기 필터몸체(14b)가 길이방향의 주름이 다수개 성형되는 것에 의하여 유동하는 공기와의 접촉 표면적을 넓혀줄 수 있게 되므로, 집진효율이 극대화 된다. 즉, 토출구(11a)를 통하여 배출되는 공기에 미세한 이물질이 포함되지 않도록 상기 필터몸체(14b)에 의하여 걸러주게 되는 것이다.

이러한 과정을 거치면서 먼지필터(14)의 필터몸체(14b) 표면에 미세한 이물질이 쌓이게 되면, 공기의 유동이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 상기 먼지필터(14)의 표면에 묻어있는 이물질을 털어주거나 세척해야 한다.

이와 같이, 종래의 기술에서는 이물질이 먼지필터(14)에 부착되므로, 일정 기간 사용 후에는 이러한 먼지필터(14)를 분리하여 부착된 이물질을 제거하여야 하는 문제점이 있다.

그리고, 상기와 같은 종래의 집진어셈블리(10)에 의하면, 한 번의 과정에 의해 공기 중의 이물질을 필터링하므로, 미세 먼지와 같은 공기 중의 이물질이 제대로 필터링되지 않는 문제점도 있다.

또한, 상기와 같은 종래기술에서는 주름이 다수 성형된 상기 먼지필터(14)를 공기가 통과하여야 하므로, 압력손실(에너지 손실)에 의한 흡입력 저하를 가져오는 문제점도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 관성과 원심력에 의해 공기 중의 이물질을 이중으로 분리하는 집진어셈블리가 구비되는 진공청소기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 이중으로 이물질을 필터링하면서도 공기의 유로가 단축되는 집진어셈블리가 구비되는 진공청소기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면,

공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1분리수단과; 상기 제1분리수단의 양 측방에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 분리하는 다수의 제2분리수단과; 상기 제1분리수단 및 제2분리수단의 하측에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 제1분리수단과 제2분리수단에 의해 분리된 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며; 상기 제1분리수단으로 유입되는 공기의 흡입방향과 상기 제2분리수단으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 반대 방향임을 특징으로 한 다.

이와 같은 구성에 의하면, 간이한 구성을 가지면서도 공기 중의 이물질이 효과적으로 제거되는 이점이 있다.

진공청소기는 일반 가정에 많이 보급되어 있고, 특히 양탄자나 쇼파 청소의 필요성으로 그 수요가 늘어나고 있는 실정이며, 크게 흡입구인 노즐부가 본체와는 별도로 구비되어 연결관에 의해 연결되는 캐니스터 방식(Canister type)과, 노즐부가 본체와 일체로 형성되는 업라이트 방식(Upright type)으로 대별할 수 있다.

진공청소기는 흡입노즐과 모터 등 다수의 부품으로 구성되며, 특히 집진어셈블리는 흡입되는 공기 중의 이물을 분리하여 집진하는 기능을 수행한다. 그리고, 청소기에 구비되는 흡입노즐과 모터 등의 기능과 구성은 종래기술에서도 설명되어 있으며, 널리 알려져 있으므로 여기에서는 자세한 설명은 생략한다.

따라서, 이하에서는 캐니스터 방식(Canister type) 및 업라이트 방식(Upright type)은 물론 모든 타입의 청소기에 장착 가능한 사이클론 방식의 집진어셈블리에 대하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 8에는 본 발명에 의한 진공청소기를 구성하는 집진어셈블리의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 3에는 본 발명에 의한 진공청소기를 구성하는 집진어셈블리의 사시도로 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 I-I'부 단면이 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 6에는 도 3의 J-J'부 단면이 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 의한 진공청소기를 구성하는 집진어셈블리의 우측단이 절개된 절결사시도가 도시되어 있다. 또한, 도 8에는 본 발명 실 시예를 구성하는 집진어셈블리의 먼지통 절결사시도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 진공청소기를 구성하는 집진어셈블리는, 공기와 이물질을 관성의 차이에 의해 서로 다른 방향으로 안내하여 1차적으로 이물질을 분리하는 제1분리수단(50)과, 소용돌이를 생성하여 공기 중의 이물질을 원심력에 의해 2차적으로 분리하는 제2분리수단(60)과, 상기 제1분리수단(50)과 제2분리수단(60)에 의해 분리되는 이물질이 집진되는 먼지통(70) 등으로 이루어진다.

상기 제1분리수단(50)은, 외부로부터 유입되는 오염된 공기를 1차적으로 걸러내는 것으로, 여기에서는 상대적으로 비교적 질량이 큰 이물질(먼지)이 걸러진다. 즉, 상기 제1분리수단(50)에서는 상대적으로 크기와 하중이 큰 이물질이 걸러지고, 상기 제2분리수단(60)에서는 공기 중에 남아있는 미세한 이물질까지 걸러지게 된다.

상기 제1분리수단(50)은, 공기의 진행 방향을 역방향으로 전환하고, 공기 중의 이물질은 하측으로 안내하도록 구성된다. 즉, 상기 제1분리수단(50)은, 내부로 유입된 공기가 회전운동하는 원통 형상의 몸체(52)와, 상기 몸체(52)의 일측에 돌출 형성되어 공기의 몸체(52) 흡입을 안내하는 흡입안내관(54)과, 상기 몸체(52)의 일측에 형성되어 공기 중의 이물질을 상기 먼지통(70)으로 안내하는 이물안내관(56) 등으로 이루어진다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 몸체(52)는 도시된 바와 같이 '⊂'형상으로 형성된다. 따라서, 상기 흡입안내관(54)을 통해 유입된 오염공기(공기와 이물질이 혼합된 공기)가 상기 몸체(52) 내부에서 좌측으로 유동하다가 방향이 전환되어 다시 우측으로 유동하게 된다. 그리고, 다시 우측으로 유동하는 공기는 다시 상측으로 방향을 전환하여 상기 제2분리수단(60)으로 유입되는 것이다.

이와 같이 상기 제1분리수단(50)은, 공기의 유입방향과 토출방향이 서로 수직(좌측 및 상측)을 이루게 된다. 즉, 상기 흡입안내관(54)을 통해 좌측으로 유입되는 공기는 상기 몸체(52) 내부에서 방향을 전환하여 우측으로 유동하게 되고, 그런 다음 다시 상방으로 방향을 전환하여 아래에서 설명할 유입가이드(63)를 통해 상기 제2분리수단(60) 내부로 유입된다. 이처럼 상기 제1분리수단(50)으로 유입되는 공기는 좌측 방향으로 유입되고, 토출되는 공기는 상측 방향으로 토출되므로, 서로 수직을 이루게 되는 것이다.

상기 흡입안내관(54)은 원형의 단면을 가지며, 도시된 바와 같이, 상기 몸체(52)의 우측단에 일체로 형성되는 안내부(54')와, 상기 안내부(54')의 우측단으로부터 우측으로 연장형성되는 원통 형상의 체결부(54") 등으로 이루어진다.

상기 안내부(54')는 우측으로 갈수록 점차 높이가 증가하는 형상으로 이루어져, 공기의 유동을 안내하게 된다. 그리고, 상기 체결부(54")는 소정 길이의 원통으로 이루어져 주변 부품(도시되지 않음)에 형성되는 공기 유로에 삽입 설치된다.

상기 몸체(52)에는 내부에서 필터링된 이물질이 배출되는 이물안내관(56)이 형성된다. 상기 이물안내관(56)은 상기 몸체(52) 내부의 이물질이 분리되어 상기 먼지통(70)으로 배출되도록 안내하는 것으로, 상기 몸체(52)의 하단으로부터 하측으로 돌출 형성된다. 즉, 상기 이물안내관(56)은 '⊂'형상이 상기 몸체(52) 좌측단 으로부터 하측으로 수직으로 연장 형성된다. 상기 이물안내관(56)의 하단은 아래에서 설명할 먼지통(70)의 제1이물관(78')과 결합된다.

상기와 같은 제1분리수단(50)의 구성에 의해, 공기 중의 이물질이 1차적으로 분리된다. 즉, 상기 흡입안내관(54)을 통해 우측 외부로부터 상기 몸체(52) 내부로 유입되는 오염공기는 '⊂'형상의 상기 몸체(52)를 따라 이동하게 되는데, 오염공기 중의 공기는 좌측단에서 흡인력에 의해 방향을 전환하여 다시 우측으로 이동하게 되나, 오염공기 중의 이물질은 관성에 의해 방향을 전환하지 못하고 상기 이물안내관(56)으로 유입되는 것이다.

상기 제2분리수단(60)은 상기 제1분리수단(50)의 양측에 각각 구비된다. 즉, 상기 제2분리수단(60)은 상기 제1분리수단(50)의 전방과 후방에 각각 좌우로 설치되어, 상기 먼지통(70)의 상면과 수평을 이루게 된다.

상기 제2분리수단(60)은, 소용돌이를 생성하여 상기 제1분리수단(50)을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통(62)과, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관(64) 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 제2분리수단(60)은, 하나 또는 2 이상이 구비된다. 본 발명에서는 상기 제2분리수단(60)이 상기 제1분리수단(50)의 양측에 각각 하나씩 구비되는 경우를 예로 들어 설명한다. 도시된 바와 같이 상기 제2분리수단(60)은 상기 제1분리수단(50)의 전방과 후방에 각각 하나씩 설치된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제2분리수단(60)은, 상기 제1분리수단(50) 의 전방에 설치되는 전방제2분리수단(60)과, 상기 제1분리수단(50)의 후방에 설치되는 후방제2분리수단(60)으로 구성된다.

따라서, 상기 제1분리수단(50)으로부터 토출되는 공기와 미세 이물질은, 아래에서 설명할 유입가이드(63)에 의해 각각 안내되어 상기 전방제2분리수단(60)과 전방제2분리수단(60)으로 개별적으로 유입된다.

상기 사이클론통(62)은 좌측으로 갈수록 점차 직경(내경)이 감소하는 원뿔 형상을 가진다. 즉, 상기 사이클론통(62)은 콘(corn) 형상 내지는 깔때기 형상으로 이루어진다. 그리고, 우측단에는 원통 형상으로 소정 길이로 연장된 유입부(62')가 형성된다.

보다 상세하게 살펴보면, 상기 사이클론통(62)의 우측단에는, 원통 형상으로 이루어진 소정 크기의 유입부(62')가 일체로 형성되어 있으며, 이러한 유입부(62')에는 하측으로 돌출된 유입가이드(63)가 형성된다.

상기 유입가이드(63)는 원통 형상의 상기 유입부(62')와 접선 방향으로 접하도록 형성되어져 있다(도 5 참조). 따라서, 상기 유입가이드(63)을 통해 상기 유입부(62')의 내부로 유입된 공기와 미세 이물질은 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하게 되는 것이다.

도 7을 참조하여 상기 유입가이드(63)의 구성을 보다 구체적으로 살펴본다.

상기 전방제2분리수단(60)과 전방제2분리수단(60)에는, 상기 제1분리수단(50)으로부터 배출되는 공기를 상기 전방제2분리수단(60)과 전방제2분리수단(60)으로 안내하는 전방유입가이드(63') 및 후방유입가이드(63")가 각각 형성된다. 그 리고, 상기 전방유입가이드(63')와 후방유입가이드(63")는 서로 대칭되게 형성된다. 즉, 상기 전방제2분리수단(60)의 후단에는 상기 전방유입가이드(63')가 접선방향으로 형성되며, 상기 후방제2분리수단(60)의 선단에는 상기 후방유입가이드(63")가 접선방향으로 형성된다.

따라서, 상기 유입가이드(63)를 통해 상기 제2분리수단(60)으로 유입되는 공기는 상대적으로 전방에 있는 전방제2분리수단(60') 내부에서는 반시계방향으로 회전하며, 상대적으로 후측에 있는 후방제2분리수단(60") 내부에서는 시계방향으로 회전하게 된다.

상기 유입가이드(63)의 하단은 상기 제1분리수단(50)의 몸체(52) 후단과 연결된다. 따라서, 상기 몸체(52) 내부를 따라 유동하는 공기는 상기 몸체(52)의 하부 우측단으로 이동한 다음, 상기 유입가이드(63)를 통해 전방 및 후방의 상기 제2분리수단(60) 내부로 유입되는 것이다.

상기 사이클론통(62)은 상기 제1분리수단(50)에 의해 1차적으로 정화된 공기가 미세 이물질과 함께 나선 방향으로 유동하도록 가이드하게 된다. 즉, 상기 유입가이드(63)을 통해 상기 사이클론통(62) 내부로 유입된 공기와 미세 이물질은, 좌측으로 이동하면서 상기 사이클론통(62)의 내주면으로 따라 나선방향으로 선회하게 된다.

상기 사이클론통(62)의 내경은 좌측으로 갈수록 점차 작아지므로, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하면서 좌측으로 이동하는 공기와 미세 이물질의 회전 사이클은 점차 빨라지게 된다.

상기에서 설명한 바와 같은 콘(corn) 형상을 가지는 상기 사이클론통(62) 내부에서 공기와 이물질이 유동하게 되면, 사이클론통(62) 내부에는 회오리바람(dust devil)이 생성된다. 즉, 선풍(旋風)이라고도 불리는 공기의 소용돌이가 일어나게 되어, 공기와 미세 이물질이 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하게 되며, 중앙에는 이러한 외부의 선회류와 반대방향의 기류(우측방향의 기류)가 형성된다. 이처럼 상기 제2분리수단(60) 내부 중앙에서는 공기가 역류하게 된다.

상기 공기토출관(64)은 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세이물질 중 공기만이 외부로 배출되도록 안내하는 것으로, 소정의 직경을 가지도록 형성되어 상기 사이클론통(62) 내부 중앙부에 좌우로 설치된다. 보다 구체적으로는, 상기 공기토출관(64)은 좌측 부분은 상기 유입부(62')의 내측에 위치되고, 우측 일부분이 상기 사이클론통(62)의 우측 외부로 돌출되도록 설치된다.

따라서, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 미세 이물질 중 공기는, 상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하다가 모터(도시되지 않음)의 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 빨려들어와 우측 외부로 배출된다.

그리고, 상기 제1분리수단(50) 내부로 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관(54) 및 상기 제2분리수단(60)에서 정화된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 공기토출관(64)은 서로 동일한 위치에 형성되며, 상기 흡입안내관(54)을 통해 유입되는 공기와 상기 공기토출관(64)을 통해 토출되는 공기의 방향은 서로 평행하게 된다.

즉, 상기 흡입안내관(54)은 상기 제1분리수단(50)의 우측단에 위치되며, 상 기 공기토출관(64)도 상기 제2분리수단(60)의 우측단에 위치된다. 그리고, 상기 흡입안내관(54)을 통해서 유입되는 공기는 좌측을 향하게 되고, 상기 공기토출관(64)을 통해 배출되는 공기는 우측으로 향하게 되며, 이러한 흡입안내관(54) 및 공기토출관(64)을 통해 유동되는 공기는 모두 수평으로 유동하므로 서로 평행하게 되는 것이다.

상기 제2분리수단(60) 내부에서의 공기 흐름을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부의 공기 유동은 '태풍의 눈' 원리와 유사하다. 즉, 모터(도시되지 않음)의 흡인력이 상기 공기토출관(64)에 작용하게 되므로, 상기 사이클론통(62)의 중앙부에는 우측 방향의 공기 유동이 발생하게 되며, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라서는 좌측으로의 선회류가 형성된다.

이와 같이, 상기 사이클론통(62)의 내주면 근처에는 선회기류가 형성되어 좌측으로 이동하게 되고, 중앙부에는 반대기류가 형성되어 우측으로 공기가 이동하게 되는데, 이러한 반대기류는 상기 공기토출관(64)을 따라 우측으로 배출된다. 이는 '태풍의 눈'이나 '용오름'의 중앙부에는 외측의 상승기류와는 달리 하강기류가 형성되는 것과 대응된다.

한편, 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 유동하는 미세 이물질은 원심력에 의해 미처 방향을 전환하지 못하고, 계속 좌측으로 이동하여 아래에서 설명할 연결관(66)으로 안내된다.

상기 제2분리수단(60) 내부의 공기 유동을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기와 미세 이물질은 원심력(遠心力, centrifugal force)을 갖게 된다. 원심력은 원운동을 하고 있는 물체에 나타나는 관성으로, 구심력과 크기는 같고 방향은 반대이며, 원의 중심에서 멀어지려는 방향으로 작용한다.

따라서, 질량 m인 물체가 반지름 r의 원주 상을 등속원운동하고 있을 때 원심력(구심력)의 크기 F는, F＝mrω²＝mv²/r (ω는 각속도의 크기, v＝rω는 물체의 원운동 속도의 크기)가 되므로, 질량이 서로 다른 공기와 이물질(먼지)은 서로 분리된다.

즉, 공기의 질량은 거의 무시할 수 있으므로 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하는 공기의 원심력은 미세하여, 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 공기토출관(64)으로 쉽게 빨려들게 된다. 반면, 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하는 이물질은 질량이 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크므로, 상대적으로 큰 원심력을 갖게 되어 큰 회전반경을 가지게 된다.

따라서, 이물질은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62)의 내주면을 따라 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 아래에서 설명할 연결관(66)으로 유입된다. 그리고, 연결관(66)으로 안내된 이물질은 하측으로 낙하하여 상기 먼지통(70) 내부로 유입된다.

상기 사이클론통(62)의 좌측에는 연결관(66)이 구비된다. 상기 연결관(66)은 도시된 바와 같이 상기 제2분리수단(60)의 좌측에 상하로 형성된다. 즉, 우측면은 상기 사이클론통(62)의 좌측단에 접하고, 하단은 상기 먼지통(70)의 상면에 접한 다. 즉, 상기 연결관(66)은, 상기 먼지통(70)의 상측에 설치되며, 상기 먼지통(70)의 상면에 수직으로 형성된다.

따라서, 상기 복수의 제2분리수단(60)을 구성하는 각각의 사이클론통(62) 내주면을 따라 선회하면서 좌측으로 이동하는 미세 이물질(먼지 등)은 상기 연결관(66)을 통해 상기 먼지통(70) 내부로 안내되는 것이다.

상기 연결관(66)은 상기 먼지통(70) 측으로 갈수록 점차 그 단면적이 작아지도록 형성된다. 즉, 상기 연결관(66)은 하측으로 갈수록 그 내부 단면적 크기가 작아진다. 이는 상기 연결관(66)을 통해 상기 먼지통(70) 내부로 유입된 이물질이 다시 연결관(66)을 통해 상측으로 비산되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 연결관(66)의 내부는 2부분으로 구획됨이 바람직하다. 즉 상기 연결관(66)의 내부 중앙부에는 이물베리어(66')가 상하로 형성되어, 연결관(66) 내부를 전후로 구획한다. 따라서, 이러한 이물베리어(66')의 내부에 형성된 전후 통로를 통하여, 상기 제1분리수단(50)의 전방과 후방에 각각 구비되는 복수의 제2분리수단(60)에서 분리된 이물질이 각각 하측으로 안내된다.

상기 먼지통(70) 내부에는 2개의 공간이 형성된다. 즉, 상기 먼지통(70) 내부는, 상기 제1분리수단(50)에 의해 분리된 이물질이 모여지는 제1집진부(72)와, 상기 제2분리수단(60)에 의해 분리된 이물질이 모여지는 제2집진부(74)로 나누어진다. 즉, 상기 먼지통(70)의 내부에는 좌우 공간을 구획하는 베리어(76)가 형성되어 있으며, 이러한 베리어(76)를 기준으로 우측에는 제1집진부(72)가 형성되고, 좌측에는 제2집진부(74)가 형성된다.

상기 제1집진부(72)와 제2집진부(74)는 도시된 바와 같이 일체로 형성되며, 상기 베리어(76)는 원호 형상의 단면을 가진다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 베리어(76)는 중앙부가 우측으로 라운드지게 돌출된 원호 형상을 가진다.

상기 먼지통(70)의 상면에는, 상기 이물안내관(56) 및 연결관(66)의 하단이 연결되는 이물배출관(78)이 소정 크기로 각각 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 이물배출관(78)은 상기 제1집진부(72) 상면으로부터 상측으로 연장 형성되어 상기 이물안내관(56) 하단과 결합하는 제1이물관(78')과, 상기 제2집진부(74) 상면으로부터 상측으로 연장 형성되며 상기 연결관(66) 하단과 결합하는 제2이물관(78")으로 이루어진다.

상기 제1이물관(78')과 상기 제2이물관(78")은 이물질이 상기 먼지통(70)으로 유입되는 입구 역할을 함과 동시에 상기 이물안내관(56)과 연결관(66)의 하단과 각각 결합되도록 하는 기능을 한다. 따라서, 상기 제1이물관(78')과 제2이물관(78")은 상기 이물안내관(56)과 연결관(66)의 하단과 대응되는 직사각 형상이 단면을 가지도록 성형되어, 상기 이물안내관(56)과 연결관(66)의 하단에 각각 삽입되어 결합된다.

이와 같이, 상기 먼지통(70)은 상기 제1분리수단(50) 및 제2분리수단(60)으로부터 용이하게 분리 가능하도록 장착된다. 즉, 상기 이물안내관(56) 및 연결관(66)의 하단은 상기 이물배출관(78)에 착탈 가능하도록 결합된다.

한편, 상기 먼지통(70)의 하단에는 하면커버(70')가 착탈 가능하게 결합된다. 상기 하면커버(70')는 상기 먼지통(70)의 하부를 차폐하는 것으로, 상기 먼지 통(70) 하단에 억지끼움으로 끼워진다. 따라서, 상기 하면커버(70')를 벗겨내면, 상기 먼지통(70) 내부의 이물질은 자연 낙하하여 외부로 배출된다.

이하 상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기 및 집진어셈블리가 사용되는 상태를 살펴본다.

먼저, 도시되지는 않았지만, 진공청소기의 본체에 구비되는 모터의 회전에 의해 흡인력이 발생하면, 상기 흡입안내관(54)을 통해 외부의 오염공기(먼지와 공기가 혼합된 외부의 공기)가 상기 제1분리수단(50)의 몸체(52) 내부로 유입된다. 이때 흡입되는 공기는 상기 몸체(52)의 상반부 내부에서 좌측으로 이동하게 된다.

상기 몸체(52)의 좌측단에 도달한 공기는 방향을 전환하여 다시 우측으로 유동한다. 즉, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력이 상기 몸체(52)의 하반부 우측단에 연결된 상기 유입가이드(63)로 작용하게 되므로, 공기는 상기 유입가이드(63)를 통해 상기 제2분리수단(60)으로 이동하려 한다.

따라서, 상기 흡입안내관(54)을 통해 빠른 속도로 상기 몸체(52) 내부로 유입된 오염공기는 '⊂'형상의 상기 몸체(52) 좌측단에서는 다시 방향을 선회하여 우측으로 이동하게 되는 것이다.(도 4에서의 '실선' 화살표 참조)

한편, 상기 흡입안내관(54)을 통해 상기 몸체(52) 내부로 공기와 함께 유입된 이물질은 상기 이물안내관(56)을 통해 하측의 먼지통(70) 내부로 들어간다. 즉 상기 몸체(52) 내부를 유동하는 이물질은 몸체(52)의 좌측단에서 방향을 전환하지 못하고, 몸체(52) 내면을 따라 유동하다가 상기 이물안내관(56)을 통과하여 상기 제1집진부(72) 내부로 유입되는 것이다.

이와 같은 상기 제1분리수단(50)에서의 이물질 분리는, 공기와 이물질의 관성력 차이에 의한다. 보다 상세하게 살펴보면, 관성력(慣性力, inertial force)은 'F(관성력) = m(질량)×a(가속도)'이므로, 공기의 질량은 거의 무시할 정도로 미미하여 상기 몸체(52) 내부를 유동하는 공기는 모터(도시되지 않음)에 의해 발생하는 흡인력에 의해 상기 유입가이드(63)로 쉽게 배출된다.

반면, 상기 몸체(52) 내부를 선회하는 오염공기 중 이물질(공기)의 질량은 상대적으로 공기에 비해 훨씬 크므로, 상대적으로 큰 관성을 갖게 된다. 따라서, 상기 몸체(52)의 좌측단에 도달한 이물질은 상대적으로 큰 원을 그리면서 상기 몸체(52)의 내부 좌측면을 따라 이동하다가 그대로 상기 이물안내관(56)으로 유입된다.

상기 이물안내관(56)으로 유입된 이물질은 외력이 없이도 중력에 의해 자연 낙하하여 상기 먼지통(70)의 제1집진부(72) 내부로 들어가 쌓이게 되는 것이다. 이때 상기 제1분리수단(50)에 의해 분리되어 상기 제1집진부(72)에 쌓이는 이물질은, 대체적으로 상기 제2집진부(74)에 쌓이는 이물질보다 상대적으로 크기와 하중이 큰 이물질이 된다.

한편, 상기 몸체(52)의 하반부 우측단으로 이동한 혼합공기(공기와 미세 이물이 섞여 있는 공기)는 상기 유입가이드(63)를 통해 상기 제2분리수단(60) 내부로 유입된다. 상기 제2분리수단(60) 내부로 유입되는 공기는 상기 제1분리수단(50)에서 1차적으로 정화된 공기이나, 여기에는 아직 상대적으로 질량이 적은 미세 이물질(먼지)이 함유되어 있다.

상기 유입가이드(63)을 통해 다수의 상기 제2분리수단(60) 내부로 유동되는 공기와 먼지는 상기 유입부(62')로 들어간다. 이때 상기 유입가이드(63)는 상기 각각의 유입부(62')에 접선 방향으로 접하고 있으므로, 상기 유입부(62') 및 사이클론통(62) 내부에는 나선방향의 유동이 일어난다.

즉, 상기에서도 설명한 바와 같이 상기 유입부(62')로 들어온 공기와 먼지는 흡인력에 의해 상기 유입부(62')의 내주면을 따라 선회하게 된다. 도 7에서와 같이, 상기 유입가이드(63)를 통해 상기 제2분리수단(60)으로 유입되는 공기는 상대적으로 전방에 있는 전방제2분리수단(60') 내부에서는 반시계방향으로 회전하며, 상대적으로 후측에 있는 후방제2분리수단(60") 내부에서는 시계방향으로 회전하게 된다.

상기 제2분리수단(60) 내부에서, 공기는 점차 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동하게 된다. 상기 사이클론통(62)은 좌측으로 갈수록 점차 그 직경이 감소하므로, 상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하는 공기와 먼지의 회전 사이클은 점차 증가한다.

상기 사이클론통(62) 내부에서 좌측으로 이동하던 공기는 다시 방향을 전환하여 상기 사이클론통(62)의 중앙 부분을 통해 우측으로 이동하게 되며, 이때에는 공기가 상기 공기토출관(64)을 통해 안내된다.

즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 모터(도시되지 않음)에 의해 생성되는 흡인력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부의 공기는 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 상기 공기토출관(64)을 통해 우측으로 이동하려 하나, 우선은 상기 유입가이드(63) 을 통해 빠른 속도로 유입된 공기와 이물질은 관성과 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내주면을 따라 좌측으로 이동하게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 살펴본 바와 같이 상기 사이클론통(62) 내부의 내주면을 따라 공기와 먼지가 선회하게 되면, 중앙부에는 이와 받대되는 기류가 형성되므로, 이러한 기류에 의해 상기 사이클론통(62)의 중앙부에는 우측으로의 공기 유동이 일어나게 된다. 따라서 상기 사이클론통(62)의 좌측으로 이동된 공기는 다시 역류하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 것이다.

이와 같은 상기 사이클론통(62) 내부의 유동에 의해 공기 중의 미세 이물질(먼지)은 분리된다. 즉, 상기 사이클론통(62) 내부를 유동하는 공기와 먼지는 원심력에 의해 사이클론통(62)의 내주면을 선회하면서 좌측으로 점차 이동하게 되는데, 이때 상대적으로 질량이 적은 순수공기는 방향을 쉽게 전환하여 상기 공기토출관(64)으로 유입되는 반면, 미세 이물질(먼지)은 원심력에 의해 상기 사이클론통(62) 내부를 선회하면서 계속 좌측으로 이동하게 되고, 결국에는 상기 연결관(66)에 의해 안내되어 상기 제2집진부(74) 내부로 낙하하게 된다.

이처럼, 상기 제2분리수단(60) 내부에서는, 공기 중의 미세 이물질은 처음의 일방향으로 계속 유동하는 반면, 공기는 반대방향으로 역류하게 된다. 따라서, 역류하지 못한 이물질이 공기와 분리되어 배출되는 것이다.

이와 같은 과정에 의해 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리에서는 이중으로 공기 중의 이물질이 필터링된다. 그리고, 이러한 본 발명의 진공청소기 집진어셈블리로 출입되는 공기의 방향은 서로 반대 방향이 된다. 즉, 상기 제1 분리수단(50)으로 유입되는 공기의 흡입방향(좌측방향)과 상기 제2분리수단(60)으로부터 배출되는 공기의 토출방향(우측방향)은 서로 반대가 된다.

따라서, 본 발명에 의한 진공청소기 집진어셈블리의 우측 부분에, 공기 흡입을 안내하는 상기 흡입안내관(54)과, 공기의 토출을 안내하는 공기토출관(64)이 모두 위치된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 진공청소기에서는, 공기 중의 이물질이 원심력을 이용하는 제1분리수단과 제2분리수단에 의해 이중으로 필터링된다. 이와 같이 이중으로 공기 중의 이물질이 필터링되므로, 공기 중의 이물질 제거가 종래에 비해 효과적으로 이루어지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는, 1차적으로 관성에 의해 공기 중의 이물질을 분리하고, 2차적으로 사이클론 유동에 의해 이물질을 분리하도록 집진어셈블리가 구성된다. 따라서, 전체적으로 간이한 구조로 이루어지므로, 공기의 유동 손실(에너지 손실)이 방지되어 청소 능률이 향상되는 효과가 있다. 즉, 청소기의 흡인력 저하가 방지되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 집진어셈블리를 구성하는 먼지통이 착탈 가능하게 설치되며, 하부에는 하면커버가 구비되어 있으므로, 먼지통에 쌓인 이물질의 제 거 작업이 보다 용이한 이점이 있다.

Claims (16)

1. 공기 중의 이물질을 1차적으로 분리하는 제1분리수단과;

   상기 제1분리수단의 양 측방에 구비되며, 사이클론 유동에 의해 공기 중의 이물질을 분리하는 다수의 제2분리수단과;

   상기 제1분리수단 및 제2분리수단의 하측에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 제1분리수단과 제2분리수단에 의해 분리된 이물질을 집진하는 먼지통을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 제1분리수단으로 유입되는 공기의 흡입방향과 상기 제2분리수단으로부터 배출되는 공기의 토출방향은 서로 반대 방향임을 특징으로 하는 진공청소기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1분리수단은,

   공기의 진행 방향을 역방향으로 전환하고, 공기 중의 이물질은 하측으로 안내하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1분리수단은,

   공기의 유입방향과 토출방향이 서로 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2분리수단은,

   상기 먼지통의 상면과 수평을 이루도록 설치됨을 특징으로 하는 진공청소기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1분리수단에는, 내부로 공기의 유입을 안내하는 흡입안내관이 구비되며;

   상기 제2분리수단에는, 정화된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 공기토출관이 구비되고;

   상기 흡입안내관과 공기토출관은, 상기 제1분리수단 또는 제2분리수단의 동일한 일단에 각각 위치되며, 상기 흡입안내관을 통해 유입되는 공기와 상기 공기토출관을 통해 토출되는 공기의 방향은 서로 평행함을 특징으로 하는 진공청소기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제2분리수단은,

   상기 제1분리수단의 전방에 설치되는 전방제2분리수단과, 상기 제1분리수단의 후방에 설치되는 후방제2분리수단을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 제1분리수단으로부터 배출되는 공기는, 상기 전방제2분리수단과 전방제2분리수단으로 개별적으로 유입됨을 특징으로 하는 진공청소기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 전방제2분리수단과 전방제2분리수단에는,

   상기 제1분리수단으로부터 배출되는 공기를 상기 전방제2분리수단과 전방제2분리수단으로 안내하는 전방유입가이드 및 후방유입가이드가 각각 형성되고, 상기 전방유입가이드와 후방유입가이드는 서로 대칭되게 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 전방유입가이드는 상기 전방제2분리수단의 후단에 접선방향으로 형성되며, 상기 후방유입가이드는 상기 후방제2분리수단의 선단에 접선방향으로 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1분리수단은,

   공기의 유동을 안내하는 '⊂'형상의 몸체와;

   상기 몸체의 하단으로부터 하측으로 돌출 형성되어, 이물질이 상기 먼지통으로 안내되도록 하는 이물안내관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2분리수단은,

    소용돌이를 생성하여 상기 제1분리수단을 통과한 공기와 이물질이 내주면을 따라 나선방향으로 선회하도록 안내하는 사이클론통과;

    상기 사이클론통의 내부에 구비되어, 상기 사이클론통 내주면을 따라 선회하는 공기를 역방향으로 안내하는 공기토출관;을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 사이클론통은,

    일측으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 먼지통은,

    상기 제1분리수단에서 분리된 이물질이 모여지는 제1집진부와;

    상기 제1집진부의 일측에 형성되어, 상기 제2분리수단에서 분리된 이물질이 모여지는 제2집진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 제2분리수단과 상기 먼지통 사이에는,

    상기 다수의 제2분리수단으로부터 분리되는 이물질을 먼지통으로 안내하는 연결관이 더 구비됨을 특징으로 하는 진공청소기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 연결관은,

    상기 먼지통 측으로 갈수록 점차 그 단면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 먼지통의 하단에는,

    하부를 차폐하는 하면커버가 착탈 가능하게 결합됨을 특징으로 하는 진공청소기.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 연결관은,

    상기 먼지통의 상면에 수직으로 형성됨을 특징으로 하는 진공청소기.

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