KR101309780B1

KR101309780B1 - 진공청소기의 사이클론 집진장치

Info

Publication number: KR101309780B1
Application number: KR1020070037532A
Authority: KR
Inventors: 오장근; 김민하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2013-09-23
Also published as: CN101288574A; EP1989984B1; KR20080093607A; US7776116B2; EP1989984A2; RU2362476C1; CN101288574B; US20080256911A1; EP1989984A3

Abstract

진공청소기의 사이클론 집진장치가 개시된다. 개시된 사이클론 집진장치는, 사이클론 집진장치는, 길이방향의 장축이 수평방향으로 설치되고, 공기흡입부와 공기배출부를 구비하고, 공기를 회전시켜 공기 중에 포함된 오물을 분리시키는 사이클론몸체를 구비하는 적어도 하나의 사이클론; 및 사이클론몸체에서 분리된 오물이 저장되는 오물수거유닛;을 포함하며, 사이클론몸체는 공기가 배출되는 공기배출부의 입구 근처의 부분에서의 직경이 최대가 되도록 볼록한 원통형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

사이클론, 집진장치, 장축, 몸체, 볼록, 원통

Description

진공청소기의 사이클론 집진장치{cyclone dust-separating dpparatus of vacuum cleaner}

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 사이클론 집진장치의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 사이클론 집진장치의 사이클론을 도시한 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 사이클론의 일부를 절개한 분해 사시도,

도 4는 도 1에 도시된 사이클론 집진장치를 도 2의 선 IV-IV를 따라 도시한 부분단면 사시도,

도 5a 및 도 5b는 사이클론 집진장치의 사이클론의 사이클론몸체의 다른 예들을 도시한 단면도,

도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 도 2에 도시된 사이클론의 사이클론몸체의 유입파이프의 형상을 예시하는 부분 절개 사시도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 사이클론 집진장치의 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 사이클론 집진장치의 단면도,

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 사이클론 집진장치의 단면도, 및

도 10은 도 9의 선 X-X를 따라 도시한 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

9, 9'., 9", 109, 209; 사이클론 집진장치

10, 110, 110', 130, 210, 230; 사이클론

24, 24', 24", 117, 117', 132, 217, 232; 사이클론몸체

24b; 몸통부 24b'; 외측부

24b"; 내측부 30, 30', 30"; 유입파이프

50, 150, 250; 오물수거유닛

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로서, 보다상세하게는 외부공기를 흡입하여 공기 중에 포함된 오물이나 먼지 등을 공기와 분리시키는 진공청소기의 사이클론 집진장치에 관한 것이다.

진공청소기에 사용되는 사이클론 집진장치는, 오물이 포함된 공기를 회전시켜 공기 중에 포함된 오물이나 먼지 등을 분리하는 장치로서, 먼지봉투를 매번 교체해줘야하는 불편함이 없고 반영구적으로 사용할 수 있어 근래에 많이 사용되고 있다.

통상적으로, 사이클론 집진장치는, 미국특허 제6,350,292호에 개시된 바와 같이, 사이클론이 수직방향으로 길게 설치되며, 사이클론몸체의 측면에 공기흡입부가, 상면에 공기배출부가 구비되고, 오물수거유닛은 사이클론의 하부에 연결된다. 따라서, 외부공기가 사이클론몸체의 측면으로 유입되어 선회하면서 하강하게 되고 공기로부터 분리된 오물은 낙하하여 오물수거유닛에 저장된다. 그러나, 이러한 종 래기술의 사이클론 집진장치는, 사이클론의 높이가 크게 되어 오물수거유닛이 상대적으로 작게 구성할 수 밖에 없었고, 따라서 사용자는 오물수거유닛에 포집된 오물을 자주 버려줘야 하는 사용상 불편함이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 사이클론의 몸체를 수평으로 배치하여 오물수거유닛의 높이를 크게 구성하는 사이클론 집진장치에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 사이클론 집진장치는 오물수거유닛의 용량을 늘릴 수 있어 오물수거유닛에 포집된 오물을 자주 버려야 하는 불편함을 해소하는 장점이 있다. 하지만, 이 사이클론 집진장치는 사이클론몸체가 길이방향으로 직경이 일정한 원통형태로 구성되므로, 사이클론몸체내에 유입된 공기가 사이클론몸체의 공기배출부를 통해 빠져나갈 때 유속이 증가되는 문제점이 있다. 이러한 흡입공기의 공기배출부에서의 유속증가는 작동소음을 증가시킬 뿐 아니라, 압력손실을 증가시킨다. 압력손실의 증가는 동일 집진효율을 얻기 위한 진공모터의 출력을 증가시키고, 그에 따라 전력소모를 증가시키는 문제를 야기한다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작동소음 및 압력손실을 감소시킨 사이클론 집진장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 사이클론 집진장치는, 길이방향의 장축이 수평방향으로 설치되고, 공기흡입부와 공기배출부를 구비하고, 흡입공기를 회전시켜 공기 중에 포함된 오물을 분리시키는 사이클론몸체를 구비하는 적어도 하나의 사이클론; 및 사이클론몸체에서 분리된 오물이 저장되는 오물수거유닛;을 포함하며, 사이클론몸체는 공기가 배출되는 공기배출부의 입구 근처의 부분에서의 직경이 최대가 되도록 볼록한 원통형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 사이클론몸체는 직경이 점진적으로 증가하는 적어도 두 개의 볼록한 원통부분이 합쳐진 형태로 구성될 수 있다. 이때, 두 개의 볼록한 원통부분은 서로 동일하거나 서로 다른 장축방향의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

선택적으로, 사이클론몸체는 직경이 일정한 적어도 하나의 직선형 원통형 부분과 직경이 점진적으로 변하는 적어도 하나의 볼록한 원통부분이 합쳐진 형태로 구성될 수 있다. 이때, 두 개의 원통부분은 서로 동일하거나 서로 다른 장축방향의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

또, 공기흡입부는 공기가 사이클론몸체의 내주면과 바로 접하면서 흡입되는 접선 형태(Tangential inlet form), 공기가 사이클론몸체의 일측면의 외측에서 나선형태로 일측면쪽으로 점점 접근하여 사이클론몸체의 내주면과 접하면서 흡입되는 헬리컬 형태(Helical inlet form), 또는 공기가 사이클론몸체의 외주면의 외측에서 소용돌이 형태로 외주면쪽으로 점점 접근하여 사이클론몸체의 내주면과 접하면서 흡입되는 소용돌이 형태(Involute inlet form)로 형성될 수 있다.

또한, 적어도 하나의 사이클론은 병렬로 배치된 복수 개의 사이클론, 또는 방사상으로 배치된 복수 개의 사이클론으로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 진공청소기의 사이클론 집진장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 사이클론 집진장치(9)를 도시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 사이클론 집진장치(9)는 사이클론(10) 및 오물수거유닛(50)으로 구성된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 사이클론(10)은 사이클론 몸체(24), 가이드유닛(11), 필터(16), 배출파이프(18) 및 유입파이프(30)를 포함한다. 또한, 사이클론(10)은 외부공기가 수평으로 유입되어 수평으로 배출되도록 수평방향으로 길게 형성되어 있다. 즉, 길이방향 장축이, 도 3에서와 같이, 수평방향의 축인 X축이 되거나 거의 수평방향이 되도록 설치된다.

사이클론몸체(24)는, 상부 꼭지점이 라운드된 삼각뿔 형상인 양측면(24a, 24a'), 및 양측면(24a, 24a')을 서로 이어주는 몸통부(24b)로 구성된다. 일측면(24a)에는 가이드유닛(11)이 장착될 수 있는 장착구(24c)가 형성되고, 타측면(24a')에는 오물이 분리된 공기가 배출될 수 있는 공기배출부로써 배출파이프(18)가 사이클론몸체(24) 내부로 돌출되어 있다. 배출파이프(18)가 수평방향으로 X축과 평행하게 설치되어있어 공기가 배출되는 출구(26)(도 4 참조)도 수평방향으로 형성된다. 또한, 몸통부(24b)에는 외부공기가 유입되는 유입파이프(30)가 돌출되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 몸통부(24b)는 외측부(24b')와 내측부(24b" )로 구성된다. 외측부(24b')는 사이클론(10)의 외관을 구성하며, 상부면(24ba)과 하부면(24bb)을 구비한다. 상부면(24ba)은 사이클론챔버(22)의 상부를 규정한다. 내측 부(24b")는 외측부(24b')의 하부면(24bb) 내측에서 상부면(24ba)과 연결되어 사이클론챔버(22)의 하부를 규정한다.

도 1 및 4에 도시한 바와 같이, 몸통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba)과 내측부(24b")는 볼록한 원통형태로 형성된다. 즉, 상부면(24ba)과 내측부(24b")는 사이클론몸체(24)의 양측면(24a, 24a')에서 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)까지 직경이 점진적으로 증가하는 두 개의 볼록한 원통부분을 몸통부(24b)의 중앙(Y축)에서 대칭되게 접합시킨 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 두 개의 볼록한 원통부분을 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)에서 접합시킨 이유는 공기가 배출되는 배출파이프(18)의 입구에서 공기의 유동이 심하게 발생하기 때문에 이를 상쇄하기 위해 배출파이프(18)의 입구 근처의 몸통부(24b)의 부분의 직경이 최대가 되도록 하기 위해서이다. 선택적으로, 몸통부(24b), 즉 상부면(24ba)과 내측부(24b")는 배출파이프(18)의 입구 근처의 몸통부(24b)의 부분의 직경이 최대가 되도록하는 범위내에서 장축방향으로 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 볼록한 원통부분을 서로 접합시킨 형태로도 형성될 수 있다. 이러한 몸통부(24b)의 구성에 따라, 사이클론챔버(22)내부로 유입되어 유동하는 공기는 배출파이프(18)의 입구 근처에서 급격한 유동변화를 발생하지 않는다. 그 결과, 배출파이프(18)의 출구(26)를 통해 배출되는 공기의 유속이 감소되고, 그에 따라 청소기의 작동소음이 감소되고, 압력손실이 저감된다. 압력손실의 감소는 동일 집진효율을 얻기 위한 진공청소기의 진공모터(도시하지 않음)의 출력을 감소시키고, 그에 따라 전력소모를 감소시키게 한다.

이와 같이 구성된 사이클론 집진장치(9)를 사용한 본 출원인의 실험에 따르 면, 압력손실이 종래의 사이클론 집진장치와 비교하여 다음 표 1과 같은 양호한 결과를 얻었다. 이 실험에서, 작동유량은 1.3 CMM(Cubic Meter per Minute)이고, 투입분진은 DMT(Dimethyl terephthalate) 08이었다.

	본 발명	종래 예
효율(%)	95.45	95.4
압력손실(mmAq)	132	150

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 종래 예와 비교하여 효율을 비슷하지만, 압력손실은 약 12% (약 18mmAq) 감소되었다.

선택적으로, 도 5a에 도시한 사이클론 집진장치(9')와 같이, 사이클론몸체(24')는 몸통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba)과 내측부(24b")가 사이클론몸체(24')의 일측면(24a)에서 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)까지 직경이 점진적으로 증가하는 볼록한 원통부분과 몸통부(24b)의 중앙(Y축)에서 사이클론몸체(24')의 타측면(24a') 까지 직경이 일정한 직선형 원통부분을 몸통부(24b)의 중앙에서 접합시킨 형태로 구성될 수 있다. 또한, 도 5b에 도시한 사이클론 집진장치(9")와 같이, 사이클론몸체(24")는 몸통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba)과 내측부(24b")가 사이클론몸체(24")의 일측면(24a)에서 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)까지 직경이 일정한 직선형 원통부분과 몸통부(24b)의 중앙(Y축)에서 사이클론몸체(24)의 타측면(24a') 까지 직경이 점진적으로 감소하는 볼록한 원통부분을 몸통부(24b)의 중앙에서 접합시킨 형태로 구성될 수 있다.

여기서, 사이클론몸체(24', 24")는 볼록한 원통부분과 직선형 원통부분를 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)에서 접합시킨 형태로 구성된 것으로 예시 및 설명하였지만, 사이클론몸체(24)와 마찬가지로 배출파이프(18)의 입구 근처의 몸통부(24b)의 부분의 직경이 최대가 되도록하는 범위내에서 볼록한 원통부분과 직선형 원통부분이 장축방향으로 서로 다른 길이를 가지도록 형성하여, 사이클론몸체가 몸통부(24b)의 중앙(도면의 Y축)외의 지점에서 접합된 볼록한 원통부분과 직선형 원통부분으로 구성되도록 하는 것도 가능하다

다시 도 3을 참조하면, 사이클론몸체(24)의 양측면(24a, 24a')과 몸통부(24b)의 외측부(24b')의 하단에는 둘레방향으로 확장부(34)가 구비되어 오물수거유닛(50)의 상단이 삽입될 수 있는 장홈(36)이 형성되어 있다. 장홈(36)의 내부에는 오물수거유닛(50)과의 실링을 위해 실링부재(미도시)가 삽입 설치된다. 사이클론챔버(22)의 내부공간이 오물수거유닛(50)과 연통되어 분리된 오물이나 먼지가 오물수거유닛(50)으로 낙하하도록, 사이클론몸체(24)의 몸통부(24b)의 내측부(24b")의 일측에는 오물배출구(20)가 형성되어 있다. 오물배출구(20)는 가이드파이프(14)의 하부에서 몸통부(24b)의 내측부(24b")의 원주방향으로 형성되어 있다.

가이드유닛(11)은, 사이클론몸체(24)의 일 측면(24a)에 형성된 장착구(24c)에 장착된다. 가이드유닛(11)은 노브(12)와 가이드파이프(14)를 포함하며, 노브(12)에는 원주방향으로 3 개의 록킹홈(12a)이 형성되어 있고, 노브(12)의 중심에는 사용자가 파지할 수 있는 핸들(13)이 돌출되어 있다. 록킹홈(12a)에는 사이클론몸체(24)의 일측면(24a)에 돌출된 록킹돌기(24d)가 삽입되어 가이드유닛(11)이 사이클론몸체(24)에 고정된다. 가이드파이프(14)는 노브(12)의 일측에 연결되어 있으며, 사이클론몸체(24) 내부로 돌출되도록 설치된다. 가이드유닛(11)은, 사용자가 노브(12)의 핸들(13)을 돌리는 동작만으로 사이클론몸체(24)에 장착 또는 제거될 수 있다.

필터(16)는, 배출파이프(18)의 일단에 분리 가능하게 연결되며, 사이클론몸체(24) 내부로 유입된 공기가 오물과 분리된 후 필터(16) 및 배출파이프(18)를 통해 외부로 배출된다. 본 실시 예에서 필터(16)는 다수 개의 통과공이 형성된 그릴부재로 구성되어 있다. 사이클론(10)에서 가이드파이프(14)와 배출파이프(18)는 대략 수평으로 설치되어 있다.

도 1을 참조하면, 오물수거유닛(50)은 대략 사이클론(10)에 비해 대단히 큰 부피를 가지고 있으며, Y축이 오물수거유닛(50)의 길이방향 장축이 되도록 수직으로 설치되어, 상술한 사이클론(10)의 장축과 수직이거나 거의 수직에 가깝게 설치된다. 오물수거유닛(50)은 사이클론(10)의 하단에 착탈 가능하고, 착탈시 사용자가 파지할 수 있도록 일측에 손잡이(52)를 구비한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 유입파이프(30)는 외부공기를 사이클론챔버(22) 내부로 흡입하기 위한 공기흡입부로써, 원통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba) 중 배출파이프(18)가 있는 방향에 설치되어 있으며, 공기가 유입되는 입구(28)가 수평방향으로 형성되도록 사이클론몸체(24)의 원통부(24b)에서부터 돌출되어 있다.

또한, 도 6a에 도시한 바와 같이, 유입파이프(30)는 흡입공기가 원통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba)의 내주면과 바로 접하면서 흡입되는 접선 형태(Tangential inlet form)로 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 도 6b 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 유입파이프(30', 30")는 공기가 사이클론몸체(24)의 타측면(24a') 외측에서 나선형태로 타측면(24a')쪽으로 점점 접근하여 외측부(24b')의 상부면(24ba) 및 내측부(24b")의 내주면과 접하면서 흡입되는 헬리컬 형태(Helical inlet form; 도 6b), 또는 공기가 원통부(24b)의 외측부(24b')의 상부면(24ba) 외측에서 소용돌이 형태로 상부면(24ba) 및 내측부(24b") 쪽으로 점점 접근하여 외측부(24b')의 상부면(24ba) 및 내측부(24b")의 내주면과 접하면서 흡입되는 소용돌이 형태(Involute inlet form; 도 6c)로 형성될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 사이클론 집진장치(9)의 작동을 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 외부공기가 사이클론몸체(24)의 일측으로 돌출된 유입파이프(30)의 입구(28)를 통하여 도 4의 화살표 C와 같이 유입된다. 이어서, 흡입된 공기는 유입파이프(30)와 사이클론몸체(24) 내부에 굴곡된 공기유로(29)를 따라 유입되면서 배출파이프(18)를 중심으로, 도 5의 화살표 A와 같이, 선회하면서 가이드파이프(14) 방향으로 이동된다. 가이드파이프(14)는 사이클론챔버(22)에서 회전되는 공기의 회전중심이 흐트러지지 않도록 한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 공기 중에 포함된 오물(54)은 오물배출구(20)를 통해, 화살표 D와 같이, 오물수거유닛(50)으로 낙하한다. 무게가 공기 보다 무거워 원심력이 더 큰 오물(54)은 오물수거유닛(50)으로 떨어지지만 가벼운 공기는 배출파이프(18)를 통해 전달되는 흡입력에 의해 필터(16)방향으로 전환되고, 필터(16)를 통과하면서 아직 분리되지 않은 먼지나 오물이 분리된 다음, 배출파이프(18)를 통해 출구(26)를 지나 진공청소기의 진공모터 방향(화살표 B)으로 배출된다.

사용자가 오물수거유닛(50)에 포집된 오물이나 먼지를 버릴려면, 오물수거유닛(50)에 구비된 손잡이(52)를 파지하고 오물수거유닛(50)을 사이클론(10)으로부터 분리하면 된다. 또한, 사이클론(10)의 필터(16)나 사이클론챔버 내부를 청소하고자 할 경우에는 가이드유닛(11)을 사이클론몸체(24)로부터 분리한 후 필터(16)를 배출파이프(18)로부터 분리하여 청소할 수 있고, 사이클론몸체(24)에 설치된 장착구(24d)를 통해 사이클론챔버(22)를 청소할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치(109)를 도시한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 멀티 사이클론 집진장치(109)는 제1사이클론(130), 제1사이클론 상부에 결합되고 수평으로 배치된 복수의 제2사이클론(110, 110'), 및 제1사이클론(130)의 하부에 결합되는 오물수거유닛(150)을 구비한다.

도 8을 참조하면, 제1사이클론(130)은 제1사이클론몸체(132), 제1사이클론몸체(132)로 공기를 흡입하기 위한 흡입파이프(131), 제1사이클론몸체(132)의 상단에 형성되는 제1 공기배출부(133), 및 제1 공기배출부(133)에 결합되는 그릴부재(137)를 포함하도록 구성된다.

제1사이클론몸체(132)는 하부가 개방되어 있으며, 그 내부는 격벽(143)에 의해 제1챔버(140)와 제3챔버(144)로 구분된다. 제1챔버(140)는 유입된 공기가 선회될 수 있도록 하며, 제3챔버(144)는 제2사이클론(110)의 먼지 배출관(115)을 통해 유입되는 먼지를 후술할 오물수거유닛(150)의 제2집진실(163)로 가이드 하는 통로 역할을 한다.

제1 공기배출부(133)는 제1사이클론몸체(132)의 상부에 형성되며, 공기유도벽(136)은 제1 공기배출부(133)와 연결되어 소정거리 하부로 연장된다. 이 공기유도벽(136)은 흡입파이프(131)와 연결된다.

그릴부재(137)는 다수의 미세공이 형성된 몸체(138), 및 몸체(138)의 하단에 결합된 스커트(139)를 가진다. 몸체(138)의 상단은 제1 공기배출부(133)에 결합된다. 몸체(138) 하단은 막혀 있으며, 하단의 외주에는 스커트(139)가 확장 형성되어 있다. 스커트(139)는 제1사이클론몸체(132) 내에서 원심 분리된 오물이 역류되는 것을 차단하기 위한 것이다.

두 개의 제2사이클론(110, 110')은 배출 파이프(111)와 연결된다. 그리고, 두 개의 제2사이클론(110, 110')은 인접하여 나란히 병렬적으로 배치된다. 또한, 제2사이클론(110, 110')의 각각은 제1사이클론(130)으로부터 유입된 공기가 선회운동에 의해 수평상태로 유동하여 배출되도록 하기 위해 그 중심축선이 제1사이클론(130)의 선회운동의 중심축선과 실질적으로 직교하도록 배치된다. 각각의 제2사이클론(110, 110')은 제2사이클론몸체(117, 117'), 제2사이클론몸체(117, 117') 내부에 형성되는 제1파이프(112(하나만 도시함)) 및 제2파이프(113(하나만 도시함)), 공기흡입부(116(하나만 도시함)), 먼지배출관(115(하나만 도시함)), 및 배출 파이프(111)와 연통하는 제2 공기배출부(118(하나만 도시함))를 포함한다. 각 제2사이클론(110, 110')은 동일한 구성요소 및 동일한 기능을 하므로 하나의 제2사이클론(110)에 대해서만 설명하기로 한다.

제2사이클론몸체(117)는 내부에 제1사이클론(130)으로부터 유입된 공기가 선회될 수 있도록 하는 제2챔버(120)를 구비한다. 또한, 유입된 공기가 원할한 형태의 선회 기류를 형성할 수 있도록 도와주는 제2파이프(113) 및 제1파이프(112)가 제2사이클론몸체(117)의 일측 및 타측에 동일 중심축을 가지고 서로 대향되도록 설치된다.

제2사이클론몸체(117)는 볼록한 원통형태로 형성된다. 즉, 제2사이클론몸체(117)의 양측면에서 중앙(도면의 선 O-O')까지 직경이 점진적으로 증가하는 두 개의 볼록한 원통부분을 제2사이클론몸체(117)의 중앙에서 접합시킨 형태로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제2사이클론몸체(117)는 제1실시예의 사이클론몸체(24)와 마찬가지로, 공기가 배출되는 공기배출부인 제2파이프(113)의 입구 근처의 제2사이클론몸체(117)의 부분의 직경이 최대가 되도록 하는 범위내에서 장축방향으로 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 볼록한 원통부분을 서로 접합시킨 형태, 또는 장축방향으로 서로 동일하거나 서로 다른 길이를 갖는 볼록한 원통부분과 직선형 원통부분을 서로 접합시킨 형태로도 형성될 수 있다. 이러한 구성에 따라, 제2사이클론몸체(117) 내부로 유입되어 유동하는 공기가 제2파이프(113)의 입구 근처에서 급격한 유동변화를 발생하지 않게 된다. 그 결과, 배출 파이프(111)를 통해 배출되는 공기의 유속이 감소되고, 그에 따라 압력손실이 저감된다.

공기흡입부(116)는 제2사이클론몸체(117)의 하부에 구비되어, 제1사이클론(130)의 제1 공기배출부(133)와 연통되도록 설치된다. 공기흡입부(116)는 공기를 제2챔버(120) 내부로 흡입하기 위한 것으로써, 제1실시예의 유입파이프(30)와 마찬가지로, 접선 형태, 헬리컬 형태 또는 소용돌이 형태로 형성될 수 있다. 제2 공기배출부(118)는 제2사이클론몸체(117)의 일측에 접선방향으로 설치된다.

먼지 배출관(115)은 제2사이클론몸체(117)의 타측에 세로로 설치되어 공기로부터 원심분리된 미세먼지를 제1사이클론(130)의 제3챔버(144)를 거쳐 오물수거유닛(150)의 제2집진실(163)로 보내게 된다.

오물수거유닛(150)은 제1사이클론(130)의 하부에 착탈 가능하게 결합된다. 이 오물수거유닛(150)은 제1 및 제2사이클론(130; 110, 110') 각각에서 원심 분리된 비교적 큰 오물과 미세먼지를 별도로 수거하도록 하는 것으로서, 수거통 몸체(152) 내부에 구비된 구획벽(156)에 의해 제1집진실(153) 및 제2집진실(163)로 구분되도록 구성된다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치(109)의 작용을 도 7 및 도 8을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 8에 도시된 바와 같이, 오물이 포함된 공기는 흡입파이프(131)를 통해 유입된다. 유입된 공기는 공기유도벽(136)에 가이드되어 선회기류로 변하여 제1사이클론몸체(132) 내부의 제1챔버(140)로 유입된다. 유입된 선회기류의 원심작용에 의해 비교적 큰 오물은 낙하하여 오물수거유닛(150)의 제1집진실(153)에 수거된다. 그리고, 비교적 깨끗한 공기는 그릴부재(137)를 통과하여 제1 공기배출부(133)로 빠져나온다. 제1 공기배출구(133)를 통해 상승된 공기는 공기흡입부(116)를 통해 복수의 제2사이클론몸체(117) 내부로 각각으로 진입한다. 진입되는 공기는 제2사이클론몸체(117) 내부의 제2챔버(120)로 유입되고, 제2챔버(120)에 부딪힌 공기는 각각의 제2사이클론(110, 110')내에서 제1 및 제2 파이프(112, 113)에 의해 선회기류로 유도되어 오물이 2차로 분리된다. 따라서, 제2사이클론(110, 110') 각각에서는 제1사이클론(130)에서 미처 분리되지 않은 미세먼지가 원심력에 의해 먼지 배출관(115)을 통해 빠져나가 제1사이클론(130)의 제3챔버(144)를 통해 오물수거유닛(150)의 제2집진실(163)로 수거된다. 그리고, 선회기류는 다시 제2사이클론몸체(117)의 제2 공기배출부(118) 쪽으로 배출된다. 각각의 제2 공기배출부(118)에서 배출된 공기는 배출 파이프(111)를 통해 하나로 합쳐져 외부로 빠져나간다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치(209)를 도시한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 멀티 사이클론 집진장치(209)는 제1사이클론(230), 제1사이클론(230) 상부에 수평으로 배치된 복수의 제2사이클론(210), 및 제1사이클론(230)의 외측에 배치되는 오물수거유닛(250)을 구비한다.

제1사이클론(230)은 오물수거유닛(250) 내측에 배치된 제1사이클론몸체(232), 제1사이클론몸체(232) 내부로 공기를 흡입하기 위한 흡입파이프(231), 제1사이클론몸체(232) 내부에 흡입된 공기를 나선방향으로 상승시키도록 가이드하는 가이드부재(234), 및 가이드부재(234)에 결합되는 그릴부재(237)를 포함하도록 구성된다.

제1사이클론몸체(232)는 상부가 개방되어 있으며, 그 내부는 가이드부재(234)와 그릴부재(237)가 배치되어 있다.

가이드부재(234)는 제1사이클론몸체(232) 내부로 유입된 공기가 나선방향으로 선회하면서 상승되도록 하여, 공기 중에 함유된 먼지를 원심력에 의해 제1사이클론몸체(232)의 내주면을 따라 제1사이클론몸체(232)의 상부를 통해 오물수거유닛(250)의 제1집진실(253)로 가이드하는 역할을 한다. 다수의 미세공이 형성된 그릴부재(237)는 가이드부재(234)의 상부에 배치되며, 가이드부재(234)에 의해 분리되지 않고 공기 중에 남아있는 미세한 먼지를 함유한 공기를 흡입하여 복수의 제2사이클론(210)으로 가이드한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 복수 개, 예를들면 8 개의 제2사이클론(210)은 배출파이프(211) 둘레에서 방사상으로 배치되어 배출파이프(211)와 연결되어있다. 각각의 제2사이클론(210)은, 제2사이클론몸체(217), 제2사이클론몸체(217) 내부에 형성되는 제1파이프(212) 및 제2파이프(213), 공기흡입부(216), 먼지배출관(215), 및 배출파이프(211)와 연통하는 공기배출구(218; 도 10)를 포함한다.

8 개의 제2사이클론(210)은 8 개의 공기흡입부(216)와 대응하여 방사상으로 배치된다. 각각의 제2사이클론(210)은 동일한 구성요소 및 동일한 기능을 하므로, 하나의 제2사이클론(210)에 대해서만 설명하기로 한다.

제2사이클론몸체(217)는 내부에 제1사이클론(230)으로부터 유입된 공기가 선회될 수 있도록 하는 사이클론챔버(220)를 구비한다. 또한, 유입된 공기가 선회기류를 형성할 수 있도록 도와주는 제2파이프(213) 및 제1파이프(212)가 제2사이클론몸체(217)의 일측 및 타측에 동일 중심축을 가지고 서로 대향되도록 설치된다. 공기흡입부(216)는 공기를 제2사이클론몸체(217)의 사이클론챔버(220) 내부로 흡입하기 위한 것으로써, 그릴부재(237)의 상부와 연통되어 사이클론챔버(220)에 대응하게 방사상으로 배치되어 있다. 공기흡입부(216)는 상세히 도시하지는 않았지만 제1실시예의 유입파이프(30)와 마찬가지로 접선 형태, 헬리컬 형태 또는 소용돌이 형태로 제2사이클론몸체(217)와 연결되도록 형성될 수 있다.

제2사이클론몸체(217)는 볼록한 원통형태로 형성된다. 즉, 제2사이클론몸체(217)의 양측면에서 중앙(도면의 선 Oa-Oa')까지 직경이 점진적으로 증가하는 두 개의 볼록한 원통부분을 제2사이클론몸체(217)의 중앙에서 접합시킨 형태로 구성될 수 있다. 선택적으로, 제2사이클론몸체(217)는 제1실시예의 사이클론몸체(24)와 마찬가지로, 공기가 배출되는 공기배출부인 제2파이프(213)의 입구 근처의 제2사이클론몸체(217)의 부분의 직경이 최대가 되도록 하는 범위내에서 장축방향으로 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 볼록한 원통부분을 서로 접합시킨 형태, 또는 장축방향으로 서로 동일하거나 서로 다른 길이를 갖는 볼록한 원통부분과 직선형 원통부분을 서로 접합시킨 형태로도 형성될 수 있다. 이러한 구성에 따라, 제2사이클론몸체(217) 내부로 유입되어 유동하는 공기가 제2파이프(213)의 입구 근처에서 급격한 유동변화를 발생하지 않게 된다. 그 결과, 배출파이프(211)를 통해 배출되는 공기의 유속이 감소되고, 그에 따라 압력손실이 저감된다.

먼지 배출관(215)은 제2사이클론몸체(217)의 일측에 축방향으로 설치되어 공기로부터 원심분리된 미세먼지를 오물수거유닛(250)의 제2집진실(263)로 보내게 된다. 공기배출구(218)는 배출파이프(211)의 하부에서 제2파이프(213)와 연통되도록 형성된다.

오물수거유닛(250)은 제2사이클론(210)의 하부에 착탈 가능하게 결합된다. 이 오물수거유닛(250)은 제1 및 제2사이클론(230, 210)의 각각에서 원심 분리된 비교적 큰 오물질과 미세먼지를 별도로 수거하도록 하는 것으로서, 수거통 몸체(252) 내부에 구비된 구획벽(256)에 의해 제1집진실(253) 및 제2집진실(263)로 구분되도록 구성된다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제3실시예에 따른 멀티 사이클론 집진장치(209)의 작용은 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 제2 실시예의 멀티 사이클론 집진장치(109)와 거의 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의한 사이클론 집진장치는, 길이방향의 장축이 수평으로 배치된 사이클론의 몸체를 볼록한 원통 형태로 구성함으로써, 사이클론몸체의 공기배출부측에서의 공기의 유속을 저감시킬 수 있으며, 그 결과, 청소기의 작동소음을 감소시킬 뿐 아니라 압력손실을 감소시킬 수 있다. 압력손실의 감소는 동일 집진효율을 얻기 위한 진공모터의 출력을 감소시키고, 그에 따라 전력소모를 감소시키게 한다.

이상에서, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

Claims

길이방향의 장축이 수평방향으로 설치되고, 공기흡입부와 공기배출부를 구비하고, 공기를 회전시켜 공기 중에 포함된 오물을 분리시키는 사이클론몸체를 구비하는 적어도 하나의 사이클론; 및

상기 사이클론몸체에서 분리된 오물이 저장되는 오물수거유닛;을 포함하며,

상기 사이클론몸체는 공기가 배출되는 상기 공기배출부의 입구 근처의 부분에서의 직경이 최대가 되도록 볼록한 원통형태로 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제1항에 있어서, 상기 사이클론몸체는 직경이 점진적으로 증가하는 적어도 두 개의 볼록한 원통부분이 합쳐진 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제2항에 있어서, 상기 두 개의 볼록한 원통부분은 동일한 장축방향의 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제2항에 있어서, 상기 두 개의 볼록한 원통부분은 서로 다른 장축방향의 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제1항에 있어서, 상기 사이클론몸체는 직경이 일정한 적어도 하나의 직선형 원통부분과 직경이 점진적으로 변하는 적어도 하나의 볼록한 원통부분이 합쳐진 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제5항에 있어서, 상기 두 개의 원통부분은 동일한 장축방향의 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제5항에 있어서, 상기 두 개의 원통부분은 서로 다른 장축방향의 길이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제1항에 있어서, 상기 공기흡입부는 공기가 상기 사이클론몸체의 내주면과 바로 접하면서 흡입되는 접선 형태, 공기가 상기 사이클론몸체의 일측면의 외측에서 나선형태로 상기 일측면쪽으로 점점 접근하여 상기 사이클론몸체의 내주면과 접하면서 흡입되는 헬리컬 형태, 및 공기가 상기 사이클론몸체의 외주면의 외측에서 소용돌이 형태로 상기 외주면쪽으로 점점 접근하여 상기 사이클론몸체의 내주면과 접하면서 흡입되는 소용돌이 형태 중 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사이클론은 병렬로 배치된 복수 개의 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사이클론은 방사상으로 배치된 복수 개의 사이클론을 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론 집진장치.