KR20000056658A - 싸이클론 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공청소기에 적용되는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 싸이클론몸체의 구조를 일부 달리하여 싸이클론몸체 내의 원심력이 오염물수집함 내에까지는 미치지 않도록 함에 따라 상기 오염물수집함에 수집되어 있는 오염물중 미세먼지와 같은 가벼운 오염물이 배출되는 공기의 상승기류에 혼합되는 일이 없도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 원통형상의 싸이클론몸체와, 상기 싸이클론몸체의 둘레면 상부 적소에 형성되어 공기 및 오염물을 싸이클론몸체 내의 접선방향으로 흡입하는 흡입유로관과, 상기 싸이클론몸체의 상부면 중심부에 형성되어 싸이클론몸체 내로 흡입된 공기를 상방으로 배출하는 공기배출관과, 상기 싸이클론몸체의 하단에 분리가능하게 결합되어 싸이클론몸체에서 배출되는 오염물을 수집하는 오염물수집함으로 구성된 것에 있어서, 상기 싸이클론몸체와 오염물수납함이 분리판에 의해 분리되도록 하고, 상기 분리판의 일측 적소와 싸이클론몸체의 둘레면 일측 적소중 어느 한곳에는 오염물배출공을 형성하여 싸이클론몸체 내에서 원심회전하는 오염물이 상기 오염물배출공을 통해 오염물수집함으로 배출되도록 한 것이다.

Description

싸이클론 집진장치{cyclone dust collector}

본 발명은 싸이클론(cyclone) 원리를 이용해 먼지와 같은 각종 오염물을 집진할 수 있는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조를 일부 달리하여 싸이클론몸체 내의 원심력이 오염물수집함 내에까지 미치지 않도록 하여 미세먼지와 같은 가벼운 오염물의 일부가 배출되는 공기의 상승기류에 포함되지 않도록 한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진장치는 가정용으로는 주로 진공청소기에 적용되고 있는데, 그 원리는 원심력을 이용하여 공기와 함께 회전하는 오염물중 상기 공기는 외부로 배출하고 오염물만을 공기에서 분리하여 수집하는 것으로서, 수년전부터 이미 알려져 오고 있다.

상기한 싸이클론 집진장치의 종래 기술을 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.

원통형상의 싸이클론몸체(1)가 있고, 상기 싸이클론몸체의 둘레면 상부 적소에는 공기 및 오염물(먼지, 보푸라기, 종이조각, 과자부수러기 등)이 싸이클론몸체 내에 접선방향으로 흡입되도록 흡입유로관(2)이 형성되어 있으며, 상기 싸이클론몸체(1)의 상부면 중심부에는 싸이클론몸체 내로 흡입된 공기가 상방으로 배출되도록 원통형상의 공기배출관(3)이 형성되어 있고, 상기 싸이클론몸체(1)의 하단에는 싸이클론몸체를 빠져나온 오염물을 수집하도록 오염물수집함(4)이 분리가능하게 결합되어 있다.

이와같은 구조의 종래 싸이클론 집진장치를 진공청소기를 구성하는 청소기 본체 내부에 설치하여 사용하거나 아니면 상기 청소기 본체와 흡입구체를 연결하는 연장관과 연결호스 사이에 설치하여 사용하거나 하면 되는데, 상기 청소기 본체 내부에 설치한 상태에서는 싸이클론몸체(1)에 형성된 흡입유로관(2)만이 청소기 본체의 연결호스 결합부분인 입구부에 결합되고, 연장관과 연결호스 사이에 설치한 상태에서는 싸이클론몸체(1)에 형성된 흡입유로관(2)이 연장관에 결합됨과 함께 공기배출관(3)이 연결호스에 결합된다.

이하 진공청소기의 사용에 따라 공기와 함께 흡입되는 각종 오염물이 수집되는 집진과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

사용자가 청소작업을 수행하기 위해 전원을 인가시킨 다음 청소시작모드를 선택하면, 상기 진공청소기를 구성하는 본체 내의 흡입력 발생수단이 작동하여 흡입력을 발생시키므로 싸이클론몸체(1)의 둘레면 상부 적소에 형성되어 있는 흡입유로관(2)을 통해 공기 및 오염물이 상기 싸이클론몸체(1) 내에 접선방향으로 흡입되는데, 상기 흡입유로관(2)에는 진공청소기의 흡입구체(도시는 생략함)가 연결되어 있으므로 결국 실내의 오염물이 공기와 함께 흡입구체를 통해 함께 흡입되고, 이 흡입된 공기 및 오염물은 계속해서 상기 싸이클론몸체(1) 내에 흡입됨은 이해 가능하다.

이와같이 하여 오염물과 함께 싸이클론몸체(1) 내에 접선방향으로 흡입된 공기는 상기 싸이클론몸체가 원통형임에 따라 원심력에 의해 회전하면서 하강하는데, 이때 공기와 오염물은 밀도차이에 의하여 각기 서로 다른 원심력을 받으므로 비교적 가벼운 공기는 싸이클론몸체(1)의 중심부분으로 모여들고, 비교적 무거운 오염물은 싸이클론몸체(1)의 둘레면을 따라 계속 하강하다가 상기 싸이클론몸체를 빠져나가게 된다.

한편 상기한 작용에서와 같이 싸이클론몸체(1) 내로 흡입된 공기와 오염물이 각기 다른 원심력을 받으면서 하강할 때 상기 싸이클론몸체의 하단에는 오염물수집함(4)이 결합되어 있음에 따라 상기 싸이클론몸체(1)를 빠져나간 오염물은 오염물수집함(4) 내로 들어간 상태에서도 계속해서 원심력을 받아 하부로 이동하여 상기 오염물수납합(4) 내에 수납되므로 오염물이 집진되는데, 이때 공기 또한 중심부로 모여든 상태에서 상기 오염물수집함(4)의 하부로 이동하는 과정에서 회오리를 일으키다가 어느순간 역방향으로 상승기류를 형성하여 상기 싸이클론몸체(1)의 상부면 중심부에 형성된 공기배출관(3)을 통해 상방으로 배출된다.

또한 오염물수집함(4) 내에 오염물이 수집되어 필요이상 쌓이게 되면 상기 오염물수집함을 싸이클론몸체(1)에서 분리하여 수집되어 있는 오염물을 버리면 되고, 이후 오염물수집함(4)을 다시 싸이클론몸체(1)에 결합하여 다시 사용하면 된다.

그러나 종래 이와같은 싸이클론 집진장치는 싸이클론몸체의 하단이 완전히 개방된 상태이므로 상기 싸이클론몸체의 하단에 오염물수집함이 결합되어 있음을 감안할 때 오염물의 원심력이 싸이클론몸체를 지나 오염물수집함 내에 까지 연속해서 작용하므로 배출공기의 상승기류 또한 상기 오염물수집함의 중심부분까지 미침에 따라 상기 오염물수집함에 수집되어 있는 오염물중 미세먼지와 같은 오염물의 일부가 공기의 상승기류에 쉽게 영향을 받아 혼합되면서 공기배출관을 통해 함께 배출되므로 진공청소기의 본체 내부로 별도의 필터를 부가적으로 사용하여야 만 하는 문제점이 있고, 또한 별도의 필터를 본체 내부에 부가적으로 사용하지 않았을 경우에는 미세먼지 등이 다시 실내로 배출되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 싸이클론몸체의 구조를 일부 달리하여 싸이클론몸체 내의 원심력이 오염물수집함 내에까지는 미치지 않도록 함에 따라 상기 오염물수집함에 수집되어 있는 오염물중 미세먼지와 같은 가벼운 오염물이 배출되는 공기의 상승기류에 혼합되는 일이 없도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면, 원통형상의 싸이클론몸체와, 상기 싸이클론몸체의 둘레면 상부 적소에 형성되어 공기 및 오염물을 싸이클론몸체 내의 접선방향으로 흡입하는 흡입유로관과, 상기 싸이클론몸체의 상부면 중심부에 형성되어 싸이클론몸체 내로 흡입된 공기를 상방으로 배출하는 공기배출관과, 상기 싸이클론몸체의 하단에 분리가능하게 결합되어 싸이클론몸체에서 배출되는 오염물을 수집하는 오염물수집함으로 구성된 것에 있어서, 상기 싸이클론몸체와 오염물수납함이 분리판에 의해 분리되도록 하고, 상기 분리판의 일측 적소와 싸이클론몸체의 둘레면 일측 적소중 어느 한곳에는 오염물배출공을 형성하여 싸이클론몸체 내에서 원심회전하는 오염물이 상기 오염물배출공을 통해 오염물수집함으로 배출되도록 한 싸이클론 집진장치가 제공된다.

도 1은 종래 싸이클론 집진장치를 나타낸 사시도

도 2는 종래 싸이클론 집진장치를 나타낸 종단면도

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 4는 본 발명 싸이클론 집진장치를 일 실시예로 나타낸 종단면도

도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도

도 6은 본 발명 싸이클론 집진장치를 다른 실시예로 나타낸 종단면도

도 7는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도

도 8a ∼ 8b는 본 발명 싸이클론 집진장치를 구성하는 기류차단수단을 나타낸 사시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11. 사이클론몸체 12. 흡입유로관

13. 공기배출관 14. 오염물수집함

15. 분리판 16. 오염물배출공

17. 기류차단부재 17a. 하부차단판

17b. 측면차단판

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4 내지 도 5와 다른 실시예로 도시한 첨부된 도 6 내지 도 7을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 4는 본 발명 싸이클론 집진장치를 일 실시예로 나타낸 종단면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서, 본 발명 일 실시예는 원통형상의 싸이클론몸체(11)가 있고, 상기 싸이클론몸체의 둘레면 상부 적소에는 공기 및 오염물(먼지, 보푸라기, 종이조각, 과자부수러기 등)이 싸이클론몸체(11) 내에 접선방향으로 흡입되도록 흡입유로관(12)이 형성되어 있으며, 상기 싸이클론몸체(11)의 상부면 중심부에는 싸이클론몸체 내로 흡입된 공기가 상방으로 배출되도록 원통형상의 공기배출관(13)이 형성되어 있고, 상기 싸이클론몸체(11)의 하단 외측둘레면에는 싸이클론몸체에서 배출되는 오염물이 수집되도록 오염물수집함(14)이 분리가능하게 결합되어 있으며, 상기 싸이클론몸체(11)의 하단 내측둘레면에는 오염물수집함(14)이 결합된 상태에서 상기 싸이클론몸체(11)와 오염물수집함(14)이 분리되도록 분리막(15)이 형성되어 있고, 상기 분리막의 일측 적소에는 공기와 함께 싸이클론몸체(11) 내로 흡입된 오염물이 원심력에 의해 하방으로 배출되도록 오염물배출공(16)이 형성되어 있다.

또한 분리막(15)의 중심부에는 싸이클론몸체(11) 내부에 위치된 상태로 기류차단부재(17)를 형성하여 싸이클론몸체(11) 내로 흡입된 공기가 중심부로 모여들면서 상승기류를 형성할 때 상기 공기의 상승기류가 기류차단부재(17)에 의해 차단되어 싸이클론몸체(11)의 하부분까지는 미치지 않도록 한다.

한편 상기 기류차단부재(17)는 특별의 어느 형태에 한정될 필요는 없고 도 8a 및 8b의 실시예에서 처럼 하나의 몸체로 일체화되어 하부에서 부터 상부로 갈수록 그 직경이 점점더 작아지는 원뿔형상으로 구성하여도 되고, 일정직경의 하부차단판(17a)과 상기 하부차단판에 중심부분이 서로 교차한 상태로 형성된 복수개의 측면차단판(17b)으로 이루어지게 구성하여도 된다.

이와같은 구조의 본 발명 일 실시예의 싸이클론 집진장치를 진공청소기에 적용시킨 상태에서 사용자가 진공청소기를 사용할 때 먼지 및 보푸라기 등과 같은 각종 오염물이 수집되는 집진과정은 다음과 같다.

싸이클론몸체(11)의 둘레면 상부 적소에 형성되어 있는 흡입유로관(12)을 통해 공기 및 오염물이 상기 싸이클론몸체(11) 내에 접선방향으로 흡입되고, 이 흡입된 공기와 오염물은 서로 다른 원심력을 받게 되는데, 상기 공기는 가벼워 원심력을 작게 받으므로 중심부분에서 상승기류를 형성하면서 하강하고, 오염물은 무거워 원심력을 크게 받으므로 둘레면을 따라 계속 회전하면서 하강하는데, 상기 싸이클론몸체(11)의 하단에는 싸이클론몸체에 오염물수집함(14)이 결합된 상태에서 상기 싸이클론몸체(11)와 오염물수집함(14)을 분리하도록 분리판(15)이 형성되어 있음은 물론 상기 분리판의 일측 적소에는 오염물배출공(16)이 형성되어 있으므로 하강하는 오염물이 분리판(15)에 간섭되다가 상기 오염물배출공(16)을 통해 하방으로 배출되고, 이 배출되는 오염물은 오염물수집함(14)에 수집되므로 집진이 행하여 진다.

상기 싸이클론몸체(11)의 내벽 부근에서는 회전하면서 하강하는 기류가 형성되며, 상기 싸이클론몸체(11)의 중심부에서는 강한 흡입력으로 인하여 상승기류가 상기 중심부 전체에 걸쳐 형성된다.

한편, 흡입된 공기중의 오염물 입자는 강한 원심력을 받게되어 싸이클론 내벽에 충돌하게 되면서 원심력이 약해지며 중력에 의해 내벽을 따라 회전하면서 하강하게 된다.

이 과정에서 원심력은 점점 마찰력에 의해 상쇄되고, 중력에 의해 분리막(15)까지 떨어지게 된다.

상기 분리막(15)까지 하강한 하강기류는 흡입력을 받아 중앙부측으로 유동방향이 바뀌면서 상승기류로 변하게 되는데, 이때 상승하는 기류가 상기 분리막에 떨어져 회전하고 있는 오염물 입자와 함께 흡입되는 것이 기류차단부재(17)에 의해 방지된다.

즉, 분리막(15)까지 하강한 기류가 흡입력에 의해 상승하고자 할 때 상승기류가 상기 기류차단부재(17)에 의해 차단되게 되는 것이다.

상기한 기류차단부재(17)는 특별히 어느 형상에 한정될 필요는 없고, 공기의 상승기류를 차단할 수 있으면 그것으로 만족한데, 실시예와 같이 하나의 몸체로 일체화되어 하부에서 부터 상부로 갈수록 그 직경이 점점더 작아지는 원뿔형태로 구성하여도 되고, 일정직경의 하부차단판(17a)과 상기 하부차단판에 중심부분이 서로 교차한 상태로 형성된 복수개의 측면차단판(17b)으로 이루어지게 구성하여도 된다.

그럼 여기서 기류차단부재(17)의 실시예에 따라 공기의 상승기류가 차단되는 과정을 살펴보면, 상기 기류차단부재(17)가 하나의 몸체로 일체화되어 하부에서 부터 상부로 갈수록 그 직경이 점점더 작아지는 원뿔형태로 구성되어 있는 경우에는 공기의 상승기류가 하강하는 과정에서 상기 기류차단부재(17)에 간섭될 때 외곽쪽으로 퍼지면서 상쇄되기 때문에 결국 공기의 상승기류가 싸이클론몸체(11)에 형성된 분리막(15)의 근접부까지 미치지 않게되고, 상기 기류차단부재(17)가 일정직경의 하부차단판(17a)과 상기 하부차단판에 중심부분이 서로 교차한 상태로 형성된 복수개의 측면차단판(17b)으로 이루어지게 구성되어 있는 경우에는 흡입된 공기가 상승하는 과정에서 그 회전력은 상기 기류차단부재(17)의 각 측면차단판(17b)에 의해 간섭되어 상쇄되고, 분리막(15)에서 상기 싸이클론몸체(11)의 중앙부로 상승할려는 상승기류는 상기 기류차단부재(17)의 하부차단판(17a)에 의해 간섭되어 상승기류가 차단되어 상기 기류차단부재(17) 근처와 그 이하에서는 먼지가 부유되어 공기배출관(13)으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명 작용에서 설명하지 않은 부분은 기 설명된 종래의 작용과 동일하다.

또한 첨부된 도 6은 본 발명 싸이클론 집진장치를 다른 실시예로 나타낸 종단면도, 도 7는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도로서, 본 발명 다른 실시예의 구성중 오염물이 배출되는 오염물배출공(16)이 싸이클론몸체(11)의 둘레면 하단 적소에 형성되어 있고, 상기 오염물배출공(16)을 통해 배출되는 오염물이 오염물수집함(14)에 수집되도록 상기 싸이클론몸체(11)의 둘레면과 오염물수집함(14)의 둘레면 사이가 일정간격 이격되도록 되어 있는 구조만 일 실시예와 다를뿐 나머지는 상기 일 실시예와 동일한 구성으로 되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명 다른 실시예에 의해 공기와 오염물을 분리한 다음 공기는 공기배출관(13)을 통해 배출시키고 오염물은 오염물수납함(14)에 수납시켜 집진하는 일련의 과정은 일 실시예의 과정을 참고하면 이해가능하리라 생각되어 생략한기로 한다.

그러므로 본 발명 싸이클론 집진장치는 싸이클론몸체의 하단에 오염물수납함이 결합된 상태에서는 상기 싸이클론몸체의 하단에 형성된 분리판에 의해 싸이클론몸체와 오염물수납함이 분리되어 있으므로 싸이클론몸체 내에서 회전하는 오염물의 원심력이 오염물수집함에 까지는 미치지 아니함에 따라 상기 오염물수집함에 수집된 오염물중 미세먼지라 할지라도 배출되는 공기의 상승기류에 영향을 받는 일이 없고, 이로인해 오염물이 상기 공기의 상승기류에 포함되지 않아 진공청소기의 본체 내부로 별도의 필터를 부가적으로 설치하지 않아도 되는 효과가 있음은 물론 상기 별도의 필터를 설치하지 않더라도 미세먼지 등이 실내로 배출되는 일도 없게되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원통형상의 싸이클론몸체와, 상기 싸이클론몸체의 둘레면 상부 적소에 형성되어 공기 및 오염물을 싸이클론몸체 내의 접선방향으로 흡입하는 흡입유로관과,

   상기 싸이클론몸체의 상부면 중심부에 형성되어 싸이클론몸체 내로 흡입된 공기를 상방으로 배출하는 공기배출관과, 상기 싸이클론몸체의 하단에 분리가능하게 결합되어 싸이클론몸체에서 배출되는 오염물을 수집하는 오염물수집함으로 구성된 것에 있어서,

   상기 싸이클론몸체와 오염물수납함이 분리판에 의해 분리되도록 하고, 상기 분리판의 일측 적소와 싸이클론몸체의 둘레면 일측 적소중 어느 한곳에는 오염물배출공을 형성하여 싸이클론몸체 내에서 원심회전하는 오염물이 상기 오염물배출공을 통해 오염물수집함으로 배출되도록 함을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치.