KR20190136485A - 자기 흡입형 사이클론 집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 중의 분진 등을 자동을 포집할 수 있도록 하는 집진기이며, 특히 집진 작동 중 발생하는 에너지 손질을 줄이고, 설치면적을 최소화하며, 동작 소음을 줄이고, 집진 성능이 향상되도록 하는 자기 흡입형 사이클론 집진기에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 공기 중 분진을 포집하기 위한 자기 흡입형 사이클론 집진기로서, 공기가 유입되는 유입구(110) 및 유입된 공기가 배출되는 배출구(120)가 각각 마련된 상부 본체(100)와; 상기 상부 본체(100)의 하부로 내경이 하향 축소되는 형태로 마련되어 유입되는 공기의 하강 기류를 형성하면서 공기 중 분진을 포집 탱크(300)로 유도하는 하부 본체(200)와; 상기 하부 본체(200)의 하부에 마련되며, 하강 기류에 의해 유도되는 공기 중의 분진이 유입되는 포집 탱크(300)를 포함하여 구성되고, 상기 상부 본체(100)의 내부로 공기 유입을 위한 흡입 기능을 제공하는 모터(400)가 구비되어, 그 모터(400)의 흡입에 의해 공기가 상부 본체(100) 내부로 직접적 유입되는 구조이다.

Description

자기 흡입형 사이클론 집진기 {Cyclone dust collector}

본 발명은 공기 중의 분진 등을 자동을 포집할 수 있도록 하는 집진기이며, 특히 집진 작동 중 발생하는 에너지 손질을 줄이고, 설치면적을 최소화하며, 동작 소음을 줄이고, 집진 성능이 향상되도록 하는 자기 흡입형 사이클론 집진기에 관한 것이다.

일반적으로, 집진기는 공기 중에 포함된 분진, 이물질 등을 걸러내어 공기를 정화하거나, 또는 공기 중에 포함된 분진, 이물질 등을 간편하게 포집할 수 있도록 하는 것이며, 공기 정화가 필요한 가정 및 공장이나, 미세입자를 포집하여 시험하기 위한 연구소 등에서 널리 사용된다.

이러한 집진기는 공기 중에 부유하는 분진, 이물질 등의 미세 입자를 포함하는 공기를 유입구를 통해 흡입하고, 그 흡입된 공기에서 분진, 이물질 등의 미세 입자를 분리하여 포집한 후 공기는 외부로 다시 배출하는 기본 구조로 이루어진다.

예를 들면, 종래 국내등록특허공보 제10-1408571호를 살펴보면, 카트리지 타입 이동식 집진기로서, 이동을 위한 다수의 휠을 가지는 이동체; 상기 이동체에 설치되고, 공기를 흡입하기 위한 송풍력을 제공하는 송풍기; 상기 송풍기로부터 상방으로 연장되도록 설치되고, 상기 송풍기에 의해 흡입된 공기의 이동 통로를 제공하는 흡입덕트; 상기 흡입덕트의 상단에 연결되고, 상기 흡입덕트를 통해 공기가 내측으로 유입되며, 상단과 하단이 개방되도록 형성되는 흡입챔버; 상기 흡입챔버의 상단에 착탈 가능하게 장착되고, 상기 흡입챔버를 통해서 내측으로 공급되는 공기를 외부로 배출시키되, 공기에 포함된 미세 입자를 필터링하는 필터; 및 상기 필터로부터 필터링된 미세 입자가 수집되도록 상기 흡입챔버의 하단에 착탈 가능하게 고정되는 포집망을 포함하고, 상기 흡입챔버 내에 설치된 지지부재에 회전 가능하게 결합됨으로써 상기 필터 내의 중ㅇ심에 수직되게 설치되는 회전축; 상기 회전축에 반경방향으로 연장되도록 마련되고, 상기 필터의 내주면에 접하도록 설치되는 클리닝 부재; 상기 흡입챔버에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 구동축; 상기 구동축에 고정됨으로써 상기 흡입챔버의 외측에 설치되는 핸들; 및 상기 핸들과 함께 회전하는 상기 구동축의 회전력을 상기 회전축에 전달하여 상기 클리닝 부재가 회전에 의해 필터의 내주면에 대한 클리닝을 수행하도록 하는 회전력전달부를 포함하여 구성된다.

또한, 종래 국내공개특허공보 제10-2018-0050552호를 살펴보면, 정전기식 사이클론 청소기용 집진기로서, 유체를 흡입할 수 있게 원형으로 구성한 유입구; 원심력을 이용해 유체와 이물질가 분리할 수 있게 원뿔형으로 형성한 집진부; 정전기효과를 이용해 유체에서 미세이물질를 분리, 집진하고 공기만 유출할 수 있게 정전기가 잘 일어날 수 있는 물질을 내벽으로 구성한 유출구로 구성된다.

그러나, 종래에는 집진기의 공기 흡입을 위한 모터가 외부에 설치되고, 집진기의 본체와 외부 설치된 모터를 별도 관로로 연결하는 구조를 갖기 때문에 관로의 연결 길이에 비례하여 모터의 에너지 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 집진기의 모터가 외부에 설치되기 때문에 모터의 동작음이 그대로 노출됨으로 작동 소음에 의한 소음공해를 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 집진기의 본체, 관로, 모터가 각각 설치되는 공간을 확보하기 때문에 설치 면적은 많이 차지하고, 설치 공간에 제약이 많은 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 집진기의 공기 유입구가 본체에 대하여 수평으로 형성되는데, 이때 공기 유입 각도가 완만하여 본체 하부로 갈수록 흡입력이 약해지는 구조를 갖기 때문에 반전 상승 기류의 억제력이 저하되어 본체 하부로 포집되는 분진, 이물질 중에서 크기가 큰 것들이 반전 상승 기류를 타고 배출구를 통해 배출될 수 있는 문제점이 있었다.

국내등록특허공보 제10-1408571호가 제시되어 있다. 국내공개특허공보 제10-2018-0050552호가 제시되어 있다.

본 발명은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 집진기의 흡입을 위한 모터와 본체의 연결을 위한 관로를 제거하면서 모터의 흡입력이 본체에 직접적으로 작용하게 하여 모터의 에너지 효율이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 모터의 동작음이 외부로 노출되지 않게 하여 모터의 작동 소음에 의한 소음 공해를 방지할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 집진기의 설치 면적을 줄여 설치 공간의 제약을 줄일 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 집진기의 와류에 의한 흡입력을 향상시켜 반전 상승 기류를 타고 배출구를 통해 크기가 큰 분진, 이물질 등이 배출되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;

공기 중 분진을 포집하기 위한 자기 흡입형 사이클론 집진기로서,

공기가 유입되는 유입구 및 유입된 공기가 배출되는 배출구(가 각각 마련된 상부 본체와;

상기 상부 본체의 하부로 내경이 하향 축소되는 형태로 마련되어 유입되는 공기의 하강 기류를 형성하면서 공기 중 분진을 포집 탱크로 유도하는 하부 본체와;

상기 하부 본체의 하부에 마련되며, 하강 기류에 의해 유도되는 공기 중의 분진이 유입되는 포집 탱크를 포함하여 구성되고,

상기 상부 본체의 내부로 공기 유입을 위한 흡입 기능을 제공하는 모터가 구비되어, 그 모터의 흡입에 의해 공기가 상부 본체 내부로 직접적 유입되는 것을 특징으로 하는 자기 흡입형 사이클론 집진기를 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 모터의 에너지 효율이 향상되고, 모터의 작동 소음에 의한 소음 공해를 방지하며, 집진기의 설치 공간을 쉽게 확보할 수 있고, 배출구 측으로 포집된 분진, 이물질 등이 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기에 대한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기의 작동 상태도.

본 발명에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 각 실시 예에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른 집진기(1)를 개략적으로 살펴보면, 유입구(110), 배출구(120)가 각각 마련된 상부 본체(100); 유입되는 공기의 하강 기류를 형성하여 공기 중 분진을 포집 탱크(300)로 유도하는 하부 본체(200); 공기 중의 분진이 유입되는 포집 탱크(300); 상부 본체(100)의 내부로 공기가 직접적 유입되게 하는 모터(400)를 포함한다.

이하, 본 발명의 기본 구성의 실시 예로서, 일 실시 예에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기의 각부 구성을 도 1 내지 도 3을 참고로 구체적으로 설명한다. 도 1은 집진기의 요부 단면의 사시도, 도 2는 집진기의 측면도, 도 3은 유도관의 실시 상태도이다.

먼저, 상기 상부 본체(100)는;

공기가 유입되는 유입구(110) 및 유입된 공기가 배출되는 배출구(120)가 각각 마련되고, 공기가 유입 및 유입된 공기가 배출되게 하면서 모터(400)의 설치 공간을 제공하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 상부 본체(100)는; 내경이 일정한 원통체로 제작되며, 일측방으로 공기가 상부 본체(100) 내부로 유입되게 하는 유입구(110)가 관체로 형성되고, 상기 유입구(110)의 타측으로 유입된 공기가 하부 본체(200)를 거쳐 배출되게 하는 배출구(120)가 관체로 형성된다.

이때, 상기 상부 본체(100)는 상단은 막힌 형태고 하단은 하부 본체(200)에 공간으로 연결된 형태로 이루어지는데, 하부 본체(200)의 내경 전체에 공간으로 연결되거나, 또는 후술하는 유도관(130) 및 연장관(410)을 통해 연결된 형태일 수 있다.

또한, 상기 상부 본체(100)는; 유입구(110)에 연결되면서 하부 본체(200) 측으로 하향 나선형 관로(131)로 형성되어 하부 본체(200)의 하강 기류에 와류를 조성하는 유도관(130)을 더 포함한다.

상기 유도관(130)은 상부 본체(100)의 내주 둘레에 나선형 관로(131)로 형성되어 이루어지는데, 그 유도관(130)의 나선형 관로(131)는 유입구(110)와 하부 본체(200) 사이를 공간으로 연결한다.

특징적으로, 상기 유도관(130)은 유입구(110)로 유입된 공기를 상부 본체(100)의 내주 둘레로 나선형 관로(131)를 따라 하향 회전시키면서 하부 본체(200)로 유입되게 하고, 그 유도관(130)에 의해 하향 회전하면서 공기가 유입되어 와류를 조성하게 한다.

예컨대, 상기 유도관(130)을 부가함에 따라 집진기(1)의 하강 기류에 와류가 조성되면서 와류에 의해 집진기(1)의 공기 흡입력이 향상되어 포집 탱크(300)로 유입되는 분진 중 크기가 큰 것들이 흡입력이 약해 조성되는 반전 상승 기류 등에 의해 배출구(120) 측으로 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 유도관(130)은; 유입구(110)가 하향 나선형 관로(131)의 중간 지점에 연결되도록 형성되거나, 또는 유입구(110)가 하향 나선형 관로(131)의 시작 지점에 연결되도록 선택적 형성된 것을 더 포함한다.

또한, 상기 유도관(130)은; 나선형 관로(131)의 하향 경사각도를 20°~ 25°로 선택적 형성하는 것을 더 포함한다.

상기 나선형 관로(131)의 하향 경사각도를 임의 조절함에 따라 와류 속도를 늘리거나 회전량을 줄여 포집 탱크(300) 측으로 하강 기류의 와류에 의해 급격하게 하강하여 유입되게 한다. 그 와류는 하부 본체(200)의 내부 벽면으로 분진 등이 밀착되면서 하강하게 하여 효율적으로 포집 탱크(300)에 대형 분진 등을 유입되게 한다.

이때, 나선형 관로(131)의 하향 경사각도가 20°이하이면 경사가 완만하여 와류의 속도가 줄고, 회전량이 많아져 포집 탱크(300) 측으로 하강하는 공기의 흐름이 느려져 포집 효율이 현저히 줄고, 나선형 관로(131)의 하향 경사각도가 25°이상이면 경사가 급해 와류가 조성되지 않을 수 있다.

그리고, 상기 하부 본체(200)는;

상기 상부 본체(100)의 하부로 내경이 하향 축소되는 형태로 마련되어 유입되는 공기의 하강 기류를 형성하면서 공기 중 분진을 포집 탱크(300)로 유도하기 위한 것이다.

예를 들면, 상기 하부 본체(200)는; 상부 본체(100)의 하부로 연결되는데, 하부로 갈수록 내경이 축소되는 원통체로 제작되며, 하부 본체(200)의 상단은 상부 본체(100)에 공간으로 연결되고, 하단은 포집 탱크(300)에 공간으로 연결된 형태로 이루어진다.

상기 하부 본체(200)가 하향 축소되는 원통체로 제작됨에 따라 벤튜리 효과에 의해 하향으로 유속이 빨라져 하향 기류를 포집 탱크(300) 측으로 형성할 수 있게 하여 공기를 유도하면서 분진을 포집 탱크(300) 측으로 타고 내려가 유입되게 한다.

또한, 상기 하부 본체(200)는 상부 본체(100)에 연결된 공간을 구획하는데, 유도관(130)과 연장관(410)만 공간으로 상부 본체(100)와 하부 본체(200) 사이에 연결되게 하는 커버(210)를 더 포함한다.

상기 커버(210)는 상부 본체(100)와 하부 본체(200) 사이에 결합되는 판으로 제작되면, 유도관(130) 및 연장관(410)이 연결된 측으로 관통구멍이 마련된 형태이며, 상기 커버(210)를 통해 포집 탱크(300)로 유입되는 분진 등이 모터(400)의 설치 공간인 상부 본체(100)의 내부로 유입되는 것을 방지한다.

그리고, 상기 포집 탱크(300)는;

상기 하부 본체(200)의 하부에 마련되며, 하강 기류에 의해 유도되는 공기 중의 분진이 유입되는 것이다.

예를 들면, 상기 포집 탱크(300)는; 하부 본체(200)의 하부에 공간으로 연결되는 함체로 제작되어 내부로 하강 길에 의해 유도되는 공기 중의 분진이 유입되어 모이게 한다.

이때, 상기 포집 탱크(300)는 하부 본체(200)로부터 선택적으로 탈착시킬 수 있고, 포집 탱크(300) 내부로 어느 정도 분진이 모이면 임의로 포집 탱크(300)를 분리하여 분진을 비울 수 있다.

그리고, 상기 모터(400)는;

상기 상부 본체(100)의 내부로 공기 유입을 위한 흡입 기능을 제공하면서, 그 흡입에 의해 공기가 상부 본체(100) 내부로 직접적 유입되게 하는 것이다.

예를 들면, 상기 모터(400)는; 송풍팬의 회전으로 공기를 흡입할 수 있는 송풍기의 일종이며, 상부 본체(100)의 내부에 고정결합되고, 송풍팬의 회전으로 공기 흡입력을 제공하면서 상부 본체(100)의 유입구(110) 측으로 분진을 포함한 외부 공기가 집진기(1) 내부로 유입되게 하며, 그 유입된 공기를 배출구(120) 측으로 다시 배출시키는 송풍기능을 제공한다.

예컨대, 상기 모터(400)가 상부 본체(100) 내부로 설치된 구조를 부가함에 따라 모터(400)의 흡입력이 집진기(1) 내부에서 직접적으로 작용하여 모터(400)의 에너지 효율이 향상되고, 모터(400)가 외부로 노출되지 않아 모터(400)의 작동 소음에 의한 소음 공해를 방지하게 되며, 집진기(1)의 설치 면적을 줄여 설치 공간의 제약을 줄일 수 있다.

또한, 상기 모터(400)는; 하부 본체(200)의 내부 하측으로 연장되는 관로로 마련되어, 모터(400)의 흡입 위치를 하부 본체(200)의 하측에 위치되도록 하여 흡입력을 하부 본체(200)에 전체적으로 균일하게 하면서 유입된 공기를 배출구(120)로 유도하는 연장관(410)을 더 포함한다.

상기 연장관(410)은 중공의 관체로 모터(400)의 흡입 측에 상단이 연결되고, 연장관(410)의 하단은 하부 본체(200)의 하측으로 연장되는 형태로 이루어지고, 모터(400)의 흡입 위치가 연장관(410)에 의해 하부 본체(200)의 하측에서 흡입력이 발휘됨으로 하부 본체(200)의 상부에서 하부로부터 균일한 흡입력이 작용하게 된다.

예컨대, 상기 연장관(410)을 더 부가함에 따라 공기 중 분진의 유도를 위한 공간인 하부 본체(200)의 내부로 흡입력이 일정하여 하강 기류의 세기를 효율적으로 유지할 수 있어 큰 분진, 이물질 등이 불규칙한 하강 기류에 의해 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상부 본체(100)의 내경 D1의 지름을 기준으로,

유입구(110)의 내경 D2의 지름을 1/3로 하여 내부의 와류 형성 폭을 3배수로 하며,

하부 본체(200)의 하단부 내경 D3의 지름을 1/2 또는 1/3로 하여 포집 탱크(300) 하부로 유입되는 분진의 양을 조절하고,

연장관(410)의 내경 D4의 지름을 1/2.5로 하여 흡입 기능의 부하를 줄이며,

배출구(120)의 내경 D5의 지름을 1/2.5로 하여 흡입 기능의 부하를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 자기 흡입형 사이클론 집진기의 작동 상태를 도 4를 참고로 구체적으로 설명한다.

도 4에 의하면, 전술한 구조로 이루어진 집진기(1)는 최초 모터(400)의 작동에 의한 흡입력으로 공기가 유입구(110)를 통해 상부 본체(100) 내부로 유입되면, 그 공기는 유도관(130)에 의해 와류를 형성하면서 하부 본체(200) 측으로 유입되어 와류 분위기의 하강 기류를 형성하게 한다.

이때, 하부 본체(200)의 와류가 조성된 하강 기류에 의해 공기 중의 분진, 이물질 등이 하부 본체(200) 내주를 돌아가면서 하강하고, 그 하강하는 공기 중의 분진, 이물질 등은 하부 본체(200) 하부의 포집 탱크(300) 측으로 유도된다.

그렇게 유도된 공기 중의 분진, 이물질은 포집 탱크(300) 내부로 유입되면서 포집이 완료되고, 나머지 공기는 연장관(410)의 흡입력으로 유입되면서 모터(400)를 통과 후 배출구(120) 측으로 유입되어 외부로 배출되는 송풍 사이클 갖는다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 집진기 100; 상부 본체
110; 유입구 120; 배출구
130; 유도관 200; 하부 본체
210; 커버 300; 포집 탱크
400; 모터 410; 연장관

Claims (4)

1. 공기 중 분진을 포집하기 위한 자기 흡입형 사이클론 집진기로서,
   공기가 유입되는 유입구(110) 및 유입된 공기가 배출되는 배출구(120)가 각각 마련된 상부 본체(100)와;
   상기 상부 본체(100)의 하부로 내경이 하향 축소되는 형태로 마련되어 유입되는 공기의 하강 기류를 형성하면서 공기 중 분진을 포집 탱크(300)로 유도하는 하부 본체(200)와;
   상기 하부 본체(200)의 하부에 마련되며, 하강 기류에 의해 유도되는 공기 중의 분진이 유입되는 포집 탱크(300)를 포함하여 구성되고,
   상기 상부 본체(100)의 내부로 공기 유입을 위한 흡입 기능을 제공하는 모터(400)가 구비되어, 그 모터(400)의 흡입에 의해 공기가 상부 본체(100) 내부로 직접적 유입되는 것을 특징으로 하는 자기 흡입형 사이클론 집진기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 본체(100)는 유입구(110)에 연결되면서 하부 본체(200) 측으로 하향 나선형 관로(131)로 형성되어 하부 본체(200)의 하강 기류에 와류를 조성하는 유도관(130)을 더 포함한 자기 흡입형 사이클론 집진기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모터(400)는 하부 본체(200)의 내부 하측으로 연장되는 관로로 마련되어, 모터(400)의 흡입 위치를 하부 본체(200)의 하측에 위치되도록 하여 흡입력을 하부 본체(200)에 전체적으로 균일하게 하면서 유입된 공기를 배출구(120)로 유도하는 연장관(410)을 더 포함한 자기 흡입형 사이클론 집진기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 유도관(130)은 유입구(110)가 하향 나선형 관로(131)의 중간 지점에 연결되도록 형성되거나, 또는 유입구(110)가 하향 나선형 관로(131)의 시작 지점에 연결되도록 선택 형성된 것을 더 포함한 자기 흡입형 사이클론 집진기.

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