이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 먼지분리장치가 구비되는 진공 청소기의 사시도이고, 도 2는 먼지통이 분리된 상태의 진공 청소기의 사시도이며, 도 3은 먼지분리장치가 분리된 상태의 진공 청소기의 사시도이다.

도 1에는 일 례로 캐니스터 타입의 진공 청소기가 도시되나, 본 실시예의 사상은 업라이트 타입의 진공 청소기에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 진공 청소기(1)에는, 내부에 흡입 모터가 내장되는 본체(10)와, 상기 본체(10)에 분리 가능하게 장착되며, 공기 중의 먼지를 분리시키는 먼지분리장치(100)와, 상기 본체(10)에 분리 가능하게 장착되며, 상기 먼지분리장치(100)에서 분리된 먼지가 저장되도록 하는 먼지통(200)이 포함된다.

상세히, 상기 본체(10)에는 상기 본체(10)의 이동이 용이하도록 하는 복수의 바퀴(12)가 구비된다. 상기 본체(10)에는 상기 먼지통(200)이 장착되기 위한 장착부(13)가 형성된다. 상기 장착부(13)의 상측에는 상기 먼지통(200)이 고정되기 위한 고정 플레이트(14)가 형성된다.

상기 본체(10)의 상측 부에는 상기 먼지분리장치(100)가 수용되는 수용부(18)가 형성된다. 그리고, 상기 본체(10)에는 상기 먼지 분리 장치(100)가 상기 수용부(18)에 수용된 상태에서 상기 먼지분리장치(100)를 커버하는 커버 부재(20)가 구비된다. 상기 커버 부재(20)는 일단이 상기 본체(10)에 힌지에 의해서 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 고정 플레이트(14)에 분리 가능하게 결합된다.

상기 커버 부재(20)에는 상기 커버 부재(20)가 상기 고정 플레이트(14)와 결합될 수 있도록 하는 결합 버튼(22)이 구비된다. 그리고, 상기 결합 버튼(22)의 단부가 상기 고정 플레이트(14)에 선택적으로 걸리게 된다.

상기와 같이 상기 커버 부재(20)가 상기 먼지분리장치(100)를 커버함에 따라 상기 먼지분리장치(100)가 외부에서 보이지 않게 되어 미감이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 상기 먼지분리장치(100)가 상기 수용부(18)에 수용된 상태에서 상기 먼지분리장치(100)의 일부는 상기 고정 플레이트(14)에 안착된다. 그리고, 상기 고정 플레이트(14)에는 상기 먼지분리장치(100)에서 분리된 먼지가 상기 먼지통(200)으로 이동되도록 하기 위한 개구부(16)가 형성된다. 상기 개구부(16)는 후술할 먼지분리장치(100)의 먼지 배출부와 연통된다.

본 실시예에서는 상기 먼지분리장치(100)와 상기 먼지통(200)이 별개의 물품으로 제공되어 상기 본체(10)에 각각 분리 가능하게 장착되므로, 상기 먼지통(200)의 구조가 간단해질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있다. 따라서, 먼지를 비우기 위하여, 사용자가 상기 먼지통(200) 만을 상기 본체(10)에서 분리하면 되므로, 사용자의 편의성이 증진되는 장점을 얻을 수 있다.

한편, 상기 고정 플레이트(14)에는 상기 먼지분리장치(100)로 먼지가 포함된 공기가 유입되도록 하기 위한 복수의 흡입홀(15)이 형성된다. 도 3에는 일 례로 두 개의 흡입홀(15)이 형성되는 것이 도시된다.

이하에서는 상기 먼지분리장치의 구조에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 실시예에 따른 먼지분리장치의 사시도이고, 도 5는 상기 먼지분리장치의 분해 사시도이며, 도 6은 제 1 메인 바디가 회전된 상태의 먼지 분리 장치의 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 먼지분리장치(100)에는, 공기 중의 먼지가 분리되도록 하는 먼지분리유닛(110)과, 상기 먼지분리유닛(110)의 외측에 결합되며, 상기 먼지분리유닛(110)에서 배출된 공기를 필터링하는 필터 유닛(150)이 포함된다.

먼저, 먼지분리유닛(110)의 구조에 대해서 설명한다.

상기 먼지분리유닛(110)은 싸이클론 유동에 의해서 공기 중의 먼지가 분리되도록 한다. 상기 먼지분리유닛(110)에는, 제 1 메인 바디(112)와, 상기 제 1 메인 바디(112)가 회전 가능하게 결합되는 제 2 메인 바디(120)가 포함된다.

그리고, 상기 제 2 메인 바디(120)에는, 제 1 서브 바디(121)와, 상기 제 1 서브 바디(121)와 대응되는 형상으로 형성되어 상기 제 1 서브 바디(121)에 결합되는 제 2 서브 바디(122)가 포함된다.

즉, 본 실시예에서 상기 먼지분리유닛(110)은 다수의 바디가 결합되어 완전한 형상을 이룬다. 그리고, 상기 제 1 서브 바디(121)는 상기 제 2 서브 바디(122)와 싸이클론 축(C)과 나란한 방향으로 결합된다. 여기서, 싸이클론 축(C)은 싸이클론 유동의 중심축을 의미한다.

이와 같이 다수의 바디가 결합되어 상기 먼지분리유닛(110)이 완성됨에 따라 상기 먼지분리유닛(110)의 제작이 용이해지는 장점이 있다.

즉, 하나의 완전한 먼지분리유닛을 제작하는 경우 보다, 상기 바디(112, 121, 122)를 각각 제작하는 경우에 상기 바디(112, 121, 122)를 형성하기 위한 금형의 수가 줄어들 수 있고, 금형 구조가 간단해질 수 있다. 따라서, 상기 각 바디(112, 121, 122)의 제작이 용이하고, 상기 먼지분리유닛(110)의 제작 비용이 줄어들 수 있게 된다.

상기 제 1 메인 바디(112)에는 공기에서 분리된 먼지가 배출되는 먼지 배출부(114)가 형성된다. 상기 먼지 배출부(114)는 상기 제 1 메인 바디(112)의 중앙부에 형성된다. 그리고, 상기 제 1 메인 바디(112)에는 상기 제 2 메인 바디(120)와 결합되기 위한 결합 레버(113)가 형성된다.

상기 제 1 메인 바디(112)에는 상기 제 2 메인 바디(120)에 회전 가능하게 결합되기 위한 한 쌍의 힌지(115)가 형성된다. 상기 제 1 메인 바디(112)가 상기 제 2 메인 바디(120)에 회전 가능하게 결합됨에 따라, 상기 제 1 메인 바디(112)를 회전시킨 상태에서 상기 먼지분리유닛(110) 내부를 용이하게 청소할 수 있게 된다.

한편, 상기 제 1 서브 바디(121) 및 제 2 서브 바디(122) 각각에는 공기와 먼지의 흡입을 위한 흡입부(123, 124)가 형성된다. 즉, 상기 먼지분리유닛(110)은 복수의 흡입부(123, 124)가 포함된다. 상기 흡입부(123, 124) 들은 싸이클론 유동이 발생되도록 하기 위하여 상기 각 바디(121, 122)의 접선 방향으로 연장된다.

그리고, 상기 각 흡입부(123, 124)는 상기 먼지 배출부(114)의 양측에 위치된다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 서브 바디(121, 122)에는, 상기 제 1 메인 바디(112)의 힌지(115)가 결합되는 힌지 결합부(125, 126)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 서브 바디(121, 122)에는 먼지가 분리된 공기가 배출되기 위한 배출홀(도 9의 137, 138참조)이 각각 형성된다. 그리고, 상기 각 배출홀(도 9의 137, 138참조)이 형성되는 면에는 공기를 필터링하기 위한 필터 바디(127, 128)가 결합된다.

그리고, 상기 제 1 및 제 2 서브 바디(121, 122)에는 상기 배출홀(도 9의 137, 138참조)을 통과한 공기가 상기 필터 유닛(150)으로 이동되도록 하기 위한 공기 배출부(129, 130)가 형성된다.

상기 제 1 및 제 2 서브 바디(121, 122)에는 스크류가 체결되어 상호 결합되는 결합부(133, 134)와, 상기 필터 유닛(150)에 결합되기 위한 결합 보스(132)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 서브 바디(121, 122)에는 상기 제 1 메인 바디(112)의 결합 레버(113)가 결합되기 위한 결합 리브(135, 136)가 형성된다.

다음으로 상기 필터 유닛(150)의 구조에 대해서 설명한다.

도 7은 제 1 메인 바디가 회전된 상태의 먼지분리장치의 하부 사시도이며, 도 8은 도 7에서 필터 유닛의 제 2 케이스가 회전된 상태의 먼지분리장치의 하부 사시도이며, 도 9는 본 실시예에 따른 먼지분리유닛의 단면도이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 필터 유닛(150)에는, 상기 먼지분리유닛(110)과 결합되는 제 1 케이스(152)와, 상기 제 1 케이스(152)에 회전 가능하게 결합되는 제 2 케이스(160)와, 상기 제 2 케이스(160)에 안착되는 필터(170)가 포함된다.

상세히, 상기 제 1 케이스(152)에는 상기 공기 배출부(129, 130)의 공기가 유입되기 위한 한 쌍의 개구부(153)가 형성된다. 그리고, 상기 제 1 케이스(152)의 상측에는 사용자의 파지를 위한 핸들(154)이 형성된다.

상기 제 1 케이스(152)의 하측에는 상기 제 2 케이스(160)의 한 쌍의 힌지(164)가 결합되기 위한 한 쌍의 힌지 결합부(155)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 케이스(152)에는 상기 제 2 케이스(160)의 결합 레버(162)가 선택적으로 결합되기 위한 결합 돌기(156)가 형성된다.

따라서, 상기 제 2 케이스(160)를 상기 제 1 케이스(150)에 대해서 회전시킨 상태에서, 사용자는 상기 필터(170)를 교체하거나 상기 필터(170)를 청소할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제 1 케이스(152)에는 스크류가 체결되는 다수 개의 체결홀(157)이 형성된다. 따라서, 상기 다수 개의 체결홀(157)에 스크류가 체결되면, 상기 스크류는 상기 먼지분리유닛(110)의 체결 보스(132)에 체결되어, 상기 필터 유닛(150)과 상기 먼지분리유닛(110)이 결합된다. 그리고, 상기 제 2 케이스(160)에는 상기 필터(170)를 통과한 공기가 배출되는 배출구(161)가 형성된다.

상기와 같이 상기 먼지분리유닛(110)과 상기 필터 유닛(150)이 결합되므로, 사용자가 상기 핸들(154)을 파지한 상태에서 상기 필터 유닛(150)을 들어올리면, 상기 먼지분리유닛(110)과 상기 필터 유닛(150)이 상기 본체(10)에서 동시에 인출할 수 있게 된다.

한편, 상기 공기 배출부(129, 130)의 내부에는 공기의 유동 과정에서 발생되는 소음을 줄이기 위한 하나 이상의 소음 저감부(139)가 형성된다. 상기 소음 저감부는 상기 공기 배출부(129, 130)의 유로를 다수의 유로로 구획하며, 상기 공기 배출부에서의 공기 유동 방향과 나란한 방향으로 연장된다.

이하에서는 상기 먼지분리장치(100)의 작용에 대해서 설명한다.

한 쌍의 흡입부(123, 124)를 통하여 먼지가 포함된 공기가 상기 먼지분리유닛(110)의 내부로 흡입된다. 따라서, 상기 각 흡입부(123, 124)를 통하여 공기가 상기 먼지분리유닛(110) 내부로 흡입됨에 따라 상기 먼지분리유닛(110)의 내부에서는 서로 대응되는 한 쌍의 싸이클론 유동이 형성된다.

이와 같이 단일의 공간에서 한 쌍의 싸이클론 유동이 발생됨에 따라 공기의 유동 유로 면적이 커지게 되고, 공기의 유로 손실이 감소되어 분리 성능이 증가될 수 있게 된다.

상기 한 쌍의 싸이클론 유동은 상기 먼지분리유닛(110)의 양측에서 각각 발생되어 중앙부로 이동하게 되며, 중앙부에서 상기 각 싸이클론 유동이 만나게 된다. 이에 따라, 상기 먼지분리유닛(110)의 중앙부에는 상기 각 흡입부(123, 124) 측에서 발생된 싸이클론 유동 보다 강력한 싸이클론 유동이 발생된다.

따라서, 한 쌍의 싸이클론 유동이 상기 먼지분리유닛(110)의 중앙부에 모이는 경우에는 동일한 공간에서 단일의 싸이클론 유동이 발생하는 경우 보다 유동 세기가 커져 먼지의 분리 성능이 한층 더 향상될 수 있게 된다.

그리고, 상기 먼지분리유닛(110)의 중앙부로 이동된 먼지는 강력한 싸이클론 유동에 의해서 상기 먼지 배출부(114)를 통하여 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라 먼지의 배출 성능이 향상될 수 있게 된다.

상기와 같이 먼지분리유닛(110) 내부로 흡입된 공기는 상기 먼지분리유닛(110)의 내주면을 따라 선회하면서 상기 먼지분리유닛(110)의 중앙부로 이동되어 모이게 되고, 이 과정에서 공기와 먼지는 그 중량 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받으면서 상호간의 분리가 이루어진다.

그리고, 분리된 먼지는 상기 먼지분리유닛(110)의 중앙부에서 상기 먼지 배출부(114)로 배출되고, 배출된 먼지는 상기 먼지 배출부(114)를 따라 이동되어 상기 먼지통(200) 내부로 유입된다.

반면, 먼지가 분리된 공기는 상기 필터 바디(127, 128)를 통과한 후에 상기 배출홀(137, 138)을 통하여 상기 공기 배출부(129, 130)로 이동된다. 그리고, 상기 공기 배출부(129, 130)로 배출된 공기는 상기 필터 유닛(150)으로 이동된다.

한편, 사용자는 상기 제 1 메인 바디(112)를 회전시킨 상태에서 상기 먼지분리유닛(110)의 내부를 청소하거나 상기 필터 바디(127, 128)를 교체할 수 있게 된다.

도 10은 본 실시예에 따른 분배 유닛의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 분배 유닛(300)은 상기 본체(10)로 유입된 공기가 상기 먼지분리장치(100)로 분배되도록 한다. 도시되지는 않았으나 상기 분배 유닛(300)은 상기 본체(10) 내부에 제공될 수 있다.

상기 분배 유닛(300)에는, 내부에 메인 유로(312)가 형성되는 바디(310)와, 상기 바디(310)로 먼지가 포함된 공기가 흡입되도록 하는 흡입구(320)와, 상기 바디(310)로 유입된 공기가 나뉘어 유동되도록 하는 한 쌍의 분지부(332, 334)가 포함된다.

따라서, 상기 흡입구(320)를 통하여 상기 메인 유로(312)로 유입된 공기는 상기 각 분지부(332, 334)로 나뉘어진 상태에서 상기 먼지분리유닛(110)의 각 흡입부(123, 124)로 이동된다.

이 때, 상기 흡입구(320)는, 상기 메인 유로(312)로 유입된 큰 이물이 상기 메인 유로 내부에서 걸리는 것이 방지되도록 하기 위하여, 어느 일 분지부 측으로 치우지게 형성된다.

도 11은 본 실시예에 따른 먼지통의 사시도이고, 도 12는 상기 먼지통의 분해 사시도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 먼지통(200)에는, 먼지가 저장되는 집진 바디(210)와, 상기 집진 바디(210)의 상측에 결합되는 커버 부재(250)가 포함된다.

상세히, 상기 집진 바디(210)에는 사용자가 잡을 수 있는 손잡이(212)가 형성된다. 그리고, 상기 손잡이(212)의 상측에는 상기 고정 플레이트(14)에 선택적으로 결합되기 위한 결합 레버(214)가 형성된다.

상기 집진 바디(210)의 내부에는 저장된 먼지를 가압하기 위한 복수의 가압 부재가 포함된다. 상기 복수의 가압 부재에는, 상기 집진 바디(210)에 회전 가능하게 결합되는 제 1 가압 부재(220)와, 상기 집진 바디(210)와 일체로 형성되는 제 2 가압 부재(230)가 포함된다. 상기 제 2 가압 부재(230)는 상기 집진 바디(210)의 저면에서 상방으로 돌출되는 고정축(232)과 일체로 형성된다.

상기 제 1 가압 부재(220)에는, 상기 제 2 가압 부재(230)와의 상호 작용에 의해서 먼지를 가압하기 위한 가압판(221)과, 상기 가압판(221)과 일체로 형성되는 회전축(222)이 포함된다. 그리고, 상기 회전축(222)은 상기 고정축(232)에 결합된다.

그리고, 상기 집진 바디(210)의 외측에는 상기 제 1 가압 부재(220)로 구동력이 전달되도록 하기 위한 종동 기어(미도시)가 결합된다. 상기 종동 기어의 축은 상기 집진 바디(210)를 관통하여 상기 회전축(222)과 결합된다. 상기 종동 기어는 도시되지 않은 구동 기어와 맞물리고, 상기 구동 기어는 압축 모터의 축과 결합된다. 따라서, 상기 압축 모터가 회전되면, 상기 구동 기어가 회전되고, 상기 구동 기어의 회전에 의해서 상기 종동 기어가 회전된다. 그리고, 상기 종동 기어의 회전에 의해서 상기 종동 기어와 결합된 상기 제 1 가압 부재(220)가 회전된다. 그리고, 상기 제 1 가압 부재(220)가 회전되는 과정에서 상기 집진 바디에 저장된 먼지가 압축된다. 이 때, 상기 압축 모터는 양방향 회전이 가능한 모터가 적용될 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 가압 부재(220)는 양방향(시계 방향 및 반시계 방향) 회전이 가능하게 된다. 그리고, 상기 압축 모터 및 상기 구동 기어는 일 례로 상기 본체(10)에 구비될 수 있다.

한편, 상기 커버 부재(250)에는 상기 먼지분리장치(100)에서 분리된 먼지가 유입되는 먼지 유입부(252)가 형성된다. 그리고, 상기 먼지 유입부(252)는 상기 고정 플레이트(14)의 개구부(16)와 연통된다.

이하에서는 상기 진공 청소기 내부의 공기 유동에 대해서 설명한다.

상기 본체(10) 내부에 구비된 흡입 모터에 의해서 흡입력이 발생되면, 먼지가 포함된 공기가 상기 본체(10)로 유입된다. 상기 본체(10)로 유입된 공기는 상기 분배 유닛(300)으로 유입된 후에 상기 먼지분리유닛(110)의 각 흡입부(123, 124)로 분배된다.

상기 먼지분리유닛(110)으로 유입된 공기는 상기 먼지분리유닛(110)의 내주면을 따라 나선 유동하는 과정에서 먼지와 분리된다. 그리고, 분리된 먼지는 상기 먼지 배출부(114)로 배출되고, 상기 먼지 배출부(114)의 공기는 상기 고정 플레이트(14)의 개구부(16)를 통과한 후에 상기 먼지 유입부(252)를 통하여 상기 먼지통(200)로 이동된다.

반면, 분리된 공기는 상기 먼지분리유닛(110)에서 배출되어 상기 필터 유닛(150)으로 이동된다. 상기 필터 유닛(150)으로 이동된 공기는 상기 필터(170)를 통과하면서 필터링된 후에 상기 본체(10)로 유입된다. 상기 본체(10)로 유입된 공기는 상기 흡입 모터를 지난 후에 상기 본체(10)의 외부로 배출된다.