KR20010099572A - 싸이클론 집진장치의 공기 배출관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 싸이클론 몸체 내에 흡입된 공기가 공기 배출관에 유입될 때에 발생하는 압력 손실을 최대한 저감하도록 하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 싸이클론 몸체(11)와, 상기 싸이클론 몸체 내부로 공기 및 이물질을 흡입하는 흡입 유로관(21)과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 이물질을 배출하는 이물질 배출관(31)과, 상기 이물질 배출관에 결합되어 이물질을 수납하는 이물질 집진통(41)과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 일부분이 삽입 설치되어 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기를 배출되는 공기 배출관(510)을 구비한 싸이클론 집진장치에 있어서, 상기 싸이클론 몸체(11) 내부에 삽입되는 상기 공기 배출관(510)의 공기 유입측 지름이 증가하도록 형성하여서, 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 압력 손실이 저감되도록 하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치의 공기 배출관이 제공된다.

Description

싸이클론 집진장치의 공기 배출관{discharge pipe of cyclone separator}

본 발명은 싸이클론(cyclone) 원리를 이용하여 먼지와 같은 각종 오염물을집진할 수 있는 싸이클론 집진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 싸이클론 집진장치 내부로 흡입된 공기가 배출되는 공기 배출관에 관한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진장치는 원심력을 이용하여 공기는 외부로 배출하고 오염물만을 공기에서 분리하여 수집하는 것으로서, 가정용으로는 주로 진공 청소기에 적용되고 있다.

이러한 싸이클론 집진장치는 내부로 흡입되어 유동하는 공기의 방향과 배출되는 공기의 방향이 반대인 역방향 타입과, 내부로 흡입되어 유동하는 공기의 방향과 배출되는 공기의 방향이 같은 순방향 타입으로 구분할 수 있다.

도 1 은 싸이클론 집진장치 중 역방향 타입을 도시한 단면도로써, 도시한 바와 같이 역방향 싸이클론 집진장치는 싸이클론 몸체(11)와, 상기 싸이클론 몸체의 상측 둘레면에 구비되어 공기 및 이물질이 상기 싸이클론 몸체 내에 접선방향으로 흡입되는 흡입 유로관(21)과, 상기 싸이클론 몸체의 하단면에 구비되어 이물질을 배출하는 이물질 배출관(31)과, 상기 이물질 배출관에 연결되어 이물질을 집진하는 집진통(41)과, 상기 싸이클론 몸체의 상단면에서 그 몸체 내부에 일부분이 삽입 설치되어 흡입된 공기를 배출하는 공기 배출관(51)으로 구성된다.

특히, 상기 싸이클론 몸체(11)는 일정한 직경을 갖는 상부측의 원통부와, 직경이 작아지는 하부측의 원추부가 일체화되며, 상기 공기 배출관(51)은 상기 싸이클론 몸체 내부에 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단(도시 생략함)과 연결된다.

이와 같이 구성된 역방향 타입의 싸이클론 집진장치는, 전원이 인가되어 상기 흡입력 발생수단이 작동하면 공기 배출관(51)을 통해 싸이클론 몸체(11)에 흡입력이 발생되고, 이러한 흡입력은 상기 싸이클론 몸체 상측 둘레면에 구비된 흡입 유로관(21)에 전달되어 공기 및 이물질을 흡입하게 된다.

한편, 흡입 유로관(21)은 싸이클론 몸체(11)로 흡입되는 공기 및 이물질이 상기 싸이클론 몸체의 둘레면에 대하여 접선방향으로 흡입되도록 구비됨에 따라, 공기 및 이물질는 상기 싸이클론 몸체의 내벽을 따라 흡입된다.

상기와 같이 싸이클론 몸체(11) 내벽을 따라 흡입된 공기와 이물질 중에서, 질량을 갖는 이물질은 원심력에 의해 상기 싸이클론 몸체의 원통부 및 원추부의 내면을 따라 계속해서 선회 유동하여 하강하게 되고, 결국 이물질 배출관(31)을 거쳐 집진통(41)에 집진된다.

그러나, 질량이 거의 없는 공기는 원심력이 발생하지 않기 때문에 싸이클론 몸체(11) 내벽을 따라 선회를 계속하지 못하고, 공기 배출관(51)을 통해 상기 싸이클론 몸체 중심부에 발생되는 흡입력에 의해 상기 공기 배출관으로 흡입된다.

이것은, F = meω²( F:원심력, m:질량, e:싸이클론 몸체의 중심으로부터 싸이클론 몸체 내벽까지의 거리, ω:각속도 )의 식으로부터 알 수 있듯이, 싸이클론 몸체(11) 내부로 흡입된 이물질은 질량을 갖고 있기 때문에, 이에 해당하는 원심력에 의해 싸이클론 몸체(11) 내벽을 따라 선회하여 하강할 수 있지만, 질량이 0 에 가까운 공기는 원심력이 생기지 않기 때문이다.

한편, 이와 같은 과정이 반복적으로 수행되어 이물질이 집진통(41)에 집진되어 쌓이게 되면, 상기 집진통을 분리하여 이물질을 제거하면 된다.

그리고, 도 2 는 싸이클론 집진장치 중 순방향 타입을 도시한 단면도로써, 도시한 바와 같이 순방향 싸이클론 집진장치는 싸이클론 몸체(12)와, 상기 싸이클론 몸체의 일측 둘레면에 구비되어 공기 및 오염물이 상기 싸이클론 몸체 내에 접선방향으로 흡입되는 흡입 유로관(22)과, 상기 싸이클론 몸체의 타측 둘레면에 구비되어 이물질을 배출하는 이물질 배출관(32)과, 상기 이물질 배출관에 연결되어 이물질을 집진하는 집진통(42)과, 상기 싸이클론 몸체의 타단면에서 그 몸체 내부에 일부분이 삽입 설치되어 흡입된 공기를 배출하는 공기 배출관(52)으로 구성된다.

또한, 상기 공기 배출관(52)은 상기 싸이클론 몸체(12) 내부에 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생수단(도시 생략함)과 연결된다.

이와 같이 구성된 순방향 타입의 싸이클론 집진장치 역시, 전원이 인가되어 상기 흡입력 발생수단이 작동하면, 싸이클론 몸체(12)의 일측 둘레면에 구비된 흡입 유로관(22)을 통하여 공기 및 이물질이 흡입된다.

이 때, 흡입된 이물질은 전술한 역방향 싸이클론 집진장치에서와 같이 원심력에 의해 싸이클론 몸체(12) 내벽을 따라 선회하여 이물질 배출관(32)을 거쳐 집진통(42)에 집진되며, 공기는 원심력이 발생하지 않기 때문에 싸이클론 몸체(12) 내벽을 따라 선회를 계속하지 못하고, 공기 배출관(52)을 통해 발생되는 흡입력에 의해 상기 공기 배출관으로 유입된다.

그런데, 전술한 종래의 역방향 싸이클론 집진장치 및 순방향 싸이클론 집진장치에서는 싸이클론 몸체(11),(12)로 흡입된 공기가 공기 유출관(51),(52)을 통하여 발생된 흡입력에 의해 상기 공기 배출관으로 유입될 때, 도 3 에 도시한 바와 같이 상기 공기 배출관의 입구부에는 압력 손실부(61),(62)가 발생된다.

이와 같은 공기 배출관(51),(52)의 입구부에서 심한 압력 손실이 발생하는 것은 싸이클론 몸체(11),(12)의 지름보다 공기 배출관(51),(52)의 지름이 훨씬 작게 형성되는 돌연 축소관의 형태이며, 또한 상기 공기 배출관이 상기 싸이클론 몸체의 내부로 삽입되어 돌출된 형상으로 구비되어 공기 유동에 대한 상기 공기 배출관의 손실계수가 크기 때문이다.

또한, 역방향 싸이클론 집진장치의 경우에는 흡입 유로관(21)을 통해 싸이클론 몸체(11)로 흡입되는 공기와, 공기 배출관(51)으로 유입되는 공기의 일부가 간섭하여 난류가 발생됨에 따라 ,공기가 상기 공기 배출관으로 원활하게 유입되지 못한다.

즉, 종래의 공기 배출관(51),(52)을 적용한 싸이클론 집진장치에서는 상기 공기 배출관의 입구부에서 압력 손실이 발생하며, 이러한 압력 손실은 결과적으로 싸이클론 집진장치의 흡입력을 감소시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 싸이클론 몸체 내에 흡입된 공기가 공기 배출관으로 유입될 때, 상기 공기 배출관의 입구부에서 발생되는 압력 손실을 최대한 저감하도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 역방향 싸이클론 집진장치를 도시한 단면도

도 2 는 일반적인 순방향 싸이클론 집진장치를 도시한 단면도

도 3 은 일반적인 싸이클론 집진장치의 공기 배출관에서의 공기 유동 상태를 도시한 단면도

도 4 는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관을 역방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도

도 5 는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관을 순방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도

도 6 은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관을 역방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

510,520. 공기 흡입관

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 싸이클론 몸체와,상기 싸이클론 몸체 내부로 공기 및 이물질을 흡입하는 흡입 유로관과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 이물질을 배출하는 이물질 배출관과, 상기 이물질 배출관에 결합되어 이물질을 수납하는 이물질 집진통과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 일부분이 삽입 설치되어 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기를 배출되는 공기 배출관을 구비한 싸이클론 집진장치에 있어서; 상기 싸이클론 몸체 내부에 삽입되는 상기 공기 배출관의 공기 유입측 지름이 증가하도록 형성하여서, 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 압력 손실이 저감되도록 하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치의 공기 배출관이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 4 내지 도 6 을 참조하여 설명하며, 본 발명의 설명 중 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 부여한다.

도 4 는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관이 역방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관(510)은 상기 공기 배출관의 공기 입구부 지름이 끝단으로 갈수록 증가하도록 형성한 것이다.

이 때, 상기 공기 배출관의 공기 입구부 형상은 만곡된 벨 마우스 형상이 되도록 하여, 공기가 원활하게 유입되도록 한다.

또한, 공기 배출관(510)의 공기 입구부를 만곡 형성할 때, 만곡 반지름 r 과, 상기 공기 배출관의 지름 d 의 비인 r/d 를 적절히 설정하여야 상기 공기 배출관의 공기 입구부에서 발생하는 압력 손실을 최소화 할 수 있다.

이와 같은 형성된 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관(510)이 적용된역방향 싸이클론의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

흡입력 발생수단에 의해 공기 및 이물질이 흡입 유로관(21)을 통하여 싸이클론 몸체(11)의 접선방향으로 흡입되어, 싸이클론 몸체의 내벽을 따라 선회하게 됨은 종래에서 설명한 바와 같다.

그런데, 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관(510)은 그 공기 입구부가 만곡된 벨 마우스 형상임에 따라, 싸이클론 몸체로 흡입되어 선회하기 시작하는 공기 및 이물질이 만곡된 상기 공기 배출관의 공기 입구부에 의해 안내되어 싸이클론 몸체(11) 내벽으로 유동하게 된다.

따라서, 이물질은 싸이클론 몸체(11) 내벽으로 유동하게 되고, F = meω²식에서와 같이 e 값이 증가되어 원심력이 커지는 것이다.

즉, 이물질은 싸이클론 몸체(11) 내벽측에 가까이 붙어 선회하게 되며, 공기 배출관(510)을 통해 상기 싸이클론 몸체 중앙부에 작용하는 흡입력의 영향을 받지 않게 되어, 보다 원활하게 상기 싸이클론 몸체 내벽을 따라 선회 유동하여 집진통(41)에 집진될 수 있는 것이다.

한편, 싸이클론 몸체(11) 내벽으로 안내된 공기는 질량이 거의 없기 때문에는 종래에서 설명한 바와 같이 원심력이 발생하지 않아 선회를 계속하지 못하고, 흡입력 발생수단이 발생시킨 흡입력에 의해 공기 배출관(510)으로 유동하게 된다.

이 때, 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관(510)은 공기 입구부가 만곡되어 있기 때문에 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 흐름이 부드럽게 형성됨에 따라, 상기 공기 배출관의 공기 입구부에서의 압력 손실을 줄일 수 있게 된다.

또한, 만곡된 상기 공기 배출관의 공기 입구부는 싸이클론 몸체(11)로 흡입되는 공기와, 공기 배출관(510)으로 유입되는 공기가 간섭되지 않도록 차단하여 상기 공기 배출관의 전방에서 난류의 발생을 방지한다.

즉, 싸이클론 몸체(11)로 흡입된 공기가 공기 배출관(510)으로 원활하게 유입됨에 따라, 상기 공기 배출관의 입구부에서 발생되는 압력 손실의 저감이 가능하고, 또한 싸이클론 집진장치의 흡입력의 감소도 방지할 수 있게 된다.

도 5 는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관이 순방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명 제1실시예에 따른 공기 배출관이 적용된 순방향 싸이클론 집진장치에서는 공기 및 이물질이 흡입 유로관(22)을 통하여 싸이클론 몸체(12)의 접선방향으로 흡입되고, 이물질은 원심력에 의해 상기 싸이클론 몸체 내벽을 따라 선회 유동하여 집진통(42)에 집진되며, 공기는 공기 배출관(510)을 통해 발생된 흡입력에 의해 상기 공기 배출관으로 유입된다.

이 때, 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 배출관(510)의 공기 입구부가 만곡되어 있음에 따라 공기 입구부에서의 압력 손실을 저감하게 되는데, 이는 본 발명 제1실시예의 공기 배출관(510)이 역방향 싸이클론 집진장치에 적용된 예에서 전술한 바와 같다.

즉, 공기 배출관(510)의 공기 입구부가 만곡되어 있기 때문에 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 흐름이 부드럽게 형성됨에 따라, 상기 공기 배출관의 공기 입구부에서의 압력 손실을 줄일 수 있게 되는 것이다.

도 6 은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관이 역방향 싸이클론 집진장치에 적용된 것을 나타내는 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관(520)은 상기 공기 배출관의 공기 입구부 지름이 끝단으로 갈수록 증가하도록 형성하며, 그 공기 입구부 형상이 경사져서 증가하는 원추 형상을 이루도록하여, 공기가 원활하게 유입되도록 한 것이다.

한편, 공기 배출관(520)의 공기 입구부를 경사 형성할 때, 그 경사 각도를 너무 크지 않도록 하며, 경사 부분의 축방향 투영 길이 L 과, 공기 배출관(520)의 지름 d 와의 비인 L/d 를 적절히 설정하여야 상기 공기 배출관의 공기 입구부에서 발생하는 압력 손실을 최소화 할 수 있다.

이와 같이 형성된 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관(520)이 적용된 역방향 싸이클론의 작용을 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관(520) 역시, 그 공기 입구부가 경사진 원추 형상임에 따라, 싸이클론 몸체로 흡입되어 선회하기 시작하는 공기 및 이물질이 경사진 상기 공기 배출관의 공기 입구부에 의해 안내되어 싸이클론 몸체 내벽으로 유동하게 되어, 전술한 제1실시예에서와 같이 효과적으로 이물질이 집진된다.

그리고, 공기 역시 공기 배출관(520)의 공기 입구부가 경사져 있기 때문에 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 흐름이 부드럽게 형성됨에 따라, 상기 공기배출관의 공기 입구부에서의 압력 손실을 줄일 수 있게 된다.

또한, 경사진 공기 배출관(520)의 공기 입구부는 싸이클론 몸체(11)로 흡입되는 공기와, 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기가 간섭되지 않도록 차단하여, 상기 공기 배출관의 전방에서 난류의 발생을 방지한다.

즉, 싸이클론 몸체(12)로 흡입된 공기가 공기 배출관(520)으로 원활하게 유입됨에 따라, 상기 공기 배출관의 입구부에서 발생되는 압력 손실의 저감이 가능하고, 또한 싸이클론 집진장치의 흡입력의 감소도 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 배출관은 도시하지는 않았지만, 순방향 싸이클론 집진장치에 적용되어, 전술한 바와 같이 싸이클론 몸체로 흡입된 공기가 공기 배출관으로 원활하게 유입되도록 하여, 상기 공기 배출관의 입구부에서 발생되는 압력 손실을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 공기 배출관(510),(520)은 전술한 실시예에서 적용하지 않은 다른 형태의 역방향 및 순방향 싸이클론 집진장치에 적용할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 싸이클론 몸체 내부에 흡입된 공기를 배출하는 공기 배출관의 공기 입구부를 끝단으로 갈수록 증가시키는 구조로 형성하여, 공기를 보다 원활하게 유입하여 압력손실을 저감함에 따라 흡입력을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 공기 배출관을 역방향 싸이클론 집진장치에 적용할 경우에는 흡입 유로관을 통하여 싸이클론 몸체 내부로 유입되는 이물질을 싸이클론 몸체내벽으로 안내하여 이물질의 집진 효율을 높일 수 있으며, 싸이클론 몸체로 유입되는 공기와 공기 배출관으로 유입되는 공기가 중첩되지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 싸이클론 몸체와, 상기 싸이클론 몸체 내부로 공기 및 이물질을 흡입하는 흡입 유로관과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 이물질을 배출하는 이물질 배출관과, 상기 이물질 배출관에 결합되어 이물질을 수납하는 이물질 집진통과, 상기 싸이클론 몸체 내부로 일부분이 삽입 설치되어 상기 싸이클론 몸체 내부로 흡입된 공기를 배출되는 공기 배출관을 구비한 싸이클론 집진장치에 있어서,

   상기 싸이클론 몸체 내부에 삽입되는 상기 공기 배출관의 공기 입구부 지름이 증가하도록 형성하여서, 상기 공기 배출관으로 유입되는 공기의 압력 손실이 저감되도록 하는 것을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치의 공기 배출관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 배출관의 공기 입구부은 끝단으로 갈수록 그 지름이 증가하는 벨 마우스 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치의 공기 배출관.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 배출관의 공기 입구부는 입구 끝단으로 갈수록 그 지름이 증가하는 원추 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 싸이클론 집진장치의 공기 배출관.