KR20160037460A - 진공 청소기 - Google Patents

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battery
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KR1020140129988A
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이창훈
하건호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 진공 청소기에 관한 것이다.
일 측면에 따른 진공 청소기는, 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 구비되며, 흡입력을 발생시키는 BLDC 모터인 흡입 모터; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입 모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 상기 배터리의 전원을 상기 흡입 모터로 공급하는 인버터; 및 상기 흡입 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 바닥 상태를 판단하고, 판단된 바닥 상태에 따라서 상기 흡입 모터의 작동을 제어한다.

Description

진공 청소기{Vacuum cleaner}
본 명세서는 진공 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 진공 청소기는 본체 내부에 장착되는 흡입 모터에 의하여 발생되는 흡입력을 이용하여, 먼지가 포함된 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 먼지를 필터링하는 장치이다.
이러한 진공 청소기는 수동 청소기와 자동 청소기로 구분된다. 수동 청소기는 사용자가 직접 청소를 수행하여야 하는 청소기이고, 자동 청소기는 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 청소기이다.
상기 수동 청소기는, 흡입 노즐이 본체와는 별도로 구비되어 연결관에 의해 연결되는 캐니스터 방식과, 흡입 노즐이 본체와 결합되는 업라이트 방식으로 구별할 수 있다.
선행문헌인 대한민국공개특허공보 제10-2006-0118796호(공개일 2006.11.24.)에는 청소기의 전원코드 인출구가 개시된다.
선행문헌에는 본체 내에 코드릴어셈블리가 구비되고, 전원코드를 콘센트에 연결함으로써, 상기 본체가 전원을 공급받을 수 있다.
이와 같은 선행문헌의 경우 코드릴어셈블리에 의해서 청소기가 전원을 공급받으므로, 청소기를 이용하여 청소 수행 시 청소기는 코드릴어셈블리에 감긴 코드의 길이 만큼 이동할 수 있으므로, 청소에 제약이 있다.
본 발명의 목적은, 이동이 편리한 진공 청소기를 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 목적은, 바닥 상태에 따라 흡입 모터의 흡입력이 조절될 수 있는 진공 청소기를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 진공 청소기는, 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 구비되며, 흡입력을 발생시키는 BLDC 모터인 흡입 모터; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입 모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 상기 배터리의 전원을 상기 흡입 모터로 공급하는 인버터; 및 상기 흡입 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 바닥 상태를 판단하고, 판단된 바닥 상태에 따라서 상기 흡입 모터의 작동을 제어한다.
또한, 상기 컨트롤러는, 바닥 상태의 가변에 따라 상기 흡입 모터의 작동을 가변시킨다.
또한, 상기 흡입 모터가 작동하는 과정에서 상기 흡입 모터에서 역기전력이 발생하고, 상기 컨트롤러는 상기 역기전력을 기초로 바닥 상태를 판단한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 역기전력을 기초로 전류를 계산하고, 상기 전류와 기준전류를 비교하여 바닥의 상태를 판단한다.
또한, 상기 컨트롤러는, 계산된 전류가 기준전류 이상인 경우 상기 흡입 모터의 흡입력을 유지시키고, 계산된 전류가 기준전류 미만인 경우 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시킨다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시키기 위하여 상기 흡입 모터의 회전속도를 증가시킨다.
또한, 상기 흡입 모터의 흡입력이 증가된 상태에서, 계산된 전류가 기준전류 이상이되면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력이 이전 상태의 흡입력이 되도록 상기 흡입 모터를 제어한다.
또한, 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및 상기 충전기로부터 출력된 전압을 승압시켜 상기 배터리로 공급하는 승압장치를 더 포함한다.
또한, 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며 상기 청소기 본체로 상용 전원을 공급하기 위한 전원코드; 및 상기 청소기 본체에 구비되어 상기 배터리를 충전시킬 수 있는 충전기를 더 포함한다.
또한, 상기 흡입부와 상기 청소기 본체를 연결시키는 연결부를 더 포함하고, 상기 배터리는 상기 청소기 본체에 구비된다.
다른 측면에 따른 진공 청소기는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 청소기 본체 또는 상기 흡입부에 구비되며, 상기 흡입 모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 및 상기 흡입 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터에서 발생되는 역기전력을 감지하고, 상기 흡입 모터가 작동하는 과정에서 상기 역기전력이 줄어들면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시킨다.
또한, 상기 흡입 모터의 흡입력이 증가된 상태에서, 상기 흡입 모터의 역기전력이 증가되면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력이 원래의 상태로 복귀하도록 상기 흡입 모터를 제어한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력 증가를 위하여, 상기 흡입 모터의 회전속도를 증가시킨다.
제안되는 발명에 의하면, 배터리로부터 흡입 모터로 전원이 공급되므로, 상기 진공 청소기의 이동 자유도가 향상되는 장점이 있다.
즉, 상기 진공 청소기가 코드릴을 구비하지 않고, 상기 배터리로부터 전원을 공급받으므로, 상기 진공 청소기의 이동 거리에 제한이 없고, 상기 진공 청소기가 이동하는 과정에서 상기 코드릴을 타고 넘거나 코드릴을 정리하면서 이동할 필요가 없으므로 이동이 원활한 장점이 있다.
또한, 카펫과 같은 바닥 청소시의 상기 흡입 모터의 흡입력은 마루와 같은 바닥 청소 시 상기 흡입 모터의 흡입력과 유사하거나 클 수 있다.
따라서, 카펫과 같은 바닥에서도 요구되는 흡입력이 유지될 수 있어 청소 성능이 향상되고, 청소 시간이 줄어드는 장점이 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도.
도 2는 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 본체의 분해 사시도.
도 3은 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바닥 상태에 따른 흡입 모터의 제어 방법을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도.
도 6은 도 5의 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도이고, 도 2는 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 본체의 분해 사시도이며, 도 3은 본 실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 진공 청소기(1)는, 흡입력을 발생시키는 흡입 모터(160)를 구비하는 청소기 본체(10)와, 상기 청소기 본체(10)로 먼지가 포함된 공기를 안내하는 흡입 장치(20)를 포함할 수 있다.
상기 흡입 장치(20)는, 청소면 일 예로 바닥면의 먼지를 흡입하기 위한 흡입부(21)와, 상기 흡입부(21)를 상기 청소기 본체(10)에 연결시키기 위한 연결부(22, 23, 24)를 포함할 수 있다.
상기 연결부(22, 23, 24)는, 상기 흡입부(21)에 연결되는 연장관(24)과, 상기 연장관(24)에 연결되는 핸들(22)과, 상기 핸들(22)을 상기 본체(10)에 연결시키는 흡입호스(23)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 진공 청소기(1)는, 상기 흡입 장치(20)에서 흡입된 공기와 먼지를 서로 분리시키는 먼지 분리부(미도시)와, 상기 먼지 분리부에서 분리된 먼지를 저장하는 먼지통(110)을 더 포함할 수 있다. 상기 먼지통(110)은 상기 청소기 본체(10)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 상기 먼지 분리부는 상기 먼지통(110)과 별도의 물품으로 제조되거나 상기 먼지통(110)과 하나의 모듈을 이룰 수 있다.
상기 진공 청소기(1)는, 상기 흡입 모터(160)를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리(120)와, 상기 배터리(120)를 충전시키기 위한 충전기(140)와, 상기 본체(10)에 분리 가능하게 연결되며, 상기 본체(10)로 상용 전원을 공급하기 위한 전원코드(30)를 포함할 수 있다.
상기 전원코드(30)는 콘센트에 연결되는 플러그(31)와, 상기 청소기 본체(10)에 연결되는 제1커넥터(32)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 청소기 본체(10)는 상기 제1커넥터(32)가 연결되는 본체 커넥터(102)를 포함할 수 있다.
상기 청소기 본체(10)는, 제1바디(101)와, 상기 제1바디(101)의 하측에 결합되는 제2바디(103)를 포함할 수 있다. 상기 제2바디(103)의 양측에는 각각 바퀴(105)가 결합될 수 있다.
상기 제2바디(103)에는 상기 흡입 모터(160), 배터리(120) 및 상기 충전기(140)가 설치될 수 있다. 상기 흡입 모터(160)는 모터 하우징(162)에 의해서 보호될 수 있다. 즉, 상기 모터 하우징(162) 내에 상기 흡입 모터(160)가 수용될 수 있다.
이 때, 공간 효율을 위하여 상기 모터 하우징(162)의 측방, 즉 흡입 모터(160)의 측방에 상기 배터리(120)가 위치될 수 있다.
다수의 바퀴(105) 사이에 상기 흡입 모터(160)와 상기 배터리(120)가 위치될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 바퀴(105) 중 어느 한 바퀴와 상기 흡입 모터(160) 사이에 상기 배터리(120)가 위치될 수 있다. 그리고, 상기 충전기(140)는 상기 배터리(120)와 이격된 위치에 배치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 배터리(120)가 상기 흡입부에 구비되는 것도 가능하다. 다만, 이 경우에는 상기 연결부(20)가 상기 배터리(120)을 전원을 상기 청소기 본체로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 먼지통(110)은 상기 제1바디(101)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제1바디(101)에 상기 제2커넥터(102)가 구비될 수 있다.
상기 배터리(120)는, 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 다수의 배터리 셀은 충전 및 방전 가능한 2차 전지일 수 있다. 상기 다수의 배터리 셀은 직렬 연결될 수 있다.
본 발명에서, 상기 배터리(120)에 충전될 수 있는 최대 충전 전압은(다수의 배터리 셀의 전압의 합임) 일 예로 42.4V를 초과하는 값을 갖는다. 일 예로 상기 배터리(120)의 최대 충전 전압은 84.8V 이상일 수 있다.
상기 충전기(140)는 정류 및 평활 동작을 수행하여, 상용 교류 전압을 인가받아 직류 전압 형태로 변환한다. 그리고, 상기 충전기(140)는 변환된 직류 전압을 상기 배터리(120)으로 공급한다. 일 예로 상기 충전기(140)는 220V 상용 교류 전압을 42.4V를 초과하는 직류 전압으로 변환하여(강압함) 상기 배터리(120)으로 공급할 수 있다.
상기 충전기(140)는, 입력된 교류 전압을 변압시키기 위한 변압기(141)와, 상기 변압기(141)에서 출력된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터(142)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 AC-DC 컨버터(142)에서 출력되는 직류 전압은 42.4V를 초과할 수 있다.
다른 예로서, 상기 AC-DC 컨버터에서 출력된 직류 전압을 상기 변압기가 변압하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상기 변압기(141)에서 출력되는 직류 전압이 42.4V를 초과할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 충전기(140)가 변압기를 구비하지 않고, 상기 AC-DC 컨버터(142)가 직류 전압이 교류 전압으로 변환되는 것을 방지하기 위한 회로를 구비하는 것도 가능하다. 즉, 상기 AC-DC 컨버터(142)가 절연형 컨버터인 것도 가능하다. 본 실시 예에서 AC-DC 컨버터는 공지의 구성이 사용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시 예에서, 상기 흡입 모터(160)는 일 예로 BLDC 모터일 수 있다. 그리고, 상기 흡입 모터(160)의 최대 출력은 일 예로 600W 이상일 수 있다.
상기 배터리(120)에 충전된 최대 전압이 42.4V 이하인 경우, 고출력의 흡입 모터(160)를 동작시키기 위해서는 전류가 최소 14.15A 이상이어야 하므로 상기 흡입 모터(160)를 구동하기 위하여 필요한 회로 구성이 복잡한 문제가 있다.
그러나, 본 실시 예에 의하면, 상기 배터리(120)에 충전된 최대 전압이 84.8V 이상이므로, 상기 흡입 모터(160)를 동작시키기 위하여 필요한 최소 전류가 대략 7.1A 보다 작을 수 있어, 상기 흡입 모터(160)를 구동하기 위하여 필요한 회로 구성이 간단해지는 장점이 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 충전기(140)에서 42.4V를 초과하는 직류 전압이 출력되고, 상기 배터리(120)의 최대 충전 전압이 84.8V 이상이므로 상기 흡입 모터(160)가 고출력을 낼 수 있으며, 이에 따라 상기 진공 청소기(1)의 흡입력이 증가되어 청소 성능이 향상되는 장점이 있다.
또한, 상기 전원코드(30)는 상기 배터리(120)의 충전 시에만 상기 진공 청소기(1)에 연결될 수 있고, 상기 진공 청소기(1)를 이용하여 청소 시에는 상기 전원코드(30)를 상기 진공 청소기(1)에서 분리하여 사용할 수 있으므로, 상기 진공 청소기(1)의 이동 자유도가 향상되는 장점이 있다.
즉, 상기 진공 청소기(1)가 코드릴을 구비하지 않고, 상기 배터리(120)로부터 전원을 공급받으므로, 상기 진공 청소기(1)의 이동 거리에 제한이 없고, 상기 진공 청소기(1)가 이동하는 과정에서 상기 코드릴을 타고 넘거나 코드릴을 정리하면서 이동할 필요가 없으므로 이동이 원활한 장점이 있다.
또한, 본 실시 예에서 상기 배터리(120)가 상기 본체 연결부(102)와 전기적으로 연결되어 있고 상기 배터리(120)의 최대 충전 전압이 84.8V 이상이므로, 상기 변압기(141)가 없다면 사용자가 상기 본체 연결부(102)를 접촉하는 것에 의해서 사용자가 위험할 수 있다. 그러나, 본 실시 예의 경우 상기 충전기(140)가 변압기(141)를 포함하기 때문에 상기 변압기(141)가 절연 역할을 하게 되어 사용자의 안전성이 향상되는 장점이 있다.
상기 진공 청소기(1)는, 배터리 관리 장치(Battery management system: BMS)(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 관리 장치(130)는, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 상태를 감지하여 컨트롤러(150)로 전송할 수 있다.
일 예로, 상기 배터리 관리 장치(130)는 상기 다수의 배터리 셀 각각의 전압을 감지할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 장치(130)는 상기 다수의 배터리 셀 각각의 충전 시 또는 방전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압이 고르도록 할 수 있다.
상기 진공 청소기(1)는 상기 흡입 모터(160)의 작동을 제어할 수 있는 컨트롤러(150)와, 상기 배터리(120)의 전원을 상기 흡입 모터(160)로 공급하는 인버터(152)를 포함할 수 있다.
상기 인버터(152)는 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 컨트롤러(150)는 상기 흡입 모터(160)의 작동을 제어하기 위하여 상기 인버터(152)의 스위칭을 제어할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 컨트롤러(150)가 상기 흡입 모터(160)를 제어하는 것은 상기 컨트롤러(150)가 상기 인버터(152)의 스위칭을 제어하는 것으로 이해될 수 있다.
상기 컨트롤러(160)는 진공 청소기가 청소를 수행하는 과정에서 바닥의 상태를 판단할 수 있고, 바닥의 상태에 따라서 상기 흡입 모터(160)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로 상기 컨트롤러(160)는 바닥의 상태에 따라서 상기 흡입 모터(160)의 흡입력 세기를 조절할 수 있다.
한편, 상기 진공 청소기(1)는 유저 인터페이스(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 유저 인터페이스(170)는 상기 진공 청소기(1)의 동작 명령을 입력받을 수 있고, 상기 진공 청소기(1)의 동작 정보 또는 상태 정보를 표시할 수 있다.
상기 유저 인터페이스(170)는 상기 핸들(22) 및 본체(10) 중 하나 이상에 구비될 수 있다. 상기 유저 인터페이스(170)는, 입력부와 표시부가 일체로 구비되는 형태로 제공되거나, 별개의 입력부와 표시부를 포함할 수 있다. 상기 유저 인터페이스(170)는 음성이 출력되는 알림부를 포함할 수 있다.
상기 입력부를 통하여 상기 진공 청소기(1)의 전원 온 선택, 청소 모드, 흡입력의 세기 등을 선택할 수 있다. 상기 표시부는 적어도 상기 배터리(120)의 잔량 정보를 표시할 수 있다.
일 예로 흡입력 세기는 강(흡입력이 최대인 경우임), 중, 약(흡입력이 최저인 경우임)으로 단계적으로 설정될 수 있고, 상기 입력부를 통하여 상기 흡입 모터(160)의 흡입력 세기를 선택할 수 있다. 본 명세서에는 흡입력 세기가 세 단계로 조절되는 것으로 설명하였으나, 흡입력 세기를 구분하는 단계의 수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
상기 컨트롤러(150)는 상기 배터리(120)의 잔량이 기준 전압에 도달하는 경우, 상기 표시부에서 상기 배터리(120)의 충전이 필요함을 알리기 위한 정보가 표시되도록 할 수 있다. 상기 기준 전압은 메모리(180)에 저장될 수 있다.
다른 예로서, 상기 표시부는 상기 배터리(120)의 잔량을 연속적 또는 단계적으로 표시할 수 있다. 일 예로 상기 표시부는 상기 배터리(120)의 잔량을 숫자 또는 기호, 또는 그래프 형태 등으로 표시할 수 있다. 또는 상기 표시부는 다수의 발광부를 포함하며 다수의 발광부의 온 개수를 달리하여 상기 배터리(120)의 잔량을 표시할 수 있다. 또는 상기 표시부는 발광부에서 조사되는 빛의 색상을 달리하여 상기 배터리(120)의 잔량을 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바닥 상태에 따른 흡입 모터의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 유저 인터페이스(170)를 통하여 청소 시작 명령이 입력될 수 있고, 흡입 모터의 흡입력 세기가 선택될 수 있다(S1).
상기 컨트롤러(150)는 선택된 흡입 모터(160)의 흡입력 세기로 상기 흡입 모터(160)를 동작시킨다(S2). 구체적으로, 상기 컨트롤러(160)는, 선택된 흡입 모터(160)의 흡입력 세기에 대응하도록 상기 흡입 모터(160)의 회전속도를 제어한다.
상기 흡입 모터(160)가 회전하는 중에는 상기 흡입 모터(160)에서 역기전력이 발생하고, 상기 컨트롤러(150)는 역기전력을 감지할 수 있다(S3). 그리고, 상기 컨트롤러(160)는 상기 역기전력에 기초하여 상기 흡입 모터(160)의 전류를 계산하고, 계산된 전류에 기초하여 바닥의 상태를 판단한다.
이하에서는 상기 흡입력의 세기가 다수의 단계 중 어느 한 단계로 설정된 상태에서, 상기 진공 청소기(1)가 마루와 카펫을 청소하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 진공 청소기(1)가 마루와 같은 바닥을 청소하는 경우의 상기 흡입 모터의 역기전력을 제1역기전력이라 하고, 상기 진공 청소기(1)가 카펫과 같은 바닥을 청소하는 경우의 상기 흡입 모터(160)의 역기전력을 제2역기전력이라 가정한다.
상기 진공 청소기(1)가 마루와 같은 바닥을 청소하는 경우, 상기 흡입 모터(160)의 작동에 의해서 유동하는 공기 량이 많은 반면, 상기 진공 청소기(1)가 마루와 같은 바닥을 청소하는 경우, 상기 흡입 모터(160)의 작동에 의해서 유동하는 공기 량이 적다. 따라서, 상기 제1역기전력은 상기 제2역기전력 보다 크다. 그리고, 역기전력은 흡입 모터의 전류와 비례한다.
즉, 상기 진공 청소기(1)가 청소하는 바닥의 상태에 따라 상기 흡입 모터(160)의 역기전력은 차이가 있다.
상기 흡입력의 세기가 다수의 단계 중 어느 한 단계로 설정된 상태에서, 상기 진공 청소기(1)가 마루를 청소하다가 카펫으로 이동하는 경우, 카펫의 모가 공기의 유동 저항으로 작용하므로 상기 진공 청소기(1)로 흡입되는 공기 량이 적어 상기 흡입 모터(160)의 흡입력이 저하된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 컨트롤러(150)는, 상기 진공 청소기(1)가 카펫과 같은 바닥을 청소하는 경우 흡입력 저하를 방지하기 위한 제어를 수행할 수 있다.
상기 컨트롤러(150)는, 감지된 흡입 모터(160)의 역기전력에 기초하여 청소 영역이 카펫과 같은 바닥인지 여부를 판단한다(S4).
구체적으로, 상기 컨트롤러(150)는 감지된 흡입 모터(160)의 역기전력에 의해서 계산되는 흡입 모터의 전류와 기준 전류를 비교하여 바닥 상태를 판단한다. 상기 컨트롤러(150)는 흡입 모터의 전류가 기준전류 미만이면 청소 영역이 카펫과 같은 바닥인 것으로 판단하고, 흡입 모터의 전류가 기준전류를 초과하면 청소 영역이 마루와 같은 바닥인 것으로 판단한다.
상기 기준전류는 상기 제1역기전력에 기초하여 계산되는 흡입 모터의 제1전류와 상기 제2역기전력에 기초하여 계산되는 흡입 모터의 제2전류 사이 값으로 설정될 수 있다.
단계 S4에서 판단 결과, 청소 영역이 카펫과 같은 바닥이 아닌 경우, 상기 컨트롤러(150)는 상기 흡입 모터(160)의 현재 흡입력이 유지되도록 제어한다(S6). 즉, 상기 컨트롤러(150)는 상기 흡입 모터(160)의 현재 동작 상태가 유지되도록 한다.
반면, 단계 S4에서 판단 결과, 청소 영역이 카펫과 같은 바닥인 경우, 상기 컨트롤러(150)는 상기 흡입 모터(160)의 흡입력이 증가되도록 상기 흡입 모터(160)를 제어한다(S5).
즉, 상기 컨트롤러(150)는 상기 흡입 모터(160)의 회전속도가 증가되도록 상기 흡입 모터(160)를 제어한다. 상기 흡입 모터(160)의 회전속도가 증가되면 상기 흡입 모터(160)로 인가되는 전류가 증가되고, 이에 따라 상기 흡입 모터(160)의 출력이 증가될 수 있다.
진공 청소기가 카펫과 같은 바닥을 청소하는 중에 마루와 같은 바닥으로 이동되면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터(160)의 회전속도가 원래의 속도가 되도록 상기 흡입 모터(160)를 제어할 수 있다.
이와 같은 본 실시 예에 의하면, 카펫과 같은 바닥 청소시의 상기 흡입 모터(160)의 흡입력은 마루와 같은 바닥 청소 시 상기 흡입 모터(160)의 흡입력과 유사하거나 클 수 있다.
따라서, 카펫과 같은 바닥에서도 요구되는 흡입력이 유지될 수 있어 청소 성능이 향상되고, 청소 시간이 줄어드는 장점이 있다.
위의 실시 예에서는 상기 컨트롤러가 역기전력에 기초하여 계산되는 전류와 기준전류를 비교하였으나, 이와 달리 상기 역기전력 자체를 기준전력과 비교하여 바닥 상태를 판단하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도이고, 도 6은 도 5의 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 이전 실시 예와 동일하고 다만, 충전기가 상기 진공 청소기에 분리 가능하게 연결되는 것에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 진공 청소기(2)는, 청소기 본체(10)와, 상기 청소기 본체(10)와 분리 가능하게 연결되며 배터리(120)의 충전을 위한 충전기(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 충전기(40)는 콘센트에 연결되는 전원 코드(41)와, 상기 청소기 본체(10)에 연결되는 충전기 커넥터(42)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 청소기 본체(10)는 상기 충전기 커넥터(42)가 연결되는 본체 커넥터(102)를 포함할 수 있다.
상기 충전기(40)는 정류 및 평활 동작을 수행하여, 상용 교류 전압을 인가받아 직류 전압 형태로 변환한다. 그리고, 상기 충전기(40)는 변환된 직류 전압을 상기 청소기 본체(10)로 공급한다. 일 예로 상기 충전기(40)는 220V 상용 교류 전압을 42.4V 이하의 직류 전압으로 변환하여(강압함) 상기 청소기 본체(10)로 공급한다.
따라서, 상기 충전기(40)의 충전기 커넥터(42)에서 42.4V 이하의 직류 전압이 출력되므로, 상기 충전기 커넥터(42)에 절연 장치를 구비하지 않아도 사용자의 안전에 문제가 없다. 물론, 상기 충전기 커넥터(42)에 절연 장치를 구비하는 것도 가능하다.
본 실시 예에서 상기 배터리(120)에 충전된 전압을 이용하여 고출력의 흡입모터(160)를 동작시키기 위하여, 상기 청소기 본체(10)는 상기 충전기(40)로부터 42.4V 이하의 직류 전압을 공급받아 승압시키는 승압장치(210)를 더 포함할 수 있다.
상기 승압장치(210)는 일 예로 부스트 컨버터일 수 있으나, 본 실시 예에서 상기 승압장치(210)의 구성에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
본 실시 예에서는 상기 승압장치(210)로 입력된 42.4V 이하의 직류 전압이 2배 이상 승압되어 상기 배터리(120)에서 84.8V 이상의 전압을 충전할 수 있도록 할 수 있다.
상기 부스트 컨버터는, 인덕터, 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 그리고, 스위칭 소자는 컨트롤러(15O)의 제어에 의해서 빠른 속도로 온/오프를 반복하여, 상기 부스트 컨버터(210)가 입력 전압을 승압하도록 한다.
이 때, 상기 스위칭 소자는, 모스펫(MOSFET)으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구성되는 것도 가능하다.
다른 예로서, 상기 승압장치와 상기 배터리(120) 사이에 변압기가 추가적으로 구비되는 것도 가능하다.
만약, 상기 변압기가 구비되지 않는 경우에는 상기 본체 커넥터(102)가 절연될 수 있고, 상기 변압기가 구비되는 경우에는 상기 변압기가 절연 장치 역할을 하므로, 상기 본체 커넥터(102)가 절연되지 않아도 무방하다.
위에서는 청소기로서 캐니스터 타입의 청소기를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 업라이트형 청소기에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 이 때, 흡입 모터로 전원을 공급하는 배터리는 흡입부 또는 청소기 본체에 구비될 수 있다. 그리고, 위에서 설명된 충전기 또는 전원코드도 흡입부 또는 청소기 본체에 구비될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 청소기 본체 40, 140: 충전기
120: 배터리 130: 배터리 관리 장치
150: 컨트롤러 160: 흡입 모터

Claims (13)

  1. 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 구비되며, 흡입력을 발생시키는 BLDC 모터인 흡입 모터;
    상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부;
    상기 흡입 모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리;
    상기 배터리의 전원을 상기 흡입 모터로 공급하는 인버터; 및
    상기 흡입 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 바닥 상태를 판단하고, 판단된 바닥 상태에 따라서 상기 흡입 모터의 작동을 제어하는 진공 청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 바닥 상태의 가변에 따라 상기 흡입 모터의 작동을 가변시키는 진공 청소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 모터가 작동하는 과정에서 상기 흡입 모터에서 역기전력이 발생하고, 상기 컨트롤러는 상기 역기전력을 기초로 바닥 상태를 판단하는 진공 청소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 역기전력을 기초로 전류를 계산하고, 상기 전류와 기준전류를 비교하여 바닥의 상태를 판단하는 진공 청소기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 계산된 전류가 기준전류 이상인 경우 상기 흡입 모터의 흡입력을 유지시키고, 계산된 전류가 기준전류 미만인 경우 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시키는 진공 청소기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시키기 위하여 상기 흡입 모터의 회전속도를 증가시키는 진공 청소기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡입 모터의 흡입력이 증가된 상태에서, 계산된 전류가 기준전류 이상이되면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력이 이전 상태의 흡입력이 되도록 상기 흡입 모터를 제어하는 진공 청소기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및
    상기 충전기로부터 출력된 전압을 승압시켜 상기 배터리로 공급하는 승압장치를 더 포함하는 진공 청소기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며 상기 청소기 본체로 상용 전원을 공급하기 위한 전원코드; 및
    상기 청소기 본체에 구비되어 상기 배터리를 충전시킬 수 있는 충전기를 더 포함하는 진공 청소기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입부와 상기 청소기 본체를 연결시키는 연결부를 더 포함하고,
    상기 배터리는 상기 청소기 본체에 구비되는 진공 청소기.
  11. 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부;
    상기 청소기 본체 또는 상기 흡입부에 구비되며, 상기 흡입 모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 및
    상기 흡입 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터에서 발생되는 역기전력을 감지하고,
    상기 흡입 모터가 작동하는 과정에서 상기 역기전력이 줄어들면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력을 증가시키는 진공 청소기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 흡입 모터의 흡입력이 증가된 상태에서, 상기 흡입 모터의 역기전력이 증가되면, 상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력이 원래의 상태로 복귀하도록 상기 흡입 모터를 제어하는 진공 청소기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 흡입 모터의 흡입력 증가를 위하여, 상기 흡입 모터의 회전속도를 증가시키는 진공 청소기.
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