KR101635304B1

KR101635304B1 - 충전식 전기 청소기

Info

Publication number: KR101635304B1
Application number: KR1020147030424A
Authority: KR
Inventors: 유키 야토
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2016-06-30
Also published as: WO2013179715A1; KR20140140111A; US9044127B2; JP5957296B2; CN104363809A; US20150059119A1; JP2013248134A; CN104363809B

Abstract

본 발명의 과제는, 집진량이 가득 찬 것을 간단하게 검지하는 데 있다. 본 발명의 충전식 전기 청소기는, 티끌을 포함한 공기를 흡인구로부터 흡인하는 송풍기(22)와, 송풍기를 구동하는 모터(69)와, 흡인된 공기를 여과해서 티끌을 포획하는 집진부(30)와, 축전지(14)와, 상기 축전지를 상기 모터에 접속하는 스위칭 소자(64)와, 상기 모터에 흐르는 전류 Ia를 검출하는 전류 검출부와, 집진부의 집진량이 가득 찼음을 경보하는 경보부(64)와, 상기 스위칭 소자를 작동해서 상기 모터를 구동시키고, 상기 축전지의 단자 전압 Vb와 상기 전류 Ia를 검출하여, Vb≥V₁, Ia≤I₁(V₁, I₁은 미리 설정된 값)이면 상기 경보부를 작동시키는 제어부(54)를 구비한다.

Description

충전식 전기 청소기{CHARGING-TYPE ELECTRIC VACUUM CLEANER}

본 발명은 충전식 전기 청소기에 관한 것으로, 특히 자주식(autonomous)이나 코드리스(cordless) 방식의 충전식 전기 청소기에 관한 것이다.

본 발명의 배경 기술로서는, 집진실에 흡입 부압을 작용시키는 전동 송풍기와, 해당 전동 송풍기에 구동 전류를 공급하기 위한 충전 가능한 전원과, 상기 구동 전류를 검출하는 전류 검지 수단과, 해당 전류 검지 수단에 의해 검출된 검출 전류에 기초하여 상기 구동 전류의 듀티비를 제어함으로써, 상기 전동 송풍기에 공급되는 구동 전류가 일정해지도록 제어하는 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 듀티비가 소정 값에 도달한 후, 상기 전류 검지 수단에 의해 검출된 전류값이 임계값보다 저하했을 때, 상기 전동 송풍기에 공급되는 구동 전류의 값을 설정값까지 저감시킨 후에, 상기 전동 송풍기를 정지시키는 충전식 전기 청소기가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2004-24491호 공보

교류의 상용 전원을 사용하는 일반적인 전기 청소기는, 집진량이 커지면 전동 송풍기의 전류가 반대로 작아진다는 특성을 사용해서 집진량을 검지한다. 그러나, 상기와 같은 특허문헌 1에 기재된 충전식 전기 청소기에 있어서는, 집진량의 증대에 대하여 전동 송풍기의 전류가 일정해지도록 제어하기 때문에, 전동 송풍기의 전류 변화로부터 집진량을 검지하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 고려해서 이루어진 것으로, 집진량을 용이하게 검지해서 집진량이 가득 찼을 때 경보하는 것이 가능한 충전식 전기 청소기를 제공하는 것이다.

본 발명은 티끌을 포함한 공기를 흡인구를 통해 흡인하는 송풍기와, 송풍기를 구동하는 모터와, 흡인된 공기를 여과해서 티끌을 포획하는 집진부와, 축전지와, 상기 축전지를 상기 모터에 접속하는 스위칭 소자와, 상기 모터에 흐르는 전류 Ia를 검출하는 전류 검출부와, 집진부의 집진량이 가득 찼음을 경보하는 경보부와, 상기 스위칭 소자를 작동해서 상기 모터를 구동시키고, 상기 축전지의 단자 전압 Vb와 상기 전류 Ia를 검출하여, Vb≥V₁, Ia≤I₁(V₁, I₁은 미리 설정된 값)이면 상기 경보부를 작동시키는 제어부를 포함하는 충전식 전기 청소기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 오류 없이 집진량이 가득 찬 상황을 경보 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자주식 청소기를 그 상면에서 보았을 때의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 라인을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 자주식 청소기를 그 저면에서 보았을 때의 사시도이다.
도 4는 집진 장치를 제거한 상태를 도시하는 도 2의 대응도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 자주식 청소기의 제어계를 도시하는 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시하는 자주식 청소기의 배터리(축전기)의 방전 특성도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 자주식 청소기의 집진량과 전기자 전류 사이의 관계를, 전기자 전압을 파라미터로서 사용하여 도시하는 특성도이다.
도 8은 도 1에 도시하는 자주식 청소기의 주요부 동작을 나타내는 흐름도이다.

본 발명에 따른 충전식 전기 청소기는, 티끌을 포함한 공기를 흡인구를 통해 흡인하는 송풍기와, 송풍기를 구동하는 모터와, 흡인된 공기를 여과해서 티끌을 포획하는 집진부와, 축전지와, 상기 축전지를 상기 모터에 접속하는 스위칭 소자와, 상기 모터에 흐르는 전류 Ia를 검출하는 전류 검출부와, 집진부의 집진량이 가득 찼을 때 경보하는 경보부와, 상기 스위칭 소자를 작동해서 상기 모터를 구동시키고, 상기 축전지의 단자 전압 Vb와 상기 전류 Ia를 검출하여, Vb≥V₁, Ia≤I₁(V₁, I₁은 미리 설정된 값)이면 상기 경보부를 작동시키는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 경보부를 작동시킨 후에도, 상기 모터를 계속 구동시켜도 좋다.

충전식 전기 청소기는, 집진량의 체크 동작을 제어부에 지시하는 수동 입력부를 더 포함하고, 제어부는 상기 수동 입력부로부터의 출력에 응답하여, 상기 모터를 소정 시간만 구동시켜도 좋다.

상기 제어부는, 상기 축전지의 충전 완료 후에 상기 모터를 소정 시간만 구동시키도록 해도 좋다.

축전지에는, 방전에 의해 단자 전압이 저하되는, 예를 들어 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지, Ni-Cd 전지 등을 사용할 수 있다.

상기 모터에는, 영구 자석 여자 직류 모터를 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 도면에 나타내는 자주식 청소기의 실시 형태를 참조해서 본 발명에 따른 충전식 전기 청소기를 설명한다. 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 유저가 수동으로 이동시켜서 사용하는 코드리스 방식의 전기 청소기 등도 포함하는 것이다.

1. 자주식 청소기의 구성

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 자주식 청소기의 상면 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 라인을 따른 단면도, 도 3은 도 1에 도시한 자주식 청소기의 저면 사시도, 도 4는 집진 장치가 제거된 상태를 도시하는 도 2의 대응도, 도 5는 도 1에 도시한 자주식 청소기의 제어계를 도시하는 블록도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 자주식 청소기(1)는 설치된 장소의 바닥면(피청소면; F)(도 2)을 자주하면서, 바닥면(F) 위의 티끌을 포함하는 공기를 흡입하고, 티끌을 제거한 공기를 배기한다. 따라서, 자주식 청소기(1)는 바닥면을 청소한다.

자주식 청소기(1)는 원반 형상의 하우징(2)을 포함하고, 이 하우징(2)의 내부 및 외부에, 회전 브러시(9), 사이드 브러시(10), 집진 장치(집진부; 30), 전동 송풍기(22), 한 쌍의 구동륜(29), 후륜(26) 및 전륜(27), 각종 센서 및 제어부 등의 구성 요소를 포함하고 있다.

이 자주식 청소기(1)에 있어서, 전륜(27)이 배치되어 있는 부분이 전방부, 후륜(26)이 배치되어 있는 부분이 후방부, 집진 장치(30)가 배치되어 있는 부분이 중간부이다.

하우징(2)은, 전방부에 있어서의 중간부와의 경계 부근의 위치에 형성된 흡입구(6)를 포함하고, 평면에서 볼 때 원형인 저판(2a)과, 하우징(2)에 대하여 집진 장치(30)를 출납할 때에 개폐하는 덮개부(3)를 중간부에 포함하고 있는 천장판(2b)과, 저판(2a) 및 천장판(2b)의 외주부를 따라 형성된 측판(2c)을 구비하고 있다.

또한, 저판(2a)에는 전륜(27), 한 쌍의 구동륜(29) 및 후륜(26)의 하부를 외부로 돌출시키는 복수의 구멍부가 형성되고, 천장판(2b)에 있어서의 전방부와 중간부 경계에는 배기구(7)가 형성되어 있다. 또한, 측판(2c)은 전후로 2분할되어 있고, 측판의 전방부는 범퍼로서 기능하도록, 변위 가능하게 설치되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(2)의 천장판(2b)에 있어서의 후방부에는, 전원 스위치(누름 스위치; 62)와, 유저가 조작하는 기동 스위치와, 후술하는 집진량이 가득 찼는지의 여부를 체크하기 위한 스위치와, 기타 각종 조건을 입력하는 스위치를 구비한 입력부(입력 패널; 63)와, 집진량이 가득 찼다는 경보를 표시하거나, 청소기의 상황을 표시하는 표시부(표시 패널; 64)를 포함하고 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(2)은 그 내부에 있어서, 전방부에 전동 송풍기(22)를 수납하는 전방 수납실(R1)을 포함하고, 중간부에 집진 장치(30)를 수납하는 중간 수납실(R2)을 포함한다. 또한, 하우징(2)은 후방부에 제어부의 제어 기판(15), 배터리(14)(축전지), 충전 단자(4) 등을 수납하는 후방 수납실(R3)을 포함한다. 또한, 하우징(2)은, 전방부와 중간부의 경계 부근에 흡인로(11) 및 배기로(12)를 포함하고 있다.

흡인로(11)는 흡입구(6)와 중간 수납실(R2)을 연통하고, 배기로(12)는 중간 수납실(R2)과 전방 수납실(R1)을 연통하고 있다. 또한, 이들 각 수납실(R1, R2, R3), 흡인로(11) 및 배기로(12)는 하우징(2)의 내부에 설치되어 이들 구성 요소를 위한 공간을 형성하는 구획벽(39)에 의해 구획되어 있다.

한 쌍의 구동륜(29)은 하우징(2)의 중심을 통과하는 중심선(C)(도 2)과 직각으로 교차하는 한 쌍의 회전축에 고정되어 있다. 한 쌍의 구동륜(29)이 동일한 방향으로 회전하면 하우징(2)이 진퇴하고, 각 구동륜(29)이 역방향으로 회전하면 하우징(2)이 당해 하우징(2)의 중심선(C)의 주위로 회전한다.

한 쌍의 구동륜(29)의 회전축은, 한 쌍의 구동륜용 모터로부터 각각 개별로 회전력을 받도록 연결되어 있다. 각 모터는 하우징의 저판(2a)에 직접 또는 서스펜션 기구를 통해서 고정되어 있다.

전륜(27)은 롤러를 포함한다. 전륜(27)은, 구동륜(29)이 접촉되는 바닥면(F)(도 2)으로부터 조금 뜨도록 하우징(2)의 저판(2a)의 일부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이에 의해, 진로 상에 나타난 단차에 전륜(27)이 접촉하여, 하우징(2)이 단차를 용이하게 타고 넘을 수 있다.

후륜(26)은 자재(caster) 차륜이고, 구동륜(29)이 접촉되는 바닥면(F)과 접촉하도록 하우징(2)의 저판(2a)의 일부에 회전 가능하게 설치되어 있다.

이와 같이, 하우징(2)에 대하여 전후 방향 중간에 한 쌍의 구동륜(29)이 배치되고, 전륜(27)이 바닥면(F)으로부터 띄워져 있다. 따라서, 자주식 청소기(1)의 중량을 한 쌍의 구동륜(29)과 후륜(26)에 의해 지지할 수 있도록, 하우징(2)에 대하여 전후 방향으로 중량이 배분되어 있다. 이에 의해, 진로 전방의 티끌을 전륜(27)으로 가로막지 않고 흡입구(6)로 유도할 수 있다.

흡입구(6)는 바닥면(F)에 대면하도록 하우징(2)의 저면[저판(2a)]에 형성된 오목부(8)의 개방면이다. 이 오목부(8)에 흡입체로서의 보텀 플레이트(60)(도 3 참조)를 끼움으로써 흡입구(6)가 형성된다. 이 오목부(8) 내에는, 하우징(2)의 저면과 평행한 축심 주위로 회전하는 회전 브러시(9)가 설치되고, 오목부(8)의 좌우 양측에는 저판(2a)에 수직인 회전 축심 주위로 회전하는 사이드 브러시(10)가 설치되어 있다.

회전 브러시(9)는 회전축인 롤러의 외주면에 나선 형상으로 브러시를 심어 설치함으로써 형성되어 있다. 사이드 브러시(10)는 회전축의 하단부에 브러시 다발을 방사형으로 설치함으로써 형성되어 있다. 또한, 회전 브러시(9)의 회전축 및 한 쌍의 사이드 브러시(10)의 회전축은, 하우징(2)의 저판(2a)의 일부에 회전가능하도록 각각 지지되어 있다. 회전 브러시(9)의 회전축은, 그 회전축 부근에 설치된 도시하지 않은 브러시 구동 모터에 연결되어 있고, 사이드 브러시(10)의 회전축은, 풀리, 벨트 등을 포함하는 동력 전달 기구를 통해 브러시 구동 모터에 연결되어 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 흡입구(6)의 후단부에는 흡입구(6)를 통해 흡입되지 않은 티끌을 포착해 티끌의 산란을 방지하기 위한 블레이드 형상의 포착 부재로서의 기모 브러시(65)가 설치되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 하우징(2)의 저면과 전륜(27) 사이에는 바닥면을 검지하는 바닥면 검지 센서(13)가 배치되고, 좌우의 구동륜(29)의 측부 전방에는 동일한 바닥면 검지 센서(19)가 배치되어 있다. 바닥면 검지 센서(13)에 의해 내리막 계단을 검지하면, 그 검지 신호가 제어부에 송신되어, 제어부는 양쪽 구동륜(29)이 정지하도록 제어한다. 또한, 바닥면 검지 센서(13)가 고장난 경우, 바닥면 검지 센서(19)가 내리막 계단을 검지해서 양쪽 구동륜(29)을 정지시킬 수 있다. 이 구성은, 자주식 청소기(1)가 내리막 계단으로 낙하하는 것을 방지한다.

또한, 바닥면 검지 센서(19)가 내리막 계단을 검지하면, 그 검지 신호가 제어부로 송신되어, 제어부는 청소기가 내리막 계단을 피하도록 제어해도 된다.

제어 기판(15)은, 자주식 청소기(1)를 제어하는 마이크로컴퓨터, 구동륜(29), 회전 브러시(9), 사이드 브러시(10), 전동 송풍기(22) 등의 각 요소를 구동하는 모터 드라이버 회로 등의 제어 회로를 포함하고 있다.

하우징(2)의 측판(2c)의 후단부에는, 배터리(14)의 충전을 행하는 충전 단자(4)가 설치되어 있다. 실내를 자주하면서 청소하는 자주식 청소기(1)는 실내에 설치되어 있는 충전대(40)(도 2)로 귀환한다. 이에 의해, 충전대(40)에 설치된 단자부(41)에 충전 단자(4)가 접촉되고, 배터리(14)의 충전이 행하여진다. 상용 전원(콘센트)에 접속되는 충전대(40)는, 통상 실내의 측벽(S)을 따라 설치된다.

집진 장치(30)는, 통상 하우징(2) 내에 있어서의 양쪽 구동륜(29)의 회전축 축심보다 상방의 중간 수납실(R2) 내에 수납되어 있다. 집진 장치(30) 내에 포집된 티끌을 폐기하기 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(2)의 덮개부(3)를 열어서 집진 장치(30)를 출납할 수 있다.

집진 장치(30)는 개구부를 갖는 집진 용기(31)와, 집진 용기(31)의 개구부를 덮는 필터부(33)와, 필터부(33)와 집진 용기(31)의 개구부를 덮는 커버부(32)를 포함하고 있다. 커버부(32) 및 필터부(33)는 집진 용기(31)의 전방측 개구 단부 테두리에 회동 가능하게 축 지지되어 있다.

집진 용기(31)의 측벽 전방부에는, 유입로(34)와 배출로(35)가 설치되어 있다. 집진 장치(30)가 하우징(2)의 중간 수납실(R2) 내에 수납된 상태에서, 유입로(34)는 하우징(2)의 흡인로(11)와 연통하고, 배출로(35)는 하우징(2)의 배기로(12)와 연통한다.

자주식 청소기(1) 전체의 구동 제어를 행하는 제어계는, 도 5에 도시한 바와 같이, CPU(51), ROM(52), RAM(53)으로 이루어진 마이크로컴퓨터를 구비하는 제어부(54), 2개의 구동륜(29)을 각각 구동하기 위한 구동륜용 모터(55, 56)를 제어하는 모터 드라이버 회로(57), 회전 브러시(9) 및 사이드 브러시(10)를 구동하는 브러시 구동 모터(58)를 제어하는 모터 드라이버 회로(59), 전동 송풍기(22)에 내장된 직류 모터(69)와 배터리(14)를 접속 및 분리하는 스위칭 소자(68), 직류 모터(69)에 흐르는 전류, 즉 전기자 전류 Ia를 검출하는 션트 저항기(61), 전원 스위치(62), 바닥면 검지 센서(13, 19)를 포함하는 각종 센서(67)를 구동 제어하는 센서 제어 유닛(66), 입력부(63) 및 표시부(64)를 포함한다.

또한, 직류 모터(69)에는, 영구 자석 여자 직류 모터가 사용된다.

전원 스위치(62)가 온되면, 배터리(14)의 출력 전력은, 모터 드라이버 회로(57)를 통해서 구동륜용 모터(55, 56)에, 모터 드라이버 회로(59)를 통해서 브러시 구동 모터(58)에, 스위칭 소자(68)를 통해서 직류 모터(69)에 각각 공급됨과 함께, 제어부(54), 입력부(63), 표시부(64), 센서 제어 유닛(66)에도 각각 공급된다.

그리고, 제어부(54)의 CPU(51)는 중앙 연산 처리 장치이다. CPU(51)는, 입력부(63)와 션트 저항기(61)와 각종 센서(65)로부터 받은 신호를, ROM(52)에 미리 기억된 프로그램에 기초하여 연산 처리하고, 그 결과 얻어진 신호를 모터 드라이버 회로(57, 59), 스위칭 소자(68), 표시부(64) 등에 출력하도록 되어 있다.

또한, RAM(53)은, 입력부(63)로부터 유저에 의해 입력되는 각종 지령 및 자주식 청소기(1)의 각종 동작 조건이나 각종 센서(65) 및 션트 저항기(61)의 출력 등을 일시적으로 기억하도록 되어 있다.

또한, RAM(53)은, 자주식 청소기(1)의 주행 맵을 기억할 수 있다. 주행 맵은, 자주식 청소기(1)의 주행 경로나 주행 속도 등과 같은 주행에 관한 정보이다. 상기 주행 맵은, 미리 유저에 의해 RAM(53)에 기억시키거나, 또는 자주식 청소기(1) 자체가 청소 운전 중에 자동으로 기록할 수 있다. 또한, 각종 센서(65)는 바닥면 검지 센서(13, 19) 이외에, 냄새 센서, 습도 센서, 인체 감지 센서, 접촉 센서 등을 포함한다.

냄새 센서는, 하우징(2)의 외부 주변의 냄새를 검지한다. 냄새 센서로서는, 예를 들어 반도체식이나 접촉 연소식 냄새 센서를 사용할 수 있다. 자주식 청소기(1)의 외부 주변의 냄새를 검지하기 위해서, 예를 들어 하우징(2)의 측판(2c) 또는 천장판(2b)으로부터 외부에 노출된 상태로 냄새 센서가 배치된다. 제어부(54)는 냄새 센서로부터의 출력 신호에 기초하여 하우징(2)의 외부 주변의 냄새 정보를 얻는다.

습도 센서는, 하우징(2)의 외부 주변의 습도를 검지한다. 습도 센서로서는, 예를 들어 고분자 감습 재료를 사용한 정전 용량식이나 전기 저항식 습도 센서를 사용할 수 있다. 자주식 청소기(1)의 외부 주변의 상대 습도를 검지하기 위해서, 예를 들어 하우징(2)의 측판(2c) 또는 천장판(2b)으로부터 외부에 노출된 상태에서 습도 센서가 배치된다. 제어부(54)는 습도 센서로부터의 출력 신호에 기초하여 하우징(2)의 외부 주변의 습도 정보를 얻는다.

인체 감지 센서로서는, 예를 들어 적외선, 초음파, 가시광 등에 의해 사람의 존재를 검지하는 인체 감지 센서를 사용할 수 있다. 자주식 청소기(1)의 외부 주변의 사람의 존재를 검지하기 위해서, 예를 들어 하우징(2)의 측판(2c) 또는 천장판(2b)으로부터 외부에 노출된 상태에서 인체 감지 센서가 배치된다. 제어부(54)는 인체 감지 센서로부터의 출력 신호에 기초하여 하우징(2)의 외부 주변의 사람의 존재 정보를 얻는다.

접촉 센서는, 자주식 청소기(1)가 주행 시에 장해물과 접촉한 것을 검지하기 위해서, 예를 들어 하우징(2)의 측판(2c)의 전방부에 배치된다. 제어부(54)는 접촉 센서로부터의 출력 신호에 기초하여 하우징(2)의 외부 주변의 장해물 존재 정보를 얻는다.

이렇게 구성된 자주식 청소기(1)에 있어서, 청소 운전 지령에 의해, 전동 송풍기(22), 구동륜(29), 회전 브러시(9) 및 사이드 브러시(10)가 구동된다. 이에 의해, 회전 브러시(9), 사이드 브러시(10), 구동륜(29) 및 후륜(26)이 바닥면(F)에 접촉된 상태에서, 하우징(2)은 소정의 범위를 자주하면서 흡입구(6)로부터 바닥면(F)의 티끌을 포함한 공기를 흡입한다. 이때, 회전 브러시(9)의 회전에 의해 바닥면(F) 위의 티끌은 쓸어 올려져서 흡입구(6)로 유도된다. 또한, 사이드 브러시(10)의 회전에 의해 흡입구(6)의 측방 티끌이 흡입구(6)로 유도된다.

흡입구(6)로부터 하우징(2) 내에 흡입된 티끌을 포함한 공기는, 도 2의 화살표 A1에 의해 도시한 바와 같이, 하우징(2)의 흡인로(11)를 통과하고, 집진 장치(30)의 유입로(34)를 통해서 집진 용기(31) 내로 유입된다. 집진 용기(31) 내에 유입된 기류는, 필터부(33)를 통과해서 필터부(33)와 커버부(32) 사이의 공간으로 유입되고, 배출로(35)를 통해서 하우징(2)의 배기로(12)에 배출된다. 이때, 집진 용기(31) 내의 기류에 포함되는 티끌은 필터부(33)에 의해 포획되기 때문에, 집진 용기(31) 내에 티끌이 퇴적된다.

집진 장치(30)로부터 하우징(2)의 배기로(12)에 유입된 기류는, 도 2의 화살표 A2에 의해 도시한 바와 같이 전방 수납실(R1)로 유입되고, 도시하지 않은 제1 배기로 및 제2 배기로를 유통한다. 그리고, 하우징(2)의 상면에 설치된 배기구(7)로부터, 도 2의 화살표 A3에 의해 도시한 바와 같이, 후방의 경사진 상방 부분으로 필터부(33)에서 제진된 깨끗한 공기가 방출된다. 이에 의해, 바닥면(F) 위의 청소가 행하여진다. 이때, 배기구(7)로부터 후방의 경사진 상방 부분을 향해서 공기가 배기되므로, 바닥면(F)의 티끌이 날아오르는 것이 방지되어, 실내의 청정도를 향상시킬 수 있다.

또한, 자주식 청소기(1)는 좌우의 구동륜(29)이 동일한 방향으로 정회전해서 전진하고, 동일한 방향으로 역회전해서 후퇴한다. 자주식 청소기(1)는, 좌우의 구동륜(29) 각각이 서로 역방향으로 회전함으로써 중심선(C)을 중심으로 선회한다. 예를 들어, 자주식 청소기(1)는 청소 영역의 주연에 도달한 경우 및 진로 상의 장해물에 충돌한 경우, 구동륜(29)이 정지하고, 좌우의 구동륜(29) 각각을 서로 역방향으로 회전해서 방향을 바꾼다. 이에 의해, 자주식 청소기(1)는 설치 장소 전체 또는 원하는 범위 전체에서 장해물을 피하면서 자주할 수 있다.

또한, 자주식 청소기(1)는 좌우의 구동륜(29)과 후륜(26)의 3점에서 바닥면에 접촉되어 있어, 전진시에 급정지해도 후륜(26)이 바닥면(F)으로부터 들뜨지 않는 밸런스로 중량 배분되어 있다. 그로 인해, 자주식 청소기(1)가 전진중에 내리막 계단 앞에서 급정지하고, 그것에 의해서 자주식 청소기(1)가 앞으로 기우뚱해서 기울어져 내리막 계단으로 낙하하는 것이 방지되고 있다. 또한, 구동륜(29) 각각은 급정지해도 미끄러지지 않도록, 홈을 갖는 고무 타이어를 휠에 끼워 형성되어 있다.

또한, 집진 장치(30)가 구동륜(29)의 회전축 상방에 배치되어 있기 때문에, 집진에 의해 중량이 증가해도 자주식 청소기(1)의 중량 밸런스가 유지된다.

자주식 청소기(1)는 청소가 종료되면 충전대(40)(도 2)로 귀환한다. 이에 의해, 충전 단자(4)가 단자부(41)에 접해서 배터리(14)가 충전된다.

2. 집진량 검지 유닛

본 발명의 특징 중의 하나인 집진량 검지 유닛, 특히 집진 만료 검지 유닛에 대해서 이하에 설명한다.

도 6은 배터리(축전지; 14)를 일정 전류로 방전했을 때의 방전시간 T에 대한 단자 전압 Vb의 변화를 나타낸다. 도 6에서, 방전시간 T의 경과, 즉 전지 잔량의 저하에 수반하여, 단자 전압 Vb는, V₀, V₁, V₂, V₃으로 서서히 저하되고, 최종적으로 방전 종지 전압(재충전 가능 전압) Vs까지 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 배터리(14)에는, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 또는 Ni-Cd 전지가 사용된다.

또한, 도 7은 직류 모터(69)의 전기자 전압 Va가 V₀, V₁, V₂, V₃으로 저하되었을 때의 집진 장치(집진부; 30)의 집진량 Q에 대한 직류 모터(69)의 전기자 전류 Ia의 변화를 나타낸다.

도 6에서,

(1) 집진량 Q가 최대값 Qm(가득 참)을 향해서 증가할수록 전기자 전류 Ia는 저하된다.

(2) 전기자 전압 Va가 저하될수록, 동일한 집진량 Q에 대한 전기자 전류 Ia가 저하된다.

(3) Va＝V₀이면, Ia＝I₁일 때, 집진량 Q＝Qm(가득 참)이 된다. 그러나, Va가 V₁, V₂, V₃으로 저하함에 따라, Ia＝I₁일 때 집진량 Q가 서서히 Qm보다 작아지는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, Q가 거의 Qm이라고 간주할 수 있는 Ia, Va로서,

Ia≤I₁, Va≥V₁이라는 조건을 미리 설정한다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 배터리(14)와 직류 모터(69)는 스위칭 소자(68)를 통해 직결되기 때문에, 배터리(14)의 단자 전압 Vb＝직류 모터(69)의 전기자 전압 Va이다. 따라서, Ia≤I₁, Vb≥V₁이라는 조건을 만족했을 때 집진량이 가득 찬 것으로 결정하는 것이다.

따라서, 이 조건을 사용한, 집진량이 가득 찼는지 여부의 검출 동작을 도 8에 도시하는 흐름도를 사용해서 설명한다.

먼저, 스텝 S1에 있어서, 전원 스위치(62)가 온되면, 입력부(63)의 기동 스위치가 온되었는지 여부를 판별한다(스텝 S2). 기동 스위치가 온되면, 스위칭 소자(68)가 온되어 직류 모터(69)가 구동되고 전동 송풍기(22)가 기동한다. 이에 의해 청소가 개시되며(스텝 S4), 배터리(14)의 단자 전압 Vb와 직류 모터(69)의 전기자 전류 Ia가 검출된다(스텝 S5).

Vb≥V₁, Ia≤I₁이면(스텝 S6, S7), 집진 장치(집진부; 30)의 집진량이 가득 찼다고 결정되어, 표시부(64)에 경보가 표시된다(스텝 S8). 그 후에도 직류 모터(69)의 구동은 계속되고, 「청소 종료」가 입력부(63) 또는 ROM(52)의 프로그램으로부터 지시되면 직류 모터(69), 즉 전동 송풍기(22)는 정지한다(스텝 S9, S10).

또한, 스텝 S2에 있어서, 입력부(63)의 기동 스위치가 온되지 않고, 즉, 청소의 개시가 아니라, 「가득 참 체크」의 개시가, 입력부(63)에 의해 수동 입력되거나, 또는 배터리(14)의 충전 완료 후에 ROM(52)의 프로그램에 의해 자동으로 지시되면(스텝 S3), 직류 모터(69)가 구동된다(스텝 S11).

직류 모터(69)의 구동 후, 시간 t(예를 들어 60초)가 경과하지 않은 경우에는(스텝 S12), Vb와 Ia가 검출된다(스텝 S13).

그리고, Vb≥V₁, Ia≤I₁이면(스텝 S14, S15), 집진량이 가득 찼다고 결정되어, 표시부(64)에 경보가 표시된다(스텝 S16). 그 후, 시간 t가 경과하면 직류 모터(69)[전동 송풍기(22)]는 정지하고(스텝 S10), 「가득 참 체크」 동작은 종료된다.

이와 같이 하여, 청소 작업 중에 집진량이 가득 찼는지 여부를 검출할 수 있음과 함께, 청소 작업 중이 아닐 때라도 집진량이 가득 찼는지 여부의 체크를 용이하게 행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 전동 송풍기에 대해, 예를 들어, 직류 모터를 사용하는 것을 설명하였다. 그러나, 전동 송풍기에 대해 교류 모터 또는 회전 모터를 사용하여도 본 발명을 유사하게 실시할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 자주식 청소기로 설명했지만, 당연히, 특허문헌 1에 기재된 충전식 전기 청소기에 있어서도 마찬가지로 실시할 수 있다.

1: 자주식 청소기
2: 하우징
2a: 저판
2b: 천장판
2c: 측판
3: 덮개부
4: 충전 단자
6: 흡입구
7: 배기구
8: 오목부
9: 회전 브러시
10: 사이드 브러시
11: 흡인로
12: 배기로
13: 바닥면 검지 센서
14: 배터리(축전지)
15: 제어 기판
19: 바닥면 검지 센서
22: 전동 송풍기
26: 후륜
27: 전륜
29: 구동륜
30: 집진 장치(집진부)
31: 집진 용기
32: 커버부
33: 필터부
34: 유입로
35: 배출로
39: 구획벽
40: 충전대
41: 단자부
51: CPU
52: ROM
53: RAM
54: 제어부
55: 구동륜용 모터
56: 구동륜용 모터
57: 모터 드라이버 회로
58: 브러시 구동 모터
59: 모터 드라이버 회로
60: 보텀 플레이트
61: 션트 저항기
62: 전원 스위치
63: 입력부(입력 패널)
64: 표시부(표시 패널)
65: 기모 브러시
66: 센서 제어 유닛
67: 각종 센서
68: 스위칭 소자
69: 직류 모터
R1: 전방 수납실
R2: 중간 수납실
C: 중심선
F: 바닥면
S: 측벽
R3: 후방 수납실

Claims

충전식 전기 청소기로서,
티끌을 포함한 공기를 흡인구를 통해 흡인하는 송풍기;
상기 송풍기를 구동하는 모터;
상기 흡인된 공기를 여과해서 상기 티끌을 포획하는 집진부;
축전지;
상기 축전지를 상기 모터에 접속하는 스위칭 소자;
상기 모터에 흐르는 전류 Ia를 검출하는 전류 검출부;
집진부의 집진량이 가득 찼음을 경보하는 경보부; 및
상기 스위칭 소자를 작동해서 상기 모터를 구동시키고, 상기 모터의 전기자 전압 Va와 동일한 상기 축전지의 단자 전압 Vb와 상기 전류 Ia를 검출하여, Vb≥V₁, Ia≤I₁(V₁, I₁은 미리 설정된 값)이면 상기 경보부를 작동시키는 제어부
를 포함하는, 충전식 전기 청소기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 경보부를 작동시킨 후에도, 상기 모터를 계속 구동시키는, 충전식 전기 청소기.
제1항에 있어서,
집진량의 체크 동작을 상기 제어부에 지시하는 수동 입력부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 수동 입력부로부터의 출력에 응답하여 상기 모터를 소정 시간 동안 구동시키는, 충전식 전기 청소기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 축전지의 상기 단자 전압 Vb가, Vb＜V₁일 때, 상기 모터에 흐르는 상기 전류 Ia가, Ia＜I₁이라도, 상기 경보부를 작동시키지 않는, 충전식 전기 청소기.