KR101691825B1

KR101691825B1 - 무선충전 진공청소기

Info

Publication number: KR101691825B1
Application number: KR1020090124624A
Authority: KR
Inventors: 현기탁; 하삼철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2017-01-02
Also published as: KR20110067852A

Abstract

본 발명은 무선충전 진공청소기에 관한 것으로서, 상세하게는 무선으로 외부에서 전기를 공급받아서 구동이 가능한 진공청소기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 본체와; 상기 본체 외부에 마련되는 급전장치로부터 무선으로 전기를 공급받는 집전장치와; 상기 집전장치와 연결되어 전기를 충전하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 진공청소기를 제공한다.

급전장치, 집전장치, 배터리

Description

무선충전 진공청소기 {A vacuum cleaner having wireless charging function }

본 발명은 무선충전 진공청소기에 관한 것으로서, 상세하게는 무선으로 전기를 공급받아 구동이 가능한 진공청소기에 관한 것이다.

진공청소기는 그 내부의 진공흡입압력을 이용하여 외부의 먼지를 제거하는 장치로서, 그 구체적인 구성을 보면, 본체와, 본체와 연결된 흡입노즐, 본체 내부에 마련되는 흡입모터와 먼지분리장치, 그리고 집진장치를 포함한다.

그리고 상기 본체에는 외부에 마련된 콘센트에 끼워져서 본체로 전기를 공급하는 코드가 마련된다.

따라서, 사용자가 진공청소기를 사용하는 경우에는 코드의 플러그를 콘센트에 꽂아서 사용해야 했었다. 그런데, 코드의 길이가 길기 때문에 진공청소기를 움직이다보면 코드가 꼬이는 문제점이 있었다.

또한, 진공청소기를 움직이다가, 코드가 본체의 바퀴 사이에 끼어서 작동의 불편함을 초래하는 문제점도 있었으며, 코드의 길이상의 한계가 있기 때문에 진공청소기를 움직이는데 한계가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기를 공급하는 코드없이 전기를 무선으로 공급받을 수 있는 진공청소기를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 공급받은 전기를 배터리에 충전함으로써 소정시간동안 무선으로 전기를 공급받지 않아도 구동시킬 수 있는 진공청소기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명은,본체와;상기 본체 외부에 마련되는 급전장치로부터 무선으로 전기를 공급받는 집전장치와; 상기 집전장치와 연결되어 전기를 충전하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기를 제공한다.

상술한 본 발명에 의하여 전기를 공급하는 코드없이 전기를 무선으로 공급받을 수 있으므로 코드로 인하여 발생했던 걸림현상 등과 같은 진공청소기 동작시의 장애를 해결할 수 있게 되었다.

공급받은 전기를 배터리에 충전함으로써 소정시간동안 무선으로 전기를 공급받지 않아도 구동시킬 수 있게 되므로 급전장치가 없는 곳에서도 자유로운 청소가 가능해지게 되었다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위내에 속함은 물론이다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 진공청소기는 본체(1)와, 상기 본체에 장착되는 집진장치(10)와 먼지분리장치(미도시)를 포함한다.

상기 본체(1)의 양측면에는 상기 본체(1)의 이동을 담당하는 바퀴부재(20)가 마련된다.

상기 본체(1)의 내부에는 코드없이 전기를 공급받을 수 있는 집전장치(30)가 마련되고, 상기 집전장치(30)는 전기를 충전할 수 있는 배터리(40)와 연결된다.

상기 본체(1)가 놓여있는 바닥면에는 상기 집전장치(20)로 전기를 공급할 수 있는 급전장치(50)가 매설되는데, 본 실시예에서 상기 급전장치(50)는 소정길이만큼 바닥면에 매설되는 급전라인으로 구성된 것을 나타내었으나 이에만 한정할 것은 아니다.

여기서, 상기 급전장치(50)가 바닥에 매설된 경우, 상기 집전장치(30)는 상기 급전장치(50)으로부터 전자파 수신을 통한 전력수신이나 자기장 공명방식에 의하여 전력공급이 원활해지도록 상기 본체의 바닥부분에 장착되는 것이 바람직하다.

후술하겠지만, 전자파 수신을 통한 전력수신 또는 자기장 공명방식에 의한 전력공급을 위하여 상기 집전장치(30)는 수신용 안테나 또는 코일로 구성되는 것이 바람직하다.

도2에서 도시한 바와 같이, 상기 배터리(40)는 상기 진공청소기가 소정시간동안 사용할 수 있는 전기를 충전할 수 있는 크기가 되어야 하며, 판 형태로 구성되는 것이 흡입모터(60)를 비롯한 다른 구성요소들과의 배치상 바람직하다.

그리하여, 상기 배터리(40)는 상기 본체 내부에 일측에 치우쳐져 배치되되, 상기 바퀴부재(20) 중 어느 한쪽에 근접하도록 마련되는 것이 바람직하다.

도3에서 도시한 바와 같이, 상기 집전장치(30)는 상기 본체의 하면에 소정의 폭을 가지도록 마련되는 것이 바람직한데, 이는 급전장치의 폭이 한계가 있음을 고려하여, 본체 하부 중 어디든 상기 급전장치 상부측에 위치하면 전자파 통신 또는 자기장 공명방식에 의하여 전기공급이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

즉, 상기 급전장치가 바닥에 매설되는 경우, 그 폭이 한계가 있으므로, 상기 집전장치(30)의 폭을 상기 급전장치의 폭보다 넓게 하여, 상기 본체(1)의 바닥면 어디든 상기 급전장치의 위에만 위치하면 전기의 공급이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도4에서 도시한 바와 같이, 상기 진공청소기에는 제어부(100)가 마련되고, 상기 제어부(100)의 입력단에는 소정의 입력부(80)가 연결된다. 상기 입력부(80)는 버튼과 같은 입력장치로 구성되어, 사용자로 하여금 진공청소기의 동작명령을 내릴 수 있게 한다.

그리고, 상기 제어부(100)의 출력단에는 상기 집전장치(30)와, 배터리(40), 그리고 공기와 먼지를 빨아들이기 위한 진공흡입압을 발생시키는 흡입모터(60)와, 진공청소기의 상태를 표시하는 표시부(70)를 포함한다.

상기 집전장치(30)는 상기 배터리(40)와 연결되는데, 상기 집전장치(30)에 의하여 생성된 전기가 상기 배터리(40)에 충전될 수 있다. 그리고, 상기 흡입모터(60)는 상기 집전장치(30)와 배터리(40)에 모두 연결된다.

따라서, 상기 진공청소기가 상기 급전장치(50) 위에 놓여 있어서 상기 급전장치(50)와 상기 집전장치(30) 간의 상호작용에 의하여 전기를 공급받는 경우에는 공급받은 전기가 바로 상기 흡입모터(60)를 구동시키는 원동력이 된다.

한편, 청소기를 사용하지 않은 상태에서 진공청소기를 상기 급전장치(50) 위에 위치시키면 상기 급전장치(50)와 집전장치(30) 간의 상호작용에 의해 발생하는 전기는 상기 배터리(40)에 충전된다.

다만, 상기 급전장치(50)위에서 상기 진공청소기가 작동 중인 경우에, 상기 집전장치(30)에 형성된 전기가 상기 흡입모터(60) 방향으로만 이동하는 것이 아니라, 동시에 상기 배터리(40)에 충전되는 것도 본 실시예에 포함될 수 있다.

도5에서 도시한 바와 같이, 바닥면에 배치되는 급전장치(50)에는 소정의 고유주파수를 갖는 송신코일(51)이 마련되며, 상기 본체(1)의 하면에 배치되는 집전장치(30)에는 상기 급전장치(50)에 배치되는 코일과 동일한 고유주파수를 갖는 수신코일(51)이 배치된다.

상술한 바와 같이, 상기 집전장치(30)는 상기 급전장치(50)보다 그 폭이 넓게 형성되어 상기 본체(1) 바닥면에 배치되므로, 상기 집전장치(30)에 마련되는 수신코일(31)은 상기 집전장치(30) 전체에 걸쳐서 복수개로 배치된다.

그 이유는 상술한 바와 같이, 상기 집전장치(30) 중 어느 부분이 상기 급전장치(50) 상부에 위치하는 경우에도 원활하게 전기의 공급이 일어날 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 구성을 통한 전기의 공급을 전자기 감응공명(ECR: Electromagnetic Coupled Resonance)라고 하는데, 이는 특정한 소리굽쇠가 울리면 근처의 다른 소리굽쇠도 함께 울리는 소리의 공명처럼 동일한 고유주파수를 갖는 두 물체 사이에 동일한 자기장이 형성되는 것을 말한다.

구체적인 수치를 들어 적용예를 알아보면, 우선 전원에 연결된 회로(52)가 표준 전류에서 발생하는 60Hz의 주파수를 10MHz로 증폭시킨다. 증폭하는 이유는 자기장의 주파수가 높을 수록 전류의 유도가 쉽기 때문이다.

이후, 진동전류(Oscillating Current)를 상기 급전장치(50)의 송신코일(51)로 보내면 10MHz의 자기장이 형성된다.

상기 집전장치(30)에 마련된 수신코일(31)은 상기 급전장치(50)의 송신코일(51)과 그 크기가 같아서 진동주파수가 동일하다. 그러므로, 상기 급전장치(50)의 송신코일(51)의 자기장 영역 내에 있으면 전자기 감응 공명현상(ECR)현상이 일어난다.

그리고, 이러한 현상에 의하여 상기 집전장치(30)의 수신코일(31)이 상기 급전장치(50)의 송신코일(51)의 자기장과 동일한 자기장(M)을 형성하게 된다.

진동하는 자기장이 전류발생을 유도한다는 패러데이의 전자기 유도법칙에 의하여 상기 집전장치(30)의 수신코일(31)의 자기장 에너지가 전류를 형성시킨다. 이 때, 사용자가 청소기 동작버튼을 누른다면 상기 집전장치(30)와 연결된 흡입모터(60)에 전류가 공급되어 흡입모터(60)가 진공흡입압을 발생시킨다.

다만, 상기 본체(1)가 상기 급전장치(50) 위에 놓이되, 작동하지 않는 경우에는 상기 집전장치(30)의 수신코일(31)에서 발생된 전류는 상기 배터리(40)로 이동하여 내부에 충전된다.

이와 같이 배터리(40)에 충전된 전기는 이후 사용자가 급전장치(50)의 송신코일(51)의 자기장영역 밖에서 진공청소기를 작동하는 경우에 사용된다.

도6은 급전장치(50) 및 집전장치(30)가 코일로 구성되는 것 대신에 전자파를 송수신할 수 있는 송신부(55)와 안테나 형태의 수신부(35)로 구성되는 것을 도시한 것이다.

본 실시예는 Radio/Microwave Radiation 기법을 이용한 것으로서, 전기 에너지가 고주파수의 전파 형태로 직접 송수신가능하다는 것을 활용한다.

상기 집전장치(30)의 수신부(35)에는 정류기 회로(110)가 연결되는데, 상기 정류기 회로는 상기 수신부로 들어온 Radio/Microwave에너지(AC)를 전기에너지(DC)로 전환해주는 회로로서 90%이상의 전환효율을 갖는다.

상기 정류기회로(110)는 하나의 다이오드(111)와 하나의 저항소자(112)만을 이용하여, 간단한 기본회로구현이 가능한데, 수신부(35)를 통해서 들어온 AC에너지가 다이오드(111) 통과후 저항소자(1112) 양단에 걸린 DC에너지로 전환되어 최종수신단이 되는 흡입모터(60) 또는 배터리(40)에 전기를 공급한다.

따라서, 상기 급전장치(50)의 송신부(55)에서 고주파수를 갖는 전자파를 수 신부 (35)쪽으로 송신하면, 송신된 전자파는 상기 정류기회로(110)를 거쳐 상기 진공청소기가 작동중이라면 상기 흡입모터(60) 방향으로 공급되고, 진공청소기가 정지 중이라면 상기 배터리(40)로 공급되어 충전되는 것이다..

본 발명에 있어서 상기 급전장치(50)가 실내 바닥면에 매설된 경우에, 바닥면 전체에 매설될 필요는 없으며, 바닥 일부분에 매설되어, 상기 급전장치(50)가 매설된 바닥면 위에서 진공청소기를 이용하여 청소하는 경우에는 급전장치(50)와 집전장치(30)와의 상호작용에 의하여 발생되는 전기를 이용하여 흡입모터(60)를 구동하여 청소를 수행한다.

또한, 진공청소기가 급전장치(50)가 설치된 곳에 보관되고, 급전장치(50)와 집전장치(30) 간의 상호작용에 의하여 발생된 전기가 상기 배터리(40)에 충전된 경우에, 사용자는 급전장치(50)가 매설되지 않는 곳에서도 충전된 전기를 이용하여 진공청소기를 사용하여 청소를 수행할 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 진공청소기의 측면도이다.

도2는 본 발명에 의한 진공청소기의 후면도이다.

도3은 본 발명에 의한 진공청소기의 하부평면도이다.

도4는 본 발명에 의힌 진공청소기의 제어블록도이다.

도5는 본 발명에 의한 제1실시예의 동작을 도시한 후면도이다.

도6은 본 발명에 의한 제2실시예의 동작을 도시한 후면도이다.

<본 발명의 주요부분에 대한 설명>

30: 집전장치 31: 수신코일

35: 수신부 40: 배터리

50: 급전장치 51: 송신코일

55: 송신부

Claims

본체와;

상기 본체 외부에 마련되는 급전장치로부터 무선으로 전기를 공급받는 집전장치와;

상기 본체 내부에 마련되고, 상기 집전장치와 연결된 흡입모터와;

상기 흡입모터와 연결되어 전기를 공급하고, 상기 집전장치와 연결되어 전기를 충전하는 배터리를 포함하며,

청소기를 사용하지 않는 상태에서 상기 집전장치에서 발생한 전기는 상기 배터리에 충전되며, 청소기가 가동 중에는 상기 집전장치에서 형성된 전기는 상기 흡입모터를 구동시키고 동시에 상기 배터리에 충전되는 것을 특징으로 하는 무선충전 진공청소기.
제1항에 있어서,

상기 집전장치는 상기 급전장치에서 소정의 고유주파수를 갖는 자기장이 발생하는 경우, 상기 급전장치에서 발생하는 자기장의 주파수에 대하여 공명되어 전기를 발생하도록 상기 급전장치의 고유주파수와 같은 고유주파수를 갖는 것을 특징으로하는 무선충전 진공청소기.
제2항에 있어서,

상기 급전장치는 바닥에 매설되는 급전라인으로 구성되되, 소정의 고유주파수를 갖는 코일로 구성되고,

상기 집전장치는 상기 급전장치를 구성하는 코일의 고유주파수와 동일한 공유주파수를 갖는 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선충전 진공청소기.
제3항에 있어서,

상기 집전장치의 폭은 상기 급전라인의 폭보다 넓게 마련되는 것을 특징으로 하는 무선충전 진공청소기.
제1항에 있어서,

상기 급전장치는 전자파로 전력을 송신하는 송신부로 구성되고,

상기 집전장치는 상기 송신부에서 송신된 전자파를 수신하는 수신부와, 수신부에 연결되어 수신부에서 수신된 전자파에 의한 AC전력을 DC전력으로 변환시키는 정류기회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 진공청소기.
제1항에 있어서,

상기 급전장치가 바닥에 매설된 경우, 상기 집전장치는 상기 본체의 하면에 마련되며, 상기 배터리는 상기 집전장치와 연결되되, 상기 본체 내부의 일측에 마련되는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
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