KR102306753B1

KR102306753B1 - 청소기의 제어 방법

Info

Publication number: KR102306753B1
Application number: KR1020190087604A
Authority: KR
Inventors: 권선구; 임동현; 최세화; 전차승
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-09-30
Also published as: EP4000490B1; US12029380B2; US20220273150A1; KR20210010125A; EP4000490A4; WO2021015421A1; EP4000490A1; AU2020318643A1; AU2020318643B2

Abstract

청소기는 먼지를 흡입하는 흡입부, 상기 흡입부에 탈부착이 가능한 다양한 노즐을 포함할 수 있다. 상기 노즐은 상기 노즐에 수용되어 청소대상면을 청소하는 회전청소부와 회전청소부를 구동하기 위한 노즐구동부를 포함할 수 있다. 상기 노즐은 상기 노즐구동부의 회전수 또는 감속비, 혹은 보조제어부의 포함여부에 따라 다른 기동전류프로파일을 보인다. 본 발명은 각기 다른 기동전류프로파일을 이용해서 청소기에 장착된 노즐이 무슨 종류의 노즐인지를 자동으로 감지하는 제어방법을 제공하는 것이다.

Description

청소기의 제어 방법{A Control Method of Cleaner}

본 발명은 청소기의 제어방법에 관한 것이다.

최근 진공 청소기의 기술 발달과 시장의 요구에 발맞추어 여러 가지 상황에 알맞게 사용 가능한 다양한 노즐들이 개발되고 있다.

다양한 노즐들은 청소하고자 하는 대상에 따라 적절한 노즐을 선택하여 청소기에 연결하여 사용할 수 있다. 이러한 노즐들은 단순히 노즐의 형태만 다양한 것이 아니라, 노즐에 회전가능하게 결합하여 이물질을 피청소면 또는 청소대상면으로부터 용이하게 분리하여 흡입하기 위한 애지테이터(Agitator)라 불리우는 회전청소부와 회전청소부를 구동하기 위한 노즐모터를 팬모터와 별도로 구비하고 있다. 회전청소부는 피청소면을 가압하거나 긁어내면서 먼지나 이물이 피청소면으로부터 분리되어 팬모터의 흡입력을 통해 청소기에 흡입될 수 있도록 해준다.

이러한 회전청소부를 포함하는 노즐은 피청소면에 따라, 침구류를 청소하기 위한 침구노즐, 카펫(Carpet)을 청소하기 위한 카펫노즐, 물청소를 위한 물걸레노즐, 그리고, 일반적인 용도의 플러피(fluffy)노즐 등으로 나눌 수 있다. 이에 따라, 사용자는 적절한 노즐을 선택하여 청소기에 장착 후 사용할 수 있다.

이러한 다양한 노즐들은 청소기의 본체에 구비되는 제어부 및 노즐에 별도로 구비될 수 있는 보조제어부에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 피청소면에 따라 팬모터 및 노즐모터에 공급되는 전압의 변화를 감지하여 팬모터 및 노즐모터의 출력을 일정하도록 제어신호를 생성하게 할 수 있다. 이러한 팬모터 및 노즐모터의 출력을 일정하도록 제어신호를 생성하게 하기 위해, 배터리 전압 변동에 따른 팬모터 및 노즐모터에 인가하는 전압 또는 펄스폭변조 듀티(PWM Duty)를 갖는 전압을 고정시키는게 아니라 가변시키게 된다. 유사한 선행문헌으로는 미국등록특허공보 제US009301665호가 있다.

이런 다양한 노즐들에 대한 제어를 위해서는 적절한 정격전압의 인가, 피청소면에 따른 팬모터의 분당회전수를 조절등이 필요하다. 이를 위해, 사용할 노즐이 무슨 용도의 노즐인지 감지하는 제어방법이 우선적으로 필요하다. 또한, 사용자의 편의성을 위해서라도 현재 노즐이 어떠한 노즐인지 사용자가 인지할 필요 없이 이를 자동으로 감지하는 제어방법을 필요로 한다.

이를 위해서는, 노즐마다 각기 다른 모터의 타입(Type), 예를 들어, BLDC(Brushless DC) 모터나 DC 모터를 사용하여 구분할 수 있다. 이는 모터의 타입에 따른 전압평활화용 캐퍼시터(capacitor)의 적용여부가 달라 전류특성이 다르기 때문이다. 따라서, 이러한 전류특성을 분석하게 되면 노즐의 종류를 쉽게 감지할 수 있다.

만약 BLDC 모터를 사용하는 노즐이 감지된 경우라면, 펄스폭변조 듀티(Pulse width modulation duty, PWM duty)방식으로 제어된 전압을 인가 하지 않고 정전압(constant voltage)을 인가할 수 있으며, DC 모터의 경우에는 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압이나 전압의 크기를 가변시킨 정전압을 인가할 수 있다.

그러나, 이는 다른 종류의 모터를 사용하는 경우에만 가능하다. 예컨대, 같은 종류의 모터를 사용하는 경우에는 이러한 분석방법으로는 2가지 이상의 모터를 구별하기 힘든 문제점이 있다. 이를 구별하기 위해서는 전류변환기(Current transducer)와 같은 별도의 감지 수단을 필요로 하는 문제점이 있다. 더불어, 전류특성 분석시 측정된 전류값의 편차가 커서 다른 모터와 구별이 안되는 문제점이 있다.

본 발명은 같은 종류의 모터를 사용하는 2가지 이상의 서로 다른 종류의 청소기 노즐을 청소기 본체에 장착시 자동으로 노즐의 종류를 감지할 수 있는 제어방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다. 또한, 본 발명은 별도의 감지 수단의 구비 없이 노즐 종류를 구별할 수 있는 제어방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다. 또한, 본 발명은 측정된 전류값의 편차를 줄이는 방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

본 발명은 청소기에 탈착가능한 노즐에 포함된 노즐모터의 종류에 따라 노즐을 감지하는 제어방법을 제공하는 것이다. 즉, 노즐모터에 동일하게 고정된 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압을 인가하거나 정전압의 크기를 변화시켜 인가하는 경우에 있어서, 노즐에 구비된 모터의 회전수, 기어부(혹은 동력전달부)의 감속비 및 노즐 내부에 구비된 보조제어부의 유무에 따라 각기 다른 기동전류프로파일의 특성을 보이는 것을 이용한다. 이는 노즐마다 모터 및 저항, 인덕터 및 캐퍼시턴스의 값이 모두 다르기 때문이다. 따라서, 측정된 기동전류프로파일을 분석하여 노즐 종류를 구별하는 제어방법을 제공하는 것이다.

고정된 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압이란, 전압의 온(On)과 오프(Off)의 1조를 스위칭 주기라고 하며, 펄스폭변조방식에서 이 스위칭 주기를 일정하게 하고, 온(On)의 시간의 비율, 즉 듀티비(Duty Ratio) 혹은 듀티사이클(Duty Cycle)을 일정하게 제어한 전압을 의미한다. 따라서, 이 경우 전압신호는 사각형파(Square wave)와 같은 형태가 일정 주기로 반복되게 된다.

또한, 기동 전류 프로파일 분석을 통해 노즐 종류를 구분하고자 하면 정확하게 기동 전류를 측정하는 방법이 수반되어야 하므로, 펄스폭변조 듀티비(PWM duty ratio) 에 따른 전압 인가 시점과 주기에 동기화된 ADC 변환 방식을 적용하여 기동 전류를 측정할 수 있다.

구체적으로 흡입부; 상기 흡입부를 따라 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키는 팬모터; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제1노즐바디, 상기 제1노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제1노즐구동부를 포함하는 제1노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제2노즐바디, 상기 제2노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제2노즐구동부를 포함하는 제2노즐; 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서, 상기 팬모터를 동작시키고, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하는 팬모터개시단계; 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐이 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 어떤 노즐인지를 감지하는 노즐감지단계;및 상기 노즐감지단계에서 감지한 노즐에 따라 상기 팬모터 또는 상기 연결된 노즐의 동작방식을 선택하는 노즐동작선택단계;를 포함하는 청소기의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 다르거나, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐중 어느 하나의 노즐이 보조제어부를 포함하는지 여부, 또는 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부에 포함된 동력전달부의 감속비가 달리 설정된 경우에 서로 다른 전류값을 갖는 것을 이용하여 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐을 감지할 수 있다.

만약, 상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 달리 설정된 경우, 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제1기준값 이하이면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

여기서, 상기 제1기준값은 기설정된 제1감지시간동안 기설정된 제1임계값인 것을 의미한다.

만약, 상기 노즐감지단계에서 감지된 노즐이 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐인 경우, 상기 노즐동작선택단계는 상기 팬모터의 회전을 그대로 유지시킬 수 있다.

만약, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 어느 하나의 노즐에 보조제어부를 더 포함하는 경우, 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제2기준값 이하이면, 상기 보조제어부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

여기서, 상기 제2기준값은 기설정된 제2감지시간동안 기설정된 제2임계값인 것을 의미한다.

만약, 상기 노즐감지단계에서 감지된 노즐이 보조제어부를 포함하는 노즐인 경우, 상기 노즐동작선택단계는 상기 팬모터의 회전을 중지시킬 수 있다.

만약, 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부가 분당회전수는 같으나 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 경우, 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제3기준값 이상이면, 감속비가 작은 동력전달부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

여기서, 상기 제3기준값은 기설정된 제3감지시간동안 기설정된 제3임계값인 것을 의미한다.

한편, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐과 더불어, 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제3노즐바디, 상기 제3노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제3노즐구동부를 포함하는 제3노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제4노즐바디, 상기 제4노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제4노즐구동부를 포함하는 제4노즐; 을 더 포함하고, 상기 측정부는 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하고, 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서, 상기 팬모터개시단계는 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하고, 상기 노즐감지단계는 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐이 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 어떤 노즐인지를 감지할 수 있다.

만약, 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐중 어느 하나의 노즐 은 상기 제1노즐구동부, 상기 제2노즐구동부, 상기 제3노즐구동부 및 상기 제4노즐구동부 중 분당회전수가 가장 낮은 노즐구동부를 포함하는 노즐이고, 다른 어느 하나는 노즐은 보조제어부를 포함하고, 나머지 2개의 노즐은 각 노즐구동부의 분당회전수는 같으나 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 노즐인 경우, 상기 노즐감지단계는 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제1기준값 이하이면 분당회전수가 가장 낮은 노즐구동부를 포함하는 노즐로 감지하고, 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제2기준값 이하이면 상기 보조제어부를 포함하는 노즐로 감지하고, 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제3기준값 이상이면 상기 나머지 2개의 노즐 중 감속비가 작은 동력전달부를 포함하는 노즐로 감지하고, 상기 제3기준값 미만이면 나머지 2개의 노즐 중 감속비가 큰 동력전달부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

한편, 상기 제어신호는 기설정된 전압, 기설정된 듀티비(Duty ratio), 기설정된 스위칭 주파수 (Switching frequency)를 갖는 펄스폭변조(Pulse width modulation, PWM)방식으로 제어된 전압이고, 상기 노즐감지단계에서 측정하는 상기 전류값은 기설정된 샘플링주기로 샘플링하여 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital Conversion, ADC)에 의해 변환된 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 펄스폭변조(Pulse width modulation, PWM)방식으로 제어된 전압을 상기 듀티비에 따라 인가하는 시간과 상기 전류값을 샘플링하는 시간이 동기화될 수 있다.

한편, 흡입부; 상기 흡입부를 따라 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키는 팬모터; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제1노즐바디, 상기 제1노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제1노즐구동부를 포함하는 제1노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제2노즐바디, 상기 제2노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제2노즐구동부를 포함하는 제2노즐; 상기 제1노즐과 상기 제2노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서, 전원이 오프(Off)된 후 기설정된 순간전원공급시간을 초과한 후 전원이 온(On)되는 경우 기설정된 제1지연시간동안 장착된 노즐에 전원공급을 보류하는 제1지연단계; 상기 제1지연시간 경과 후, 상기 팬모터를 동작시키고, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하는 팬모터재개시단계; 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐이 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 어떤 노즐인지를 감지하는 노즐감지단계; 상기 노즐감지단계에서 감지한 노즐에 따라 상기 팬모터 또는 상기 연결된 노즐의 동작방식을 선택하는 노즐동작선택단계;를 포함하는 청소기의 제어방법을 제공할 수 있다.

만약, 전원이 오프(Off)된 후 상기 순간전원공급시간 이하에 전원이 온(On)되는 경우에는 상기 제1지연시간없이 전원이 오프(Off)되기 전 장착되었던 노즐의 동작방식과 동일하게 동작할 수 있게 설정할 수 있다.

또한, 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수의 차이, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐이 보조제어부를 포함하는지 여부 또는 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부에 포함된 동력전달부의 감속비가 달리 설정된 경우 서로 다른 전류값을 갖는 것을 이용하여 상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 구별할 수 있다.

만약, 상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 달리 설정된 경우, 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제1기준값 이하이면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

또한, 상기 노즐동작선택단계는 상기 노즐감지단계에서 감지된 노즐이 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐인 경우, 상기 팬모터의 회전을 그대로 유지시킬 수 있다.

만약, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 어느 하나의 노즐에 보조제어부를 더 포함하는 경우 상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐과 상기 제2노즐중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 기설정된 제2기준값 이하이면, 상기 보조제어부를 포함하는 노즐을 감지할 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다. 첫째, 노즐의 종류를 자동으로 감지하는 제어방법을 제공할 수 있다. 둘째, 별도의 감지수단의 구비없이 노즐종류를 감지할 수 있는 제어방법을 제공할 수 있다. 셋째, 노즐 감지를 통해 다양한 사용자 편의 기능을 제공할 수 있다.

도1(a)는 핸디(Handy)형 또는 스틱형 청소기의 일 실시예를 도시한 것이다. 도1(b)는 캐니스터(Canister)형 청소기의 일 실시예를 도시한 것이다.
도2는 핸디형 청소기를 분해한 것이다.
도3(a)는 노즐의 일 실시예를 도시한 것이다. 도3(b)는 노즐의 일 실시예를 분해한 것이다. 도3(c)는 노즐구동부의 일 실시예를 분해한 것이다.
도4(a)는 노즐의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도4(b)는 노즐의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도5는 동일한 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압의 인가에 따른 측정된 전류값을 ADC변환에 의한 ADC 값으로 기동전류프로파일을 도시한 것이다.
도6은 기동전류프로파일을 이용한 노즐감지에 대한 플로우 차트(Flow chart)이다.
도7은 순간재기동방지를 위한 플로우 차트(Flow chart)이다.
도8은 순간재기동방지시 노즐 구별을 위한 플로우 차트(Flwo chart)이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 한편, 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서 중에서 사용되고 있는 특정한 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐으로 예시된 실시예의 한정으로 사용되고 있는 것은 아니다. 예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타낸다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 같은 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「준비하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는 「가지다」라고 하는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

또한, 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서 는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 여러 형태의 진공 청소기(1000, 2000)에 대한 사시도이다. 도1(a)는 핸디형 혹은 스틱형 청소기(1000)의 일 실시예이고, 도1(b)는 캐니스터(Canister)형 청소기(2000)의 일 실시예이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공 청소기(1000, 2000)는 흡입력을 발생시키기 위한 팬모터(미도시)를 구비하는 청소기 본체(10a, 10b)와, 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 노즐(100a, 100b)을 포함할 수 있다. 양 청소기 모두 유선으로 전원을 공급받을 수도 있고, 무선으로 배터리를 이용하여 전원을 공급받을 수 있다.

도 1에 도시되지 않은 다른 형태의 청소기도 노즐이 착탈가능하고 노즐에 별도의 모터와 같은 전기구동장치가 구비된 경우라면 본 발명의 일 실시예인 제어방법이 적용 될 수 있다. 예를 들어, 노즐이 본체와 회전가능하게 연결되는 업라이트형 청소기에도 적용이 가능하다.

도1(a)에 도시된 상기 핸디형 혹은 스틱형 청소기(1000)에서는 청소기 본체(10a)와 상기 노즐(100a)을 연결하는 연장관(15a)을 포함할 수 있다. 연장관(15a)은 청소기 본체(10a)에 구비되어 팬모터(630, 도2참조)에 의해 발생한 흡입력을 이용하여 먼지를 흡입하는 흡입부(101a)와 연결된다. 도1(a)에 도시되지 않았으나 상기 핸디형 혹은 스틱형 청소기(1000)에서 노즐(100a)은 연장관(15a)없이도 상기 청소기 본체(10a)에 직접 연결될 수 있다.

본 명세서에서 먼지는 피청소면에 붙어있는 이물질, 예컨대, 머리카락, 보푸라기, 미세가루, 플라스틱 조각 및 작은 곤충의 사체 등 모든 것을 포괄하는 개념으로 이해할 수 있다. 따라서, 눈에 보이지 않는 미세한 먼지부터 눈에 보이며 어느 정도 무게감을 갖고 있는 먼지까지 모두 포함할 수 있다. 따라서, 후술할 회전청소부의 회전으로 피청소면을 가압하면 해당 피청소면에서 떨어져 팬모터의 흡입력에 의해 딸려 들어갈 수 있는 모든 물질을 가리킬 수 있다.

상기 청소기 본체(10a)에는 사용자가 파지하기 위한 손잡이(540a)가 구비될 수 있다. 사용자는 상기 손잡이(540a)를 파지한 상태로 청소를 수행할 수 있다. 상기 청소기 본체(10a)에는 배터리(미도시)가 구비될 수 있으며, 상기 청소기 본체(10a)에는 상기 배터리(미도시)가 수용되는 배터리 수용부(500a)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 수용부(500a)는 상기 손잡이(540a)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 배터리(미도시)는 상기 노즐(100a)과 연결되어 상기 노즐(100a)로 전원을 공급할 수 있다.

상기 손잡이(540a)의 상부에는 조작부(570a)가 위치하여 사용자가 사용중 청소기의 동작을 조작하거나 전원을 켜거나 끌 수 있다. 특히 청소기를 동작시키기 위해서 계속해서 스위치를 눌러야 하는 건타입(Gun type)의 스위치가 아니라, 한번 누르면 전원이 온(On)되어 사용이 가능하고 다시 한번 누르면 전원이 오프(Off)되는 락킹타입(Locking type)의 스위치가 구비될 수 있다.

청소기 본체(10a)의 내부에는 팬모터(630, 도2 참조) 를 제어하고, 노즐(100a)에 포함되는 노즐구동부(140, 도3(c) 참조)를 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(미도시)는 노즐구동부(140)에 포함되는 노즐모터(143)을 제어하기 위한 제어신호를 인가할 수 있고, 이에 따른 노즐에 흐르는 전류를 측정하는 측정부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어신호는 노즐모터(143)을 제어하기 위해 펄스폭변조(PWM) 방식으로 제어되어 고정된 스위칭 주파수, PWM 듀티비(Duty ratio), 일정한 평균전압을 갖는 전압일 수 있다.

또한, 상기 측정부(미도시)는 노즐에 흐르는 전류를 아날로그방식으로 측정하는 것이 아니라 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital Conversion, ADC)에 의해 변환된 값일 수 있다. 이에 관해서는 도5에서 후술하고자 한다.

도1(b)에 도시된 캐니스터형 청소기(2000)은 연장관(15b)과 청소기 본체(10b)를 연결하는 주름관(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 연장관(15b)는 노즐(200b)과 주름관(300)을 연결할 수 있으며, 팬모터(미도시)에 의해 발생한 흡입력을 이용하여 먼지를 흡입하는 흡입부(101b)와 연결될 수 있다.

상기 연장관(15b)중 주름관(300)과 만나는 방향에는 연장관(15b)을 파지하기 위한 손잡이(540b)가 구비될 수 있다. 사용자는 상기 손잡이(540b)를 파지한 상태로 청소를 수행할 수 있다. 상기 청소기 본체(10b)에는 배터리(미도시)가 구비될 수 있으며, 이와 달리 전원코드를 통해 외부 전원으로부터 유선으로 전원을 공급받을 수도 있다. 공급받은 전원은 상기 노즐(100b)로도 연결되어 전원을 공급할 수 있다.

상기 손잡이(540b)의 상부에는 조작부(570b)가 위치하여 사용자가 사용중 청소기의 동작을 조작하거나 전원을 켜거나 끌 수 있다. 특히 청소기를 동작시키기 위해서 계속해서 스위치를 눌러야 하는 건타입(Gun type)의 스위치가 아니라, 한번 누르면 전원이 온(On)되어 사용이 가능하고 다시 한번 누르면 전원이 오프(Off)되는 락킹타입(Locking type)의 스위치가 구비될 수 있다. 이와 달리 청소기의 전원을 공급하는 스위치는 청소기 본체(10b)에 위치할 수도 있다.

또한, 청소기 본체(10a, 10b)는 공기에서 분리된 먼지가 저장되는 먼지통(400a, 400b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 노즐(10a 10b)를 통해 유입되는 먼지는 상기 연장관(15a, 15b)을 통해 상기 먼지통(400a, 400b)에 저장될 수 있다.

도2는 핸디형 또는 스틱형 청소기(1000)에 있어서, 청소기 본체(10a)의 일 실시예에 따른 팬모터(630) 및 필터부(700)등을 분해해서 도시한 것이다. 다른 형태의 청소기도 청소기 본체(10b)의 외형만 다를 뿐 기본적인 구성은 동일하다고 볼 수 있다.

청소기 본체(10a)는 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 발생시키는 팬모터(630) 및 공기를 필터링하는 필터부(700)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터부(700)는 흡입부(101a)를 지나 팬모터(630)으로 공기가 흡입되기 전에 공기를 필터링하는 프리필터(Pre filter, 722), 프리필터(722)를 지나 팬모터(630)를 통과한 공기를 필터링하는 헤파필터(HEPA filter, 726), 상기 헤파필터(726)를 커버하는 필터커버(724)를 포함할 수 있다.

상기 헤파필터(726)는 상기 배출커버(650)의 하부에 각각 구비되는 격벽사이에 형성되는 수용공간(미도시)에 구비될 수 있다. 상기 수용공간(미도시)에 헤파필터가 수용되면, 상기 필터커버(724)가 상기 수용공간을 커버할 수 있다.

상기 헤파필터(726)가 수용공간(미도시)에 수용된 상태에서 필터 커버(724)에 상기 수용공간을 덮게 된다. 상기 필터 커버(244)에는 공기가 관통하기 위한 하나 이상의 개구가 구비될 수 있다. 또한, 상기 필터 커버(724)는 상기 배출 커버(650)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 상기 프리필터(722)를 통과한 공기는 상기 팬모터(630)를 통과하고, 상기 헤파필터(726)를 통과한 후에 최종적으로 상기 배출커버(650)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 청소기 본체(10a)는 팬모터(630), 상기 팬모터의 회전력에 의해 공기를 흡입하는 흡입부(101a), 상기 팬모터(630)와 필터부(700)를 포함하는 모터하우징(600a), 먼지통(400a), 손잡이(540a) 및 배터리 수용부(500a)를 포함할 수 있다.

도3 및 도4를 통해 흡입부(101a)에 연결되는 노즐(100a)에 대해 설명하고자 한다.

도3(a)와 도3(b)를 참조하면, 노즐(100a)은 흡입부(101a)에 직접 연결될 수도 있고, 연장관(15a, 도1 참조)를 통해 흡입부(101a)에 연결될 수 있다. 즉, 연장관(15a)과 흡입부(101a)의 결합하는 부분의 형태는 노즐(100a)와 연장관(15a)이 결합하는 부분의 형태 또는 노즐(100a)과 흡입부(101a)가 결합하는 부분의 형태가 모두 동일할 수 있다.

따라서, 노즐(100a)는 흡입부(101a)와 직접적으로 연결되거나, 연장관(15a)을 통해 흡입부(101a)에 간접적으로 연결될 수 있다.

도3(a)와 도3(b)를 참조하면, 노즐(101a)은 노즐(101a)의 외형을 형성하고 흡입부(101a)에 연결되는 노즐바디(110), 상기 노즐바디(110)에 수용되어 회전에 의해 공기를 흡입하여 상기 흡입부로 보내는 회전청소부(130) 및 상기 회전청소부를 회전시키기 위한 노즐구동부(140)를 포함할 수 있다.

상기 노즐바디(110)는 내부에 회전청소부(130)및 노즐구동부(140)을 수용하는 본체부(111)와 연결배관(120)을 포함할 수 있다. 상기 본체부(111)에는 오염 물질이 포함된 공기를 흡입하기 위한 전방 개구(111a)가 형성될 수 있다.

도3(a)의 공기 유동을 나타내는 점선화살표를 참조하면, 상기 청소기 본체(10a)의 팬모터(630)에서 발생하는 흡입력에 의해 공기가 상기 전방 개구(111a)를 통해 유입될 수 있다. 유입되는 공기는 상기 회전청소부(130)를 거쳐 상기 연결배관(120)으로 이동할 수 있다.

상기 전방 개구(111a)는 상기 노즐바디(110)의 좌우 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 노즐바디(110)의 저면부 뿐만 아니라 상기 노즐바디(110)의 전방부까지 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 흡입 면적이 충분히 확보될 수 있으므로 피청소면이 바닥면 또는 벽면에 인접한 곳이어도 청소가 가능하다.

노즐바디(110)는 회전청소부(130)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 노즐구동부(140)를 더 포함할 수 있다. 노즐구동부(140)는 회전청소부(130)의 일측에 삽입되어 상기 회전청소부(130)로 동력을 전달할 수 있다. 그러나, 이는 동력을 전달하는 일 실시예일뿐, 상기 노즐구동부(140)가 회전청소부(130)의 일측에 삽입되지 않고 연결배관(120)의 방향에 있는 별도의 공간에 위치하여 회전청소부(130)와 나란히 위치할 수도 있다.

본체부(111)는 회전청소부(130) 상측의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 또한, 본체부(111)의 내주면은 회전청소부(130)의 외주면 형상에 대응되도록 만곡된 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본체부(111)는 회전청소부(130)가 회전하여 청소 대상면에서 털어낸 이물질이 상승하는 것을 막는 기능을 수행할 수 있다.

노즐바디(110)는 본체부(111)의 양 측면을 커버하는 측면커버(115, 116)를 더 포함할 수 있다. 측면커버(115, 116)는 회전청소부(130)의 양 측면에 구비될 수 있다.

측면커버(115, 116)는 회전청소부(130)의 일측에 구비되는 제1측면커버(115) 및 상기 회전 청소부(130)의 타측에 구비되는 제2측면커버(116)를 포함한다. 상기 제1측면커버(115)에는 노즐구동부(140)가 고정될수 있다.

노즐(100a)은 상기 제2측면커버(116)에 구비되어 회전청소부(130)를 회전 가능하게 지지하기 위한 회전지지부(150)를 더 포함한다. 회전지지부(150)는 회전 청소부(130)의 타측에 삽입되어 회전청소부(130)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

노즐바디(110)에 포함되는 연결배관(120)에는 연장관(15a, 도1 참조) 또는 흡입부(101a)와의 기구적인 결합을 조작하기 위한 착탈버튼(122)이 구비될 수 있다. 사용자는 착탈버튼(122)을 조작함으로써 노즐(100a)과 연장관(15a, 도1 참조) 또는 노즐(100a)과 흡입부(101a) 사이를 결합 또는 분리할 수 있다. 노즐(100a)은 연결배관(120)과 본체부(111)를 연결하는 보조호스(123)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 본체부(111)으로 흡입된 공기는 보조호스(123), 연결배관(120) 및 연장관(15a, 도1 참조)을 거쳐 청소기 본체(10a)로 이동할 수 있다.

연결배관(120)의 회동이 가능하도록 보조 호스(123)는 유연한 재질로 이루어질 수 있다. 본체부(111)에서 연결배관(120)이 연결되는 부분에는 힌지홀(114)이 구비되고, 연결배관(120)에는 힌지홀(114)에 삽입되는 힌지축(124)이 구비될 수 있다. 이를 통해 연결배관(120)은 본체부(111)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

도3(c)는 노즐구동부(140)의 일 실시예에 대해 도시하고 있다. 회전청소부(130)과 노즐구동부(140)의 연결은 다양한 형태로 가능하나 도3(c)에서는 노즐구동부(140)의 일부가 회전청소부(130)의 일측에 삽입된 일 실시예를 도시하고 있다. 이 경우 노즐구동부(140)를 설치하기 위한 별도의 공간이 필요하지 않은 장점이 있다.

노즐구동부(140)는 구동력을 발생시키기 위한 노즐모터(143) 및 노즐모터 서포터(141)를 포함한다. 노즐모터(143)는 BLDC 모터이거나 DC모터로 구비될 수 있다.

노즐모터(143)의 일측에는 노즐모터(143)의 제어를 위한 PCB(printed circuit board)가 설치되는 PCB 설치부(미도시)가 구비될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 PCB 설치부에는 PCB가 내장되거나 부착될 수 있다. 따라서, 본체에 설치되는 제어부(미도시)에서 인가되는 PWM방식으로 제어된 전압신호를 받는 경우 상기 노즐모터(143) 및 상기 PCB에 포함된 저항, 인덕터(Inductor) 및 캐피시터(Capacitor)에 따라 기동전류 (Starting current)의 양상을 나타낸 기동전류프로파일(Starting current profile)이 달라질 수 있다. 즉, 저항(Resistance), 인덕턴스(Inductance), 캐퍼시턴스(Capacitance)에 따른 시상수(Time constant)값이 달라지기 때문이다. 따라서, 이는 곧, 노즐모터의 분당회전수, 동력전달부(145)의 감속비, 노즐(100a)의 보조제어부(135, 도4(b) 참조)의 장착여부에 따라 달라지게 된다 이에 관해서는 도5에서 상술하고자 한다.

노즐모터(143)는 볼트 등의 체결부재에 의해 상기 노즐모터 서포터(141)에 결합될 수 있다. 노즐모터(143)에는 노즐모터 서포터(141)와 볼트 체결을 위한 체결홀이 형성될 수 있다.

노즐구동부(140)는 노즐모터 (143)의 동력을 전달하기 위한 동력전달부(145)를 더 포함할 수 있다. 도4(c)에서는 동력전달부(145)의 일 실시예로 기어로 구비된 것을 도시하고 있으나 이와 달리 동력을 전달할 수 있는 구조이면 어떠한 것이어도 무방하다. 예를 들어, 노즐구동부(140)는 회전청소부(130)의 일측에 삽입되지 않고 연결배관(120)의 방향쪽으로 별도의 공간에 회전청소부와 나란히 구비될 수도 있다. 이 경우 동력전달부(145)는 도4(c)와 달리 풀리 및 이를 연결하는 벨트로 구비될 수도 있다.

노즐모터(143)는 동력전달부(145)와 결합된다. 동력전달부(145)에는 모터(143)가 삽입되는 중공이 형성될 수 있다. 동력전달부(145)는 노즐모터 서포터(141)에 볼트 결합될 수 있으며, 이를 위하여 동력전달부(145)의 일측에는 체결홀이 형성될 수 있다.

동력전달부(145)는 노즐모터(143)에서 발생하는 회전동력을 기어비나 풀리의 반지름 차이를 이용하여 노즐모터의 분당회전수를 적절히 감속시켜 회전청소부(130)에 전달한다. 즉, 동력전달부(140)에 구비되는 기어의 비에 따라 노즐모터(143)의 감속비가 정해지고, 이에 따라 회전청소부(130)의 분당회전수가 정해지게 된다. 이는 청소대상면에 따라 서로 다른 최적화된 분당회전수 및 회전 토크(Torque)를 전달하기 위함이다.

예를 들어, 일반적인 용도의 플러피(Fluffy) 노즐과 카펫(Carpet) 청소를 위한 카펫노즐의 경우 동일 종류의 동일한 크기의 노즐모터를 사용하나, 카펫노즐의 감속비는 플러피노즐의 감속비보다 작아 회전청소부의 분당회전수가 클 수 있다. 이는 결국 구동시 필요한 전류가 크다는 것을 의미한다.

본 명세서에서는 별도로 언급하지 않는 이상, 노즐구동부(140)의 분당회전수는 동력전달부(145)을 거치기 전 노즐모터(130)의 분당회전수를 의미하며, 동력전달부(145)를 거친 후 감속비에 따라 감속된 분당회전수를 의미하지 않는다. 또한, 노즐모터(143)의 감속비는 동력전달부(145)에 구비된 기어나 풀리에 의한 감속비를 의미한다. 본 명세섯에서는 동력전달부의 감속비 혹은 노즐모터의 감속비로 표현하나 동일한 의미를 가진다.

노즐구동부(140)는 동력전달부(145)를 감싸는 커버부재(147)를 더 포함할 수 있다. 커버부재(147)는 동력전달부(145)를 보호하는 기능을 갖는다. 노즐구동부(140)는 동력전달부(145)에 연결되는 샤프트(미도시)를 더 포함하며, 샤프트(148)는 상기 회전청소부(130)와 연결될 수 있다.

회전청소부(130)는 노즐구동부(140)를 통해 전달되는 구동력에 의해 회전하여 청소 대상면과 마찰됨으로써 오염 물질을 털어낼 수 있다. 또한, 회전청소부(130)의 외주면은 융(絨)과 같은 직물 또는 펠트(felt) 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 회전청소부(130)의 회전시 청소대상면에 쌓인 먼지 등의 이물질이 상기 회전 청소부(130)의 외주면에 끼임으로써 효과적으로 제거될 수 있다. 도3은 동력전달부(145)의 감속비가 다른 경우에 있어서의 노즐(100a)에 대해 서술하였다. 노즐구동부(140)의 노즐모터(143)와 회전청소부(130) 사이에서 구동력을 전달하는 동력전달부(145)가 구비된다. 또한, 동력전달부(145)는 맞물려 있는 한 쌍의 기어와 같은 구조를 가지고 있어, 노즐모터(143)의 분당회전수를 감속비만큼 감속시켜 회전청소부(130)에 전달할 수 있다.

도4는 이와 다른 형상이나 기능을 갖는 노즐(100c, 100d)에 관한 것이다. 도4(a)는 회전청소부(130c)의 특징을 나타내기 위해 피청소면에 닿는 방향이 전방을 향하도록 뒤집어 놓은 형태로 도시하고 있다. 도4(b)도 회전청소부(130d), 노즐구동부(140d) 밍 보조제어부(135)를 나타내기 위해 본체부(111d)의 윗면을 제거한 형태를 도시하고 있다.

도3에서의 노즐(100a)와 마찬가지로 본체부(111c, 111d)와 연결배관(120c, 120d)을 갖는 노즐바디(110c, 110d), 회전청소부(130c, 130d) 및 회전청소부(130c, 130d)에 회전구동력을 전달하는 노즐구동부(140c, 140d)를 포함하고 있다.

그러나, 도4(a)의 노즐(100c)은 회전청소부(130c)의 외주면을 따라 돌출된 스파이크(Spike)형태의 돌출부(131)을 포함할 수 있다. 또한, 노즐구동부(140c)는 회전청소부(130c)안에 삽입되어 있다. 또한, 노즐구동부(140c)의 분당회전수는 감속비가 없거나 작아 상기 회전청소부(130c)의 분당회전수와 동일하거나 비슷할 수 있다.

이는 돌출부(131)를 통해 청소대상면을 두드려 먼지를 잘 떨어뜨릴 수 있으므로 회전청소부(130)가 청소대상면의 가압을 통해 받는 반력이 작고 노즐구동부(140c)의 분당회전수가 높지 않아도 되기 때문이다. 따라서, 구동에 필요한 전류가 다른 노즐에 상대적으로 적게 필요하므로 전류기동프로파일의 초기 전류값이 매우 작은 특징을 갖게 된다. 이를 통해, 분당회전수가 작은 노즐(100c)를 구별할 수 있다. 한편, 돌출부(131)를 가져 두드리는 효과를 내므로 분당회전수가 작은 노즐(100c)은 침구 청소를 위한 용도로 사용될 수 있다.

도4(b)의 노즐(100d)은 복수 개의 회전청소부(130d) 및 이를 각각 회전시키는 복수 개의 노즐구동부(140d)를 구비하고 있다. 또한, 상기 노즐(100d)은 물청소를 위해 상기 복수개의 회전청소부(130d)의 하부에 부착되는 회전패드(미도시)에 물을 공급하기 위한 물공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 노즐(100d)은 물걸레 노즐로 사용할 수 있다. 물공급부의 제어 및 복수 개의 노즐구동부(140d)의 제어를 위해 상기 노즐(100d)은 보조제어부(135)를 포함할 수 있다. 상기 보조제어부(135)는 노즐바디(110d)의 내부 어디에 위치하여도 물공급부와 복수 개의 노즐구동부(140d)를 제어할 수 있으면 무방하다. 상기 보조제어부(135)는 마이컴(Micom, Micro-process based controller 또는 Micro-computer)과 같은 제어부품을 포함할 수 있는데, 상기 마이컴(Micom)을 활성화시키기 위해서는 대용량의 캐퍼시터(Capacitor)를 필요로 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 대용량의 캐퍼시터(Capacitor)를 충전하는 시간이 초기 동작시 필요하게 된다. 결국 기동전류프로파일에서 특정시간에 전류값이 거의 0으로 근접하는 특징적인 패턴을 보이므로 이를 통해 상기 노즐(100d)을 다른 노즐과 구별할 수 있다.

도3과 도4를 통해, 분당회전수가 작고 청소대상면을 통해 받는 반력이 작아 침구용으로 사용가능한 노즐(100c), 보조제어부 및 물공급부를 포함하고 있어 물걸레로 사용가능한 노즐(100d), 고속의 분당회전수를 갖는 노즐모터(143)에 적절한 감속비를 갖게 하는 동력전달부(145)를 포함하는 노즐(100a)에 대해 설명하였다.

상기 노즐(100a, 100c, 100d)은 각기 다른 특징을 가져 다른 용도로 사용이 가능하다. 예를 들어, 고속의 분당회전수를 갖는 노즐모터(143)에 적절한 감속비를 갖게 하는 동력전달부(145)를 포함하는 노즐(100a)은 상대적으로 낮은 감속비, 예컨대 3.3:1, 를 갖게 하여 카펫노즐로 사용할 수 있다. 또한, 상대적으로 높은 감속비, 13.5:1 예컨대 를 갖게하는 경우 일반용도인 플러피노즐로 사용할 수 있다. 노즐모터의 분당회전수가 작고 청소대상면을 통해 받는 반력이 작은 노즐(100c)은 침구노즐로 사용할 수 있다. 보조제어부 및 물공급부를 포함하는 노즐(100d)은 물걸레노즐로 사용할 수 있다.

각 노즐구동부의 서로 다른 분당회전수, 보조제어부의 유무, 각 동력전달부의 감속비의 차이는 서로 다른 2종류 이상의 노즐을 구별할 수 있게 해준다. 에를 들어, 노즐모터의 타입의 모두 DC 모터의 경우, 이를 구별하기가 쉽지 않으나, 기동전류프로파일을 통해 각 노즐을 구별 할 수 있다.

기동전류프로파일이란, 노즐에 인가되는 펄스폭변조 방식으로 제어된 전압 혹은 크기를 가변시킨 정전압에 대해 노즐에 구비된 노즐모터, PCB 및 보조제어부등에 따라 구동시작시 나타나는 전류값의 변동을 나타낸 시간대 전류값(또는 ADC에 의해 변환된 값)의 그래프를 뜻한다. 즉, 전원을 온(On)하여 제어부를 통해 노즐에 펄스폭변조로 제어된 전압을 인가하는 경우, 기설정된 노즐감지시간내에서 전류의 변화양상을 시간에 따라 도시한 것이다.

기동전류프로파일은 노즐모터의 분당회전수 차이, 노즐모터 혹은 동력전달부의 감속비 차이, 보조제어부의 유무에 따라 다른 양상을 보이게 되므로 이를 이용하면 동일한 타입의 노즐모터를 사용한다고 하더라도 다른 용도의 노즐을 구별할 수 있다.

노즐에 인가되는 제어신호는 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압 혹은 전압의 크기를 가변시킨 정전압일 수 있다. 여기서는 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압에 대해 설명하고자 한다.

전압의 온(On)과 오프(Off)의 1조를 스위칭 주기(Swithcing Period)라고 하며, 펄스폭변조(PWM)방식에서는 스위칭 주기를 일정하게 하고, 온(On)의 시간의 비율, 즉 듀티비(Duty Ratio) 혹은 듀티사이클(Duty Cycle)을 조절함으로써 전압을 제어할 수 있다. 본 발명에서는 듀티비나 스위칭 주파수(1초간의 스위칭 주기의 횟수)를 일정하게 하고, 전압의 크기를 일정하게 유지시킨다. 이를 고정된 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압 혹은 PWM 전압이라 부른다. 이러한 PWM 전압을 인가하여 이에 따른 기동전류프로파일을 얻을 수 있다.

PWM 전압의 인가에 따른 노즐의 기동전류프로파일을 측정하기 위해서는 오실로스코프(Oscilloscope)와 같은 전류변환기(Current Transducer)를 필요로 할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 비용이 많이 드는 부품의 추가없이 노즐에 직렬로 연결되는 션트저항(Shunt Resistor)의 양단 전압을 측정한 후, 옴의 법칙에 의해 전류값으로 전환시킬 수 있다. 결국, 노즐의 구동시작시 나타나는 전류값을 측정할 수 있다. 전류값의 측정은 측정부에서 이루어진다. 측정부는 제어부에 포함될 수도 있고 별도로 구비될 수도 있다.

또한, 해당 전류값의 측정은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 신호 변환(ADC, Analog to Digital Conversion)을 통해 이루어질 수 있다. 이는 제어부에 포함된 ADC 컨버터를 이용하여 이루어질 수 있다. 따라서, 노즐의 구동시작시 초기에 나타나는 기동전류프로파일을 일정한 샘플링시간간격(혹은 샘플링주기), 예를 들어 10ms의 시간간격 혹은 주기, 으로 측정한 후 이를 ADC에 의해 변환 시켜 나타낼 수 있다. 이를 ADC 샘플링(또는 ADC 측정)이라 칭한다. 따라서, 해당 전류값은 암페어 단위가 아닌 ADC로 변환된 값, 즉 0bit이상 255 bit 이하에서 하나의 값을 갖게 변환될 수 있다.

따라서, 전류가 흐르지 않으면 즉 0 암페어 이면 0bit로 전류가 허용가능한 최대값 (단위: 암페어)으로 흐리게 되면 255bit로 변환될 수 있다.

도5는 위와 같은 방식을 이용해서 청소기의 노즐 장착 후 구동시부터 샘플링한 시간(단위: ms) 대비 전류값을 ADC로 변환한 값(단위: bit)을 나타낸 기동전류프로파일의 일 실시예이다.

그러나, 도5와 같이 편차가 적은 명확한 프로파일을 얻기 위해서는 PWM 전압을 인가하는 시간시점과 ADC 측정시점을 동기화해야 한다. 이와 달리 비동기화가 된 경우 ADC 샘플링간격만큼의 편차가 추가되어 다른 노즐의 기동전류프로파일과 구별이 쉽지 않기 때문이다. 측정 시점의 산포가 발생할수록 노즐을 감지할 수 있는 감지력이 저하되므로 이를 방지하기 위해서 동기화가 필요하다.

즉, 동기화란, PWM 전압을 기설정된 듀티 사이클에 의해 인가한 후 일정한 시점과 주기에 ADC 샘플링을 수행하는 것을 말한다. 예를 들어, PWM의 듀티사이클에 따른 PWM 전압을 인가한후 동기화한 ADC 샘플링을 통해 전류값을 얻는다면, 1 ms, 11ms, 21ms,...와 같이 일정 시점과 주기에 ADC 샘플링을 수행하는 것을 뜻한다.

또한, 무조건 높은 전압에서 보다 낮은 전압에서 구별이 잘 될 수 있으므로 인가되는 전압의 크기도 고려해야 한다. 예를 들어, 청소기 배터리 시스템으로 동작가능한 최소전압인 23V에서 펄스폭변조 듀티비를 760으로 인가할 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예일뿐, 사용하는 노즐모터의 규격 및 상황에 따라 달라 질 수 있다.

이하 도5를 이용하여, 동일한 DC타입의 모터이나 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터(143) 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 구별가능한 4종류의 노즐, 침구노즐, 물걸레노즐, 카펫노즐 및 플러피노즐에 대해 설명한다.

도5는 노즐모터(143) 또는 노즐구동부(140)의 분당회전수, 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 달라지는 기동전류프로파일을 개략적으로 도시한 것이다.

전술한 바와 같이 노즐구동부(140)에 구비되는 노즐모터(143)의 일측에는 제어를 위한 PCB(printed circuit board)가 설치될 수 있다. 따라서, 본체에 설치되는 제어부(미도시)에서 인가되는 PWM제어가 된 전압신호를 받는 경우 노즐모터 및 PCB에 포함된 저항, 인덕터(Inductor) 및 캐피시터(Capacitor)에 따라 기동전류 (Starting current)의 양상을 나타내는 기동전류프로파일(Starting current profile)이 달라질 수 있다. 즉, 저항(Resistance), 인덕턴스(Inductance), 캐퍼시턴스(Capacitance)에 따른 시상수(Time constant)값이 달라지기 때문이다. 따라서, 이는 곧, 노즐모터의 분당회전수 차이, 동력전달부(147)의 감속비 차이, 노즐의 보조제어부 장착여부에 따라 다른 기동전류프로파일을 갖게 된다.

노즐을 본체(10a)의 흡입부(101a)에 장착한 후 전원을 켜면, 제어부는 팬모터(630)을 구동시키고, 고정된 PWM을 갖도록 제어된 전압을 노즐에 인가한다. 이에 따른 노즐에서의 전류값을 ADC 샘플링을 통해 일정 샘플링간격으로 측정하게 된다. 바람직하게는 10ms간격으로 측정할 수 있다.

침구노즐의 경우, 회전청소부(130c)의 회전운동시 회전청소부(130c)의 회전시 받는 반력이 작아 분당회전수가 작을 수 있다. 또한, 이에 따른 구동전류값이 작다. 따라서, 전류프로파일은 기설정된 제1기준값 이하로 측정될 수 있다. 기설정된 제1기준값 이하란, 기설정된 제1감지시간동안 측정된 전류값 (또는 ADC에 의해 변환된 값) 이 기설정된 제1임계값(CP1) 이하인 경우를 말한다. 만약, 제1임계값이 측정된 전류값을 ADC에 의해 변환한 bit 단위를 갖는 값이라면, 이에 대응되게 같은 단위를 갖는 값을 뜻한다. 이는 이하 제2임계값(CP2) 및 제3임계값(CP3)에서도 마찬가지이다. 즉, 측정된 전류값과 비교하는 경우에 있어서는 달리 언급이 없으면 같은 단위를 갖는 값을 가지고 비교하게 된다.

기설정된 제1감지시간은 노즐구동부(140c)의 구동초기에 제1-1감지시간(td1-1)에서 제1-2감지시간(td-2)사이의 시간간격을 의미한다. 침구노즐의 기동전류프로파일을 보면 제1감지시간동안, 제1임계값이하의 범위인 제1감지영역에서 감지가 가능하다. 따라서, 본 발명의 제어방법은 이를 이용하여 현재 흡입부(101a)에 장착된 노즐이 침구노즐인지를 구별할 수 있다.

침구노즐과 다른 노즐의 경우에는 노즐구동부의 분당회전수가 상대적으로 클 수 있다. 따라서, 초기 전류를 많이 필요로 하므로 제1감지시간동안 제1임계값을 초과하는 전류값을 가지게 된다. 결국 침구노즐인 경우와 과 침구노즐인 아닌 경우를 구별할 수 있다.

특히, 고속으로 회전하는 노즐구동부를 갖는 카펫노즐과 물걸레노즐은 제1감지시간동안 상대적으로 전류를 많이 필요로 함을 알 수 있다.

물걸레노즐의 경우, 물공급을 위한 펌프(미도시)와 복수개의 노즐구동부(130)의 제어를 위해 보조제어부(135)를 필요로 한다. 보조제어부는 일반적으로 마이컴(Micom, Micro-process based controller 또는 Micro-computer)이라는 제어용 부품을 포함하고 있다. 구동 초기 마이컴(Micom)을 활성화시키기 위해서는 대용량의 캐퍼시터(Capacitor)를 필요로 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 대용량의 캐퍼시터(Capacitor)를 충전하는 시간이 초기 구동시에 필요하다. 이는 결국 기동전류프로파일에서 특정시간에 전류값이 거의 0으로 근접하는 특징적인 패턴을 보이게 된다. 이를 이용하면, 물걸레노즐(100d)을 다른 노즐과 구별할 수 있다.

도5에서 보면, 측정된 전류값이 기설정된 제2기준값 이하로 측정되는 경우 보조제어부를 포함하는 노즐인 물걸레노즐로 판단할 수 있다. 기설정된 제2기준값 이하란, 기설정된 제2감지시간동안 측정된 전류값 (또는 ADC에 의해 변환된 값) 이 기설정된 제2임계값(CP2) 이하인 경우를 말한다.

기설정된 제2감지시간은 노즐구동부(140d)의 구동초기에 제2-1감지시간(td2-1)에서 제2-2감지시간(td-2) 사이의 시간간격을 의미한다. 이때, 보조제어부의 활성화를 위해서 대용량 캐퍼시터(Capacitor)가 충전되는 동안 전류값은 거의 0에 근접하게 된다. 따라서, 제2감지시간동안 제2임계값 이하를 제2감지영역으로 설정하게 되면, 보조제어부를 포함하는 물걸레노즐을 구별할 수 있다. 나머지 노즐들은 제2감지시간동안 제2임계값을 초과하는 전류값을 가질 수 있다.

대용량 캐퍼시터(Capacitor)의 충전이 끝나면 보조제어부(135)가 활성화되어 다시 필요한 전류가 많아지므로, 전류프로파일이 다시 과도하게 상승하게 된다. 이후 정상상태에 도달하면서 공급되는 전압에 따른 일정한 전류값으로 하강 수렴하게 된다.

노즐모터(143)의 분당회전수가 상대적으로 고속인 경우에는 도5의 카펫노즐과 플러피노즐과 마찬가지로 초기에 전류를 많이 필요로 한다. 이후 측정되는 전류프로파일이 점차 하강하게 되는데 이때 양 노즐의 전류프로파일의 감소량에서 차이가 생긴다. 이는 노즐구동부(140)의 분당회전수, 또는 노즐모터(143)의 분당회전수가 동일하다고 하더라도, 감속비의 차이가 있기 때문이다. 따라서, 감속비가 작은 카펫노즐의 경우, 상대적으로 회전청소부의 구동속도가 제일 높기 때문에 구동초기에 전류를 많이 필요로 한다. 따라서 다른 노즐보다 상기 노즐감지시간동안 상대적으로 높은 전류값을 유지하게 된다.

만약 측정된 전류값이 기설정된 제3기준값 이상으로 측정되는 경우, 분당회전수가 높은 노즐모터(143)을 포함하는 노즐구동부(140)를 갖고, 감속비가 작은 동력전달부(145)를 갖는 노즐인 카펫노즐임을 알 수 있다. 여기서 기설정된 제3기준값 이상이란, 기설정된 제3감지시간동안 측정된 전류값 (또는 ADC에 의해 변환된 값) 이 기설정된 제3임계값(CP3) 이상인 경우를 말한다. 이와 반대인 경우, 즉 제3감지시간동안 측정된 전류값이 제3임계값(CP3) 미만인 경우에는 감속비가 큰 플러피노즐로 판별할 수 있다.

결국, 제3감지영역을 이용하면 플리퍼노즐과 카펫노즐을 구별할 수 있다.

상기 침구노즐, 물걸레노즐, 카펫노즐 및 플러피노즐은 용도를 바탕으로 구별하고 있을 뿐이므로 이 용도로 사용되는 노즐에 한정되지 않는다. 즉, 침구노즐과 다른 노즐들은 노즐구동부의 분당회전수가 상대적으로 가장 작은 것을 기준으로 구별할 수 있고, 물걸레노즐과 다른 노즐들은 보조제어부(135)의 포함여부로 구별이 가능할 수 있다. 또한, 카펫노즐과 플러피노즐은 다른 감속비를 갖는 것을 기준으로 구별이 가능하다.

따라서, 도5는 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 달라지는 기동전류프로파일을 이용해 4가지 종류의 노즐을 구별할 수 있다. 따라서,반드시 청소대상면에 따라 명명된 침구노즐, 물걸레노즐, 카펫노즐 및 플러피노즐로 한정되는 것이 아니고, 이는 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 달라지는 일 실시예에 불과하다. 따라서, 이하에서는 제1노즐, 제2노즐, 제3노즐 및 제4노즐로 명명후 각각의 노즐이 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 구별되는 것으로 볼 수 있다.

또한, 4가지 종류의 서로 다른 노즐을 구별한다는 것은 4가지 종류중 어느 2개의 노즐만 사용하는 경우에도 구별이 가능하다는 것을 뜻한다. 예컨대, 제1노즐은 노즐구동부(140)의 분당회전수가 제일 낮아 전류가 제일 적게 소모되고, 제2노즐은 보조제어부를 포함하고, 제3노즐과 제4노즐은 분당회전수가 동일하게 높으나, 제3노즐의 감속비가 제4노즐의 감속비보다 작은 경우에는 4가지중 어떠한 2가지 조합의 경우의 수인 6가지 경우에도 구별이 가능하면 4가지중 어떠한 3가지 조합인 3가지 경우에도 구별이 가능하다.

예를 들어, 제1노즐과 제2노즐, 제1노즐과 제3노즐, 제1노즐과 제4노즐, 제2노즐과 제3노즐, 제2노즐과 제4노즐 및 제3노즐과 제4노즐 총 6가지의 경우에도 구별이 가능할 수 있다.

따라서, 제1노즐과 제2노즐은 제1기준값 이하 또는 제2기준값 이하인 것을 이용하여 구별이 가능하다. 제1노즐과 제3노즐은 제1기준값 이하 또는 제3기준값 미만인 것을 이용하여 구별이 가능하다. 제1노즐과 제4노즐은 제1기준값 이하 또는 제3기준값 이상인 것을 이용하여 구별이 가능하다. 제2노즐과 제3노즐은 제2기준값 이하 또는 제3기준값 미만인 것을 이용하여 구별이 가능하다. 제2노즐과 제4노즐은 제2기준값 이하 또는 제3기준값 이상인 것을 이용하여 구별할 수 있다. 마지막으로 제3노즐과 제4노즐은 제3기준값을 이용하여 구별할 수 있다.

도6 내지 도8에서는 침구노즐, 물걸레노즐, 카펫노즐 또는 플러피노즐을 이용하여 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하다. 따라서, 반드시 청소대상면에 따라 명명된 침구노즐, 물걸레노즐, 카펫노즐 및 플러피노즐로 한정되는 것이 아니고, 이는 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 달라지는 것을 이용한 일 실시예에 불과하다. 그러므로, 제1노즐, 제2노즐, 제3노즐 및 제4노즐로 명명후 각각의 노즐이 노즐구동부(140)의 분당회전수, 노즐모터 혹은 동력전달부(145)의 감속비 차이, 보조제어부(135)의 유무에 따라 구별되는 것으로도 기술 할 수 있다.

도6에서는 노즐이 흡입부(101a)에 연결된 후 전원을 온(On)하여 각 노즐의 구동초기에 나타나는 기동전류프로파일의 특성을 이용하여 기설정된 노즐감지시간내에 노즐의 종류를 감지하는 제어방법에 대해 설명하고자 한다.

청소기는 흡입부, 상기 흡입부를 따라 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키는 팬모터, 상기 흡입부에 교환 장착 가능한 4가지 종류의 노즐인 제1노즐, 제2노즐, 제3노즐 또는 제4노즐중 어느 하나의 노즐에 인가되는 펄스폭변조(PWM)방식으로 제어된 전압신호에 따른 노즐의 전류값을 ADC 변환을 이용해 일정 샘플링간격으로 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

제1노즐은 노즐구동부의 분당회전수가 상대적으로 가장 작고 구동전류가 상대적을 작은 침구용노즐일 수 있다. 제2노즐은 보조제어부를 포함하는 물걸레노즐일 수 있고, 제3노즐 과 제4노즐은 동일한 분당회전수를 가지나 동력전달부(135)의 감속비가 서로 다른 각각 카펫노즐(감속비가 작음) 및 플러피노즐(감속비가 큼) 일 수 있다. 그러나, 사용자는 제1노즐 내지 제4노즐이 어떠한 노즐인지 인지하지 못할 수 있다.

이때, 사용자가 어느 하나의 노즐을 장착한 후 전원을 켜면, 본 발명의 제어방법은 상기 팬모터를 동작시키고, 제1노즐 내지 제4노즐 중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에 PWM 전압을 인가한다. 이에 따라 측정부는 노즐에서의 전류값을 ADC 샘플링하기 시작하는 팬모터개시단계(S100)를 진행한다.

이후 본 발명의 제어방법은 기설정된 노즐감지시간, 예컨대 100ms, 내에서 인가된 PWM 전압에 따른 전류값(ADC에 의해 변환된 값)을 측정하고 상기 흡입부에 연결된 노즐이 무슨 노즐인지를 감지하거나 구별하는 노즐감지단계(S200)를 진행한다.

노즐감지단계(S200)은 도5에서 설명한 제1기준값, 제2기준값, 제3기준값에 따라 측정된 전류값과 비교하여 현재 장착된 노즐이 무엇인지를 감지할 수 있다. 만약 제1기준값 이하 (제1감지시간동안 제1임계값 이하)를 만족(S210)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐을 노즐구동부(140)의 분당회전수가 제일 작고, 사용하는 전류가 가장 작은 제1노즐 (또는 침구노즐)로 감지(S211)할 수 있다.

만약, 제2기준값 이하 (제2감지시간동안 제2임계값 이하)를 만족(S230)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐을 노즐구동부(140)의 보조제어부(350)을 포함하는 제2노즐(또는 물걸레노즐)로 감지(S231)할 수 있다.

만약, 제3기준값 이상 (제3감지시간동안 제3임계값 이상)를 만족(S250)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐이 다른 노즐에 비해 상대적으로 고속의 분당회전수를 가지나 감속비가 작은 제3노즐(또는 카펫노즐)로 감지(S231)할 수 있다.

만약, 제3기준값 미만 (제3감지시간동안 제3임계값 미만)인 경우라면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 현재 장착된 노즐이 카펫노즐과 달리 감속비가 큰 제4노즐(또는 플러피노즐)로 감지(S253)할 수 있다.

이와 달리 제3기준값 미만을 먼저 판단하여 제4노즐을 먼저 감지한 후, 제3기준값 이상인 경우를 판단하여 제3노즐을 판단할 수도 있다. 또한, 노즐감지시간내 기동전류프로파일을 얻고 난 후 노즐의 종류를 구별할 수도 있다.

또한, 전술한 바와 같이 제1기준값, 제2기준값 또는 제3기준값을 이용하는 것과 달리 다른 방식으로도 노즐의 종류를 구별할 수 있다. 즉, 전술한 노즐종류감지 혹은 노즐구분방법은 지금까지는 3개의 감지영역에서 각각 3개의 기준값을 문턱값(Threshold)으로 이용하는 것이다. 이와 달리, 매 ADC 샘플링주기, 예컨대 10ms, 마다 획득된 전류 데이터를 통해 통계확률적인 방식으로 노즐을 구분할 수도 있다. 예를 들어, 매 샘플링주기마다 획득된 데이터를 통해 상기 노즐감지시간동안 카펫노즐 감지횟수가 5번이고, 플러피 노즐 감지횟수가 2번이라면 확률적으로 카펫노즐일수 있으므로 카펫노즐을 감지한 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 제어방법은 노즐감지단계(S200)에서 노즐이 감지되면, 이에 따라 알맞은 동작을 선택하는 노즐동작선택단계(S300)으로 진행한다.

만약, 제1노즐(또는 침구노즐)이 감지(S211)되었다면, 본 발명의 제어방법은 팬모터(630)의 중지없이 현재의 동작을 유지(S310)시킬 수 있다. 왜냐하면, 제1노즐은 정격전류가 크지 않고, 바닥감지를 통해 팬모터를 가변시키지 않을 수 있기 때문이다.

만약, 제2노즐(또는 물걸레노즐)이 감지(S231)되었다면, 본 발명의 제어방법은 팬모터(630)의 동작을 중지(S330)시킬 수 있다. 이는 청소시 사용되는 물이 팬모터(630)의 흡입력에 의해 빨려 들어가는 것을 막기 위함이다. 그러나, 팬모터(630)의 동작여부는 사용자의 선택에 따라 팬모터(630)의 온(On)/오프(Off)를 선택할 수도 있다.

만약, 제3노즐(또는 물걸레노즐)이 감지(S251)되었다면, 본 발명의 제어방법은 청소대상면의 감지(S350)를 통해 팬모터(630)의 분당회전수를 조절할 수 있다. 팬모터(630)의 분당회전수 조절은 결국 팬모터(630)의 흡입력을 조절할 수 있다는 것을 뜻한다. 예를 들어, 카펫과 마루바닥의 차이에 따라 다른 흡입력이 필요할 수 있기 때문이다. 그러나, 이는 청소기의 사용모드에 따라서 달라질 수 있다. 만약, 청소기의 사용모드를 수동모드로 선택하는 경우에는 자동으로 바닥을 감지하지 않을 수 있다.

만약, 제4노즐(또는 플러피노즐)이 감지(S253)되었다면, 본 발명의 제어방법은 청소대상면의 감지(S370)를 통해 팬모터(630)의 분당회전수를 조절할 수 있다. 팬모터(630)의 분당회전수 조절은 결국 팬모터(630)의 흡입력을 조절할 수 있다는 것을 뜻한다. 이는 카펫과 마루바닥의 차이에 따라 다른 흡입력이 필요할 수 있기 때문이다. 그러나, 이는 청소기의 사용모드에 따라서 달라질 수 있다. 만약, 청소기의 사용모드를 수동모드로 선택하는 경우에는 자동으로 바닥을 감지하지 않을 수 있다.

전술한 노즐감지단계(S200)과 노즐동작선택단계(S300)는 노즐이 흡입부(101a)에 직접적으로 또는 연장관(15a)을 통해 간접적으로 연결되어 사용중이거나 동작중인 청소기의 전원이 꺼졌다가 켜지는 경우에도 적용이 가능하다.

도7은 사용자가 사용중이거나 청소기가 동작중에 청소기의 전원이 오프(Off)되는지를 계속 체크(S710)하여 노즐의 순간재기동을 방지(S715)하기 위한 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 제어방법은 사용자가 청소기를 사용중 또는 청소기의 동작중에 전원이 오프(Off)되는지를 계속 체크(S710)할 수 있다. 또한, 본 발명의 제어방법은 전원이 오프(Off)되었다가 다시 기설정된 순간전원공급시간 이하에 전원이 다시 온(On)되는지 아니면 상기 순간전원공급시간을 초과하여 전원이 다시 온(On)되는지를 판단(S730)할 수 있다.

바람직하게 상기 순간전원공급시간은 1초로 설정될 수 있다. 1초 이내에는 노즐을 교환한 후 장착하는 것이 물리적으로 불가능하기 때문이다.

만약 청소기의 전원이 오프(Off)된 후 상기 순간전원공급시간을 경과한 후 전원이 온(On)되는 경우, 본 발명의 제어방법은 청소기를 바로 동작시키지 않고, 기설정된 제1지연시간동안 청소기의 동작을 지연(S740)시킬 수 있다. 바람직하게 상기 제1지연시간은 1초로 설정될 수 있다.

상기 제1지연시간동안 청소기의 동작을 중지시키는 이유는, 전원이 오프(Off)된 후 노즐의 구동 전류가 거의 0이 될 때까지 시간이 필요하기 때문이다. 즉, 노즐에는 인덕터(Inductor)와 캐퍼시터(Capacitor)가 있으므로 전원이 오프(Off)되더라도 바로 0으로 떨어지지 않고 서서히 줄어들게 된다. 따라서, 상기 제1지연시간없이 다시 팬모터(630)를 동작시키고 노즐(100a)을 동작시키는 경우, 아직 줄어들지 않은 전류와 새로이 공급되는 전류가 합쳐져 청소기를 안전하게 구동시킬 수 있는 전류한계값을 초과할 수 있기 때문이다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 제어방법은 상기 순간전원공급시간을 경과한 후 전원이 온(On)되는 경우에는 청소기를 바로 동작시키지 않고, 상기 제1지연시간동안 청소기의 동작을 지연시킬 수 있다.

상기 제1지연시간이 경과 후, 본 발명의 제어방법은 팬모터(630)를 동작시키고, 흡입부(101a)에 연결된 노즐에 PWM 전압을 인가한 후, ADC 샘플링을 시작하는 팬모터재개시단계(S760)를 진행한다.

상기 순간전원공급시간을 초과하여 전원이 온(On)된 경우에는, 그 사이 노즐이 교환장착될 수 있을 가능성이 있으므로, 본 발명의 제어방법은 다시 흡입부(101a)에 연결된 노즐이 어떤 종류의 노즐인지를 감지하고 이에 맞는 동작을 선택하는 노즐구분단계(S780)을 진행한다. 이는 전술한 노즐감지단계(S200)과 노즐동작선택단계(S300)와 동일하다.

만약 청소기의 전원이 오프(Off)된 후 상기 순간전원공급시간 이하에 전원이 온(On)되는 경우, 본 발명의 제어방법은 전원이 오프(Off)되기 전 장착되었던 노즐의 동작방식과 동일하게 동작(S750)하게 할 수 있다.

도8은 노즐구분단계(S780)를 구체적으로 도시한 것이다. 이는 전술한 노즐감지단계(S200)과 노즐동작선택단계(S300)와 동일하다.

제1지연단계(S740) 및 팬모터재개시단계(S760) 이후, 본 발명의 제어방법은 기설정된 노즐감지시간, 예컨대 100ms, 내에서 인가된 PWM 전압에 따른 전류값(ADC에 의해 변환된 값)을 측정하고, 상기 흡입부(101a)에 연결된 노즐이 무슨 노즐인지를 감지하거나 구별하는 노즐감지단계(S781)를 진행한다.

노즐감지단계(S781)은 도5에서 설명한 제1기준값, 제2기준값, 제3기준값에 따라 측정된 전류값과 비교하여 현재 장착된 노즐이 무엇인지를 감지할 수 있다. 만약 제1기준값 이하 (제1감지시간동안 제1임계값 이하)를 만족(S7811)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐을 노즐구동부(140)의 분당회전수가 제일 작고, 사용하는 전류가 가장 작은 제1노즐(또는 침구노즐)로 감지(S7831)할 수 있다.

만약, 제2기준값 이하 (제2감지시간동안 제2임계값 이하)를 만족(S7813)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐을 노즐구동부(140)의 보조제어부(350)을 포함하는 제2노즐(또는 물걸레노즐)로 감지(S7833)할 수 있다.

만약, 제3기준값 이상 (제3감지시간동안 제3임계값 이상)를 만족(S7815)한다면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 노즐이 다른 노즐에 비해 상대적으로 고속의 분당회전수를 가지나 감속비가 작은 제3노즐(또는 카펫노즐)로 감지(S7835)할 수 있다.

만약, 제3기준값 미만 (제3감지시간동안 제3임계값 미만)인 경우라면 본 발명의 제어방법은 현재 장착된 현재 장착된 노즐이 카펫노즐과 달리 감속비가 큰 제4노즐(또는 플러피노즐)로 감지(S7837)할 수 있다.

본 발명의 제어방법은 노즐감지단계(S781)에서 노즐의 종류가 감지되면, 이에 따라 알맞은 동작을 선택하는 노즐동작선택단계(S790)으로 진행한다.

만약, 제1노즐(또는 침구노즐)이 감지(S7831)되었다면, 본 발명의 제어방법은 팬모터(630)의 중지없이 현재의 동작을 유지(S791)시킬 수 있다. 왜냐하면, 제1노즐은 정격전류가 크지 않고, 바닥감지를 통해 팬모터를 가변시키지 않을 수 있기 때문이다.

만약, 제2노즐(또는 물걸레노즐)이 감지(S7833)되었다면, 본 발명의 제어방법은 팬모터(630)의 동작을 중지(S793)시킬 수 있다. 이는 청소시 사용되는 물이 팬모터(630)의 흡입력에 의해 빨려들어가는 것을 막기 위함이다. 그러나, 팬모터(630)의 동작여부는 사용자의 선택에 따라 팬모터(630)의 온(On)/오프(Off)를 선택할 수도 있다.

만약, 제3노즐(또는 물걸레노즐)이 감지(S7835)되었다면, 본 발명의 제어방법은 청소대상면의 감지(S795)를 통해 팬모터(630)의 분당회전수를 조절할 수 있다. 팬모터(630)의 분당회전수 조절은 결국 팬모터(630)의 흡입력을 조절할 수 있다는 것을 뜻한다. 예를 들어, 카펫과 마루바닥의 차이에 따라 다른 흡입력이 필요할 수 있기 때문이다. 그러나, 이는 청소기의 사용모드에 따라서 달라질 수 있다. 만약, 청소기의 사용모드를 수동모드로 선택하는 경우에는 자동으로 바닥을 감지하지 않을 수 있다.

만약, 제4노즐(또는 플러피노즐)이 감지(S7837)되었다면, 본 발명의 제어방법은 청소대상면의 감지(S797)를 통해 팬모터(630)의 분당회전수를 조절할 수 있다. 팬모터(630)의 분당회전수 조절은 결국 팬모터(630)의 흡입력을 조절할 수 있다는 것을 뜻한다. 예를 들어, 카펫과 마루바닥의 차이에 따라 다른 흡입력이 필요할 수 있기 때문이다. 그러나, 이는 청소기의 사용모드에 따라서 달라질 수 있다. 만약, 청소기의 사용모드를 수동모드로 선택하는 경우에는 자동으로 바닥을 감지하지 않을 수 있다.

본 명세서 상에서는 특정한 실시예가 예시되었는바, 도시된 특정한 실시예는 동일한 목적을 달성하기 위해서 계산된 어떠한 재구성으로도 대체될 수 있고 개시된 본 발명은 다른 환경에서 달리 적용될 수 있음을 본 발명과 관련한 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다. 예를 들어, 노즐종류의 구별을 위해 DC모터가 아닌 BLDC모터를 이용하는 경우에는 각 BLDC 모터의 드라이버 IC의 시상수를 차등적용하여 구별할 수도 있다. 이와 달리, 노즐과 본체를 전기적으로 연결하는 커넥터의 마이너스 단자와 병렬연결하고 풀업(Pull-up)저항과 직렬연결된 저항 양단에 전압을 걸어 2개사이에서 분압되는 전압을 측정하여 전류기동프로파일을 얻어 구별할 수도 있다.

즉, 본 출원은 본 발명의 개시에 대한 어떠한 적용이나 변화도 커버하는 것으로 이해되어야 한다. 후속되는 청구범위는 본 명세서의 특정한 실시예와 관련한 개시의 범위로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 변형된 실시예가 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1000 진공 청소기 10a 청소기 본체 15a 연장관
100 노즐 101a 흡입부
130 회전청소부
140 노즐구동부 141 노즐모터 서포터 143 노즐모터
145 동력전달부
170 동력전달부 171 기어부
400a 먼지통 510a 조작부 540a 손잡이
500a 배터리 수용부
630 팬모터 650 배출커버
700 필터부

Claims

흡입부; 상기 흡입부를 따라 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키는 팬모터; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제1노즐바디, 및 상기 제1노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제1노즐구동부를 포함하는 제1노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제2노즐바디, 및 상기 제2노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제2노즐구동부를 포함하는 제2노즐; 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서,
전원을 공급하여 상기 팬모터를 동작시키고, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하는 팬모터개시단계;
전원 공급후 기설정된 노즐감지시간동안 측정된 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐이 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어떤 노즐인지를 감지하는 노즐감지단계;
상기 노즐감지단계에서 감지한 노즐에 따라 상기 팬모터 또는 상기 연결된 노즐의 동작방식을 선택하는 노즐동작선택단계;를 포함하고,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 다르거나, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐이 보조제어부를 포함하는지 여부, 또는 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부에 포함된 동력전달부의 감속비가 달리 설정된 경우에 서로 다른 전류값을 갖는 것을 이용하여 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 달리 설정된 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제1기준값 이하이면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제3항에 있어서,
상기 제1기준값은 기설정된 제1감지시간동안 기설정된 제1임계값인 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 노즐동작선택단계에서는
상기 노즐감지단계에서 감지된 노즐이 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐인 경우, 상기 팬모터의 회전을 그대로 유지시키는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐에 보조제어부를 더 포함하는 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제2기준값 이하이면, 상기 보조제어부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 제2기준값은 기설정된 제2감지시간동안 기설정된 제2임계값인 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제7항에 있어서,
상기 노즐동작선택단계는
상기 노즐감지단계에서 감지된 노즐이 보조제어부를 포함하는 노즐인 경우, 상기 팬모터의 회전을 중지시키는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부가 분당회전수는 같으나 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제3기준값 이상이면, 감속비가 작은 동력전달부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제9항에 있어서,
상기 제3기준값은 기설정된 제3감지시간동안 기설정된 제3임계값인 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제3노즐바디, 및 상기 제3노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제3노즐구동부를 포함하는 제3노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제4노즐바디, 및 상기 제4노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제4노즐구동부를 포함하는 제4노즐; 을 더 포함하고, 상기 측정부는 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하고, 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서,
상기 팬모터개시단계는 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐을 포함하여 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 또는 상기 제4노즐 중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하고,
상기 노즐감지단계는 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐은 상기 제1노즐구동부, 상기 제2노즐구동부, 상기 제3노즐구동부 및 상기 제4노즐구동부 중 분당회전수가 가장 낮은 노즐구동부를 포함하는 노즐이고, 다른 어느 하나는 노즐은 보조제어부를 포함하고, 나머지 두 개의 노즐은 각 노즐구동부의 분당회전수는 같으나 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 노즐인 경우에 서로 다른 전류값을 갖는 것을 이용하여 상기 흡입부에 연결된 노즐이 상기 제1노즐, 상기 제2노즐, 상기 제3노즐 및 상기 제4노즐 중 어느 하나의 노즐인지를 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 노즐감지단계는
상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제1기준값 이하이면 분당회전수가 가장 낮은 노즐구동부를 포함하는 노즐로 감지하고,
상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제2기준값 이하이면 상기 보조제어부를 포함하는 노즐로 감지하고,
상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제3기준값 이상이면 상기 나머지 2개의 노즐 중 감속비가 작은 동력전달부를 포함하는 노즐로 감지하고, 상기 제3기준값 미만이면 나머지 2개의 노즐 중 감속비가 큰 동력전달부를 포함하는 노즐로 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제어신호는 기설정된 전압, 기설정된 듀티비(Duty ratio), 기설정된 스위칭 주파수 (Switching frequency)를 갖는 펄스폭변조(Pulse width modulation, PWM)방식으로 제어된 전압이고,
상기 노즐감지단계에서 측정하는 상기 전류값은 기설정된 샘플링주기로 샘플링하여 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital Conversion, ADC)에 의해 변환된 값을 갖는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 펄스폭변조(Pulse width modulation, PWM)방식으로 제어된 전압을 상기 듀티비에 따라 인가하는 시간과 상기 전류값을 샘플링하는 시간이 동기화된 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
흡입부; 상기 흡입부를 따라 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키는 팬모터; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제1노즐바디, 및 상기 제1노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제1노즐구동부를 포함하는 제1노즐; 상기 흡입부와 연결되거나 분리되는 제2노즐바디, 및 상기 제2노즐바디에 수용되어 먼지를 제거하는 동력을 제공하는 제2노즐구동부를 포함하는 제2노즐; 상기 제1노즐과 상기 제2노즐에 인가되는 제어신호에 따른 전류값을 측정하는 측정부;를 포함하고, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐이 상기 흡입부에 교환연결되는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법에 있어서,
전원이 오프(Off)된 후 기설정된 순간전원공급시간을 초과한 후 전원이 온(On)되는 경우 기설정된 제1지연시간동안 장착된 노즐에 전원공급을 보류하는 제1지연단계;
상기 제1지연시간 경과 후, 전원을 공급하여 상기 팬모터를 동작시키고, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐에서 전류값의 측정을 시작하는 팬모터재개시단계;
전원 공급후 기설정된 노즐감시간동안 측정된 전류값을 기설정된 기준값과 비교하여 상기 흡입부에 연결된 어느 하나의 노즐이 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어떤 노즐인지를 감지하는 노즐감지단계;
상기 노즐감지단계에서 감지한 노즐에 따라 상기 팬모터 또는 상기 연결된 노즐의 동작방식을 선택하는 노즐동작선택단계;를 포함하는 청소기의 제어방법.
제15항에 있어서,
전원이 오프(Off)된 후 상기 순간전원공급시간 이하에 전원이 온(On)되는 경우 상기 제1지연시간없이 전원이 오프(Off)되기 전 장착되었던 노즐의 동작방식과 동일하게 동작하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수의 차이, 상기 제1노즐 또는 상기 제2노즐이 보조제어부를 포함하는지 여부 또는 상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부에 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 경우 서로 다른 전류값을 갖는 것을 이용하여 상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 구별하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 제1노즐구동부의 분당회전수와 상기 제2노즐구동부의 분당회전수가 달리 설정된 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제1기준값 이하이면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 작은 분당회전수를 갖는 노즐구동부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 어느 하나의 노즐에 보조제어부를 더 포함하는 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제2기준값 이하이면, 상기 보조제어부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 제1노즐구동부와 상기 제2노즐구동부가 분당회전수는 같으나 각각 포함된 동력전달부의 감속비를 달리하는 경우,
상기 노즐감지단계는
상기 제1노즐과 상기 제2노즐 중 상기 흡입부에 장착된 어느 하나의 노즐에서 측정된 전류값이 상기 기준값 중 기설정된 제3기준값 이상이면, 감속비가 작은 동력전달부를 포함하는 노즐을 감지하는 것을 특징으로 하는 청소기의 제어방법.