KR102376262B1 - 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치 - Google Patents

자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치 Download PDF

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정재웅
이광재
이윤희
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(주) 캐치웰
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Abstract

본 발명은 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 청소 장치는, 무선 청소기 및 상기 무선 청소기를 거치하는 도킹 스테이션을 포함하며, 상기 무선 청소기는 제 1 모터, 상기 모터의 기동을 위한 배터리의 충전을 위한 충전구 및 배기구를 갖는 청소기 프레임; 상기 청소기 프레임에 해제 가능하게 결합되는 오염 물질을 포집하는 포집부; 및 상기 포집부에 연통되어 오염 물질을 흡입하는 흡입부를 포함하고, 상기 도킹 스테이션은 상기 포집부의 하측부를 수용하기 위한 형상을 갖는 결합부; 상기 결합부 내측에 구비되어 상기 포집부와 연통되고 상기 포집부에 포집된 오염 물질을 흡입하여 수거하는 수집부; 상기 결합부에 상기 포집부의 안착시 상기 충전구와 결합되는 충전부; 및 상기 청소기를 상기 도킹 스테이션으로 도킹시 상기 수집부로 상기 포집부에 수용된 오염 물질을 흡입하기 위한 제 2 모터를 포함하며, 상기 무선 청소기의 상기 포집부를 상기 도킹 스테이션의 상기 결합부에 안착시 상기 무선 청소기가 상기 도킹 스테이션에 거치되고, 상기 무선 청소기의 충전과 상기 제 2 모터의 기동에 의해 상기 포집부에 수용된 오염 물질이 상기 수집부로 이동하는 먼지 비움이 수행된다.

Description

자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치{Cleaning apparatus with automatic electric charging and dust discharging}
본 발명은 가정용 또는 산업용 청소 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치에 관한 것이다.
일반적으로 진공 청소기는 모터의 흡입력을 이용하여 먼지나 머리카락과 같은 외부 오염 물질을 흡입 및 포집하여 주변환경을 청결하게 유지하는데 사용된다. 이러한 진공 청소기는 내장된 모터로 인해 발생된 흡입력으로 오염 물질을 흡입하게 되는데 이때 상기 모터를 구동시키기 위하여 전력이 공급되어야 한다. 그러나 전력공급을 위한 케이블이 청소기에 연결되는 경우 청소를 수행하는 반경에 영향이 가고 케이블 관리에 의한 사용상의 번거로움 때문에, 배터리를 전원으로 사용하는 무선 방식의 진공 청소기의 시장이 확대되는 추세이다.
전술한 무선청소기는 전력을 공급할 별도의 케이블이 없는 대신 무선청소기를 거치 및 보관할 수 있는 도킹 스테이션에 상기 배터리에 전력을 공급하기 위한 충전 단자가 구비되어 거치와 함께 무선청소기의 충전을 수행할 수 있다. 이와 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제 10-2017-0126377호에 "청소기 충전대"가 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행기술은 단순 거치 및 충전을 수행하는 것이며, 사용을 마쳐 내부에 포집된 오염 물질을 배출시키기 위해서는 청소기 충전대로부터 무선청소기를 분리하여, 사용자가 직접 오염 물질을 포집한 먼지통 내부의 오염 물질을 제거해야 하며, 이와 같이, 사용자가 직접 청소기를 분리 및 개방하여 내부에 포집된 오염 물질을 제거하는데 번거롭고 분해 및 재조립이 어렵다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2017-0126377호 "청소기 충전대"
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용을 마친 무선 청소기를 도킹 스테이션에 도킹함과 동시에 자동으로 충전 및 청소기로 포집된 오염 물질을 도킹 스테이션측으로 배출시켜 오염 물질의 제거가 가능함으로써 사용성 및 위생성과 같은 기능성이 향상되고, 별도의 무선 청소기 내 먼지 제거가 불필요한 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 평상시에는 먼지통의 게이트가 개방되지 않아 포집부 내측으로 용이하게 오염 물질이 포집될 수 있도록 하고, 도킹 스테이션에 청소기를 도킹시 자동으로 제 1 게이트가 오픈되어 수용된 오염 물질이 자동으로 수집부로 이동 및 수집될 수 있도록 하는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 포집부 및 수집부로 유입된 외부 오염 물질을 도킹과 동시에 살균 처리하여 내부에 세균이 번식하는 것을 방지하고, 위생적으로 오염 물질을 수집할 수 있는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치는 무선 청소기 및 상기 무선 청소기를 거치하는 도킹 스테이션을 포함한다. 상기 무선 청소기는 제 1 모터, 상기 모터의 기동을 위한 배터리의 충전을 위한 충전구 및 배기구를 갖는 청소기 프레임; 상기 청소기 프레임에 해제 가능하게 결합되고, 포집된 오염 물질을 방출하기 위한 개방구 및 상기 개방구를 개방 및 폐색하기 위한 게이트 캡을 포함하는 제 1 게이트를 갖는 포집부; 및 상기 포집부에 내측에 배치되는 필터부를 포함할 수 있다. 상기 도킹 스테이션은 상기 무선 청소기의 거치시 상기 제 1 게이트와 대응되는 위치에 배치되고 상기 비움 동작시 상기 제 1 게이트와 연통되는 제 2 게이트를 갖는 결합부; 상기 결합부 내측에 상기 제 2 게이트를 통해 상기 포집부와 연통되고 상기 포집부에 포집된 오염 물질을 흡입하여 수거하는 수집부; 상기 결합부에 상기 포집부의 거치시 상기 충전구와 결합되는 충전부; 및 상기 수집부로 상기 포집부에 수용된 오염 물질을 흡입 압력을 제공하는 제 2 모터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 게이트의 상기 개방구는 상기 무선 청소기의 상기 필터부의 연장 방향에 수직한 방향으로 상기 포집부의 내부 공간을 노출시키며, 상기 제 2 모터의 기동에 의해 상기 포집부에 수용된 오염 물질이 상기 수집부로 이동하는 먼지 비움이 수행될 수 있다. 상기 포집부의 내부 공간은 상기 필터부와의 사이에 정의되는 측부 캐비티를 포함하며, 상기 개구부에 의해 상기 측부 캐비티가 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 2 게이트는 상기 포집부가 상기 결합부 내측에 장착시 상기 제 1 게이트와 동일 수직선상에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제 1 게이트는 상기 포집부의 하면 후측에 제공될 수 있다. 상기 포집부의 하면에는 상기 게이트 캡의 일단과 결합되어 상기 게이트 캡을 회동시켜 상기 제 1 게이트를 개폐시키는 힌지를 포함할 수 있다.
상기 필터부는, 원통 형상을 가지며, 후측으로 갈수록 단면 너비가 줄어드는 테이퍼면이 형성된 외주면을 따라 형성되고 내부 공간을 정의하는 외부 필터; 및 상기 외부 필터의 상기 내부 공간 내에 배치되고 미세 먼지 정화가 가능하고, 외부 인출을 위해 하단에 핸들부가 제공되는 내부 필터를 포함할 수 있다.
상기 필터부의 후면과 상기 포집부 내측 후면은 서로 이격되어 내측에 후측 캐비티가 형성되며, 상기 필터부의 후측 돌출 너비는 상기 제 1 게이트의 너비 대비 0 이상 90 % 이하의 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 수집 봉투의 전후측에는 각각 상기 수집 봉투의 높이와 대응되는 판 형상의 가압판이 구비될 수 있다. 상기 가압판은 상기 무선 청소기가 상기 도킹 스테이션으로부터 분리되면 상기 수집 봉투측으로 이동하여 상기 수집 봉투를 가압할 수 있다.
상기 도킹 스테이션은 외부로 알림을 출력하는 알림 모듈을 포함하고, 상기 수집관 하단 내측에는 상기 수집 봉투의 내측에 수집된 오염 물질의 양을 감지하는 제 1 감지부가 제공되며, 상기 제 1 감지부가 감지한 상기 수집 봉투 내 오염 물질의 양이 기설정된 양을 초과하면 상기 알림 모듈을 통해 외부로 알림이 출력될 수 있다.
상기 도킹 스테이션은 자외선 살균 램프, 자외선 살균 LED, 고열에 의한 살균 장치 또는 약품 분사에 의한 살균 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 모터는 기동 중에 흡입력의 가변을 위해 일정 시간 동안 회전 속도의 증감을 반복하거나 온/오프될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용을 마친 무선 청소기를 도킹 스테이션에 도킹시켜 거치할 수 있고, 적어도 자동으로 무선 청소기의 배터리에 전력을 공급하여 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 무선 청소기에 포집된 오염 물질을 도킹 스테이션측으로 인출하여 내부 오염 물질의 제거가 가능함으로써 사용성 및 기능성이 향상되고, 사용자가 직접 무선 청소기의 포집부를 분해하여 오염 물질을 제거하는 수고로움이 없는 청소 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 평상시에는 제 1 게이트가 개방되지 않아 포집부 내측으로 오염 물질이 누출 없이 포집될 수 있도록 하고, 도킹시 또는 내부 모터 작동시 자동으로 상기 제 1 게이트가 개방되어 저장된 오염 물질이 자동으로 수집부로 이동 및 수집될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터부와 포집부 내측간이 서로 이격되고, 특히 필터부의 후측 단부가 포집부의 내측 후면과 이격됨으로써 포집부 내에 후측 캐비티가 확보되고, 필터부의 후측 단부와 포집부의 제 1 게이트의 위치는 포집부에 응축된 오염 물질이 필터부에 감겨 잔류하는 일 없이, 오염 물질을 제 1 게이트를 통해 효과적으로 방출할 수 있는 청소 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포집부 및 수집부로 유입된 외부 오염 물질을 무선 청소기의 거치 동안 살균 처리하여 상기 포집부와 상기 수집부를 포함하는 청소 장치의 내부에 세균이 번식하는 것을 방지하고, 위생적으로 오염 물질을 수집하는 청소 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 청소기의 측면도 및 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포집부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 게이트의 개폐 예시를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포집부 및 필터부의 분해사시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도킹 스테이션의 측단면도들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도킹 스테이션의 구동 방법을 설명하기 위한 전력 다이어그램들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션의 먼지 배출 동작시의 공기 흐름을 도시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 부재 또는 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.
하기 실시예들에서, 방향을 언급하는 단어들, 예를 들면, 저면, 후면, 하면, 전면과 같은 단어들은 도 1에 도시된 청소 장치(1)가 지면 상에 기립된 상태에서 정소 장치(1)의 전면을 전면으로서 기준으로 삼는다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치(1)의 전면 사시도 및 후면 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 청소기(100)의 측면도 및 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션(200)의 사시도이다.
도 1a 및 도 1b와 함께 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소 장치(1)는 무선 청소기(100) 및 도킹 스테이션(200)을 포함한다. 무선 청소기에 의한 청소가 완료되면, 사용자가 무선 청소기(100)를 도킹 스테이션에 도킹함과 동시에, 도킹 스테이션(200)은 무선 청소기(100)의 배터리를 적어도 자동으로 충전하고, 무선 청소기(100)에 의해 포집된 오염 물질을 도킹 스테이션(200) 측으로 인출하여 상기 오염 물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 청소기(100)는 내부에 모터가 구비되어 포집부 내부로 외부의 오염 물질을 흡입 및 포집하고, 오염 물질과 함께 흡입된 외부 공기는 필터를 통해 오염 물질이 제거된 채로 외부로 배출될 수 있으며, 본 발명의 무선 청소기가 이에 한정된 것은 아니다.
무선 청소기(100)는 진공 청소기일 수 있으며, 비제한적 예로서, 상부에 제 1 모터가 배치된 청소기 프레임(101)을 포함하고, 청소기 프레임(101)에 사용자가 청소기 프레임(101)을 잡고 이동할 수 있는 손잡이(102)가 제공된다. 또한, 사용자의 시선이나 손가락이 접근하기 쉬운 청소기 프레임(101)의 상면이나 후면측에는 무선 청소기(100)의 동작을 제어할 수 있는 적어도 하나 이상의 조작 버튼(미도시)이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 청소기 프레임(101)의 후면에는 충전구(104)가 배치되며, 충전구(104)는 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 거치될 때 도킹 스테이션(200)의 상측 전면에 구비된 충전부(230)와 밀착되면서, 충전구(104)의 전극과 충전부(230)의 전극이 서로 전기적으로 연결되면서, 도킹 스테이션(200)으로부터 전력이 공급되어, 무선 청소기(100)의 배터리가 자동으로 충전될 수 있다.
일 실시예에서, 충전구(104)는 외부로 돌출된 콘센트 또는 포고 핀 형태를 가지며 충전구(104)가 내삽되어 전기적으로 연결될 수 있는 충전 단자(231)가 충전부(230)에 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 충전부(230)의 충전 단자(231)가 콘센트 또는 포고 핀 형태를 가지고, 충전구(104)가 콘센트 또는 포고 핀을 내삽할 수 있는 형태를 가질 수도 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 충전구(104) 및 충전부(230)는 평평한 전극판 형태를 갖거나, 물리적 접촉이 아닌 무선 충전을 위한 구성을 가질 수도 있으며, 이에 관하여는 다양한 공지 기술이 참조될 수 있다.
청소기 프레임(101)의 하단 전면측에는 하측으로 비제한적 예로서 원통 형상으로 돌출되며, 전면에는 다수개의 배기 홀(103a)이 형성된 배기구(103)가 구비된다. 배기구(103)는 후면에는 포집부(120)가 구비되며, 포집부(120)의 전면과 배기구(103) 후면이 밀착되어 체결됨으로써 배기구(103)와 포집부(120)가 결합 또는 분리될 수 있고, 도 4를 참조하여 후술될 포집부(120) 내 필터부(도 4의 130)의 내측과 연통되어 포집부(120)로 흡입된 외부 오염 물질은 필터부(130) 외측에 걸러진 상태로 포집부(120)에 내장되고, 오염 물질과 함께 흡입된 공기는 필터부(130)를 거쳐 배기구(103)의 전면에 위치한 배기 홀(103a)로 배출될 수 있게 된다.
이러한 배기구(103)는 청소기 프레임(101)에 배치된 제 1 모터에 의해 연결된 포집부(120)의 하면 중 전면측에 구비되어 하측으로 돌출 형성된 흡입부 결합구(121)에 내삽 결합된 흡입부(110)측으로 흡입력을 발생시켜 흡입부(110)를 따라 흡입된 외부 오염 물질은 포집부(120)로 공기와 함께 이동되고, 입자가 큰 먼지 등이 포함된 외부물질은 포집부(120)에 잔존하고, 흡입부(110)를 통해 흡입된 외부 공기는 배기 홀(103a)로 배출될 수 있다. 상기 흡입력에 의해 포집부(120) 내에서 공기는 사이클론에 의해 회전하는 기류를 형성함으로써 공기는 먼지와 같은 오염 물질과 분리될 수 있다.
흡입부(110)는 포집부(120)의 하면에 내삽 및 결합되어 고정된 상태를 유지하고, 지면으로 연장된 관 형상을 가져 청소기 프레임(101) 내 제 1 모터의 흡입력에 의해 지면과 맞닿은 하단에서 오염 물질과 외부 공기를 함께 흡입하고, 이를 상단에 연결된 포집부(120)측으로 이동시켜, 포집부(120) 내에 오염 물질이 포집되도록 한다. 포집부(120)는 배기구(103)의 후면측에 구비되며 원통 형상을 가질 수 있다. 도킹 스테이션(200)은 원통 형상의 포집부(120)의 하면 중 일부와 면접하여 포집부(120)를 지지하기 위한 결합부(210)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포집부(120)를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 게이트(122)의 개폐 예시를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포집부(120) 및 필터부(130)의 분해사시도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 포집부(120)의 하면 중 전면측에는 상술된 흡입부(110)와 결합될 수 있는 흡입부 결합구(121)가 형성될 수 있다, 다른 실시예에서, 흡입부(110)는 포집부(120)와 분리되어 독립적으로 청소기 프레임(101)에 결합될 수 있으며, 이 경우, 흡입부(110)는 개별적으로 청소기 프레임(101)에 결합되도록 청소기 프레임(101)에 흡입부 결합구(121)와 같은 구성이 제공될 수 있으며, 흡입부(110)와 포집부(120)는 청소기 프레임(101)의 내부 유로를 통해 연통될 수 있다.
포집부(120)의 전면은 배기구(103) 후면측과 결합되며, 포집부(120)로 유입된 흡입부(110)를 통해 유입된 외부 공기가 반드시 필터부(130)를 거쳐 배기구(103)로 이동될 수 있도록 한다. 필터부(130)와 배기구(103)의 경로 상에 전술한 제 1 모터가 제공된다.
일 실시예에서, 포집부(120)의 후면에는 후면 개방구(124)가 제공되어 사용자가 직접 포집부(120) 내부를 청소하고자 할 때, 후면 개방구(124)를 사용자가 인력에 의해 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 한다. 후면 개방구(124)는 포집부(120)의 후면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 후면 개방구(124)가 포집부(120)의 개방된 후면을 덮어 폐쇄할 수 있다. 후면 개방구(124)가 개방되면 필터부(130)의 연장 방향과 평행한 방향으로 포집부(120)의 내부가 개방될 수 있다. 참조부호 LC는 필터부(130)의 연장 축선이며, 동시에 포집부(120)의 연장 축선이다. 포집부(120)는 연장 축선(LC)의 수직 방향으로 원형 단면을 갖는 원통 형상을 가질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원형이 아닌 사각형의 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 연장 축선(LC)을 따라 최외각선 기준의 단면적이 달라질 수도 있다. 포집부(120)는 무선 청소기(100)의 직립시 지면에 수평한 방향으로 정렬될 수 있으며, 도 4는 포집부(120)가 지면에 수평한 방향으로 정렬된 경우를 예시한다.
일 실시예에서, 후면 개방구(124)는 가장자리부, 예를 들면, 상단에 포집부(120)의 후면 상단과 연결되는 힌지가 구비되고, 하단에는 포집부(120) 후면 하단과 결합되어 후면 개방구(124)가 단순 외력에 의해 자동으로 개방되지 않도록 하는 걸림턱(124b)이 추가로 구비되어 상기 걸림턱 내측에 후면 개방구(124) 하단이 걸려져 포집부(120) 후면을 폐쇄할 수 있다. 다른 실시예에서, 후면 개방구(124)의 상단에 걸림턱과 같은 걸쇄가 제공되고, 후면 개방구(124)의 하단에 힌지가 제공될 수도 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 흡입부 결합부(121)는 흡입부(110)의 상단과 대응되는 형상으로 내측으로 함몰되어 흡입부(110) 상단이 포집부(120)의 흡입부 결합홀(121) 내측으로 삽입되어 끼움결합될 수 있도록 하고, 이후 사용자가 포집부(120) 세척 등을 수행할 경우 사용자가 인력으로 흡입부(110) 상단을 흡입부 결합홀(121) 외측으로 잡아당겨 분리할 수 있다. 다른 실시예에서, 흡입부 결합부(121)는 전술한 것과 같이 청소기 프레임(101)에 일체화되고, 포집부(120)와 별개의 구성일 수 있으며, 이 경우에는 흡입부(110)를 따라 흐르는 공기는 청소기 프레임(101)에 형성된 흡입부 결합부를 통과하여, 청소기 프레임 내 유로를 지나 흡입부(110)로 유입될 수 있다.
포집부(120)의 하면 측에는 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200) 내 결합부(210) 내측으로 삽입 및 거치시 결합부(210)에 형성된 도킹 스테이션(200)의 제 2 게이트(221)와 대응되는 위치에 포집부(120)의 제 1 게이트(122)가 제공될 수 있다. 포집부(120)의 제 1 게이트(122)는 개방구(122) 및 개방구(122)를 개폐하고 마감할 수 있는 게이트 캡(122a)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 게이트 캡(122a)은 개방구(122)와 대응되는 형상을 가지고, 개방구(122)의 개방 면적보다 크게 형성되어, 게이트 캡(122a)이 개방구(122)를 완전히 폐색할 수 있도록 한다.
개방구(122)는 무선 청소기(100)의 필터부(130)의 연장 방향(LC)에 수직한 방향으로 포집부(120)의 내부 공간, 즉 측부 캐비티(123a)와 후방 캐비티(123b)을 노출시키는 위치에 형성된다. 도핑 스테이션(200)에 의한 먼지 비움 동작시 필터부(130)의 연장 방향(LC)과 직교하는 방향으로 흡입 압력이 생성되고, 필터부(130)의 단부 부근인 포집부(120)의 후면측에 가깝게 형성됨으로써, 후술하는 것과 같이 도킹 스테이션(200)에 의한 먼지 흡입시, 흡입부(110)를 통해 들어 오는 외부 공기와 제 1 모터를 통해 들어 오는 외부 공기가 개방구(122)를 통해 방출되는 과정에서 필터부(130)의 측부 외주면(130S)과 포집부 내측 측벽 사이에 정의되는 측부 캐비티(123a) 내에 화살표로 나타낸 것과 같은 사이클론 기류(CF)가 유도될 수 있다. 사이클론 기류(CF)에 의해 포집부(120) 내부 청소와 필터부(130) 표면의 먼지 제거 동작의 효과를 극대화하고, 포집부(120)의 후면측으로 먼지를 모으고, 머리카락 같은 긴 오염 물질이 필터부(130)의 측부 외주면(130S)에 걸리더라도 이를 제거할 수 있는 기류가 된다. 이에 관하여는 자세히 후술하도록 한다.
게이트 캡(122a)의 일측에는 포집부(120) 외측 하면과 결합되며 상기 게이트 캡(122a)을 회동시킬 수 있는 힌지가 제공된다. 일 실시예에서, 힌지는 탄성 부재(122s)를 포함할 수 있다. 탄성 부재(122s)는 상기 힌지에 결합된 핀 스프링일 수 있으며, 게이트 캡(122a)의 개방시키기 위한 힘이 작용할 때, 탄성 부재(122s)는 탄성 에너지를 축적되고, 상기 힘이 제거되면, 탄성 부재(122s)는 축적된 탄성 에너지를 방출하면서 게이트 캡(122a)을 회동시켜, 개방구(122)를 폐색할 수 있다. 일 실시예에서, 게이트 캡(122a)은 탄성 부재(122a)에 의해 포집부(120)에 수용된 오염 물질에 의해서는 잠금 해제되지 않고, 제 2 게이트(221) 상측에 게이트 캡(122a)이 위치하고, 도킹 스테이션(200)의 제 2 모터(도 7a의 M 참조)가 구동되어, 제 2 게이트(221) 주변이 음압 상태가 될 때 흡입력에 의해 자동으로 개방될 수 있다. 이후, 제 2 모터(M)가 정지하면, 제 2 게이트(221)의 음압이 해재되고, 개방된 게이트 캡(122a)이 자동으로 회동하여, 제 1 게이트(122)를 폐색할 수 있다.
포집부(120)의 내측에는 필터부(130)가 제공되어 연결된 흡입부(110)를 통해 흡입된 오염 물질이 포집부(120) 내측에 수집되며, 상기 오염 물질이 제거된 흡입된 공기만이 배기구(103)측으로 이동하여 배출될 수 있도록 한다. 이때, 필터부(130)와 포집부(120) 사이의 측부 캐비티(123a)는 전술한 것과 같이, 포집부(120)에 내장된 필터부(130)의 외측과 포집부(120) 내측면간의 간격에 의해 한정되며, 흡입부(110)를 통해 흡입된 공기가 측부 캐비티(123a) 안에서 필터부(130)의 측부 외부면(130S)을 따라 회전하면서 사이클론 기류(CF)를 형성하고 오염 물질이 사이클론 기류(CF)를 따라 회전하면서 포집부(120)의 후면측, 또는 필터부(130) 후면과 포집부(120) 후면 사이의 이격된 공간에 형성된 후측 캐비티(123b)로 이동하고 모여 제 1 게이트(122)를 통해 방출될 수 있다.
종래의 포집부는 본 발명의 실시예에 따른 포집부(120)와 달리, 포집부(120)와 대응되는 구성인 먼지통의 내측 후면과 상기 먼지통 내측에 삽입되는 필터의 단부가 서로 밀착되거나, 필터의 교체를 위해 필터의 상기 단부가 먼지통의 내측 후면을 관통하여 외부로 노출된 구성을 가짐으로써, 본 발명의 실시예에 따른 후측 캐비티(123b)가 존재하지 않거나 존재하더라도, 먼지 저장 공간으로서 본 발명의 실시예에 대응되는 측부 캐비티와 후측 캐비티가 필터부에 의해 서로 격리된 구성을 갖는다. 이러한 종래 기술에 따른 먼지통의 경우 사이클론에 의해 발생되어 포집된 먼지가 후측으로 이동하게 되면 외부 오염 물질 중 머리카락과 같이 길이가 긴 오염 물질이 사이클론 기류에 의한 감김에 의해 필터의 단부에 걸려 엉키게 된다. 이 경우, 먼지통과 연결되어 포집된 먼지를 흡입하는 도킹 스테이션에서 먼지 비움 동작이 수행되더라도, 도킹 스테이션 측으로 엉켜있는 머리카락이나 머리카락에 엉킨 먼지 등이 용이하게 배출될 수 없거나 먼지 흡입 능력을 저하시키는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터부(130)와 포집부(120) 내측간이 서로 이격됨으로써, 특히 필터부(130)의 후측 단부가 포집부(120)의 내측 후면과 이격됨으로써, 측부 캐비티(123a)와 연결된 후측 캐비티(123b)가 확보되어, 포집부(120)로 흡입된 외부 공기가 사이클론 방식(CF)으로 회전하여 포집부(120) 후측으로 이동시 후측 캐비티(123b)측으로 이동된 오염 물질이 포집되고, 머리카락과 같은 이물질이 필터부(130)의 측부 표면(130S)에 걸리거나 감기지 않고 후측 캐비티(123b) 쪽으로 원활히 이동하여 도킹 스테이션(200)에 의한 먼지 방출시, 걸림 현상 없이 오염 물질들이, 제 1 및 2 게이트(122,221)측으로 쉽게 이동하게 된다.
따라서, 포집부(120)로 흡입된 공기 및 오염 물질이 사이클론화되어 측부 캐비티(123a) 내부를 회전하다가 후측 캐비티(123b) 측으로 이동하거나 모이고, 후측 캐비티(123b)로 이동한 오염 물질은 필터부(130) 외측이나 포집부(120) 내측에 걸리지 않은 상태로 오염 물질끼리 응집될 수 있다. 이 후, 응집된 오염 물질은 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹된 상태에서, 제 1 및 2 게이트(122,221)가 개방 및 연통되면서 포집부(120)에 모인 응집된 오염 물질이 사이클론 기류(CF)에 의해 도킹 스테이션(200)측으로 이동하여 자동으로 오염 물질이 수거될 수 있도록 한다.
도 6과 함께 도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 필터부(130)는 포집부(120)에 내장되어 흡입부(110)를 통해 포집부(120) 내부로 유입된 외부 공기 및 오염 물질 중 오염 물질을 걸러 흡입된 공기만을 선택적으로 외부로 용이하게 배출하여 흡입력의 감소없이 지속적으로 무선 청소기(100)가 오염 물질을 흡입할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 이러한 필터부(130)는 원통 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 필터부(130)는 후측으로 갈수록 점차 단면이 좁아지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 테이퍼 형상은 사이클론에 의해 먼지와 같은 오염 물질이 포집부(120)의 후측 캐비티(123b)에 이동하거나 응집되는 것을 촉진하고, 테이퍼 형상에 의해 후측 캐비티(123b)로 가는 사이클론 기류(CF)의 후측 기류에 의해 머리카락과 같은 긴 오염 물질이 필터부(130)에 걸리는 것을 방지할 수 있다.
필터부(130)는 외측에 구비되며 배기구(103)의 후면과 밀착되어 결합되고 내부 공간을 가지며, 1차 공기 정화를 위한 외부 필터(131)와, 상기 외부 필터(131)의 상기 내부 공간에 삽입되어 배치됨으로써, 외부 필터(131)를 거쳐 내부로 유입된 1차 정화된 공기를 2차 정화시켜 배기구(103) 및 배기 홀(103a)측으로 배출시키기 위한 내부 필터(132)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 외부 필터(131)는 외주면(130S)을 따라 형성된 다수개의 미세한 홀을 포함할 수 있다. 내부 필터(132)는 헤파 필터와 같은 미세 필터일 수 있다. 일 실시예에서, 외부 필터(131)는 후측으로 갈수록 점차 단면의 외경이 좁아지는 테이퍼면을 가질 수 있다. 무선 청소기(100)에 의한 청소 동작시, 외부 필터(131)의 외주면에 형성된 테이퍼면에 따른 경사를 따라 측부 캐비티(123a) 내에서 회전하는 흡입된 공기 및 오염 물질이 후측 캐비티(123b)측으로 이동함과 동시에 외부 필터(131)의 내측으로 이동되는데 이때 오염 물질은 입자가 커 외부 필터(131)의 내측으로 관통되지 못하고 후측 캐비티(123b)로 이동되며, 흡입된 공기만이 외부 필터(131)의 내측으로 유입될 수 있다.
일 실시예에서, 외부 필터(131)의 전면측에는 배기구(103) 후면과 밀착하여 배기구(103)의 후면과 연결되어 배기구(103)로 내부 공기가 이동될 수 있다. 외부 필터(131)의 내측에는 내부 필터(132)가 구비되어 외부 필터(131)로 유입된 공기가 내부 필터(132)를 거쳐 배기구(103)로 이동될 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 내부 필터(132)와 외부 필터(131)는 일정한 간격만큼 서로 이격되어 공기의 유동 거리를 확보할 수 있다. 일 실시예에서, 내부 필터(132)의 전면은 개방되어 내부 필터(132)의 외측으로부터 내측으로 유입된 공기가 배기구(103)로 이동될 수 있도록 한다. 이때, 포집부(120)로 흡입된 공기가 통과할 수 있는 입자 크기 측면에서, 내부 필터(132)가 외부 필터(131)보다 더 작은 입자를 필터링할 수 있도록 하여, 미처 외부 필터(131)를 관통하여 내측으로 유입된 미세한 크기의 오염 물질이더라도 내부 필터(132)에서 걸러져 배기구(103) 밖으로 배출되지 않도록 한다.
일 실시예에서, 내부 필터(132)는 사용자가 포집부(120)의 후면 개방구(124)를 개방시킨 후에 외부 필터(131)로부터 내부 필터(132)를 분리할 수 있으며, 일부 실시예에서는 내부 필터(132)의 하단에는 사용자가 외부 필터(131)로부터 내부 필터(132)를 쉽게 꺼내기 위한 핸들부(132p)가 제공될 수도 있다.
일 실시예에서, 포집부(120) 하면에 제 1 게이트(122)가 배치되어 후측 캐비티(123b)로 모여 응집된 오염 물질이 제 1 게이트(122)를 통해 도킹 스테이션(200)의 제 2 게이트(221)로 이동될 수 있다. 제 1 게이트(122)의 위치와 후측 캐비티(123b)의 너비에 따라 제 1 및 2 게이트(122,221)로의 오염 물질 흡입 능력에 차이와 머리카락과 같은 긴 오염 물질이 필터부(130)에 걸린 경우 제거 효과의 차이가 발생할 수 있다.
우선 본 발명의 실시예에 따르면, 후측 캐비티(123b)의 영역이 제 1 게이트(122)에 의해, 필터부(130)의 연장 방향(LC)의 수직 방향으로 적어도 일부가 노출된다. 예를 들어, 필터부(130)의 후측 단부가 과도하게 돌출되는 경우 후측 캐비티(123b)의 너비가 좁아져 오염 물질이 충분히 후측 캐비티(123b)측으로 포집 및 응집되기 어렵고, 이후 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹되는 경우 제 1 및 2 게이트(122,221)가 개방시 필터부(130) 후측으로 오염 물질이 걸려져 충분히 도킹 스테이션(200)측으로 이동하기 어려울 수 있다. 또한, 필터부(130)에 머리카락과 같은 긴 오염 물질이 감겨서 걸린 경우, 제 1 및 2 게이트(122,221)가 개방되더라도 사이클론 기류(CF)가 감긴 상태의 오염 물질을 제거하는데 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 게이트(122)의 내측 너비와 제 1 게이트(122)의 수직선상에 위치하는 돌출된 필터부(130) 후측의 돌출너비가 일정 비율 범위 내로 하여 후측 캐비티(123b)로 오염 물질이 이동, 및 응집되는 것을 용이하게 하교, 도킹 스테이션(200)에 의한 먼지 비움 동작시 무선 청소기(100)에 포집된 오염 물질을 제 1 및 제 2 게이트(122,221)측으로 용이하게 이동시켜 배출 효율을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 것과 같이, 필터부(130)의 연장 방향(LC)을 따른 후측 돌출 너비(w1)는 제 1 게이트(122)의 너비(w2)보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 필터부(130)의 후측 돌출 너비(w1)는 제 1 게이트(122)의 너비(w2) 대비 0 이상 90 % 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 필터부(130)의 후측 돌출 너비(w1)는 필터부(130)의 제 1 게이트(122)의 전면측 단부와 수직선 상에 위치하는 후측 부분을 시작점으로 하여 후면측 방향으로의 크기로 정의된다. 더욱 바람직하게는, 필터부(130)의 후측 돌출 너비(w1)는 제 1 게이트(122)의 너비(w2) 대비 0 보다 크고 80% 이하인 것이 바람직하다. 필터부(130)의 후측 돌출부가 제 1 게이트(122)의 전면측 단부보다 더 후면측으로 돌출될수록 도킹 스테이션(200)의 먼지 배출 동작시 포집부(120)의 캐비티(123a, 123b) 내에서 사이클론 기류(CF)가 극대화될 수 있다. 이에 의해 포집부(120)로 흡입된 공기 및 오염 물질이 측부 캐비티(123a) 내측을 따라 회전하며 필터부(130)의 측부 외주면(130S)에 형성된 테이퍼면을 따라 이동하고, 이를 통해 후측 캐비티(123b)로 이동된 오염 물질이 제 1 게이트(122)를 통해 도킹 스테이션(200)측으로 효율적으로 배출될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도킹 스테이션(200)의 측단면도들이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도킹 스테이션(200)의 구동 방법을 설명하기 위한 전력 다이어그램들이다. 또한, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션(200)의 평면도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도킹 스테이션(200)의 먼지 배출 동작시의 공기 흐름을 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 도킹 스테이션(200)은 무선 청소기(100)와 결합되어 무선 청소기(100)를 거치함과 동시에 무선 청소기(100)의 배터리를 충전하고, 무선 청소기(100)의 포집부에 응축된 오염 물질을 수거할 수 있다. 도킹 스테이션(200)은 지면상에 기립되어, 무선 청소기(100)의 포집부(120)가 상측에 안착되어 도킹 스테이션(200)에 무선 청소기(100)가 동시에 거치될 수 있도록 한다.
도킹 스테이션(200)에는 제 2 모터(M)가 제공되며, 이러한 제 2 모터(M)의 기동을 통해 발생한 음압으로 도킹된 무선 청소기(100)의 제 1 게이트(122)를 개방시키고, 개방된 제 1 게이트(122)를 통해 포집부(120) 내부의 오염 물질을 제 2 게이트(221)측으로 흡인시킬 수 있다.
제 2 모터(M)는 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹과 동시에 구동되어 오염 물질 수집을 수행할 수 있고, 사용자가 도 8에 도시된 것과 같이, 도킹 스테이션(200) 상면에 구비된 조작부(270)의 조작 버튼들을 조작하여 수동 제어될 수 있다. 제 2 모터(M)는 도킹 스테이션(200)의 하측에 내장되며 수집관(222)과 연결됨으로써 제 2 모터(M) 구동시, 도 10에 도시된 것과 같이, 화살표의 방향을 따라, 외부 공기가 무선 청소기(100)의 흡입부(110) 및/또는 배기구(103)를 통해 유입되면서 포집부(120)를 통해 도킹 스테이션(200) 후면 하측에 구비된 공기 배기부(202)로 공기가 배출된다. 포집부(120) 내에 포집된 오염 물질은 제 1 및 2 게이트(122,221)를 거쳐 수집관(222)으로 흡입되고, 이를 통해 수집 봉투(223) 내측으로 저장 및 수거될 수 있도록 한다. 또한, 무선 청소기(100)의 배기구(103)와 흡입부(110)를 통해 외부 공기가 유입되므로, 포집부(120) 내의 오염 물질이 수집됨과 동시에 무선 청소기(100)의 필터부의 청소가 수행될 수 있다.
도킹 스테이션(200)의 전면 하측에는 포집부(120)의 수평 너비와 동일한 정도의 너비를 가지고, 전면측으로 돌출된 돌출부(201)가 형성되며, 이러한 돌출부(201) 상면에는 포집부(120)가 내측으로 삽입 및 안착될 수 있도록 하측 방향으로 함몰(recess)된 결합부(210)가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 돌출부(201)의 전면을 포함한 도킹 스테이션(200)의 전면측에는 무선 청소기(100)가 도킹시 무선 청소기(100) 후면 일부가 도킹 스테이션(200)의 전면측으로 내삽되어 끼움 결합되고, 상측으로 슬라이드 이동될 수 있도록 무선 청소기(100)의 후면 형상에 대응되게 일부 함몰된 홈이 형성될 수 있다.
결합부(210)는 포집부(120)의 하단 형상과 동일하게 함몰 형성되며, 이러한 결합부(210) 내측공간으로 포집부(120)가 안착됨과 동시에 흡입부(110)는 도킹 스테이션(200)의 돌출부(201) 전면측으로 구비되면서 용이하고 안정적으로 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)상에 도킹 및 거치될 수 있도록 한다.
결합부(210)의 함몰된 내측면 중 포집부(120)의 제 1 게이트(122)를 마주보는 위치에 수집부(220)가 구비되어 제 1 게이트(122)로부터 포집부(120)에 포집된 오염 물질을 수거할 수 있다.
수집부(220)는 상단에 위치하며, 결합부(210) 내측과 연결되는 제 2 게이트(221)에 연결되어 도킹 스테이션(200) 내측 하단으로 연장되고 제 2 모터(M)에 의해 내부가 진공 및 흡입상태가 되어 포집부(120)로부터 오염 물질을 흡입하는 수집관(222) 및 수집관(222) 하단과 연결되어 수집관(222)으로부터 수집된 오염 물질을 수거 및 보관하는 수집 봉투(223)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 게이트(221)는 개방된 상태의 홀로 이루어지거나, 게이트 캡(122a)과 유사한 게이트 도어를 가질 수 있으며, 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)과 도킹시 상기 제 2 게이트(221)와 내부가 연결된 수집관(222) 내 진공 상태 및 흡입력에 의해 게이트 캡(122a)이 수집관(222) 내측으로 회동되어 제 1 게이트(122)와 제 2 게이트(221)의 내부가 연통된다. 일부 실시예에서, 제 2 게이트(221)는 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로부터 분리된 동안, 수집부(220)를 폐쇄하여 악취와 같은 문제를 방지할 수 있다. 이를 위해, 제 2 게이트(221)에는 게이트 캡(122a)과 유사한 게이트 캡이 제공될 수 있으며, 이에 관하여는 게이트 캡(122a)과 관련된 개시 사항을 참조할 수 있다.
일 실시예에서, 수집관(222)은 도킹 스테이션(200)의 돌출부(201)에 내장되어 제 2 게이트(221)를 중심으로 하측으로 연장되는 것으로, 제 2 모터(M)와 연통되어 수집관(222) 내측을 음압 상태로 만들어 제 2 모터(M) 구동시 수집관(222)의 흡입력을 통해 제 1 게이트(122) 또한 개방되어 포집부(120)에 포집된 오염 물질은 내부가 연통된 제 1 및 2 게이트(122,221)를 통해 수집관(222)으로 이동될 수 있다. 특히, 수집관(222)은 하측으로 연장되기 때문에 제 1 및 2 게이트(122,221)가 개방되는 경우 제 2 모터(M)에 의한 흡입력뿐만 아니라 오염 물질이 가지는 하중을 통해 수집 봉투(223)측으로 효율적으로 낙하할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 수집관(222) 하단에는 수집관(222)측으로 흡입된 오염 물질이 수거되는 수집 봉투(223)가 제공된다. 수집 봉투(223) 내측으로 오염 물질이 수집되고, 이후 사용자가 오염 물질로 가득 찬 수집 봉투(223)를 교체하여 도킹 스테이션(200) 내측으로 유입된 오염 물질을 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 도 7b에 도시된 것과 같이, 수집 봉투(223)의 양측에는 가압판(224)이 추가로 제공될 수 있다. 가압판(224)은 한 쌍으로 이루어져 돌출부(201)에 내장되며, 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로부터 분리되면 가압판(224)은 자동으로 화살표로 나타낸 것과 같이 수집 봉투(223)측으로 수평 이동되어 수집 봉투(223)를 압착하는 역할을 수행한다.
수집 봉투(223)의 용량이 다 차지 않았음에도 수집 봉투(223)의 용량이 다 충전되었다고 제 1 감지부(225)가 판단하여, 사용자에게 수집 봉투(223)의 교체를 안내할 우려가 존재한다. 따라서, 제 2 모터(M)가 구동을 정지하거나 무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로부터 분리되는 경우 한 쌍의 가압판(224)이 수집 봉투(223)측으로 가압하여 밀착됨으로써 수집 봉투(223)를 압착하거나 오염 물질의 부피를 감소시킬 수 있다.
수집 봉투(223)가 설치된 수집관(222) 말단 내측에는 제 1 감지부(225)가 구비되어 하측에 위치한 수집 봉투(223) 내 오염 물질의 양을 직접 감지하거나 제 2 모터(M)의 구동시 부하를 감지하여, 수집 봉투(223) 내부에 오염 물질의 양을 판별한다. 수집 봉투(223) 내에 수용된 오염 물질이 기설정량 이상으로 감지되는 경우 도킹 스테이션(200)에 구비된 디스플레이나 스피커 등의 알림 모듈(도면에 미도시)을 통해 외부로 수집 봉투(223)의 교체 알람을 송출하여 사용자에게 안내할 수 있다.
일 실시예에서, 돌출부(201)가 구비된 측이 아닌 도킹 스테이션(200)의 상단 전면측에는, 전술한 것과 같이 결합부(210)로 도킹된 무선 청소기(100)의 충전구(104)와 전기적 결합될 수 있는 충전부(230)가 제공될 수 있다. 충전부(230)는 충전구(104)의 충전 방법에 따라 무선 충전이 가능한 상태로 구비될 수 있고, 단자 형태의 충전구(104)와 결합될 수 있는 충전 단자(231)가 함몰 형성될 수도 있다. 즉, 바 형상으로 돌출 형성된 충전구(104)가 끼워져 결합될 수 있도록 충전구(104)와 대응되는 형상으로 함몰된 충전 단자(231)가 포함되어 충전 단자(231) 내측으로 충전구(104)를 끼워 전기적으로 결합시킬 수 있고, 이를 통해 무선 청소기(100)를 충전시킬 수도 있다.
일 실시예에서, 도킹 스테이션(200)은 결합부(210) 내측으로 포집부(120)를 내삽하여 고정함으로써 거치할 수 있고, 돌출부(201)상에 안착된 무선 청소기(100)의 충전구(104)와 대응되는 위치에는 충전부(230)가 제공되어 무선 청소기(100) 거치와 함께 무선 청소기(100) 충전도 함께 수행할 수 있도록 한다.
이때, 상술된 바와 같이 도킹 스테이션(200)은 상단에 위치한 조작부(270)를 통해 사용자가 직접 조작하여 포집부(120)에 포집된 오염 물질 수거를 인위적으로 수행할 수 있으나 결합부(210)에 안착됨과 동시에 자동으로 제 2 모터(M)가 구동되도록 기설정하여 오염 물질을 수거할 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 조작부(270)는, 도 9에 도시된 것과 같이, 기립된 청소 장치(1)의 전면을 마주보고 사용자가 서 있을 때에 조작이 편리하고, 시인성을 증대시키기 위해 후면에서 전면 방향으로 하향 경사지게 배치될 수도 있다. 또한, 조작부(270)에는 제 2 모터(M)가 가변적인 기체 흐름의 유속을 만드는 것을 수동으로 또는 자동으로 설정할 수 있는 사용자 인터페이스가 제공될 수도 있다.
포집부(120)에 포집된 오염 물질이 충분히 도킹 스테이션(200)측으로 수집되었음에도 불구하고 지속적으로 제 2 모터(M)를 구동하는 경우 전력소모가 과도하게 발생할 수 있고, 일정시간 제 2 모터(M)가 구동되도록 기설정하더라도 무선 청소기(100)가 단기간 이용되어 포집부(120)에 포집된 오염 물질이 상당히 적은 경우 제 2 모터(M)가 과도하게 구동될 수도 있다. 또한, 반대로 포집부(120) 상에 과도하게 오염 물질이 충진되어 있는 경우에도 기설정된 제 2 모터(M) 구동시간 외에도 추가적으로 제 2 모터(M)가 구동되어야 할 필요가 존재한다. 따라서, 일 실시예에서, 도킹 스테이션(200)에는 포집부(120) 내측에 구비된 오염 물질의 양을 감지하고, 이를 통해 제 2 모터(M)의 구동 또는 정지시킬 수 있는 제 2 감지부(도 3의 240 참조)가 추가로 제공될 수 있다.
제 2 감지부(240)는 충전부(230) 하측에 구비되어 결합부(210) 내측으로 내삽된 포집부(120)의 하면과 밀착되어 포집부(120) 내측 후면, 즉 후측 캐비티(123b)에 내장된 오염 물질의 양을 감지하고, 이를 통해 추가적으로 제 2 모터(M)를 구동하거나 또는 오염 물질의 양이 감지되지 않으면 제 2 모터(M)를 정지시키는 역할을 수행한다.
일 실시예에서, 제 2 감지부(240)는 적외선 카메라 또는 감지센서로 이루어져 포집부(120)의 내측으로 포집된 오염 물질의 양을 감지할 수 있다. 이때, 포집부(120)는 투영이 가능한 재질로 제작됨으로써 제 2 감지부(240)에서 발산되는 적외선이 투영될 뿐만 아니라 외부에서도 사용자가 육안으로 포집부(120) 내 오염 물질의 포집 정도를 확인하여 직접 포집부(120)를 무선 청소기 프레임(101)으로부터 분리하여 해체 및 세척할 수 있고, 도킹 스테이션(200)에 도킹하여 수집부(220)로부터 포집부(120) 내 오염 물질이 수거될 수 있도록 한다.
따라서, 제 2 감지부(240)는 도킹 스테이션(200) 내 제어부(도면에 미도시)와 연결됨으로써 제 2 감지부(240)에서 감지된 포집부(120) 내 오염 물질 양에 따라 제어부가 제 2 모터(M)의 구동을 제어함으로써 포집부(120) 내 오염 물질이 완전히 제거될 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 제 2 모터(M)의 기동은 포집부(120)의 먼지 배출이 일어나는 동안 흡입력을 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 제 2 모터(M)에 인가되는 전력을 조절하여, 그 회전 속도를 제어함으로써, 흡입력의 가변을 유도할 수 있다. 무선 청소기(100)의 흡입부(110), 포집부(120) 및 필터부(130)에 점착되거나 감겨서 고착된 먼지나 머리카락과 같은 오염 물질, 또는 도킹 스테이션(200)의 결합부(210) 및 오염 물질의 이동 경로인 수집관(222)에 점착되거나 감겨서 고착된 상기 오염 물질에 대하여, 먼지 흡입을 위한 기체 흐름에 속도 변화를 유도함으로써 상기 오염 물질의 탈락을 쉽게 유도하여 최종적으로 수집부(220)로 인입시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 흡입력의 가변을 위해, 제 2 모터(M)에 인가되는 전력 신호는 비제한적 예로서, 사인파, 삼각파, 구형파와 같은 일종의 펄스 파형을 가질 수 있다. 펄스 파형은 상승 또는 하강의 램프 구간을 가질 수 있어, 제 2 모터(M)의 갑작스런 속도 변화에 따른 진동을 최소화하면서 유속 변화를 유도할 수도 있다. 제 2 모터(M)에 인가되는 파형의 변화는 초퍼 제어, 스위칭 파워와 같은 펄스 진폭 변조(pulse width modulation; PWM)에 의해 펄스 폭이나 듀티 사이클을 조정하는 방식에 의해 이루어질 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도킹 스테이션(200)의 구동 방법을 설명하기 위한 전력 다이어그램들이다.
도 8a를 참조하면, 오염 물질의 흡입을 위한 기체 유속의 가변을 위하여, 제 2 모터(M)에 인가된 전력 신호로서 일정 시간 동안, 즉 T2 - T2 시간, 예를 들면 10 초 동안, 전력 펄스 신호가 인가될 수 있으며, 상기 전력 펄스 신호는 일정 시간 동안 제 2 모터(M)의 기동을 온/오프시킬 수 있으며, 이에 의해 단속적인 유속 변화를 유도할 수 있다. 이때, On 펄스 신호의 폭이 Off 펄스 신호의 폭보다 크게 함으로써 일정 정도의 흡입률을 유지할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제 2 모터(M)에 인가되는 전력 신호로서 일정 시간 동안 전력 펄스 신호를 인가하되, P1 및 P2와 같이 크기가 서로 다른 전력 신호를 교번하여 인가함으로써, 제 2 모터(M)의 기동이 흡입력을 발생시키는 유효 유속을 유지하는 상태에서 유속을 가변할 수 있도록 할 수 있다.
전술한 실시예들은 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 2 모터(M)에 인가되는 전력 신호의 제어를 통해 일정 시간 동안 그 회전 속도의 증감을 반복함으로써, 상기 흡입을 위한 기체 흐름의 속도를 가변시켜 흡입력의 맥동을 유도할 수 있으며, 이에 의해 오염 물질의 배출 시간 동안 상기 오염 물질의 완전한 수집을 유도할 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이, 제 2 모터(M)에 인가되는 전력을 가변하는 전술한 방식에 따라 일정시간 동안 흡입 기류의 맥동을 유도하는 방식은 도킹 스테이션(200) 내에 기류를 변조시키기 위한 가변 밸브나 가변 게이트와 같은 별도의 기구적 도움없이, 모터(M)를 제어하는 제어 회로에 의한 전력 신호만으로 맥동을 유도할 수 있기 때문에, 도킹 스테이션의 내부 구조를 단순화하여, 제작과 유지 보수 측면에서 경제적인 도킹 스테이션을 제공할 수 있다.
무선 청소기(100)가 도킹 스테이션(200)으로 도킹시 결합부(210)로 인입된 포집부(120)의 제 1 게이트(122)가 개방되어 상기 포집부(120) 내부로 포집된 오염 물질이 수집부(220) 내측으로 이동하게 되는데 오염 물질 내에는 먼지와 함께 박테리아, 바이러스 또는 벌레와 같은 병원성 개체가 함께 포함되어 포집 및 수집된다. 세균은 흡입부(110) 또는 수집부(220) 내부에서 번식할 수 있고, 특히 오염 물질이 습기가 있는 경우 빠르게 번식할 수 있으며, 미세한 크기를 가지기 때문에 필터부(130)를 거쳐 외부 공기중으로 다량의 세균들이 배출될 우려도 있다.
일 실시예에서, 도킹 스테이션(200)은 오염 물질을 살균 처리할 수 있는 살균부(250)를 추가로 포함할 수 있다. 살균부(250)는, 예를 들면, DNA 파괴 또는 포피린 반응 분해와 같은 살균 효과를 갖는 파장과 출력을 갖는 자외선 살균 램프, 또는 자외선 살균 LED와 같은 광원에 의한 살균 장치, 히터와 같은 고열에 의한 살균 장치, 또는 약품 분사에 의한 살균 장치, 또는 이의 조합을 포함할 수 있으며, 단일 또는 다수의 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 살균부(230)는 바이러스, 박테리아 또는 벌레와 같은 병원성 물질이나 개체를 분해 또는 사멸시켜 위생과 냄새 문제를 개선하거나 제거할 수 있는 여하의 수단이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 살균부(250)은 수집부(220)의 일부 영역에 부설되어, 도킹 스테이션(200)이 무선 청소기(100)의 포집부(120)의 도킹 상태를 감지하면 자동으로 구동되거나 사용자가 조작부(270)를 조작함으로써 구동될 수 있다. 다른 실시예에서, 살균부(250)는 후술하는 수집 봉투(223)와 같은 다른 장소에 부설될 수도 있다.
일 실시예에서, 포집부(120)는 제 2 살균 모듈(252)에서 조사하는 UV-C와 같은 자외선이 투과될 수 있는 재질로 이루어져 상기 포집부(120)에 내장된 오염 물질이 자외선 살균 처리될 수 있다. 일 실시예에서는, 살균을 위해 포집부(120)를 조사한 자외선이 외부로 투과되어 사용자에게 노출되는 것을 방지하기 위해 포집부(120)의 상단은 자외선이 투과할 수 없는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 포집부(120) 상단을 감싸 포집부(120) 하측에서 상측 방향으로 자외선을 투과하는 살균부(250)의 자외선이 외부로 노출되지 않도록 하는 가림구(도 2b의 105 참조)가 추가로 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 가림구(105)는 도 3과 같이 원통 형상의 포집부(120) 상단을 감싸는 형태로 이루어지며, 청소기 프레임(101) 중 손잡이(102)의 하단 양측으로 각각 포집부(120) 상단 형상과 같이 하측으로 굴곡되어 연장된다. 따라서, 사용자가 포집부(120)를 청소기 프레임(101) 하측, 즉 배기구(103) 후면에 결합 및 고정할 때 가림구(105)의 하측으로 포집부(120) 상단이 밀착되어 구비될 수 있도록 가이드 역할을 함과 동시에 제 2 살균 모듈(252)에서 조사된 자외선이 포집부(120)를 완전 투과하여 도킹 스테이션(200) 상측으로 자외선이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도킹 스테이션(200)은 전술한 살균부(250)와 함께 또는 단독으로 도킹 스테이션(200)의 구동에 의해 발생하는 폐열을 이용하여 살균을 수행하기 위한 살균 장치를 포함할 수 있다. 상기 폐열은 주로 제 2 모터(M)에서 발생하며, 상기 폐열이 전술한 히터의 에너지 원으로 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 7c를 참조하면, 도킹 스테이션(200)은 도킹 스테이션(200)의 공기 배기부(202)와 결합부(210)를 연통시켜, 도킹 스테이션(200)의 내부와 외부에 기류 순환계를 형성하는 순환 튜브(253)를 더 포함할 수 있다. 순환 튜브(253)의 일단인 제 1 어댑터(253A)는 도킹 스테이션(200)의 결합부(210)에 결합되고, 타단인 제 2 어댑터(253B)는 도킹 스테이션(200)의 배기부(202)에 결합될 수 있다. 순환 튜브(253)의 제 1 어댑터(253A)와 제 2 어댑터(253B)는 튜브(253T)로 연결될 수 있다. 튜브(253T)는 자바라 또는 주름관일 수 있으며, 가요성(flexibility)을 가질 수 있으며, PVC와 같은 합성 수지로 제조될 수 있다. 제 2 모터(M) 동작시 모터(M)의 발열에 의해 발생한 열에 의해, 도킹 스테이션(200)의 결합부(210)부터 수집 봉투(223)를 통과하여 배기부(202)를 지나는 내부 기체 유로와 순환 튜브(253)에 의해 제공되는 외부 기체 유로를 지나는 기체는 화살표 K로 나타낸 것과 같이 순환하면서 가열되어 도킹 스테이션(200) 내부, 특히 수집관(222)을 포함하는 결합부(210)부터 수집 봉투(223)까지의 기체 경로의 살균을 도울 수 있다.
다시 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일 실시예에서, 조작부(270)는 도킹 스테이션(200)의 최상면에 구비되어 사용자가 도킹 스테이션(200)의 구동을 제어할 수 있다. 또한, 조작부(270)가 구비되는 도킹 스테이션(200)의 상면에는 스피커나 디스플레이와 같이 사용자에게 도킹 스테이션(200)의 구동 상황을 외부로 안내할 수 있는 수단이 함께 구비되어 도킹 스테이션(200)의 구동 상황을 외부 사용자에게 안내할 수 있도록 한다.
따라서, 상술된 구성을 갖는 무선 청소기(100) 및 도킹 스테이션(200)을 포함하는 청소 장치(1)를 통해 사용을 마친 무선 청소기(100)를 도킹 스테이션(200)에 도킹하여 무선 청소기(100)를 거치하고, 무선 청소기(100)를 충전할 수 있고, 이러한 거치와 동시에 자동으로 무선 청소기로 포집된 먼지를 도킹 스테이션(200)측으로 인출하여 무선 청소기(100) 내부 오염 물질의 제거를 가능하게 함으로써 무선 청소기(100)의 사용성 및 기능성이 향상되고, 사용자가 손수 무선 청소기 내 먼지 제거를 하는 수고를 덜어줄 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 청소 장치
100: 무선 청소기
200: 도킹 스테이션

Claims (11)

  1. 무선 청소기 및 상기 무선 청소기를 거치하는 도킹 스테이션을 포함하며,
    상기 무선 청소기는 제 1 모터, 상기 모터의 기동을 위한 배터리의 충전을 위한 충전구 및 배기구를 갖는 청소기 프레임; 상기 청소기 프레임에 해제 가능하게 결합되고, 포집된 오염 물질을 방출하기 위한 개방구 및 상기 개방구를 개방 및 폐색하기 위한 게이트 캡을 포함하는 제 1 게이트를 갖는 포집부; 및 상기 포집부의 내측에 배치되는 필터부를 포함하고,
    상기 도킹 스테이션은 상기 무선 청소기의 거치시 상기 제 1 게이트와 대응되는 위치에 배치되고 상기 비움 동작시 상기 제 1 게이트와 연통되는 제 2 게이트를 갖는 결합부; 상기 결합부 내측에 상기 제 2 게이트를 통해 상기 포집부와 연통되고 상기 포집부에 포집된 오염 물질을 흡입하여 수거하는 수집부; 상기 결합부에 상기 포집부의 거치시 상기 충전구와 결합되는 충전부; 및 상기 수집부로 상기 포집부에 수용된 오염 물질을 흡입 압력을 제공하는 제 2 모터를 포함하며,
    상기 제 1 게이트의 상기 개방구는 상기 무선 청소기의 상기 필터부의 연장 방향에 수직한 방향으로 상기 포집부의 내부 공간을 노출시키며, 상기 제 2 모터의 기동에 의해 상기 포집부에 수용된 오염 물질이 상기 수집부로 이동하는 먼지 비움이 수행되며,
    상기 필터부의 후면과 상기 포집부의 내측 후면은 서로 이격되어 상기 포집부의 내측에 후측 캐비티가 형성되며,
    상기 필터부의 후측 돌출 너비는 상기 제 1 게이트의 너비 대비 0 이상 90 % 이하의 크기를 갖는 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포집부의 내부 공간은 상기 필터부와의 사이에 정의되는 측부 캐비티 를 포함하며,
    상기 개구부에 의해 상기 측부 캐비티가 노출되는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 게이트는 상기 포집부가 상기 결합부 내측에 장착시 상기 제 1 게이트와 동일 수직선상에 위치하는 자동으로 전력 충전 및 번지 비움이 가능한 청소 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트는 상기 포집부의 하면 후측에 제공되는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포집부의 하면에는 상기 게이트 캡의 일단과 결합되어 상기 게이트 캡을 회동시켜 상기 제 1 게이트를 개폐시키는 힌지를 포함하는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터부는,
    원통 형상을 가지며, 후측으로 갈수록 단면 너비가 줄어드는 테이퍼면이 형성된 외주면을 따라 형성되고 내부 공간을 정의하는 외부 필터; 및
    상기 외부 필터의 상기 내부 공간 내에 배치되고 미세 먼지 정화가 가능하고, 외부 인출을 위해 하단에 핸들부가 제공되는 내부 필터를 포함하는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  7. 삭제
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 수집 봉투의 전후측에는 각각 상기 수집 봉투의 높이와 대응되는 판 형상의 가압판이 구비되고,
    상기 가압판은 상기 무선 청소기가 상기 도킹 스테이션으로부터 분리되면 상기 수집 봉투측으로 이동하여 상기 수집 봉투를 가압하는 것을 특징으로 하는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 외부로 알림을 출력하는 알림 모듈을 포함하고,
    상기 수집관 하단 내측에는 상기 수집 봉투의 내측에 수집된 오염 물질의 양을 감지하는 제 1 감지부가 제공되며,
    상기 제 1 감지부가 감지한 상기 수집 봉투 내 오염 물질의 양이 기설정된 양을 초과하면 상기 알림 모듈을 통해 외부로 알림이 출력되는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 자외선 살균 램프, 자외선 살균 LED, 고열에 의한 살균 장치 또는 약품 분사에 의한 살균 장치를 더 포함하는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 모터는 기동 중에 흡입력의 가변을 위해 일정 시간 동안 회전 속도의 증감을 반복하거나 온/오프되는 자동으로 전력 충전 및 먼지 비움이 가능한 청소 장치.
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