KR20150128427A

KR20150128427A - 진공 청소기

Info

Publication number: KR20150128427A
Application number: KR1020140055792A
Authority: KR
Inventors: 이창훈; 임화진; 하건호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-18
Also published as: EP2941993A1; CN105078368A; EP2941993B1; US20150320285A1; AU2015201931A1

Abstract

본 명세서는 진공 청소기에 관한 것이다.
일 측면에 따른 진공 청소기는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부; 상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및 상기 배터리의 출력 전압을 승압시키는 부스트 컨버터를 포함하고, 상기 부스트 컨버터에 의해서 승압된 직류 전압이 상기 흡입모터로 제공된다.

Description

진공 청소기{Vacuum cleaner}

본 명세서는 진공 청소기에 관한 것이다.

일반적으로 진공 청소기는 본체 내부에 장착되는 흡입 모터에 의하여 발생되는 흡입력을 이용하여, 먼지가 포함된 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 먼지를 필터링하는 장치이다.

이러한 진공 청소기는 수동 청소기와 자동 청소기로 구분된다. 수동 청소기는 사용자가 직접 청소를 수행하여야 하는 청소기이고, 자동 청소기는 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 청소기이다.

상기 수동 청소기는, 흡입 노즐이 본체와는 별도로 구비되어 연결관에 의해 연결되는 캐니스터 방식과, 흡입 노즐이 본체와 결합되는 업라이트 방식으로 구별할 수 있다.

선행문헌1인 대한민국공개특허공보 제10-2006-0118796호(공개일 2006.11.24.)에는 청소기의 전원코드 인출구가 개시된다.

선행문헌1에는 본체 내에 코드릴어셈블리가 구비되고, 전원코드를 콘센트에 연결함으로써, 상기 본체가 전원을 공급받을 수 있다.

이와 같은 선행문헌1의 경우 코드릴어셈블리에 의해서 청소기가 전원을 공급받으므로, 청소기를 이용하여 청소 수행 시 청소기는 코드릴어셈블리에 감긴 코드의 길이 만큼 이동할 수 있으므로, 청소에 제약이 있다.

선행문헌2인 대한민국공개특허공보 제10-2008-0105847호(공개일 2008.12.04.)에는 진공 청소기가 개시된다.

선행문헌2의 진공 청소기는, 배터리와 충전기를 가지는 본체와, 본체에 분리 가능하게 연결되는 코드릴 조립체를 포함한다.

상기 진공 청소기는, 본체를 코드릴 조립체에 연결하여 상용 전원을 공급받고 배터리를 충전할 수 있으며, 코드릴 조립체가 본체에 분리된 상태에서는 배터리의 직류 전원을 공급받아 작동하게 된다.

상기 본체에는 연결코드 삽입홀이 구비되고, 상기 코드릴조립체는 연결코드를 구비한다.

그런데, 선행문헌2에 의하면, 청소기가 배터리의 전원을 공급받아 작동할 수 있으므로, 이동이 자유로워 청소의 제약은 없으나, 코드릴 조립체에는 220V 상용 전원이 인가될 수 있으며, 이는 IEC 60950에서 정하는 안전 기준인 42.4V 보다 크다. 따라서, 코드릴 조립체의 전원코드를 콘센트에 연결하고 연결코드를 본체에 연결하지 않은 상태에서 사용자가 연결코드를 만지는 경우 사용자가 위험한 문제가 있다.

또한, 청소기 내에 배터리가 내장되어 있으므로 청소기의 연결코드 삽입홀의 단자에도 전원이 인가될 수 있다. 따라서, 사용자의 안전을 위하여 상기 배터리의 전압은 42.4V 이하로 유지되어야 한다.

일반적으로 청소기에 구비되는 흡입모터의 출력이 높을수록 흡입력이 높다. 그런데, 선행문헌2에 의하면, 배터리의 전압이 42.4V 이하로 유지되므로 고출력의 흡입모터를 사용하지 못하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 이동이 편리하며, 높은 흡입력을 발생하는 진공 청소기를 제공하는 것에 있다.

일 측면에 따른 진공 청소기는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부; 상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및 상기 배터리의 출력 전압을 승압시키는 부스트 컨버터를 포함하고, 상기 부스트 컨버터에 의해서 승압된 직류 전압이 상기 흡입모터로 제공된다.

또한, 상기 충전기는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키며, 상기 청소기 본체로 42.4V 이하의 직류 전압을 제공한다.

또한, 상기 배터리의 충전 전압은 42.4V 이하이다.

또한, 상기 흡입모터로 제공되는 최대 직류 전압은 84.8V 이상이고, 상기 흡입모터의 최대 출력은 600W 이상이다.

다른 측면에 따른 진공 청소기는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부; 상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리; 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및 상기 충전기에서 출력된 전압을 승압시키는 부스트 컨버터를 포함하고, 상기 부스트 컨버터에 의해서 승압된 전압이 상기 배터리로 제공된다.

또한, 상기 배터리의 최대 충전 전압은 42.4V를 초과한다.

또한, 상기 부스트 컨버터는 절연형 부스트 컨버터로서, 변압기와 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함한다.

또한, 상기 부스트 컨버터는 인덕터, 다이오드, 캐피시터 및 스위칭 소자를 포함하고, 상기 부스트 컨버터와 상기 배터리 사이에는 절연을 위한 변압기가 구비된다.

또한, 상기 부스트 컨버터는 절연형 부스트 컨버터로서, 변압기와 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함하고, 상기 부스트 컨버터와 상기 배터리 사이에는 절연을 위한 변압기가 구비된다.

또 다른 측면에 따른 진공 청소기는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부; 상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부; 상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 복수의 배터리; 상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수의 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및 상기 복수의 배터리의 충전 시 상기 복수의 배터리를 병렬로 연결시키고, 상기 복수의 배터리의 방전 시 상기 복수의 배터리를 직렬로 연결시키는 스위칭 기구를 포함한다.

또한, 상기 충전기는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키며, 상기 청소기 본체로 42.4V 이하의 직류 전압을 제공하고, 상기 복수의 배터리 각각의 충전 전압은 42.4V이하이다.

또한, 상기 스위칭 기구는, 상기 복수의 배터리의 충전 시 온되고 방전 시 오프되는 충전용 스위칭 기구와, 상기 복수의 배터리의 방전 시 온되고 충전 시 오프되는 방전용 스위칭 기구를 포함한다.

또한, 상기 배터리는 제1배터리와 제2배터리를 포함하고, 상기 충전용 스위칭 기구는, 상기 제2배터리와 상기 충전기의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제1충전용 스위치와, 상기 제1배터리와 상기 충전기의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제2충전용 스위치와, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제3충전용 스위치를 포함한다.

또한, 상기 방전용 스위칭 기구는, 상기 제1배터리와 상기 흡입모터 또는 상기 흡입모터를 제어하는 컨트롤러의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제1방전용 스위치와, 상기 제2배터리와 상기 흡입모터 또는 컨트롤러의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제2방전용 스위치와, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제3방전용 스위치를 포함한다.

제안되는 발명에 의하면, 상기 배터리의 출력 전압을 상기 부스트 컨버터가 승압하여 상기 흡입모터로 제공하므로, 상기 흡입모터가 고출력을 낼 수 있으며, 이에 따라 상기 청소기의 흡입력이 증가되어 청소 성능이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 실시 예에서 상기 배터리의 충전 전압은 42.4V 이하이므로, 상기 본체 커넥터에 절연 장치를 구비하지 않아도 사용자의 안전에 문제가 없다.

또한, 복수의 배터리가 충전 시에는 병렬로 연결되고, 방전 시에 직렬로 연결되므로, 상기 흡입모터가 고출력을 낼 수 있고 이에 따라 청소기의 흡입력이 증가되는 장점이 있다.

도 1은 제1실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도.
도 2는 제1실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 3는 제2실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 4는 제3실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 5는 제3실시 예에 따른 배터리의 충전 시 스위칭 기구의 작동을 보여주는 도면.
도 6은 제3실시 예에 따른 배터리의 방전 시 스위칭 기구의 작동을 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 제1실시 예에 따른 진공 청소기의 사시도이고, 도 2는 제1실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시 예에 따른 진공 청소기(1)는, 흡입력을 발생시키는 흡입모터(150)를 구비하는 청소기 본체(10)와, 상기 청소기 본체(10)로 먼지가 포함된 공기를 안내하는 흡입장치(20)를 포함할 수 있다.

상기 흡입장치(20)는, 청소면 일 예로 바닥면의 먼지를 흡입하기 위한 흡입부(21)와, 상기 흡입부(21)를 상기 청소기 본체(10)에 연결시키기 위한 연결부(22, 23, 24)를 포함할 수 있다.

상기 연결부(22, 23, 24)는, 상기 흡입부(21)에 연결되는 연장관(24)과, 상기 연장관(24)에 연결되는 핸들(22)과, 상기 핸들(22)을 상기 청소기 본체(10)에 연결시키는 흡입호스(23)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 진공 청소기(1)는, 상기 흡입장치(20)에서 흡입된 공기와 먼지를 서로 분리시키는 먼지 분리부(미도시)와, 상기 먼지 분리부에서 분리된 먼지를 저장하는 먼지통(110)을 더 포함할 수 있다. 상기 먼지통(110)은 상기 청소기 본체(10)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 상기 먼지 분리부는 상기 먼지통(110)과 별도의 물품으로 제조되거나 상기 먼지통(110)과 하나의 모듈을 이룰 수 있다.

상기 진공 청소기(1)는 상기 흡입모터(150)를 작동시키기 위한 전원을 공급하는 배터리(120)와, 상기 청소기 본체(10)와 분리 가능하게 연결되며 상기 배터리(120)의 충전을 위한 충전기(30)를 더 포함할 수 있다.

상기 충전기(30)는 콘센트에 연결되는 전원 코드(31)와, 상기 청소기 본체(10)에 연결되는 충전기 커넥터(32)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 청소기 본체(10)는 상기 충전기 커넥터(32)가 연결되는 본체 커넥터(102)를 포함할 수 있다.

상기 충전기(30)는 정류 및 평활 동작을 수행하여, 상용 교류 전압을 인가받아 직류 전압 형태로 변환한다. 그리고, 상기 충전기(30)는 변환된 직류 전압을 상기 청소기 본체(10)로 공급한다. 일 예로 상기 충전기(30)는 220V 상용 교류 전압을 42.4V 이하의 직류 전압으로 변환하여(강압함) 상기 청소기 본체(10)로 공급한다.

따라서, 상기 충전기(30)의 충전기 커넥터(32)에서 42.4V의 직류 전압이 출력되므로, 상기 충전기 커넥터(32)에 절연 장치를 구비하지 않아도 사용자의 안전에 문제가 없다. 물론, 상기 충전기 커넥터(32)에 절연 장치를 구비하는 것도 가능하다.

상기 배터리(120)는 직렬로 연결되는 다수의 단위 셀(121)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 단위 셀(121)은 도시되지 않은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 일정한 전압을 유지하도록 관리된다. 즉, 배터리 관리 시스템은 상기 배터리(120)가 일정한 전압을 방출하도록 한다. 상기 배터리(120)는 충전 및 방전 가능한 2차 전지일 수 있다. 상기 배터리(120)에 충전된 직류 전압은 일 예로 42.4V 이하의 값을 갖는다.

본 실시 예에서, 상기 흡입모터(150)는 일 예로 BLDC 모터일 수 있다. 그리고, 상기 흡입모터(150)의 최대 출력은 일 예로 600W이상일 수 있다.

상기 배터리(120)에 충전된 전압이 42.4V 이하인 경우, 고출력의 흡입모터(150)를 동작시키기 위해서는 전류가 최소 14.15A 이상이어야 하므로 상기 흡입모터(150)를 구동하기 위하여 필요한 회로 구성이 복잡한 문제가 있다.

따라서, 본 실시 예에서는 상기 배터리(120)에 충전된 전압을 이용하여 고출력의 상기 흡입모터(150)를 동작시키기 위하여, 상기 청소기 본체(10)는 상기 배터리(120)와 상기 흡입모터(150) 사이에 구비되는 부스트 컨버터(140: boost converter)(또는 DC/DC 변환부)를 더 포함한다.

상기 부스트 컨버터(140)는, 인덕터, 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 그리고, 스위칭 소자는 컨트롤러(13O)의 제어에 의해서 빠른 속도로 온/오프를 반복하여, 상기 부스트 컨버터(140)가 입력 전압을 승압하도록 한다.

이 때, 상기 스위칭 소자는, 모스펫(MOSFET)으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구성되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 배터리(120)와 상기 부스트 컨버터(140) 사이에는 컨트롤러(130)가 구비된다. 상기 컨트롤러(130)는 상기 부스트 컨버터(140)의 스위칭 소자의 스위칭 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 상기 컨트롤러(130)는 상기 흡입모터(150)를 제어할 수 있다.

따라서, 상기 배터리(120)에서 출력된 42.4V 이하의 직류 전압은 상기 컨트롤러(130)에 의해서 상기 부스트 컨버터(140)로 제공된다. 그리고, 상기 부스트 컨버터(140)는 입력된 전압을 승압하여 상기 흡입모터(150)로 출력한다.

이 때, 상기 부스트 컨버터(140)는, 상기 배터리(120)의 출력 전압을 2배 이상의 전압으로 승압시킬 수 있다. 일 예로 상기 부스트 컨버터(140)는 84.8V 이상의 직류 전압을 출력할 수 있다. 상기 부스트 컨버터(140)가 84.8V 이상의 직류 전압을 출력할 수 있으므로, 상기 흡입모터(150)를 동작시키기 위하여 필요한 전류가 대략 7.1A 보다 작을 수 있어, 상기 흡입모터(150)를 구동하기 위하여 필요한 회로 구성이 간단해지는 장점이 있다.

물론, 상기 흡입모터(150)를 동작시키기 위한 회로 구성에 따라서 상기 부스트 컨버터(140)의 출력 전압이 84.8V 미만인 것도 가능하다.

또한, 본 실시 예에서 상기 배터리(120)의 출력 전압을 상기 부스트 컨버터(140)가 승압하여 상기 흡입모터(150)로 제공하므로, 상기 흡입모터(150)가 고출력을 낼 수 있으며, 이에 따라 상기 진공 청소기(1)의 흡입력이 증가되어 청소 성능이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 실시 예에서 상기 배터리(120)의 충전 전압은 42.4V 이하이므로, 상기 본체 커넥터(102)에 절연 장치를 구비하지 않아도 사용자의 안전에 문제가 없다. 물론, 상기 본체 커넥터(102)에 절연 장치를 구비하는 것도 가능하다.

또한, 상기 충전기(30)는 상기 배터리(120)의 충전 시에만 상기 진공 청소기(1)에 연결될 수 있고, 상기 진공 청소기(1)를 이용하여 청소 시에는 상기 충전기(30)를 상기 진공 청소기(1)에서 분리하여 사용할 수 있으므로, 상기 청소기(1)의 이동 자유도가 향상되는 장점이 있다.

즉, 상기 진공 청소기(1)가 코드릴을 구비하지 않고, 상기 배터리(120)로부터 전원을 공급받으므로, 상기 진공 청소기(1)의 이동 거리에 제한이 없고, 상기 진공 청소기(1)가 이동하는 과정에서 상기 코드릴을 타고 넘거나 코드릴을 정리하면서 이동할 필요가 없으므로 이동이 원활한 장점이 있다.

도 3는 제2실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제1실시 예와 동일하고, 다만, 부스트 컨버터의 위치와 배터리의 충전 전압에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 제2실시 예에 따른 진공 청소기(1)는, 충전기(30)로부터 42.4V 이하의 직류 전압을 공급받아 승압시키는 부스트 컨버터(140)와, 상기 부스트 컨버터(140)의 출력단에 연결되는 변압기(142)와, 상기 변압기(142)에서 출력된 직류 전압을 공급받는 배터리(123)를 포함할 수 있다.

상기 배터리(123)는, 다수의 단위 셀(121)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 단위 셀(121)은 상기 배터리 관리 시스템(BMS)에 의해 일정한 전압을 유지하도록 관리된다.

본 실시 예에서 상기 부스트 컨버터(140)는 일 예로 상기 충전기(30)의 출력 전압을 승압시킬 수 있고, 상기 변압기(142)는 상기 부스트 컨버터(140)에서 출력된 전압을 승압하거나 강압하거나 그대로 출력할 수 있다.

본 실시 예에서는 상기 부스트 컨버터(140)로 입력된 42.4V 이하의 직류 전압이 2배 이상 승압되어 상기 변압기(142)에서 84.8V 이상의 전압이 출력되도록 상기 부스트 컨버터(140) 및 상기 변압기(142)가 설계될 수 있다.

물론, 상기 흡입모터(150)를 구동하는 회로 구성에 따라서, 상기 변압기(142)에서 84.8V 미만의 직류 전압이 출력되는 것도 가능하다.

일 예로 상기 부스트 컨버터(140)는 상기 충전기(30)의 출력 전압을 1차로 승압하고, 상기 변압기(142)는 상기 부스트 컨버터(140)의 출력 전압을 2차로 승압할 수 있다.

다른 예로서, 상기 부스트 컨버터(140)는 상기 충전기(30)의 출력 전압을 승압하고 상기 변압기는 상기 부스트 컨버터(140)의 출력 전압과 동일한 값의 전압을 출력할 수 있다. 어느 경우이든, 상기 배터리(123)의 최대 충전 전압은 84.8V 이상일 수 있다.

따라서, 상기 배터리(123)에서 출력되는 최대 직류 전압이 84.8V 이상이고, 출력된 전압은 상기 컨트롤러(130)에 의해서 상기 흡입모터(150)로 제공될 수 있다.

본 실시 예에 의해서도, 84.8V 이상의 고전압이 상기 흡입모터(150)로 제공될 수 있으므로, 상기 흡입모터(150)가 고출력을 낼 수 있으며, 이에 따라 상기 진공 청소기(1)의 흡입력이 증가되어 청소 성능이 향상되는 장점이 있다.

본 실시 예에서, 상기 배터리(123)가 상기 본체 연결부(102)와 전기적으로 연결되어 있고 상기 배터리(123)의 최대 충전 전압이 84.8V 이상이므로, 상기 변압기(142)가 없다면 사용자가 상기 본체 연결부(102)를 접촉하는 것에 의해서 사용자가 위험할 수 있다. 그러나, 본 실시 예의 경우 상기 부스트 컨버터(140)와 상기 배터리(123) 사이에 상기 변압기(142)가 구비되기 때문에 상기 변압기(142)가 절연 역할을 하게 되어 사용자의 안전성이 향상되는 장점이 있다.

위의 실시 예에서 상기 부스트 컨버터(140)는 비절연형 부스트 컨버터이거나 절연형 부스트 컨버터일 수 있다. 만약, 상기 부스트 컨버터(140)가 절연형 부스트 컨버터인 경우, 상기 진공 청소기(1)는 상기 부스트 컨버터(140)와 상기 변압기(142)에 의해서 이중 절연되어 제품 안전성이 더욱 향상되는 장점이 있다.

다른 예로서, 상기 변압기(142)가 생략되거 절연형 부스트 컨버터 만을 사용하는 것도 가능하다. 상기 절연형 부스트 컨버터는, 인덕터가 변압기로 대체된 형태이다. 또는 상기 절연형 부스트 컨버터 만을 사용하는 경우에도 절연이 가능하게 되어 제품 안전성이 유지될 수 있다.

도 4는 제3실시 예에 따른 진공 청소기의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 제3실시 예에 따른 진공 청소기는, 충전기(30), 흡입모터(150) 및 배터리(160)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 상기 충전기(30) 및 상기 흡입모터(150)는 제1실시 예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 즉, 상기 충전기(30)는 42.4V 이하의 직류 전압을 상기 청소기의 본체로 공급한다.

상기 배터리(160)는 제1배터리(161)와 제2배터리(162)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2배터리(161, 162)는 각각 직렬로 연결되는 다수의 단위 셀을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 및 제2배터리(161, 162)의 충전 전압은 일 예로 42.4V 이하일 수 있다.

상기 진공 청소기는, 스위칭 기구를 더 포함할 수 있다. 상기 스위칭 기구는 상기 배터리(160)의 충전 시 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162)가 병렬로 연결되도록 하고, 상기 배터리(160)의 방전 시(상기 배터리(160)의 직류 전압이 상기 흡입모터(150)로 공급되는 경우임) 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162)가 직렬로 연결되도록 한다.

상기 스위칭 기구는, 충전용 스위치 기구(171, 172, 173)와, 방전용 스위치 기구(181, 182, 183)를 포함할 수 있다.

상기 충전용 스위치 기구(171, 172)는 제1충전용 스위치(171)와 제2충전용 스위치(172)와 제3충전용 스위치(173)를 포함할 수 있다. 상기 제1충전용 스위치(171)는 상기 충전기(30)와 상기 제2배터리(162)의 양단을 연결시키거나 연결을 차단할 수 있다.

상기 제2충전용 스위치(172)는 상기 제1배터리(161)와 상기 충전기(30)의 양단을 연결시키거나 연결을 차단할 수 있다. 상기 제3충전용 스위치(172)는 상기 제1배터리(161)와 제2배터리(162)의 양단을 연결시키거나 차단할 수 있다.

상기 방전용 스위치 기구(181, 182, 183)는, 제1방전용 스위치(181)와 제2방전용 스위치(182)와, 제3방전용 스위치(183)를 포함할 수 있다. 상기 제1방전용 스위치(181)는 상기 흡입모터(150)와 상기 제1배터리(161)의 양단을 연결시키거나 연결을 차단할 수 있다.

상기 제2방전용 스위치(182)는 상기 제2배터리(162)와 상기 흡입모터(150)의 양단을 연결시키거나 차단할 수 있다. 상기 제3방전용 스위치(182)는 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162)의 양단을 연결시키거나 연결을 차단한다.

도 5는 제3실시 예에 따른 배터리의 충전 시 스위칭 기구의 작동을 보여주는 도면이고, 도 6은 제3실시 예에 따른 배터리의 방전 시 스위칭 기구의 작동을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 상기 배터리(160)의 충전 시, 상기 제1충전용 스위치 내지 제3충전용 스위치(171, 172, 173)는 온되고, 상기 제1방전용 스위치 내지 제3방전용 스위치(181, 182, 183)는 오프된다.

따라서, 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162)는 병렬로 연결된다. 그리고, 상기 충전기(30)에서 출력된 전압은 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162) 각각으로 공급되어 상기 제1배터리(161) 및 제2배터리(162) 각각이 충전된다.

다음으로 도 6을 참조하면, 상기 배터리(160)의 방전 시, 상기 제1충전용 스위치 내지 제3충전용 스위치(171, 172, 173)는 오프되고, 상기 제1방전용 스위치 내지 제3방전용 스위치(181, 182, 183)는 온된다. 따라서, 상기 제1배터리(161)와 상기 제2배터리(162)는 직렬로 연결된다.

따라서, 상기 제1배터리(161)와 충전 전압과 상기 제2배터리(162)의 충전 전압을 합한 전압이 상기 흡입모터(150)로 출력될 수 있다. 즉, 상기 배터리(160)의 출력 전압은 84.8V 이하일 수 있다.

한편, 상기 진공 청소기의 전원 오프 명령이 입력되면, 상기 각 스위치는 오프될 수 있다.

본 실시 예에 의해서도, 84.8V 이하의 고전압이 상기 흡입모터(150)로 제공되므로, 상기 흡입모터(150)가 고출력을 낼 수 있으며, 이에 따라 상기 청소기(1)의 흡입력이 증가되어 청소 성능이 향상되는 장점이 있다.

위의 실시 예에서는 두 개의 배터리(161, 162)가 병렬로 연결되거나 직렬로 연결되도록 구성되나, 이와 달리 3개 이상의 배터리가 병별로 연결되거나 직렬로 연결되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 위의 실시 예에서는 배터리(160)가 상기 흡입모터(150)와 직접 연결되는 것이 설명되나, 이와 달리 상기 배터리(160)가 컨트롤러에 연결되고, 상기 흡입모터(150)가 컨트롤러에 연결되는 것도 가능하다.

10: 본체 30: 충전기
120, 123, 160: 배터리 130: 컨트롤러
140: 부스트 컨버터 150: 흡입모터
171: 제1충전용 스위치 172: 제2충전용 스위치
173: 제3충전용 스위치 181: 제1방전용 스위치
182: 제2방전용 스위치 183: 제3방전용 스위치

Claims

흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체;
상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부;
상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부;
상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리;
상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및
상기 배터리의 출력 전압을 승압시키는 부스트 컨버터를 포함하고,
상기 부스트 컨버터에 의해서 승압된 직류 전압이 상기 흡입모터로 제공되는 진공 청소기.
제 1 항에 있어서,
상기 충전기는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키며,
상기 청소기 본체로 42.4V 이하의 직류 전압을 제공하는 진공 청소기.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리의 충전 전압은 42.4V 이하인 진공 청소기.
제 1 항에 있어서,
상기 흡입모터로 제공되는 최대 직류 전압은 84.8V 이상이고, 상기 흡입모터의 최대 출력은 600W 이상인 진공 청소기.
흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체;
상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부;
상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부;
상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 배터리;
상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및
상기 충전기에서 출력된 전압을 승압시키는 부스트 컨버터를 포함하고,
상기 부스트 컨버터에 의해서 승압된 전압이 상기 배터리로 제공되는 진공 청소기.
제 5 항에 있어서,
상기 충전기는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키며,
상기 청소기 본체로 42.4V 이하의 직류 전압을 제공하는 진공 청소기.
제 6 항에 있어서,
상기 배터리의 최대 충전 전압은 42.4V를 초과하는 진공 청소기.
제 7 항에 있어서,
상기 흡입모터로 제공되는 최대 직류 전압은 84.8V 이상이고, 상기 흡입모터의 최대 출력은 600W 이상인 진공 청소기.
제 5 항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는 절연형 부스트 컨버터로서,
변압기와 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함하는 진공 청소기.
제 5 항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는 인덕터, 다이오드, 캐피시터 및 스위칭 소자를 포함하고,
상기 부스트 컨버터와 상기 배터리 사이에는 절연을 위한 변압기가 구비되는 진공 청소기.
제 5 항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는 절연형 부스트 컨버터로서, 변압기와 다이오드, 캐패시터 및 스위칭 소자를 포함하고,
상기 부스트 컨버터와 상기 배터리 사이에는 절연을 위한 변압기가 구비되는 진공 청소기.
흡입력을 발생시키기 위한 흡입모터를 구비하는 청소기 본체;
상기 청소기 본체와 연통되며, 공기와 먼지를 흡입하기 위한 흡입부;
상기 흡입부를 상기 청소기 본체에 연결시키기 위한 연결부;
상기 청소기 본체에 구비되며, 상기 흡입모터로 전원을 공급할 수 있는 복수의 배터리;
상기 청소기 본체에 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수의 배터리를 충전시키기 위한 충전기; 및
상기 복수의 배터리의 충전 시 상기 복수의 배터리를 병렬로 연결시키고, 상기 복수의 배터리의 방전 시 상기 복수의 배터리를 직렬로 연결시키는 스위칭 기구를 포함하는 진공 청소기.
제 12 항에 있어서,
상기 충전기는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키며, 상기 청소기 본체로 42.4V 이하의 직류 전압을 제공하고,
상기 복수의 배터리 각각의 충전 전압은 42.4V이하인 진공 청소기.
제 12 항에 있어서,
상기 스위칭 기구는, 상기 복수의 배터리의 충전 시 온되고 방전 시 오프되는 충전용 스위칭 기구와, 상기 복수의 배터리의 방전 시 온되고 충전 시 오프되는 방전용 스위칭 기구를 포함하는 진공 청소기.
제 12 항에 있어서,
상기 배터리는 제1배터리와 제2배터리를 포함하고,
상기 충전용 스위칭 기구는, 상기 제2배터리와 상기 충전기의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제1충전용 스위치와,
상기 제1배터리와 상기 충전기의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제2충전용 스위치와,
상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제3충전용 스위치를 포함하는 진공 청소기.
제 15 항에 있어서,
상기 방전용 스위칭 기구는, 상기 제1배터리와 상기 흡입모터 또는 상기 흡입모터를 제어하는 컨트롤러의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제1방전용 스위치와,
상기 제2배터리와 상기 흡입모터 또는 컨트롤러의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제2방전용 스위치와,
상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 양단을 연결시키거나 연결을 차단하는 제3방전용 스위치를 포함하는 진공 청소기.