KR20200027319A - 모터 챔버의 공기 흐름을 이용한 배터리팩 냉각 구조를 가지는 청소기 - Google Patents

모터 챔버의 공기 흐름을 이용한 배터리팩 냉각 구조를 가지는 청소기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 셀을 냉각시킬 수 있는 무선 청소기의 배터리 셀 냉각 구조에 대한 것으로, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 상기 배터리 셀과 연결되어 상기 배터리 셀과 열을 교환하는 방열 플레이트가 외부에 형성된 배터리 팩과, 상기 공기와 함께 흡입된 먼지가 배출되지 않도록 먼지를 필터링하여 공기만을 배출시키는 먼지 필터와, 상기 공기 및 먼지의 흡입을 위한 공기 압력차를 생성하는 팬 모터를 포함하며, 상기 먼지 필터로부터 배출된 공기가 유입되는 모터 챔버 및, 상기 모터 챔버를 통해 유입된 공기가 토출되는 공기 토출부를 포함하며, 상기 방열 플레이트는, 상기 흡입된 공기가 상기 먼지 필터 및 상기 모터 챔버를 통과하여 상기 공기 토출부로 토출되며 형성되는 공기 유로 상에 노출되며, 상기 공기 유로를 통해 흐르는 공기와의 열 교환을 통해 상기 배터리 셀을 냉각시키도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 챔버의 공기 흐름을 이용한 배터리팩 냉각 구조를 가지는 청소기{CLEANER HAVING BATTERY PACK COOLING SYSTEM USING AIR FLOW OF MOTOR CHAMBER}
본 발명은 배터리 셀을 냉각시킬 수 있는 무선 청소기의 배터리 셀 냉각 구조에 대한 것이다.
통상적으로 무선 청소기는 배터리에 충전된 전원을 이용하여 청소를 수행할 수 있다. 이 경우 무선 청소기에 사용되는 배터리는 방전을 진행하며 열이 방출될 수 있다. 이 때 발생되는 열은 배터리 셀의 열화를 가속하며, 배터리의 수명 및 효율에 악영향을 미친다. 이러한 악영향은 장기적으로 배터리의 동작 신뢰성을 하락시키는 문제가 있다.
따라서 상기 무선 청소기에 내장되는 배터리 셀을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 방안이 현재 활발하게 연구 중인 실정이다.
이러한 연구에 힘입어, 현재는 각각의 배터리 셀 사이에 쿨링 패드 역할을 수행하는 전도성 플레이트를 삽입하는 방법이 고안되었다. 그런데 이러한 경우 상기 쿨링 패드를 삽입하기 위하여 배터리 셀을 재설계하여 상기 배터리 셀 간에 삽입되는 특수한 형태의 쿨링 패드를 삽입하는 작업을 추가적으로 필요로 한다. 뿐만 아니라 상기 쿨링 패드의 삽입으로 인해 배터리 셀의 크기는 보다 커지게 되고 또한 보다 무거워진다는 문제가 있다.
또한 상기 배터리 셀을 부가적인 냉각 장치를 이용하여 냉각되도록 하는 방안이 고려되었으나, 이러한 방안 역시 무선 청소기에 부가적인 장치를 더 구비하여야 한다는 문제가 있다.
이에 따라 기존의 배터리팩을 재설계 및 상기 배터리 팩의 구조를 변경하지 않으면서도, 또한 별도의 부가적인 장치를 더 포함하지 않으면서도 상기 무선 청소기에 내장되는 배터리 셀을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하는 방안이 필요한 상황이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 기존 배터리 셀의 재설계 또는 배터리 셀의 구조를 변경하지 않고서도 상기 배터리 셀을 효과적으로 냉각할 수 있는 배터리 셀 냉각 구조를 가지는 무선 청소기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 배터리 셀을 냉각하기 위한 별도의 부가적인 장치를 더 포함하지 않으면서도, 상기 무선 청소기에 내장된 배터리 셀을 효과적으로 냉각할 수 있는 무선 청소기를 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기는, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 상기 배터리 셀과 연결되어 상기 배터리 셀과 열을 교환하는 방열 플레이트가 외부에 형성된 배터리 팩과, 상기 공기와 함께 흡입된 먼지가 배출되지 않도록 먼지를 필터링하여 공기만을 배출시키는 먼지 필터와, 상기 공기 및 먼지의 흡입을 위한 공기 압력차를 생성하는 팬 모터를 포함하며, 상기 먼지 필터로부터 배출된 공기가 유입되는 모터 챔버 및, 상기 모터 챔버를 통해 유입된 공기가 토출되는 공기 토출부를 포함하며, 상기 방열 플레이트는, 상기 흡입된 공기가 상기 먼지 필터 및 상기 모터 챔버를 통과하여 상기 공기 토출부로 토출되며 형성되는 공기 유로 상에 노출되며, 상기 공기 유로를 통해 흐르는 공기와의 열 교환을 통해 상기 배터리 셀을 냉각시키도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 공기 유로를 따라 상기 모터 챔버의 내측벽에 형성되며, 상기 방열 플레이트와, 상기 방열 플레이트가 형성된 상기 모터 챔버의 내측벽 사이에는 상기 방열 플레이트의 형성에 따른 공기 유입을 방지하는 실링부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 실링부는, 상기 방열 플레이트의 경계를 따라 형성되어 상기 방열 플레이트 주변과 상기 방열 플레이트 사이에서 공기의 누수가 방지되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 총 면적의 1/2 이상의 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 배터리 팩의 외부 면의 적어도 일부로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 방열면 외부로 돌출된 복수의 히트 싱크 파이프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 배터리 팩 외부로 일정 길이 만큼 연장된 열 전도 파이프에 연결되며, 상기 열 전도 파이프는, 상기 배터리 팩에 내장된 적어도 하나의 배터리 셀에 연결되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 먼지 필터 내부 또는 상기 먼지 필터 외부에 배치되어, 상기 먼지 필터를 통해 배출되는 공기와 열 교환이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 방열 플레이트는, 상기 공기 토출부에 배치되어, 상기 공기 토출부를 통해 토출되는 공기와 열 교환이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모터 챔버는, 상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 상태를 감지할 수 있는 감지부 및, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 팬 모터의 회전 속도를 제어하는 팬 모터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 감지부는, 상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 온도를 감지할 수 있는 온도 감지부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부에서 감지된 공기의 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우 상기 팬 모터의 회전 속도가 감속되도록 상기 팬 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 감지부는, 상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 유량을 감지할 수 있는 유량 감지부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 유량 감지부에서 감지된 공기의 유량이 기 설정된 수준 미만인 경우 상기 팬 모터의 회전 속도가 가속되도록 상기 팬 모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 감지부는, 상기 방열 플레이트가 형성된 영역 주변에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 청소기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 배터리 셀을 내장하는 배터리 팩이, 상기 배터리 셀의 온도를 외부로 방출시킬 수 있도록 방열부를 포함하도록 하고, 상기 방열부가 상기 모터 챔버에 형성되도록 함으로써, 상기 모터 챔버로 유입되는 공기로 인해 상기 방열부가 냉각될 수 있도록 한다. 따라서 본 발명은 기존 배터리 셀의 재설계 또는 배터리 셀의 구조를 변경하지 않고서도 상기 배터리 셀을 효과적으로 냉각할 수 있도록 한다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 상기 배터리 셀이 보다 효과적으로 냉각될 수 있도록 팬 모터의 속도를 조절하여 상기 모터 챔버의 온도 또는 상기 모터 챔버로 유입되는 공기의 유량을 조절함으로써, 상기 배터리 셀의 냉각을 보다 효과적으로 이루어지도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 냉각 구조를 가지는 무선 청소기의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 예를 도시한 예시도이다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 방열부 예를 도시한 예시도이다.
도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 방열부가 다른 형태로 형성된 예를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기의 모터 챔버의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기의 팬 모터 제어부가 모터 챔버의 온도에 따라 팬 모터를 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기의 팬 모터 제어부가 모터 챔버에 유입되는 공기의 유량에 따라 팬 모터를 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 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.
또한, 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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀 냉각 구조를 가지는 무선 청소기의 구조를 설명하기 위한 예시도이다. 그리고 도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 예를 도시한 예시도이다. 그리고 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 방열부 예를 도시한 예시도이다. 그리고 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기에 구비되는 배터리 팩의 방열부가 다른 형태로 형성된 예를 도시한 예시도이다.
먼저 도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 공기 및 먼지가 흡입되는 노즐과 연결되어 흡입된 공기 및 먼지가 무선 청소기(1) 내부로 유입되는 노즐 연결부(100)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 공기와 함께 흡입된 먼지가 무선 청소기(1) 외부로 다시 배출되지 않도록 필터하는 먼지 필터(110)를 구비할 수 있다. 그리고 먼지 흡입을 위한 공기 압력차를 생성하는 모터 챔버(130), 및 상기 무선 청소기(1)의 구동을 위한 전원을 제공하는 배터리 셀이 내장된 배터리 팩(120)을 포함할 수 있다.
여기서 모터 챔버(130)는 공기 및 먼지의 흡입을 위한 공기 압력차를 생성하기 위한 팬 모터를 포함할 수 있다. 상기 팬 모터는 적어도 하나의 회전 날개를 포함할 수 있으며, 상기 팬 모터의 회전 속도를 높이거나 또는 낮춤으로서, 공기 및 먼지를 흡입하는 흡입력을 강하게 하거나, 또는 상기 흡입력을 약하게 할 수 있다.
한편 상기 배터리 팩(120)은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한 상기 배터리 팩(120)은 내장된 배터리 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 상기 배터리 팩(120)의 외부로 방출시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다. 일 예로 상기 배터리 팩(120)은 내장된 적어도 하나의 배터리 셀과 연결되는 방열 플레이트(122)를 구비할 수 있다. 그리고 상기 방열 플레이트(122)는 상기 배터리 팩(120)의 외부에 형성되어, 내장된 배터리 셀에서 발생하는 열을 상기 배터리 팩(120) 외부로 방출시킬 수 있다. 상기 방열 플레이트(122)는 열 전도율이 높은 재질로 형성될 수 있다. 일 예로 상기 방열 플레이트(122)는 구리, 알루미늄, 또는 열전도 실리콘 등의 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 방열 플레이트(122)는 내장된 배터리 셀의 면적에 따라 그 면적이 달라질 수 있다. 일 예로 상기 방열 플레이트(122)는 효과적인 냉각을 위해 상기 배터리 팩(120)에 내장된 적어도 하나의 배터리 셀의 총 면적 1/2 이상의 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
한편 상기 방열 플레이트(122)는 도 2a에서 보이고 있는 바와 같이 배터리 셀을 내장하는 배터리 팩(120)의 외부 면의 적어도 일부로 형성될 수 있다. 또는 상기 방열 플레이트(122)는 상기 배터리 팩(120)의 외부 면에 접착될 수도 있다. 또한 상기 방열 플레이트(122)는 도 2b에서 보이고 있는 바와 같이, 방열 면적을 보다 넓힐 수 있도록, 방열면(210)에 복수의 히트 싱크 파이프(200)들이 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다.
또는 상기 방열 플레이트(122)는 도 2c에서 보이고 있는 바와 같이, 배터리 팩(120) 외부로 일정 길이 만큼 연장된 열 전도 파이프(250)에 연결되도록 형성될 수 있다. 여기서 상기 열 전도 파이프(250)는 상기 배터리 팩(120) 내부의 배터리 셀과 연결되어, 상기 배터리 셀의 열을 상기 방열 플레이트(122)에 전달하도록 형성될 수 있다. 이 경우 상기 배터리 팩(120)과 상기 방열 플레이트(122)는 서로 이격될 수 있으며, 이에 따라 상기 배터리 팩(120)의 위치와 상관없이 상기 방열 플레이트(122)를 통한 냉각이 이루어질 수 있다.
한편 도 1에서 보이고 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 팬 모터에 의해 형성되는 공기 압력으로 발생하는 흡입력으로 먼지를 흡입할 수 있다. 이에 따라 노즐 연결부(100)를 통해 상기 흡입된 공기가 유입될 수 있다. 그리고 흡입된 공기는 먼지 필터(110)를 통해 모터 챔버(130)로 유입될 수 있다. 그리고 모터 챔버(130)로 유입된 공기는 모터 챔버(130)에 형성된 공기 토출부(131)를 통해 무선 청소기(1)의 외부로 배출될 수 있다.
이에 따라 상기 무선 청소기(1)의 내부에는 무선 청소기(1)의 공기 흡입에 따라 먼지 필터(110)로 유입된 공기가, 모터 챔버(130)의 공기 토출부(131)로 유출되는 공기 유로(150)가 형성될 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 공기 유로(150)의 공기 유량을 이용하여 배터리 셀에 대한 공랭식 냉각이 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 공기 유로(150)에 상기 방열 플레이트(122)가 노출되도록 할 수 있다. 이 경우 상기 공기 유로(150)의 공기 흐름과 상기 방열 플레이트(122) 사이에 열 교환이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 상기 배터리 팩(120) 내의 배터리 셀이 냉각될 수 있다.
한편 상기 방열 플레이트(122)는 다양한 방식으로 상기 공기 유로(150)에 노출될 수 있다. 일 예로 도 1에서 보이고 있는 바와 같이 상기 방열 플레이트(122)는 상기 모터 챔버(130)의 내부에 형성될 수 있다. 이 경우 상기 먼지 필터(110)로부터 배출된 공기가 공기 토출부(131)로 진행하는 공기 유로(150) 상에 상기 방열 플레이트(122)가 노출될 수 있다.
여기서 상기 방열 플레이트(122)는 상기 공기 유로(150)에 노출되는 면적이 보다 넓어질 수 있도록 상기 공기 유로(150)의 흐름과 유사한 형태로 형성될 수도 있다. 일 예로 상기 방열 플레이트(122)는 상기 공기 유로(150)를 형성하는 모터 챔버(130) 내측벽의 일부로 형성되어, 상기 공기 유로(150)에 보다 넓은 면적이 노출되도록 할 수 있다.
한편 모터 챔버(130)가 강한 흡입력을 생성하기 위해서는, 상기 모터 챔버(130)가 밀폐된 상태여야 한다. 즉, 상기 노즐 연결부(100)를 제외하고 공기가 외부로부터 유입될 수 있는 다른 틈이 없어야 상기 모터 챔버(130)의 구동에 따라 흡입력이 발생할 수 있으며, 그에 따라 먼지를 흡입할 수 있다.
따라서 상기 방열 플레이트(122)가 모터 챔버(130) 내부에 형성되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 모터 챔버(130)의 밀폐 상태를 유지하기 위해 상기 방열 플레이트(122)가 형성되는 모터 챔버(130)의 일 부분에 실링(sealing)부(121)를 더 포함할 수 있다.
일 예로 도 1에서 보이고 있는 바와 같이, 모터 챔버(130)의 내측벽의 일부에 상기 방열 플레이트(122)가 형성되는 경우, 상기 방열 플레이트(122)와 상기 모터 챔버(130)의 내측벽 사이에는 공기의 유입을 막기 위한 실링부(121)가 형성될 수 있다.
일 예로 상기 실링부(121)는 고무, 실리콘 등 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 방열 플레이트(122)의 경계를 따라 형성되어 상기 방열 플레이트(122) 주변과 상기 방열 플레이트(122) 사이에서 공기의 누수가 방지되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 방열 플레이트(122)와 상기 방열 플레이트(122) 주변의 모터 챔버(130) 내측벽 사이에서 공기의 누수가 방지될 수 있다. 따라서 상기 실링부(121)를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 모터 챔버(130)의 밀폐 상태를 유지할 수 있다.
한편 상기 방열 플레이트(122)는 모터 챔버(130) 내부 외에 다른 부분에 형성될 수도 있다. 일 예로 상기 방열 플레이트(122)는 상기 먼지 필터(110) 내 또는 상기 먼지 필터(110)에 상기 방열 플레이트(122)가 형성될 수도 있다. 이러한 경우 상기 방열 플레이트(122)는, 도 2c에서 보이고 있는 바와 같이 히트 싱크 파이프(250)를 통해 배터리 팩(120)으로부터 연장되어, 상기 배터리 팩(120)과 이격된 상태에서도 상기 방열 플레이트(122)를 통한 배터리 셀의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
이처럼 먼지 필터(110) 내 또는 먼지 필터(110)에 방열 플레이트(122)가 형성되는 경우, 상기 공기 유로(150) 중 먼지 필터(110)에서 공기가 배출될 때에 상기 방열 플레이트(122)가 노출될 수 있다. 따라서 먼지 필터(110)에서 배출되는 공기에 상기 방열 플레이트(122)가 배터리 셀로부터 전달된 열이 발산되어, 배터리 셀의 냉각이 이루어질 수 있다. 그러나 먼지 필터(110)의 내부에 방열 플레이트(122)가 형성되는 경우, 상기 방열 플레이트(122)에 흡입된 먼지가 끼일 수 있으며, 이 경우 방열 플레이트(122)의 방열 성능이 저하될 수 있으므로 상기 먼지 필터(110) 외부에 방열 플레이트(122)가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또는 상기 방열 플레이트(122)는 모터 챔버(130)에서 공기가 토출되는 공기 토출부(131)에 형성될 수도 있다. 이 경우 공기 토출부(131)의 내부 또는 외부에 상기 방열 플레이트(122)가 형성될 수 있다. 그러면 상기 모터 챔버(130)를 통과한 공기에 상기 방열 플레이트(122)가 노출되어 배터리 셀의 냉각이 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 방열 플레이트(122)는 도 2c에서 보이고 있는 바와 같이 히트 싱크 파이프(250)를 통해 배터리 팩(120)으로부터 연장된 상태일 수 있다.
한편 상술한 설명에서는 무선 청소기(1) 내에 형성되는 공기의 흐름을 이용하여 배터리 셀의 냉각이 이루어질 수 있도록 하는 냉각 구조를 복수의 도면을 참조하여 자세하게 살펴보았다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 모터 챔버(130)를 통과하는 공기 유로(150)에 방열 플레이트(122)를 노출시킴으로써 상기 방열 플레이트(122)를 통해 배터리 셀의 열 교환이 이루어지도록 한다. 이에 따라 상기 배터리 셀의 열 교환, 즉 냉각은 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기의 상태에 따라 큰 영향을 받을 수 있다.
일 예로 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기의 온도가 너무 높은 경우, 상기 공기 유로(150)에 노출된 방열 플레이트(122)는 열 교환을 통해 오히려 상기 공기 유로(150)로부터 열을 전달받을 수 있다. 이 경우 배터리 셀을 오히려 가열하게 된다는 문제가 있을 수 있다. 또한 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기의 유량이 너무 적은 경우, 효과적인 냉각이 이루어지지 않을 수도 있다는 문제가 있을 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기 상태를 조절함으로써, 보다 효과적인 배터리 셀의 냉각이 이루어지도록 할 수도 있다. 이처럼 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기 상태를 조절하는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)를 하기 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
일반적으로 상기 공기 유로(150)에 흐르는 공기의 상태는 상기 모터 챔버(130)에 구비된 팬 모터의 상태 또는 상기 팬 모터의 구동에 따른 흡입력에 따라 결정될 수 있다. 일 예로 상기 팬 모터의 회전으로 인해 팬 모터가 가열되는 경우, 팬 모터 주변의 공기는 가열되고 이는 모터 챔버(130) 내의 온도 상승으로 이어질 수 있다.
또한 상기 팬 모터의 회전 속도가 빠르면 빠를수록 보다 강한 흡입력으로 공기를 흡입할 수 있다. 이 경우 유입되는 공기의 양이 많아지므로 상기 공기 유로(150)의 유량이 증가할 수 있다. 반면 상기 팬 모터의 회전 속도가 느리면 느릴수록 보다 약한 흡입력으로 공기를 흡입할 수 있다. 이 경우 상기 공기 유로(150)로 유입되는 공기의 양이 적어지므로 공기 유로(150)의 유량이 감소할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)는 상기 모터 챔버(130) 내의 공기 유량을 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있으며, 상기 센서의 감지값에 근거하여 모터 챔버(130)에 구비된 팬 모터를 제어할 수 있다.
도 3은 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)의 모터 챔버(130)의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 챔버(130)는 상술한 바와 같이 적어도 하나의 센서를 포함하는 감지부(320)를 포함할 수 있다. 그리고 복수의 회전 날개를 포함하며 공기 및 먼지를 흡입하기 위한 흡입력을 생성하는 팬 모터(310) 및 상기 팬 모터(310)를 제어하기 위한 팬 모터 제어부(300)를 포함할 수 있다.
한편 감지부(320)는 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 온도 감지부(321)는 상기 모터 챔버(130) 내부의 온도를 감지할 수 있도록 형성될 수 있다. 또한 상기 유량 감지부(322)는 상기 모터 챔버(130) 내부에 흐르는 공기의 유량을 감지하도록 형성될 수 있다.
여기서 상기 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)는, 방열 플레이트(122)가 형성된 영역 근처에 형성될 수 있다. 이 경우 보다 정확한 방열 플레이트(122) 주변의 공기 상태가 감지될 수 있다.
그리고 팬 모터 제어부(300)는 상기 감지부(320)에 구비된 센서의 감지값에 근거하여 상기 팬 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다. 일 예로 팬 모터 제어부(300)는 상기 온도 감지부(321)에 감지되는 공기의 온도 또는 유량 감지부(322)에서 감지되는 공기의 유량에 따라 상기 팬 모터(310)의 구동을 제어할 수 있다. 이하 도 4 및 도 5는 이러한 팬 모터 제어부(300)의 동작 과정을 도시한 것이다.
먼저 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)의 팬 모터 제어부(300)가 모터 챔버(130)의 온도에 따라 팬 모터를 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)의 팬 모터 제어부(300)는 상기 온도 감지부(321)를 통해 모터 챔버(130) 내의 온도를 감지할 수 있다(S400). 그리고 감지된 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S402).
예를 들어 상기 S402 단계는 상기 모터 챔버(130) 내의 온도가 45도 이상인지 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 상기 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 온도가 45도 이상인 경우, 상기 공기 흐름을 이용한 열 교환으로 인한 배터리 셀의 냉각 효과는 미미해지고, 오히려 배터리 셀이 가열될 수 있는 가능성이 있기 때문이다.
한편 S402 단계의 판단 결과, 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 팬 모터 제어부(300)는 S400 단계로 진행하여 모터 챔버(130) 내의 온도를 다시 감지할 수 있다. 그리고 S402 단계로 진행하여 감지된 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 다시 판단할 수 있다.
한편 S402 단계의 판단 결과, 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우라면, 팬 모터 제어부(300)는 팬 모터(310)의 회전 속도를 감속할 수 있다(S404). 그러면 상기 팬 모터(310)의 감속으로 인해 팬 모터(310)에서 발생하는 열이 줄어들게 되고, 결과적으로 모터 챔버(130) 내의 온도가 낮아질 수 있다. 그러면 팬 모터 제어부(300)는 다시 S400 단계로 진행하여 모터 챔버(130) 내의 온도를 감지할 수 있다. 그리고 S402 단계로 진행하여 감지된 온도가 기 설정된 온도 이상인지 여부를 다시 판단하고 판단 결과에 따라 다시 S400 단계로 진행하거나 또는 S404 단계로 진행하여 팬 모터(310)의 속도를 더 감속할 수 있다.
한편 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기의 팬 모터 제어부가 모터 챔버에 유입되는 공기의 유량에 따라 팬 모터를 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 청소기(1)의 팬 모터 제어부(300)는 상기 유량 감지부(322)를 통해 모터 챔버(130) 내의 공기 유량을 감지할 수 있다(S500). 그리고 감지된 공기 유량이 기 설정된 수준 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S502).
예를 들어 상기 S502 단계는 상기 모터 챔버(130) 내의 공기 유량이 0.3CMM 미만인지 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 상기 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 유량이 0.3CMM 미만인 경우, 상기 공기 흐름을 이용한 열 교환으로 인한 배터리 셀의 냉각 효과가 거의 없기 때문이다.
한편 S502 단계의 판단 결과, 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 유량이 기 설정된 수준 이상인 경우, 팬 모터 제어부(300)는 S500 단계로 진행하여 모터 챔버(130) 내의 공기 유량을 다시 감지할 수 있다. 그리고 S502 단계로 진행하여 감지된 공기 유량이 기 설정된 수준 미만인지 여부를 다시 판단할 수 있다.
한편 S502 단계의 판단 결과, 모터 챔버(130) 내에서 흐르는 공기의 유량이 기 설정된 수준 미만인 경우라면, 팬 모터 제어부(300)는 팬 모터(310)의 회전 속도를 가속할 수 있다(S504). 그러면 상기 팬 모터(310)의 가속으로 인해 더 강한 흡입력이 발생하게 되고, 노즐 연결부(100)를 통해 더 많은 공기가 유입될 수 있다. 결과적으로 모터 챔버(130) 내에 흐르는 공기의 유량이 증가할 수 있다. 그러면 팬 모터 제어부(300)는 S500 단계로 진행하여 모터 챔버(130) 내의 공기 유량을 다시 감지할 수 있다. 그리고 S502 단계로 진행하여 감지된 공기 유량이 기 설정된 수준 미만인지 여부를 다시 판단하고 판단 결과에 따라 다시 S500 단계로 진행하거나 또는 S504 단계로 진행하여 팬 모터(310)의 속도를 더 가속할 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 일 예로 상술한 도 3의 설명에서는, 모터 챔버(130)에 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)가 구비되는 예를 도시하였으나, 이는 본 발명의 실시 예에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
일 예로 상기 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)는 상기 방열 플레이트(122)가 형성되는 영역의 주변에 형성될 수 있다. 즉, 상기 방열 플레이트(122)가 모터 챔버(130) 내부가 아니라, 먼지 필터(110) 내부에 형성되는 경우라면, 상기 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)는 먼지 필터(110) 내부에 형성될 수도 있다. 또한 상기 방열 플레이트(122)가 공기 토출부(131)에 형성되는 경우라면, 상기 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)는 방열 플레이트(122)의 주변, 즉 공기 토출부(131)에 형성될 수도 있음은 물론이다. 그리고 이처럼 상기 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)가 모터 챔버(130) 외부에 형성되는 경우라도, 상기 팬 모터 제어부(300)는 온도 감지부(321) 및 유량 감지부(322)의 감지 결과에 따라 상기 도 4 및 도 5에서 보이고 있는 바와 같이 팬 모터(310)의 구동을 제어할 수 있음은 물론이다. 이는 비록 방열 플레이트(122)가 형성되는 영역이 다를지라도, 공기의 유량 및 온도는 상기 팬 모터(310)의 구동에 따라 제어될 수 있기 때문이다.
전술한 본 발명의 팬 모터 제어 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 상기 팬 모터 제어부(300)를 포함할 수도 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 공기 및 먼지를 흡입하는 무선 청소기에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 상기 배터리 셀과 연결되어 상기 배터리 셀과 열을 교환하는 방열 플레이트가 외부에 형성된 배터리 팩;
    상기 공기와 함께 흡입된 먼지가 배출되지 않도록 먼지를 필터링하여 공기만을 배출시키는 먼지 필터;
    상기 공기 및 먼지의 흡입을 위한 공기 압력차를 생성하는 팬 모터를 포함하며, 상기 먼지 필터로부터 배출된 공기가 유입되는 모터 챔버; 및,
    상기 모터 챔버를 통해 유입된 공기가 토출되는 공기 토출부;를 포함하며,
    상기 방열 플레이트는,
    상기 흡입된 공기가 상기 먼지 필터 및 상기 모터 챔버를 통과하여 상기 공기 토출부로 토출되며 형성되는 공기 유로 상에 노출되며, 상기 공기 유로를 통해 흐르는 공기와의 열 교환을 통해 상기 배터리 셀을 냉각시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    상기 공기 유로를 따라 상기 모터 챔버의 내측벽에 형성되며, 상기 방열 플레이트와, 상기 방열 플레이트가 형성된 상기 모터 챔버의 내측벽 사이에는 상기 방열 플레이트의 형성에 따른 공기 유입을 방지하는 실링부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실링부는,
    상기 방열 플레이트의 경계를 따라 형성되어 상기 방열 플레이트 주변과 상기 방열 플레이트 사이에서 공기의 누수가 방지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀의 총 면적의 1/2 이상의 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    상기 배터리 팩의 외부 면의 적어도 일부로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    방열면 외부로 돌출된 복수의 히트 싱크 파이프를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열 플레이트는,
    상기 배터리 팩 외부로 일정 길이 만큼 연장된 열 전도 파이프에 연결되며,
    상기 열 전도 파이프는,
    상기 배터리 팩에 내장된 적어도 하나의 배터리 셀에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    상기 먼지 필터 내부 또는 상기 먼지 필터 외부에 배치되어, 상기 먼지 필터를 통해 배출되는 공기와 열 교환이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 방열 플레이트는,
    상기 공기 토출부에 배치되어, 상기 공기 토출부를 통해 토출되는 공기와 열 교환이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 모터 챔버는,
    상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 상태를 감지할 수 있는 감지부; 및,
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 팬 모터의 회전 속도를 제어하는 팬 모터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 온도를 감지할 수 있는 온도 감지부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 온도 감지부에서 감지된 공기의 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우 상기 팬 모터의 회전 속도가 감속되도록 상기 팬 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 모터 챔버 내에 흐르는 공기의 유량을 감지할 수 있는 유량 감지부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 유량 감지부에서 감지된 공기의 유량이 기 설정된 수준 미만인 경우 상기 팬 모터의 회전 속도가 가속되도록 상기 팬 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
  13. 제10항에 있어서, 상기 감지부는,
    상기 방열 플레이트가 형성된 영역 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 청소기.
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CN113996443A (zh) * 2021-11-01 2022-02-01 上海励江机电设备安装有限公司 一种静电除尘器用的节电装置

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