KR20240115601A - 청소기 및 청소기의 제어방법 - Google Patents

청소기 및 청소기의 제어방법 Download PDF

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KR20240115601A
KR20240115601A KR1020230008147A KR20230008147A KR20240115601A KR 20240115601 A KR20240115601 A KR 20240115601A KR 1020230008147 A KR1020230008147 A KR 1020230008147A KR 20230008147 A KR20230008147 A KR 20230008147A KR 20240115601 A KR20240115601 A KR 20240115601A
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박희구
이경재
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 청소기의 제어 방법은 사용자가 파지하는 핸들이 구비되며, 배터리로부터 전압을 펄스폭 제어하기 위한 트랜지스터; 및 상기 배터리의 전압을 펄스폭 제어하여 출력하는 상기 트랜지스터에서 쇼트가 발생하면 상기 트랜지스터를 즉시 턴오프하는 게이트 드라이버를 포함하는 청소기 본체; 및 상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 청소기 본체로부터 전력을 전달받아 바닥면의 이물을 청소하는 적어도 하나의 청소 모듈; 을 포함하는 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 청소 모듈에 대한 펄스폭에 따라 상기 트랜지스터의 턴온 시간을 조절하여 턴온 신호를 발송하는 단계; 상기 트랜지스터의 드레인으로 흐르는 드레인 전류를 주기적으로 읽어들여 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 상기 피드백 신호를 생성하는 단계; 및 상기 피드백 신호가 소정 시간 이상 수신되면 상기 트랜지스터의 쇼트로 판단하는 단계를 포함한다. 청소기 본체의 전원 모듈에 션트 저항으로의 쇼트 발생 시에 과전류를 직접 읽어내는 게이트 드라이버를 제공하여 빠른 시간 내에 과전류 차단이 가능하다. 따라서, 청소기 본체의 전원 모듈의 변경에 의해 션트 저항으로 과전류가 흐르는 시간을 최소화하여 션트 저항 소자를 보호하고, 주기적으로 과전류의 중단 상태를 감지함으로써 회복 시간을 최소한으로 적용할 수 있다.

Description

청소기 및 청소기의 제어방법 {A CLEANER AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 청소기 및 청소기의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐 모듈로 전원 인가 시의 과전류 돌입을 차단하기 위한 제어 회로 구조 및 그를 포함하는 청소기에 대한 것이다.
진공 청소기는 청소기 본체의 내부에 장착되는 흡입 모터에서 발생되는 흡입력을 이용하여 먼지와 공기를 흡입하고, 공기로부터 먼지를 분리하여 집진하는 장치를 가리킨다.
청소기는, 사용자가 직접 청소기를 이동시키면서 청소를 수행하기 위한 수동 청소기와, 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기로 구분될 수 있다. 또한, 수동 청소기는 캐니스터 청소기, 업라이트 청소기, 스틱 청소기, 핸디 청소기, 및 로봇 청소기로 구분된다. 캐니스터 청소기의 경우 먼지를 흡입하기 위한 흡입 노즐이 청소기 본체와 별도로 구비되며, 연결장치에 의해 청소기 본체와 흡입 노즐이 서로 연결된다. 업라이트 청소기의 경우 흡입 노즐이 청소기 본체와 회전 가능하게 연결된다. 스틱 청소기와 핸디 청소기의 경우 사용자가 청소기 본체를 손으로 파지한 상태로 사용된다.
최근 건축에 다양한 자재들이 사용됨에 따라, 청소 방식도 다양화되었다. 종래에는 바닥이 주로 나무 재질로 구성되며, 이는 습식 청소가 불가능하여 건식 청소만 수행되었다. 하지만, 최근에는 바닥이 강판이나 대리석 등의 다양한 재질로 구성되며, 이는 습식 청소도 가능하다. 종래에는 건식 청소를 위하여 건식 전용 청소기를 사용하였고, 습식 청소를 위하여 습식 전용 청소기를 사용하였다. 하지만, 다양한 종류의 바닥을 청소하기 위하여 두가지 종류의 청소기를 구매하여야 하는 불편함이 있었다. 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 본체, 건식 청소모듈 및 습식 청소모듈을 구비하여, 건식 청소를 하기 위해서는 본체에 건식 청소모듈을 장착하고, 습식 청소를 하기 위해서는 본체에 습식 청소모듈을 장착하는 방식이 연구되었다.
또한, 침구 청소 모듈, 카펫 전용 모듈 등의 다양한 상황에 적용 가능한 청소 모듈이 계속적으로 개발되어 청소기 본체와 호환 가능하도록 제조되고 유통/판매되고 있다.
이와 같이, 청소기 본체에 다양한 호환가능한 청소 모듈을 결합하여 사용하는 경우, 각각의 청소 모듈에 따라 제공되어야 하는 전력의 크기 및 제어 신호가 서로 상이할 수 있다.
이에 대하여, 선행 기술인 한국 공개 특허 10-2021-0112917 (2021.09.15.) 에서는 결합되는 청소 모듈로부터의 피드백 신호를 수신하여, 각 청소 모듈을 파악하고, 그에 따라 전력을 제어함으로써 물걸레 청소 모듈이 결합될 때, 습기가 본체로 침투하는 것을 방지하는 기술이 개시되어 있다.
한편, 한국 공개 특허 10-2021-0102133 (2021.08.19.) 에서는 결합되는 청소 모듈로부터의 노즐의 전류 값을 읽어들여 노즐이 청소기 본체에서 탈거되는지 또는 다시 연결되는지 여부를 판단하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 선행 문헌들은 청소기 본체와 노즐의 접속이 2개의 단자를 통해 이루어지고, 상기 2개의 단자와 연결되어 션트 저항(shunt resistor)가 형성되어 있다.
이와 같은 션트 저항은 본체의 배터리로부터 높은 전압이 인가될 때, 두 단자의 쇼트에 의해 션트 저항에 과전류가 흐르게 되면 션트 저항이 파손된다.
션트 저항은 불가역적 소자로서, 한번 소손되면 발화되어 전체 청소기의 수리 또는 교체에 시간적 비용적 손해를 발생시킨다.
또한, 이를 방지하기 위해 션트 저항의 저항 성분을 더 키운 저항 소자를 사용할 수 있으나, 이와 같이 저항 성분이 커지면 소자 자체가 차지하는 면적이 커지며, 이에 대한 비용적 공간적 한계가 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
한국 공개 특허 10-2021-0112917 (공개일자: 2021.09.15.)
한국 공개 특허 10-2021-0102133 (공개일자: 2021.08.19.)
이와 같은 종래 기술에 대하여, 본 발명의 제1 과제는 청소기 본체의 전원 모듈에 션트 저항으로의 쇼트 발생 시에 과전류를 차단할 수 있는 게이트 드라이버를 제공하는 것이다.
이와 같은 청소기 본체의 전원 모듈의 변경에 의해 션트 저항으로 과전류가 흐르는 시간을 최소한으로 적용함으로써 션트 저항 소자를 보호하고, 주기적으로 과전류의 중단 상태를 감지함으로써 회복 시간을 최소한으로 적용할 수 있는 회로 구성 및 제어 방법을 제공하는 것이 본 발명의 제2 과제이다.
이를 위하여 본 발명에서는 게이트 드라이버로부터 주기적으로 션트 저항에 흐르는 전류를 피드백으로 수신하고, 그 시간에 따라 게이트 드라이버의 동작을 제어함으로써 트랜지스터와 션트 저항 소자를 과전류로부터 보호할 수 있는 제어 방법을 제공하는 것이 본 발명의 제3 과제이다.
또한, 본 발명에서는 각 모듈 유닛에 포함되어 있는 커패시터의 용량에 따라 수신되는 피드백 신호의 시간이 상이하므로 이를 측정하여 상기 모듈 유닛이 무엇인지 판단하는 청소기 제어 방법을 제공하는 것이 본 발명의 제4 과제이다.
이를 위하여, 본 발명의 실시예는 배터리 및 사용자가 파지하는 핸들이 구비된 청소기 본체; 및 상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 청소기 본체로부터 전력을 전달받아 바닥면의 이물을 청소하는 적어도 하나의 청소 모듈; 을 포함하며, 상기 청소기 본체는 상기 배터리로부터 전압을 펄스폭 제어하기 위한 트랜지스터; 및 상기 배터리로부터 상기 청소 모듈로의 펄스폭 제어 시에 상기 트랜지스터에서 쇼트가 발생하면 상기 트랜지스터를 즉시 턴오프하는 게이트 드라이버를 포함하는 청소기를 제안한다.
상기 청소기 본체는 상기 게이트 드라이버를 제어하며 상기 게이트 드라이버로부터의 피드백 신호를 수신하여 상기 트랜지스터의 쇼트여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 드라이버는 상기 제어부로부터 상기 청소 모듈에 대한 펄스폭을 정의하는 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터의 턴온 시간을 조절하여 턴온 신호를 발송할 수 있다.
상기 청소기 본체는 상기 트랜지스터의 드레인과 접지 사이에 션트 저항을 더 포함하며, 상기 게이트 드라이버는 상기 드레인으로 흐르는 드레인 전류를 주기적으로 읽어들여 상기 피드백 신호를 생성할 수 있다.
상기 게이트 드라이버는 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 상기 트랜지스터를 턴오프할 수 있다.
상기 게이트 드라이버는 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 과전류 제어로 돌입하여 특정 주기에 따라 상기 트랜지스터를 턴온하여 상기 피드백 신호를 생성할 수 있다.
상기 과전류 제어에서, 상기 게이트 드라이버는 상기 트랜지스터를 제1 시간동안 턴온하고, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간동안 턴오프하며, 상기 제1 시간동안 상기 드레인 전류를 감지하고 상기 드레인 전류가 상기 임계값 이상인 때에 상기 피드백 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 시간은 상기 제1 시간의 20 내지 50배로 정의될 수 있다.
상기 제어부는 과전류 제어 시에 상기 게이트 드라이버로부터의 상기 피드백 신호의 수신 시간에 따라 상기 트랜지스터의 쇼트를 판단할 수 있다.
상기 트랜지스터가 쇼트된 것으로 판단하면, 상기 제어부는 상기 게이트 드라이버를 턴오프할 수 있다.
상기 청소 모듈이 상기 청소기 본체에 결합되면, 상기 제어부는 초기 모드에서 상기 트랜지스터를 턴온하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하여 상기 청소 모듈로부터 수신되는 돌입 전류를 상기 드레인 전류로 인지하여 상기 피드백 신호를 수신할 수 있다.
상기 청소 모듈은 종류에 따라 서로 다른 충전 용량을 가지는 수신 커패시터를 포함하며 상기 청소기 본체와 결합 시에 상기 청소기 본체로 돌입 전류를 흘릴 수 있다.
상기 제어부는 상기 초기 모드에서 상기 트랜지스터가 턴온되면, 상기 수신 커패시터의 돌입 전류에 따른 상기 피드백 신호의 수신 시간을 측정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피드백 신호의 수신 시간에 따라 상기 청소 모듈의 종류를 판단하고, 상기 청소 모듈의 종류가 판단되면 상기 청소 모듈의 종류에 따라 전압 레벨 및 펄스폭을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피드백 신호의 수신 시간에 대한 상기 청소 모듈의 종류가 매칭되어 있는 정보를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 결정된 상기 청소 모듈에 대한 정보를 상기 청소기 본체를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 제어부는 소정 시간동안 상기 피드백 신호가 수신되지 않으면 상기 게이트 드라이버를 리셋할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피드백 신호가 감지 시간을 초과하여 수신되면 상기 트랜지스터가 쇼트된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소기의 제어 방법은 사용자가 파지하는 핸들이 구비되며, 배터리로부터 전압을 펄스폭 제어하기 위한 트랜지스터; 및 상기 배터리의 전압을 펄스폭 제어하여 출력하는 상기 트랜지스터에서 쇼트가 발생하면 상기 트랜지스터를 즉시 턴오프하는 게이트 드라이버를 포함하는 청소기 본체; 및 상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 청소기 본체로부터 전력을 전달받아 바닥면의 이물을 청소하는 적어도 하나의 청소 모듈; 을 포함하는 청소기의 제어 방법에 있어서, 상기 청소 모듈에 대한 펄스폭에 따라 상기 트랜지스터의 턴온 시간을 조절하여 턴온 신호를 발송하는 단계; 상기 트랜지스터의 드레인으로 흐르는 드레인 전류를 주기적으로 읽어들여 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 상기 피드백 신호를 생성하는 단계; 및 상기 피드백 신호가 소정 시간 이상 수신되면 상기 트랜지스터의 쇼트로 판단하는 단계를 포함한다.
상기 청소 모듈이 상기 청소기 몸체에 결합되면, 상기 청소 모듈로부터의 신호에 따라 상기 피드백 신호의 수신 시간을 측정하여 상기 청소 모듈의 종류를 판단하는 시작 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 해결 수단을 통하여, 청소기 본체의 전원 모듈에 션트 저항으로의 쇼트 발생 시에 과전류를 직접 읽어내는 게이트 드라이버를 제공하여 빠른 시간 내에 과전류 차단이 가능하다.
따라서, 청소기 본체의 전원 모듈의 변경에 의해 션트 저항으로 과전류가 흐르는 시간을 최소화하여 션트 저항 소자를 보호하고, 주기적으로 과전류의 중단 상태를 감지함으로써 회복 시간을 최소한으로 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제어부가 게이트 드라이버로부터 주기적으로 션트 저항에 흐르는 전류를 피드백으로 수신하고, 그 시간에 따라 게이트 드라이버의 동작을 제어함으로써 트랜지스터와 션트 저항 소자를 과전류로부터 보호할 수 있다.
그리고, 다양한 청소 모듈에 포함되어 있는 커패시터의 용량에 따라 수신되는 피드백 신호의 시간이 상이하므로 이를 측정하여 상기 청소 모듈의 종류를 판단하고 그에 따라 전력 및 제어 신호의 변경이 가능하여 각 청소 모듈에 따라 최적화된 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 청소기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 청소기 본체를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 청소기 본체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 청소 모듈을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 청소 모듈의 내부 평면도이다.
도 6은 도 5의 저면도이다.
도 7은 도 1 내지 도 4의 청소기 본체에 적용 가능한 다른 청소 모듈의 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 청소기 본체와 청소 모듈의 결합부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 청소기 본체와 청소모듈의 결합부를 각각 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 청소기 본체와 청소 모듈의 결합을 제어하는 전원 모듈을 설명하기 위한 회로도이다.
도 11a 및 도 11b는 다양한 청소 모듈에서의 전원 수신부에 대한 회로도를도시한 것이다.
도 12는 도 10에 대한 신호 파형을 도시한 것이다.
도 13은 도 10 내지 도 12에 따라 상기 청소기의 제어부의 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소 모듈에 따른 피드백 신호 시간을 나타내는 그래프이다.
도 15는 청소 모듈에 따른 피드백 신호의 파형을 나타낸 것이다.
도 16은 도 14 내지 도 15에 따라 상기 청소기의 제어부의 다른 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
본 설명 전체에 걸쳐 언어적/수학적으로 표현된 대소비교에 있어서, '작거나 같음(이하)'과 '작음(미만)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, '크거나 같음(이상)'과 '큼(초과)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, 본 발명을 구현함에 있어서 치환하여도 그 효과 발휘에 문제가 되지 않음은 물론이다.
이하에서 언급되는 “전(F)/후(R)/좌(Le)/우(Ri)/상(U)/하(D)” 등의 방향을 지칭하는 표현은 도면에 표시된 바에 따라 정의하나, 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.
예를 들어, 전방은 청소기의 주 진행 방향을 의미할 수 있다. 여기서, 주 진행 방향은 일정 시간 내에 진행하는 방향들의 벡터 합산 값을 의미할 수 있다.
이하에서 언급되는 구성요소 앞에 ‘제1, 제2' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소 들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1 구성요소 없이 제2 구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.
도면에서 각 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 청소기의 사시도가 개시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 청소기 본체를 설명하기 위한 사시도가 개시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 청소기 본체를 설명하기 위한 단면도가 개시되어 있다.
본 명세서에서 "바닥면"은 거실이나 방의 바닥면을 의미할 뿐만 아니라, 카펫 등과 같은 청소면을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기(1)는, 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터(140)를 구비하는 청소기 본체(100)와, 상기 청소기 본체(100)에 연결되고, 바닥면의 공기 및 이물을 흡입하며 할당된 작업에 따라 특정 작업을 수행하기 위해 특화되어 있는 청소 모듈(300) 및 청소기 본체(100)와 청소 모듈(300)을 연결하는 연장관(200)을 포함할 수 있다.
청소기 본체(100)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 지면 위에 먼지통(170) 및 배터리 하우징(180)의 바닥면(하측 면)을 놓았을 때를 기준으로 방향을 정의할 수 있다.
이때, 전방이란 흡입 모터(140)를 기준으로 흡입부(120)가 배치되는 방향이고, 후방이란 핸들(160)이 배치되는 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 흡입 모터(140)에서 흡입부(120)를 바라볼 때를 기준으로 오른쪽에 배치되는 방향을 우측이라 부를 수 있고, 왼쪽에 배치되는 방향을 좌측이라 부를 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 서는 지면 위에 먼지통(170) 및 배터리 하우징(180)의 바닥면(하측 면)을 놓았을 때를 기준으로 지면과 수직한 방향을 따라 상측 및 하측을 정의할 수 있다.
청소기(1)는 청소기 본체(100)를 포함할 수 있다. 청소기 본체(100)는 본체 하우징(110), 흡입부(120), 먼지 분리부(130), 흡입 모터(140), 공기 배출 커버(150), 핸들(160), 먼지통(170), 배터리 하우징(180) 및 배터리(190)를 포함할 수 있다.
본체 하우징(110)은 청소기 본체(100)의 외관을 이룰 수 있다. 본체 하우징(110)은 흡입 모터(140)와 필터(미도시)를 내부에 수용할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 본체 하우징(110)은 원통에 유사한 형태로 구성될 수 있다.
흡입부(120)는 본체 하우징(110)에서 외측으로 돌출될 수 있다. 일 예로, 흡입부(120)는 내부가 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 흡입부(120)는 연장관(200)과 결합될 수 있다. 흡입부(120)는 먼지를 포함하는 공기가 유동할 수 있는 유로(이하, '흡입 유로'라고 부를 수 있다.)를 제공할 수 있다.
먼지 분리부(130)는 흡입부(120)와 연통되며, 흡입부(120)를 통해 청소기 본체(100)의 내부로 흡입된 먼지를 분리하기 위해, 원심력을 이용하는 집진기의 원리를 적용한 구성이다. 먼지 분리부(130) 내부의 공간은 먼지통(170) 내부의 공간과 연통될 수 있다.
예를 들어, 먼지 분리부(130)는 싸이클론 유동에 의해 먼지를 분리할 수 있는 싸이클론부를 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 그리고, 먼지 분리부(130) 내부의 공간은 상기 흡입 유로와 연통될 수 있다. 따라서, 흡입부(120)를 통하여 흡입되는 공기와 먼지는 먼지 분리부(130)의 내주면을 따라 나선 유동하게 된다. 따라서, 먼지분리부(130)의 내부 공간에서 싸이클론 유동이 발생할 수 있다.
흡입 모터(140)는 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시킬 수 있다. 흡입 모터(140)는 본체 하우징(110) 내에 수용될 수 있다. 흡입 모터(140)는 회전에 의하여 흡입력을 발생시킬 수 있다. 일 예로, 흡입 모터(140)는 원통형태와 유사하게 구비될 수 있다.
공기 배출 커버(150)는 본체 하우징(110)의 축 방향 일측에 배치될 수 있다. 공기 배출 커버(150)에는 공기를 필터링하기 위한 필터가 수용될 수 있다. 일 예로, 공기 배출 커버(150)에는 헤파(HEPA) 필터가 수용될 수 있다.
핸들(160)은 사용자에 의해 파지될 수 있다. 핸들(160)은 흡입 모터(140)의 후방에 배치될 수 있다. 일 예로, 핸들(160)은 원기둥 형태와 유사하게 형성될 수 있다. 또는, 핸들(160)은 구부러진 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 핸들(160)은 본체 하우징(110) 또는 흡입 모터(140) 또는 먼지 분리부(130)와 소정 각도를 이루어 배치될 수 있다.
핸들(160)은 사용자가 잡을 수 있도록 기둥 형태로 형성된 파지부(161), 파지부(161)의 길이 방향(축 방향) 일측 단부에 연결되고 흡입 모터(140)를 향하여 연장 형성되는 제1 연장부 및 파지부(161)의 길이 방향(축 방향) 타측 단부에 연결되고, 먼지통(170)을 향하여 연장 형성되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.
핸들(160)의 상면은 청소기(1)의 상면의 일부 외관을 형성할 수 있다.
조작부(165)는 핸들(160)에 배치될 수 있다. 조작부(165)는 핸들(160)의 상부 영역에 형성되는 경사면에 배치될 수 있다. 사용자는 조작부(165)를 통하여 청소기(1)의 동작이나 정지 명령을 입력할 수 있다.
먼지통(170)은 먼지 분리부(130)와 연통될 수 있다. 먼지통(170)은 먼지 분리부(130)에서 분리된 먼지를 저장할 수 있다.
먼지통(170)은 먼지통 본체(171)를 포함할 수 있다.
먼지통 본체(171)는 먼지 분리부(130)에서 분리된 먼지를 저장할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 일 예로, 먼지통 본체(171)는 원통 형태와 유사하게 형성될 수 있다.
일 예로, 먼지통 본체(171)는 하측 면이 개방 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우, 먼지통 본체(171)의 하측 면에는 배출 커버(172)가 구비되어, 먼지통 본체(171)의 하측 면을 선택적으로 개방할 수 있다.
한편, 실시예에 따라 먼지통(170)은 먼지통 압축 레버(173) 및 압축자(174)를 더 포함할 수 있다.
먼지통 압축 레버(173)는 먼지통(170) 또는 먼지 분리부(130)의 외부에 배치될 수 있다. 먼지통 압축 레버(173)는 먼지통(170) 또는 먼지 분리부(130)의 외부에 상하로 이동하게 배치될 수 있다. 먼지통 압축 레버(173)는 압축자(174)와 연결될 수 있다. 외력에 의해 먼지통 압축 레버(173)가 아래로 이동하는 경우 압축자(174)도 같이 아래로 이동할 수 있다. 이를 통해, 사용자의 편의성을 제공할 수 있다. 압축자(174)와 먼지통 압축 레버(173)는 탄성 부재(미도시)에 의해 원위치로 복귀할 수 있다. 구체적으로, 먼지통 압축 레버(173)에 가해지는 외력이 제거되는 경우, 탄성 부재는 먼지통 압축 레버(173)와 압축자(174)를 위로 이동시킬 수 있다.
압축자(174)는 먼지통 본체(171)의 내부에 배치될 수 있다. 압축자(174)는 먼지통 본체(171)의 내부 공간을 이동할 수 있다. 구체적으로, 압축자(174)는 먼지통 본체(171) 내에서 상하로 이동할 수 있다. 이를 통해, 압축자는 먼지통 본체(171) 내의 먼지를 하방으로 압축할 수 있다. 또한, 배출 커버(172)가 먼지통 본체(171)로부터 분리되어 먼지통(170)의 하부가 개방되는 경우, 압축자(174)는 먼지통(170)의 상부에서 하부로 이동하여 먼지통(170) 내의 잔여 먼지 등의 이물질을 제거할 수 있다. 이를 통해, 먼지통(170) 내에 잔여 먼지가 잔존하지 않도록 하여 청소기의 흡입력을 향상시킬 수 있다. 더불어, 먼지통(170) 내에 잔여 먼지가 잔존하지 않도록 하여 잔여물로 인해 발생하는 악취를 제거할 수 있다.
배터리 하우징(180)에는 배터리(190)가 수용될 수 있다. 배터리 하우징(180)은 핸들(160)의 하측에 배치될 수 있다.
일 예로, 배터리 하우징(180)은 하부가 개방된 육면체 형상일 수 있다. 배터리 하우징(180)의 후면은 핸들(160)과 연결될 수 있다. 이 경우, 배터리 하우징(180)은 하방으로 개방되는 수용부를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 배터리 하우징(180)의 수용부를 통하여 배터리(190)가 탈착될 수 있다.
다른 예로, 배터리 하우징(180)은 내부에 배터리(190)를 수용한 상태로 일체로 구비될 수 있다.
배터리(190)는 청소기(1)에 전원을 공급하기 위한 구성이다. 구체적으로, 배터리(190)는 흡입 모터(140)에 전원을 공급할 수 있고, 청소기(1)에 내장된 전선을 통하여 전자 회로 및 전자 부품 등에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 배터리(190)는 청소 모듈(300)에 전원을 공급할 수 있다.
배터리(190)가 배터리 하우징(180)에 결합된 경우, 배터리(190)의 하면은 외부로 노출될 수 있다. 청소기(1)를 바닥에 내려놓을 때 배터리(190)가 바닥에 놓일 수 있으므로, 배터리(190)를 배터리 하우징(180)에서 바로 분리할 수 있다. 또한, 배터리(190)의 하면이 외부로 노출되어 배터리(190)의 외부 공기와 직접 접촉하므로, 배터리(190)의 냉각 성능이 향상될 수 있다.
한편, 배터리(190)가 배터리 하우징(180)에 일체로 고정되는 경우에는, 배터리(190)와 배터리 하우징(180)의 착탈을 위한 구조를 줄일 수 있으므로, 청소기(1)의 전체적인 크기를 줄일 수 있고, 경량화가 가능하다.
청소기(1)는 연장관(200)을 포함할 수 있다.
연장관(200)은 청소기 본체(100) 및 청소 모듈(300)과 결합될 수 있다.
예를 들어, 연장관(200)은 긴 원통 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 연장관(200)의 내부 공간은 청소 모듈(300)의 내부 공간과 연통될 수 있다. 또한, 연장관(200)은 청소기 본체(100)의 흡입부(120)에 형성된 흡입 유로와 연통될 수 있다.
흡입 모터(140)를 통해 흡입력을 발생되면, 흡입부(120) 및 연장관(200)을 통해 청소 모듈(300)에 흡입력을 제공할 수 있다. 따라서, 청소기 본체(100)에는 청소 모듈(300)과, 연장관(200)을 통해 외부의 먼지 및 공기가 유입될 수 있다. 또한, 청소 모듈(300)을 통해 유입되는 먼지 및 공기는 연장관(200)을 통과한 후 청소기 본체(100)로 유입될 수 있다. 그리고, 청소기 본체(100)로 유입되어 흡입부(120)를 통과한 먼지 및 공기는 먼지 분리부(130)에서 분리된 후 먼지는 먼지통(170)에 저장되고, 공기는 공기 배출 커버(150)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
한편, 연장관(200)에는 전선이 내장될 수 있다. 따라서, 청소기 본체(100)와 청소 모듈(300)은 연장관(200)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소 모듈을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소 모듈(300)은 바닥의 이물질을 닦아내며 바닥을 청소하는 청소포가 부착되어 있는 청소 모듈(300)일 수 있으며, 더욱 구체적으로 습식 청소 모듈일 수 있다.
이와 같은 청소 모듈(300)은 모듈 하우징(310)과, 모듈 하우징(310)에 움직임 가능하게 연결되는 연결관(380)을 포함할 수 있다.
청소 모듈(300)은 청소기 본체(100) 또는 연장관(200)에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 상기 청소기 본체(100) 또는 연장관(200)에서 연결됨에 따라서 사용자가 상기 청소 모듈(300)을 이용하여 바닥면을 청소할 수 있다. 이때, 상기 청소 모듈(300)이 연결되는 청소기 본체(100)는 멀티 싸이클론 방식으로 공기 중의 먼지를 분리할 수 있다.
청소 모듈(300)은 청소기 본체(100)로부터 전원을 공급받아 작동할 수 있다. 구체적으로, 청소 모듈(300)은 청소기 본체(100)의 배터리(190)로부터 전원을 공급받아 작동할 수 있다.
청소 모듈(300)이 연결되는 청소기 본체(100)는 흡입 모터(140)를 포함하므로, 흡입 모터(140)에 의해서 발생되는 흡입력이 청소 모듈(300)로 작용하여 청소 모듈(300)에서 바닥면의 이물질과 공기를 흡입할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 청소 모듈(300)은 바닥면의 이물질과 공기를 흡입하여 청소기(1)로 안내하는 역할을 수행할 수 있다.
연결관(380)은 모듈 하우징(310)의 후측 중앙부에 연결되며, 흡입된 공기를 청소기 본체(100)로 안내할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이해를 돕기 위하여 본 실시예의 방향을 정의하면, 청소 모듈(300)에서 연결관(380)이 연결되는 부분이 청소 모듈(300)의 뒷쪽(후방)이라고 할 수 있고, 연결관(380)의 반대편 부분이 청소 모듈(300)의 앞쪽(전방)이라고 할 수 있다.
또한, 연결관(380)에서 흡입구(313a)를 바라볼 때를 기준으로 하여, 유로 형성부(313)의 왼쪽을 청소 모듈(300)의 왼쪽(좌측)이라 할 수 있고, 유로 형성부(313)의 오른쪽을 청소 모듈(300)의 오른쪽(우측)이라 할 수 있다. 그리고, 상기 좌측과 우측을 연결하는 방향을 좌우 방향이라고 부를 수 있다. 좌우 방향은 전후 방향과 수평면 상에서 서로 수직한 방향을 의미할 수 있다.
또한, 청소 모듈(300)을 바닥면에 놓은 상태, 즉 걸레(350)가 바닥면에 놓여져 바닥면을 닦을 수 있는 상태를 기준으로 하여, 바닥면과 가까워지는 방향을 하측 또는 하방이라 할 수 있고, 바닥면에서 멀어지는 방향을 상측 또는 상방이라 할 수 있다.
청소 모듈(300)은, 모듈 하우징(310)의 하측에 회전 가능하게 구비되는 회전 청소부(340)를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 회전 청소부(340)는 한 쌍으로 구비되어 좌우 방향으로 배열될 수 있다. 이때, 상기 한 쌍의 회전 청소부(340)는 독립적으로 회전될 수 있다. 일 예로 회전 청소부(340)는 제1 회전 청소부(341)와 제2 회전 청소부(342)를 포함할 수 있다.
회전 청소부(340)는, 걸레(350)와 결합될 수 있다. 걸레(350)는 일 예로 원판 형태로 형성될 수 있다. 걸레(350)는, 제1 걸레(351)와 제2 걸레(352)를 포함할 수 있다.
걸레(350)가 바닥면에 놓인 상태에서는 청소 모듈(300)의 하중에 의하여 걸레(350)가 바닥면과 밀착되므로, 걸레(350)와 바닥면 간의 마찰력이 증가된다.
모듈 하우징(310)은, 청소 모듈(300)의 외형을 형성하고, 공기를 흡입하기 위한 흡입구(313a)가 형성될 수 있다. 흡입구(313a)는 일 예로 모듈 하우징(310)의 하면 전단부에 형성될 수 있다. 흡입구(313a)는 모듈 하우징(310)에서 좌우 방향으로 연장 형성될 수 있다.
모듈 하우징(310)은, 하부 하우징(311)과, 하부 하우징(311)의 상측에 결합되는 상부 하우징(312)을 포함할 수 있다.
하부 하우징(311)은, 회전 청소부(340)가 장착되고, 청소 모듈(300)의 외형을 이룰 수 있다.
하부 하우징(311)에는 흡입구(313a)가 형성될 수 있다.
하부 하우징(311)에는, 걸레 구동 모터(370)를 제어하기 위한 인쇄회로기판(390)이 설치되는 기판 설치부가 구비될 수 있다. 일 예로 기판 설치부는 하부 하우징(311)에서 상방으로 연장되는 후크 형태로 형성될 수 있다.
제한적이지는 않으나, 기판 설치부는 하부 하우징(311)에서 유로 형성부(313)의 일측방에 위치될 수 있다.
하부 하우징(311)에는 디퓨져(337)이 관통하기 위한 노즐 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 노즐 홀(미도시)을 통하여 스팀 제너레이터(336) 및 디퓨져(337)을 통과한 물 또는 스팀(수증기)은 걸레(350)로 공급될 수 있다.
상부 하우징(312)은 하부 하우징(311)의 상측을 덮고, 본 발명의 청소 모듈(300)의 외형을 이룰 수 있다.
또한, 모듈 하우징(310)은, 흡입구(313a)와 연통되어 흡입구(313a)에서 유입되는 공기를 청소기 본체(100)로 유도하는 유로를 형성하는 유로 형성부(313)를 더 포함할 수 있다.
유로 형성부(313)는 하부 하우징(311)의 상측 중앙부에 결합될 수 있고, 단부는 연결관(380)에 연결될 수 있다.
따라서, 유로 형성부(313)의 배치에 의해서 흡입구(313a)가 전후 방향으로 대략 직선 형태로 연장될 수 있으므로, 흡입구(313a)의 길이가 최소화될 수 있어, 청소 모듈(300)에서의 유로 손실이 최소화될 수 있다.
유로 형성부(313)의 앞쪽 부분은 흡입구(313a)의 상측을 커버할 수 있다. 유로 형성부(313)는 전단부에서 후측으로 갈수록 상향 경사지도록 배치될 수 있다.
따라서, 유로 형성부(313)는 앞쪽 부분의 높이가 뒷쪽 부분에 [0124] 비하여 낮게 형성될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 상기 유로 형성부(313)의 앞쪽 부분의 높이가 낮으므로, 상기 청소 모듈(300) 전체 높이 중에서 앞쪽 부분의 높이를 줄일 수 있는 장점이 있다. 상기 청소 모듈(300)의 높이가 낮을수록 가구나 의자 등의 하측의 좁은 공간에 인입되어 청소할 수 있는 가능성이 높아진다.
하부 하우징(311)의 저면에는 블로커(314)가 배치된다. 블로커(314)는 흡입구(313a)가 배치된 전방공간과 걸레(350)가 배치된 후방공간을 차폐하여, 걸레(350)에서 방출된 수분이 흡입구(313a)로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 블로커(314)는 중앙부(314a)와 연장부(314b)를 포함할 수 있다. 이때, 중앙부(314a)를 기준으로 양측 단부에 한 쌍의 연장부(314b)가 대칭적으로 연결될 수 있다. 그리고, 중앙부(314a)는 흡입구(313a)의 후방에 배치되어 수분이 흡입구(313a) 쪽으로 유동하는 것을 차단할 수 있다. 그리고, 연장부(314b)는 원형의 걸레(350)를 둘러싸도록 호 형태로 구비될 수 있다.
하부 하우징(311)의 하측에는 청소 모듈(300)의 원활한 이동을 위한 복수의 롤러가 구비될 수 있다.
일 예로 하부 하우징(311)에서 걸레(315) 전방에 전방 롤러(315)가 위치될 수 있다. 전방 롤러(315)는 제1 롤러(315a) 및 제2 롤러(315b)를 포함할 수 있다. 제1 롤러(315a) 및 제2 롤러(315b)는 좌우 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 롤러(315a) 및 제2 롤러(315b)는 각각 샤프트에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 상기 샤프트는 좌우 방향으로 연장되도록 배치된 상태에서 하부 하우징(311)의 하측에 고정될 수 있다.
상기 샤프트와 하부 하우징(311)의 전단부 간의 거리는 걸레(350)와 하부 하우징(311)의 전단부 간의 최소 거리보다 길다.
일 예로 제1 롤러(315a)의 샤프트와 제2 롤러(315b)의 샤프트 사이에 회전 청소부(340)의 적어도 일부가 위치될 수 있다.
이러한 배치에 의하면, 회전 청소부(340)를 흡입구(313a)에 최대한 가깝게 위치시킬 수 있고, 청소 모듈(300)이 위치하는 바닥면 중에서 회전 청소부(340)에 의해서 청소되는 면적이 증가되어, 바닥 청소 성능이 향상될 수 있다.
본 실시예의 경우, 제1 롤러(315a)와 제2 롤러(315b)가 하부 하우징(311)의 하측에 결합되므로, 청소 모듈(300)이 이동성이 향상될 수 있다.
하부 하우징(311)의 하측에는 제3 롤러(316)가 더 구비될 수 있다. 따라서, 제1 롤러(315a)와 제2 롤러(315b)는 제3 롤러(316)와 함께 청소 모듈(300)을 3점 지지할 수 있다. 이때, 제3 롤러(316)는 걸레(350)와 간섭되지 않도록 걸레(350)의 후방에 위치될 수 있다.
모듈 하우징(310)에는 냉각 공기 유입구(317)과 냉각 공기 토출구(318)가 형성될 수 있다.
하부 하우징(311)에는 냉각 공기 유입구(317)가 형성될 수 있다. 냉각 공기 유입구(317)를 통하여 외부의 공기가 모듈 하우징(310)의 내부로 유입될 수 있다. 또한, 냉각 공기 유입구(317)는 하부 하우징(311)의 전방 측벽에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자의 조작으로 청소 모듈(300)이 전진할 경우 공기의 유입량이 증가될 수 있다.
상부 하우징(312)에는 냉각 공기 토출구(318)가 형성될 수 있다. 냉각 공기 토출구(318)를 통하여 모듈 하우징(310) 내부의 공기가 외부로 토출될 수 있다. 또한, 냉각 공기 토출구(318)는 상부 하우징(312)의 양 측면 측벽에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 냉각 공기 유입구(317)를 통하여 유입된 공기가 냉각 공기 토출구(318)로 유동하는 과정에서 걸레 구동 모터(370)를 통과하도록 유도할 수 있고, 걸레 구동 모터(370)의 과열을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 하부 하우징(311)이 바닥면에 놓여진 상태를 기준으로, 냉각 공기 토출구(318)는 냉각 공기 유입구(317)보다 지면에서 멀게 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 모듈 하우징(310) 내부에서 가열된 공기가 상승하여 효과적으로 냉각 공기 토출구(318)로 토출될 수 있다. 청소 모듈(300)은 걸레(350)로 수분을 공급할 수 있도록 물탱크(320)를 더 포함할 수 있다.
물탱크(320)는 모듈 하우징(310)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 구체적으로, 물탱크(320)는 상부 하우징(312)에 형성된 물통안착부에 장착된다.
또한, 물탱크(320)는 스팀 제너레이터(336)의 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 물탱크(320)는 스팀 제너레이터(336)의 상부에서 스팀 제너레이터(336)와 이격되게 배치된다. 즉, 물탱크(320)는 상부하우징(112)을 사이에 두고 스팀 제너레이터(336)의 상부에 배치될 수 있다.
모듈 하우징(310)에 물탱크(320)가 장착된 상태에서, 물탱크(320)는 청소 모듈(300)의 외관을 형성할 수 있다.
실질적으로 물탱크(320)의 상측벽 전체가 청소 모듈(300)의 상면 외관을 형성할 수 있다. 따라서, 사용자는 물탱크(320)가 모듈 하우징(310)에 장착되었는지 여부를 시각적으로 확인할 수 있다.
모듈 하우징(310)는 물탱크(320)가 모듈 하우징(310)에 장착된 상태에서, 물탱크(320)를 분리하기 위하여 조작하는 물탱크 분리 버튼을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 물탱크 분리 버튼은 청소 모듈(300)에서 중앙부에 위치될 수 있다. 따라서, 사용자가 쉽게 물탱크 분리 버튼을 인식하고, 물탱크 분리 버튼을 조작할 수 있는 장점이 있다.
물탱크(320)가 모듈 하우징(310)에 장착된 상태에서는 물탱크(320)의 물이 걸레(350)로 공급될 수 있다.
구체적으로, 물탱크(320)의 내부에는 물을 저장할 수 있는 공간이 형성된다. 물탱크(320)에 저장된 물은 적어도 하나 이상의 관(호스)을 통하여 스팀 제너레이터(336)로 공급될 수 있다. 스팀 제너레이터(336)로 유입된 물은 가열될 수 있고, 사용자의 선택에 따라 스팀(수증기)으로 상변환되는 것도 가능하다. 스팀 제너레이터(336)에서 가열된 물은 디퓨져(337)를 통하여 걸레(350)로 공급될 수 있다.
물탱크(320)는 급수구를 포함한다. 급수구는 물탱크(320) 내부로 물이 유입되는 구멍이다. 예를 들어, 급수구는 물탱크(320)의 측면에 형성될 수 있다.
물탱크(320)는 배수구를 포함한다. 배수구는 물탱크(320)에 저장된 물이 배출되는 구멍이다. 배수구에서 배출된 물은 스팀 제너레이터(336)로 유동될 수 있다. 배수구는 물탱크(320)의 하부면에 형성될 수 있다.
물탱크(320)는 에어홀을 포함한다. 에어홀은 물탱크(320) 내부로 공기가 유입될 수 있는 구멍이다. 물탱크(320) 내부에 저장된 물이 외부로 배출되면 물탱크(320) 내부에 압력이 하강하고, 하강한 압력을 보상하기 위하여 공기가 에어홀을 통해 물탱크(320) 내부로 유입될 수 있다. 예를 들어, 에어홀은 물탱크(320)의 상단에 형성될 수 있다. 본 발명의 청소 모듈(300)은 물탱크(320)에서 유입되는 물을 걸레(350)로 공급하는 유로가 형성된 수분 공급부(330)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 수분 공급부(330)는, 물탱크(320)의 물을 모듈 하우징(310) 내부로 유입시키는 물탱크 연결부(331)와, 물탱크 연결부(331)로 유입된 물을 워터 펌프(333)로 공급하는 물 유입관(332)과, 워터 펌프(333)의 물을 T자 형의 커넥터로 공급하는 안내관(334) 및 상기 커넥터로 유입된 물을 스팀 제너레이터(336)로 공급하는 물공급관(335)을 포함할 수 있다.
물탱크 연결부(331)는 물탱크(320) 내의 밸브(미도시)를 동작시킬 수 있고, 물이 유동할 수 있다.
물탱크 연결부(331)는 상부 하우징(312)의 하측에 결합될 수 있고, 일부가 상부 하우징(312)를 관통하여 상측으로 돌출될 수 있다.
상측으로 돌출된 물탱크 연결부(331)는 물탱크(320)가 상부 하우징(312)에 안착되면, 물탱크(320)의 배출구를 관통하여 물탱크(320) 내부로 인입될 수 있다.
상부 하우징(312)에는 물탱크(320)에서 배출되는 물이 물탱크 연결부(331)의 주변에서 누설되는 것을 방지하기 위한 실러가 구비될 수 있다. 실러는 일 예로 고무 재질로 형성될 수 있으며, 상부 하우징(312)의 상측에서 상부 하우징(312)에 결합될 수 있다.
상부 하우징(312)에는 물탱크(320)에서 물이 배출되는 것을 제어하기 위한 워터 펌프(333)가 설치될 수 있다.
워터 펌프(333)는, 물의 유동력을 제공할 수 있다. 워터 펌프(333)는 물 유입관(332)이 연결되는 제1 연결 포트 와, 안내관(334)이 연결되는 제2 연결 포트를 포함할 수 있다. 이때, 워터 펌프(333)를 기준으로 제1 연결 포트는 입구이고, 제2 연결 포트는 출구일 수 있다.
워터 펌프(333)는, 내부의 밸브체가 작동하면서 팽창 또는 축소되어 제1 연결 포트와 제2 연결 포트를 연통시키도록 작동하는 펌프로서, 공지의 구조에 의해서 구현될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
물 공급관(335)은 상기 커넥터와 스팀 제너레이터(336)의 물 유입구(336b)를 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 물 공급관(335)은 상기 커넥터에서 분기된 한 쌍의 관일 수 있다.
따라서, 물 유입관(332)으로 공급된 물은 워터 펌프(333) 내부로 인입된 후에, 안내관(334)으로 유동된다. 안내관(334)으로 유동된 물은 커넥터에 의해서 물 공급관(335)으로 유동된다. 그리고, 물 공급관(335)으로 유동된 물은 스팀 제너레이터(336)로 공급된다.
스팀 제너레이터(336)는 물을 가열하는 장치이다. 스팀 제너레이터(336)는 모듈 하우징(310)의 내부에 배치된다. 구체적으로, 스팀 제너레이터(336)는 하부 하우징(311)의 상부면에 설치된다.
스팀 제너레이터(336)는 히팅 챔버(336a), 물 유입구(336b) 및 수분 토출구(336c)를 포함한다.
히팅 챔버(336a)의 내부에는 물탱크(320)로부터 유입된 물이 유동할 수 있는 유로가 형성되어 있다. 히팅 챔버(336a)는 배터리(190) 및/또는 보조 배터리(500)의 전원을 공급받아 물을 가열할 수 있다. 히팅 챔버(336a)는 사용자의 제어에 따라 물의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 히팅 챔버(336a)는 사용자의 제어에 따라 물을 스팀(수증기)으로 상변화시킬 수 있다.
물 유입구(336b)는 히팅 챔버(336a)의 입구단에 형성된 홀일 수 있다. 물 유입구(336b)를 통하여, 물탱크(320)에 저장되어 있던 물이 스팀 제너레이터(336)에 유입될 수 있다.
수분 토출구(336c)는 히팅 챔버(336a)의 출구단에 형성된 홀일 수 있다. 수분 토출구(336c)를 통하여, 물 또는 스팀이 스팀 제너레이터(336)로부터 토출될 수 있다. 수분 토출구(336c)는 디퓨져(337)과 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에서 스팀 제너레이터(336)는 경사지게 배치된다. 구체적으로, 히팅 챔버(336a)는 지면(바닥면)에 대해 소정 각도로 경사지게 배치된다.
예를 들어, 히팅 챔버(336a)의 후단은 히팅 챔버(336a)의 전단보다 상부에 배치된다. 즉, 스팀 제너레이터(336)는 후방-상향의 경사를 갖는다. 이에 따라, 물은 스팀 제너레이터(336)의 후방 상부에서 전방 하부로 유동하면서 가열될 수 있다.
한편, 물 유입구(336b)는 히팅 챔버(336a)의 후단에 배치되고, 수분 토출구(336c)는 히팅 챔버(336a)의 전단에 배치될 수 있다. 즉, 하부 하우징(311)이 바닥면(지면)에 놓여진 상태를 기준으로, 물 유입구(336b)는 수분 토출구(336c)보다 바닥면(지면)으로부터 멀게 배치될 수 있다. 이에 따라, 물은 중력에 의해서 물이 상부에서 하부로 유동하면서 가열되고, 물이 수증기로 상변화하여 상승하더라도 물의 유동력에 의하여 수분 토출구(336c)로 토출시킬 수 있다. 디퓨져(337)는 물탱크(320)의 물을 걸레(350)로 토출하도록 구성된다.
디퓨져(337)는 모듈 하우징(310) 내부에 형성된 공간에 수용될 수 있다. 디퓨져(337)는 스팀 제너레이터(336)와 연결되어 스팀 제너레이터(336)에서 가열된 수분을 걸레(350)로 토출시킬 수 있다.
일 예로, 디퓨져(337)은 모듈 하우징(310)에 한 쌍으로 장착되어 좌우 방향으로 배열될 수 있다. 또한, 좌우 방향으로 배열된 한 쌍의 디퓨져(337)은 서로 대칭된 형태(거울상)로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 디퓨져(337)는 내부에 수분이 유동할 수 있는 확산 유로가 형성되고, 상기 확산 유로를 유동한수분이 걸레로 토출되는 노즐을 포함한다.
일 예로, 디퓨져(337)는 원호 형태로 형성되고, 노즐이 소정 간격으로 복수 개 구비될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 디퓨져(337)는 원판 형태의 걸레(350)에 안정적으로 수분을 공급시킬 수 있다.
다른 예로, 디퓨져(337)는 환(ring)형으로 형성되고, 노즐이 소정 간격으로 원주 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다. 이때, 걸레 구동 모터(370)는, 환형의 디퓨져 내측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 디퓨져(337)는 원판 형태의 걸레(350) 전체에 대하여 빠르게 수분을 공급할 수 있다.
디퓨져(337)에서 분사된 물은 회전 청소부(340)에 형성된 물 통과홀을 통과한 후에 걸레(350)로 공급된다. 걸레 (350)는 디퓨져(337)을 통하여 공급된 물을 흡수한 상태로 회전되면서 바닥을 닦게 된다.
회전 청소부(340)는 걸레 구동 모터(370)로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다. 예를 들어, 회전 청소부(340)는 회전판일 수 있다. 회전 청소부(340)는 원판 형태로 형성될 수 있으며, 하면에 걸레(350)가 부착될 수 있다.
회전 청소부(340)는 일 예로 모듈 하우징(310)의 하측에서 흡입구(313a)의 후방에 위치될 수 있다.
따라서, 청소 모듈(300)을 전진시키며 청소할 때, 흡입구(313a)에 의해서 바닥면의 이물질과 공기가 흡입된 후에 걸레(350)에 의해서 바닥면이 닦일 수 있다.
일 예로, 회전 청소부(340)는, 제1 걸레 구동 모터(371)와 연결되고 제1 걸레(351)가 부착되는 제1 회전 청소부(341)와, 제2 걸레 구동 모터(372)와 연결되고 제2 걸레(352)가 부착되는 제2 회전 청소부(342)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 회전 청소부(340)는, 원형 링 형태의 외측 바디와, 외측 바디의 중앙 영역에 위치되며 외측 바디의 내주면과 이격되는 내측 바디와, 내측 바디의 외주면과 외측 바디의 내주면을 연결하는 복수의 연결 리브를 포함할 수 있다.
또한, 회전 청소부(340)는, 디퓨져(337)를 통하여 토출되는 물을 걸레(350)로 공급하기 위하여 원주 방향을 따라 복수 개 형성되는 물 통과홀을 포함할 수 있다.
한편, 회전 청소부(340)는, 걸레(350)를 부착시키는 부착수단을 포함할 수 있다. 일 예로 부착수단은 벨크로(Velcro)일 수 있다.
회전 청소부(340)는 하부 하우징(311)의 하측에 배치될 수 있다. 즉, 회전 청소부(340)는 모듈 하우징(310)의 외부에 배치될 수 있다.
또한, 회전 청소부(340)는 걸레 구동 모터(370)와 연결되어 동력을 전달받을 수 있다. 예를 들어, 회전 청소부(340)는 적어도 하나 이상의 기어를 통하여 걸레 구동 모터(370)와 연결될 수 있고, 걸레 구동 모터(370)의 작동에 의하여 회전될 수 있다.
회전 청소부(340)는 제1 회전 청소부(341) 및 제2 회전 청소부(342)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제1 회전 청소부(341)의 회전 중심과 제2 회전 청소부(342)의 회전 중심은 좌우 방향으로 이격되어 배치된다.
회전 청소부(340)의 회전 중심은 모듈 하우징(310)의 전후 길이를 이등분하는 중심축 보다 모듈 하우징(310)의 전단부에서 멀게 위치될 수 있다. 이는 회전 청소부(340)가 흡입구(313a)를 막는 것을 방지하기 위함이다.
제1 회전 청소부(341)의 회전 중심과 제2 회전 청소부(342)의 회전 중심 간의 거리는 걸레(350)의 직경 보다 크게 형성될 수 있다. 이는, 제1 걸레(351)와 제2 걸레(352)가 회전되는 과정에서 서로 간섭됨에 따른 상호 마찰을 줄이고, 간섭되는 부분만큼 청소 가능한 면적이 줄어드는 것을 방지하기 위함이다.
걸레(350)는 회전 운동에 의하여 바닥면을 닦을 수 있다. 걸레(350)는 바닥면과 마주하도록 회전 청소부(340)의 하측에 결합될 수 있다. 걸레(350)는 바닥을 향하는 저면이 소정의 면적을 갖도록 이루어지고, 걸레(350)는 납작한 형태로 이루어진다. 걸레(350)는, 상하 방향 높이보다 수평 방향의 폭(또는 직경)이 충분히 더 큰 형태로 이루어진다. 걸레(350)가 하부 하우징(311) 쪽에 결합됨에 있어서 걸레(350)의 저면은 바닥면과 평행할 수 있다. 걸레(350)의 저면은 대체로 원형을 이룰 수 있고, 걸레(350)는, 전체적으로 회전대칭 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 걸레(350)는 회전 청소부(340)의 저면에 탈부착 될 수 있고, 회전 청소부(340)에 결합되어 회전 청소부(340)와 함께 회전할 수 있다.
회전 청소부(340)가 모듈 하우징(310)의 하측에 결합된 상태에서 걸레(350)의 일부는 청소 모듈(300)의 외측으로 돌출되어 청소 모듈(300)의 하방에 위치되는 바닥면 뿐만 아니라 청소 모듈(300)의 외측에 위치되는 바닥면 도 청소할 수 있다.
일 예로 걸레(350)는 청소 모듈(300)의 양 측으로 돌출될 뿐만 아니라 후방으로도 돌출될 수 있다.
걸레(350)는 제1 회전 청소부(341)와 결합되는 제1 걸레(351) 및 제2 회전 청소부(342)와 결합되는 제2 걸레(352)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 회전 청소부(341)가 제1 걸레 구동 모터(371)의 동력을 전달받아 회전되면 제1 걸레(351)도 함께 회전되고, 제2 회전 청소부(342)가 제2 걸레 구동 모터(372)의 동력을 전달받아 회전되면 제2 걸레(352)도 함께 회전될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 청소 모듈(300)은 발광 모듈(360)을 더 포함할 수 있다.
발광 모듈(360)은 청소 모듈(300)의 전방에 빛을 조사하여, 청소 모듈(300)의 전방에 존재하는 이물질 또는 미생물을 확인시킬 수 있다.
발광 모듈(360)은 모듈 하우징(310)의 전방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 모듈(360)은 하부 하우징(311)의 전면에 배치될 수 있고, 좌우 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있다. 이때, 발광 모듈(360)은 냉각 공기 유입구(317)의 후방에 배치될 수 있다. 이러한 배치를 통하여, 발광 모듈(360)은 냉각 공기 유입구(317)에서 유입된 공기에 의해 냉각될 수 있다.
한편, 발광 모듈(360)은 발광부재 및 확산판으로 구성될 수 있다.
발광부재는 광을 전방 또는 하부로 조사할 수 있다. 일 예로, 발광부재는 복수개의 LED로 구성될 수 있다.
이때, 발광부재가 조사하는 빛은 가시광선일 수 있고, 실시예에 따라 적외선(IR) 또는 자외선(UV)일 수 있다.
이와 같은 구성으로, 발광부재가 작동될 경우 청소 모듈(300)의 전방에 이물질 또는 미생물의 존재를 확인할 수 있을 뿐만 아니라 청소 모듈(300)의 전방에 존재하는 이물질 또는 미생물을 살균하여 위생성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 확산판은 발광부재의 전방에 배치되어, 발광부재에서 조사된 광을 확산시킬 수 있다. 한편, 청소 모듈(300)은 걸레(350) 및 회전 청소부(340)를 회전시키는 동력을 제공하는 걸레 구동 모터(370)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 걸레 구동 모터(370)는 제1 회전 청소부(341)를 회전시키는 제1 걸레 구동 모터(371)와, 제2 회전 청소부(342)를 회전시키는 제2 걸레 구동 모터(372)를 포함할 수 있다.
이와 같이 제1 걸레 구동 모터(371)와 제2 걸레 구동 모터(372)가 개별적으로 동작하므로, 제1 걸레 구동 모터(371)와 제2 걸레 구동 모터(372) 중 어느 하나가 고장나더라도 다른 하나에 의해서 회전 청소부(340)의 회전이 가능한 장점이 있다.
한편, 제1 걸레 구동 모터(371)와 제2 걸레 구동 모터(372)는 모듈 하우징(310)에서 좌우 방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 그리고, 제1 걸레 구동 모터(371)와 제2 걸레 구동 모터(372)는 흡입구(313a)의 후방에 위치될 수 있다.
걸레 구동 모터(370)는 모듈 하우징(310) 내에 배치될 수 있다. 일 예로 걸레 구동 모터(370)는 하부 하우징(311)의 상측에 안착되고, 상부 하우징(312)에 의해서 커버될 수 있다. 즉, 상기 걸레 구동 모터(370)는 하부 하우징(311)과 상부 하우징(312) 사이에 위치될 수 있다.
한편, 청소 모듈(300)은 청소기 본체(100) 또는 연장관(200)과 결합되는 연결관(380)을 포함한다.
연결관(380)은, 유로 형성부(313)의 단부에 연결되며, 관 형태로서, 하부는 관절과 같은 역할을 수행하며, 청소 모듈(300)이 지면에 놓여진 상태에서, 사용자의 팔 움직임에 따라 제2 연결관(382)과 지면이 이루는 각도가 변경될 수 있다. 연결관(380)의 상부는 청소기 본체(100) 또는 연장관(200)이 삽입되어 착탈 가능하게 결합된다.
한편, 본 실시예에서 연결관(380)의 상부에는 보조 배터리 하우징(400)과 결합될 수 있다. 구체적으로 연결관(380)의 상부에는 보조 배터리 하우징(400)에 관통 결합될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 연결관(380)의 상부에는 보조 배터리 하우징(400)의 연결관 고정부(423)가 결합되는 걸림턱이 구비될 수 있다.
한편, 연결관(380)에는 전선(475)이 내장되어 청소기 본체(100)의 배터리(190) 또는 보조 배터리(500)에서 인가되는 전류 및 제어 신호를 청소 모듈(300)로 보낼 수 있다.
한편, 연결관(380)은 청소 모듈(300)에서 흡입된 공기가 연장관(200) 및/또는 청소기 본체(100)로 유동되도록 내부에 유로가 형성될 수 있다. 이때, 연결관(380)은 연결관(380)의 회전에 따라 함께 변형될 수 있다. 일 예로, 안내관은 주름진 관(자바라) 형태로 형성될 수 있다.
청소기 본체(100)를 지면(바닥면)에 내려 놓았을 때, 상기 받침부는 지면과 접촉되어 연결관(380)을 지지할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 청소기(100)를 내려 놓았을 때, 연결관(380) 및/또는 연장관(200)이 안정적으로 지지될 수 있고, 연결관(380) 및/또는 연장관(200)의 파손을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 연결관(380)은 보조 배터리 하우징(400)의 가이드홀에 삽입될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 연결관(380)과 보조 배터리 하우징(400)의 결합 위치를 가이드할 수 있고, 보조 배터리 하우징(400)을 연결관(380)에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
한편, 청소 모듈(300)은 청소 모듈(300)을 제어하는 모듈 제어부(미도시)가 배치된 인쇄회로기판(390)을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(390)은 전류가 인가될 수 있고, 통신선이 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(390) 및 제어부의 제어에 대하여는 이후에 설명한다.
이때, 인쇄회로기판(390)은 냉각 공기 유입구(317)로 유입되어 냉각 공기 토출구(318)로 배출되는 공기에 의해 냉각될 수 있다.
보조 배터리 하우징(400)은 청소 모듈(300)에 착탈 가능하게 결합되고, 보조 배터리(500)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
보조 배터리 하우징(400)이 설치되는 경우, 보조 배터리 하우징(400)은 청소 모듈(300)의 연결관(380)에 결합되고, 보조 배터리(500)를 내부에 착탈 가능하게 수용할 수 있다. 보조 배터리 하우징(400)이 청소 모듈(300)에 결합된 상태에서, 보조 배터리 하우징(400)은 연장관(200)과 청소 모듈(300) 사이에 배치될 수 있다.
보조 배터리 하우징(400)은 보조 배터리 수용부(410), 결합부(420) 및 전원 연결부(미도시)를 포함할 수 있다.
보조 배터리(500)가 보조 배터리 하우징(400)에 결합되고, 보조 배터리 하우징(400)이 청소 모듈(300)에 결합된 상태에서, 청소기 본체(100)가 바닥면에 놓인 경우, 연장관(200)의 적어도 일부는 보조 배터리(500)보다 바닥면에 가깝게 배치될 수 있다.
사용자가 연장관(200)을 청소 모듈(300)에 대하여 수직에 가깝게 세웠을 경우, 연장관(200) 및 청소기 본체(100)가 지면에 대하여 수직하게 세워져 유지되는 셀프 스탠딩(self-standing)이 가능해지 효과가 있다.
이때, 연장관(200)과 청소 모듈(300) 사이의 결합에 의해 전기적 연결도 가능하다.
청소기 본체(100)와 청소 모듈(300) 사이의 전기적 연결에 대하여는 이후에 설명한다.
한편, 본 발명의 청소기 본체(100)는 도 1 내지 도 6의 청소 모듈 이외에 다양한 청소 모듈과 결합 가능하다.
즉, 도 7a 내지 도 7c와 같이 다양한 흡입 노즐이 형성되어 있는 청소 모듈과도 결합 가능하다.
도 7a를 참고하면, 본 발명의 다양한 적용예에 따른 청소 모듈(300b)은 흡입부(120)에 직접 연결될 수도 있고, 연장관(200)를 통해 흡입부(120)에 연결될 수 있다. 즉, 연장관(200)과 흡입부(120)의 결합하는 부분의 형태는 청소 모듈(300b)과 연장관(200)이 결합하는 부분의 형태 또는 청소 모듈(300b)과 흡입부(120)가 결합하는 부분의 형태가 모두 동일할 수 있다.
따라서, 청소 모듈(300b)은 흡입부(120)와 직접적으로 연결되거나, 연장관(200)을 통해 흡입부(120)에 간접적으로 연결될 수 있다.
도7(a)를 참조하면, 청소 모듈(300b)은 청소 모듈(300b)의 외형을 형성하고 흡입부(120)에 연결되는 노즐바디(383), 상기 노즐바디(383)에 수용되어 회전에 의해 공기를 흡입하여 상기 흡입부로 보내는 회전청소부(381) 및 상기 회전청소부(381)를 회전시키기 위한 노즐구동부를 포함할 수 있다.
상기 노즐바디(383)는 내부에 회전청소부(381)및 노즐구동부을 수용하며, 연결배관(380b)과 결합된다. 상기 노즐바디(383)에는 오염 물질이 포함된 공기를 흡입하기 위한 전방 개구(381a)가 형성될 수 있다.
도 7(a)의 공기 유동을 나타내는 점선화살표를 참조하면, 상기 노즐바디(383)의 팬모터에서 발생하는 흡입력에 의해 공기가 상기 전방 개구(381a)를 통해 유입될 수 있다. 유입되는 공기는 상기 회전청소부(381)를 거쳐 상기 연결배관(380b)으로 이동할 수 있다.
상기 전방 개구(381a)는 상기 노즐바디(383)의 좌우 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 노즐바디(383)의 저면부뿐만 아니라 상기 노즐바디(383)의 전방부까지 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 흡입 면적이 충분히 확보될 수 있으므로 피청소면이 바닥면 또는 벽면에 인접한 곳이어도 청소가 가능하다.
노즐바디(383)는 회전청소부(381)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 노즐구동부를 더 포함할 수 있다. 노즐구동부는 회전청소부(381)의 일측에 삽입되어 상기 회전청소부(381)로 동력을 전달할 수 있다. 그러나, 이는 동력을 전달하는 일 실시예일뿐, 상기 노즐구동부가 회전청소부(381)의 일측에 삽입되지 않고 연결배관(380b)의 방향에 있는 별도의 공간에 위치하여 회전청소부(381)와 나란히 위치할 수도 있다.
노즐바디(383)는 회전청소부(381) 상측의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 또한, 노즐바디(383)의 내주면은 회전청소부(381)의 외주면 형상에 대응되도록 만곡된 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 노즐바디(383)는 회전청소부(381)가 회전하여 청소 대상면에서 털어낸 이물질이 상승하는 것을 막는 기능을 수행할 수 있다.
청소 모듈(300b)의 노즐바디(383)에 포함되는 연결배관(380b)에는 연장관(200) 또는 흡입부(120)와의 기구적인 결합을 조작하기 위한 착탈버튼(382)이 구비될 수 있다. 사용자는 착탈버튼(382)을 조작함으로써 청소 모듈(300b)과 연장관(200) 또는 청소 모듈(300b)과 흡입부(120) 사이를 결합 또는 분리할 수 있다. 청소 모듈(300b)은 연결배관(380b)과 노즐바디(383)를 연결하는 보조호스를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐바디(383)으로 흡입된 공기는 보조호스, 연결배관(380b) 및 연장관(200)을 거쳐 청소기 본체(100)로 이동할 수 있다.
연결배관(380b)의 회동이 가능하도록 보조호스는 유연한 재질로 이루어질 수 있다. 본체부(111)에서 연결배관(380b)이 연결되는 부분에는 힌지홀이 구비되고, 연결배관(380b)에는 힌지홀에 삽입되는 힌지축이 구비될 수 있다. 이를 통해 연결배관(380b)은 노즐바디(383)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
도 7b는 청소 모듈(300c)의 일 실시예에 대해 도시하고 있다. 도 7b에서는 노즐구동부(393)의 일부가 회전청소부(130)의 일측에 삽입된 일 실시예를 도시하고 있다.
노즐구동부(393)는 구동력을 발생시키기 위한 노즐모터 및 노즐모터 서포터를 포함한다. 노즐모터는 BLDC 모터이거나 DC모터로 구비될 수 있다.
노즐모터의 일측에는 노즐모터의 제어를 위한 PCB(printed circuit board)가 구비될 수 있다. 따라서, 본체에 설치되는 제어부(미도시)에서 인가되는 PWM방식으로 제어된 전압신호를 받는 경우 상기 노즐모터 및 상기 PCB에 포함된 저항, 인덕터(Inductor) 및 캐피시터(Capacitor)에 따라 전류프로파일이 달라질 수 있다. 이에 따라 노즐모터의 분당회전수가 달라지게 된다
노즐모터는 동력전달부와 결합하여 노즐모터에서 발생하는 회전동력을 기어비나 풀리의 반지름 차이를 이용하여 노즐모터의 분당회전수를 적절히 감속시켜 회전청소부(392)에 전달한다.
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.
회전청소부(392)는 노즐구동부(393)를 통해 전달되는 구동력에 의해 회전하여 청소 대상면과 마찰됨으로써 오염 물질을 털어낼 수 있다. 또한, 회전청소부(392)의 외주면은 융(絨)과 같은 직물 또는 펠트(felt) 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 회전청소부(392)의 회전시 청소대상면에 쌓인 먼지 등의 이물질이 상기 회전청소부 (392)의 외주면에 끼임으로써 효과적으로 제거될 수 있다.
도 7b는 이와 다른 형상이나 기능을 갖도록 형상 변경이 가능하다. 구체적으로 회전청소부(392)의 외주면을 따라 돌출된 스파이크(Spike)형태의 돌출부(391)을 포함할 수 있다. 또한, 노즐구동부(393)는 회전청소부(392)안에 삽입되어 있다. 또한, 노즐구동부(393)의 분당회전수는 감속비가 없거나 작아 상기 회전청소부(392)의 분당회전수와 동일하거나 비슷할 수 있다.
이는 돌출부(391)를 통해 청소대상면을 두드려 먼지를 잘 떨어뜨릴 수 있으므로 회전청소부(392)가 청소대상면의 가압을 통해 받는 반력이 작고 노즐구동부(393)의 분당회전수가 높지 않아도 되기 때문이다. 한편, 돌출부(391)를 가져 두드리는 효과를 가질 수 있다.
이와 같은, 도 7a과 도 7b를 통해, 고속의 분당회전수를 갖는 노즐모터에 적절한 감속비를 갖게 하는 동력전달부를 포함하는 청소 모듈(300b)과 분당회전수가 작고 청소대상면을 통해 받는 반력이 작아 침구용으로 사용가능한 청소 모듈(300c)에 대해 설명하였다.
상기 청소 모듈(300a, 300b, 300c)은 각기 다른 특징을 가져 다른 용도로 사용이 가능하다. 예를 들어, 고속의 분당 회전수를 갖는 노즐모터에 적절한 감속비를 갖게 하는 동력전달부를 포함하는 청소 모듈(300b)은 상대적으로 낮은 감속비를 갖게 하여 카펫 노즐로 사용할 수 있다. 또한, 상대적으로 높은 감속비를 갖게하는 경우 일반 용도인 플러피 노즐로 사용할 수 있다. 노즐모터의 분당회전수가 작고 청소 대상면을 통해 받는 반력이 작은 청소 모듈(300c)은 침구 노즐로 사용할 수 있다. 보조제어부 및 물공급부를 포함하는 청소 모듈(300a)은 물걸레 노즐로 사용할 수 있다.
이와 같은 다양한 청소 모듈(300a, 300b, 300c)은 청소기 본체(100)와 물리적 전기적으로 결합된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 청소기 본체와 청소 모듈의 결합부를 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 8의 청소기 본체와 청소모듈의 결합부를 각각 나타내는 평면도이다.
청소기 본체(100)는 흡입부(120)의 전방에 형성되어 직접 청소모듈(300)과 결합하거나, 연장관(200)을 통해 청소모듈(300)과 연결부(203)가 형성될 수 있다. 연결부(203)는 흡입부(120)의 전방에 돌출되는 관 형태로 마련될 수 있다.
또는, 연장관(200)을 통해 청소모듈(300)과 결합되는 경우, 연장관(200)은 내부에 삽입되는 전선을 통해 상기 연결부(203)의 연결을 직렬로 청소모듈(300)에 전달하는 연결부(203)를 동일하게 포함한다.
따라서, 도 8 및 도 9에서는 연장관(200)을 통하여 연결되는 경우에는 연장관(200)의 끝단을, 연장관(200) 없이 청소모듈(300)에 직접 청소기 본체(100)가 연결되는 경우에는 청소기 본체(100)의 흡입부(120)의 끝단을 도시한 것으로 연결부(203)를 정의할 수 있다.
그리고 청소모듈(300)의 일 단부에는 연결부(203)에 결합되는 결합부(380)가 형성될 수 있다. 결합부(380)는 연결부(203)가 수용될 수 있는 관 형태로 마련될 수 있다. 이 때, 결합부(380)의 내경은 연결부(203)의 외경과 동일하거나 이보다 조금 크게 마련될 수 있다.
연결부(203)와 결합부(380)는 탈착 가능하게 결합할 수 있으며, 일 예로, 연결부(203)의 외주면에 요입되도록 형성되는 결합홈(385c)과 결합부(380)의 내주면에 돌출되도록 형성되는 결합돌기(385c)의 결합으로 제공될 수 있다.
그리고 결합돌기(385c)는 결합부(380)와 힌지(hinge)로 연결되고 코일 스프링 등의 탄성부재로 지지될 수 있다. 즉, 사용자가 연결부(203)를 결합부(380) 내측 공간으로 삽입시키면 결합돌기(385c)가 탄성부재를 가압한 상태로 눌리게 되고, 연결부(203)의 삽입이 완료되면 탄성부재의 복원력에 의해 결합돌기(385c)가 결합홈(203c)에 끼워지게 된다. 따라서 연결부(203)와 결합부(380)가 견고하게 결합될 수 있다.
분리시에는 결합부(380)의 외주면에 마련되는 누름쇠가 이용될 수 있다. 사용자가 누름쇠를 누르면, 이와 연결된 결합돌기(385c)가 탄성부재를 가압한 상태로 눌리게 된다. 즉, 결합돌기(385c)가 결합홈(203c)으로부터 분리되어 연결부(203)를 결합부(380)로부터 분리시킬 수 있다.
연결부(203)는 청소기 본체(100)에서 생성된 흡입력을 청소모듈(300)로 전달하고, 청소모듈(300)에서 빨아드린 먼지 등이 이동하는 통로가 되는 제1 흡입관(203a)과, 청소모듈(300)에 동력을 제공하기 위한 제1 전원 연결부(203b)가 마련될 수 있다.
그리고 결합부(380)는 연결부(203)의 흡입력이 전달되고, 청소모듈(300)에서 빨아드린 먼지 등이 이동하는 통로가 되는 제2 흡입관(385a)과, 제1 전원 연결부(203b)로부터 동력을 제공받기 위한 제2 전원 연결부(385b)가 마련될 수 있다.
제1 및 제2 전원 연결부(203b, 385b)는 제1 및 제2 흡입관(203a, 385a)의 일 측에 마련될 수 있으며, 2개의 단자가 접속되는 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 전원 연결부(385b)는 양 단자가 돌출되도록 마련되고, 제1 전원 연결부(203b)는 음 단자가 요입되도록 마련되어 제2 전원 연결부(385b)가 삽입될 수 있다.
즉, 연결부(203)와 결합부(380)가 결합하면서 흡입관(203a, 385a)과 전원 연결부(203b, 385b)가 동시에 연결될 수 있다.
이와 같이 청소기 본체(100)로부터 인가되는 전원 연결은 2개의 단자(203b, 385b)로 이루어질 수 있다.
이하에서는 청소기 본체(100)와 청소 모듈 사이의 전원 연결에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 청소기 본체(100)와 청소 모듈의 결합을 제어하는 전원 모듈을 설명하기 위한 회로도이고, 도 11a 및 도 11b는 다양한 청소 모듈에서의 전원 수신부에 대한 회로도를 도시한 것이다.
도 10을 참고하면, 청소기 본체(100)는 배터리(190)를 포함하는 전원제어모듈(600)을 포함할 수 있다. 상기 전원 제어 모듈(600)은 하나의 모듈로 구현 가능하나 그와 달리 복수의 기능 블록이 전기적 신호에 의해 기능적으로 하나의 모듈로서 기능할 수 있다.
도 10을 참고하면, 청소기 본체(100)의 전원제어모듈(600)은 배터리(190), 제1 전원연결부(203b) 및 상기 배터리(190)와 연결되며 제1 전원연결부(203b)로의 전력을 제공하는 전력제어부(250)를 포함한다.
상기 제1 전원연결부(203b)는 배터리(190)로부터 제1 전압이 인가되는 제1 단자(p1) 및 상기 제1 단자(p1)와 이격되어 있으며, 상기 접지 전압이 선택적으로 인가되는 제2 단자(p2)를 포함한다.
상기 전력제어부(250)는 상기 접지 전압과 상기 제2 단자(p2) 사이에 배치되며 상기 제2 단자(p2)에 상기 접지 전압을 선택적으로 인가하거나 차단하기 위한 트랜지스터(Q1), 션트 저항(Rs) 게이트 드라이버(251) 및 제어부(255)를 포함한다.
상기 트랜지스터(Q1)는 TFT 일 수 있으나, 이와 달리 BJT 일 수 있다.
상기 트랜지스터(Q1)가 TFT로 설정되는 경우, 게이트 단으로 게이트 드라이버(251)가 연결되어 상기 트랜지스터(Q1)가 스위치로서 온오프되고, 상기 소스 단으로 제2 단자(p2)가 연결되고, 상기 드레인 단이 접지 전압과 연결되어 있다.
이때, 상기 드레인 단과 상기 접지 전압 사이에 션트 저항(Rs)이 연결되어 있을 수 있다.
상기 션트 저항(Rs)(shunt resistor)은 주로 전류 측정을 위한 전력 계산용으로 적용되어 매우 작은 저항 값을 갖도록 설정된다.
이와 같은 션트 저항(Rs)은 발열 및 비용의 문제가 있어 13A 이상의 전류가 흐르는 경우 과부하에 의해 파손된다.
이와 같은 션트 저항(Rs)에 과전류가 인가되는 경우는 트랜지스터(Q1)의 두 개의 단자가 서로 쇼트(short)되어 배터리(190)로부터 접지까지 직접 전류가 흐르는 상태를 의미한다.
따라서, 게이트 드라이버(251) 및 제어부(255)는 이와 같은 쇼트 상태를 판단하기 위해 주기적으로 션트 저항(Rs)으로 인가되는 전류 값을 읽어들이며 그에 따라 트랜지스터(Q1) 및 게이트 드라이버(251)의 제어를 수행한다.
일반적으로 배터리(190)로부터는 21 내지 30V 사이의 전압이 인가되며, 상기 전압은 고전압으로서 제1 단자(p1)에 직접 인가될 수 있다.
이와 같이 제1 단자(p1)에 배터리 전압이 인가된 상태에서 상기 제2 단자(p2)에 접지 전압을 선택적으로 인가하는 동작에 의해 펄스폭 제어(PWM) 전력 전달이 가능하다.
이를 위하여 게이트 드라이버(251)는 트랜지스터(Q1)를 설정된 펄스폭에 따라 온오프함으로써 펄스폭 제어 가능하다.
한편, 게이트 드라이버(251)는 상기 트랜지스터(Q1)가 턴온된 동안 상기 션트 저항(Rs)으로 흐르는 전류 값을 읽어들임으로써 상기 션트 저항(Rs)으로 과전류가 흐르는지 여부를 판단한다.
또한 게이트 드라이버(251)는 션트 저항(Rs)으로 흐르는 전류 값에 따라 피드백 신호를 제어부(255)로 전달한다.
상기 제어부(255)는 게이트 드라이버(251)로 각 청소 모듈(300)에 따르는 온오프 펄스폭을 설정하도록 제어 신호를 전달하고, 상기 게이트 드라이버(251)로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다.
상기 제어부(255)는 수신된 피드백 신호에 따라 쇼트 여부를 판단하여 상기 전력 전송을 중단할 수 있다.
이와 같은 쇼트 판단에 대하여 게이트 드라이버(251)가 먼저 과전류를 수신하면 펄스폭 제어를 중단하고 과전류 제어로 전환되어 청소 모듈(300)로 전원 인가를 차단하고 래치오프(latch off)한다. 따라서, 제어부(255)의 정확한 판단에 의해 전력 전송이 중단되는 것보다 먼저 게이트 드라이버(251)의 래치오프에 의해 전력 전달이 중단되어 트랜지스터(Q1)와 션트 저항(Rs)을 보호할 수 있다.
이하의 과전류 제어에 대하여는 이후에 설명한다.
한편, 청소 모듈(300)의 전력 수신부(390a)는 도 11과 같은 회로 구조를 가질 수 있다.
구체적으로 도 11a와 같이 노즐 모터와 제2 전원 연결부(385b) 사이에 제어회로를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 수신부(390a)는 수신된 전력에 대하여 필요한 전력으로 레벨을 변화하여 노즐 모터에 제공하기 위한 레벨 변환을 목적으로 한다.
이와 같은 전력 수신부(390a)는 제1 전압을 저장하는 수신 커패시터(CM), 상기 수신 커패시터(CM)에 충전되는 전하에 따라 정전압 레귤레이터(394)를 통해 정류하고, 노즐모터의 동작 제어용 트랜지스터(Q2) 및 상기 트랜지스터(Q2)의 온오프를 제어하는 모듈 제어기(395)로 구현 가능하다.
그러나, 이와 같은 구성은 청소 모듈(300)에 따라 상이할 수 있으며, 도 11b와 같이 모터가 직접 제2 전원 연결부(385b)와 연결되어 PWM 제어될 수도 있다.
그러나, 일반적인 구성으로는 청소기 본체(100)에서 전달되는 전력 레벨과 청소 모듈에서 필요한 전력 레벨이 상이하므로 이를 정합하기 위한 전력 수신부(390a)가 구비되며 이를 위해 입력단 측에 수신 커패시터(CM)를 필수적으로 구비한다.
이와 같은 수신 커패시터(CM)는 각각의 청소 모듈(300)에 따라 상이한 충전 용량을 가질 수 있으며, 노즐 모터에서 원하는 전력이 큰 경우 더 큰 충전 용량을 구비할 수 있다. 즉 수신 커패시터(CM)의 충전용량은 10nF 내지 1F 사이에서 결정 가능하다.
이와 같은 청소기 본체(100)의 전력제어부(250)와 청소 모듈(300)의 전원제어부(255) 사이에서 청소기 본체(100)의 전력제어부(250)는 쇼트 발생 시에 트랜지스터(Q1) 및 션트 저항(Rs)을 보호하기 위한 과전류 제어에 돌입한다.
도 12는 도 10에 대한 신호 파형을 도시한 것이고, 도 13은 도 10 내지 도 12에 따라 상기 청소기의 제어부(255)의 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 청소기는 결합되는 청소 모듈(300)에 배터리(190)로부터 PWM 방식으로 전력전달을 수행한다. 이때, 발생하는 쇼트로부터 소자를 보호하기 위한 제어 동작을 설명한다.
청소 모듈(300)이 연장관(200) 또는 청소기 본체(100)에 결합되면, 제어부(255)는 피드백 신호로부터 결합된 청소 모듈(300)의 종류 및 특성을 판단하고 그에 따라 펄스폭을 제어하여 해당 펄스폭에 따른 제어 신호를 게이트 드라이버(251)로 전송한다.
상기 게이트 드라이버(251)는 제어 신호에 따라 턴온 시간을 제어하여 제2 단자(p2)를 통해 접지 전압을 청소 모듈(300)로 전달한다.
상기 청소 모듈(300)은 상기 턴온 시간 동안 전달되는 전류의 전하를 수신 커패시터(CM)에 충전하여 노즐 모터가 구동된다.
이때, 트랜지스터(Q1)가 턴온되면 상기 션트 저항(Rs)으로 드레인 전류(Ish)가 흐른다. 일반적으로 흐르는 드레인 전류(Ish)는 수신 커패시터(CM)의 충전 용량에 따라 흐르는 전류의 크기가 결정되나 제1 전류 레벨(I1)을 초과하지 않는다.
게이트 드라이버(251)는 제1 노드(n1)로 흐르는 이와 같은 드레인 전류(Ish)를 턴온 시마다 읽어들인다.
상기 드레인 전류(Ish)의 값이 제1 전류 레벨(I1) 이하인 경우, 게이트 드라이버(251)는 정상적으로 PWM 동작을 수행한다.
한편, 트랜지스터(Q1)의 과부하에 의해 쇼트가 발생하면, 트랜지스터(Q1)를 통해 드레인단으로 쇼트 전류가 흐른다. 따라서 드레인 전류(Ish)의 크기가 갑자기 상승한다.
게이트 드라이버(251)는 제1 노드(n1)에서 읽히는 드레인 전류(Ish)가 갑자기 상승하면 쇼트가 발생한 것으로 판단하고, 그 즉시 과전류 제어로 전환한다.
과전류 제어가 진행되면, 게이트 드라이버(251)는 래치 오프(latch off) 동작을 수행하여, 즉시 트랜지스터(Q1)를 턴오프한다.
이와 같은 게이트 드라이버(251)의 래치 오프 동작에 의해 과전류가 인지되자마자 바로 트랜지스터(Q1)를 턴오프함으로써 트랜지스터(Q1)와 션트 저항(Rs)으로 흐르는 쇼트 전류를 차단할 수 있다.
이와 같이 게이트 드라이버(251)의 즉각적인 대응으로 제어부(255)가 쇼트 판단을 완료하기 전에 먼저 트랜지스터(Q1) 및 션트 저항(Rs)을 보호할 수 있어 청소기 전체의 소손을 방지할 수 있다.
또한, 과열되는 전류값이 청소 모듈(300)로 전달되어 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 게이트 드라이버(251)는 과전류 제어에서 주기적으로 트랜지스터(Q1)를 턴온한다.
이때, 상기 과전류 제어에서의 턴온 주기(P1)는 PWM 과는 다른 매우 긴 주기일 수 있다.
일 예로, 게이트 드라이버(251)는 한 주기(P1) 내에서 제1 시간 동안(T1) 턴온하고 턴오프 시간(N)을 가진다. 이때, 턴오프 시간(N)은 제1 시간(T1)의 20 내지 50배의 시간일 수 있으며, 바람직하게는 25 내지 35 배의 시간일 수 있다.
구체적으로 제1 시간(T1)은 5us 또는 이보다 짧은 4.7us 일 수 있으며, 그 뒤로 약 150us 동안 턴오프(N) 할 수 있다.
이와 같은 제1 시간(T1) 동안 게이트 드라이버(251)는 제1 노드(n1)로부터 쇼트 전류를 읽어들여 그에 따라 제어부(255)로 피드백 신호를 생성하여 발송한다.
즉, 트랜지스터(Q1)의 턴온에 의해 제1 시간(T1) 동안 수신되는 드레인 전류(Ish) 값이 임계 값(Ith) 이상인 쇼트 전류인 경우, 게이트 드라이버(251)는 도 12와 같이 피드백 신호(Sfb)를 생성하여 제어부(255)로 전달한다.
이와 같은 제어부(255)로의 피드백 신호(Sfb)는 드레인 전류(Ish) 값이 임계값 이상인 경우에만 생성되어 발송되므로 제어부(255)는 상기 피드백 신호(Sfb)가 수신된 때부터 시간을 계수하여 상기 쇼트가 발생하였는지 판단한다.
구체적으로, 도 13을 참고하면, 제어부(255)는 특정 시점, 즉, 게이트 드라이버(251)가 리셋된 시점부터 Ns 시간 동안 피드백 신호(Sfb)가 수신되는지 여부를 감지한다(S10).
즉, 제어부(255)는 게이트 드라이버(251)의 리셋 시점으로부터 Ns 시간 동안 피드백 신호(Sfb)가 수신되지 않는 경우(S20), 게이트 드라이버(251)에 대한 타이머를 리셋하여 다시 리셋 시점을 정의한다(S30).
즉, 제어부(255)는 게이트 드라이버(251)를 주기적으로 리셋하여 소정 시간 동안 피드백 신호(Sfb)를 수신하지 않는 것으로 쇼트가 발생하지 않음을 체크한다.
한편, 상기 Ns 시간 내에 쇼트가 발생하여 드레인 전류(Ish)가 상승하면 게이트 드라이버(251)가 래치 오프를 시작하고, 게이트 드라이버(251)로부터의 피드백 신호가 수신된다(S20). 제어부(255)는 상기 Ns 시간 내에 피드백 신호(Sfb)가 수신되면, 피드백 신호(Sfb)가 연속적으로 수신되는 시간을 측정한다(S40).
즉, 제1 시점(t0), 피드백 신호(Sfb)가 처음 수신되는 시점부터 Ms 시간이 흐르는 동안 피드백 신호(Sfb)가 연속적으로 수신되는지 여부를 판단한다(S40).
이때, Ms 시간은 Ns 시간보다 매우 긴 시간일 수 있다.
이와 같이 Ms 시간 동안 피드백 신호(Sfb)가 연속적으로 수신되는 경우, 즉 상기 Ms 시간 동안 게이트 드라이버(251)가 래치 오프를 수행하면서 주기적으로 짧은 시간 동안 트랜지스터(Q1)를 턴온하여 피드백 신호(Sfb)를 연속 송출하는 경우, 제어부(255)는 쇼트가 발생한 것으로 최종 판단한다(S60).
제어부(255)는 상기 전력 제어부(255)에서 쇼트가 발생하였다고 판단하면, 상기 게이트 드라이버(251)의 동작을 중지시키고 상기 청소 모듈(300)로의 전력 전달을 중단한다.
또한, 제어부(255)는 쇼트가 발생한 사실을 연계되어 있는 어플리케이션 또는 디스플레이, 스피커 등을 통해 알람함으로써 사용자가 해당 오류에 대한 대응을 수행할 수 있도록 유도한다.
한편, Ms 시간 동안 피드백 신호(Sfb)가 연속적으로 수신되지 않고, Ms 시간 내에 수신되던 피드백 신호(Sfb)가 사라지는 경우, Ms 시간 동안을 현재 동작을 유지한 후, 게이트 드라이버(251)를 리셋한다(S50).
이와 같이, 게이트 드라이버(251)를 제어부(255) 앞에 설치함으로써 제어부(255)가 쇼트를 판단함에 앞서 먼저 트랜지스터(Q1)를 턴오프하여 소자를 보호할 수 있으며, 제어부(255)에서 게이트 드라이버(251)의 피드백 신호(Sfb)에 따라 쇼트 발생 여부에 대하여 정확하게 분석함으로써 최종 동작의 신뢰성이 향상될 수 있다.
이와 같은 동작의 신뢰성을 위해, 본 발명에서는 제어부(255)로 직접 쇼트 전류를 읽어 이를 증폭하는 증폭부(254)를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제어부(255)는 이와 같은 피드백 신호(Sfb)를 분석하여 청소 모듈(300)의 종류를 판단가능하다.
이하에서는 도 14 내지 도 16을 참고하여 게이트 드라이버(251)로부터의 피드백 신호에 따라 제어부(255)의 청소 모듈(300)의 판단 동작에 대하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 청소 모듈(300)에 따른 피드백 신호 시간을 나타내는 그래프이고, 도 15는 청소 모듈(300)에 따른 피드백 신호의 파형을 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15를 참고하면, 각각의 청소 모듈(300)은 각각의 전력 제어부(255)에 설치되어 있는 수신 커패시터(CM)를 포함한다.
앞서 도 11a 및 도 11b에서 설명한 바와 같이, 수신 커패시터(CM)의 충전 용량은 청소 모듈(300)의 필요 전력에 따라 서로 상이하다.
또한, 도 11b와 같이 수신 커패시터(CM) 없이 직접 노즐 모터에 제1 및 제2 단자(p1, p2)가 접속 가능하다.
제어부(255)는 청소 모듈(300)이 청소기 본체(100)에 결합되면, 결합이 인지됨과 동시에 초기 모드를 진행한다.
이와 같은 초기 모드에서는 게이트 드라이버(251)로부터 상기 피드백 신호(Sfb)를 연속적으로 수신하여 각 청소 모듈(300)이 무엇인지 판단한다.
즉, 제어부(255)에서는 각 청소 모듈(300)에 대한 수신 커패시터(CM)의 충전 용량에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 이때, 각각의 수신 커패시터(CM)의 충전 용량에 따라 도 14와 같이 수신 커패시터(CM)의 돌입 전류에 의한 피드백 신호가 발생하는 시간이 가변한다.
즉, 수신 커패시터(CM)의 충전 용량이 커짐에 따라 피드백 신호가 발생하는 시간이 길어지는 정비례 관계를 가진다. 이에 따라, 제어부(255)는 피드백 신호의 발생 시간을 측정하여 결합된 청소 모듈(300)이 무엇인지 판단한다.
즉, 도 15a 내지 도 15e는 각 수신 커패시터(CM)의 충전 용량에 따른 돌입 전류(c1), 게이트 드라이버(251)의 전원(c2), 게이트 드라이버(251)의 턴온 신호(c3), 게이트 드라이버(251)의 피드백 신호(c4)를 각각 나타낸 것이다.
즉, 제어부(255)는 청소 모듈(300)이 결합되면 게이트 드라이버(251)에 전원을 인가하여 게이트 드라이버(251)의 동작을 시작한다.
이때, 게이트 드라이버(251)는 주어진 제어 신호에 따라 연속적으로 턴온 신호를 출력한다. 이와 같은 게이트 드라이버(251)의 턴온 신호에 따라 트랜지스터(Q1)는 연속적으로 턴온을 유지한다.
이에 따라 수신 커패시터(CM)에 인가되는 접지 전압에 의해 수신 커패시터(CM)에 큰 충전 전류가 흐르게 되면서 이와 같이 과대 전류인 돌입 전류가 소트 전류와 같이 트랜지스터(Q1)를 향해 흐른다.
이와 같은 돌입 전류를 게이트 드라이버(251)가 제1 노드(n1)에서 인지하면 제어부(255)로 피드백 신호를 송출한다.
제어부(255)는 피드백 신호가 수신되지 않으면, 게이트 드라이버(251)의 전원을 차단하고 그에 따라 턴온 신호도 중단된다.
이와 같은 돌입 전류의 발생 시간이 수신 커패시터(CM)의 충전 용량에 따라 서로 상이하므로 제어부(255)는 이와 같은 피드백 신호의 수신 시간을 측정하여 결합된 청소 모듈(300)이 무엇인지 판단한다.
도 15a에서는 수신 커패시터(CM)가 10nF인 청소 모듈(300)의 피드백 신호를 나타낸 것이고, 도 15b에서는 수신 커패시터(CM)가 100μF 인 청소 모듈(300)의 피드백 신호를 나타낸 것이고, 도 15c에서는 수신 커패시터(CM)가 220μF 인 청소 모듈(300)의 피드백 신호를 나타낸 것이고, 도 15d에서는 수신 커패시터(CM)가 330μF 인 청소 모듈(300)의 피드백 신호를 나타낸 것이고, 도 15e에서는 수신 커패시터(CM)가 470μF 인 청소 모듈(300)의 피드백 신호를 나타낸 것이다. 도 15a 내지 도 15e를 비교하면 수신 커패시터(CM)의 충전 용량이 클수록 피드백 수신 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 관계에 따라 제어부(255)는 도 16과 같이 결합된 청소 모듈(300)이 무엇인지 판단 가능하다.
16은 도 14 내지 도 15에 따라 상기 청소기의 제어부(255)의 다른 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
제어부(255)는 청소 모듈(300)과 청소기 본체(100)의 결합여부를 확인한다(S100). 이와 같은 확인은 결합 돌기와의 결합에 따른 센서부로부터의 신호에 따라 확인 가능하다.
한편, 제어부(255)는 청소 모듈(300)과 결합이 확인되면, 시작 모드로 전환되어 결합된청소 모듈(300)이 무엇인지 판단하기 위한 게이트 드라이버(251)의 구동을 수행한다.
즉, 게이트 드라이버(251)에 전원을 인가하고 게이트 드라이버(251)를 소정 시간동안 연속적으로 턴온 신호를 발생하도록 제어함으로써 결합된 청소 모듈(300)로부터의 돌입 전류를 읽어낸다(S101).
이와 같이, 수신되는 돌입 전류를 게이트 드라이버(251)가 트랜지스터(Q1)의 드레인 전류(Ish)로 읽어내면서 그에 따른 피드백 신호를 제어부(255)로 발송한다(S102).
제어부(255)는 상기 피드백 신호가 수신되는 시간을 측정함으로써 피드백 신호가 수신되는 시간에 따라 결합된 청소 모듈(300)의 수신 커패시터(CM)의 충전 용량을 산정하고 그에 따라 결합된 청소 모듈(300)이 무엇인지 산정한다.
일 예로, 피드백 신호가 없는 경우(S102), 청소 모듈(300) A로 판단하고(S103), 피드백 신호가 a 시간 동안만 발생하고 그 뒤로 피드백 신호가 수신되지 않으면(S104), 청소 모듈(300) B로 판단한다(S105).
또한, 피드백 신호가 b 시간 동안만 발생하고 그 뒤로 피드백 신호가 수신되지 않으면(S106), 청소 모듈(300) C로 판단한다(S107).
피드백 신호가 c 시간 동안만 발생하고 그 뒤로 피드백 신호가 수신되지 않으면(S108), 청소 모듈(300) D로 판단한다(S109). 피드백 신호가 d 시간 동안만 발생하고 그 뒤로 피드백 신호가 수신되지 않으면(S110), 청소 모듈(300) E로 판단한다(S111). 피드백 신호가 d 시간 보다 길게 발생하면 청소 모듈(300) F로 판단한다(S112).
이와 같이, 수신되는 피드백 신호의 수신 시간에 따라 판단된 청소 모듈(300)에 따라 제어부(255)는 배터리(190)에서 인가되는 제1 전압인 Vcc 값을 가변하여 인가할 수 있다(S113). 이와 같이 Vcc 값이 조절 가능하고, 펄스폭도 가변 가능하다.
또한, 부가적인 제어 신호도 함께 전송 가능하며, 판단된 청소 모듈(300)에 대한 정보를 청소기 본체(100)의 디스플레이를 통해 사용자에게 제공가능하다.
이와 같은 청소 모듈(300)에 대한 정보는 물부족 상태, 청소포 오염 상태 및 오동작 여부 등에 대한 내용을 포함가능하다.
100 : 청소기 200 : 연장관
300: 청소 모듈

Claims (20)

  1. 배터리 및 사용자가 파지하는 핸들이 구비된 청소기 본체; 및
    상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 청소기 본체로부터 전력을 전달받아 바닥면의 이물을 청소하는 적어도 하나의 청소 모듈;
    을 포함하며,
    상기 청소기 본체는
    상기 배터리로부터 전압을 펄스폭 제어하기 위한 트랜지스터; 및
    상기 배터리로부터 상기 청소 모듈로의 펄스폭 제어 시에 상기 트랜지스터에서 쇼트가 발생하면 상기 트랜지스터를 즉시 턴오프하는 게이트 드라이버
    를 포함하는 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 청소기 본체는
    상기 게이트 드라이버를 제어하며 상기 게이트 드라이버로부터의 피드백 신호를 수신하여 상기 트랜지스터의 쇼트여부를 판단하는 제어부를 더 포함하는 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 상기 제어부로부터 상기 청소 모듈에 대한 펄스폭을 정의하는 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 상기 트랜지스터의 턴온 시간을 조절하여 턴온 신호를 발송하는 청소기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 청소기 본체는
    상기 트랜지스터의 드레인과 접지 사이에 션트 저항을 더 포함하며,
    상기 게이트 드라이버는 상기 드레인으로 흐르는 드레인 전류를 주기적으로 읽어들여 상기 피드백 신호를 생성하는 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 상기 트랜지스터를 턴오프하는 청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 과전류 제어로 돌입하여 특정 주기에 따라 상기 트랜지스터를 턴온하여 상기 피드백 신호를 생성하는 청소기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 과전류 제어에서, 상기 게이트 드라이버는 상기 트랜지스터를 제1 시간동안 턴온하고, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간동안 턴오프하며, 상기 제1 시간동안 상기 드레인 전류를 감지하고 상기 드레인 전류가 상기 임계값 이상인 때에 상기 피드백 신호를 생성하는 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 시간은 상기 제1 시간의 20 내지 50배로 정의되는 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 과전류 제어 시에 상기 게이트 드라이버로부터의 상기 피드백 신호의 수신 시간에 따라 상기 트랜지스터의 쇼트를 판단하는 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 트랜지스터가 쇼트된 것으로 판단하면, 상기 제어부는 상기 게이트 드라이버를 턴오프하는 청소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 청소 모듈이 상기 청소기 본체에 결합되면,
    상기 제어부는 초기 모드에서 상기 트랜지스터를 턴온하고, 상기 게이트 드라이버를 제어하여 상기 청소 모듈로부터 수신되는 돌입 전류를 상기 드레인 전류로 인지하여 상기 피드백 신호를 수신하는 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 청소 모듈은 종류에 따라 서로 다른 충전 용량을 가지는 수신 커패시터를 포함하며 상기 청소기 본체와 결합 시에 상기 청소기 본체로 돌입 전류를 흘리는 청소기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 초기 모드에서 상기 트랜지스터가 턴온되면, 상기 수신 커패시터의 돌입 전류에 따른 상기 피드백 신호의 수신 시간을 측정하는 청소기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피드백 신호의 수신 시간에 따라 상기 청소 모듈의 종류를 판단하고, 상기 청소 모듈의 종류가 판단되면 상기 청소 모듈의 종류에 따라 전압 레벨 및 펄스폭을 제어하는 청소기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피드백 신호의 수신 시간에 대한 상기 청소 모듈의 종류가 매칭되어 있는 정보를 포함하는 청소기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 결정된 상기 청소 모듈에 대한 정보를 상기 청소기 본체를 통해 사용자에게 제공하는 청소기.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    소정 시간동안 상기 피드백 신호가 수신되지 않으면 상기 게이트 드라이버를 리셋하는 청소기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피드백 신호가 감지 시간을 초과하여 수신되면 상기 트랜지스터가 쇼트된 것으로 판단하는 청소기.
  19. 사용자가 파지하는 핸들이 구비되며, 배터리로부터 전압을 펄스폭 제어하기 위한 트랜지스터; 및 상기 배터리의 전압을 펄스폭 제어하여 출력하는 상기 트랜지스터에서 쇼트가 발생하면 상기 트랜지스터를 즉시 턴오프하는 게이트 드라이버를 포함하는 청소기 본체; 및 상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 청소기 본체로부터 전력을 전달받아 바닥면의 이물을 청소하는 적어도 하나의 청소 모듈; 을 포함하는 청소기의 제어 방법에 있어서,
    상기 청소 모듈에 대한 펄스폭에 따라 상기 트랜지스터의 턴온 시간을 조절하여 턴온 신호를 발송하는 단계;
    상기 트랜지스터의 드레인으로 흐르는 드레인 전류를 주기적으로 읽어들여 상기 드레인 전류가 임계값 이상인 경우 상기 피드백 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 피드백 신호가 소정 시간 이상 수신되면 상기 트랜지스터의 쇼트로 판단하는 단계
    를 포함하는 청소기의 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 청소 모듈이 상기 청소기 몸체에 결합되면, 상기 청소 모듈로부터의 신호에 따라 상기 피드백 신호의 수신 시간을 측정하여 상기 청소 모듈의 종류를 판단하는 시작 단계를 더 포함하는 청소기의 제어 방법.
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