WO2016105076A1 - 진공 청소기 및 그 제어방법 - Google Patents

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WO2016105076A1
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resonator
resonance
vacuum cleaner
flow path
passage
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PCT/KR2015/014084
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김동욱
권기환
윤진욱
하동우
홍석만
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum cleaner and a control method thereof so as to reduce noise generated during cleaning.
  • a vacuum cleaner is a device that sucks foreign matters such as dust together with air through suction power generated from a fan rotated by a motor, and separates the foreign matter contained in the sucked air from the air and collects the dust to perform cleaning.
  • Such a vacuum cleaner includes a general vacuum cleaner in which a user applies a force directly to the vacuum cleaner to perform cleaning, and a robot cleaner that performs cleaning while driving on its own without user manipulation.
  • Such a vacuum cleaner inevitably generates noise while the air is sucked and discharged through the flow path inside the main body during cleaning.
  • the present invention provides a vacuum cleaner having a resonator capable of effectively canceling noise generated while passing air through a passage inside a vacuum cleaner and a control method thereof.
  • a vacuum cleaner includes a suction unit for sucking and discharging air, at least one flow path for guiding air suction to the suction unit or discharge of air from the suction unit, and at least one flow path. At least one resonator coupled to cancel the noise, wherein the at least one resonator is configured to change the resonant frequency to cancel.
  • the resonator includes a resonance cylinder formed inside the hollow cylinder shape to form a resonance space, and the piston is installed to move forward and backward in the resonance cylinder.
  • the drive device also includes a drive motor, a pinion that is rotated by the drive motor, and a rack that is connected to the piston and is engaged with the pinion.
  • the at least one passage includes a suction passage for guiding the air sucked into the suction unit, and a discharge passage for guiding the air discharged from the suction unit, wherein the at least one resonator is the suction passage and the discharge passage It is installed on at least one of.
  • the resonator includes a resonance tube formed inside the hollow cylinder shape to form a resonance space, and a connecting pipe connecting the flow path and the resonance tube, the connecting pipe is variable in length.
  • the connecting pipe includes a first connecting pipe extending from the flow path, a second connecting flow path extending from the resonance tube and movably installed in the first connecting pipe.
  • the at least one flow passage may include a main flow passage and a bypass flow passage branched from the main flow passage and then joined to the main flow passage, and the resonator is connected to the bypass flow passage.
  • the resonator also includes a resonator tube formed of a flexible bellows tube.
  • the vacuum cleaner includes at least one passage for guiding the intake or discharge of air, and at least one resonator connected to the at least one passage, wherein the resonator has an internal space forming a resonance space. It includes a resonance cylinder configured to be changeable in the volume of space.
  • the vacuum cleaner comprises at least one passage for guiding the intake or discharge of air, and at least one resonator connected to the at least one passage, the resonator is a resonance cylinder forming a resonance space And a connecting pipe connecting the flow path and the resonance tube, and the length of the connecting pipe is configured to be changeable.
  • control method of the vacuum cleaner drives the suction unit to allow air to flow through the flow path, detects the frequency of the noise generated in the flow path in the air flow, resonator connected to the flow path Changing the resonant frequency of to correspond to the frequency of the noise.
  • the resonator includes a resonance cylinder is formed inside the hollow cylinder shape is formed inside the resonance space, the resonant frequency of the resonator is made by changing the resonance space volume.
  • It also includes a connector for connecting the flow path and the resonator, the resonant frequency change of the resonator is made by changing the length of the connector.
  • the vacuum cleaner according to the present invention since the vacuum cleaner according to the present invention includes a resonator capable of changing a resonance frequency, the vacuum cleaner may actively cope with noise generated differently according to an operation mode of the vacuum cleaner.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a suction unit and a resonator applied to a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a resonator applied to a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the operation of a resonator applied to a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a control block diagram of a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a control flowchart of the vacuum cleaner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a suction unit and a resonator applied to a vacuum cleaner according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a resonator applied to a vacuum cleaner according to a third embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are sectional views showing the operation of the resonator applied to the vacuum cleaner according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view showing an installation state of a resonator applied to a vacuum cleaner according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the vacuum cleaner 1 is formed in a substantially disk shape to form an appearance of the vacuum cleaner 1, and the air is disposed inside the body 10 and air outside the body 10.
  • the suction unit 20 and the dust collecting unit 30 for filtering foreign matters such as dust contained in the air sucked by the suction unit 20 and the suction unit 20 is sucked into the main body 10 together with the foreign matter.
  • the main body 10 is provided with an intake port 11 through which air is sucked, and an outlet port 12 through which foreign substances are filtered out, and the air sucked through the intake port 11 is collected inside the main body 10. And flow paths 13 and 14 for guiding discharge through the outlet 12 through the suction unit 20.
  • the suction port 11 is provided at the front side of the lower surface of the main body 10, and the discharge port 11 is provided at the rear side of the main body 10.
  • the flow paths 13 and 14 are suction paths 13 for guiding the air sucked from the suction port 11 to the suction unit 20, and discharge paths for guiding the air discharged from the suction unit 20 to the discharge port 12. (14).
  • Resonators 40 are connected to the flow paths 13 and 14 so as to cancel noise generated in the process of inhaling or discharging air.
  • two resonators 40 are provided and connected to the suction passage 13 and the discharge passage 14, respectively. Therefore, the noise generated in the process of inhaling the air through the suction passage 13 and the noise generated in the process of discharging the air through the exhaust passage 14 can be individually offset.
  • the dust collecting unit 30 is disposed adjacent to the inlet 11 and serves to filter foreign matter contained in the air introduced through the inlet 11 before being delivered to the inlet unit 20.
  • a configuration such as a filter (not shown) is disposed.
  • the suction unit 20 includes a stator 21a, a rotor 21b, and a shaft 21c for generating a rotational force, and a shaft 21c of the motor 21. And a blower fan 22 which is connected to and rotates to allow air to move along the flow paths 13 and 14, and a housing 23 which accommodates the motor 21 and the blower fan 22.
  • the motor 21 applied to the suction unit 20 is configured to adjust the number of revolutions thereof, so that the suction force and the blowing force generated in the suction unit 20 can be changed. This is to allow the vacuum cleaner 1 to be operated in various modes according to a cleaning environment such as a floor state or a user's selection.
  • the vacuum cleaner 1 has a quiet cleaning mode for minimizing the noise generated by the vacuum cleaner 1 instead of a weak suction force, a general cleaning mode for cleaning the general floor with a normal suction force, and a carpet.
  • the carpet can be used in the operation mode, such as the cleaning mode and the strong cleaning mode when cleaning the floor with a stronger suction force even if the noise is large.
  • the suction force and the blowing force generated by the suction unit 20 are changed, and the frequency of the noise generated by the suction unit 20 is changed according to the change of the suction force and the blowing force.
  • the resonator 40 is configured to cancel only a specific frequency, it is not possible to cope with the noise that is changed in accordance with the change in the operation mode of the vacuum cleaner (1).
  • the resonator 40 is made of a resonator that can change the resonant frequency that can be canceled to be able to actively cope with various noises changed in accordance with the change of the operation mode of the vacuum cleaner (1).
  • the resonator 40 is formed in a hollow cylinder shape as shown in FIG. 3, and the inside of the resonance cylinder 41 which forms a resonance space 41a, and the resonance cylinder 41 is installed to be movable in the resonance cylinder ( 41 includes a piston 42 for changing the volume of the internal resonance space 41a, and a connecting pipe 43 for connecting the flow paths 13 and 14 and the resonance cylinder 41 to each other. Therefore, since the volume of the resonance space 41a changes with the movement of the piston 42, the resonance frequency of the resonator 40 changes.
  • the inside of the resonance cylinder 41 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto, and may be formed in various other shapes such as a cylindrical shape.
  • the resonance frequency of the resonator 40 may be calculated through the following equation.
  • “fr” is the resonance frequency
  • "A” is the cross-sectional area of the connector
  • "l” is the length of the connector
  • "V” is the volume of the resonance space 41a
  • c is the speed of sound.
  • the piston 42 is moved by the power generated by the drive device 50.
  • the drive device 50 is a drive motor 51, a pinion 52 installed on the shaft of the drive motor 51, and a rack 53 installed on the piston 42 and decoupled from the pinion 52. ). Accordingly, as the pinion 52 rotates forward and backward by the drive motor 51, the rack 53 moves, and thus the piston 42 moves in the resonance cylinder 41, thereby changing the volume of the resonance space 41a. do.
  • the driving device 50 includes a driving motor 51, a pinion 52 and a rack 53, but is not limited thereto. Various types of driving devices may move the piston 42. Can be used for
  • the frequency of the noise that the resonator 40 can cancel is relatively low, as shown in FIG.
  • the frequency of noise that the resonator 40 can cancel is relatively high. Therefore, even if the frequency of the noise generated in the suction passage 13 and the discharge passage 14 is changed in accordance with the change of the operation mode of the vacuum cleaner 1, the piston 42 is moved to change the resonance frequency of the resonator 40 to the noise. Since it can change so that it may correspond to a frequency, it can respond efficiently to the noise which generate
  • the vacuum cleaner 1 generates a processor 100 for controlling the operation of the vacuum cleaner 1, a position sensor 110 for detecting a wall, an obstacle, and a floor, and a rotational force. It includes a traveling device 130 for allowing the vacuum cleaner 1 to travel by itself, including a configuration such as a driving motor (not shown) and a wheel (not shown) to receive the rotational force from the driving motor to rotate.
  • a traveling device 130 for allowing the vacuum cleaner 1 to travel by itself, including a configuration such as a driving motor (not shown) and a wheel (not shown) to receive the rotational force from the driving motor to rotate.
  • the vacuum cleaner 1 performs the cleaning while traveling through the traveling device 130 to avoid collision or fall through the information on the wall, the obstacle, and the floor detected by the position sensor 110.
  • the vacuum cleaner 1 includes a noise sensor 120 for detecting noise generated in the suction passage 13 and the discharge passage during the operation of the suction unit 20. Therefore, the processor 100 receives the information on the noise detected through the noise sensor 120, and controls the resonator 40 to have a resonance frequency corresponding to the frequency of the noise detected by the noise sensor 120. . In this embodiment, the processor 100 controls the driving device 50 to move the piston 42 to change the volume of the resonance space 41a provided in the resonance cylinder 41.
  • the suction unit 20 sucks air through the suction passage 13 and discharges air through the discharge passage 14.
  • Noise is generated in the suction passage 13 and the discharge passage 14 while the air is sucked and discharged.
  • the frequency of the generated noise is detected by the noise sensor 120, and information about the frequency of the noise is transmitted to the processor 100.
  • the processor 100 controls the driving device 50 to move the piston 42 to change the volume of the resonance space 41a provided in the resonance cylinder 41.
  • the resonance frequency of the resonator 40 is changed to correspond to the frequency of the noise generated in the suction passage 13 or the discharge passage 14, so that the noise generated in the passages 13 and 14 can be adjusted. It can be offset.
  • control method of the vacuum cleaner configured as described above is as follows.
  • the processor 100 receives the information on the frequency of the noise detected by the noise sensor 120, and then drives the drive device 50 so that the resonance frequency of the resonator 40 through the noise sensor 120 Change to the resonance frequency corresponding to the frequency of the detected noise (S30).
  • the drive device 50 moves the piston 42 to change the volume of the resonance space 41a provided in the resonance cylinder 41.
  • the resonance frequency of the resonator 40 is changed according to the volume change of the resonance space 41a provided inside the resonance cylinder 41, but the present invention is not limited thereto.
  • the resonance frequency of the resonator 40 may be changed by changing the length of the connector 43-2.
  • the frequency of the noise is the suction channel 13 and the discharge channel ( 14 may be indirectly confirmed through the flow rate of the air passing through the air, so that the vacuum cleaner 1 detects the flow rate of the air passing through the suction passage 13 and the discharge passage 14 (not shown). It is also possible to include.
  • the vacuum cleaner 1 may be configured such that the resonance frequency of the resonator 40 is changed to a preset value according to the driving mode selected by the user without the configuration corresponding to the noise sensor 120.
  • the resonator 40 is installed in each of the suction passage 13 and the discharge passage 14, but is not limited thereto, and the resonator 40 in only one of the suction passage 13 and the discharge passage 14, respectively. It is also possible to have it installed. Alternatively, only one of the suction passage 13 and the discharge passage 14 may be provided with a resonator 40 capable of changing the resonance frequency, and the other may be provided with a general resonator capable of canceling only a specific resonance frequency. Do.
  • the piston 42 is moved forward and backward by the power generated by the driving device 50, but is not limited thereto, as shown in FIG. 7 as the second embodiment of the present invention.
  • 42 is connected to the lever 44 exposed to the outside of the main body 10 of the vacuum cleaner 1, the user applies an external force directly to the piston 42 of the resonator 40-1 through the lever 44 It is also possible to make it move.
  • the resonance frequency is changed by changing the volume of the resonance space 41a by moving the piston 42, but the present invention is not limited thereto, and is illustrated in FIG. 8 as a third embodiment of the present invention.
  • the volume of the resonance space 41a-2 inside the resonance cylinder 41-2 is maintained to be constant, but the length of the connector 43-2 is configured by changing the length of the connector 43-2. It is also possible to change the resonance frequency of the resonator 40-2 by changing it.
  • the connecting pipe 43-2 applied to the vacuum cleaner 1 according to the third embodiment of the present invention is connected to the first connecting pipe 43a connected to the flow paths 13 and 14 and the resonance tube 41-2. It consists of a 2nd connection pipe 43b installed so that a movement to the 1st connection pipe 43a is possible.
  • the drive device 50 includes a drive motor 51, a pinion 52, a rack 53, and the rack 53 is installed in the resonance cylinder 41-2.
  • FIG. 9 and 10 show a resonator 40-3 applied to the vacuum cleaner 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the resonator 40-3 includes a resonance cylinder 41-3 formed of an elastic bellows tube, a guide rod 45 installed at one side of the resonance cylinder 41-3, and guides the expansion and contraction of the resonance cylinder 41-3.
  • the drive device 50 includes a drive motor 51, a pinion 52 and a rack 53 as in the previous embodiment, the rack 53 is installed on the guide rod 45. Therefore, when the guide rod 45 is moved by the driving device 50, the resonance cylinder 41-3 is expanded and retracted, so that the volume of the resonance space 41a-3 provided therein is changed, so that the resonator 40 is offset.
  • the resonant frequency that can be changed is changed.
  • FIG 11 shows an installation state of the resonator 40 applied to the vacuum cleaner 1 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the vacuum cleaner 1 is branched from the suction passage 13 and the discharge passage 14, which are the main passages directly connected to the suction unit 20, from the suction passage 13 or the discharge passage 14.
  • the suction passage 13 or the discharge passage 14 includes two bypass passages 15, and the two bypass passages 15 are provided with resonators 40, respectively.
  • the bypass passage 15 is formed to have a smaller diameter than the suction passage 13 and the discharge passage 14 so that most of the air flows through the suction passage 13 and the discharge passage 14.
  • bypass passages 15 are provided and connected to the suction passage 13 and the discharge passage 14, respectively, but are not limited thereto. Only one bypass passage 15 may be the suction passage 13. It is also possible to be connected to only one of the) and the discharge passage (14). In this case, the resonator 40 may be directly connected to the passages 13 and 14 in which the bypass passage 15 is not connected between the suction passage 13 and the discharge passage 14, or the resonator 40 may not be connected. You can do this.

Abstract

본 발명은 공기가 흡입 또는 배출되는 것을 안내하는 유로와, 유로에 연결된 공명기를 포함한 진공 청소기에 관한 것으로, 공명기는 상쇄시킬 공명 주파수를 변경할 수 있도록 구성되어 있으므로, 진공 청소기의 운전 모드 변경에 따라 발생하는 소음이 달라지더라도, 공명기의 공명 주파수를 변경하여 이를 상쇄시킬 수 있다.

Description

진공 청소기 및 그 제어방법
본 발명은 청소 시 발생하는 소음을 감소시킬 수 있도록 진공 청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 진공 청소기는 모터에 의해 회전하는 팬에서 발생하는 흡입력을 통해 공기와 함께 먼지 등의 이물질을 흡입하고, 흡입된 공기 중에 포함된 이물질을 공기로부터 분리한 후 집진하여 청소가 수행되도록 하는 기기이다.
이러한 진공 청소기에는 사용자가 진공 청소기에 직접 힘을 가해 이동시켜 청소를 수행하는 일반 진공 청소기와, 사용자 조작 없이 스스로 주행하며 청소를 수행하는 로봇 청소기가 포함된다.
이러한 진공 청소기는 청소 시 본체 내부의 유로를 통해 공기가 흡입 및 배출되는 과정에서 불가피하게 소음이 발생한다.
청소 시 공기가 진공 청소기 내부의 유로를 통과하는 과정에서 발생하는 소음을 효율적으로 상쇄시킬 수 있는 공명기를 갖춘 진공 청소기 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 진공 청소기는 공기를 흡입 및 배출하는 흡입유닛과, 상기 흡입유닛으로의 공기 흡입 또는 상기 흡입유닛으로부터의 공기 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와, 상기 적어도 하나의 유로에 연결되어 소음을 상쇄시키는 적어도 하나의 공명기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 공명기는 상쇄시킬 공명 주파수를 변경 할 수 있도록 구성된다.
또한 상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 공명통 내에 진퇴 이동 가능하게 설치되는 피스톤을 포함한다.
또한 상기 피스톤을 진퇴이동 시키는 구동장치를 더 포함한다.
또한 상기 구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언과, 상기 피스톤과 연결되며 상기 피니언과 이물림되는 랙을 포함한다.
또한 외력을 상기 피스톤에 전달하는 레버를 더 포함한다.
또한 상기 적어도 하나의 유로는 상기 흡입유닛으로 흡입되는 공기를 안내하는 흡입유로와, 상기 흡입유닛으로부터 배출되는 공기를 안내하는 배출유로를 포함하며, 상기 적어도 하나의 공명기는 상기 흡입유로와 상기 배출유로 중 적어도 하나에 설치된다.
또한 상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 유로와 상기 공명통을 연결하는 연결관을 포함하며, 상기 연결관은 그 길이가 가변된다.
또한 상기 연결관은 상기 유로로부터 연장된 제 1 연결관, 상기 공명통으로부터 연장되며 상기 제 1 연결관에 이동 가능하게 설치되는 제 2 연결유로를 포함한다.
또한 상기 적어도 하나의 유로는 메인 유로와, 상기 메인 유로로부터 분기되었다가 다시 메인 유로로 합류되는 바이패스 유로를 포함하며, 상기 공명기는 상기 바이패스 유로에 연결된다.
또한 상기 공명기는 신축 가능한 벨로우즈 관으로 형성된 공명통을 포함한다.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 진공 청소기는 공기의 흡입 또는 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와, 상기 적어도 하나의 유로에 연결되는 적어도 하나의 공명기를 포함하며, 상기 공명기는 공명 공간을 형성하는 내부 공간의 체적이 변경 가능하게 구성되는 공명통을 포함한다.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 진공 청소기는 공기의 흡입 또는 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와, 상기 적어도 하나의 유로에 연결되는 적어도 하나의 공명기를 포함하며, 상기 공명기는 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 유로와 상기 공명통을 연결하는 연결관을 포함하며, 상기 연결관의 길이는 변경 가능하게 구성된다.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 진공 청소기의 제어방법은 흡입유닛을 구동시켜 유로를 통해 공기가 유동하도록 하고, 공기가 유동하는 과정에서 상기 유로에서 발생한 소음의 주파수를 감지하고, 상기 유로에 연결된 공명기의 공명 주파수가 상기 소음의 주파수와 대응하도록 변경하는 것을 포함한다.
또한 상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 내부에 공명 공간이 형성되는 공명통을 포함하며, 상기 공명기의 공명 주파수 변경은 상기 공명 공간 체적을 변경함에 따라 이루어진다.
또한 상기 유로와 상기 공명기를 연결하는 연결관을 포함하며, 상기 공명기의 공명 주파수 변경은 연결관의 길이를 변경함에 따라 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 진공 청소기는 공명 주파수를 변경할 수 있는 공명기를 포함하므로, 진공 청소기의 운전 모드에 따라 다르게 발생하는 소음에 능동적으로 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 흡입유닛 및 공명기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 공명기의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 공명기의 동작을 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기의 제어 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기의 제어 순서도이다.
도 7는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 흡입유닛 및 공명기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 공명기의 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 공명기의 동작의 보인 단면도이다.
도 11는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 진공 청소기에 적용된 공명기의 설치 상태를 보인 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 진공 청소기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 실시예에서는 진공 청소기 중 사용자의 조작 없이 스스로 주행하며 바닥을 청소하는 로봇 청소기를 예로써 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 진공 청소기(1)는 대략 원판 형상으로 형성되어 진공 청소기(1)의 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10) 내부에 배치되며 본체(10) 외부의 공기가 이물질과 함께 본체(10) 내부로 흡입하였다가 다시 배출되도록 하는 흡입유닛(20)과, 흡입유닛(20)에 의해 흡입된 공기에 포함되어 있는 먼지 등의 이물질을 거르는 집진유닛(30)를 포함한다.
본체(10)에는 공기가 흡입되는 흡입구(11)와, 이물질이 걸러진 공기를 배출하는 배출구(12)가 마련되며, 본체(10) 내부에는 흡입구(11)를 통해 흡입된 공기가 집진유닛(30)과 흡입유닛(20)을 거쳐 배출구(12)를 통해 배출되도록 안내하는 유로(13, 14)가 마련된다. 흡입구(11)는 본체(10)의 하면 전방측에 마련되고, 배출구(11)는 본체(10)의 후방측에 마련된다.
유로(13, 14)는 흡입구(11)에서 흡입된 공기를 흡입유닛(20)으로 안내하는 흡입유로(13)와, 흡입유닛(20)에서 배출된 공기를 배출구(12)로 안내하는 배출유로(14)를 포함한다.
유로(13, 14)에는 공기가 흡입 또는 배출되는 과정에서 발생하는 소음을 상쇄시킬 수 있도록 공명기(40)가 연결된다. 본 실시예에서 공명기(40)는 두 개가 구비되어 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에 각각 연결된다. 따라서 흡입유로(13)를 통해 공기가 흡입되는 과정에서 발생되는 소음과 배출유로(14)를 통해 공기가 배출되는 과정에서 발생하는 소음을 개별적으로 상쇄시킬 수 있도록 되어 있다.
집진유닛(30)은 흡입구(11)와 인접하게 배치되어 흡입구(11)를 통해 유입된 공기에 포함되어 있는 이물질이 흡입유닛(20)에 전달되기 전에 걸러지도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 내부에는 필터(미도시) 등의 구성이 배치된다.
도 2에 도시한 바와 같이 흡입유닛(20)은 고정자(21a), 회전자(21b) 및 축(21c)을 포함하여 회전력을 발생시키는 모터(21)와, 모터(21)의 축(21c)에 연결되어 회전하며 공기가 유로(13, 14)를 따라 이동하도록 하는 송풍팬(22)과, 모터(21) 및 송풍팬(22)을 수용하는 하우징(23)을 포함한다.
본 실시예에서 흡입유닛(20)에 적용된 모터(21)는 그 회전수를 조절할 수 있도록 구성되어, 흡입유닛(20)에서 발생하는 흡입력 및 송풍력을 변경할 수 있다. 이는 바닥 상태와 같은 청소 환경이나 사용자의 선택에 따라 진공 청소기(1)가 다양한 모드로 운전될 수 있도록 하기 위한 것이다.
예를 들어, 진공 청소기(1)는 흡입력이 약한 대신 진공 청소기(1)에서 발생하는 소음이 최소화될 수 있도록 하는 정음 청소모드와, 일반 바닥을 보통의 흡입력으로 청소할 경우의 일반 청소모드와, 카펫을 청소할 경우의 카펫 청소모드와, 소음이 크게 발생하더라도 보다 강력한 흡입력으로 바닥을 청소할 경우의 강력 청소모드 등의 운전 모드로 사용될 수 있다.
상기와 같이 운전모드가 변경됨에 따라 흡입유닛(20)에서 발생하는 흡입력 및 송풍력을 변경되는데, 흡입력 및 송풍력의 변경에 따라 흡입유닛(20)에서 발생하는 소음의 주파수는 변경된다.
따라서 공명기(40)가 특정 주파수만을 상쇄시킬 수 있도록 구성할 경우, 진공 청소기(1)의 운전 모드에 변경에 따라 변경되는 소음에 대응할 수 없다.
따라서 본 실시예에서 공명기(40)는 상쇄시킬 수 있는 공명 주파수를 변경할 수 있는 공명기로 이루어져 진공 청소기(1)의 운전 모드 변경에 따라 변경되는 다양한 소음에 능동적으로 대처할 수 있도록 되어 있다.
본 실시예에서 공명기(40)는 도 3에 도시한 바와 같이 빈 통 형상으로 형성되어 내부가 공명 공간(41a)을 형성하는 공명통(41)과, 공명통(41) 내에 이동 가능하게 설치되어 공명통(41) 내부의 공명 공간(41a)의 체적을 변경하는 피스톤(42)과, 유로(13, 14)와 공명통(41)을 연결하는 연결관(43)을 포함한다. 따라서 피스톤(42)의 이동에 따라 공명 공간(41a)의 체적은 변경되므로, 공명기(40)의 공명 주파수는 변경된다. 본 실시예에서 공명통(41) 내부는 대략 직육면체 형상으로 형성되는데, 이에 한정0 되는 것은 아니며, 원통 형상 등 여러 다른 형상으로 형성되도록 하는 것도 가능하다.
공명기(40)의 공명 주파수는 아래와 같은 식을 통해 산출될 수 있다. 아래의 식에서 “fr”은 공명 주파수, “A”는 연결관의 단면적, “l”은 연결관의 길이, “V”는 공명 공간(41a)의 체적, c는 음속이다.
Figure PCTKR2015014084-appb-I000001
따라서, 동작 중인 모터(21)의 회전 속도에 대응하도록 피스톤(42)을 이동시켜 공명통(41) 내의 공명 공간(41a) 체적이 변경되도록 함으로써, 유로(13, 14)에서 발생하는 소음을 효율적으로 상쇄시킬 수 있다.
피스톤(42)은 구동장치(50)에서 발생한 동력에 의해 이동한다. 본 실시예에서 구동장치(50)는 구동모터(51)와, 구동모터(51)의 축에 설치된 피니언(52)과, 피스톤(42)에 설치되며 피니언(52)과 이물림되는 랙(53)을 포함한다. 따라서 구동모터(51)에 의해 피니언(52)이 정역 회전함에 따라 랙(53)이 이동하고, 그에 따라 피스톤(42)이 공명통(41) 내에서 이동하여, 공명 공간(41a)의 체적을 변경한다. 본 실시예에서 구동장치(50)는 구동모터(51), 피니언(52) 및 랙(53)을 포함하여 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 구동장치들이 피스톤(42)을 이동시키기 위해 사용될 수 있다.
이때, 도 2에 도시한 바와 같이 피스톤(42)에 의해 공명 공간(41a)의 체적이 크게 형성될 경우에는 공명기(40)가 상쇄시킬 수 있는 소음의 주파수는 상대적으로 낮고, 도 4에 도시한 바와 같이 피스톤(42)에 의해 공명 공간(41a)의 체적이 작게 형성될 경우에는 공명기(40)가 상쇄시킬 수 있는 소음의 주파수는 상대적으로 높다. 따라서, 진공 청소기(1)의 운전 모드 변경에 따라 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에서 발생하는 소음의 주파수가 변경되더라도 피스톤(42)을 이동시켜 공명기(40)의 공명 주파수를 소음의 주파수와 대응하도록 변경할 수 있으므로, 유로(13, 14)에서 발생하는 소음에 효율적으로 대응할 수 있다.
또한 진공 청소기(1)는 도 5에 도시한 바와 같이 진공 청소기(1)의 동작을 제어하는 프로세서(100)와, 벽, 장애물 및 바닥을 감지하기 위한 위치 감지센서(110)와, 회전력을 발생시키는 주행 모터(미도시) 및 주행 모터로부터 회전력을 전달받아 회전하는 바퀴(미도시) 등의 구성을 포함하여 진공 청소기(1)가 스스로 주행할 수 있도록 하는 주행장치(130)를 포함한다.
따라서 진공 청소기(1)는 위치 감지센서(110)를 통해 감지된 벽, 장애물 및 바닥에 대한 정보를 통해 충돌이나 낙하를 피하도록 주행장치(130)를 통해 주행하면서 청소를 수행한다.
또한 이러한 진공 청소기(1)는 흡입유닛(20)의 동작 시 흡입유로(13)와 배출유로에서 발생하는 소음을 감지하는 소음 감지센서(120)를 포함한다. 따라서 프로세서(100)는 소음 감지센서(120)를 통해 감지된 소음에 대한 정보를 전달받아, 공명기(40)가 소음 감지센서(120)에서 감지된 소음의 주파수와 대응하는 공명 주파수를 갖도록 제어한다. 본 실시예에서 프로세서(100)는 구동장치(50)를 제어하여 피스톤(42)이 이동하도록 함으로써 공명통(41) 내부에 마련되는 공명 공간(41a)의 체적을 변경한다.
따라서, 사용자가 진공 청소기(1)를 동작시키면 흡입유닛(20)은 흡입유로(13)를 통해 공기를 흡입하고 배출유로(14)를 통해 공기를 배출한다. 공기가 흡입 및 배출되는 과정에서 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에서는 소음이 발생한다. 발생한 소음의 주파수는 소음 감지센서(120)에 의해 감지되고, 소음의 주파수에 대한 정보는 프로세서(100)에 전달된다. 프로세서(100)는 구동장치(50)를 제어하여 피스톤(42)을 이동시켜 공명통(41) 내부에 마련된 공명 공간(41a)의 체적을 변경한다. 공명 공간(41a)의 체적이 변경됨에 따라 공명기(40)의 공명 주파수는 흡입유로(13) 또는 배출유로(14)에서 발생한 소음의 주파수와 대응하도록 변경되어 유로(13, 14)에서 발생한 소음을 상쇄시킬 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 진공 청소기의 제어 방법은 아래와 같다.
도 에 도시한 바와 같이 먼저 흡입유닛(20)이 구동하는지를 확인(S10)하고, 흡입유닛(20)이 구동하는 것이 확인되면, 소음 감지센서(120)가 유로(13, 14)들에서 발생한 소음의 주파수를 감지(S20)한다.
프로세서(100)는 소음 감지센서(120)를 통해 감지된 소음의 주파수에 대한 정보를 전달받은 후, 구동장치(50)를 구동하여 공명기(40)의 공명 주파수가 소음 감지센서(120)를 통해 감지된 소음의 주파수와 대응하는 공명 주파수로 변경(S30)되도록 한다. 본 실시예에서 구동장치(50)는 피스톤(42)을 이동시켜, 공명통(41) 내부에 마련된 공명 공간(41a)의 체적을 변경하도록 되어 있다. 본 실시예에서는 공명기(40)의 공명 주파수 변경은 공명통(41) 내부에 마련되는 공명 공간(41a)의 체적 변경에 따라 이루어지도록 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 후술할 제 3 실시예에서와 같이 공명기(40)의 공명 주파수 변경이 연결관(43-2)의 길이를 변경함에 따라 이루어질 수도 있다.
본 실시예에서는 소음 감지센서(120)를 통해 소음을 감지하여 이에 의해 공명기(40)의 공명 주파수가 변경되도록 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 소음의 주파수는 흡입유로(13) 및 배출유로(14)를 통과하는 공기의 유속에 통해서도 간접적으로 확인될 수 있으므로, 진공 청소기(1)가 흡입유로(13) 및 배출유로(14)를 통과하는 공기의 유속을 감지하는 유속 감지센서(미도시)를 포함하도록 하는 것도 가능하다.
또한 진공 청소기(1)가 소음 감지센서(120)에 대응하는 구성 없이, 사용자에 의해 선택된 운전 모드에 따라 공명기(40)의 공명 주파수가 미리 설정된 값으로 변경되도록 하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에 각각 공명기(40)가 설치되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 흡입유로(13)와 배출유로(14) 중 어느 하나에만 공명기(40)가 설치되도록 하는 것도 가능하다. 또는 흡입유로(13)와 배출유로(14) 중 어느 하나에만 공명 주파수를 변경할 수 있는 공명기(40)가 설치되도록 하고, 다른 하나에는 특정 공명 주파수만을 상쇄시킬 수 있는 일반 공명기가 설치되도록 하는 것도 가능하다.
상기의 제 1 실시예에서는 피스톤(42)이 구동장치(50)에서 발생한 동력에 의해 진퇴이동 하도록 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에 본 발명의 제 2 실시예로 도시한 바와 같이 피스톤(42)이 진공 청소기(1)의 본체(10) 외부로 노출되는 레버(44)에 연결되어, 사용자가 레버(44)를 통해 공명기(40-1)의 피스톤(42)에 직접 외력을 가해 이동시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.
상기의 실시예들에서는 피스톤(42)을 이동시켜 공명 공간(41a)의 체적을 변경함으로써 공명 주파수를 변경하도록 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8에 본 발명의 제 3 실시예로 도시한 바와 같이 공명통(41-2) 내부의 공명 공간(41a-2) 체적은 일정하게 유지되도록 하되, 연결관(43-2)의 길이를 변경할 수 있도록 구성하여 연결관(43-2)의 길이를 변경함으로써 공명기(40-2)의 공명 주파수를 변경하는 것도 가능하다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 진공 청소기(1)에 적용된 연결관(43-2)은 유로(13, 14)와 연결된 제 1 연결관(43a)과, 공명통(41-2)과 연결되며 제 1 연결관(43a)에 이동 가능하게 설치되는 제 2 연결관(43b)로 이루어진다. 구동장치(50)는 구동모터(51) 및 피니언(52), 랙(53)을 포함하며, 랙(53)은 공명통(41-2)에 설치된다.
구동장치(50)를 통해 공명통(41-2)을 이동시키면 공명통(41-2)과 함께 제 2 연결관(43b)이 이동하면서 연결관(43-2)의 전체 길이는 변경되고 그에 따라 공명기(40-2)의 공명 주파수는 변경된다.
도 9 및 도 10에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 진공 청소기(1)에 적용되는 공명기(40-3)가 제시되어 있다.
공명기(40-3)는 신축 가능한 벨로우즈 관으로 형성되는 공명통(41-3)과, 공명통(41-3)의 일측에 설치되어 공명통(41-3)의 신축을 안내하는 가이드로드(45)와, 가이드로드(45)를 이송하는 구동장치(50)를 포함한다. 구동장치(50)는 이전 실시예에서와 같이 구동모터(51), 피니언(52) 및 랙(53)을 포함하며, 랙(53)은 가이드로드(45)에 설치된다. 따라서 구동장치(50)에 의해 가이드로드(45)가 이동하면, 공명통(41-3)은 신축되면서 그 내부에 마련되는 공명 공간(41a-3)의 체적이 변경되므로, 공명기(40)가 상쇄시킬 수 있는 공명 주파수는 변경된다.
도 11에는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 진공 청소기(1)에 적용되는 공명기(40)의 설치 상태가 제시되어 있다.
본 실시예에서는 진공 청소기(1)는 흡입유닛(20)에 직접 연결되는 메인 유로인 흡입유로(13) 및 배출유로(14)와, 흡입유로(13) 또는 배출유로(14)로부터 분기되었다가 다시 흡입유로(13) 또는 배출유로(14)로 합류되는 두 개의 바이패스 유로(15)를 포함하며, 두 개의 바이패스 유로(15)에는 공명기(40)가 각각 설치된다. 이때 바이패스 유로(15)는 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에 비해 작은 직경을 갖도록 형성되어 공기의 대부분은 흡입유로(13) 및 배출유로(14)를 통해 유동하도록 되어 있다.
따라서 흡입유로(13) 및 배출유로(14)의 주위에 공명기(40)를 설치할 공간을 확보할 수 없을 경우에는 본 실시예에서와 같이 바이패스 유로(15)를 통해 공명기를 흡입유로(13) 또는 배출유로(14)에 간접적으로 연결하여 사용할 수 있다.
본 실시예에서 바이패스 유로(15)는 두 개가 구비되어 흡입유로(13) 및 배출유로(14)에 각각 연결되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 바이패스 유로(15)만이 흡입유로(13)와 배출유로(14) 중 어느 하나에만 연결되도록 하는 것도 가능하다. 또한 이러한 경우, 흡입유로(13)와 배출유로(14) 중 바이패스 유로(15)가 연결되지 않은 유로(13, 14)에는 공명기(40)가 직접 연결되도록 하거나, 공명기(40)가 연결되지 않도록 할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기에 기재된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형할 수 있다. 따라서 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 공기를 흡입 및 배출하는 흡입유닛과,
    상기 흡입유닛으로의 공기 흡입 또는 상기 흡입유닛으로부터의 공기 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와,
    상기 적어도 하나의 유로에 연결되어 소음을 상쇄시키는 적어도 하나의 공명기를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 공명기는 상쇄시킬 공명 주파수를 변경 할 수 있도록 구성되는 진공 청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 공명통 내에 진퇴 이동 가능하게 설치되는 피스톤을 포함하는 진공 청소기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤을 진퇴이동 시키는 구동장치를 더 포함하는 진공 청소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언과, 상기 피스톤과 연결되며 상기 피니언과 이물림되는 랙을 포함하는 진공 청소기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    외력을 상기 피스톤에 전달하는 레버를 더 포함하는 진공 청소기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유로는 상기 흡입유닛으로 흡입되는 공기를 안내하는 흡입유로와, 상기 흡입유닛으로부터 배출되는 공기를 안내하는 배출유로를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 공명기는 상기 흡입유로와 상기 배출유로 중 적어도 하나에 설치되는 진공 청소기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 유로와 상기 공명통을 연결하는 연결관을 포함하며,
    상기 연결관은 그 길이가 가변되는 진공 청소기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결관은 상기 유로로부터 연장된 제 1 연결관, 상기 공명통으로부터 연장되며 상기 제 1 연결관에 이동 가능하게 설치되는 제 2 연결유로를 포함하는 진공 청소기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유로는 메인 유로와, 상기 메인 유로로부터 분기되었다가 다시 메인 유로로 합류되는 바이패스 유로를 포함하며,
    상기 공명기는 상기 바이패스 유로에 연결되는 진공 청소기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공명기는 신축 가능한 벨로우즈 관 형상으로 형성된 공명통을 포함하는 진공 청소기.
  11. 공기의 흡입 또는 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와,
    상기 적어도 하나의 유로에 연결되는 적어도 하나의 공명기를 포함하며,
    상기 공명기는 공명 공간을 형성하는 내부 공간의 체적이 변경 가능하게 구성되는 공명통을 포함하는 진공 청소기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공명통 내에 이동 가능하게 설치되어 이동하며 상기 공명 공간의 체적을 변경하는 피스톤을 더 포함하는 진공 청소기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 공명통은 신축되는 벨로우즈 관으로 형성되는 진공 청소기.
  14. 공기의 흡입 또는 배출을 안내하는 적어도 하나의 유로와,
    상기 적어도 하나의 유로에 연결되는 적어도 하나의 공명기를 포함하며,
    상기 공명기는 공명 공간을 형성하는 공명통과, 상기 유로와 상기 공명통을 연결하는 연결관을 포함하며,
    상기 연결관의 길이는 변경 가능하게 구성되는 진공 청소기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연결관은 상기 유로에서 연장된 제 1 연결관과, 상기 공명통으로부터 연장되며 상기 제 1 연결관에 이동 가능하게 설치되는 제 2 연결관을 포함하는 진공 청소기.
  16. 흡입유닛을 구동시켜 유로를 통해 공기가 유동하도록 하고,
    공기가 유동하는 과정에서 상기 유로에서 발생한 소음의 주파수를 감지하고,
    상기 유로에 연결된 공명기의 공명 주파수가 상기 소음의 주파수와 대응하도록 변경하는 것을 포함하는 진공 청소기의 제어방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 공명기는 내부가 빈 통 형상으로 형성되어 내부에 공명 공간이 형성되는 공명통을 포함하며,
    상기 공명기의 공명 주파수 변경은 상기 공명 공간 체적을 변경함에 따라 이루어지는 진공 청소기의 제어방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 유로와 상기 공명기를 연결하는 연결관을 포함하며,
    상기 공명기의 공명 주파수 변경은 연결관의 길이를 변경함에 따라 이루어지는 진공 청소기의 제어방법.
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