CN102221256B - 空气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气处理装置，包括主体，在所述主体中设有控制单元和升降单元，所述升降单元的自由端与空气处理单元相连，所述升降单元受控于控制单元进行自由升降，从而改变与其连接的空气处理单元的高度；在所述空气处理单元上设有传感器单元，用于检测空气处理单元上方区域是否有障碍物，并将检测到的障碍物信号发送给所述的控制单元，控制单元根据该障碍物信号控制相应的可动部件做出避让动作。本发明空气处理装置可以及时感知其顶部上方是否存在影响其向上运动的障碍物，在尚未触碰到障碍物时，及时调整运动方式，以避免碰撞带来的损伤。

Description

空气处理装置

技术领域

本发明涉及一种空气处置装置，尤其是一种具有障碍物检测功能的空气处理装置。

背景技术

空气净化器是一种新型家用电器，它具有自动检测烟雾、滤去尘埃、消除异味及有害气体、灭菌等功能。空气净化器通常由高压产生电路、负离子发生器、通风机(微风扇)、空气过滤器等系统组成。通过空气净化器内的通风机使室内空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤器过滤后将各种污染物清除或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器(工作时负离子发生器中的高压产生电路产生直流负高压)，将空气不断电离，产生大量负离子，被通风机(微风扇)送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。其中，用于进行空气净化的过滤器、负离子发生器、通风机等统称为净化单元。

空气净化器的净化方式主要有以下类型：一是过滤吸附型，即采用物理式净化方式，利用多孔性滤材，如无纺布、滤纸、纤维、活性炭、泡棉等(目前吸附能力最强的滤材为HEPA高密度空气滤材)，吸附空气中的悬浮颗粒、有害气体，从而净化空气；二是静电集尘型，即静电式净化方式，通过电晕放电使空气中污染物带电，使用集尘装置收集带电粒子，达到净化空气的目的；三是化学式净化方式，如：光催化法或甲醛清除剂或药剂等；再有就是复合型：同时利用上述过滤、静电和/或化学净化方式净化空气。从原理上讲，以上几种净化空气方式对室内空气都有一定净化能力。

随着科技的进步，空气净化器作为一种智能产品，也经历了不同的阶段，第一阶段：固定的、净化单元不能升降式的空气净化器，该空气净化器通过物理式净化方式(如：活性炭或HEPA过滤网)、静电式净化方式(如：负离子)或者是化学式净化方式(如：光催化法或甲醛清除剂或药剂等)，在固定位置、固定高度来净化空气。

第二阶段：空气净化器是：固定的、净化单元可升降的空气净化器。该空气净化器安装在固定位置，但净化器中的空气净化单元可以在不同高度视情况进行上下移动，从而达到有效循环某一区域空气的作用。相关该空气净化器的具体技术方案请见专利号为ZL03106666.6，名称为《空气净化器》的专利文献。在该专利文献中，披露了如下内容：净化器上设有升降单元，该单元包括纵向地设置在机壳内表面上的齿条，在壳体的外表面上纵向形成以便容纳齿条、从而对壳体的升降运动进行导向的导槽；与齿条啮合并由壳体可转动地支撑的小齿轮；以及设置在壳体处使小齿轮顺时针或者逆时针旋转的电动机。电动机旋转时，使得空气净化单元通过齿条在垂直方向上运动。

除此之外，现有技术中还有一种自移动的空气净化器。该空气净化器通过设有的驱动部件，实现在预定区域周围移动时净化空气。具体技术方案请见专利号为ZL200410043117.4，名称为《空气净化机器人及其系统》的专利文献；ZL200510051309.4，名称为《空气净化器及其控制方法》的专利文献。该机器人能实现自移动，但其空气净化单元无法实现在不同高度上下移动。

在以上各种空气净化器中，尤其是可移动的空气净化器，由于设有传感系统，使得该空气净化器可应用各种传感器感应外在环境并做出相应的反应。例如障碍物传感器，机器碰撞到障碍物后传感器给出反应，机器感知到障碍物的存在后调头并转向，进一步的，障碍传感器还可在还未接触到障碍物时就感知到障碍物的存在，提前降低速度来减低对障碍物的冲力，另外，为了避免机器从台阶等高处跌落到低处，还设有感知运行表面高低的传感器，可感应到楼梯、台阶等的存在。但是，针对目前已出现的净化单元可升降的空气净化器，却没有感知上方障碍物的检测装置，因此，这类空气净化器存在着受上方障碍物限制甚至破坏的情况。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题在于，提供一种空气处理装置，可以感知空气处理装置上方障碍物的存在，并能及时避让，以免损坏空气处理装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种空气处理装置，包括主体，在所述主体中设有控制单元和升降单元，所述升降单元的自由端与空气处理单元相连，所述升降单元受控于控制单元进行自由升降，从而改变与其连接的空气处理单元的高度；在所述空气处理单元上设有传感器单元，用于检测空气处理单元上方区域是否有障碍物，并将检测到的障碍物信号发送给所述的控制单元，控制单元根据该障碍物信号控制相应的可动部件做出避让动作。

本发明的优点在于，本发明中的空气处理装置可以及时感知上方是否存在影响其向上运动的障碍物，在尚未触碰到障碍物时，及时调整运动方式，以避免碰撞带来的损伤。

附图说明

图1为本发明所述空气处理装置实施例一的结构示意图；

图2为图1所述空气处理装置当升降单元结构示意图；

图3为本发明所述传感器单元实施例一检测原理示意图；

图4为本发明所述传感器单元实施例二检测原理示意图；

图5为本发明所述传感器单元实施例三检测原理示意图；

图6为本发明所述传感器单元实施例四检测原理示意图；

图7a-7b为本发明所述空气处理装置实施例二的结构示意图；

图8为本发明所述空气处理装置实施例三的结构示意图；

图9a、9b为本发明所述空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例一的结构示意图；

图10a-10d为本发明所述空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例二的结构示意图；

图11为本发明所述空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例三的结构示意图。

具体实施方式

图1、2为本发明空气处理装置的实施例一的结构示意图；本实施例中的空气处理装置为固定可升降式，具体地，所述空气处理装置包括主体300，在所述主体300中设有控制单元和升降单元302，所述升降单元302的自由端与空气处理单元301相连，所述升降单元302受控于控制单元进行自由升降，从而改变与其连接的空气处理单元301的高度；在所述空气处理单元301上表面设有传感器单元303，用于检测空气处理单元301的上方区域是否有障碍物，并将检测到的障碍物信号发送给所述的控制单元，控制单元根据该障碍物信号控制相应的可动部件做出避让动作。

其中，所述的传感器单元303可以采用多种结构，如图3所示，为本发明所述传感器单元实施例一检测原理示意图，在本实施例中，所述传感器单元303采用成对的可以形成一个信号通道的传感元件，如无线电子信号的发送/接收元件、红外线发送/接收元件、光发送/接收元件、激光发射/接收元件和超声发射/接收元件中的一种或任意组合。

如图3所示，传感器单元包括发射管3031和接收管3032，其为一对红外传感器件，设于空气处理单元301的上表面。该红外传感器件利用红外发射/接收的反射原理，探测在反射区域A的范围内有无信号反射。当红外发射管发射红外信号后，如果在反射区域的高度范围之内，红外接收管没有接收到相应的信号，控制单元根据该信息，则认为升降机构可继续上升。如果在反射区域的高度范围之内，红外接收管接收到相应的信号，控制单元根据接收管所反馈的信息，则认为空气净化装置的上端有障碍物，控制单元控制升降机构保持目前高度或者是控制升降机构下降。

优选方案中，为使得所探测到的信息更为精准，可在空气净化装置的上表面设置多对红外传感器件，并且多对红外传感器件可呈中心对称布局。

在另一种实施方式，发射管3031和接收管3032可以为一对激光传感器，即：一个激光发射和一个激光接收。该对激光传感器通过测量从发射到返回之间的时间来计算距离。在反射区域的范围内探测有无信号反射。控制单元中预先设定距离值，当根据激光信号从发射到返回之间的时间计算出的距离值大于该预先设定距离值时，控制单元控制升降机构继续上升。反之，若计算出的距离值小于或等于该预先设定距离值时，控制单元控制升降机构保持目前高度或者是下降。

针对另一种实施方式，发射管3031和接收管3032可以为一对超声传感器，即：一个超声发射管和一个超声接收管。该超声传感利用超声发射/接收器的回声接收原理，由超声发射器反射信号，通过超声接收器所接收到信号的时间长短，从而计算出距离上方障碍物的距离。

除上述的实施方式之外，发射管3031和接收管3032也可以是一对光传感器或无线电子信号传感器，在此不再赘述。

图4为本发明所述传感器单元实施例二检测原理示意图。在本实施例中，所述传感器单元包括图像摄取装置3033和光发射装置3034，所述光发射装置3034发出光，在空气处理单元301上方的物体B表面形成光斑，所述图像摄取装置3033采集所述光斑的图像，并发送给一处理单元3035进行处理，以测得空气处理单元301到形成光斑的物体表面的距离。

具体地，在空气处理单元301的上表面装设一个摄像头。通过对摄像头采集的激光光斑图像进行相关处理，提取图像的特征信息，建立特征信息与被测位移的定量关系，从而完成位移的非接触测量。具体地说：该摄像头为USB数码摄像头，光发射装置为激光发射器。升降单元302带动空气处理单元301上升时，激光发射器发出的一束激光向空气处理单元301上方照射。在物体B表面经反射后形成光斑图样，保证其在USB摄像头捕获的范围内，USB摄像头采集此光斑图像，并将结果反馈给一处理单元3035，该处理单元3035可以为该传感器单元的一个组成部分，也可以是控制单元中的一个组成部分。在基线长度已知，激光发射器和摄像头相对位置确定的情况下，当被激光照射的目标物体沿摄像头轴向方向移动时，像点(即激光光斑)的大小也随之发生变化。在实际情况中，激光器由于存在一个发散角，照射的目标越远，目标上激光光斑的直径就越大，通过数字图像处理的相关算法计算像点的大小就能确定障碍物与摄像头之间的距离。通过诸多实验验证，由曲线拟合得到激光光斑大小L与被测距离D之间的定量关系，为：D＝-0.0003L²+1.0526L+48.0378。从实验得出，适用探测距离为15cm≤D≤1000cm。

利用摄像测距原理，在空气处理装置的控制单元中预先设定一个距离值，比如25cm。当由摄像头传感测出的距离值大于该预先设定距离值时，控制单元控制升降单元302继续上升。反之，当摄像头传感测出的距离值小于或等于该预先设定距离值时，控制单元控制升降机构保持目前高度或者是下降。

如图5所示，为本发明所述传感器单元实施例三检测原理示意图；所述传感器单元包括导电布3036、多个导电探针3037和传感电路(图中未示出)，所述多个导电探针3037的一端竖直设置于空气处理单元301上表面，并分别与传感电路连接，所述导电布3036通过支架(图中未示出)设置于所述导电探针3037上方，与所述导电探针3037的端部具有间隙，并且，所述导电布3036的导电面面向所述导电探针，不导电面面向外侧。导电布自身保持一定的张力和弹力，比如聚酯纤维，当有物体碰触所述导电布3036时，所述碰触点的导电布向内凹陷，当达到一点位置时，会与所述导电探针3037相接触，此时传感电路便会有信号发出给控制单元。控制单元接收到信号，控制升降单元下降，直至导电布3036与导电探针3037相分离。

在此实施例中，图5中所述的各种元件可以制成一个传感器装置，即在一个壳体内，通过壳体支撑导电布，将多个导电探针和传感电路放在壳体内，通过与传感电路相连接的信号线将该传感器装置感测到的信号送出。此时，可以在空气处理单元301的顶端面上固定连接有多个这样的传感器装置，以更加全面的感测来自于上方的障碍物。该传感器均匀分布在空气处理单元的顶端面。

另一种实施方式是，将导电布固定在空气处理单元301的顶端面的周边轮廓壳体上，即将导电布覆盖在空气处理单元301的整个顶端面上，这样会达到更好的效果。

另外，与前述实施例相类似，也可以将前述实施例中的导电探针换成导电布，两层导电布通过一支架间隙设置于空气处理单元上表面，两层导电布相向一面导电，相背的一面不导电，所述两层导电布分别与所述传感电路连接。当有障碍物碰触到导电布时，由于导电布具有柔性和弹性，自身保持一定的张力和弹力，所述碰触点的导电布向内凹陷，当达到一点位置时，会与另一层导电布相接触，此时传感电路便会有信号发出给控制单元。

如图6所示，为本发明所述传感器单元实施例四检测原理示意图；传感器单元包括壳体3038、及位于所述壳体内的微动开关3039、触杆3040及复位装置。在本实施例中，复位装置为弹簧3041，所述触杆3040的一端与所述微动开关3039的摆臂相连接，所述复位装置设在所述触杆上。在初始状态下，所述触杆3040与微动开关3039的摆臂仅仅是相接触，该微动开关3039的摆臂上没有任何受力。但是，当空气净化单元301在升降单元302的带动上升时，一旦触杆3040的顶端触及到障碍物，并且障碍物抵触到触杆3040顶端的力足以克服弹簧力时，触杆3040相对于空气净化单元301上表面向下运动，以使得触杆3040的底端对微动开关的摆臂施加向下的力，由此触发微动开关工作。当控制单元接收到微动开关发送的信号时，控制升降单元302下降，直至微动开关不工作。当所述触杆3040受到的压力消除，由所述弹簧3041使所述触杆3040复位，从而使微动开关复位。

优选方案中，为使得所探测到的信息更为精准，可在空气净化装置的上表面设置多个传感器单元，将传感器单元均匀分布在所述空气处理单元的顶端面。

另外，所述传感器单元还可以为浮动设置于空气处理单元外圆周的撞板结构，其为一碰撞传感器。所述碰撞传感器可以感测到上、下方向的碰撞。所述碰撞传感器包括上盖、底盖和撞板机构，在撞板机构中设有上传感器和下传感器，当顶盖由于障碍物的碰撞与撞板机构产生相对位移的时候，顶盖会触及位于撞板机构上的上传感器，从而触发上传感器；当底盖由于障碍物的碰撞与撞板机构产生相对位移的时候，底盖会触及位于撞板机构上的下传感器，从而触发下传感器。无论触发哪一个传感器，控制单元接收到该触发信号。

具体如何实现向上方向的撞板探测，将作如下介绍：

碰撞传感器包括：上盖、撞板支架、底盖和微动开关。

底盖上有四个导柱，对应地，撞板支架上有四个通孔，四个导柱穿过四个通孔后，伸出撞板支架的导柱部分上分别套设上弹簧。在撞板支架的上表面上的左、右两侧分别设有两个微动开关。优选方案中，该两个微动开关设置成轴心线呈对称设置。

在撞板支架的上方设有上盖，该上盖的下表面，即与撞板支架上表面相面对的一面，其上也设有四个导柱，该四个导柱位与撞板支架上的四个通孔位相对应，以使得底盖上的四个导柱从撞板支架上的通孔处伸出后，在底盖导柱伸出的部分上套设好弹簧，再将上盖上的四个导柱相应地与该弹簧进行连接。此时，底盖上的导柱和上盖上的导柱套设在同一弹簧上，但底盖的导柱和上盖的导柱，两者之间保持一定的距离，以使得上盖此时悬浮在撞板支架的上方。

当空气净化单元升高时，在升高的过程中，位于空气净化单元顶部的上盖碰到障碍物，上盖受力后，会沿着导柱的垂直方向向下移动。在上盖向下运动时，上盖的下表面(即朝向撞板支架上表面的一面)抵触到位于撞板支架的上表面，由此触发位于撞板支架上表面上的微动开关。控制单元接收到该开关信号后，控制空气净化单元不再升高。

当上盖不再受力时，由于位于上盖和撞板支架之间弹簧的回复力作用，使得上盖又回复到原来位置。上盖的下表面不再抵压到位于撞板支架上的微动开关，控制单元接收不到该开关的信号。

图7a-7b为本发明所述空气处理装置实施例二的结构示意图；(两个主体)在本实施例中，所述的空气处理装置为移动式，具体地，包括上主体401及下主体402，在上主体401内部设置有空气处理单元403，作为空气处理器的功能部分。在空气处理装置的下主体402内还包括有移动单元404，通过该移动单元404实现空气处理装置在地面的自移动。移动单元404与所述控制单元(图未示)相连接，移动单元404按照所述控制单元的控制指令移动。

如图7b所示，在上主体401与下主体402的之间连接有升降单元405，所述升降单元405的自由端与所述上主体内的空气净化单元403连接，通过所述控制单元(图未示)驱动所述升降单元405的升降，从而改变所述空气净化单元403的高度。在本实施例中，所述升降单元405为一折叠机构，其可折叠收纳凹置在所述下主体内的收容空间内。

从安全角度考虑，为了防止升降单元405在上下升降过程中造成夹手等类的安全问题，本发明在升降单元的外围还设有防护罩，如图9所示，为本发明所述空气处理装置实施例三的结构示意图。在升降单元405的外围还设有防护罩505，防护罩505是可伸缩式的，随着升降单元405的升降运动而伸缩。

如图8所示，防护罩505的上下两端分别于空气净化单元503及下主体502相连接，连接的方式可为多种，可以为黏胶连接的一次性连接，也可为拆卸式如卡口式、卡槽式或螺钉等方式。采用可拆卸式好处是容易替换，便于清洁。如图9a、9b所示，分别为本发明中空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例一的打开、收缩时结构示意图，所述防护罩由多组筒逐级相扣而成。

如图10a-10b和图10c-10d所示，分别为本发明中空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例二在打开和收缩两种状态时的结构示意图，所述防护罩为一可折叠的筒。

图11为本发明中空气处理装置的实施例三中的防护罩实施例三的结构示意图。所述防护罩包括罩体505a和卷轴505b，所述罩体505a的一端为固定在所述上主体的空气净化单元503上，另一端固定在所述卷轴505b上，所述卷轴505b固定在所述上主体上。在所述卷轴505b上设有卷簧(图中未示出)，当罩体505a完全卷绕在所述卷轴505b上时，卷簧处于最初的状态，即不受力，当罩体505a被所述空气净化单元拉起时，卷簧受力，罩体505a被拉得越多，受力越大，弹性形变越大；当所述空气净化单元下降时，罩体505a受卷簧的弹性形变的回复力，将罩体505a收缩卷绕到卷轴505b。

当然，也可以将罩体505a的一端固定在所述主体上，另一端固定在所述卷轴505b上，该卷轴固定在所述空气净化单元503上，在所述卷轴上设有卷簧。有关该防护罩的工作原理如上文相同，在此不再赘述。

在所述空气处理装置的实施例二和三中，同样适用实施例一中所述的各种传感器单元，另外，为了便于移动式空气处理装置在行进过程中，最快限度地探测到有无相关信号，红外、激光、超声、光等传感器可以设置在代表空气净化装置前进方向的上表面。当检测到障碍物后，除了可以驱动升降单元下降外，还可以控制移动单元实现诸如后退、转弯等规避动作，此时升降单元可保持现有高度，一旦规避成功，升降机构再上升。

在上述实施例中，所述空气处理单元可以为空气净化单元或空气加湿/除湿单元。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (17)

1.一种空气处理装置，包括主体，在所述主体中设有控制单元和升降单元，所述升降单元的自由端与空气处理单元相连，所述升降单元受控于控制单元进行自由升降，从而改变与其连接的空气处理单元的高度；其特征在于，还包括设于所述主体内的移动单元，在所述空气处理单元上表面设有传感器单元，用于检测空气处理单元上方区域是否有障碍物，并将检测到的障碍物信号发送给所述的控制单元，控制单元根据该障碍物信号控制相应的可动部件做出避让动作，所述可动部件为升降单元或移动单元。

2.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元包括多对传感元件，每一对传感元件形成一个信号通道；

所述传感元件包括无线电子信号的发送／接收元件、光发送／接收元件和超声发射／接收元件中的一种或任意组合。

3.如权利要求2所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感元件为红外线发送／接收元件。

4.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元包括图像摄取装置和光发射装置，所述光发射装置发出光，在空气处理单元上方的物体表面形成光斑，所述图像摄取装置采集所述光斑的图像，并发送给一处理单元进行处理，以测得空气处理单元到形成光斑的物体表面的距离。

5.如权利要求4所述的空气处理装置，其特征在于，所述处理单元为所述控制单元内的子单元或所述传感器单元的一个组成单元。

6.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元包括导电布、多个导电探针和传感电路，所述多个导电探针的一端竖直设置于空气处理单元上表面，并分别与传感电路连接，所述导电布通过支架设置于所述导电探针上方，与所述导电探针的端部具有间隙，并且，所述导电布的导电面面向所述导电探针，不导电面面向外侧。

7.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元包括两层间隙设置的导电布和传感电路，所述两层导电布通过一支架设置于空气处理单元上表面，两层导电布相向一面导电，相背的一面不导电，所述两层导电布分别与所述传感电路连接。

8.如权利要求6或7所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元的支架为空气处理单元的顶端面的周边轮廓壳体。

9.如权利要求6或7所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元的支架为一容纳传感电路的壳体，所述壳体通过固定件与空气处理单元的上表面固定连接。

10.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元包括壳体、及位于所述壳体内的微动开关、触杆及复位装置，所述触杆的一端与所述微动开关的摆臂相连接，所述复位装置设在所述触杆上，当所述触杆受到压力，向下对所述摆臂施力，所述微动开关动作，当所述触杆受到的压力消除，由所述复位装置使所述触杆复位，从而使微动开关复位；

所述复位装置包括套设在所述触杆上的弹簧。

11.如权利要求9所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元为多个，均匀分布在所述空气处理单元的上表面。

12.如权利要求10所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元为多个，均匀分布在所述空气处理单元的上表面。

13.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述传感器单元为浮动设置于空气处理单元外圆周的撞板结构。

14.如权利要求1-7或10-11任一所述的空气处理装置，其特征在于，所述移动单元根据所述控制单元的控制信息在运动表面移动；所述主体包括上主体和下主体，所述空气处理单元设置于所述上主体，所述移动单元、所述控制单元设置于所述下主体，在所述下主体上设有向内凹设的容置空间，用于收容所述升降单元。

15.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，在所述主体上设有向内凹设的容置空间，用于收容所述升降单元和空气处理单元。

16.如权利要求14所述的空气处理装置，其特征在于，在所述升降单元的外部套设有防护罩，所述防护罩可随着升降机构的升降运动而伸缩；

所述防护罩由多组筒逐级相扣而成；或者所述防护罩为一可折叠的筒；或者所述防护罩包括罩体和转轴，所述罩体的一端固定在所述下主体／所述空气处理单元上，另一端固定在所述转轴上，所述转轴固定在所述空气处理单元／所述下主体上，转轴上设有卷簧。

17.如权利要求1所述的空气处理装置，其特征在于，所述空气处理单元为空气净化单元或空气加湿／除湿单元。

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