CN111132591B - 真空吸尘器和用于真空吸尘器的集尘器 - Google Patents

真空吸尘器和用于真空吸尘器的集尘器 Download PDF

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Abstract

一种真空吸尘器，包括抽吸源和集尘器，抽吸源被配置为生成抽吸气流，集尘器与抽吸源流体连通，并被配置为从抽吸气流中分离碎屑，并且该集尘器被配置为存储从抽吸气流中分离的碎屑。该真空吸尘器还包括红外线传感器和控制器，可运行红外线传感器来输出信号，该信号与到集尘室中存储的一定量碎屑的距离相对应，控制器接收信号，可运行控制器来基于信号确定集尘器中存储的料位。可视显示器显示集尘器中存储的料位。

Description

真空吸尘器和用于真空吸尘器的集尘器
相关申请交叉引用
本申请要求2017年9月28日提交的第62/564432号美国临时专利申请、2017年10月13日提交的第 62/572225号美国临时专利申请和2017年10月13日提交的第62/572229号美国临时专利申请的优先权，上述三申请的全部内容借引用并入于此。
背景技术
本发明涉及真空吸尘器。
真空吸尘器一般包括抽吸源和集尘器，集尘器从抽吸源生成的抽吸气流中分离碎屑并将其存储。使用者难以知晓集尘器中的碎屑量何时影响性能，所以使用者也就难以知晓何时应清空或更换集尘器。
发明内容
一个实施方式中， 真空吸尘器包括抽吸源和集尘器，抽吸源被配置为生成抽吸气流，集尘器与抽吸源流体连通，并被配置为从抽吸气流分离碎屑，集尘器被配置为存储从抽吸气流分离的碎屑。真空吸尘器还包括红外线传感器和控制器，可运行红外线传感器来输出信号，该信号与到集尘室中存储的一定量碎屑的距离相对应，控制器接收信号，可运行控制器来基于所述信号确定集尘器中存储的料位。可视显示器显示集尘器中存储的料位。
另一个实施方式中， 真空吸尘器包括抽吸源和集尘器，抽吸源被配置为生成抽吸气流，集尘器与抽吸源流体连通，并被配置为从抽吸气流分离碎屑，集尘器被配置为存储从抽吸气流分离的碎屑。真空吸尘器还包括第二传感器、第一传感器和控制器，可运行第一传感器来输出与集尘室中存储的一定量碎屑相对应的第一信号，可运行第二传感器来输出与集尘器内的压力相对应的第二信号，控制器接收第一和第二信号，可运行控制器来基于第一和第二信号确定集尘器的料位。
另一个实施方式中， 真空吸尘器包括抽吸源、集尘器、传感器和控制器，抽吸源被配置为生成抽吸气流，集尘器与抽吸源流体连通，并被配置为从抽吸气流分离碎屑，可运行传感器来输出与集尘器中存储的一定量碎屑相对应的信号，控制器接收信号。可运行控制器来基于所述信号确定集尘器的料位。可视显示器位于集尘器上，可运行可视显示器来显示集尘器的料位。
一个实施方式中，集尘器包括壳体和透气性过滤介质，透气性过滤介质从壳体伸出，以便过滤介质和壳体至少部分地界定收集空间。壳体具有与空间流体连通的入口开口，至少部分壳体能够传导红外线辐射。
另一个实施方式中，集尘器包括壳体和透气性过滤介质，透气性过滤介质从壳体伸出，以便过滤介质和壳体至少部分地界定收集空间。壳体具有与空间流体连通的入口开口，至少部分壳体为半透明或透明的。
对本发明具体说明和附图详加思考，本发明的其他方面将变得显而易见。
附图简要说明
图1为根据一个实施方式的真空吸尘器的透视图。
图2为图1中真空吸尘器的部分的前侧视图。
图3为图1中真空吸尘器的透视图，去掉了集尘器的外部壳体。
图4为图1中真空吸尘器的部分放大图，去掉了集尘器的外部壳体。
图5为图1中真空吸尘器的顶部透视图，去掉了手柄。
图6为图1中真空吸尘器的横截面视图。
图7为图6中横截面的顶部透视图。
图8为图6中横截面的另一个顶部透视图。
图9为示出图1中真空吸尘器的操作方法的图表。
在详细解释本发明的任何实施方式之前，应理解，本发明不限于其在下文描述中阐述的或在以下附图中示出的部件结构和布置详情。本发明能够具有其他实施方式并且能够以多种方式实践或实施。
具体实施方式
图1示出一种真空吸尘器10。如下文所详细论述，真空吸尘器10包括可视显示器12，可视显示器12位于真空吸尘器10的集尘器14的前侧，向使用者指示集尘器14的料位（fill level）。使用者因而能够在使用真空吸尘器10时监控集尘器14的料位，来确定何时应清空或更换集尘器14。
图示的真空吸尘器10包括抽吸源16和吸嘴18。抽吸源16生成抽吸气流，通过吸嘴18从被清洁表面随抽吸气流经吸嘴18吸入碎屑。抽吸源16包括风扇和电动机。一些实施方式中，电动机为电池供电的电动机，其他实施方式中，电动机为交流电动机。此外，在图示实施方式中，抽吸源16位于吸嘴18和集尘器14之间的抽吸气流路径中。其他实施方式中，抽吸源16可设在集尘器下游或后面的抽吸气流路径中。
集尘器14与抽吸源16和吸嘴18流体连通。集尘器14从抽吸气流中分离碎屑，并存储分离的碎屑。参照图6和图7，在图示实施方式中，集尘器14包括顶部壳体或端盖24，和透气性过滤介质22，透气性过滤介质22从壳体24伸出，以便过滤介质22和壳体24至少部分地界定收集空间（collection volume）。在图示实施方式中，集尘器14包括底部壳体或端盖26，过滤介质22在顶部壳体或端盖24和底部壳体或端盖26之间延伸。过滤介质22是透气的，使得过滤介质22能让干净空气离开过滤介质22，同时将碎屑保留在由介质28和端盖24、26界定的存储空间内。在图示实施方式中，端盖24、26一般是不透气的。此外，尽管图示集尘器14包括过滤介质22，其他实施方式中，集尘器可包括旋风分离器或旋风分离器与一个或多个过滤器的组合。
继续参照图6，集尘器14包括顶端30和底端32。一般情况下，集尘器14填装有碎屑，填装从底端32开始，随着存储的碎屑量增加，料位向着顶端30升高。由此，当料位向着顶端30升高时，看通过对其进行测量来确定集尘器的料位。还可通过测量过滤介质22上的压差，来确定集尘器的料位。即，存储空间28中或气流路径中的压力与存储空间外（或抽吸源16未运行时存储空间28内）的大气压力之间的压力差能够与料位关联。或，如下文所详细论述，在图示实施方式中，集尘器料位视压差和存储空间28中的碎屑量共同而定。
参照图4至图8，真空吸尘器10还包括第一传感器34、第二传感器36和控制器38，控制器38接收来自传感器34和36的信号。如上文所述，图示实施方式中的第一传感器34为压力传感器，感测存储空间28内的压力。在图示实施方式中，第二传感器提供信号，该信号指示传感器与存储空间中一定量碎屑之间的距离。图示实施方式中的第二传感器36包括红外线（IR）传感器，但视需要可利用电磁辐射的其他波长，或者可能是超声传感器或照相机。IR传感器36位于集尘器14的顶端30，朝下面向底端32。在图示实施方式中，IR传感器36包括红外线光发射器，以及检测器。发射器可将红外光束对准在约5~165度之间的光束角。在图示实施方式中，光束角在约15~60度之间，特别为大约30度。IR传感器包括检测器，其感测从碎屑反射回来并由检测器接收的光，传感器借此提供指示到碎屑的距离的信号。当前实施方式的顶部壳体24的至少部分能够传导电磁辐射，特别是能够传导红外线辐射，以便将IR传感器36放置在存储空间28之外，红外光束穿过能够传导的壳体24行进，供传感器感测存储空间28内的碎屑量。壳体可由电磁辐射传导材料制成，或者壳体的窗或壳体的部分可由电磁辐射传导材料制成。任何情况下，选择电磁辐射传导材料以能够传导所选择的传感器发射的波长，并且该电磁辐射传导材料具有为传感器选定的传导率，以提供指示到碎屑的距离的信号。在图示实施方式中，壳体的制成材料传导波长在750至3000纳米（nm）之间的红外线辐射，且在所选择的传感器波长下其测得的红外线辐射传导率大于或等于50%。或者，在所选择的传感器波长下测得的材料的红外线辐射传导率大于或等于65%。或者，在所选择的传感器波长下测得的材料的红外线辐射传导率大于或等于80%。
在图示实施方式中，所选择的传感器为IR传感器，其发射的波长在800至1000纳米（nm）之间，一个示例中为850纳米（nm）。在图示实施方式中，壳体材料为能够传导红外线的聚碳酸酯，其材料厚度低于2毫米（mm）。传导壳体材料可具有在1至2毫米（mm）之间的厚度。一些实施方式中，传导壳体材料可具有在1/2至2毫米（mm）之间的厚度。另一个替代方式中，传导壳体材料可能是丙烯酸或其他红外线传导材料。一个实施方式中，壳体24的材料包括MAKROLON 2805。
可选地，传导壳体材料可能是透明或半透明的。其他实施方式中，第二传感器36可包括提供指示集尘器中一定量碎屑的信号的压力传感器、不透明度传感器、电磁辐射传感器、超声传感器或照相机。
控制器38从传感器34、36接收信号，并处理信号，来确定集尘器料位。控制器38然后将集尘器料位输出至可视显示器12。在图示实施方式中，集尘器料位视存储空间22中底部到顶部的碎屑填充量40（图6）和过滤介质22上的压差而定。其他实施方式中，集尘器料位可仅基于这些变量之一，或这些变量之一与另一个变量的组合来确定。
参照图1和图2，可视显示器12显示控制器38确定的集尘器料位。可视显示器12包括邻近集尘器14底端32的第一或下端42，以及邻近集尘器14顶端30的第二或上端44。在图示实施方式中，可视显示器12包括发光二极管（LED）阵列，其从显示器12的第一端42延伸至其第二端44。LED提供一指示器，随着集尘器料位的增长，该指示器从下端42向上端44行进的指示，以向使用者指示料位。在图示示例中，LED指示器从下端42向上端44点亮，大致与增长的集尘器料位相对应，以向使用者指示料位。
图9示出了控制器38的一个可能的固件逻辑图，该逻辑图根据来自压力传感器34和IR传感器36的信号确定集尘器料位。如图9所示，控制器38使用来自第一传感器34（图示实施方式中的压力传感器）和第二传感器36（图示实施方式中的IR传感器）的信号，确定集尘器料位。在图示实施方式中，控制器38基于第一传感器34的信号确定第一料位，基于第二传感器36的信号确定第二料位。控制器38将第一和第二料位中较高的一个确定为容器料位量。接着，控制器将容器料位量输出至可视显示器12。例如，一个可能的运行中，若第一传感器指示从集尘器中的压力计算得出40%料位，若第二传感器指示从传感器和存储空间中碎屑量之间的距离计算得出75%料位，那么控制器将输出75%容器料位量至显示器。参照图2，可视显示器12有从底端42到顶端44测量得出的长度48。若控制器38确定集尘器14填充了75%，那么从下端42开始占长度48的75%的LED被点亮，以向使用者指示集尘器14填充了75%。
参照图6，75%的料位可能等于或不等于存储空间28的底部到顶部空间填充量40的75%，这是因为料位百分比以因传感器34感测的压力为依据。例如，使用者可使用真空吸尘器10来收集非常细微的碎屑，其体积相对较小，但依附在过滤介质22上，比粗糙或大块碎屑更快地增加过滤介质上的压差。因此，当底部到顶部填充量40仍当相对较低时，可视显示器可显示100%料位。另外应理解，料位显示器12可包括从0%-100%（或类似）的刻度，刻度用图形表示料位，并不是真正的距离40（图6）。
一些实施方式中，控制器38使用第一和第二传感器34、36的输出的均值来确定料位。例如，控制器基于第一传感器的信号确定第一料位，基于第二传感器的信号确定第二料位，然后将第一和第二料位的平均值确定为显示的料位量。其他实施方式中，控制器基于经验或其他信息使用公式或查找表来结合第一和第二传感器的输出，其他信息包括传感器可靠性、传感器准确度，以及第一和第二传感器还有真空吸尘器的系统属性。一个示例中，依据压力读数确定的料位可以依据传感器与存储空间中一定量碎屑之间的距离来调整，该距离由第二传感器测量。另一示例中，IR传感器的准确度可能随着灰尘容器的填满而降低，控制器可根据第一传感器测量的压力变化调整IR的距离度量。确定容器料位时，可考虑其他系统和性能属性。又一个实施方式中，控制器仅基于两个传感器中的一个来确定显示的料位量，直至另一个传感器达到阈值，此时间后依据上述第一传感器的信号和第二传感器的信号来确定显示的料位。例如，显示的料位可能仅基于IR传感器的信号，直至压力传感器测得的压差达到预设的阈值，此时间后依据压力和IR传感器的信号来确定显示的料位。
以下权利要求阐述了本发明的各种特征和优势。

Claims (12)

1.一种真空吸尘器，其特征在于包括：
抽吸源，被配置为生成抽吸气流；
集尘器，与所述抽吸源流体连通，并被配置为从所述抽吸气流中分离碎屑，并且所述集尘器被配置为存储从所述抽吸气流中分离的所述碎屑；
红外线传感器，可运行所述红外线传感器来输出信号，所述信号与到所述集尘器中存储的一定量碎屑的距离相对应；
压力传感器，可运行所述压力传感器来输出与所述集尘器内的压力相对应的信号；
控制器，接收来自所述压力传感器和所述红外线传感器的所述信号，可运行所述控制器来基于来自所述压力传感器和所述红外线传感器的所述信号确定所述集尘器中的料位；
可视显示器，显示所述集尘器中的所述料位。
2.权利要求1所述的真空吸尘器，其特征在于，所述集尘器包括顶端和底端，其中所述红外线传感器位于邻近所述顶端处，朝向所述底端，以确定所述集尘器中存储的碎屑量。
3.权利要求2所述的真空吸尘器，其特征在于，所述可视显示器包括第一端和第二端，并且所述可视显示器包括指示器，所述指示器随着所述集尘器料位的增长，从所述第一端向所述第二端行进。
4.根据权利要求3所述的真空吸尘器，其特征在于，所述指示器包括发光二极管阵列。
5.一种真空吸尘器，其特征在于包括：
抽吸源，被配置为生成抽吸气流；
集尘器，与所述抽吸源流体连通，并被配置为从所述抽吸气流中分离碎屑，并且所述集尘器被配置为存储从所述抽吸气流中分离的所述碎屑；
第一传感器，可运行所述第一传感器来输出第一信号，所述第一信号与所述集尘器内的压力相对应；
第二传感器，可运行所述第二传感器来输出第二信号，所述第二信号与所述第二传感器和所述集尘器中存储的一定量碎屑之间的距离相对应；以及
控制器，接收所述第一信号和所述第二信号，可运行所述控制器来基于所述第一信号和所述第二信号确定所述集尘器的料位。
6.根据权利要求5所述的真空吸尘器，其特征在于，所述第二传感器包括红外线传感器，所述第一传感器包括空气压力传感器。
7.根据权利要求5所述的真空吸尘器，其特征在于，可运行所述控制器来基于所述第一传感器信号确定第一料位，基于所述第二传感器信号确定第二料位，其中所述集尘器的所述料位为所述第一料位和所述第二料位中较高的一个。
8.根据权利要求5所述的真空吸尘器，其特征在于，所述控制器使用下列各项中至少一项来确定所述料位：所述第一传感器和所述第二传感器的输出的结合，所述第一传感器和所述第二传感器的输出的平均值；公式或查找表，用于基于经验或其他信息来结合所述第一传感器和所述第二传感器的输出，所述其他信息包括传感器可靠性、传感器准确度，以及系统属性。
9.根据权利要求5所述的真空吸尘器，其特征在于还包括位于所述集尘器上的可视显示器，可运行所述可视显示器来显示所述控制器确定的所述集尘器的料位。
10.权利要求9所述的真空吸尘器，其特征在于，所述可视显示器包括第一端和第二端，并且所述可视显示器包括指示器，所述指示器随着所述集尘器料位的增长，从所述第一端向所述第二端行进。
11.根据权利要求10所述的真空吸尘器，其特征在于，所述指示器包括发光二极管阵列。
12.权利要求6所述的真空吸尘器，其特征在于，所述集尘器包括顶端和底端，其中所述红外线传感器位于邻近所述顶端处，朝向所述底端，以感测所述集尘器中存储的碎屑量。
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