EP4212082A1 - Staubsauger, vorzugsweise handstaubsauger - Google Patents

Staubsauger, vorzugsweise handstaubsauger Download PDF

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Publication number
EP4212082A1
EP4212082A1 EP22212101.4A EP22212101A EP4212082A1 EP 4212082 A1 EP4212082 A1 EP 4212082A1 EP 22212101 A EP22212101 A EP 22212101A EP 4212082 A1 EP4212082 A1 EP 4212082A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum cleaner
electric motor
designed
fan
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22212101.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis Walfort
Volker Backherms
Tobias Hasenfuhs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP4212082A1 publication Critical patent/EP4212082A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2821—Pressure, vacuum level or airflow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2842—Suction motors or blowers

Definitions

  • the invention relates to a vacuum cleaner, preferably a hand-held vacuum cleaner, according to claim 1.
  • the cleaning devices include the vacuum cleaner, which sucks in air and dirt from a surface and can release the air at least essentially cleaned of dirt to the outside.
  • Such vacuum cleaners can be connected to a power outlet with a cord for operation.
  • battery-powered vacuum cleaners that have a rechargeable battery or an accumulator as a rechargeable electrical energy store are also known and widespread.
  • the comparatively compact and lightweight handheld vacuum cleaners are often battery-operated to allow the user to use them more quickly and easily.
  • a vacuum cleaner has a fan that can generate the air flow.
  • a negative pressure can be generated on the intake side of the blower, which can ensure that air flows in; this section of the vacuum cleaner can also be referred to as the vacuum area of the vacuum cleaner.
  • the filter can hold back dirt such as dust, especially house dust, and other smaller particles from the air flow and thereby filter the air flow, which can then leave the vacuum cleaner cleaner than when it is sucked in. This allows the surface to be cleaned of dirt.
  • the substrate can be any surface such as a floor or its floor covering.
  • the air flow including dirt can be guided directly via a suction nozzle as a suction opening, which is part of the vacuum cleaner itself.
  • the suction nozzle which can also be referred to as a floor nozzle, can also be connected to the vacuum cleaner via a suction hose and, if necessary, via an additional telescopic tube; in this case, the vacuum cleaner can and the other components such as suction nozzle, suction hose and, if necessary, telescopic tube are also referred to together as a vacuum cleaner system.
  • the suction nozzle can be guided by a user over an underground in order to pick up dirt from there with the sucked-in air.
  • a brush can be arranged in the area of the suction nozzle, which can be driven in rotation in order to brush the surface to be cleaned and thereby loosen dirt, for example from the fibers of a carpet, so that the loosened dirt can be removed more effectively by the air flow .
  • This brush can also be called a floor brush or brush roller.
  • the fan of such vacuum cleaners is usually operated by an electric motor.
  • brushless electric motors are often used, which have no slip rings or commutators and brushes between the rotor and stator, which can wear out. Therefore, brushless electric motors usually have a longer service life or a longer service life than electric motors with brushes. This can have a correspondingly positive effect on the service life or the service life of the vacuum cleaner. Also, brushless electric motors usually have a higher power than brushed electric motors.
  • the floor brush can also be operated with an electric motor, which, however, is usually designed with brushes, i.e. as an electric motor with brushes, for reasons of cost.
  • the electric motor of the floor brush can in particular be a permanently excited electric direct current motor.
  • Such vacuum cleaners are usually used with different suction attachments in order to adapt the vacuum cleaner to different environments and thus ensure the best possible use of the vacuum cleaner in each case.
  • suction attachments are arranged on the suction nozzle and, in particular due to the size of their aperture, influence the suction effect of the vacuum cleaner in relation to the surface.
  • the suction attachments also referred to as attachments or accessories for short, are partly active, such as the electric floor brushes already described, but also upholstery brushes or wiping attachments, and partly passive, such as attachments from the 3D printer or joint attachments.
  • the power control commonly used with vacuum cleaners ensures constant vacuum cleaner performance, but is not always operated at the maximum energy efficiency of the fan drive.
  • the performance of the vacuum cleaner's fan is not directly the size required for dust collection responsible for. The aim, however, is the best possible dust pick-up. Here, an approximately desired volume flow is realized via the power. However, this does not achieve an optimal result in terms of dust absorption.
  • the performance of the fan is not in the energy efficiency optimum of the fan drive.
  • the EP 2 875 767 A1 relates to a method for operating a vacuum cleaner, with a blower having a blower motor, which generates an air flow through a suction nozzle of the vacuum cleaner, and a control device, which controls the blower as a function of a floor covering category to be processed.
  • the control device also carries out a control step so that the blower power is changed depending on the filling level of a dust bag arranged in the vacuum cleaner during operation or of a dust separation unit arranged in the vacuum cleaner during operation.
  • the degree of filling is determined from a pressure difference from a first pressure at a first measurement position upstream of the dust bag or the dust separation unit in the direction of the suction flow and a second pressure at a second measurement position downstream of the dust bag or the dust separation unit in the direction of the suction flow, with the first and the second pressure being determined by in each case a pressure sensor connected to the measurement positions is determined.
  • the EP 2 595 522 A1 describes a device and a method for controlling the power of a blower motor for a vacuum cleaner, which has a replaceable filter bag arranged in a dust chamber, in which a differential pressure between a first area located in front of the replaceable filter bag in the suction flow direction and a second area located after the replaceable filter bag in the suction flow direction is recorded and the power of the blower motor is adjusted as a function of the detected differential pressure.
  • the disadvantage of this is that two pressure sensors must be used in each case in order to be able to detect both pressures in front of and behind the dust bag and to use them to determine the filling level of the dust bag or to adjust the power of the blower.
  • This can lead to corresponding costs for the pressure sensors and their connections.
  • This also leads to increased costs for the electronics or control unit, which must evaluate both pressure sensors.
  • the pressure sensors and their wiring also require space and generate weight. Furthermore, this leads to an additional consumption of electrical energy, which is undesirable in a battery-powered vacuum cleaner.
  • the assembly of the pressure sensors, especially in the air hose can be complex and thus also lead to increased costs.
  • the invention therefore addresses the problem of providing a vacuum cleaner, preferably a hand-held vacuum cleaner, so that the filling level of the dust bag and/or an attachment can be determined, with this being implemented with less effort, in particular with just one pressure sensor shall be.
  • this should preferably be as simple, inexpensive, space-saving and/or energy-saving as possible.
  • This should preferably be implemented for battery-powered vacuum cleaners. At least an alternative to known vacuum cleaners of this type should be created.
  • the invention thus relates to a vacuum cleaner, preferably a hand-held vacuum cleaner, with a fan with an impeller for generating an air flow, with an electric motor for driving the impeller of the fan, with a control unit for operating the electric motor of the fan, with a dust container which is designed and is set up to be flowed through by the air flow, the dust container being arranged in front of the fan in the course of the air flow, and with a pressure sensor which is designed and set up to detect a pressure of the air flow in the course of the air flow in front of the dust container.
  • the vacuum cleaner according to the invention is characterized in that the control unit is designed to determine a filling level of the dust container and/or an attachment based on the detected pressure of the pressure sensor and on the speed of the electric motor of the fan.
  • the speed of the electric motor of the blower can be detected by means of a corresponding sensor or can be determined from key figures of the electric motor of the blower, for example from the motor current or from the motor voltage, so that a speed sensor can also be dispensed with.
  • a further pressure sensor as previously known, can thus be dispensed with. This can save costs with regard to the purchase and installation of the additional pressure sensor. Installation space can also be saved and the electrical consumption of the vacuum cleaner can be reduced, which can be advantageous in particular in the case of a battery-operated vacuum cleaner.
  • the filling level of the dust container of the vacuum cleaner can be determined, since the Filling level of the dust container, comparable to the aperture size of an attachment, affects the volume flow of the fan and thus corresponding conclusions can be drawn from the volume flow of the fan and thus from the speed of the electric motor of the fan on the filling level of the dust container.
  • Corresponding relationships can be determined experimentally and stored in the control unit. This can be done using a table of values, formulas and the like. This can make it possible to determine the filling level of the dust container in this way and to make this information available to the user of the vacuum cleaner, for example by means of a display, and/or to use it in some other way.
  • an attachment and in particular its aperture size which affects the flow resistance of the air flow that can be generated by the vacuum cleaner fan through the attachment, can be differentiated according to the speed of the electric motor of the fan, and preferably the electric power of the electric motor of the blower, is established when the electric motor, preferably volume flow controlled, is operated. If the corresponding values of the attachment are known, for example by means of experimental determination, then an attachment can be recognized by comparison with these values. Thus, the presence of an attachment per se and the identification of a specific attachment can take place without the attachment having to be designed accordingly.
  • control unit is also designed to determine the speed of the electric motor of the fan from the motor current or from the motor voltage.
  • a corresponding speed sensor or the like can thus be dispensed with, which can likewise lead to reduced costs, to a reduced installation space requirement and/or to a reduced consumption of electrical energy.
  • control unit is also designed to operate the electric motor of the blower in a volume flow-controlled manner.
  • This allows a constant volume flow of the air flow can be guaranteed, which can thus be independent of changing external conditions. This can ensure that the desired volume flow is actually present.
  • This can be particularly advantageous in order to also achieve the desired dust pick-up or to ensure a desired constant dust pick-up.
  • the desired volume flow can be specified in particular by a user of the vacuum cleaner through appropriate switch settings. This can also be advantageous in order to be able to carry out the previously described detection of the filling level of the dust container and/or the attachment at a constant volume flow.
  • control unit is also designed to operate the electric motor of the fan in a power-controlled manner.
  • the filling level of the dust container and/or the attachment can be detected based on power-controlled operation of the electric motor.
  • This can represent an alternative possibility to the previously described detection of the filling level of the dust container and/or the attachment.
  • This function can also be provided by the vacuum cleaner and used alternatively.
  • control unit is also designed to determine the fill level of the dust container based on the specific attachment, or vice versa. This may expand the information available for the other detection(s).
  • the pressure sensor is arranged in the course of the air flow between a suction opening, preferably a suction pipe, and the dust container. This can represent a specific implementation of the positioning of the pressure sensor.
  • control unit is also designed to operate the electric motor of the fan in a torque-controlled manner.
  • This aspect of the invention is based on the finding that in an electric motor and in particular in a brushless DC motor, the volume flow of the fan and the torque of the fan or its electric motor are proportional to one another.
  • the volume flow control of the fan described above can be implemented by means of a torque control of the electric motor of the fan.
  • control unit is also designed to operate the electric motor of the blower in a motor-current-controlled manner.
  • This aspect of the invention is based on the finding that in an electric motor and in particular in a brushless DC motor, the torque of the fan or its electric motor and the motor current of the electric motor are proportional to each other.
  • the previously described volume flow control of the fan or the previously described torque control of the electric motor of the fan can be implemented by means of a motor current control of the electric motor of the fan.
  • the electric motor is brushless and/or designed as a DC motor. This can increase the performance and/or the longevity of the electric motor of the blower as a brushless electric motor.
  • the implementation of the electric motor as a DC motor can enable the use of the properties and advantages of such electric motors.
  • the vacuum cleaner has at least one rechargeable electrical energy storage device which is designed to supply electricity to at least the electric motor and the control unit.
  • the rechargeable electrical energy store can in particular be an accumulator or an accumulator. This can enable the user to use the household appliance or the vacuum cleaner without an annoying cable for the electrical power supply.
  • a longitudinal direction X which can also be referred to as depth X or length X, extends.
  • a transverse direction (not shown), which can also be referred to as the width, extends perpendicularly to the longitudinal direction X.
  • a vertical direction Z which can also be referred to as the height Z, extends perpendicularly both to the longitudinal direction X and to the transverse direction.
  • the figure 1 shows a schematic side view of a vacuum cleaner 1 according to the invention in the form of a hand-held vacuum cleaner 1.
  • the hand-held vacuum cleaner 1 has a housing 10 which is held by a user by means of a handle 11 and placed on a substrate 2 in the form of a floor 2 or a floor covering 2 to be cleaned Surface 2 can be performed.
  • a fan 12 together with an electric motor 12a for driving the fan 12 is arranged in the housing 10 .
  • the electric motor 12a is designed as a brushless DC motor 12a.
  • the electric motor 12a generates a volume flow through a dust container 19 .
  • a pressure sensor 19a is arranged in front of the dust container 19 in the course of the air flow.
  • a suction pipe 13 is arranged on the housing 10 opposite the handle 11 .
  • a suction nozzle 14 is provided as an attachment 14 at the end of the suction tube 13 facing the housing 10 and can also be referred to as a floor nozzle 14 or as a brush head 14 .
  • the suction nozzle 14 has an inner space which is designed to be open downwards in the vertical direction Z by means of a suction opening 16 .
  • a rotatable brush 15 is arranged as a rotatable brush roller 15, which can be driven in rotation by means of its own electric motor (not shown).
  • the electric motor of the rotatable brush 15 is designed as a permanently excited DC motor 15 with brushes.
  • the hand-held vacuum cleaner 1 also has a control unit 17 which can operate both the electric motor 12a of the blower 12 and the electric motor of the rotatable brush 15 . Furthermore, the control unit 17 can read out the pressure sensor 19a, i.e. receive its measured values.
  • the electric motor 12a of the blower 12, the electric motor of the rotatable brush 15 and the control unit 17 can be supplied with electricity from a rechargeable electric energy store 18.
  • the control unit 17 can determine the speed of the electric motor 12a of the fan 12 from the motor current or from the motor voltage.
  • the control unit 17 can preferably also operate the electric motor 12a of the blower 12 in a volume flow-controlled manner.
  • it can be determined experimentally which filling levels of the dust container 19 correspond to which speed of the electric motor 12a of the blower 12 at which detected pressure of the pressure sensor 19a, so that on the part of the control unit 17 based on the detected pressure of the pressure sensor 19a and on the speed of the electric motor 12a of the blower 12 determines the current fill level of the dust container 19 and, if necessary, the user of the handheld vacuum cleaner 1 can be displayed. In addition or as an alternative, this can also be done for the attachment 14 . In any case, a further pressure sensor between the dust container 19 and the electric motor 12a of the blower 12 can thereby be dispensed with.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger (1), vorzugsweise einen Handstaubsauger (1), mit einem Gebläse (12) mit einem Laufrad zur Erzeugung eines Luftstroms, mit einem elektrischen Motor (12a) zum Antreiben des Laufrads des Gebläses (12), mit einer Steuerungseinheit (17) zum Betreiben des elektrischen Motors (12a) des Gebläses (12), mit einem Staubbehälter (19), welcher ausgebildet und eingerichtet ist, vom Luftstrom durchströmt zu werden, wobei der Staubbehälter (19) im Verlauf des Luftstroms vor dem Gebläse (12) angeordnet ist, und mit einem Drucksensor (19a), welcher ausgebildet und eingerichtet ist, einen Druck des Luftstroms im Verlauf des Luftstroms vor dem Staubbehälter (19) zu erfassen. Der Staubsauger (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (17) ausgebildet ist, basierend auf dem erfassten Druck des Drucksensors (19a) und auf der Drehzahl des elektrischen Motors (12a) des Gebläses (12) einen Füllstand des Staubbehälters (19) und/oder einen Aufsatz (14) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Staubsauger, vorzugsweise einen Handstaubsauger, gemäß dem Patentanspruch 1.
  • Zu den Reinigungsgeräten gehören die Staubsauger, welche Luft samt Schmutz von einem Untergrund in sich einsaugen und die Luft zumindest im Wesentlichen vom Schmutz gereinigt wieder nach außen hin abgeben können. Derartige Staubsauger können zum Betrieb mit einem Kabel mit einer Steckdose verbunden werden. Es kann jedoch für den Benutzer komfortabler sein, das Kabel beim Staubsaugen nicht beachten zu müssen, weshalb auch Akkustaubsauger bekannt und verbreitet sind, welche einen Akku bzw. einen Akkumulator als wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher aufweisen. Insbesondere die vergleichsweise kompakten und leichten Handstaubsauger werden häufig akkubetrieben hergestellt, um den Einsatz für den Benutzer schneller und einfacher zu ermöglichen.
  • Ein Staubsauger weist ein Gebläse auf, welches den Luftstrom erzeugen kann. Auf der Ansaugseite des Gebläses kann hierdurch ein Unterdruck erzeugt werden, welcher für ein Nachströmen von Luft sorgen kann; dieser Abschnitt des Staubsaugers kann auch als Unterdruckbereich des Staubsaugers bezeichnet werden.
  • Auf der gegenüberliegenden Seite des Gebläses, zu der der Luftstrom hin gerichtet ist, befinden sich üblicherweise wenigstens ein Filter bzw. ein Filtersystem, durch den der Luftstrom hindurchgeführt wird. Dieser Abschnitt des Staubsaugers kann auch als Überdruckbereich des Staubsaugers bezeichnet werden. Der Filter kann den Schmutz wie z.B. Staub, insbesondere Hausstaub, sowie sonstige kleinere Partikel aus dem Luftstrom zurückhalten und hierdurch den Luftstrom filtern, welcher dann den Staubsauger sauberer als beim Einsaugen verlassen kann. Hierdurch kann der Untergrund vom Schmutz gereinigt werden. Der Untergrund kann eine beliebige Oberfläche wie z.B. ein Fußboden bzw. dessen Bodenbelag sein.
  • Die Führung des Luftstroms samt Schmutz kann, je nach Ausführungsform des Staubsaugers, direkt über eine Saugdüse als Ansaugöffnung erfolgen, welche Bestandteil des Staubsaugers selbst ist. Die Saugdüse, welche auch als Bodendüse bezeichnet werden kann, kann jedoch auch über einen Saugschlauch und ggfs. über ein zusätzliches Teleskoprohr mit dem Staubsauger verbunden sein; in diesem Fall können der Staubsauger und die übrigen Komponenten wie Saugdüse, Saugschlauch und ggfs. Teleskoprohr zusammen auch als Staubsaugersystem bezeichnet werden. In jedem Fall kann die Saugdüse von einem Benutzer über einen Untergrund geführt werden, um von dort Schmutz mit der eingesogenen Luft aufzunehmen.
  • Zur Verbesserung der Reinigungswirkung kann im Bereich der Saugdüse eine Bürste angeordnet sein, welche rotierend angetrieben werden kann, um den zu reinigenden Untergrund zu bürsten und hierdurch Schmutz zum Beispiel aus den Fasern eines Teppichs zu lösen, damit der gelöste Schmutz wirkungsvoller vom Luftstrom abgeführt werden kann. Dies kann die Reinigungswirkung des Staubsaugers verbessern. Diese Bürste kann auch als Bodenbürste oder als Borstwalze bezeichnet werden.
  • Das Gebläse derartiger Staubsauger wird üblicherweise von einem elektrischen Motor betrieben. Hierzu werden häufig bürstenlose elektrische Motoren eingesetzt, welche keine Schleifringe oder Kommutatoren und Bürsten zwischen Rotor und Stator aufweisen, welche verschleißen können. Daher weisen bürstenlose elektrische Motoren üblicherweise eine längere Lebensdauer bzw. eine höhere Standzeit als elektrische Motoren mit Bürsten auf. Dies kann sich entsprechend positiv auf die Lebensdauer bzw. auf die Standzeit des Staubsaugers auswirken. Auch weisen bürstenlose elektrische Motoren üblicherweise eine höhere Leistung als bürstenbehaftete elektrische Motoren auf.
  • Die Bodenbürste kann ebenfalls mit einem elektrischen Motor betrieben werden, welcher jedoch üblicherweise aus Kostengründen mit Bürsten, d.h. als bürstenbehafteter elektrischer Motor, ausgebildet ist. Der elektrische Motor der Bodenbürste kann insbesondere ein permanenterregter elektrischer Gleichstrommotor sein.
  • Derartige Staubsauger werden üblicherweise mit verschiedenen Saugaufsätzen verwendet, um den Staubsauger unterschiedlichen Umgebungen anzupassen und so jeweils für einen möglichst optimalen Gebrauch des Staubsaugers zu sorgen. Derartige Saugaufsätze werden an der Saugdüse angeordnet und beeinflussen insbesondere aufgrund der Größe ihrer Blende die Saugwirkung des Staubsaugers gegenüber dem Untergrund. Die Saugaufsätze, kurz auch als Aufsätze oder auch als Zubehör bezeichnet, sind teils aktiv ausgebildet, wie beispielsweise die bereits beschriebene elektrische Bodenbürsten aber auch Polsterbürsten oder Wischaufsätze, und teilweise passiv, wie beispielsweise Aufsätze aus dem 3D-Drucker oder Fugenaufsätze.
  • Zu beachten ist, dass die bei Staubsaugern üblicherweise verwendete Leistungsregelung für eine konstante Leistung des Staubsaugers sorgt, aber nicht immer im Energieeffizienzmaximum des Gebläseantriebs betrieben wird. Die Leistung des Gebläses des Staubsaugers ist nämlich nicht direkt die Größe, welche für die Staubaufnahme verantwortlich ist. Ziel ist aber eine möglichst gute Staubaufnahme. Hier wird über die Leistung ein annähernd gewünschter Volumenstrom realisiert. Dadurch wird hinsichtlich der Staubaufnahme jedoch kein optimales Ergebnis erzielt. Die Leistung des Gebläses befindet sich nicht im Energieeffizienzoptimum des Antriebs des Gebläses.
  • Zu beachten ist auch, dass sich je nach Füllgrad des Staubbehälters des Staubsaugers der Gegendruck verändert, sodass mit steigendem Füllgrad des Staubbehälters die Staubaufnahme i.d.R. abnimmt. Der Füllstand bzw. der Füllgrad des Staubbehälters wird jedoch nicht berücksichtigt. Auch ist bisher das Erkennen eines vollen Staubbehälters nicht möglich. Entsprechend erfolgt auch keine Benachrichtigung an den Benutzer des Staubsaugers, wenn der Staubbehälter voll ist.
  • Es ist daher bekannt, bei Staubsaugern sowohl einen ersten Drucksensor zwischen Einlass und Staubbeutel als auch einen zweiten Drucksensor zwischen Staubbeutel und Gebläse vorzusehen. Aus der Druckdifferenz kann in einem gewissen Maße auf den Füllstand des Staubbeutels geschlossen und dies dem Benutzer angezeigt werden. Auch kann mittels der beiden Drucksensoren eine automatische Leistungsanpassung umsetzen, welche auf unterschiedliche Bodenbeläge und bzw. oder Düsen reagieren kann.
  • Die EP 2 875 767 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Staubsaugers, mit einem einen Gebläsemotor aufweisenden Gebläse, das einen Luftdurchfluss durch eine Saugdüse des Staubsaugers erzeugt, und einer Steuereinrichtung, die das Gebläse in Abhängigkeit von einer zu bearbeitenden Bodenbelagskategorie steuert. Die Steuereinrichtung führt ferner einen Steuerschritt aus, so dass die Gebläseleistung in Abhängigkeit von einem Befüllungsgrad eines im Betrieb im Staubsauger angeordneten Staubbeutels oder einer im Betrieb im Staubsauger angeordneten Staubabscheideeinheit verändert wird. Der Befüllungsgrad wird aus einer Druckdifferenz aus einem ersten Druck an einer ersten, dem Staubbeutel oder der Staubabscheideeinheit in Saugstromrichtung vorgelagerten Messposition und einem zweiten Druck an einer zweiten, dem Staubbeutel oder der Staubabscheideeinheit in Saugstromrichtung nachgelagerten Messposition bestimmt, wobei der erste und der zweite Druck durch jeweils einen mit den Messpositionen verbundenen Drucksensor ermittelt wird.
  • Die EP 2 595 522 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Leistung eines Gebläsemotors für einen Staubsauger, welcher einen in einem Staubraum angeordneten Wechselfilterbeutel aufweist, bei dem ein Differenzdruck zwischen einem in Saugstromrichtung vor dem Wechselfilterbeutel liegenden ersten Bereich und einem in Saugstromrichtung nach dem Wechselfilterbeutel liegenden zweiten Bereich erfasst wird und die Leistung des Gebläsemotors in Abhängigkeit von dem erfassten Differenzdruck eingestellt wird.
  • Nachteilig hieran ist, dass jeweils zwei Drucksensoren verwendet werden müssen, um beide Drücke vor und hinter dem Staubbeutel sensorisch erfassen und zur Bestimmung des Füllstands des Staubbeutels bzw. zur Leistungsanpassung des Gebläses verwenden zu können. Dies kann zu entsprechenden Kosten für die Drucksensoren sowie deren Anschüsse führen. Auch führt dies zu erhöhten Kosten der Elektronik bzw. Steuerungseinheit, welche beide Drucksensoren auswerten muss. Ebenso erfordern die Drucksensoren sowie deren Verkabelung Bauraum und erzeugen Gewicht. Ferner führt dies zu einem zusätzlichen Verbrauch an elektrischer Energie, was gerade bei einem akkubetriebenen Staubsauger unerwünscht ist. Des Weiteren kann die Montage der Drucksensoren, gerade im Luftschlauch, aufwendig sein und hierdurch ebenfalls zu erhöhten Kosten führen.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Staubsauger, vorzugsweise einen Handstaubsauger, zur Verfügung zu stellen, so dass der Füllstand des Staubbeutels und bzw. oder ein Aufsatz bestimmt werden kann, wobei dies jeweils mit weniger Aufwand, insbesondere mit lediglich einem Drucksensor, umgesetzt werden soll. Dies soll jeweils vorzugsweise möglichst einfach, kostengünstig, bauraumsparend und bzw. oder energiesparend erfolgen. Dies soll vorzugsweise für akkubetriebene Staubsauger umgesetzt werden. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten derartigen Staubsaugern geschaffen werden.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Staubsauger mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Somit betrifft die Erfindung einen Staubsauger, vorzugsweise einen Handstaubsauger, mit einem Gebläse mit einem Laufrad zur Erzeugung eines Luftstroms, mit einem elektrischen Motor zum Antreiben des Laufrads des Gebläses, mit einer Steuerungseinheit zum Betreiben des elektrischen Motors des Gebläses, mit einem Staubbehälter, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, vom Luftstrom durchströmt zu werden, wobei der Staubbehälter im Verlauf des Luftstroms vor dem Gebläse angeordnet ist, und mit einem Drucksensor, welcher ausgebildet und eingerichtet ist, einen Druck des Luftstroms im Verlauf des Luftstroms vor dem Staubbehälter zu erfassen.
  • Der erfindungsgemäße Staubsauger ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit ausgebildet ist, basierend auf dem erfassten Druck des Drucksensors und auf der Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses einen Füllstand des Staubbehälters und bzw. oder einen Aufsatz zu bestimmen. Die Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses kann hierzu mittels eines entsprechenden Sensors erfasst oder aus Kennzahlen des elektrischen Motors des Gebläses wie beispielsweise aus dem Motor-Strom oder aus der Motor-Spannung bestimmt werden, um auf einen Drehzahlsensor ebenfalls verzichten zu können.
  • Erfindungsgemäß kann somit auf einen weiteren Drucksensor, wie bisher bekannt, verzichtet werden. Dies kann Kosten hinsichtlich der Anschaffung und der Montage des weiteren Drucksensors sparen. Auch können Bauraum gespart und der elektrische Verbrauch des Staubsaugers reduziert werden, was insbesondere bei einem akkubetriebenen Staubsauger vorteilhaft sein kann.
  • Mit anderen Worten kann basierend auf dem erfassten Druck des Drucksensors im Verlauf des Luftstroms vor dem Staubbehälter und der Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses, welches im Verlauf des Luftstroms hinter dem Staubbehälter angeordnet ist, der Füllstand des Staubbehälters des Staubsaugers bestimmt werden, da sich der Füllstand des Staubbehälters, vergleichbar der Blendengröße eines Aufsatzes, auf den Volumenstrom des Gebläses auswirkt und somit entsprechende Rückschlüsse aus dem Volumenstrom des Gebläses und damit aus der Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses auf den Füllstand des Staubbehälters gezogen werden können. Entsprechende Zusammenhänge können experimentell ermittelt und in der Steuerungseinheit hinterlegt werden. Dies kann durch Wertetabelle, Formeln und dergleichen erfolgen. Dies kann es ermöglichen, den Füllstand des Staubbehälters auf diese Art und Weise zu bestimmen und diese Information beispielsweise dem Benutzer des Staubsaugers zur Verfügung zu stellen, beispielsweise mittels einer Anzeige, und bzw. oder anderweitig zu verwenden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann ein Aufsatz und insbesondere dessen Blendengröße, welche sich auf den Strömungswiderstand des Luftstroms auswirkt, welcher vom Gebläse des Staubsaugers durch den Aufsatz hindurch erzeugt werden kann, dahingehend unterschieden werden, welche Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses, und vorzugsweise elektrische Leistung des elektrischen Motors des Gebläses, sich einstellt, wenn der elektrische Motor, vorzugsweise volumenstromgeregelt, betrieben wird. Sind die entsprechenden Werte des Aufsatzes, beispielsweise mittels experimenteller Bestimmung, bekannt, so kann ein Aufsatz durch Vergleich mit diesen Werten erkannt werden. Somit kann das Vorhandensein eines Aufsatzes an sich sowie die Identifikation eines bestimmten Aufsatz erfolgen, ohne dass der Aufsatz hierzu entsprechend ausgebildet sein muss.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, die Drehzahl des elektrischen Motors des Gebläses aus dem Motor-Strom oder aus der Motor-Spannung zu bestimmen. Somit kann auf einen entsprechenden Drehzahlsensor oder dergleichen verzichtet werden, was ebenfalls zu reduzierten Kosten, zu einem reduzierten Bauraumbedarf und bzw. oder zu einem reduzierten Verbrauch elektrischer Energie führen kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, den elektrischen Motor des Gebläses volumenstromgeregelt zu betreiben. Hierdurch kann ein konstanter Volumenstrom des Luftstroms gewährleistet werden, welcher somit unabhängig von sich verändernden äußeren Rahmenbedingungen sein kann. Dies kann sicherstellen, dass der gewünschte Volumenstrom auch tatsächlich vorliegt. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, um die gewünschte Staubaufnahme auch zu erreichen bzw. um eine gewünschte konstante Staubaufnahme sicherzustellen. Der gewünschte Volumenstrom kann dabei insbesondere von einem Benutzer des Staubsaugers durch entsprechende Schaltereinstellungen vorgegeben werden. Auch kann dies vorteilhaft sein, um die zuvor beschriebene Erkennung des Füllstands des Staubbehälters und bzw. oder des Aufsatzes bei einem konstanten Volumenstrom durchführen zu können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, den elektrischen Motor des Gebläses leistungsgeregelt zu betreiben. Auf diese Art und Weise kann eine Erkennung des Füllstands des Staubbehälters und bzw. oder des Aufsatzes ausgehend von einem leistungsgeregelten Betrieb des elektrischen Motors erfolgen. Dies kann eine Alternative Möglichkeit zur zuvor beschriebenen Erkennung des Füllstands des Staubbehälters und bzw. oder des Aufsatzes darstellen. Diese Funktion kann ebenfalls seitens des Staubsaugers vorgesehen und alternativ genutzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, den Füllstand des Staubbehälters zusätzlich basierend auf dem bestimmten Aufsatz zu bestimmen, oder umgekehrt. Dies kann die Informationen erweitern, welche für die jeweils andere(n) Erkennung(en) zur Verfügung stehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Drucksensor im Verlauf des Luftstroms zwischen einer Ansaugöffnung, vorzugsweise einem Saugrohr, und dem Staubbehälter angeordnet. Dies kann eine konkrete Umsetzung der Positionierung des Drucksensors darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, den elektrischen Motor des Gebläses drehmomentgeregelt zu betreiben. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem elektrischen Motor und insbesondere bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor der Volumenstrom des Gebläses und das Drehmoment des Gebläses bzw. dessen elektrischen Motors zueinander proportional sind. Somit kann die zuvor beschriebene Volumenstromregelung des Gebläses mittels einer Drehmomentregelung des elektrischen Motors des Gebläses umgesetzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, den elektrischen Motor des Gebläses motorstromgeregelt zu betreiben. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem elektrischen Motor und insbesondere bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor das Drehmoment des Gebläses bzw. dessen elektrischen Motors und der Motor-Strom des elektrischen Motors zueinander proportional sind. Somit kann die zuvor beschriebene Volumenstromregelung des Gebläses bzw. die zuvor beschriebene Drehmomentregelung des elektrischen Motors des Gebläses mittels einer Motorstromregelung des elektrischen Motors des Gebläses umgesetzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der elektrische Motor bürstenlos und bzw. oder als Gleichstrommotor ausgebildet. Dies kann die Leistung und bzw. oder die Langlebigkeit des elektrischen Motors des Gebläses als bürstenloser elektrischer Motor erhöhen. Die Umsetzung des elektrischen Motors als Gleichstrommotor kann die Nutzung der Eigenschaften und Vorteile derartiger elektrischer Motoren ermöglichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Staubsauger wenigstens einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher auf, welcher ausgebildet ist, wenigstens den elektrischen Motor und die Steuerungseinheit elektrisch zu versorgen. Der wiederaufladbare elektrische Energiespeicher kann insbesondere ein Akkumulator bzw. ein Akku sein. Dies kann die Verwendung des Haushaltsgeräts bzw. des Staubsaugers für den Benutzer ohne störendes Kabel für die elektrische Stromversorgung ermöglichen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Staubsaugers in Form eines erfindungsgemäßen Handstaubsaugers; und
    Figur 2
    eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der Figur 1.
  • Die o.g. Figur wird in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X oder als Länge X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X erstreckt sich eine Querrichtung (nicht dargestellt), welche auch als Breite bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Staubsaugers 1 in Form eines Handstaubsaugers 1. Der Handstaubsauger 1 weist ein Gehäuse 10 auf, welches mittels eines Griffs 11 von einem Benutzer gehalten und auf einem Untergrund 2 in Form eines Bodens 2 bzw. eines Bodenbelags 2 als zu reinigende Fläche 2 geführt werden kann. In dem Gehäuse 10 ist ein Gebläse 12 samt eines elektrischen Motors 12a zum Antreiben des Gebläses 12 angeordnet. Der elektrische Motor 12a ist bürstenlos als Gleichstrommotor 12a ausgebildet. Der elektrischen Motor 12a erzeugt im Betrieb einen Volumenstrom durch einen Staubbehälter 19 hindurch. Ferner sind mindestens ein Filter und eine Ausblasöffnung vorhanden (nicht dargestellt). Um dabei den Druck des Volumenstroms bzw. des Luftstroms sensorisch zu erfassen, ist ein Drucksensor 19a im Verlauf des Luftstroms vor dem Staubbehälter 19 angeordnet.
  • Dem Griff 11 gegenüberliegend ist ein Saugrohr 13 an dem Gehäuse 10 angeordnet. An dem dem Gehäuse 10 angewandten Ende des Saugrohrs 13 ist eine Saugdüse 14 als Aufsatz 14 vorgesehen, welche auch als Bodendüse 14 oder als Bürstenkopf 14 bezeichnet werden kann. Die Saugdüse 14 weist einen Innenraum auf, welcher in der vertikalen Richtung Z nach unten hin mittels einer Ansaugöffnung 16 offen ausgebildet ist. Innerhalb des Innenraums der Saugdüse 14 ist eine rotierbare Bürste 15 als rotierbare Borstwalze 15 angeordnet, welche mittels eines eigenen elektrischen Motors (nicht dargestellt) rotatorisch angetrieben werden kann. Der elektrische Motor der rotierbaren Bürste 15 ist bürstenbehaftet als permanenterregter Gleichstrommotor 15 ausgebildet.
  • Der Handstaubsauger 1 weist ferner eine Steuerungseinheit 17 auf, welche sowohl den elektrischen Motor 12a des Gebläses 12 als auch den elektrischen Motor der rotierbaren Bürste 15 betreiben kann. Ferner kann die Steuerungseinheit 17 den Drucksensor 19a auslesen, d.h. dessen Messwerte erhalten. Der elektrische Motor 12a des Gebläses 12, der elektrische Motor der rotierbaren Bürste 15 und die Steuerungseinheit 17 können von einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher 18 elektrisch versorgt werden.
  • Erfindungsgemäß kann die Steuerungseinheit 17 die Drehzahl des elektrischen Motors 12a des Gebläses 12 aus dem Motor-Strom oder aus der Motor-Spannung bestimmen. Vorzugsweise kann die Steuerungseinheit 17 ferner den elektrischen Motor 12a des Gebläses 12 volumenstromgeregelt betreiben. Für verschiedene Füllstände des Staubbehälters 19 kann experimentell bestimmt worden sein, welche Füllstände des Staubbehälters 19 welcher Drehzahl des elektrischen Motors 12a des Gebläses 12 bei welchem erfassten Druck des Drucksensors 19a entsprechen, so dass seitens der Steuerungseinheit 17 basierend auf dem erfassten Druck des Drucksensors 19a und auf der Drehzahl des elektrischen Motors 12a des Gebläses 12 der aktuelle Füllstand des Staubbehälters 19 bestimmt und ggfs. dem Benutzer des Handstaubsaugers 1 angezeigt werden kann. Dies kann zusätzlich oder alternativ ebenso für den Aufsatz 14 erfolgen. In jedem Fall kann hierdurch auf einen weiteren Drucksensor zwischen Staubbehälter 19 und dem elektrischen Motor 12a des Gebläses 12 verzichtet werden.
    • Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
    • X
    Längsrichtung; Tiefe; Länge
    Z
    vertikale Richtung; Höhe
    1
    Staubsauger; Handstaubsauger
    10
    Gehäuse
    11
    Griff des Gehäuses 10
    12
    Gebläse
    12a
    (bürstenloser) elektrischer Motor bzw. Gleichstrommotor des Gebläses 12
    13
    Saugrohr
    14
    Aufsatz; Saugdüse; Bodendüse; Bürstenkopf
    15
    rotierbare (Boden)Bürste; rotierbare Borstwalze
    16
    Ansaugöffnung
    17
    Steuerungseinheit
    18
    wiederaufladbarer elektrischer Energiespeicher; Akkumulator; Akku
    19
    Staubbehälter
    19a
    Drucksensor
    2
    Untergrund; Boden; Bodenbelag; zu reinigende Fläche

Claims (10)

  1. Staubsauger (1), vorzugsweise Handstaubsauger (1),
    mit einem Gebläse (12) mit einem Laufrad zur Erzeugung eines Luftstroms,
    mit einem elektrischen Motor (12a) zum Antreiben des Laufrads des Gebläses (12), mit einer Steuerungseinheit (17) zum Betreiben des elektrischen Motors (12a) des Gebläses (12),
    mit einem Staubbehälter (19), welcher ausgebildet und eingerichtet ist, vom Luftstrom durchströmt zu werden,
    wobei der Staubbehälter (19) im Verlauf des Luftstroms vor dem Gebläse (12) angeordnet ist, und
    mit einem Drucksensor (19a), welcher ausgebildet und eingerichtet ist, einen Druck des Luftstroms im Verlauf des Luftstroms vor dem Staubbehälter (19) zu erfassen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuerungseinheit (17) ausgebildet ist, basierend auf dem erfassten Druck des Drucksensors (19a) und auf der Drehzahl des elektrischen Motors (12a) des Gebläses (12) einen Füllstand des Staubbehälters (19) und/oder einen Aufsatz (14) zu bestimmen.
  2. Staubsauger (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, die Drehzahl des elektrischen Motors (12a) des Gebläses (12) aus dem Motor-Strom oder aus der Motor-Spannung zu bestimmen.
  3. Staubsauger (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, den elektrischen Motor (12a) des Gebläses (12) volumenstromgeregelt zu betreiben.
  4. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, den elektrischen Motor (12a) des Gebläses (12) leistungsgeregelt zu betreiben.
  5. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, den Füllstand des Staubbehälters (19) zusätzlich basierend auf dem bestimmten Aufsatz (14) zu bestimmen, oder umgekehrt.
  6. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei der Drucksensor (19a) im Verlauf des Luftstroms zwischen einer Ansaugöffnung (16), vorzugsweise einem Saugrohr (13), und dem Staubbehälter (19) angeordnet ist.
  7. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, den elektrischen Motor (12a) des Gebläses (12) drehmomentgeregelt zu betreiben.
  8. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei die Steuerungseinheit (17) ferner ausgebildet ist, den elektrischen Motor (12a) des Gebläses (12) motorstromgeregelt zu betreiben.
  9. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei der elektrische Motor (12a) bürstenlos und/oder als Gleichstrommotor (12a) ausgebildet ist.
  10. Staubsauger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche
    mit wenigstens einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher (18), welcher ausgebildet ist, wenigstens den elektrischen Motor (12a) und die Steuerungseinheit (17) elektrisch zu versorgen.
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