EP4368087A1 - Verfahren zur bestimmung eines füllgrades eines staubbehälters und staubsauger - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines füllgrades eines staubbehälters und staubsauger Download PDF

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EP4368087A1
EP4368087A1 EP23202331.7A EP23202331A EP4368087A1 EP 4368087 A1 EP4368087 A1 EP 4368087A1 EP 23202331 A EP23202331 A EP 23202331A EP 4368087 A1 EP4368087 A1 EP 4368087A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dust container
suction section
parameter
floor nozzle
floor
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
EP23202331.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rech
Klaus Schaefer-Van Den Boom
Tobias Rodehüser
Alexander Neufeld
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 EP4368087A1 publication Critical patent/EP4368087A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/19—Means for monitoring filtering operation
    • 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
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2831—Motor parameters, e.g. motor load or speed

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a filling level of a dust container and a vacuum cleaner.
  • a vacuum sensor is arranged along a suction path from a floor nozzle, through the dust container to a blower motor that provides a vacuum, before and after the dust container, i.e. in the area of an inlet and an outlet of the dust container in relation to a direction of the volume flow in the direction of the blower motor.
  • the hydraulic resistance of the dust container increases.
  • the level of filling of the dust container can then be determined from knowledge of the correlation between the pressure difference and the level of filling of the dust container.
  • the vacuum sensor after the dust container is omitted.
  • characteristics of the blower motor are used to make a statement about the vacuum after the dust container.
  • the invention therefore addresses the problem of determining a filling level of a dust container of a vacuum cleaner without the use of vacuum sensors.
  • the object is achieved in a first aspect by the method according to the invention according to claim 1.
  • the object is also achieved in a second aspect by the vacuum cleaner according to the invention according to claim 15.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention emerge from the following subclaims.
  • a dust container describes a component in which dust is separated from the air flow during vacuuming and is temporarily stored until the dust container is cleaned or emptied.
  • the dust container can, for example, be bagless.
  • the dust container can be designed as a closed chamber with an inlet into which the air flow enters the dust container when it is sucked in, and an outlet from which the air flow exits in the direction of the blower motor.
  • a bagless dust container can, for example, be designed as a centrifugal or cyclone separator. To empty it, the dust container can be opened and the dirt it contains removed.
  • the dust container can also be designed to accommodate a disposable or reusable bag.
  • the air flow can be directed through the disposable or reusable bag when sucking in. Due to its nature, the disposable or reusable bag can work like a filter and retain the dirt sucked in in the air flow in the disposable or reusable bag. To empty it, the disposable bag can be removed and disposed of and replaced with a new disposable bag. Alternatively, the reusable bag can be cleaned and then put back into the dust container to empty it.
  • the degree of filling of the dust container describes a measure of the amount of dirt contained in the dust container.
  • the degree of filling can be between the "empty” state, in which there is no or negligible amount of dirt in the dust container, and the "maximally full” state, in which there is a maximum amount of dirt in the dust container. In the "maximally full” state, for example, the vacuum cleaner can no longer reliably perform its proper cleaning function.
  • the blower motor is an electric motor that has an inlet and an outlet.
  • the blower motor is designed to suck in or draw in air at the inlet, i.e. to generate a negative pressure at the inlet and to release the sucked-in air at the outlet.
  • the blower motor sucks in air through the floor nozzle through the suction path in the direction of its inlet and releases the sucked-in air into the environment of the vacuum cleaner.
  • the blower motor applies a negative pressure to the suction path.
  • an air flow or volume flow is created through the suction path in the direction of the blower motor.
  • the first suction section describes the structural transition from the floor nozzle to the dust container.
  • the second suction section describes the structural transition from the dust container to the blower motor.
  • the floor nozzle describes an element with an opening that forms the entrance to the suction path consisting of the floor nozzle - first suction section - dust container - second suction section - and blower motor. Air thus enters the suction path through the opening of the floor nozzle during operation or use of the vacuum cleaner, i.e. when the blower motor is vacuuming. During operation, the floor nozzle is in contact or engagement with, for example, a floor covering.
  • the design of the floor nozzle determines a hydraulic resistance at the floor nozzle when the floor nozzle is used during use of the vacuum cleaner, together with the nature of the floor covering.
  • the floor covering has a large influence on the hydraulic resistance: for example, a deep-pile carpet has a high contribution to the hydraulic resistance at the floor nozzle compared to a hard floor. This results from the fact that, depending on the pile height, the pile of the carpet can be sucked into the floor nozzle when it comes into contact with the floor nozzle. This reduces the opening of the floor nozzle, which prevents air from being sucked in. is made more difficult.
  • the hydraulic resistance is undefined due to the uncontrolled suction of the pile into the opening of the floor nozzle.
  • a hard floor has a defined distance from the floor nozzle. This results in a consistently defined opening of the floor nozzle.
  • Typical examples of a hard floor are parquet, laminate, floorboards, tiles, PVC flooring, concrete floors. Very low-pile carpets can also have similar properties to a hard floor and are also an example of a hard floor.
  • a motor characteristic of the blower motor is any quantity that can be measured or derived from measured values and is suitable for characterizing the current operating state of the blower motor. Typical examples can be the following quantities: speed of the blower motor, voltage applied to the blower motor, current consumed by the blower motor, power consumed by the blower motor.
  • the first parameter correlates with a volume flow and/or negative pressure in the second suction section.
  • the first parameter is a volume flow or a negative pressure in the second suction section.
  • the second parameter correlates with a volume flow and/or negative pressure at the floor nozzle.
  • the second parameter is a volume flow or a negative pressure at the floor nozzle.
  • the vacuum cleaner can additionally comprise a control device.
  • the control device can comprise, for example, a microcontroller or microprocessor and a data memory.
  • the control device can be set up and designed to carry out all steps of the method according to the invention.
  • the control device can be set up and designed to determine the first and second parameters and the filling level.
  • the control device can be set up and designed to measure the at least one motor characteristic of the blower motor.
  • the method according to the invention has the advantage that it does not require a vacuum sensor. To determine the vacuum before and after the dust container, only components already present in the vacuum cleaner are used. The method according to the invention thus enables a more cost-effective and simpler construction of the vacuum cleaner according to the invention. In addition, the method simplifies the measurement of the filling level of the dust container.
  • the second parameter is determined from the hydraulic resistance at the floor nozzle, a detected floor surface and the first parameter.
  • the floor surface can be detected, for example, with the help of a suitable sensor in the floor nozzle.
  • the sensor can be used to distinguish between a carpet and a hard floor with which the floor nozzle is in contact.
  • the detected floor surface is included in the determination of the second parameter in such a way that the second parameter can only be determined if a hard floor is detected. If a carpet, especially a deep-pile carpet, is detected, the opening on the floor nozzle and thus also the hydraulic resistance on the floor nozzle when the vacuum cleaner is in operation cannot be clearly defined. The second parameter cannot be determined in this case.
  • the second parameter can be determined from the hydraulic resistance at the floor nozzle and the first parameter if a hard floor was detected at the floor nozzle. This enables a technically simple determination of the second parameter.
  • the first parameter is determined from the engine characteristic number and a pressure characteristic curve which correlates the engine characteristic number with the negative pressure and/or volume flow in the second suction section, wherein the second parameter is determined from the hydraulic resistance at the floor nozzle, a detected floor surface and the negative pressure and/or volume flow in the second suction section.
  • a pressure characteristic curve is a relationship between two physical quantities in which a negative pressure value is assigned to each value of an engine characteristic number.
  • a pressure characteristic curve is a characteristic curve that assigns a volume flow to each value of an engine characteristic number.
  • the degree of filling of the dust container is determined from the volume flow at the floor nozzle and the volume flow in the second suction section or the negative pressure at the floor nozzle and the negative pressure in the second suction section.
  • the motor characteristic comprises one or more of the following characteristics: speed of the fan motor, voltage applied to the fan motor, current consumed by the fan motor, power consumed by the fan motor.
  • the degree of filling of the dust container is determined on the basis of a filling level characteristic curve which correlates the degree of filling of the dust container with the first parameter and the second parameter.
  • a fill level characteristic curve is a relationship between two physical quantities, in which each value of the first and second parameter is assigned a value for the degree of filling of the dust container. It is also conceivable that a quantity calculated or derived from the first and second parameters is assigned a degree of filling of the dust container.
  • the first and second parameters as well as the variables calculated or derived from the first and second parameters can be referred to as input variables of the fill level characteristic curve.
  • the filling level of the dust container can be referred to as the output variable of the fill level characteristic curve.
  • Examples of a quantity calculated or derived from the first and second parameters are the difference between the first and second parameters or the difference between the second and first parameters, the quotient between the first and second parameters or the quotient between the second and first parameters, or any other suitable mathematical function that has the first and second parameters as arguments.
  • the fill level characteristic curve can depend on the specific design of the vacuum cleaner, especially the dust container. A fill level characteristic curve is therefore required for each Vacuum cleaner model to be determined individually in advance, e.g. during production of the vacuum cleaner model.
  • a fill level curve therefore offers the possibility of making a statement about the filling level of the dust container with a high degree of accuracy.
  • the filling level can be determined using technically simple means without complex calculations.
  • the dust container is designed to accommodate a disposable or reusable bag and the fill level curve describes a first characteristic.
  • a first characteristic can, for example, be a linearly increasing behavior of the fill level characteristic curve.
  • the first characteristic can describe a mathematical function that correlates the input variable or input variables of the fill level characteristic curve with the degree of filling of the dust bag via, for example, a linear relationship.
  • This characteristic is particularly advantageous because it allows statements about the filling level of the dust bag to be made with high accuracy.
  • the dust container is bagless and the fill level characteristic describes a second characteristic.
  • Bagless vacuum cleaners can implement the principle of a centrifugal separator, also known as a cyclone separator.
  • the air flow entering the typically cylindrical or conical dust container is introduced tangentially and directed onto a circular path. Due to collisions with the walls of the dust container during the circular movement, the sucked-in dirt particles lose kinetic energy and fall into a dirt collection area. The air freed of dirt then leaves the dust container through a corresponding outlet.
  • the air flow changes into a disordered, no longer circular air flow.
  • the separation of dirt from the sucked-in air is interrupted. This process can occur largely abruptly, ie suddenly, and can manifest themselves in a sudden change in at least one measured engine characteristic and at least the first parameter determined from it. For example, the power consumed by the fan motor can suddenly decrease.
  • a second characteristic can therefore be any suddenly sharply increasing behavior of the fill level characteristic curve.
  • the second characteristic can describe a mathematical function that correlates the input variable or input variables of the fill level characteristic curve with the filling level of the dust bag via a relationship that can be approximated, for example, with an exponential function or a logarithmic function.
  • This characteristic is particularly well suited to provide information about the filling level, in particular the maximum filling level of the dust container, with high accuracy.
  • the filling level of the dust container is manually or automatically set to zero.
  • a button, switch or sensor can be activated, which gives the control unit a message that the dust container has been emptied and the filling level is now in the "empty" state, i.e. has been set to zero. It is also conceivable that a user can set the level to zero manually, e.g. by pressing an input device on the vacuum cleaner.
  • the control unit can thus receive an indication of a defined state, the "empty" state, and does not have to determine this by measuring and determining parameters.
  • the control unit can thus receive an indication of a defined position in the fill level characteristic curve, which improves the accuracy and technical feasibility of the method according to the invention.
  • the method for determining the degree of filling of the dust container is paused when a change in the contact of the floor nozzle from a hard floor to a carpet is detected and/or the method for determining the degree of filling of the dust container is continued when a change in the contact of the floor nozzle from a carpet to a hard floor is detected.
  • pausing and/or continuing the process for determining the filling level of the dust container takes place automatically.
  • a change in the contact of the floor nozzle from a hard floor to a carpet describes the change in the contact or engagement of the floor nozzle from a hard floor to a carpet.
  • Pausing the execution of the process for determining the level of filling of the dust container can be an interruption of the process for later resumption, i.e. continuation.
  • all values and parameters determined so far, in particular the level of filling of the dust container can be saved in a data memory of the control unit.
  • Pausing the execution of the method can also mean aborting the method.
  • the method can be restarted, i.e. continued, when a change in the contact of the floor nozzle from a carpet to a hard floor is detected.
  • the method is then restarted by measuring at least one motor characteristic of the blower motor and the subsequent steps according to the invention.
  • the fill level of the dust container can then be determined using the fill level characteristic curve.
  • the interruption and continuation of the method according to the invention when moving from a hard floor to a carpet and vice versa has the advantage that the accuracy of determining the degree of filling of the dust container is improved, since no reliable statement can be made about the filling level of the dust container when in contact with a carpet.
  • the change of contact of the floor nozzle from a hard floor to a carpet or from a carpet to a hard floor is detected by a device for floor covering detection.
  • the device for detecting floor coverings is preferably housed in the floor nozzle and detects the floor covering while the vacuum cleaner is in use.
  • the detection of the floor covering can be carried out using optical sensors, such as a camera.
  • the floor covering detection device enables efficient detection of the floor covering.
  • This provides an alternative way of detecting the change of contact of the floor nozzle without the need for a floor covering detection device.
  • a user when a maximum filling level of the dust container is detected, a user is given an indication, wherein the indication comprises one or more of the following indication means: actuation of an optical means, actuation of an acoustic means and/or reduction of the power of the blower motor.
  • An example of an optical means can be a light-emitting diode or a display.
  • An example of an acoustic means can be a spoken instruction text, a signal tone or a sequence of signal tones.
  • Providing a warning is a simple and, in terms of user behavior, effective way of alerting the user to a full dust container.
  • reducing the power of the blower motor can not only alert the user to a full dust container, but can also prevent damage to the vacuum cleaner, e.g. due to overheating, if the user ignores the visual or acoustic warning.
  • the indications are given sequentially by different indication means.
  • sequentially means that a first clue is given at a first point in time and a second clue is given at a second point in time, with the second point in time being after the first point in time.
  • an optical device e.g. a display or a light-emitting diode
  • a first point in time can be activated at a first point in time.
  • the power of the fan motor can then be reduced at a second point in time.
  • the vacuum cleaner comprises: a first suction section with a floor nozzle, a dust container, a second suction section, a blower motor which is designed to generate a negative pressure, wherein the floor nozzle, the first suction section, the dust container, the second suction section and the blower motor form a suction path with one another in this order and are fluidly coupled in such a way that air can be sucked in by the blower motor through the floor nozzle into the first suction section, the dust container and the second suction section, wherein the vacuum cleaner is a bagless vacuum cleaner or a vacuum cleaner which is designed to receive a disposable or reusable bag, wherein the vacuum cleaner is designed to carry out the inventive method according to claims 1 to 14.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of a vacuum cleaner 1 according to the invention.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a suction path 2 in a vacuum cleaner 1 according to the invention.
  • the vacuum cleaner 1 comprises a first suction section 5 with a floor nozzle 3, a dust container 7, a second suction section 9, a blower motor 11 which is designed to generate a negative pressure, wherein the floor nozzle 3, the first suction section 5, the dust container 7, the second suction section 9 and the blower motor 11 form a suction path 2 in this order and are fluidly coupled to one another in such a way that air can be sucked in through the floor nozzle 3 into the first suction section 5, the dust container 7 and the second suction section 9 by the blower motor 11 and is sucked in during operation of the vacuum cleaner 1, wherein the vacuum cleaner 1 is a bagless vacuum cleaner or a vacuum cleaner 1 which is designed to accommodate a disposable or reusable bag, wherein the vacuum cleaner 1 is designed to carry out the method according to the invention for determining a filling level of a dust container 7 of the vacuum cleaner 1.
  • the first suction section 5 describes within the scope of the invention the transition from the floor nozzle 3 to the dust container 7.
  • the first suction section is shown as an example as a suction hose.
  • the second suction section 9 describes the transition from the dust container 7 to the blower motor 11 within the scope of the invention.
  • the second suction section is shown as a connecting piece.
  • the vacuum cleaner 1 additionally comprises a control device (not shown).
  • the control device can comprise, for example, a microcontroller or microprocessor and a data memory.
  • the control device can be set up and designed to carry out all steps of the method according to the invention.
  • the floor nozzle 3 has an opening 13 which forms the entrance to the suction path 2 from the floor nozzle 3 - first suction section 5, which Figure 1 shown as a hose by way of example - dust container 7 - second suction section 9 - and blower motor 11. Air thus enters the suction path 2 through the opening 13 of the floor nozzle 3 during operation or use of the vacuum cleaner 1, ie when the blower motor 11 is vacuuming.
  • the air flow, ie the volume flow V of the air is in Fig.2 shown.
  • the floor nozzle 3 is in contact or engagement with, for example, the floor 15 or the floor covering of the floor 15.
  • the structural design of the floor nozzle 3 determines a hydraulic resistance at the floor nozzle 3 when the floor nozzle 3 is used during use of the vacuum cleaner 1, together with the nature of the floor covering of the floor 15.
  • the floor nozzle 3 has a device for floor covering detection 17. With the help of the device for floor covering detection, it is possible to automatically detect whether the floor nozzle 3 is in contact with a hard floor or a carpet, e.g. a deep-pile carpet. Based on the detected floor covering, the process for determining the fill level of the dust container 7 can then be paused or continued, for example.
  • the filling level of the dust container 7 is determined to be "maximally full" or alternatively filled to a predetermined level, a user is given an indication by means of the indication means 19 in the form of a light-emitting diode.
  • an acoustic means can also be used and/or the power of the blower motor 11 can be reduced.
  • An example of an acoustic means can be a spoken indication text, a signal tone or a sequence of signal tones.
  • Figure 3 and 4 each show an example of a fill level characteristic curve 21a and 21b with a first characteristic 23a and a second characteristic 23b, respectively.
  • the fill level characteristic curve is shown as the fill level of the dust container 7 on the y-axis 25 as an example depending on a differential pressure, ie the difference in the negative pressure in the second section (first parameter) and at the floor nozzle (second parameter), on the x-axis 27.
  • the value on the y-axis, which corresponds to the state "maximally filled" is shown as a horizontal dashed limit line 29.
  • the first characteristic 23a shows, by way of example, a fill level on the y-axis 25 of the dust container 7 of the vacuum cleaner 1 that increases linearly with increasing differential pressure on the x-axis 27.
  • This can be an example of a first characteristic of a fill level curve of a vacuum cleaner 1 with a disposable or reusable bag.
  • the second characteristic 23b shows, by way of example, a fill level on the y-axis 25 that increases when the differential pressure on the x-axis 27 remains low. Shortly before reaching the "maximally full" state, represented by the limit line 29, the differential pressure on the x-axis 27 increases sharply.
  • This can be an example of a second characteristic of a fill level curve of a bagless vacuum cleaner 1. In this case, the abrupt increase in the differential pressure can be explained by a collapse of the pressure in the dust container 7.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubbehälters (7) eines Staubsaugers (1). Der Staubsauger (1) umfasst dabei einen ersten Saugabschnitt (5) mit einer Bodendüse (3), einen Staubbehälter (7), einen zweiten Saugabschnitt (9), einen Gebläsemotor (11), der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei die Bodendüse (3), der erste Saugabschnitt (5), der Staubbehälter (7), der zweite Saugabschnitt (9) und der Gebläsemotor (11) in dieser Reihenfolge einen Saugpfad (2) bilden und derart miteinander fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse (3) in den ersten Saugabschnitt (5), den Staubbehälter (7) und den zweiten Saugabschnitt (9) vom Gebläsemotor (11) ansaugbar ist und angesaugt wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Messen wenigstens einer Motorkennzahl des Gebläsemotors (11) in Abhängigkeit von der Zeit; Bestimmen eines ersten Parameters aus der Motorkennzahl, wobei der erste Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt (9) korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt (9) ist; Bestimmen eines zweiten Parameters, wobei der zweite Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck an der Bodendüse (3) korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck an der Bodendüse (3) ist; und Bestimmen eines Befüllungsgrades des Staubbehälters (7) aus dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubbehälters sowie einen Staubsauger.
  • Bei der Verwendung von Staubsaugern ist es wünschenswert, Informationen bezüglich des aktuellen Füllgrades des Staubbehälters, in dem der eingesaugte Schmutz im Staubsauger zwischengelagert wird, zu erhalten. Dies verbessert das Bedienerlebnis des Staubsaugers und erleichtert die Planung des Reinigungsvorgangs.
  • Im Stand der Technik werden hierzu üblicherweise zwei Unterdrucksensoren verwendet. Dabei wird jeweils ein Unterdrucksensor entlang eines Saugpfades von einer Bodendüse, durch den Staubbehälter zu einem Gebläsemotor, der einen Unterdruck bereitstellt, vor und nach dem Staubbehälter, d.h. im Bereich eines Eingangs und eines Ausgangs des Staubbehälters in Bezug auf eine Richtung des Volumenstroms in Richtung des Gebläsemotors, angeordnet. Mit zunehmenden Füllgrad des Staubbehälters steigt der hydraulische Widerstand des Staubbehälters. Infolgedessen nimmt die Druckdifferenz zwischen den beiden Messstellen vor und nach dem Staubbehälter zu. Aus der Kenntnis der Korrelation von Druckdifferenz und Füllgrad des Staubbehälters kann dann der Füllgrad des Staubbehälters bestimmt werden.
  • In einer weiteren Form wird auf den Unterdrucksensor nach dem Staubbehälter verzichtet. In diesem Fall werden Kenngrößen des Gebläsemotors verwendet, um eine Aussage über den Unterdruck nach dem Staubbehälter zu treffen.
  • Beide technischen Lösungen im Stand der Technik haben jedoch den Nachteil, dass sie einen Unterdrucksensor oder sogar zwei Unterdrucksensoren verwenden. Diese sind kostenintensiv, benötigen zur Anbindung zusätzliche Hardware und haben besondere konstruktive Erfordernisse.
  • Der Erfindung stellt sich somit die Aufgabe des Bestimmens eines Füllgrades eines Staubbehälters eines Staubsaugers ohne die Verwendung von Unterdrucksensoren.
  • Die Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird zudem in einem zweiten Aspekt durch den erfindungsgemäßen Staubsauger gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die Aufgabe wird im ersten Aspekt der Erfindung durch die Merkmale des Verfahrens zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubbehälters eines Staubsaugers gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei der Staubsauger aufweist: einen ersten Saugabschnitt mit einer Bodendüse, einen Staubbehälter, einen zweiten Saugabschnitt, einen Gebläsemotor, der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei die Bodendüse, der erste Saugabschnitt, der Staubbehälter, der zweite Saugabschnitt und der Gebläsemotor in dieser Reihenfolge einen Saugpfad bilden und miteinander derart fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse in den ersten Saugabschnitt, den Staubbehälter und den zweiten Saugabschnitt vom Gebläsemotor ansaugbar ist und im Betrieb angesaugt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • Messen wenigstens einer Motorkennzahl des Gebläsemotors in Abhängigkeit von der Zeit,
    • Bestimmen eines ersten Parameters aus der Motorkennzahl, wobei der erste Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt ist,
    • Bestimmen eines zweiten Parameters, wobei der zweite Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck an der Bodendüse korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck an der Bodendüse ist, und
    • Bestimmen eines Befüllungsgrades des Staubbehälters aus dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
  • Im Rahmen der Erfindung beschreibt ein Staubbehälter ein Bauteil, in dem Staub während des Saugens vom durchgeführten Luftstrom abgeschieden wird und bis zur Reinigung bzw. Entleerung des Staubbehälters zwischengelagert wird.
  • Der Staubbehälter kann beispielsweise beutellos sein. In diesem Fall kann der Staubbehälter als geschlossene Kammer mit einem Eingang, in dem der Luftstrom beim Einsaugen in den Staubbehälter eintritt, und einem Ausgang, aus dem der Luftstrom in Richtung des Gebläsemotors austritt, ausgestaltet sein. Ein beutelloser Staubbehälter kann beispielsweise als Fliehkraft- oder Zyklonabscheider ausgestaltet sein. Zur Entleerung kann der Staubbehälter geöffnet und der darin enthaltene Schmutz entfernt werden.
  • Der Staubbehälter kann auch so ausgestaltet sein, dass er zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet ist. In diesem Fall kann der Luftstrom beim Einsaugen durch den Einweg- oder Mehrwegbeutel geleitet werden. Der Einweg- oder Mehrwegbeutel kann aufgrund seiner Beschaffenheit wie ein Filter arbeiten und den in dem Luftstrom eingesaugten Schmutz in dem Einweg- oder Mehrwegbeutel zurückhalten. Zur Entleerung kann der Einwegwegbeutel entfernt und entsorgt und durch einen neuen Einwegbeutel ausgetauscht werden. Alternativ kann der Mehrwegbeutel zur Entleerung gereinigt und wieder in den Staubbehälter eingesetzt werden.
  • Der Füllgrad des Staubbehälters beschreibt im Sinne der Erfindung ein Maß für die Menge von in dem Staubbehälter enthaltenen Schmutz. Der Füllgrad kann zwischen dem Zustand "leer", in dem im Staubbehälter kein oder vernachlässigbar wenig Schmutz vorhanden ist, und dem Zustand "maximal gefüllt", in dem im Staubbehälter maximal viel Schmutz vorhanden ist, liegen. Im Zustand "maximal gefüllt" kann beispielsweise eine ordnungsgemäße Reinigungsfunktion des Staubsaugers nicht mehr zuverlässig durchgeführt werden.
  • Der Gebläsemotor ist im Sinne der Erfindung ein Elektromotor, der einen Eingang und einen Ausgang umfasst. Der Gebläsemotor ist eingerichtet, am Eingang Luft ein- oder anzusaugen, d. h. einen Unterdruck am Eingang zu erzeugen und die angesaugte Luft am Ausgang abzugeben. Im Fall der Erfindung saugt der Gebläsemotor durch die Bodendüse Luft durch den Saugpfad in Richtung seines Eingangs ein und gibt die angesaugte Luft in die Umgebung des Staubsaugers ab. Anders ausgedrückt beaufschlagt der Gebläsemotor den Saugpfad mit einem Unterdruck. In Folge des Unterdrucks entsteht ein Luftstrom oder Volumenstrom durch den Saugpfad in Richtung des Gebläsemotors.
  • Der erste Saugabschnitt beschreibt im Rahmen der Erfindung den konstruktiven Übergang von der Bodendüse zum Staubbehälter. Der zweite Saugabschnitt beschreibt im Rahmen der Erfindung den konstruktiven Übergang vom Staubbehälter zum Gebläsemotor.
  • Die Bodendüse beschreibt im Rahmen der Erfindung ein Element mit einer Öffnung, welches den Eingang zum Saugpfad aus Bodendüse - ersten Saugabschnitt - Staubbehälter - zweiten Saugabschnitt - und Gebläsemotor bildet. Luft tritt somit im Betrieb bzw. der Benutzung des Staubsaugers, d.h. beim Saugen des Gebläsemotors durch die Öffnung der Bodendüse in den Saugpfad ein. Die Bodendüse ist im Betrieb im Kontakt bzw. Eingriff z.B. mit einem Bodenbelag eines Bodens.
  • Die konstruktive Ausgestaltung der Bodendüse bestimmt beim Einsatz der Bodendüse während der Benutzung des Staubsaugers zusammen mit der Beschaffenheit des Bodenbelags einen hydraulischen Widerstand an der Bodendüse. Der Bodenbelag hat dabei einen großen Einfluss auf den hydraulischen Widerstand: beispielsweise hat ein hochfloriger Teppich einen im Vergleich mit einem Hartboden hohen Beitrag zum hydraulischen Widerstand an der Bodendüse. Dieser ergibt sich daraus, dass abhängig von der Florhöhe der Flor des Teppichs im Kontakt mit der Bodendüse in die Bodendüse eingesaugt werden kann. Dadurch verkleinert sich die Öffnung der Bodendüse, wodurch das Einsaugen von Luft erschwert wird. Zudem ist der hydraulische Widerstand aufgrund des unkontrollierten An- und Einsaugens des Flors in die Öffnung der Bodendüse undefiniert. Ein Hartboden hat im Vergleich dazu einen definierten Abstand zur Bodendüse. Daraus ergibt sich eine gleichbleibende definierte Öffnung der Bodendüse. Typische Beispiele für einen Hartboden sind Parkett, Laminat, Dielen, Fliesen, PVC-Belag, Betonboden. Sehr niedrigflorige Teppiche können ebenfalls vergleichbare Eigenschaften wie ein Hartboden haben und ebenfalls ein Beispiel für einen Hartboden darstellen.
  • Eine Motorkennzahl des Gebläsemotors ist im Sinne der Erfindung jede messbare oder aus Messwerten ableitbare Größe, die zur Charakterisierung des aktuellen Betriebszustands des Gebläsemotors geeignet ist. Typische Beispiele können die folgenden Größen sein: Drehzahl des Gebläsemotors, am Gebläsemotor anliegende Spannung, vom Gebläsemotor aufgenommener Strom, vom Gebläsemotor aufgenommene Leistung.
  • Der erste Parameter korreliert mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt. Alternativ ist der erste Parameter ein Volumenstrom oder ein Unterdruck im zweiten Saugabschnitt.
  • Der zweite Parameter korreliert mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck an der Bodendüse. Alternativ ist der zweite Parameter ein Volumenstrom oder ein Unterdruck an der Bodendüse.
  • Der Staubsauger kann zusätzlich noch ein Steuergerät umfassen. Das Steuergerät kann beispielsweise einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor sowie einen Datenspeicher umfassen. Das Steuergerät kann eingerichtet und ausgestaltet sein, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Insbesondere kann das Steuergerät eingerichtet und ausgestaltet sein, den ersten und zweiten Parameter sowie den Befüllungsgrad zu bestimmen. Zusätzlich kann das Steuergerät eingerichtet und ausgestaltet sein, das Messen der wenigstens einen Motorkennzahl des Gebläsemotors durchzuführen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es keinen Unterdrucksensor benötigt. Zur Bestimmung des Unterdrucks vor und nach dem Staubbehälter werden ausschließlich bereits im Staubsauger vorhandene Bauteile verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit einen kostengünstigeren und einfacheren Aufbau des erfindungsgemäßen Staubsaugers. Zudem vereinfacht das Verfahren die Messung des Füllgrades des Staubbehälters.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der zweite Parameter aus dem hydraulischen Widerstand an der Bodendüse, einer erkannten Bodenoberfläche und dem ersten Parameter bestimmt.
  • Die Bodenoberfläche kann beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Sensors in der Bodendüse erkannt werden. Mit Hilfe des Sensors kann zwischen einem Teppich und einem Hartboden, mit welcher die Bodendüse Kontakt hat, unterschieden werden.
  • Die erkannte Bodenoberfläche fließt in die Bestimmung des zweiten Parameters derart ein, dass der zweite Parameter nur bestimmbar ist, wenn ein Hartboden erkannt wird. Wird ein Teppich, insbesondere ein hochfloriger Teppich, erkannt, ist die Öffnung an der Bodendüse und damit auch der hydraulische Widerstand an der Bodendüse im Betrieb des Staubsaugers nicht klar definierbar. Der zweite Parameter kann in diesem Fall nicht bestimmt werden.
  • Anders ausgedrückt kann der zweite Parameter aus dem hydraulischen Widerstand an der Bodendüse und dem ersten Parameter bestimmt werden, wenn ein Hartboden an der Bodendüse erkannt wurde. Dies ermöglicht eine technische einfache Bestimmung des zweiten Parameters.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der erste Parameter aus der Motorkennzahl und einer Druck-Kennlinie, die die Motorkennzahl mit dem Unterdruck und/oder Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt korreliert, bestimmt, wobei der zweite Parameter aus dem hydraulischen Widerstand an der Bodendüse, einer erkannten Bodenoberfläche und dem Unterdruck und/oder Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt bestimmt wird.
  • Im Sinne der Erfindung ist eine Druck-Kennlinie ein Zusammenhang zwischen zwei physikalischen Größen, bei dem jedem Wert einer Motorkennzahl einen Wert eines Unterdrucks zuordnet wird. Alternativ ist eine Druck-Kennlinie eine Kennlinie, die jedem Wert einer Motorkennzahl einen Volumenstrom zuordnet.
  • Mit Hilfe der Druck-Kennlinie ist eine technisch einfache Bestimmung des ersten Parameters möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Befüllungsgrad des Staubbehälters aus dem Volumenstrom an der Bodendüse und dem Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt oder dem Unterdruck an der Bodendüse und dem Unterdruck im zweiten Saugabschnitt bestimmt.
  • Dies stellt eine technisch einfache und mit wenig technischem Aufwand umsetzbare Möglichkeit dar, den Befüllungsgrad des Staubbehälters mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst die Motorkennzahl eine oder mehrere der folgenden Kenngrößen: Drehzahl des Gebläsemotors, am Gebläsemotor anliegende Spannung, vom Gebläsemotor aufgenommener Strom, vom Gebläsemotor aufgenommene Leistung.
  • Diese Kenngrößen sind mit wenig technischem Aufwand und hoher Genauigkeit bestimmbar und eignen sich daher besonders gut im erfindungsgemäßen Verfahren als Motorkennzahlen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erfolgt das Bestimmen des Befüllungsgrades des Staubbehälters auf Basis einer Füllstandskennlinie, die den Befüllungsgrad des Staubbehälters mit dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter korreliert.
  • Im Sinne der Erfindung ist eine Füllstandskennlinie ein Zusammenhang zwischen zwei physikalischen Größen, bei dem jedem Wert des ersten und zweiten Parameters einen Wert für den Befüllungsgrad des Staubbehälters zugeordnet wird. Es ist auch denkbar, dass einer aus dem ersten und zweiten Parameter berechneten oder abgeleiteten Größe ein Befüllungsgrad des Staubbehälters zugeordnet wird.
  • Der erste und zweite Parameter sowie die aus dem ersten und zweiten Parameter berechneten oder abgeleiteten Größen können als Eingangsgrößen der Füllstandskennlinie bezeichnet werden. Der Befüllungsgrad des Staubbehälters kann als Ausgangsgröße der Füllstandskennlinie bezeichnet werden.
  • Beispiele für eine aus dem ersten und zweiten Parameter berechneten oder abgeleiteten Größe sind die Differenz aus dem ersten und zweiten Parameter oder die Differenz aus dem zweiten und ersten Parameter, der Quotient aus dem ersten und zweiten Parameter oder der Quotient aus dem zweiten und ersten Parameter oder jede andere geeignete mathematische Funktion, die den ersten und zweite Parameter als Argumente hat.
  • Die Füllstandskennlinie kann abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Staubsaugers, insbesondere des Staubbehälters, sein. Eine Füllstandskennlinie ist somit für jedes Staubsaugermodell vorab, z. B. bei der Herstellung des Staubsaugermodells, individuell zu bestimmen.
  • Eine Füllstandskennlinie bietet somit die Möglichkeit einer Aussage über den Befüllungsgrad des Staubbehälters mit hoher Genauigkeit. Zudem ist die Bestimmung des Befüllungsgrads mit technisch einfachen Mitteln ohne aufwendige Berechnungen umsetzbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist der Staubbehälter zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet und beschreibt die Füllstandskennlinie eine erste Charakteristik.
  • Eine erste Charakteristik kann beispielsweise ein linear ansteigendes Verhalten der Füllstandskennlinie sein. Anders ausgedrückt kann die erste Charakteristik eine mathematische Funktion beschreiben, die die Eingangsgröße oder Eingangsgrößen der Füllstandskennlinie über einen beispielsweise linearen Zusammenhang mit dem Befüllungsgrad des Staubbeutels korreliert.
  • Diese Charakteristik ist besonders vorteilhaft, da sie Aussagen über den Befüllungsgrad des Staubbeutels mit hoher Genauigkeit erlaubt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist der Staubbehälter beutellos ist und beschreibt die Füllstandskennlinie eine zweite Charakteristik.
  • Beutellose Staubsauger können beispielsweise das Prinzip eines Fliehkraftabscheiders, der auch Zyklonabscheider genannt wird, umsetzen. Dabei wird der am Eingang des typischerweise zylinder- oder kegelförmigen Staubbehälters eingehende Luftstrom tangential eingebracht und auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Aufgrund von Kollisionen mit den Wänden des Staubbehälters während der kreisförmigen Bewegung verlieren die eingesaugten Schmutzpartikel an Bewegungsenergie und fallen in einen Sammelbereich für Schmutz. Die von dem Schmutz befreite Luft verlässt den Staubbehälter anschließend durch einen entsprechenden Ausgang.
  • Wird nun das im Volumen im Staubbehälter aufgrund eines Befüllungsgrades nahe dem Zustand "maximal gefüllt" zu klein, um die geordnete kreisförmige Bahn des Luftstroms aufrecht zu erhalten, geht der Luftstrom in einen ungeordneten, nicht mehr kreisförmigen Luftstrom über. Infolgedessen wird die Abscheidung von Schmutz aus der angesaugten Luft unterbrochen. Dieser Vorgang kann weitestgehend abrupt, d.h. plötzlich, erfolgen und kann sich in einer plötzlichen Änderung der wenigstens einen gemessenen Motorkennzahl und wenigstens des daraus bestimmten ersten Parameters zeigen. Beispielsweise kann die vom Gebläsemotor aufgenommene Leistung schlagartig abnehmen.
  • Eine zweite Charakteristik kann somit jedes plötzlich stark ansteigende Verhalten der Füllstandskennlinie sein. Beispielsweise kann die zweite Charakteristik eine mathematische Funktion beschreiben, die die Eingangsgröße oder Eingangsgrößen der Füllstandskennlinie über einen beispielsweise mit einer Exponentialfunktion oder einer Logarithmusfunktion näherbaren Zusammenhang mit dem Befüllungsgrad des Staubbeutels korreliert.
  • Diese Charakteristik ist besonders gut geeignet, Aussagen über den Befüllungsgrad, insbesondere den maximalen Befüllungsgrad des Staubbehälters, mit hoher Genauigkeit zu geben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird bei einem Wechsel des Einweg- oder Mehrwegbeutels oder ein Entleeren des beutellosen Staubbehälters der Befüllungsgrad des Staubbehälters manuell oder automatisch auf null gesetzt.
  • Beispielsweise kann beim Öffnen oder Schließen des Staubbehälters, z.B. zum Wechseln des Einweg- oder Mehrwegbeutels oder zum Entleeren des Staubbehälters ein Taster, Schalter oder Sensor betätigt werden, der dem Steuergerät einen Hinweis gibt, dass der Staubbehälter entleert wurde und der Befüllungsgrad nun im Zustand "leer" ist, d.h. auf null gesetzt wurde. Es ist auch denkbar, dass ein Nutzer das Setzen auf null manuell vornimmt, z.B. durch Betätigen eines Eingabemittels am Staubsauger.
  • Das Steuergerät kann somit einen Hinweis zu einem definierten Zustand, dem Zustand "leer", erhalten und muss diesen nicht durch Messungen und Bestimmungen von Parametern ermitteln. Damit kann das Steuergerät einen Hinweis zu einer definierten Position in der Füllstandskennlinie erhalten, wodurch die Genauigkeit und technische Umsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird das Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters pausiert, wenn ein Wechsel des Kontakts der Bodendüse von einem Hartboden auf einen Teppich erkannt wird und/oder wird das Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters fortgesetzt, wenn ein Wechsel des Kontakts der Bodendüse von einem Teppich auf einen Hartboden erkannt wird.
  • Bevorzugt erfolgt das Pausieren und/oder das Fortsetzen des Verfahrens zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters automatisch.
  • Im Sinne der Erfindung beschreibt ein Wechsel des Kontakts der Bodendüse von einem Hartboden auf einen Teppich die Änderung des Kontakts oder Eingriffs der Bodendüse von einem Hartboden zu einem Teppich.
  • Ein Pausieren der Ausführung des Verfahrens zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters kann ein Unterbrechen des Verfahrens zur späteren Wiederaufnahme, d.h. Fortsetzung, sein. In diesem Fall können alle bisher bestimmten Werte und Parameter, insbesondere der Füllstand des Staubbehälters, in einem Datenspeicher des Steuergeräts gespeichert werden.
  • Ein Pausieren der Ausführung des Verfahrens kann auch ein Abbruch des Verfahrens sein. In diesem Fall kann das Verfahren bei der Erkennung eines Wechsels des Kontakts der Bodendüse von einem Teppich auf einen Hartboden erneut gestartet, d.h. fortgesetzt, werden. Das Verfahren wird dann durch Messen wenigstens einer Motorkennzahl des Gebläsemotors und den erfindungsgemäß nachfolgenden Schritten erneut gestartet. Mit Hilfe der Füllstandskennlinie kann dann der Füllstand des Staubbehälters ermittelt werden.
  • Die Unterbrechung und Fortsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Übergang von einem Hartboden auf einen Teppich und umgekehrt hat den Vorteil, dass damit die Genauigkeit der Bestimmung des Befüllungsgrades des Staubbehälters verbessert wird, da im Kontakt mit einem Teppich keine sichere Aussage zum Füllstand des Staubbehälters getroffen werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Wechsel des Kontakts der Bodendüse von einem Hartboden auf einen Teppich oder von einem Teppich auf einen Hartboden durch eine Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion erkannt.
  • Die Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion ist vorzugsweise in der Bodendüse aufgenommen und erkennt während des Benutzens des Staubsaugers den Bodenbelag. Die Erkennung des Bodenbelags kann beispielsweise mit Hilfe von optischen Sensoren, wie z.B. eine Kamera, erfolgen.
  • Durch die Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion ist eine effiziente Erkennung des Bodenbelags möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Wechsel des Kontakts der Bodendüse von einem Hartboden auf einen Teppich durch die folgenden Schritte erkannt:
    • Feststellen einer abrupten Änderung der Motorkennzahl des Gebläsemotors und/oder des ersten Parameters,
    • Vergleichen der abrupten Änderung mit der vorbekannten Kennlinie und/oder dem Füllgrad des Staubbehälters, und
    • Feststellen eines Übergangs vom Hartboden auf den Teppich, wenn die festgestellte abrupte Änderung nicht mit einem maximalen Füllgrad des Staubbehälters korreliert.
  • Dies stellt eine alternative Möglichkeit der Detektion des Wechsels des Kontakts der Bodendüse ohne die Notwendigkeit einer Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion dar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird bei Feststellen eines maximalen Füllgrads des Staubbehälters einem Nutzer einen Hinweis gegeben, wobei das Geben des Hinweises eines oder mehrerer der folgenden Hinweismittel umfasst: Betätigung eines optischen Mittels, Betätigung eines akustischen Mittels und/oder Reduzierung der Leistung des Gebläsemotors.
  • Ein Beispiel eines optischen Mittels kann eine Leuchtdiode oder ein Display sein. Ein Beispiel für ein akustisches Mittel kann ein gesprochener Hinweistext, ein Signalton oder eine Folge von Signaltönen sein.
  • Die Ausgabe eines Hinweises stellt eine einfache und in Bezug auf ein Nutzerverhalten effektive Möglichkeit dar, den Nutzer auf einen vollen Staubbehälter hinzuweisen. Zudem kann die Reduzierung der Leistung des Gebläsemotors nicht nur den Nutzer auf einen vollen Staubbehälter hinweisen, sondern auch eine Beschädigung des Staubsaugers, z.B. durch Überhitzung, verhindern, wenn der Nutzer den optischen oder akustischen Hinweis ignoriert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung werden die Hinweise durch unterschiedliche Hinweismittel zeitlich nacheinander gegeben.
  • Zeitlich nacheinander bedeutet in diesem Zusammenhang, dass ein erster Hinweis zu einem ersten Zeitpunkt gegeben wird und ein zweiter Hinweis zu einem zweiten Zeitpunkt gegeben wird, wobei der zweite Zeitpunkt zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt liegt.
  • Beispielsweise kann zu einem ersten Zeitpunkt ein optisches Mittel, z.B. eine Anzeige oder eine Leuchtdiode, betätigt werden. Zu einem zweiten Zeitpunkt kann dann die Leistung des Gebläsemotors reduziert werden.
  • Dies stellt eine einfache und in Bezug auf ein Nutzerverhalten effektive Möglichkeit dar, den Nutzer auf einen vollen Staubbehälter hinzuweisen. Zudem ist dadurch auch ein einfacher und effektiver Schutz des Staubsaugers möglich.
  • Die Aufgabe wird im zweiten Aspekt der Erfindung durch die Merkmale des Staubsaugers gemäß Anspruch 15 gelöst, wobei der Staubsauger umfasst: einen ersten Saugabschnitt mit einer Bodendüse, einen Staubbehälter, einen zweiten Saugabschnitt, einen Gebläsemotor, der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei die Bodendüse, der erste Saugabschnitt, der Staubbehälter, der zweite Saugabschnitt und der Gebläsemotor in dieser Reihenfolge miteinander einen Saugpfad bilden und derart fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse in den ersten Saugabschnitt, den Staubbehälter und den zweiten Saugabschnitt vom Gebläsemotor ansaugbar ist, wobei der Staubsauger ein beutelloser Staubsauger ist oder ein Staubsauger, der zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet, wobei der Staubsauger eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
  • Die im Rahmen des ersten Aspekts der Erfindung gemachten Ausführungen zum Staubsauger gelten ebenso für den Staubsauger gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Zur Vermeidung von unnötigen Redundanzen wird daher an dieser Stelle auf eine erneute Wiedergabe verzichtet und auf die entsprechenden vorangegangenen Stellen verwiesen.
  • Es sei hiermit klargestellt, dass eine oder mehrere der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, soweit widerspruchsfrei, miteinander kombinierbar sind und ebenfalls bevorzugte Ausführungsformen darstellen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Staubsaugers,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Saugpfades in einem erfindungsgemäßen Staubsauger,
    Figur 3
    ein Beispiel für eine Füllstandskennlinie mit einer ersten Charakteristik, und
    Figur 4
    ein Beispiel für eine Füllstandskennlinie mit einer zweiten Charakteristik.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Staubsaugers 1. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Saugpfades 2 in einem erfindungsgemäßen Staubsauger 1.
  • Der Staubsauger 1 umfasst einen ersten Saugabschnitt 5 mit einer Bodendüse 3, einem Staubbehälter 7, einem zweiten Saugabschnitt 9, einem Gebläsemotor 11, der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei die Bodendüse 3, der erste Saugabschnitt 5, der Staubbehälter 7, der zweite Saugabschnitt 9 und der Gebläsemotor 11 in dieser Reihenfolge einen Saugpfad 2 bilden und miteinander derart fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse 3 in den ersten Saugabschnitt 5, den Staubbehälter 7 und den zweiten Saugabschnitt 9 vom Gebläsemotor 11 ansaugbar ist und im Betrieb des Staubsaugers 1 angesaugt wird, wobei der Staubsauger 1 ein beutelloser Staubsauger ist oder ein Staubsauger 1, der zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet ist, wobei der Staubsauger 1 eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubbehälters 7 des Staubsaugers 1 auszuführen.
  • Der erste Saugabschnitt 5 beschreibt im Rahmen der Erfindung den Übergang von der Bodendüse 3 zum Staubbehälter 7. In Fig. 1 ist der erste Saugabschnitt beispielhaft als Saugschlauch dargestellt. Der zweite Saugabschnitt 9 beschreibt im Rahmen der Erfindung den Übergang vom Staubbehälter 7 zum Gebläsemotor 11. In Fig. 2 ist der zweite Saugabschnitt beispielhaft als Verbindungsstück dargestellt.
  • Das Verfahren zur Bestimmung eines Füllgrades des Staubbehälters 7 des Staubsaugers 1 umfasst die folgenden Schritte:
    • Messen wenigstens einer Motorkennzahl des Gebläsemotors 11 in Abhängigkeit von der Zeit,
    • Bestimmen eines ersten Parameters aus der Motorkennzahl, wobei der erste Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt 9 korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt 9 ist,
    • Bestimmen eines zweiten Parameters, wobei der zweite Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck an der Bodendüse 3 korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck an der Bodendüse 3 ist, und
    • Bestimmen eines Befüllungsgrades des Staubbehälters 7 aus dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
  • Der Staubsauger 1 umfasst zusätzlich noch ein Steuergerät (nicht dargestellt). Das Steuergerät kann beispielsweise einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor sowie einen Datenspeicher umfassen. Das Steuergerät kann eingerichtet und ausgestaltet sein, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
  • Die Bodendüse 3 hat eine Öffnung 13, welche den Eingang zum Saugpfad 2 aus Bodendüse 3 - ersten Saugabschnitt 5, der in Figur 1 beispielhaft als Schlauch dargestellt ist - Staubbehälter 7 - zweiten Saugabschnitt 9 - und Gebläsemotor 11 bildet. Luft tritt somit im Betrieb bzw. der Benutzung des Staubsaugers 1, d.h. beim Saugen des Gebläsemotors 11 durch die Öffnung 13 der Bodendüse 3 in den Saugpfad 2 ein. Der Luftstrom, d.h. der Volumenstrom V der Luft, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Bodendüse 3 ist im Betrieb im Kontakt bzw. Eingriff z.B. mit dem Boden 15 bzw. dem Bodenbelag des Bodens 15.
  • Die konstruktive Ausgestaltung der Bodendüse 3 bestimmt beim Einsatz der Bodendüse 3 während der Benutzung des Staubsaugers 1 zusammen mit der Beschaffenheit des Bodenbelags des Bodens 15 einen hydraulischen Widerstand an der Bodendüse 3.
  • Die Bodendüse 3 hat eine Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion 17. Mit Hilfe der Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion ist eine automatische Erkennung möglich, ob die Bodendüse 3 Kontakt zu einem Hartboden oder einem Teppich, z.B. einem hochflorigen Teppich hat. Auf Basis des erkannten Bodenbelags kann dann beispielsweise das Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters 7 pausiert oder fortgesetzt werden.
  • Wird im erfindungsgemäßen Verfahren der Befüllungsgrad des Staubbehälters 7 als "maximal gefüllt" oder alternativ zu einem vorbestimmten Grad gefüllt festgestellt, wird einem Nutzer einen Hinweis mittels des Hinweismittels 19 in Form einer Leuchtdiode gegeben. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein akustisches Mittel verwendet werden und/oder die Leistung des Gebläsemotors 11 reduziert werden. Ein Beispiel für ein akustisches Mittel kann ein gesprochener Hinweistext, ein Signalton oder eine Folge von Signaltönen sein.
  • Figur 3 und 4 zeigen jeweils ein Beispiel für eine Füllstandskennlinie 21a und 21b mit einer ersten Charakteristik 23a bzw. einer zweiten Charakteristik 23b. Die Füllstandskennlinie ist als Füllstand des Staubbehälters 7 auf der y-Achse 25 in beispielhafter Abhängigkeit von einem Differenzdruck, d.h. der Differenz des Unterdrucks im zweiten Abschnitt (erster Parameter) und an der Bodendüse (zweiter Parameter), auf der x-Achse 27 gezeigt. Der Wert auf der y-Achse, der dem Zustand "maximal gefüllt" entspricht, ist als waagerechte gestrichelte Grenzwertlinie 29 dargestellt.
  • Die erste Charakteristik 23a zeigt beispielhaft einen mit zunehmenden Differenzdruck auf der x-Achse 27 linear ansteigenden Füllstand auf der y-Achse 25 des Staubbehälters 7 des Staubsaugers 1. Dies kann ein Beispiel für eine erste Charakteristik einer Füllstandskennlinie eines Staubsaugers 1 mit einem Einweg- oder Mehrwegbeutel sein.
  • Die zweite Charakteristik 23b zeigt beispielhaft einen bei niedrig bleibendem Differenzdruck auf der x-Achse 27 zunehmenden Füllstand auf der y-Achse 25. Kurz vor Erreichen des Zustands "maximal gefüllt", durch die Grenzwertlinie 29 dargestellt, steigt der Differenzdruck auf der x-Achse 27 stark an. Dies kann ein Beispiel für eine zweite Charakteristik einer Füllstandskennlinie eines beutellosen Staubsaugers 1 sein. Der abrupte Anstieg des Differenzdrucks kann in diesem Fall mit einem Zusammenbruch der im Staubbehälter 7 erklärbar sein.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubbehälters (7) eines Staubsaugers (1), wobei der Staubsauger (1) aufweist:
    einen ersten Saugabschnitt (5) mit einer Bodendüse (3),
    einen Staubbehälter (7),
    einen zweiten Saugabschnitt (9),
    einen Gebläsemotor (11), der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen,
    wobei die Bodendüse (3), der erste Saugabschnitt (5), der Staubbehälter (7), der zweite Saugabschnitt (9) und der Gebläsemotor (11) in dieser Reihenfolge einen Saugpfad (2) bilden und derart miteinander fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse (3) in den ersten Saugabschnitt (5), den Staubbehälter (7) und den zweiten Saugabschnitt (9) vom Gebläsemotor (11) ansaugbar ist und angesaugt wird,
    wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    - Messen wenigstens einer Motorkennzahl des Gebläsemotors (11) in Abhängigkeit von der Zeit,
    - Bestimmen eines ersten Parameters aus der Motorkennzahl,
    wobei der erste Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt (9) korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck im zweiten Saugabschnitt (9) ist,
    - Bestimmen eines zweiten Parameters,
    wobei der zweite Parameter mit einem Volumenstrom und/oder Unterdruck an der Bodendüse (3) korreliert oder ein Volumenstrom oder Unterdruck an der Bodendüse (3) ist,
    - Bestimmen eines Befüllungsgrades des Staubbehälters (7) aus dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Parameter aus dem hydraulischen Widerstand an der Bodendüse (3), einer erkannten Bodenoberfläche und dem ersten Parameter bestimmt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
    wobei der erste Parameter aus der Motorkennzahl und einer Druck-Kennlinie, die die Motorkennzahl mit dem Unterdruck und/oder Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt (9) korreliert, bestimmt wird,
    wobei der zweite Parameter aus dem hydraulischen Widerstand an der Bodendüse (3), einer erkannten Bodenoberfläche und dem Unterdruck und/oder Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt (9) bestimmt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei der Befüllungsgrad des Staubbehälters (7) aus dem Volumenstrom an der Bodendüse (3) und dem Volumenstrom im zweiten Saugabschnitt oder dem Unterdruck an der Bodendüse (3) und dem Unterdruck im zweiten Saugabschnitt (9) bestimmt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Motorkennzahl eine oder mehrere der folgenden Kenngrößen umfasst: Drehzahl des Gebläsemotors (11), am Gebläsemotor (11) anliegende Spannung, vom Gebläsemotor (11) aufgenommener Strom, vom Gebläsemotor (11) aufgenommene Leistung.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bestimmen des Befüllungsgrades des Staubbehälters (7) auf Basis einer Füllstandskennlinie (21a, 21b) erfolgt, die den Befüllungsgrad des Staubbehälters (7) mit dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter korreliert.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Staubbehälter (7) zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet ist und die Füllstandskennlinie (21a, 21b) eine erste Charakteristik (23a) beschreibt.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Staubbehälter (7) beutellos ist und die Füllstandskennlinie (21a, 21b) eine zweite Charakteristik (23b) beschreibt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei bei einem Wechsel des Einweg- oder Mehrwegbeutels oder ein Entleeren des beutellosen Staubbehälters (7) der Befüllungsgrad des Staubbehälters (7) manuell oder automatisch auf null gesetzt wird.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters (7) pausiert wird, wenn ein Wechsel des Kontakts der Bodendüse (3) von einem Hartboden auf einen Teppich erkannt wird und/oder das Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades des Staubbehälters (7) fortgesetzt wird, wenn ein Wechsel des Kontakts der Bodendüse (3) von einem Teppich auf einen Hartboden erkannt wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Wechsel des Kontakts der Bodendüse (3) von dem Hartboden auf einen Teppich oder von einem Teppich auf einen Hartboden durch eine Vorrichtung zur Bodenbelagsdetektion (17) erkannt wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Wechsel des Kontakts der Bodendüse (3) von einem Hartboden auf einen Teppich durch die folgenden Schritte erkannt wird:
    - Feststellen einer abrupten Änderung der Motorkennzahl des Gebläsemotors (11) und/oder des ersten Parameters,
    - Vergleichen der abrupten Änderung mit der vorbekannten Kennlinie und/oder dem Füllgrad des Staubbehälters (7),
    - Feststellen eines Übergangs vom Hartboden auf den Teppich, wenn die festgestellte abrupte Änderung nicht mit einem maximalen Füllgrad des Staubbehälters (7) korreliert.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei bei Feststellen eines maximalen Füllgrads des Staubbehälters (7) einem Nutzer einen Hinweis gegeben wird,
    wobei das Geben des Hinweises eines oder mehrerer der folgenden Hinweismittel (19) umfasst: Betätigung eines optischen Mittels, Betätigung eines akustischen Mittels und/oder Reduzierung der Leistung des Gebläsemotors (11).
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Hinweise durch unterschiedliche Hinweismittel (19) zeitlich nacheinander gegeben werden.
  15. Staubsauger (1) mit
    einem ersten Saugabschnitt (5) mit einer Bodendüse (3),
    einem Staubbehälter (7),
    einem zweiten Saugabschnitt (9),
    einem Gebläsemotor (11), der eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, wobei die Bodendüse (3), der erste Saugabschnitt (5), der Staubbehälter (7), der zweite Saugabschnitt (9) und der Gebläsemotor (11) in dieser Reihenfolge einen Saugpfad (2) bilden und miteinander derart fluidgekoppelt sind, dass Luft durch die Bodendüse (3) in den ersten Saugabschnitt (5), den Staubbehälter (7) und den zweiten Saugabschnitt (9) vom Gebläsemotor (11) ansaugbar ist,
    wobei der Staubsauger (1) ein beutelloser Staubsauger (1) ist oder ein Staubsauger (1), der zur Aufnahme eines Einweg- oder Mehrwegbeutels eingerichtet ist,
    wobei der Staubsauger (1) eingerichtet ist, das Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
EP23202331.7A 2022-11-08 2023-10-09 Verfahren zur bestimmung eines füllgrades eines staubbehälters und staubsauger Pending EP4368087A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008019908A1 (de) * 2008-04-21 2009-10-22 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Filterwechsel-Anzeigesignals
EP2548490A2 (de) * 2011-07-21 2013-01-23 Miele & Cie. KG Verfahren zur Füllstandsüberwachung bei einem Staubsauger und Staubsauger zur Durchführung des Verfahrens
EP3120744A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-25 BSH Hausgeräte GmbH Vorrichtung zur steuerung einer reinigung einer filtereinheit für staubsauger

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