JP2017006643A

JP2017006643A - 吸引掃除機

Info

Publication number: JP2017006643A
Application number: JP2016106297A
Authority: JP
Inventors: ミロン・セルネッキ; Sernecki Miron
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-01-12
Also published as: EP3108788B1; CN106264339A; DE102015109954A1; CN106264339B; ES2748431T3; EP3108788A1; TW201709861A

Abstract

【課題】より効果的な冷却手段を具備する吸引掃除機を提供する。【解決手段】掃除ロボットである吸引掃除機（１）であって、掃除対象面から集塵室（３に）塵を搬送するファン（２）と、ファン（２）の駆動用の１又は複数のバッテリセル（）１０）を具備するバッテリ（４）とを有し、バッテリ（４）から発生する熱が前記ファン（２）から生じるエア流により放散させられる。吸引掃除機を効率的に冷却するために、バッテリハウジング（９）を具備する前記バッテリ（４）が、前記吸引掃除機（１）に配置されたモジュールユニット（５）を形成していると共に、該モジュールユニット（５）はエア流のためのフローダクト（７）の一部を形成していることにより、エア流が該モジュールユニット（５）を貫通して搬送可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、掃除対象面から集塵室に吸引物である塵を搬送するためのファンと、ファンの駆動のために１又は複数のバッテリセルを具備するバッテリとを有し、バッテリから発生した熱をファンから発生するエア流により放散させることができる真空掃除機、特にロボット掃除機に関する。

上述したタイプの吸引掃除機は公知の技術である。このタイプの場合、バッテリを過熱から保護するために、ファンから発生したエア流を利用している。

特許文献１は、例えば、収容スペースに搭載した電源モジュールを具備する真空掃除機ハウジングを開示している。真空掃除機の吸引動作中、エアボリューム流が発生し、電源モジュールを冷却するために利用される。そのために、真空掃除機の集塵室から電源モジュール用の収容スペースを通ってファンへとエアボリューム流が流れるようにエアダクトが設けられている。しかしながら、このタイプの冷却技術は、バッテリの過熱防止に十分でないことがしばしばである。

国際公開第2005/099547 A1号明細書

上述した従来技術に鑑み、本発明の目的は、より効果的な冷却手段を具備する吸引掃除機を提供することである。

課題を解決するために本発明は、バッテリハウジングを具備するバッテリが、吸引掃除機内に配置されたモジュールユニットを形成し、そのモジュールユニットが同時にエア流のためのフローダクトの一部を形成することにより、エア流がモジュールユニットを通過して搬送可能である吸引掃除機を提供する。

本発明によれば、ファンから発生したエア流が、ここではバッテリハウジング上を流れるのみでなく、モジュールユニットを通過し、それによりバッテリハウジングもまた通過することにより、バッテリハウジング内に配置されたバッテリが、特にバッテリの１又は複数のバッテリセルが直接的に冷却される。従って、バッテリハウジングの少なくとも一部がエア流を通過させるために利用され、その場合適切に行えば、吸引掃除機の幾何学的サイズを縮小することができる。なぜなら、吸引掃除機におけるバッテリハウジングのための収容スペースに、エア流のための追加の流路を形成しなくてよいからである。本発明においては、モジュールユニットがフローダクトの一部としてフローダクト内に一体化されているので、エア流がフローダクトを通過するときにモジュールユニットもまた直接通って流れ、そのときバッテリを冷却する。そのためにモジュールユニットは、フローダクトにおける隣り合うダクト部分に連結されており、その場合、隣り合うダクト部分からモジュールユニットへと、かつ／又は、モジュールユニットから隣り合うダクト部分へと、吸引エア流が損失無く通過するために、ダクト部分との気密性を保持した接続が形成されている。モジュールユニットとフローダクトにおける隣り合うダクト部分との間の境界はシールを有することが好適であり、かつ／又は、互いに接着又は溶接等を施されている。

モジュールユニットがファンの吸引側に、特に集塵室に設けられたフィルタとファンの間に配置されることが提示される。その場合、バッテリを過熱から保護するために、ファンの排気に対して反対側にあるより冷たいエアが、ファンの吸引側において利用される。例えば真空掃除機である吸引掃除機は、典型的にはフィルタを有し、フィルタは、フロー方向において次段にあるファンを塵で詰まることから保護している。その場合、集塵室は、例えば掃除機フィルタ袋である使い捨て可能なフィルタを有するか、又は集塵室に設けられた永久フィルタを有し、永久フィルタは反対方向に通過する流れにより再生させることができる。本発明ではこの場合、モジュールユニットがフィルタとファンの間に配置されており、そこでは既にエア流から塵が除去されているが、同時にまだなお、吸引掃除機に吸引された大気の温度をほぼ維持している。このことからバッテリが最適に冷却されることができ、それによっても少なからずバッテリの寿命を延ばすことになる。

特に、バッテリのバッテリセルが、断面において、フローダクト内にリング状に配置されていることが提示される。従って、モジュールユニットを貫通して形成されているフローダクトのダクト部分を、バッテリセルがリング状に占めることにより、フローダクトを通過するエア流が、バッテリセルのリング状の配列を通って流れることになる。好適には、断面において円形を囲むリング状配置とすることにより、実質的に全てのバッテリセルが均等に良好に冷却されることになる。フローダクトが円形でない場合も、例えば楕円形、長方形等である場合も、バッテリセルの配置はもちろん当然にその形状に従うことができる。

好適には、隣り合うバッテリセル同士の間に、エア流のための二次ダクトが形成される。この実施形態においては、エア流が、バッテリセル同士の間に形成されたダクト領域に沿って軸方向に流れるのみでなく、隣り合うバッテリセル同士の間の径方向にも通過するように流れ、それによりバッテリセルは、バッテリの長軸方向において内側に向いた周囲部分面が冷却されるのみでなく、横向きの周囲部分面、特にバッテリの長軸とは反対側の周囲部分面を含む個々のバッテリセルの全周囲に沿った周囲部分面も冷却される。このことが、全体的な冷却能力の向上をもたらす。

モジュールユニットがエアガイド部材、特に流れを分岐する器具であるフロースプリッタを有することが提示される。これらのエアガイド部材は、特に、エア流の一部を、隣り合うバッテリセル同士の間の二次ダクトへと案内するために好適である。エアガイド部材としては、例えば、エア流のために適切な位置に貫通孔を有する壁部材とすることができ、それにより、特にバッテリセルの周方向に循環する流れを形成する。その壁部材は、好適には、複雑なフロースプリッタと連結されることができ、それにより、モジュールユニットの製造時に複数の分離したエアガイド部材を装着するための複数のハンドグリップが不要となる。その替わりに、単一のフロースプリッタのみをモジュールユニットに装着すればよい。

さらに、バッテリ又はバッテリセルの電極がフローダクトの外側に配置されていることが提示される。それにより、吸引掃除機における真空を負荷されている部分領域の外側に、すなわちフローダクトの外側に電極があることになる。これにより、例えば電極に対する水による損傷のリスクが格段に低減される。電極はモジュールユニットから突出しており、バッテリ及びバッテリハウジングの隣り合う面と、気密性を保持して互いに接続されている。このために、バッテリハウジングに貫通ブッシュが設けられることが好適であり、それらの貫通ブッシュは、バッテリ又はバッテリセルの関係する部分領域に対応している。これらの貫通ブッシュは、シールを装備されることが好適であり、そのシールは、バッテリ／バッテリセルとバッテリハウジングの間の気密性を保持した接続を形成している。複数のバッテリセルの電極が互いに溶接されるときは、モジュールユニットは、バッテリハウジングとバッテリの分離不能なユニットとして形成されることになる。これにより、吸引掃除機の製造中に、単一の構造ユニットのみすなわちモジュールユニットのみを装着すればよく、フローダクトにおける隣り合うダクト部分との境界においてシールされればよいことになる。バッテリの外側では、電極がフローダクトの真空に曝されず、それにより水による損傷のリスクにも曝されない。同時に、優れたアクセスビリティにより電極の接点接触を向上させることができる。

モジュールユニットのエア入口領域にエアノズルが設けられることが提示される。モジュールユニットのエア入口領域は、フローダクトにおける隣り合うダクト部分に対するモジュールユニットの境界に位置する。この領域にエアダクトを配置することが好適であり、そのエアダクトは、一方ではモジュールユニットの内側のエア流のフロー方向に影響を及ぼすことができ、他方では冷却能力を高めるために必要に応じてエア流を加速させることもできる。例えばバッテリセルに対する直接的なフローが不要である場合や望ましくない場合は、モジュールユニットの軸方向に沿ったエア流が、バッテリセル上で少なくとも部分的に迂回させられることにより、軸方向の主エア流における乱流が避けられる。その場合、個々のバッテリセルの冷却は、渦巻き流により得ることができる。渦巻き流は、軸方向の主エア流の外側においてバッテリセル同士の間に形成される。特に、このようなフローコントロールが、既に提示したエアガイド部材により実現され、特にフロースプリッタにより支援されることが好適である。

さらに、バッテリとバッテリハウジングが、かつ／又は、バッテリハウジングとフローダクトが、気密性を保持して互いに接続されていることが提示される。それにより、吸引掃除機の吸引力が最適化される。さらに、モジュールユニットとフローダクト上の隣り合うダクト部分の間の境界において、かつ／又は、バッテリセルの電極を設けられるバッテリハウジングの各領域において、二次エアの流入が避けられる。従って、例えば水分が、外部からフローダクトに入り込むことはできず、ファンを損傷することもできない。

さらに、モジュールユニットのエア入口領域及び／又はエア出口領域が、実質的に丸い断面を有することが提示される。その場合、エア入口領域は、モジュールユニット又はバッテリハウジングとフローダクトにおける隣り合うダクト部分との間の境界に位置する。エア出口領域は、モジュールユニット又はバッテリハウジングの反対側の端部領域において対応するように位置しており、そこでは、モジュールユニットからのエア流が、フローダクトにおける隣り合うダクト部分に流入する。エア入口領域及び／又はエア出口領域の丸い形状は、モジュールユニット内の圧力損失を最小化することを確保する。それにより、ファンの吸引力が最適化されるとともに、吸引掃除機内のノイズ発生が低減される。

最後に、本発明により、上述したタイプの吸引掃除機のためのモジュールユニットが提示され、そのモジュールユニットは、１又は複数のバッテリセルを具備するバッテリとそのバッテリを収容するバッテリケーシングとを有し、モジュールユニットがフローダクトの一部として形成されていることにより、モジュールユニットを貫通してエア流が搬送可能である。

図１は、本発明による吸引掃除機の斜視図である。図２は、真空掃除機の縦断面図である。図３は、複数のバッテリセルを有するモジュールユニットである。図４は、モジュールユニットの縦断面図である。図５は、モジュールユニットの横断面図である。図６は、第２の実施形態によるモジュールユニットの斜視断面図である。図７は、第３の実施形態によるモジュールユニットの縦断面図である。図８は、第４の実施形態によるモジュールユニットの縦断面図である。図９は、バッテリハウジングの斜視断面図である。

以下、実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１及び図２に示された吸引掃除機１は、自立走行可能な掃除ロボットとして構成されている。このタイプの吸引掃除機１は、掃除対象面上での吸引掃除機１の走行用の車輪１７を有する。さらに、吸引掃除機１は、室内での吸引掃除機１の誘導のための検知装置を有する。吸引掃除機１は、掃除対象面に対向する領域すなわち吸引掃除機１の底部に吸引ノズル１６を有し、これを介して掃除対象面からファン２へ塵を搬送可能である。

吸引ノズル１６とファン２の間にフローダクト７が設けられており、フローダクト７は吸引ノズル１６を、フィルタ８を具備する集塵室３、バッテリハウジング９及びバッテリ４を具備するモジュールユニット５、並びにファン２と流体力学的に接続している。ファン２の吸引動作中、塵は、掃除対象面から吸引ノズル１６を通りフローダクト７を介して集塵室３に到達し、そこでエア流はその中に含まれる塵をフィルタ８により分離される。塵は、例えばここでは掃除機フィルタ袋として構成されているフィルタ８の内部に留まり、一方、清浄化されたエアはさらにモジュールユニット５を通りファン２へと流れる。モジュールユニット５は、ファン２の吸引側に位置し、すなわち集塵室３とファン２の間に位置している。

図３は、本発明によるモジュールユニット５を示しており、モジュールユニット５は吸引掃除機１のフローダクトの軸の一部として構成されている。モジュールユニット５は、バッテリハウジング９とバッテリ４とを有し、バッテリ４は複数のバッテリセル１０を含んでいる。モジュールユニット５はエア入口領域１３及びエア出口領域１５を有し、それらの間においてエア流がモジュールユニット５を通過し、そのときバッテリ４を冷却する。バッテリ４は、ここでは８個のバッテリセル１０を有する。これらのバッテリセル１０は、エア流に対して直角な方向においてリング状に互いに隣り合って配置されており、従ってこれらのバッテリセル１０はエア流をリング状に取り巻いている。バッテリセル１０の電極１２は、バッテリハウジング９から外側に突き抜けていることにより、フローダクト７の外側に存在する。バッテリハウジング９と個々のバッテリセル１０の間の境界は気密性を保持して閉鎖されている。モジュールユニット５のエア入口領域１３及びエア出口領域１５も同様に、フローダクト７の隣接部分領域との気密性を保持して接続されている。

図４は、モジュールユニット５の縦断面図を示している。フローダクト７の内側にリング状に配置されたバッテリセル１０があり、それらの電極１２がフローダクト７の外側に配置されていることが判る。個々のバッテリセル１０の周方向に、よって隣り合うバッテリセル１０同士の間に、二次ダクト１１が形成されており、それに沿って少なくともエア流の一部が隣り合うバッテリセル１０同士の間に到達することができる。二次ダクト１１は、バッテリセル１０を周方向において完全に取り囲むように形成されることが好適である。軸方向において、バッテリセル１０及びバッテリハウジング９の端部領域にシール１８が設けられていることにより、二次ダクト１１を流れるエアはモジュールユニット５から外部に漏れ出ることはできない。従って、吸引エアは必然的に、エア入口領域（１３）を通ってモジュールユニット５に流入するか、又は、エア出口領域１５を通ってモジュールユニット５から流出するかのいずれかである。

図５は、上述したモジュールユニット５の横断面図を示している。二次ダクト１１がバッテリセル１０の全周囲に沿って形成されていることが判る。

図６は、第２の実施形態におけるモジュールユニット５の斜視断面図を示す。図中、モジュールユニット５の周方向において対向する位置にある２個のバッテリセル１０が縦に切断されている。隣り合うバッテリセル１０同士の間に二次ダクト１１があることが判る。さらにモジュールユニット５は、そのエア入口領域１３にエアノズル１４を有しており、このエアノズル１４を通ってエア流がモジュールユニット５内の軸上に到達する。ここでは、エアノズル１４は、エア入口領域１３におけるエア流がモジュールユニット５の軸方向とバッテリセル１０同士の間の径方向の双方に流れることができるように構成されている。

図７は、本発明の第３の実施形態を示しており、この形態では、エアノズル１４又はモジュールユニット５の内側に、エアガイド部材１９が付加され配置されている。エアガイド部材１９は、モジュールユニット５に流入したエア流を、特にバッテリセル１０同士の間の径方向に、すなわち径方向に配置された二次ダクト１１に案内する。二次ダクト１１は、この実施形態においては、実質的にバッテリセル１０同士の間の径方向にのみ形成されており、バッテリセル１０の全周囲には形成されていない（すなわち３６０度の角度範囲ではない）。従って、エア流は、モジュールユニット５の長軸から遠い側の、バッテリセル１０とバッテリハウジング９の間にあるバッテリセル１０の周面までは到達しない。エア流のうち二次ダクト１１に振り向けられる部分の他に、それよりも少量のエア流の一部がモジュールユニット５を軸方向に通過する。総括すると、この実施形態においても、二次ダクト１１に対するエア流の早期の分配が行われることになる。

図８は、モジュールユニット５の第４の実施形態を示し、この場合もエアノズル１４がエアガイド部材１９を有するが、エアガイド部材１９はここでは、エア入口領域１３の後でエア流を早期に径方向へ振り向けることを阻止している。それに替えて、先ずエア入口領域１３においてエア流の径方向のフロー方向を遮蔽することにより、モジュールユニット５内に流入したエアが、先ず実質的にフローダクト７の軸に平行に、すなわちモジュールユニット５／バッテリハウジング９の対称軸に平行に案内される。バッテリハウジング９のエア出口領域１５の僅かだけ手前において、エア流は径方向にも振り向けられ、そして隣り合うバッテリセル１０同士の間の二次ダクト１１に案内される。図示の実施形態においては、軸方向の主エア流のフロー方向があるにも関わらず、隣り合うバッテリセル１０同士の間の渦巻き流も生じる。最終的に、バッテリセル１０を通って暖められたエアはエア出口領域１５を通りバッテリハウジング９からファン２の方に案内され、一方、より冷たい吸引エアが吸引掃除機１の集塵室３からモジュールユニット５に流入する。

図９は、バッテリハウジング９の斜視断面図である。バッテリハウジング９は、例えば図５において説明したモジュールユニットの一部でもよい。バッテリハウジング９上にエア入口領域１３及びエア出口領域１５が配置されている。バッテリハウジング９上に、バッテリセル１０のための収容スペース２０が形成されており、その中にバッテリセル１０を形状的に嵌合するように挿入することができる。

１吸引掃除機
２ファン
３集塵室
４バッテリ
５モジュールユニット
６吸引側
７フローダクト
８フィルタ
９バッテリハウジング
１０バッテリセル
１１第２ダクト
１２端子
１３エア入口領域
１４エアノズル
１５エア出口領域
１６吸引ノズル
１７車輪
１８シール
１９エアガイド部材
２０収容スペース

Claims

掃除ロボットである場合を含む吸引掃除機（１）であって、掃除対象面から集塵室（３）に塵を搬送するファン（２）と、ファン（２）の駆動のために１又は複数のバッテリセル（１０）を具備するバッテリ（４）とを有し、前記バッテリ（４）から発生する熱が前記ファン（２）から発生するエア流により放散させられる、前記吸引掃除機（１）において、
バッテリハウジング（９）を具備する前記バッテリ（４）が、前記吸引掃除機（１）に配置されたモジュールユニット（５）を形成していると共に、該モジュールユニット（５）はエア流のためのフローダクト（７）の一部を形成していることにより、エア流が該モジュールユニット（５）を貫通して搬送可能であることを特徴とする吸引掃除機。
前記モジュールユニット（５）が、前記ファン（２）の吸引側（６）に配置されかつ前記集塵室（３）に設けられたフィルタ（８）と該ファン（２）の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸引掃除機。
前記バッテリセル（１０）が、前記フローダクト（７）の内側に、断面がリング状となるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸引掃除機。
隣り合うバッテリセル（１０）同士の間にエア流のための二次ダクト（１１）が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸引掃除機。
前記モジュールユニット（５）が、フロースプリッタであるエアガイド部材を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸引掃除機。
前記バッテリ（４）の電極（１２）が、前記フローダクト（７）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の吸引掃除機。
前記モジュールユニット（５）のエア入口領域（１３）にエアノズル（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の吸引掃除機。
前記バッテリ（４）と前記バッテリハウジング（９）が、かつ／又は、前記バッテリハウジング（９）と前記フローダクト（７）が、気密性を保持して互いに接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の吸引掃除機。
前記モジュールユニット（５）のエア入口領域（１３）及び／又はエア出口領域（１４）が丸い断面を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の吸引掃除機。
請求項１〜９のいずれかに記載の吸引掃除機のためのモジュールユニット（５）であって、前記モジュールユニット（５）が１又は複数のバッテリセル（１０）を具備するバッテリ（４）と、該バッテリ（４）を収容するバッテリハウジング（９）とを有し、前記モジュールユニット（５）が、フローダクト（７）の一部として形成されていることにより、エア流が該モジュールユニット（５）を貫通して搬送可能であることを特徴とするモジュールユニット。