JP2017109091A - 吸引掃除機及び吸引掃除機の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引掃除機、特に掃除ロボットの動作方法を改善する。
【解決手段】吸引動作中、吸引物が吸引掃除機１のファン２により掃除対象床から除去され、ファン２はバッテリ３により稼動される。バッテリ３の寿命延長及び／又は充電時間短縮のために、バッテリ３の充電中にバッテリ３がファン２により発生するエア流を通して冷却される。さらに、本発明は吸引掃除機１特に掃除ロボットに関する。充電中に、ファンが、１０ワット〜１００ワットの出力で駆動される。ファン２により搬送されるエア流が、バッテリ３の前で、フィルタ要素６によりフィルタリングされる。バッテリ３の充電時にファン２により搬送されるエア流のフロー方向において、バッテリ３の前に配置された付加的エア開口９が開放され、それによりバッテリ３が付加的エア開口９を通って吸引掃除機１に流入する付加的エアにより冷却される。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１に、吸引掃除機、特に掃除ロボットの動作方法に関し、その場合、吸引動作中に吸引物が吸引掃除機のファンにより掃除対象の床から除去され、かつ、ファンがバッテリにより駆動される。

本発明はさらに、吸引物を掃除対象の床から吸引掃除機の集塵室に搬送するためのファンとファンの駆動のためのバッテリとを具備する吸引掃除機、特に掃除ロボットに関し、その場合、バッテリから発生した熱がファンにより発生したエア流により放散可能である。

吸引掃除機及びそのような吸引掃除機の動作方法は、公知の技術である。吸引掃除機としては、特に自動走行可能な掃除ロボット若しくは一体化された吸引／水拭きロボット、又は携帯吸引掃除機、特に手持ち式充電型掃除機がある。

吸引掃除機の吸引動作中にバッテリを過熱から保護するために、吸引掃除機のファンにより発生したエア流を使用することが知られている。それにより、吸引動作中、バッテリから発生した熱がファンにより発生したエア流を通して放散される。

特許文献１は、例えば電源モジュールを具備する真空掃除機を開示し、それは真空掃除機の吸引動作中、ファンの吸引エア流により冷却される。そのために、エア流のエアフローは、エア流が真空掃除機の集塵室から電源モジュールが配置されている収容空間を通ってファンへと流れるように設計されている。

この手法は、真空掃除機の吸引動作中にバッテリを冷却させ、その結果、バッテリの寿命を延ばすことができる。

国際公開第2005/099547号公報

上述した従来技術を基にして、本発明の目的は、バッテリの寿命をさらに延ばすことである。さらに、本発明の第２の目的は、バッテリの充電時間を短縮することである。

上述した課題を解決するために、本発明は、先ず、吸引掃除機を動作させる方法を提示する。それによれば、バッテリが、バッテリの充電中、ファンにより発生するエア流により冷却される。

本発明によれば、吸引動作中の冷却に替えて又はこれに付加して、吸引掃除機の吸引動作以外で、すなわちバッテリの充電中にバッテリの冷却を可能とし、その際は、通常、掃除対象の床から何らの吸引物も除去されない。充電中、吸引掃除機は、例えばバッテリの充電のための充電装置を有するベースステーションに滞在する。これに替えて、吸引掃除機が直接的に、すなわちベースステーションの介在無しで、充電装置に接続されることもできる。バッテリの冷却は、充電中、吸引掃除機自体のファンにより行われる。従って、バッテリの充電中もファンが稼働されることにより、ファンにより発生するエア流が、バッテリ又は複数のバッテリセルを通過して流れ、それによりバッテリを冷却させる。通常、充電中に上昇するバッテリの温度を、それにより低下させることができる。この結果、バッテリのより穏やかな充電と寿命の延長がもたらされる。さらに、充電に必要な充電時間もまた低減される。

充電中にファンが約１０ワット〜１００ワットの出力にて稼動されることが提示される。吸引掃除機における吸引物を集塵室に搬送するための吸引動作とは異なり、充電中には、ファンが最小限の出力で稼動することが好適であり、その出力は、通常の吸引動作においてカーペット床に適用されるファンの出力よりも小さいことが有利である。ここで、約１０ワット〜１００ワットのファン出力が推奨されるが、必要に応じて充電中にファンは、より小さい出力で稼動されることができる。このことは、一方では、ファンによる騒音発生と充電中にファンにより消費されるエネルギーを低減し、他方では、充電中のバッテリを十分に冷却するには十分であり、それにより、充電時間短縮及び／又はバッテリ寿命延長の所望する効果を実現することが可能である。

ファンにより搬送されるエア流は、バッテリに到達する前に、フィルタ要素によりフィルタリングされることが提示される。それにより、バッテリは、フィルタリングされたエアのみにより冷却されることが確保され、その結果、塵及び／又は埃がバッテリに廃棄されることが回避されるが、もしそうしない場合には、バッテリの機能及び／又は冷却が損なわれる可能性がある。フィルタ要素は、例えば粗材料フィルタであり、特に０．４〜１．０ｍｍのメッシュ幅をもつフィルタメッシュ、又はそれに替えて、微細粒子をフィルタリングするための微細フィルタである。さらに、フィルタ要素は、平坦な、特に襞付きのフィルタとして構成することができ、又は、例えばカートリッジフィルタのような三次元フィルタ要素として構成することができる。好適には、２つの前後に配置されたフィルタ要素、例えば最初に粗材料フィルタを、そしてその後に微細フィルタを、フロー方向においてバッテリの上流側に設けることができる。

さらに、バッテリの充電時に−ファンにより搬送されるエア流のフロー方向において−バッテリの前に配置された付加的エア開口が開口していることが提示され、それによりバッテリが、第２開口を通して吸引掃除機に流入する付加的エア流により冷却される。この実施形態によれば、バッテリの冷却のために必要なエアが、吸引掃除機の付加的エア開口を通して吸引されることにより、冷たい、好適には清浄な大気がバッテリへと、そしてファンへと流れる。付加的エア開口は、エア流のフロー方向において、バッテリの前に配置されている。ファンにより吸引される付加的エア（大気）は、それにより先ず付加的エア開口を通って、必要に応じてフィルタ要素を通って、バッテリを通過してファンへと流れ、最終的にファンの圧力側にて吸引掃除機の出口開口から再び大気中に放出される。吸引動作中には、集塵室とファンの間で使用されるフロー経路が遮断されることが推奨され、それによりエアのみが付加的エア開口から吸引されることができる。好適には、このフロー経路は、付加的エア開口が開くと同時に遮断され、例えば、吸引掃除機の制御装置により検知される充電の開始によってトリガーとされる。

これに替えて、バッテリの冷却のために設けられたエアが、吸引掃除機の付加的エア開口を通して流入するのではなく、通常の吸引動作時に吸引掃除機の吸引口を介してもよく、その場合エアは、先ず吸引掃除機の集塵室に流入し、そこでフィルタ要素によりエア流に含まれる吸引物が除去され、そしてその後バッテリへと流れ、そしてファンへと流れる。この実施形態においては、単に充電中の場合であっても、吸引物を掃除対象の床から吸引掃除機の集塵室へと搬送するための吸引掃除機の吸引動作中のエア流と同じフロー経路をもつエア流が存在する。

好適には、ファンが、充電の開始時に自動的に、特に、バッテリとバッテリ用充電装置の間の電気的接点の形成時にスイッチオンされる。従って、吸引掃除機のユーザは、バッテリの充電のためにファンのスイッチオンするべく、更なるステップを、特に更なる手動のステップを実行する必要がない。特に好適には、吸引掃除機の制御装置が充電の開始を検知して、ファンのスイッチをオンする。充電の開始は、この場合特に充電装置のバッテリとの接点により検知されることができる。ここで好適には、制御装置は、電気的接点の形成による信号を伝送する標準的な接触センサと接続されている。それにより好適には、ファンが、特に充電の開始と同時に始動されるが、特にバッテリの現在の温度に応じてファンのスイッチオンを遅らせることもできる。さらにファンもまた、基本的に温度制御された方式にて稼動されることができ、その場合ファンは、充電中の現在のバッテリの温度に応じてスイッチオン又はスイッチオフされるか、又は、他の出力、特に回転速度に伴う現在の温度に応じて稼動される。好適には、バッテリの充電装置への接続により充電が自動的に開始され、その結果、ファンの稼動もまた、電気的接点の形成時に開始される。

さらに、上述した吸引掃除機の動作方法に加えて、吸引物を掃除対称の床から吸引掃除機の集塵室へ搬送するためのファンと、ファンを駆動するためのバッテリとを具備する吸引掃除機、特に掃除ロボットが提示され、その場合、バッテリから発生する熱が
ファンにより発生するエア流により放散させられ、かつ、吸引掃除機が制御装置を有し、その制御装置は、ファンにより発生するエア流によりバッテリを冷却するために、バッテリの充電中にファンを稼動させるように設定されている。

吸引掃除機は、基本的に、充電中にもバッテリから発生する熱が、ファンにより発生するエア流により放散可能であるように設計されている。このことは、特に、ファンにより発生するエア流がファンに到達するためにバッテリを通過することにより実現される。それにより、バッテリは、吸引動作中も、充電中も、エア流により冷却されることができる。

−ファンにより搬送されるエア流のフロー方向において−バッテリの前にエア流をフィルタリングするフィルタ要素及び／又は付加的エア開口を配置することが、推奨される。それにより吸引掃除機の内部において、−エア流のフロー方向において−先ずフィルタ要素及び／又は付加的エア開口が配置され、その後にバッテリ、そして最後にファンが配置される。吸引掃除機がフィルタ要素と付加的エア開口の双方を有する場合、フィルタ要素がフロー方向において付加的エア開口の後ろに、すなわち、付加的エア開口とバッテリの間に配置されることが推奨される。それにより、付加的エア開口を通って吸引掃除機に流入する付加的エアが清浄化され、清浄な空気のみがバッテリ及びファンへと到達する。付加的エア開口は、好適には、バッテリが充電装置とバッテリの間の例えば機械的又は電気的接点を通して充電されていることを吸引掃除機の制御装置が検知したときに、自動的に開口させられる。

さらに、バッテリの充電開始時に、特にバッテリとバッテリの充電装置の間の電気的接点の形成時に、ファンをスイッチオンするように、制御装置が設定されていることが提示される。その場合、制御装置は、吸引掃除機のベースステーションに対する機械的接触を検知する接触センサと接続されることができる。これに替えて、バッテリと充電装置の間の機械的接触もまた検知されることができる。さらに、制御装置が、充電装置とバッテリの間の電流（充電電流）を検知して、そのときファンをスイッチオンすることも可能である。充電装置はベースステーションに組み込むことができ、又は、吸引掃除機のバッテリ用の電気的接続要素を具備する、特に簡易な独立型の充電器として構成することができる。

さらに、バッテリハウジングを具備するバッテリが吸引掃除機に配置されたモジュールユニットを構成することが提示され、その場合、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って搬送されることができる。この実施形態によれば、ファンにより発生したエア流は、バッテリの外側にのみ流れるのではなくモジュールユニットを通過し、よってバッテリ又はバッテリのバッテリハウジングを通過するので、バッテリ、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。それにより、少なくともバッテリ又はバッテリハウジングの一部が、エア流のためのフロー経路として使用され、それにより、必要に応じて、吸引掃除機の幾何学的寸法も低減することができる。なぜなら、バッテリのための吸引掃除機の受容空間において、エア流のためのフロー経路を設ける必要がないからである。モジュールユニットは、フローダクトの一部としてフローダクトに組み込まれることにより、エア流がフローダクトを通過して流れるとき、直接モジュールユニットも通って流れ、それによりバッテリを冷却する。そのためにモジュールユニットは、フローダクトの隣接する部分に接続され、好適には、隣接するダクト部分からモジュールユニットへの、及び／又は、モジュールユニットから隣接するダクト部分への吸引エア流の無損失移動のために、ダクト部分の気密性接続が設けられる。モジュールユニットとフローダクトの隣接するダクト部分の間のインタフェースは、好適には、シール材を有し、かつ／又は、互いに接着や溶接等を施される。

最後に、バッテリが、１又は複数のバッテリセルを有し、それらが−フローダクトの断面に関して−フローダクトの内側に環状に配置されていることが提示される。よって、バッテリセルは、フローダクトにおけるモジュールユニットにより形成されているダクト部分を、環状に占有する。それにより、フローダクトを通って流れるエア流がバッテリセルの環状配置を通って流れる。好適には、断面における環状の配置は、円形配置であり、それにより実質的に全てのバッテリセルが均等に冷却される。フローダクトが円形でない場合、例えば楕円形、長方形等である場合、バッテリセルの配置は、もちろんそれらの形状をとることができる。

図１は、本発明による、ベースステーション上に位置する吸引掃除機の外観斜視図である。 図２は、吸引掃除機及びベースステーションの縦断面図である。

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。
図に示された吸引掃除機１は、自動走行可能な掃除ロボットとして構成されている。吸引掃除機１は、吸引掃除機１が掃除対象の床上を走行するための車輪１２を有する。さらに、吸引掃除機１は、ブラシ１１により掃除対象の床上で支持される。ブラシ１１は、吸引ノズルの領域に配置されており、それを通って吸引物が掃除対象の床から吸引掃除機１の集塵室５に搬送可能である。収集された吸引物は集塵室に蓄積される。

吸引掃除機１はさらに、エア流を発生するファン２を有し、エア流は吸引物を掃除対象の床から集塵室５に搬送する。エア流のフロー方向において、集塵室５の後ろ側に２つのフィルタ要素６が配置されており、それらが掃除対象の床から集塵室５に流れてきたエア流をフィルタリングすることにより、清浄化されたエアのみがファン２に到達できる。フロー方向において最初に配置されたフィルタ要素６は、好適には粗材料フィルタであり、例えば０．７ｍｍのメッシュ幅をもつフィルタメッシュである。後ろ側に配置された第２のフィルタ要素６は、好適には、特に０．７ｍｍより小さな寸法の微細粒子をフィルタリングするための微細フィルタである。

集塵室５は、フローダクト８を介してファン２と接続されている。フローダクト８には、バッテリ３が配置されており、バッテリ３のバッテリハウジング７がフローダクト８の一部を形成している。それにより、集塵室５からファン２へと流れるエア流は、バッテリハウジング７を通って通過する。エア流のフロー方向において、ファン２の後方に、エア流を吸引掃除機１の周囲に放出するための出口開口１０がある。フローダクト８はさらに、集塵室５とバッテリ３の間に、付加的エアをフローダクト８に流入させるための付加的エア開口９を有する。付加的エア開口９は、好適にはここでは、双方のフィルタ要素６すなわち粗材料フィルタと微細フィルタの間のフローダクト８の一部に配置されている。

さらに、吸引掃除機１は、バッテリ３を、ベースステーション１４の充電装置４と接続するための電気配線１３を有する。ベースステーション１４はさらに、充電装置４を家庭用電気網と接続するための電源ライン１５を有する。ベースステーション１４は、充電ステーションとしての機能の他に、接続された吸引掃除機１のための更なる機能又はサービス機器を有することができ、例えば、ベースステーション１４はさらに、吸引掃除機１の集塵室５を空にし、きれいにする等のために構成されている。しかしながら、これらの機能について、ここではこれ以上言及しない。

吸引掃除機１の通常の吸引動作中、吸引物は、ファン２により、掃除対象の床から吸引ノズル１６を介して集塵室５に吸引され、そこで、吸引物を含むエアは、ファン２への搬送方向において、先ず２つのフィルタ要素６（粗材料フィルタと微細フィルタ）により清浄化され、それにより吸引物は集塵室５に留まる。その後でのみ、清浄化されたエアがフローダクト８を通ってファン２へと流れ、最終的に出口開口１０から吸引掃除機１の周囲に放出される。フローダクト８の通過流により、エア流は、バッテリ３のバッテリハウジング７を通って流れ、それにより、バッテリハウジング７に配置されたバッテリセルがエア流により冷却される。図示の吸引動作中、付加的エア開口９が閉じられることにより、吸引ノズル１６を通ってファン２の方へ向かうエア流のみが存在する。

吸引掃除機１のバッテリ３を充電するために、ここでは、ベースステーション１４の充電装置４が吸引掃除機１の電気配線１３に接触し、それにより電気的接続が形成されるまで、吸引掃除機１がベースステーション１４に入り込む。電気配線１３と充電装置４の間の接触はセンサにより検知され、吸引掃除機１の制御装置に伝送される。その後、制御装置は、付加的エア開口９の開放と、ファン２のスイッチオンを制御する。ファン２は、充電中、使用可能な最小限の電力で稼働され、ここでは例えば１０ワットである。さらに、好適には、集塵室５からフィルタ要素６へのフロー経路が遮断されることにより、付加的エア開口９を通ったエアのみがフローダクト８に流入することができる。制御装置が電気配線１３と充電装置４の間の接触を検知すると直ちに、バッテリ３の充電のための充電プロセスが開始されると共にファン２がスイッチオンされる。それに応じて、付加的エアが付加的エア開口９を通してフローダクト８に流入し、そして好適には、バッテリハウジング７に入る前にフィルタ要素６により、すなわち微細フィルタによりフィルタリングされる。冷たくかつ清浄な付加的エアは、バッテリハウジング７を通過して流れ、それによりエアは、ファン２により出口開口１０を通って吸引掃除機１の周囲に放出される前に、バッテリ３又はバッテリセルを冷却する。バッテリ３の冷却により、バッテリ３の充電動作における充電時間が低減され、そしてバッテリ３の寿命も延長される。

１ 吸引掃除機
２ ファン
３ バッテリ
４ 充電装置
５ 集塵室
６ フィルタ要素
７ バッテリハウジング
８ フローダクト
９ 付加的エア開口
１０ 出口開口
１１ ブラシ
１２ 車輪
１３ 電気配線
１４ ベースステーション
１５ 電源ライン
１６ 吸引ノズル

Claims (14)

1. 掃除ロボットである場合を含む吸引掃除機（１）の動作方法であって、吸引動作中、前記吸引掃除機（１）のファン（２）を用いて掃除対象の床から吸引物が除去されかつ前記ファン（２）がバッテリ（３）を用いて駆動される、前記動作方法において、前記バッテリ（３）の充電中に、該バッテリ（３）が、前記ファン（２）により発生するエア流によって冷却されることを特徴とする吸引掃除機の動作方法。
2. 前記充電中に、前記ファン（２）が、１０ワット〜１００ワットの出力で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の吸引掃除機の動作方法。
3. 前記ファン（２）により搬送されるエア流が、前記バッテリ（３）の前で、フィルタ要素（６）によりフィルタリングされ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の動作方法。
4. 前記バッテリ（３）の充電時に、前記ファン（２）により搬送されるエア流のフロー方向において、前記バッテリ（３）の前に配置された付加的エア開口（９）が開放され、それにより前記バッテリ（３）が、前記付加的エア開口（９）を通って前記吸引掃除機（１）に流入する付加的エアにより冷却され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の動作方法。
5. 前記ファン（２）が、充電の開始時に自動的にスイッチオンされ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の動作方法。
6. 前記ファン（２）が、前記バッテリ（３）と該バッテリ（３）の充電装置（４）との間の電気的接点の形成時にスイッチオンされることを特徴とする吸引掃除機の動作方法。
7. 掃除ロボットである場合を含む吸引掃除機（１）であって、吸引物を掃除対象の床から該吸引掃除機（１）の集塵室（５）に搬送するためのファン（２）と、前記ファン（２）を駆動するためのバッテリ（３）とを有し、前記バッテリ（３）から発生した熱が前記ファン（２）により発生したエア流により放散可能である、前記吸引掃除機（１）において、前記吸引掃除機（１）が制御装置を有し、前記制御装置は、前記バッテリ（３）を前記ファン（２）により発生するエア流により冷却するために、前記バッテリ（３）の充電中に前記ファン（２）を駆動するように設定されていることを特徴とする吸引掃除機。
8. 前記ファン（２）により搬送されるエア流のフロー方向において、前記バッテリ（３）の前に、前記エア流をフィルタリングするフィルタ要素（６）が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の吸引掃除機。
9. 前記ファン（２）により搬送されるエア流のフロー方向において、前記バッテリ（３）の前に、付加的エア開口（９）が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の吸引掃除機。
10. 前記制御装置は、前記バッテリ（３）の充電の開始時に、前記ファン（２）をスイッチオンするように設定されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の吸引掃除機。
11. 前記制御装置は、前記バッテリ（３）と該バッテリ（３）の充電装置（４）との間の電気的接点の形成時に、前記ファン（２）をスイッチノンするように設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の吸引掃除機。
12. バッテリハウジング（７）を具備する前記バッテリ（３）が、前記吸引掃除機（１）内に配置されたモジュールユニットを形成し、前記モジュールユニットは同時に前記エア流のためのフローダクト（８）の一部を形成し、それにより前記エア流が前記モジュールユニットを通過して搬送可能であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の吸引掃除機。
13. 前記バッテリ（３）が、１又は複数のバッテリセルを有し、それらが、前記フローダクト（８）の断面において、該フローダクト（８）の内側に環状に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の吸引掃除機。
14. 前記バッテリ（３）が、前記ファン（２）により搬送されるエア流のフロー方向におい、前記ファン（２）の前に配置されていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載の吸引掃除機。

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