KR20220148281A - 청소 장치, 특히 로봇 진공 청소기용 청소 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 청소 장치의 주제는 볼록 이송면(13)이 플랫 노즐과 회전 브러시(1) 사이에 배치된다는 사실에 있다. 상기 플랫 노즐은 상기 볼록 이송면(13)과 에이프런(26) 사이에 다채널 노즐(12)로서 설계되고, 수평면으로부터 20도 내지 60도 범위의 다채널 노즐(12)의 입구의 사면(bevel)이 마련되며, 상기 볼록 이송면(13)과 바닥(14) 사이의 간극 높이가 1-8mm의 범위에 있다.

Description

청소 장치, 특히 로봇 진공 청소기용 청소 장치

본 발명은 로봇 진공 청소기의 원심 팬의 나선형 하우징으로부터 바닥면으로 직접 빠르게 흐르는 공기의 공급을 확실히 하는 청소 장치, 특히 로봇 진공 청소기용 청소 장치에 관한 것이다.

로봇 진공 청소기 분야에서, 다른 카테고리의 가전 제품 트렌드를 따르고, 주로 데이터 공유와 소위 인공 지능의 요소의 사용에 중점을 두는 개발이 현재 진행 중이다.

무엇보다, 이들은 로봇의 작업을 원격으로 제어하고 모니터링하도록 설계된, 자본 및 에너지 집약적인 스마트폰용 내비게이션 시스템 및 애플리케이션이다. 청소된 공간 내의 물체로부터의 측정된 거리 변화를 기반으로 로봇 진공 청소기의 현재 위치를 계산하는 레이저 거리 측정기 및 컴퓨터와 같은 이러한 해법 중 일부는, 특히 구동 휠 구동, 팬 구동 및 모든 브러시의 것을 결합한 다른 모든 활동과 거의 동일한 양의 에너지를 소비한다.

로봇 진공 청소기의 내부는 기본적으로, 예컨대 의자 다리 사이 및 가구 아래의 제한된 조건에서 청소를 할 수 있어야 하는 외부 치수에 의해 결정된다.

상기 제한된 내부 공간은 로봇 진공 청소기에 꼭 맞아야 하는 구성요소의 치수를 제한하고, 또한 대부분의 구성요소는 기능상의 이유로 지정된 위치에 있어야 하며, 배터리조차도 로봇의 균형을 잡을 수 있는 위치에 있어야 한다. 또한, 청소된 먼지를 수집하기 위한 수집 용기 역시 특정의 최소 체적을 가져야 한다.

따라서 청소 활동 자체에 참여하는 요소의 파라미터는 매우 제한적이며 일반 진공 청소기의 파라미터 및 에너지원과 비교할 수 없다. 예를 들어, 일반 주전원 연결 진공 청소기의 경우, 일반 전원 입력은 1.000W이고 생성된 정적 음압은 약 20.000Pa이다. 로봇 진공 청소기의 경우, 팬의 소비 전력은 약 6-20W에 해당하고, 약 500-2.000Pa를 생성한다.

최적의 진공 청소를 위한 중요한 요구 사항은 흡입 노즐의 가장자리와 바닥면 사이에 빠른 공기 흐름을 유도하는 것이다. 공기가 통과하여 흐르는 조인트는 가능한 한 좁고 유량은 가능한 한 높은 것이 바람직하다. 조인트의 크기 외에도, 주요 파라미터는 정확하게는, 진공 청소기 팬을 전개할 수 있는 일정 유량에서의 음의 정압(static pressure)이고, 따라서 이를 위해, 가능한 최소한의 조인트 크기와 함께 청소 효과를 달성하기 위해 디퓨저가 장착된 원심 팬이 사용되는 것은 분명하다. 이것은, 대응하는 음의 정압과 흐름을 가정할 때, 조인트 단면적과 유량 사이의 명백한 관계일 뿐만 아니라, 중요한 가정은 바닥면에서 경계층의 두께를 감소시킬 필요가 있다는 것이다. 그러나, 로봇 진공 청소기로는 충분히 좁은 조인트를 얻기가 어렵다.

이와 관련된 것은 모두 표면에서 제거하여 수집 용기로 옮겨야 하는 불순물 치수의 범위가 매우 넓다는 것이다. 이것은 통상적으로 마이크로미터 정도의 크기를 갖는 먼지뿐만 아니라, 밀도와 종횡비가 서로 다르고 수십 밀리미터 정도의 크기를 갖는 유기 및 무기 입자 또는 물체이다. 나뭇잎, 부스러기, 돌, 머리카락, 머리카락 뭉치 및 소위 먼지 다발(dust tufts)은 정전기 전하를 띠는 저밀도의 큰 형성물이다.

로봇 진공 청소기에 대한 이러한 기본적인 요구 사항은 현재 여러 기술 접근 방식으로 해결되고 있다.

이러한 기술적 접근 방식 중 첫 번째 방식에서, 로봇 진공 청소기는 별도의 흡입 노즐이 있는 한 쌍의 역회전 회전 피드 브러시를 사용한다. 한 쌍의 역회전 브러시는 바닥면으로부터 거친 먼지를 기계적으로 제거하고, 먼지에 기계적으로 부여된 운동 에너지를 이용하여 먼지를 수집 용기로 이송한다.

상기 한 쌍의 브러시 뒤에는 한 쌍의 탄성 요소에 의해 형성된 좁은 흡입 노즐이 설계되어 청소된 표면 바로 위에 도달하고, 흡입된 미세 먼지는 별도의 밀봉된 수집 용기에 공압으로 배출된다.

이러한 설계는 확실히 다양한 유형의 불순물을 반영하지만 완전히는 아니다. 이는 통상적으로 먼지 다발과 같이 단면적이 크고 밀도가 낮은 물체를 해결하지는 않는다. 이들은 방의 구석과 가구 아래에서 대량으로 발생하며, 명확하게 보이므로 제거되어야 한다. 다만, 상기한 구성의 경우, 문제가 발생하는데, 왜냐하면 물체의 비중이 낮아 기계적 브러시가 물체에 충분한 운동 에너지를 제공할 수 없고, 물체가 그 낮은 비중, 큰 단면적 및 큰 공기역학적 항력으로 인해 수집 용기에 도달하지 않기 때문이다. 이들은 보통 다시 바닥에 떨어지며, 그 크기로 인해, 좁은 흡입 노즐 내로 흡입될 수 없다. 그래서, 이들은 단지 노즐 앞 바닥에서 이동되고, 카펫 상에서 나아갈 때 흩어진다.

또 다른 단점은 모든 요소를 설치하기 위한 높은 공간 요구 사항과 2개의 별도 수집 용기가 필요하므로 용기를 비우기가 불편하고 청소 시간이 오래 걸린다는 것이다. 또한, 시스템이 복잡하고, 먼지가 없는 브러시가 소용돌이치며 브러시와 베어링에 머리카락이 심하게 감겨, 브러시와 베어링 모두에서 제거해야 한다.

또 다른 기술 해법은 간단한 흡입 노즐을 사용한다. 이 설계의 가장 큰 문제는 로봇 진공 청소기의 사양과 관련되어 있다. 보통의 인간이 작동하는 진공 청소기의 흡입 노즐과 달리, 로봇 진공 청소기는, 카펫, 요판(skirting board) 및 문턱과 같은 수직 장애물을 극복하기 위해, 통상적으로 8mm의 일정한 오버헤드 간극이 있어야 한다.

먼지는 최대 mm 단위의 크기를 가지며, 일반 진공 청소기와 달리 로봇 진공 청소기의 흡입 장치에서는 이 사실을 고려해야 한다. 바닥을 청소하는 사람이 부스러기를 보면, 그 사람은 단순히 노즐을 올리고 이어서 표면에 노즐을 안착시킨 채 다시 계속한다. 로봇 진공 청소기는, 로봇 진공 청소기의 프레임 아래를 지나가는 모든 것, 즉 미크론 크기의 먼지 내지 8mm 간극의 먼지까지 모든 먼지를 청소해야 한다. 흡입 노즐의 구조와, 먼지가 통과되어 수집 용기로 운반되는 공기 덕트의 치수가 이에 대응해야 한다. 실제로, 이것은 흡입 노즐의 최소 크기가 8mm이어야 함을 의미하며, 이는 공기 덕트에도 적용된다.

그러나, 이것은, 이러한 설계로, 큰 불순물에 대한 투과성을 유지하는 데 필요한 큰 단면적의 흡입 노즐과, 낮은 전력 입력 및 치수로 인해 팬이 공급할 수 있는 공기 흐름의 양이 제한적이기 때문에, 바닥면에서 높은 유량을 달성할 수 없다는 것을 의미한다. 또한, 노즐은 필요한 것보다 반대측에서, 즉 로봇 진공 청소기의 프레임의 바닥에서 노즐의 앞부분의 입구에서 정확히 압축된다. 바닥면에서, 4 - 5m/s에 불과한 유속이 통상 달성된다.

흡입 노즐은 큰 불순물이 통과할 수 있게 전면에서 열려 있어야 하고, 역설적으로, 불순물의 전체 부피에서 그 큰 불순물의 부피가 차지하는 비율은 퍼센트 정도에 불과하지만, 그것을 청소해야 하는 필요성으로 인해 좁은 조인트를 생성할 수 없고 따라서 미세 먼지 입자를 제거하는 데 필요한 높은 유량을 달성할 수 없게 된다. 동시에, 이들은 부피적으로 불순물의 대부분을 구성하며 크고 눈에 보이는 부스러기보다 건강에 훨씬 더 위험하다.

세 번째 설계 접근 방식은 공기 덕트의 진공 섹션에 위치한 회전 브러시를 기반으로 한다. 전기 모터에 의해 구동되는 회전 브러시는 부분적으로 봉입되어 있고, 공기 압력이 음압인 공기 덕트가 하우징 내로 개방된다. 브러시 뒤에는, 바닥면 바로 위에서 연장되는 스크린이 위치하고 있다.

충분한 밀도와 크기의 입자는 브러시 블레이드에 의해 바닥에 부딪히고, 브러시 샤프트에 운반되고, 원심력에 의해 공기 덕트 및 수집 용기 내로 배출된다. 밀도가 더 낮은 입자 및 미세 먼지는, 브러시 주위에서 부분적으로 흐르고 바닥에서 흡입되는 공기의 흐름에 의해 수집 용기에 이송된다.

이러한 기술적 해법은 여러 가지 단점이 있다. 바닥에서의 공기 유량은 브러시의 원주 속도에 의해 정해지며, 브러시 블레이드와 브러시 하우징 사이의 잔류 흐름으로 인해 약간만 원주 속도를 초과한다. 로봇 진공 청소기에서 브러시의 원주 속도는, 40mm의 직경 및 초당 17회전으로, 보통 초당 2미터이다. 기계식 공구의 경우, 이 속도는 더 큰 불순물을 제거하기에 충분하지만, 공기 흐름의 경우, 표면으로부터 불순물을 분리하는 데에는 완전히 불충분하다. 이 구조에서의 공기 흐름은 표면 청소를 위한 주요 도구 중 하나로서 역할을 하지 않지만, 브러시에 의해 불어낸 미세 먼지의 제거 및 수집 용기로의 이송을 위한 보조 수단으로서의 역할을 한다. 이 설계는 또한 주변 흐름이 너무 느리기 때문에 브러시 주위에 머리카락이 감기는 문제가 있다.

선행 기술의 네 번째 가능성은, 동시에 흡입 노즐을 형성하는 진공 공기 덕트 내에 위치된 한 쌍의 프로파일된 역회전 탄성 실린더를 기반으로 하는 해법이다.

이 해법에는 다음과 같은 기술적 단점이 있다. 공기 덕트는 단면적의 급격한 변화를 특징으로 하며, 이는 프로파일된 실린더 주변에 난류를 유발하고 프로파일된 회전 실린더의 밀봉 문제를 야기한다. 카펫을 청소할 때, 구동 휠의 높은 표면 하중으로 인해 로봇 진공 청소기의 간극 높이가 변화하고, 이에 따라 바닥에 대한 흡입 장치의 기하 형태가 변화한다. 롤러 프로파일은 카펫 표면에 완전히 내려앉고, 롤러와 바닥 사이의 나머지 구멍에서 난류가 더욱 증가한다. 바닥에 있는 나머지 구멍에서의 유속은 2m/s로 측정되었다.

롤러와 샤프트 사이에 작은 공차를 갖는 장치의 설계로 인해, 엉킨 머리카락은 큰 문제이고, 이는 또한 롤러와 바닥 사이의 채널을 막고 공기의 흐름을 차단한다.

본 발명은 나선형 하우징 또는 원심 팬의 적어도 하나의 측면 덕트로부터 바닥면으로 직접 빠르게 흐르는 공기를 공급하는 것을 목표로 하는 설계를 기반으로 하며, 그 본질은 볼록 이송면이 플랫 노즐과 회전 브러시 사이에 배치된다는 것이다.

플랫 노즐은 볼록 이송면과 에이프런(apron) 사이에 다채널 노즐로서 형성되며, 다채널 노즐 오리피스의 경사가 수평면으로부터 20 내지 60도 범위에 있고, 볼록 이송면과 바닥 사이의 간극 높이가 1 내지 8mm 범위에 있다.

플랫 노즐의 입구 뒤에서 볼록 이송면은 둥근 접근부(rounded approach)를 가지면서 계속되고, 회전 브러시 하우징의 일부인 상승된 후미 가장자리(raised trailing edge)에서 종결된다.

플랫 노즐은 다채널 공기 흐름 스트레이트너(multi-channel air flow straightener)에 의해 원심 팬의 나선형 하우징 또는 적어도 하나의 측면 덕트에 연속적으로 연결되며, 상기 스트레이트너의 덕트가 다채널 노즐에의 입구에서 종결되는 개별 공기 덕트의 시스템에 연결된다.

다채널 노즐의 단면적은 다채널 노즐에서의 개별 공기 덕트의 시스템의 입구와 다채널 노즐의 입구 사이의 범위에서 감소한다.

에이프런은 0.5 내지 2mm 범위의 최대 간극 높이를 가지면서 다채널 노즐 입구로부터 바닥을 향해 둥글게 되어 있고, 바닥면에 대한 최저점에서 볼록 이송면의 간극 높이보다 낮다.

회전 브러시는 하우징에 수용되고, 수집 용기의 하우징에 탄성 커플링에 의해 연결된 공기 덕트의 진공 섹션이 하우징에 후속한다.

회전 브러시는, 수집 용기의 하우징에 탄성 커플링에 의해 연결된 공기 덕트의 진공 섹션과, 바닥면 주위에서 진행하는, 로봇 진공 청소기의 공기 덕트의 과압 고속 부분 사이에서 하우징에 수용된다.

공기 덕트의 고속 부분의 과압 공기 덕트의 출구들의 단면적들의 합은 공기 덕트의 진공 섹션의 단면적의 3 내지 40%이다.

청소 장치는, 로봇 진공 청소기의 구조에 고정된 러그(lug)에 피벗 가능하게 장착된 핀에 장착된 평행 피벗 아암에 매달려 있다.

플랫 공급 채널 또는 적어도 하나의 측면 공급 채널이 플랫 노즐과 원심 팬 사이에 배치된다.

작은 단면적을 갖는 공기 덕트의 셋트에 의해, 본 발명은 주어진 유량에서 충분한 흐름을 제공하는 반면, 개별 공기 덕트의 충분히 낮은 유압 치수(hydraulic dimension)는 층류를 위한 상태를 생성한다. 이는 난류로 인한 에너지 손실 및 유속을 최소화하고, 흐름은 전체 볼록 이송면을 따라 균일하게 분포되고, 따라서 덕트의 급격한 굽힘 및 단면적의 급격한 변화가 제거된다.

공기 덕트 어셈블리는 원심 팬의 나선형 하우징 출구를 대응하는 소직경 공기 덕트 어셈블리에 연속하여 연결하여, 원심 팬의 나선형 하우징 출구로부터의 난류를 진정시킨다. 이것은 나선형 하우징 출구와 소직경 공기 덕트의 다양한 단면적과 형태 사이의 완만한 물리적 천이를 보장하고, 또한 원심 팬의 나선형 하우징 출구로부터의 난기류 흐름과 소직경 덕트 내의 층류 사이의 완만한 천이를 보장한다.

나선형 하우징이 있는 원심 팬은, 회전하는 임펠러의 블레이드로부터 얻어지는 공기의 운동 에너지를 정적 에너지로 변환하는 최적의 방식인 적어도 하나의 측면 채널이 있는 원심 팬에 의해 교체될 수 있다. 측면 채널 설계의 효율성은 원심 팬의 외부 치수를 최소화하면서, 나선형 하우징의 사용에서보다 운동 에너지를 정적 에너지로 변환할 때 훨씬 더 높다.

볼록 이송면은 플랫 다채널 출구 노즐로부터 바닥면으로 고속 유동층을 공급한다. 가장 낮은 지면 간극(ground clearance)에서, 흐르는 고속 유동층은 흐르는 볼록 이송면을 바닥면으로 변경하는데, 왜냐하면 이들 표면에 대해 고속 유동층을 압박하는 정압차(static pressure differential)의 방향이 변하기 때문이다. 고속 공기층을 바닥면과 평행하게 함으로써, 경사향 공기 흐름(sloping direct air flow)과 달리, 오염된 공기가 탈출하는 것을 방지하는데, 왜냐하면 바닥과 평행하게 흐르는 공기층의 동압력(kinetic pressure)은 주변 대기보다 낮은 정압을 의미하기 때문이다. 따라서, 먼지로 오염된 공기는 주변으로 빠져나갈 수 없다.

종래 기술은 또한 단순한 슬릿일 수 있는 훨씬 더 단순한 노즐 및 공기 덕트 설계를 이용하여 개선되고, 또한 저속용으로 설계되어 원심 팬 임펠러를 장착해야 하는 요구 및 그 냉각 및 밸런싱에 대한 요구를 감소시키는 더 간단하고 저렴한 원심 팬을 사용하여 개선된다.

표면 위에서 빠르게 흐르는 공기는, 예를 들어 카펫의 섬유 사이와 같이 표면 아래보다 표면 위에 더 낮은 정압의 영역을 생성한다. 이것은 원하는 상향 흡입을 생성하고, 이는 카펫 섬유 사이의 공간으로부터 먼지 입자를 방출하여 고속 흐름, 그리고 더 나아가 수집 용기로 이송한다.

따라서, 예를 들어, 다른 유형의 바닥 덮개 사이를 횡단할 때, 고속 기류의 유동층 두께보다 더 멀리 볼록 이송면의 일부 또는 전체가 바닥으로부터 멀어지는 경우, 바닥 표면으로부터의 원치 않은 먼지 날림이 방지된다. 표면의 언급된 장소에서, 표면 주위의 흐름은 볼록 이송면의 후미 가장자리까지 완료되고, 공기 흐름은 회전 브러시의 공간으로 배출되고, 감속되어 수집 용기로 배출된다.

볼록한 형태의 이송면은 카펫 가장자리나 문턱과 같은 돌출된 표면을 부드럽게 극복하는 것을 보장하고, 따라서 볼록 이송면은 바닥 바로 위에 배치될 수 있고 표면 바로 위의 얇은 층에 고속 흐름을 배치할 수 있어 에너지 효율적이다.

볼록 이송면의 가장 낮은 지점과 바닥면 사이의 작업 거리는 플랫 다채널 노즐-이로부터 고속 에어 제트 층이 볼록 이송면으로 배출됨-의 수직 방향의 치수 및 전류가 흐른 영역을 변경하는 궤적에 정비례한다. 로봇 진공 청소기가 표준 수평 위치의 바닥에서 이동하면, 볼록 이송면과 바닥면 사이의 조인트는 그 정해진 크기를 유지하여 원하는 표면 흐름 변화를 보장한다.

볼록 이송면이 고속 기류의 유동층 두께에 해당하는 것보다 더 멀리 바닥면으로부터 이동하면, 볼록 이송면의 유동은 볼록 이송면과 회전 브러시 케이스의 내면의 교차점에 의해 정해지는 볼록 이송면의 후미 가장자리에서만 완료되며, 기류는 회전 브러시의 공간으로 배출되고, 감속되어 수집 용기로 수집된다.

이것은 바닥면으로부터의 공기 흐름을 리디렉션하고, 바닥면으로부터 먼지가 날리는 것 및 오염된 공기가 대기로 제어되지 않고 누출되는 것을 방지한다.

중요한 측면은 회전 브러시의 원주 속도와, 볼록 이송면 주위에 흐르는 유량 사이의 관계인데, 제어부에 의해 제공된다. 목표는 먼지 입자에 대한 회전 브러시의 기계적 효과와 고속 흐름의 반대 공기 역학적 효과 측면에서 동적 균형을 유지하고, 회전 브러시 아래에서 빠져나가는 공기의 체적 및 속도와 회전 브러시에 의해 조인트를 향해 가속된 입자의 속도 사이의 동적 균형을 유지하는 것이다. 보다 정확하게는, 브러시 아래에서 빠져나가는 공기의 속도는 로봇 진공 청소기 본체 아래에서도 0으로 감속되어야 하고, 공기 흐름과 반대로 어떠한 입자도 볼록 이송면 아래로 침투해서는 안 된다.

회전 브러시는 공기 덕트의 과압 및 저압 분기에서 유량 이퀄라이저 역할을 한다. 볼록 이송면으로부터의 고속 흐름은 바닥면으로부터 입자를 이동시키고, 후속하여, 먼지 입자로 포화된 이 공기는 회전 블레이드 사이에 임시로 형성된 챔버에서 흡입 저압 분기의 속도로 강제 감속되어, 공기 덕트의 양쪽 분기에서 공기 흐름 속도 차이로 인한 문제를 피한다.

바닥면으로부터의 거리가 바닥면으로부터의 볼록 이송면의 거리보다 작은 볼록 이송면을 갖는 플랫 다채널 노즐의 뒤쪽 공간을 둘러싸고 있는 측면 플레이트가 있는 에이프런은 플랫 노즐로부터의 고속 흐름과, 원통형 볼록 이송면을 우회하기 때문에, 주위의 대기로부터 감압 영역으로 흡입될 수 있는 공기의 양을 제한한다.

동시에, 흡기량을 줄이면 일정한 체적의 공기를 유지해야 하는 문제를 줄이고, 원통형 볼록 이송면 주위에서 흐르는 공기층의 감속과 성장을 감소시키며, 이는 바닥면 청소 효율의 증가로 이어진다.

동시에, 에이프런은, 볼록 이송면의 하부 표면 가장자리와 바닥면 사이의 최소 거리를 보장하기 위한 보조 장치로 설계되어, 볼록 이송면 아래에서 공기 흐름의 적절한 기능을 보장한다.

볼록 이송면, 플랫 다채널 노즐, 공기 흡입을 줄이는 측면 플레이트가 있는 에이프런, 모터 및 기어박스가 있는 회전 브러시, 진공 공기 덕트가 있는 회전 브러시 챔버를 포함한 전체 청소 장치는 탄성 천이 요소에 의해 수집 용기 하우징에 연결되고, 로봇 진공 청소기의 프레임의 핀에 장착된 평행 피벗 암에 매달린다. 이 해법은 로봇 진공 청소기가 작동하는 표면, 즉 나무 바닥이나 부드러운 카펫의 표면의 경도 차이로 인해 발생하는 로봇 진공 청소기의 지면 간극의 변화를 보상한다. 로봇 진공 청소기의 일반적인 무게로, 지면 간극의 일반적인 차이는 최대 3-4mm이다.

바닥면 위의 볼록 이송면의 가장 낮은 가장자리에서 미리 설정된 일정한 간격 높이를 유지하는 것은 볼록 이송면으로부터 바닥면으로의 적절한 공기 흐름 이송 기능을 보장하는 데 중요하다. 이는 회전 브러시 블레이드의 과도한 마찰과 원치 않는 굽힘을 방지하여, 모터를 보호하고 에너지를 절약하며, 회전 브러시로 인한 카펫의 과도한 마모를 방지하고, 로봇 진공 청소기 내비게이션 시스템에서 평가해야 하는 불필요한 가속도를 도입하지 않음으로써 내비게이션 시스템을 지원한다.

뒤쪽으로 만곡된 블레이드, 반폐쇄형 임펠러 및 나선형 하우징이 있는 원심 고속 팬은 더 낮은 유량이라는 희생을 치르더라도 높은 정압 공기 흐름을 생성한다. 본 발명의 기본 아이디어 중 하나는 다양한 범주의 표면 불순물을 제거하기 위한 차별화된 접근 방식이다. 공기 흐름의 주요 역할은 고속 흐름이 가장 적합한 미세 먼지 입자를 제거하는 것이다. 마이크로미터로 측정되는 이러한 입자의 일반적인 크기를 고려하면, 결정적인 요소는 청소할 표면 위로 흐르는 공기의 유량의 힘이나 그 공기의 층의 두께가 아니다. 따라서, 1-2mm 범위의 얇은 층은 표면으로부터 그리고 카펫 섬유 사이의 공간으로부터 상기 입자를 제거하기에 완전히 충분하다.

본 발명의 예시적인 실시예가 첨부된 도면에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 주요 특징의 위치를 도시하는 부등각투영도(axonometric view)에서 로봇 진공 청소기의 부분 단면도를 도시한다.
도 2는 로봇 진공 청소기의 부분 단면도로서, 청소 장치의 위치를 도시한다.
도 3은 로봇 진공 청소기의 부분 단면도로서, 로봇 진공 청소기가 부드러운 표면에서 주행할 때 청소 장치의 위치를 도시한다.
도 4는 회전 브러시, 회전 브러시 하우징, 플랫 다채널 노즐, 측면 플레이트가 있는 에이프런 및 수직으로 이동 가능한 힌지가 구비된 로봇 진공 청소기의 세부 단면도를 도시한다.
도 5는 회전 브러시 블레이드 아래의 공기 흐름을 나타내는 청소 장치의 세부 단면도를 도시한다.
도 6은 회전 브러시 블레이드 아래의 슬릿 크기와 시간에 대한 유속 변화의 의존성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 회전 브러시의 블레이드 아래에서의 유속의 과정을 나타내는 로봇 진공 청소기 본체의 저면도를 도시한다.
도 8은 수평 작업 위치에 있는 로봇 진공 청소기의 정면도를 도시한다.
도 9는 수평 작업 위치에 있는 로봇 진공 청소기의 측면도를 도시한다.
도 10은 수평 작업 위치에서의 공기 흐름을 나타내는 청소 장치의 세부 단면도를 도시한다.
도 11은 기울어진 교차 위치에 있는 로봇 진공 청소기의 정면도를 도시한다.
도 12는 기울어진 교차 위치에 있는 로봇 진공 청소기의 측면도를 도시한다.
도 13은 진공 청소기의 기울어진 교차 위치에서의 공기 흐름을 나타내는 청소 장치의 세부 단면도를 도시한다.
도 14는 먼지가 회전 브러시에 접촉하게 되는 단계에서 카펫 상에서의 작업 시 로봇 진공 청소기 청소 장치의 상세 실시예를 도시한다.
도 15는 먼지가 회전 브러시 블레이드와 회전 브러시 하우징 사이의 공간에 운반되는 단계에서 카펫 상에서의 작업 시 로봇 진공 청소기 청소 장치의 상세 실시예를 도시한다.
도 16은 먼지가 회전 브러시 블레이드에 의해 블레이드 사이의 공간으로부터 진공 섹션 내로 배출되는 단계에서 카펫 상에서의 작업 시 로봇 진공 청소기 청소 장치의 상세 실시예를 도시한다.
도 17은 공기 덕트와 회전 브러시 사이의 로봇 진공 청소기 청소 장치의 분해도를 개략적으로 도시한다.
도 18은 다채널 노즐을 부분 단면도로 도시한다.
도 19는 측면 채널을 갖는 원심 조절기의 분해도를 도시한다.

본 발명은 특히, 원심 팬(7)을 구동하는 전기 모터(8)의 전력 입력과 관련하여 제어 유닛에 의해 제어되는 전기 모터(8)에 의해 구동되는 부분적으로 봉입된(encapsulated) 회전 브러시(1)와, 공기 덕트의 진공 섹션(2)을 포함하는 로봇 진공 청소기에 관한 것으로서, 상기 공기 덕트의 진공 섹션(2)은 회전 브러시(1)의 하우징(3)에 일단이 연결되고 타단에서 탄성 커플링(22)을 통해 먼지 수집 용기(4)의 하우징에 연결되며, 상기 먼지 수집 용기는 공기 필터(5)를 통해 원심 팬(7)의 입구 공기 덕트(6)에 연결되며, 상기 원심 팬에는 뒤쪽으로 약간 구부러지고 전기 모터(8)에 의해 구동되는 블레이드가 구비된 임펠러(46)가 제공된다. 원심 팬(7)은 입구 덕트(49)와, 공기 출구(9)가 있는 측면 덕트(47)를 구비한 나선형 하우징(24)에 봉입되고, 공기 흐름의 다채널 공기 흐름 스트레이트너(10)에 연결되며, 상기 채널의 수는 출구의 수에 대응하며, 상기 출구에는 접착 조인트에 의해 다채널 스트레이트너(10)에 연결된 원심 팬(7)의 측부에 있는 동일 개수의 작은 유압 치수를 갖는 공기 덕트(11)가 일단에서 연결되고, 타단에서, 상기 덕트는 플랫 다채널 노즐(12)의 공기 덕트의 원형 부분의 상측부(12a) 및 하측부(12b)의 리세스 내로 원뿔형 쇼울더에 의해 동일 수로 장착된다. 공기 덕트의 성형에 의해, 플랫 다채널 노즐(12)을 형성하는 동일 수의 플랫 개구에의 연결이 생성된다. 공기 덕트(11)를 통과시키는 역할을 하는 구멍이 있는 바아(40)가 플랫 다채널 노즐(12)의 상측부(12a) 및 하측부(12b)를 연결하는 캡(cap) 역할을 한다.

대안적으로, 다수의 공기 덕트(11)를 갖는 다채널 스트레이트너(10) 대신에, 하나의 직선형 플랫 공급 덕트 또는 더 큰 단면적을 갖는 적어도 하나의 측면 공급 덕트를 이용하여 나선형 하우징(24)과 플랫 노즐을 연결할 수 있으며, 이러한 기술 해법 역시 흡입 진공 공기의 속도보다 훨씬 더 높은 출구 공기 속도를 제공한다.

원심 팬(7)의 나선형 하우징(24)은 일반적으로 원심 팬(7)의 임펠러 블레이드 아래에 배치되는 측면 채널(47) 또는 한 쌍의 측면 채널로 대체될 수 있다. 이것은 전체 장치의 공간을 절약하며, 원심 팬(7)의 치수가 주어지면, 더 높은 정적 출구 공기 압력이 달성된다.

도 17 및 도 18에 도시된 플랫 다채널 노즐(12)은 로드(45)에 의해 회전 브러시(1)의 하우징(3)에 분리 가능하게 연결되는 상측부(12a)와, 하측부(12b)-이들은 측면 플레이트(41)에 의해 측부에서 폐쇄되고 연결 요소(42)에 의해 연결됨-에 의해 형성되고, 볼록 이송면(13)의 일측에 연결되며, 상기 볼록 이송면은 타단에서, 구동 모터(23)에 의해 구동되는 회전 브러시(1)의 하우징(3)의 내측면과 교차하여 볼록 이송면(13)의 상승된 후미 가장자리(25)를 형성한다.

측면 플레이트(41)가 있는 에이프런(26)은 플랫 다채널 노즐(12) 아래에 배치된다. 전체 어셈블리는, 로봇 진공 청소기 본체 상의 러그(29)에 있는 구멍에 핀(28)에 의해 힌지 연결된 피벗 아암(27)에 매달린다.

로봇 진공 청소기에서의 공기 재순환의 원리는 전체 시스템에서 일정한 흐름과 총 압력을 유지하는 것에 있지만, 흐름 속도가 변화하고 흐름 내의 정압 및 동적 압력이 유사하게 변화한다. 공기 덕트는, 회전 브러시(1)의 하우징(3)-회전 브러시(1) 자체는 전기 구동 모터(23)에 의해 구동됨-을 포함하는 진공 저속 서브시스템과, 작은 유압 크기를 갖는 공기 덕트(11)의 시스템을 포함하는 고압 과압 서브시스템으로 나뉘어진다.

과압 고속 서브시스템은 일련의 플랫 출구에 의해 형성된 플랫 다채널 노즐(12) 내로 고속 흐름을 공급하며, 상기 출구에서 흐름은 출구 단면적을 줄임으로써 더욱 가속된다. 또한, 상기 흐름은 청소된 바닥면(14)에 가까운 볼록 이송면(13)의 표면을 따라 공급된다. 고속 과압 흐름(17)이 바닥(14)의 표면에 가장 가까운 이송 라인(15)에 도달한 후, 고속 과압 흐름 층(17)은 플랫 다채널 노즐(12)의 출구 개구의 입구에서보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 볼록 표면(36) 주위를 흐를 때 공기층 두께의 증가는 고속 과압 흐름(17)을 수반하는 더 낮은 정압 영역에의 흡입(18)에 의해 바람직하지 않은 방식으로 야기된다. 공기층 두께의 증가율은, 플랫 다채널 노즐 오리피스로부터 이송 라인(15)까지 볼록 이송면(13)의 표면을 따라 유동 공기가 이동해야 하는 궤적의 길이에 정비례하는데, 유동층이 궤적의 전체 길이를 따라 주변 공기에 노출되기 때문이다. 이러한 성장을 제한하기 위해, 측면 플레이트(41)가 있는 에이프런(26)이 설계되며, 여기서 측면 플레이트(41)는 볼록 이송면(13)의 표면으로의 주변 공기의 침투를 제한하고, 따라서 바람직하지 않은 흡입(18)의 정도를 제한하고 따라서 또한 공기층의 두께 증가를 제한한다.

이송 라인(15)에 도달하면, 고속 과압 흐름(17)은 주위 흐름 표면(flowed-around surface)을 볼록 이송면(13)으로부터 바닥면(14)으로 변경하는데, 이는 바닥면(14)이 볼록 이송면(13)의 접선면을 이송 라인(15)에서 형성하기 때문이다. 동시에, 고속 유동층에 작용하는 정압의 차이의 부호는 이송 라인(15)에서 변한다.

상기 정압 차이는, 고형면 측에서, 자유 대기 측으로부터의 과압이, 고형면에 대해 유동 층을 압압하는 더 높은 동적 압력 및 더 낮은 정압을 특징으로 하는 유동 공기 층에 작용한다는 사실에서 발생한다.

먼지 입자를 동반하는 고속 과압 흐름(17)은, 고속 과압 흐름 벡터(17)보다 낮은 사각 중심(dead center)에서 반대 방향의 원주 속도 벡터로 회전하는 회전 브러시(1)의 블레이드(16)에 대항하여 청소된 바닥면(14) 주위를 흐르며, 주어진 단면적에서의 속도는 고속 과압 흐름(17)의 속도의 5-10%의 원주 속도에 해당한다. 회전 브러시(1)의 블레이드(16)에 의해 픽업된 임의의 큰 물체(21)와 함께 먼지 입자는, 회전 브러시(1)의 블레이드(16)와 고속 과압 흐름(17)의 접촉시 강한 난류에서 고속 과압 흐름(17)에 의해 동반된 역방향 이동 입자와 함께 발견되고, 회전 브러시(1)의 인접한 블레이드(16) 쌍 사이에서 회전 브러시(1)에 의해 공기 덕트의 진공 섹션(2) 내로 운반되고, 천천히 흐르는 공기에 의해 먼지 수집 용기(4)로 운반되며, 여기서 공기 필터(5)에 의해 정지된다.

회전 브러시(1)의 인접한 한 쌍의 블레이드(16)와 회전 브러시(1)의 하우징(3)의 내벽은 회전하는 동안, 하우징(3)을 통과하는 순간에 챔버(31)의 일시적인 폐쇄를 형성하며, 강한 난류와 와류 형성으로 인해 운동 에너지의 소멸과 정압의 증가가 일어나서, 감속된 난기류(39)가 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 공간으로 진입할 때, 흐름은 원심 팬(7)에 의해 공기 덕트의 진공 섹션(2)에서 잔연적으로 발달한 것과 비견할만한 속도 및 압력 파라미터를 갖는다.

과압과 저압 공기 서브시스템의 동작 사이의 연결은 두 개의 공기 서브시스템이 구조적으로뿐만 아니라 기능적으로도, 부분적으로 봉입된 회전 브러시(1)에 의해 연결되어 고속 과압 흐름(17)과 회전 브러시(1) 자체의 상승적 상호 작용의 제1 양태를 나타내는 것을 의미한다.

정확하게는 공기 덕트의 진공 섹션(2)과 바닥면(14) 주위에서 흐르는 고속 과압 흐름(17) 사이에 블레이드(16)가 구비된 회전 브러시(1)의 위치는 저압 흐름과 과압 흐름 사이의 원하는 고속 차이가 이용될 수 있도록 해준다.

바람직한 실시예에서, 플랫 다채널 노즐(12)의 입구에서의 유속과 공기 덕트의 진공 섹션(2)에서의 속도 사이의 비는 16:1이고, 보다 정확하게는, 공기 덕트의 진공 섹션(2)에서의 유속은 5m/s이고, 플랫 다채널 노즐(12)의 입구에서의 유속은 80m/s이다.

회전 브러시(1)의 하우징(3) 내부에서 일어나는 강제 감속 없이는, 이송 라인(15)과 공기 덕트의 진공 섹션(2) 사이의 짧은 거리에서 속도를 줄일 수 없다는 것은 명확한데, 왜냐하면 자연스러운 방식으로, 즉 고속 흐름과 주변 대기 사이의 마찰에 의해, 속도 보상은 약 500mm의 거리를 필요로 하기 때문이다.

공기 덕트의 진공 섹션(2)에서 낮은 유량은 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 충분한 투과성의 필요성에 의해 좌우되는데, 왜냐하면 로봇 본체 아래를 통과하는 큰 물체(21)를 포함한 모든 먼지 입자는 공기 덕트의 진공 섹션(2)을 안전하게 통과하여, 벽(32)이 있는 샤프트에 수용된 수집 용기(4)로 전달되기에 충분한 공간을 가져야 하기 때문이다. 대조적으로, 과압 공기 덕트(11)의 경우, 그러한 제한이 존재하지 않는다. 이러한 이유로, 과압 공기 덕트(11)의 단면적 또는 플랫 다채널 노즐(12)에서의 개별 과압 공기 덕트 및 그 출구들의 단면적들의 합은 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 단면적과 비교하여 감소될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 과압 공기 덕트(11)의 출구들의 단면적들의 합은 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 단면적의 약 5%이다. 그 결과는 유량의 바람직한 증가인데, 이는 난류(35)가 동반되는 주변 공기와의 마찰로 인해 볼록 이송면(13) 주위에서의 흐름 동안 약간의 감속에도 불구하고, 바닥면(14)에 대한 청소 효과에 긍정적인 영향을 미치는데, 왜냐하면 고속 흐름이 바닥면(14) 위에 감소된 정압의 영역을 생성하고 따라서 원하는 상향 흡입(19)을 유발하기 때문이며, 이는 또한 그렇지 않다면 접근할 수 없는 먼지를 카펫 섬유 사이의 공간으로부터 방출시킨다.

청소 효과의 효율성을 위해서는, 바닥면(14)을 감싸는 플랫 노즐 또는 다채널 노즐(12)의 입구 각도 역시 중요하다. 이 각도의 증가는 공기가 다채널 노즐(12)의 입구와 이송 라인(15) 사이에서 이동해야 하는 궤적의 연장과 관련이 있다. 난류(35)로 인해 공기 속도는 감소하고, 이송 라인(15)에 흡입된 공기의 체적 및 이송 라인(15)의 공기층의 두께는 원하지 않는 흡입(18)으로 인해 증가한다.

각도의 상한은 공기가 상승된 후미 가장자리(25)에 도달하기 전에 분리 라인(27)으로 나타낸 분리가 발생하지 않는 조건에 의해 제한된다. 이것은 볼록 이송면(13)의 반경에 대한 유동 공기층의 두께의 비율과 관련이 있다. 이 비율이 낮을수록, 볼록 이송면(13)으로부터 공기가 더 빨리 분리되고, 바닥면(14)과 형성하는 플랫 노즐 또는 다채널 노즐의 입구 각도의 상한이 더 낮다.

이 각도의 하한은 두 가지 요소에 의해 제한된다. 다채널 노즐(12)의 경우, 개별 기류는 이송 라인(15)의 레벨에서 하나의 흐름으로 합쳐질 필요가 있다. 이것은 궤적의 길이, 개별 채널의 출구 사이의 간격의 크기, 테이퍼링되도록 또는 확장되도록 설계될 수 있는 개별 채널의 단부의 성형에 의존한다. 모든 플랫 노즐의 경우, 가장 작은 각도는, 노즐 본체 및 인접 에이프런(26)이, 예컨대 요철이나 문턱을 횡단할 때 로봇 진공 청소기에 대해 장애물을 나타내지 않는다는 사실에 의해 주어진다.

바닥면(14)으로부터 거친 먼지를 수집하고, 청소된 바닥, 특히 카펫을 두드리고, 성긴 오물(loose dirt)을 공기 덕트의 진공 섹션(2)에 운반하는 것에 있는 회전 브러시(1)의 전통적인 기술적 과제를 넘어, 본 발명의 바람직한 실시예에서 블레이드(16)를 구비한 회전 브러시(1)는 충분한 청소 효과를 제공하는 과압 서브시스템으로부터의 고속 흐름과 단면적이 큰 저속 진공 서브시스템 사이의 유량 감속기(flow rate moderartor) 역할을 하여, 큰 먼지 입자라도 수집 용기(4)에 운반하는 것을 가능케 한다.

볼록 이송면(13) 주위의 고속 과압 흐름이 바닥면(14)에 가장 가깝고 볼록 이송면(13)으로부터 바닥면(14)까지 주위 흐름 표면을 변화시키는 이송 라인(15)은 블레이드(16)를 구비한 회전 브러시(1)에 가능한 한 가깝게 있어야 하고, 따라서 고속 과압 흐름에 의해 바닥면(14)으로부터 방출되는 가능한 최대 수의 먼지 입자가 관성력으로 인해 회전 브러시(1)의 블레이드(16)까지 전달된다. 특히, 고밀도 입자는 표면으로부터 방출될 때 탄도 곡선과 유사한 궤적을 따라 이동하는데, 왜냐하면 입자를 운동시키는 유속은, 여전히 입자의 속도를 훨씬 초과하지만, 빠르게 감소하기 때문이다. 볼록 이송면(13)의 간극 높이는 가장 종종 1 내지 8mm의 범위에 있으며, 또한 플랫 노즐의 수직 치수에 의존하는데, 왜냐하면 바닥(14)에서 너무 멀리 떨어져 있는 볼록 이송면(13)을 청소하는 얇은 공기층의 경우, 공기 흐름이 볼록 이송면(13)으로부터 바닥(14)으로 이송되지 않고, 공기는 상승된 후미 가장자리(25)까지 흐를 것이고 시스템은 작동하지 않을 것이기 때문이다.

동시에, 블레이드(16)와 이송 라인(15) 사이의 공간에서, 회전 브러시(1)의 블레이드(16)에 의해 기계적으로 방출된 입자가 흐름 유도 공기역학적 힘(flow-induced aerodynamic force)에 의해 회전 브러시(1)의 하우징(3)의 공간 내로 상향 편향되도록 유량은 가능한 한 높은 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 이송 라인(15) 아래의 슬릿(20)을 통한 입자의 침투가 방지된다.

볼록 이송면(13)의 가장 낮은 레벨과 회전 브러시(1)의 가장 낮은 레벨 사이의 거리(43)는 짧아야 하기 때문에, 고속 과압 흐름(17)의 속도는 블레이드(16)에 도달하는 시점에서 이 흐름에 의해 방출되고 교반되는 대부분의 입자의 속도보다 훨씬 더 높으며, 동시에 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 유량을 여러 번 초과한다. 큰 유속 차이로 인해 발생할 수 있는, 공기 덕트의 진공 섹션(2)으로부터의 역류를 방지하기 위해, 고속 과압 흐름(17)은 제어된 방식으로 감속되어야 하며, 그 결과 공기 덕트의 진공 섹션(2)에서 흐름 속도와 동일 또는 가까운 속도를 갖는 감속된 난기류(39)가 생성된다. 본 발명의 제시된 바람직한 실시예에서, 이러한 목적은 상기한 바와 같은 회전 브러시(1)의 블레이드(16)를 이용하여 달성된다.

본 발명에 따른 로봇 진공 청소기의 기능에 있어서 중요한 특징은 공기 덕트의 고속부의 과압 공기 덕트(11)의 출구 단면적들의 합의 비이며, 이는 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 단면적의 3-40%이다. 이 범위의 상한은 저압 원심 팬을 사용할 때 가능하다.

로봇 진공 청소기는 바닥에서 자율적으로 작동하기 때문에, 카펫, 요판 및 문지방과 같은 수직 장애물을 극복할 수 있어야 한다. 로봇 진공 청소기가 장애물을 극복하면, 주로 회전 브러시(1)와 볼록 이송면(13)이 있는 플랫 다채널 노즐 어셈블리(12)인 청소 요소가 바닥면(14)에 대한 그 위치를 변경한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 이송 라인(15)과 바닥(14) 사이의 거리가 유동 공기층의 두께를 초과하도록 회전 브러시(1) 및 볼록 이송면(13)이 있는 플랫 다채널 노즐 조립체(12)가 바닥면(14) 위로 전체적으로 또는 부분적으로 상승하는 순간, 볼록 이송면(13) 주위에서 흐르는 다채널 노즐(12)로부터의 고속 과압 흐름(17)은 유동 표면을 바닥면(14)으로 변경하지 않지만, 볼록 이송면(13) 주위에서 흘러, 흐름을 회전 브러시(1)의 하우징(3) 내로 직접 안내하는 상승된 후미 가장자리(25)까지 흐른다. 이것은 공기가 대기 중으로 빠져나가 바닥면(14)에 먼지를 소용돌이치게 하는 것을 방지한다.

측면 플레이트가 있는 에이프런(26)은, 주변 대기로부터, 플랫 다채널 노즐(12)로부터의 고속 흐름 및 볼록 이송면(13) 주위의 흐름에 의해 야기되는 감압 영역으로 흡입되는 공기의 원치 않는 흡입(18)을 제한한다.

측면 플레이트(41)가 있는 에이프런(26)은 볼록 이송면(13) 뒤의 공간을 둘러싸고, 바닥면(14)으로부터 이송 라인(15)의 거리에 대응하는 것보다 작은 간극 높이를 특징으로 한다.

원하는 흡입(19) 및 원치 않는 흡입(18)으로 인한 공기 체적의 증가에 대한 보상은, 회전 브러시(1) 아래의 흐름 속도가 여전히 로봇 진공 청소기 본체 아래에서 0 m/s로 감소하도록 회전 브러시(1)의 블레이드(16) 아래의 주기적으로 생성된 맥동 갭(pulsating gap)(44)을 통해 맥동 공기(38)를 빠져나가게 함으로서 제어된 방식으로 일어난다. 이 흐름 내에서도 정압은 주변 대기보다 낮고 로봇 진공 청소기 아래에서 흐름이 멈춘다는 사실 때문에, 주변 대기로의 불순물 누출은 일어날 수 없다.

회전 브러시(1)와 고속 과압 흐름(17) 사이의 상승 작용에는 두 가지 다른 측면이 있다.

그 중 첫 번째는 회전 브러시(1)의 사용성, 보다 정확하게는 원주 속도와 관련이 있다. 회전 브러시(l)의 원주 속도가 높을수록, 블레이드(16)의 먼지에 대한 효과 및 청소 효과가 더 높다. 보다 구체적으로, 긍정적인 효과는 단위 시간당 블레이드(16)와 바닥면(14) 사이의 상호작용 수가 더 큰데, 이는 먼지의 개입 확률과 카펫 섬유로부터의 먼지 방출 강도를 증가시키기 때문이다.

로봇 진공 청소기의 종래 기술에서, 회전 브러시의 회전 속도 및 그 원주 속도는 제한되는데, 이는 앞서 설명한 이유로 브러시를 따른 진공 흐름의 속도가 낮고 브러시 뒤에는 로봇이 움직이는 것 및 수직 장애물을 극복하는 것을 방해하지 않도록 바닥면 위로 일정한 지면 간극(30)을 유지해햐 하는 기계식 에이프런만 있기 때문이다

본 바람직한 실시예에서, 기계적 에이프런은 이송 라인(15)과 바닥면(14) 사이의 공간을 완전히 밀봉하는 역회전 고속 과압 흐름(17)의 공압 효과(pneumatic effect)로 대체된다. 설명된 밀봉 수단 덕분에, 따라서 종래 기술과 비교하여 회전 브러시(1)의 회전 속도를 현저히 증가시킬 수 있다. 고속 과압 흐름(17)의 속도가 높을수록, 회전 브러시(1)의 회전 속도가 더 빨라질 수 있다. 즉, 회전 브러시(1)의 원주 속도 및 그에 따른 청소 효과의 증가도 증가하기 때문에 고속 과압 흐름(17)의 속도가 증가할 때마다 승수 효과가 있다.

두 번째 상승 효과는 카펫 섬유 사이에 갇힌 입자에 대한 블레이드(16)의 효과와 관련된다. 블레이드(16)는 종래의 패들 브러시에서 초당 약 100 스트로크의 주파수에 해당하는 1000rpm 및 초당 약 17회전의 통상 속도로 표면, 특히 카펫 표면의 먼지 입자를 타격한다. 이 주파수에서, 먼지 입자가 갇힌 카펫의 섬유는 타격되고 구부러져, 입자가 기계적으로 해방되게 하고, 상당 부분은 표면에 더 가깝게 이동되거나 표면으로 점프한다. 그런 다음, 이러한 입자는 이전에 설명한 메커니즘에 기초하여 고속 과압 흐름(17)에 의해 직접 또는 이차적으로 청소된다.

플랫 다채널 노즐(12), 공기 흡입을 줄이는 측면 플레이트(41)가 있는 에이프런(26), 볼록 이송면(13), 전기 모터(8) 및 기어박스가 구비된 회전 브러시(1), 탄성 커플링(22)에 의해 수집 용기(4)의 하우징의 벽(32)에 연결되는 공기 덕트의 진공 섹션(2)이 있는 회전 브러시(1)의 하우징(3)은, 로봇 진공 청소기 구조의 러그(29) 상의 핀(28)에 매달린 평행 피벗 아암(27)에 전체적으로 매달려 있다.

이러함 매달림은 나무 바닥이나 부드러운 카펫과 같이 로봇 진공 청소기가 작동하는 표면의 경도 차이로 인해 발생하는 로봇 진공 청소기의 지면 간극 변화를 보상한다. 로봇 진공 청소기의 일반적인 밀도에서, 통상의 차이는 3-4mm이다.

단단한 표면 상의 셀프 수평 조절 구조(self-levelling structure)의 위치가 도 2에 도시되어 있다. 단단한 표면에서, 셀프 수평 조절 구조에 대한, 특히 블레이드(16)의 수직 위치에 대한, 보다 정확하게는 회전 브러시(1)의 블레이드(16)가 바닥면(14)에 대해 밀접하여 슬라이딩 가능하게 움직이는 회전 브러시(1)의 축의 수직 위치에 대한 구동 휠(33) 및 보조 휠(34)의 상대적인 수직 위치가 명확하게 한정되어 있고, 측면 플레이트가 있는 에이프런(26)은 바닥면(14) 위로 약 1mm의 간극 높이를 갖는다.

도 3은 구동 휠(33) 및 보조 휠(34)이 바닥(14)의 부드러운 표면에 잠겨 있고 따라서 로봇 진공 청소기의 지면 간극이 감소되는 부드러운 표면 상의 상기 구조의 위치를 도시한다. 부드러운 표면에서, 스윙 아암(27)에 매달린 셀프 수평 조절 구조는 로봇 진공 청소기 본체 내로 미끄러져, 카펫 표면 아래 약 1mm에 잠겨 있는 회전 브러시(1)의 회전 블레이드(16)와 에이프런(26)의 슬라이딩 표면 상에 안착한다.

본 발명은 특히, 로봇 진공 청소기의 원심 팬의 나선형 하우징으로부터 바닥면으로 직접 빠르게 흐르는 공기를 공급하는 것을 목표로 하는 로봇 진공 청소기에 사용될 수 있다.

1: 회전 브러시
2: 진공 섹션
3: 하우징
4: 수집 용기
5: 공기 필터
6: 입구 공기 덕트
7: 원심 방사형 흐름 팬
8: 전기 모터
9: 공기 출구
10: 다채널 스트레이트너
11: 공기 덕트
12: 다채널 노즐
12a: 상측부
12b: 하측부
13: 볼록 이송 영역
14: 바닥
15: 라인
16: 블레이드
17: 고속 과압 흐름
18: 원치 않는 흡입
19: 바람직한 흡입
20: 갭
21: 큰 물체
22: 탄성 커플링
23: 구동 모터
24: 나선형 하우징
25: 상승된 후미 가장자리
26: 에이프런
27: 피벗 아암
28: 핀
29: 러그
30: 접근부
31: 챔버
32: 벽
33: 구동 휠
34: 보조 휠
35: 난류
36: 볼록면 주위의 순환
37: 분리 라인
38: 빠져나가는 맥동 공기
39: 감속된 난기류
40: 바아
41: 측면 플레이트
42: 파스너
43: 거리
44: 맥동 갭
45: 로드
46: 임펠러
47: 측면 채널
49: 입력 채널

Claims (11)

1. 청소 장치(1), 특히 로봇 진공 청소기용 청소 장치에 있어서, 볼록 이송면(13)이 플랫 노즐(flat nozzle)과 회전 브러시(1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 플랫 노즐은 상기 볼록 이송면(13)과 에이프런(26; apron) 사이에 다채널 노즐(12)로서 설계되고, 수평면으로부터 20도 내지 60도까지 경사진 다채널 노즐(12)의 오리피스를 구비하며, 상기 볼록 이송면(13)과 바닥(14) 사이의 간극 높이가 1-8mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플랫 노즐의 입구 뒤에서 상기 볼록 이송면(13)은 둥근 접근부(30)를 가지면서 계속되고, 상기 회전 브러시(1)의 하우징(3)의 일부인 상승된 후미 가장자리(25)에서 종결되는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 플랫 노즐은 다채널 공기 흐름 스트레이트너(10; multi-channel air flow straightener)에 의해 원심 팬(7)의 나선형 하우징(24) 또는 적어도 하나의 측면 채널에 연속적으로 연결되고, 상기 스트레이트너의 채널들이, 다채널 노즐(12)에의 입구에서 종결되는 개별 공기 덕트(11)의 시스템에 연결되는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다채널 노즐(12)의 단면적은 다채널 노즐(12)에서의 개별 공기 덕트(11)의 입구와 다채널 노즐(12)의 입구 사이의 범위에서 감소하는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 에이프런(26)은, 0.5 내지 2mm 범위의 최소 간극 높이를 가지면서 상기 다채널 노즐(12)의 입구로부터 멀리 상기 바닥(14)을 향해 둥글게 되어 있고, 바닥면(14)에 대해 가장 낮은 지점에서 상기 볼록 이송면(13)의 둥근 접근부(30)의 간극 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 청소 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 회전 브러시(1)는 하우징(3)에 수용되고, 탄성 커플링(22)에 의해 수집 용기 하우징(4)에 연결된 공기 덕트의 진공 섹션(2)이 하우징에 후속하는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 회전 브러시(1)는, 탄성 커플링(22)에 의해 수집 용기 하우징(4)에 연결된 공기 덕트의 진공 섹션(2)과, 상기 바닥면(14) 주위에서 진행하는, 상기 로봇 진공 청소기의 공기 덕트의 과압 고속 부분 사이에서 하우징(3)에 수용되는 것을 특징으로 하는 청소 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 공기 덕트의 고속 섹션의 과압 공기 덕트(11)의 출구들의 단면적들의 합은 상기 공기 덕트의 진공 섹션(2)의 단면적의 3-40%인 것을 특징으로 하는 청소 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 청소 장치는 로봇 진공 청소기 구조에 고정된 러그(29)에 회전 가능하게 장착된 핀(28) 상에 장착된 평행 피벗 아암(27)에 매달린 것을 특징으로 하는 청소 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 플랫 노즐과 상기 원심 팬(7) 사이에 플랫 공급 채널 또는 적어도 하나의 측면 공급 채널이 배치되는 것을 특징으로 하는 청소 장치.

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