KR20240017778A - 진공 청소기에서 사용하기 위한 흡입 헤드에서의 오물의 운반 - Google Patents

진공 청소기에서 사용하기 위한 흡입 헤드에서의 오물의 운반 Download PDF

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KR20240017778A
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프랑코 페르민 에스핀
이에페 베르나루드스 브라다
위트 바스티안 요하네스 드
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베르수니 홀딩 비.브이.
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Abstract

하우징(30), 및 청소될 표면과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 회전가능 브러시를 포함하는 흡입 헤드(101)에서, 하우징(30)의 표면(32)에는 브러시를 따른 임의의 위치로부터 표면(32)에서의 출구 개구(31)를 향한 오물의 운반을 용이하게 하기 위한 복수의 홈(35)이 제공된다. 복수의 홈(35)은 출구 개구(31)의 반대 측부들에 위치된 2개의 홈(35) 세트(36, 37)를 포함한다. 브러시의 회전 축(21)을 기준으로서 취하면, 홈(35) 세트(36, 37)들의 각각은 원주방향 성분 및 축방향 성분을 갖는 홈(35)들을 포함하며, 여기서 동일한 원주 방향으로 볼 수 있는 바와 같이, 홈(35)들의 축방향 성분의 방향은 2개의 홈(35) 세트(36, 37)에 대해 반대이다.

Description

진공 청소기에서 사용하기 위한 흡입 헤드에서의 오물의 운반
본 발명은 진공 청소기에 적용되고 표면 상에서 청소 동작을 수행하도록 구성된 흡입 헤드(suction head)에 관한 것으로, 흡입 헤드는 하우징, 및 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 하우징 내에 배열되고 청소될 표면과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 브러시를 포함하며, 하우징은 브러시의 일부분을 청소될 표면에 노출시키고 브러시의 다른 부분을 덮도록 구성되고, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에는 출구 개구가 제공되며, 출구 개구는 브러시가 위치되는 하우징의 영역으로부터 멀어지는 방향으로 출구 개구를 통한 공기의 유동을 야기하도록 구성된 공기 흡입원과 연통하도록 구성된다.
또한, 본 발명은 언급된 바와 같은 흡입 헤드를 포함하는 무선 진공 청소기에 관한 것이다. 일 실시예에서, 언급된 바와 같은 흡입 헤드는 청소될 표면의 적어도 하나의 영역 및/또는 흡입 헤드 내의 적어도 하나의 영역으로의 액체의 공급을 가능하게 하도록 구성된 습윤 설비를 구비하고, 본 발명은 또한 그러한 실시예에 따른 흡입 헤드를 포함하는 습식 진공 청소기에 관한 것이다.
진공 청소기는 청소될 표면으로부터 오물을 제거하는 것으로 알려져 있다. 본 문서에 사용되는 바와 같은 용어 "오물"은, 표면 상에 존재할 수 있는 바와 같고 어쩌면 걸레질과 같은 다른 청소 동작과 조합된 진공 청소 동작의 영향 하에 제거될 수 있는 임의의 오염물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련한 실제 예는 먼지 및 임의의 종류의 작은 입자, 및 또한 엎질러진 음료와 같은 습식 유형의 오염물을 포함한다. 청소될 표면의 실제 예는 바닥이며, 여기서 바닥은 목재 바닥, 카펫 바닥, 타일 바닥 등과 같은 임의의 종류의 것일 수 있다.
일반적으로, 진공 청소기는, 청소될 표면으로부터 오물을 채집하는 실제 과정이 일어나고 따라서 표면 상에 또는 적어도 표면에 가깝게 놓여야 하는, 진공 청소기의 일부인 진공 청소기 헤드 또는 흡입 헤드를 갖는다. 또한, 진공 청소기는 통상적으로, 오물 축적 영역을 포함하는 몸체 부분, 및 진공 청소기의 작동 동안에 흡입 헤드에서 흡입력이 우세하도록 흡입 헤드에 작용하도록 구성된 설비를 포함한다. 흡입력은 진공 청소기의 작동 동안 표면으로부터 채집되는 오물을 오물 축적 영역을 향해 운반하는 것을 용이하게 하는 역할을 하며, 여기서 오물은 흡입 헤드의 하우징에서의 출구 개구를 통과하게 된다. 흡입력은 또한 표면으로부터 오물을 채집하는 실제 과정에서 일정 기능을 가질 수 있다. 다른 한편, 흡입 헤드는 오물을 채집하기 위하여 표면과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 가동 구성요소, 예를 들어 오물의 교반기(agitator)로서 역할할 수 있고 특히 표면으로부터 오물을 제거하고 이를 출구 개구를 향해 안내하는 것을 돕도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 회전가능 브러시를 구비할 수 있다.
국제 출원 공개 WO 2011/083373 A1호는, 작업 유체의 소적(droplet)들을 분무하기 위한 분무 수단, 가요성 브러시 요소들을 갖는 회전가능 브러시, 입자들이 동반된 공기와 같은 더러워진 공기를 수용하기 위한 입구, 및 정화 유닛(cleansing unit)을 포함하는, 표면으로부터 입자들을 제거하기 위한 청소 장치를 개시한다. 정화 유닛은 공기로부터 작업 유체의 소적들 중 적어도 일부분을 분리하는 데 적합하다. 작동 동안, 회전가능 브러시는 작업 유체에 의해 습윤된다. 브러시는 작업 유체의 소적들이 가요성 브러시 요소들로부터 장치의 응집(coalescing) 공간 내로 미스트(mist)로서 배출되도록 하는 그러한 치수의 것이고 그러한 회전 속도로 회전된다. 입구에 의해 수용된 더러워진 공기는 응집 공간에 의해 수용가능하여, 브러시 요소들로부터 배출된 소적들과 더러워진 공기 내의 입자들의 응집된 입자들을 형성하며, 응집된 입자는 응집 공간으로부터 정화 유닛으로 이송가능하다.
국제 출원 공개 WO 2012/107876 A1호는 청소될 표면에 대면하기 위한 개방 면을 갖는 헤드, 및 헤드에 회전가능하게 배열되는, 청소될 표면과 접촉하기 위한 적어도 하나의 브러시를 포함하는 청소 장치를 개시한다. 적어도 하나의 브러시에는 복수의 브러시 모(brush hair)가 제공되며, 이들 브러시 모가 극히 연질이고 가요성인 것이 가능하다. 그러한 경우에, 표면의 청소 동작은 표면을 문지르는 것에 의해 수행되는 것이 아니라, 브러시의 회전 동안 브러시 모들을 표면과 교번적으로 접촉하게 하고 접촉하지 않게 하는 것에 의해 수행된다. 특히, 브러시의 1 회전 동안, 브러시 모들은 오염된 표면으로부터 입자들 및/또는 액체 소적들을 제거하고, 이들이 표면에의 접촉으로부터 자유롭게 되고 완전히 신장될 수 있는 위치에 도달할 때 입자들 및/또는 소적들을 내팽개친다. 브러시가 배열된 청소 장치의 헤드에서, 입자들 및/또는 소적들을 수용하기 위한 그리고 가능하게는 입자들 및/또는 소적들을 이들이 수집되는 공간을 향해 운반하기 위한 수단이 존재한다. 청소 장치는 일단 입자들 및/또는 소적들이 브러시 모들로부터 방출되면 이들을 원하는 방향으로 안내하기 위해 헤드에서 흡입력을 실현하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 또한, 청소 장치가 브러시 모들에 대한 입자들의 부착을 촉진하고/하거나 청소될 표면 상에서 추가적인 청소 효과를 실현하기 위해 세정액을 회전 브러시에 공급하도록 구성되는 것이 가능하다.
국제 출원 공개 WO 2017/071727 A1호는 진공 추출 구역을 갖는 하우징 및 청소될 표면에 맞닿아 위치되도록 구성된 제1 및 제2 롤러들을 포함하는 진공 청소기 헤드를 개시하며, 여기서 제1 및 제2 롤러들의 각각은 작동 동안 표면 위에서 회전되고 이동되고 있을 때 표면으로부터 오물을 채집하고 오물을 진공 청소기 헤드의 하우징 내의 진공 추출 구역으로 이송하도록 구성된다. 진공 추출 구역은 출구 개구와 제1 및 제2 롤러들 사이에 한정된다. 진공 청소기 헤드가 진공 청소기에 사용되고 진공 청소기가 작동될 때, 공기 유동이 진공 추출 구역을 통해 출구 개구로 생성된다.
흡입 헤드가 청소될 표면에 대해 정상적인 작동 위치에 있을 때 표면에 대해 대략 평행하게 연장되는 회전 축을 중심으로 회전가능한 적어도 하나의 브러시를 포함하는 흡입 헤드와 관련하여, 브러시의 회전 축이 연장되는 방향인 길이 방향으로의 오물의 위치와 독립적으로 청소될 표면으로부터 오물을 채집하는 것이 요구된다는 것이 이해된다. 일반적으로, 이하에서 브러시의 길이로 지칭될, 길이 방향으로의 브러시의 치수는 흡입 헤드의 흡입 출구의 직경보다 상당히 더 크다. 오물이 흡입 헤드에 들어가는 위치로부터 출구 개구 및 그 이후로 운반되는 것을 보장하는 것을 목표로 하는 통상적인 해결책은 브러시의 (거의) 전체 길이를 따라 연장되는 세장형 외관을 갖는 흡입 헤드의 설계를 갖는 것을 수반한다. 통상적인 해결책은 출구 개구의 상대적으로 큰 치수에도 불구하고 흡입 헤드에서 상대적으로 강한 공기 유동을 갖는 것을 목표로 하는 조치를 취하는 것을 더 포함한다. 이러한 이유로, 통상적인 해결책은 배터리-작동식 진공 청소기에서, 즉 전기 에너지의 매우 효율적인 사용이 중요한 진공 청소기에서 사용되어야 하는 흡입 헤드의 맥락에서 바람직하지 않다. 그러한 진공 청소기의 실제 예는 점점 더 인기를 얻고 있는 소위 스틱 진공 청소기이다.
하우징 및 하우징 내에 배열되는 적어도 하나의 회전가능 브러시를 포함하는 흡입 헤드의 맥락에서, 본 발명의 목적은 제한된 크기, 즉 길이 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 제한된 치수의 흡입 채널을 가짐과 동시에, 브러시에 대면하는 하우징의 표면 상에서의 오물 축적에 대해 타협함이 없이, 기술분야에서 상대적으로 보통인 또는 심지어 낮은 것으로 분류될 수 있는 흡입력을 가할 가능성을 제공하는 것이다.
전술한 것을 고려하여, 본 발명은 진공 청소기에 적용되고 표면 상에서 청소 작용을 수행하도록 구성된 흡입 헤드를 제공하는데, 흡입 헤드는 하우징, 및 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 하우징 내에 배열되고, 청소될 표면과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 브러시를 포함하고, 하우징은 브러시의 일부분을 청소될 표면에 노출시키고 브러시의 다른 부분을 덮도록 구성되며, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에는 출구 개구가 제공되고, 출구 개구는 브러시가 위치되는 하우징의 영역으로부터 멀어지는 방향으로 출구 개구를 통한 공기의 유동을 야기하도록 구성된 공기 흡입원과 연통하도록 구성되며, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에는 복수의 홈들이 더 제공되고, 복수의 홈들은 브러시의 회전 축이 연장되는 방향인 길이 방향으로 반대 측부들인 출구 개구의 측부들에 위치된 2개의 홈 세트들을 포함하며, 홈 세트들의 각각은 회전 축 주위의 원주방향 성분 및 길이 방향으로의 축방향 성분을 가지고 배향된 홈들을 포함하고, 회전 축을 중심으로 하는 동일한 원주 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 하나의 홈 세트의 홈들의 축방향 성분의 방향은 다른 세트의 홈들의 축방향 성분의 방향과 반대이다.
본 발명에 따른 흡입 헤드의 전술한 한정으로부터 판단하면, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에는 출구 개구 및 복수의 홈들 둘 모두가 제공되고, 복수의 홈들은 길이 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 출구 개구의 대향 측부들에 위치된 2개의 홈 세트들을 포함한다. 특히, 홈 세트들의 각각은 회전 축 주위의 원주방향 성분 및 길이 방향으로의 축방향 성분을 가지고 배향된 홈들을 포함한다. 회전 축을 중심으로 하는 동일한 원주 방향으로 볼 수 있는 바와 같이, 하나의 홈 세트의 홈들의 축방향 성분의 방향은 다른 세트의 홈들의 축방향 성분의 방향과 반대이다. 따라서, 2개의 홈 세트들은 그들의 축방향 구성이 관련되는 한 서로 반대인 것으로 분류될 수 있다. 명확성을 위해, 홈들의 배향의 축방향 성분이 표시된 바와 같이 길이 방향으로의 성분임에 유의한다. 이는 0의 축방향 성분을 가지고 배향된 홈이 길이 방향에 직각인 가상 평면 내에서 연장되는 홈, 즉 회전 축에 대한 기울어짐 없이 연장되는 홈임을 의미한다. 또한, 명확성을 위해, 흡입 헤드가 하나 초과의 브러시를 포함하고 복수의 홈들이 브러시들의 각각에 걸치도록 설계되는 경우에, 복수의 홈들이 브러시당 2개의 홈 세트들을 포함한다는 것에 유의한다.
언급된 바와 같이 2개의 홈 세트들을 제공함으로써, 브러시로부터 내팽개쳐져 브러시에 대면하는 하우징의 표면 상의 위치에 있게 되는 오물의 한정된 운반 경로가 얻어지며, 이는 브러시의 회전 이동을 이용한 출구 개구를 향한 오물의 전진을 촉진하는 데 적합하다. 2개의 홈 세트들은, 흡입 헤드의 작동 동안 회전 브러시로부터 오물을 수용하고, 회전 브러시의 영향 하에 출구 개구를 향한 오물의 전진을 가능하게 하도록 구성된다. 이 과정에서, 브러시의 회전 방향이 둘 모두의 홈 세트들의 위치에서 동일하다는 사실에도 불구하고, 2개의 홈 세트들의 반대 축방향 구성은 반대 축방향들로의, 즉 홈 세트들이 존재하는 출구 개구의 반대 측부들로부터 출구 개구를 향한, 언급된 바와 같은 오물의 전진을 가능하게 하는 것을 허용한다.
이는 특히, 브러시의 적어도 다수의 요소들이 브러시의 회전 이동의 영향 하에 홈 내에 존재할 수 있는 바와 같은 소정 크기의 오물 입자, 즉 굵은 오물 입자의 홈을 통한 이동을 야기하기에 충분한 작동상 길이(operational length)를 갖도록 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 브러시에 대면하는 하우징의 표면과 브러시의 작동상 윤곽선(operational outline) 사이의 거리는, 홈들의 외부에서의 브러시에 대면하는 하우징의 표면의 영역들에서, 0 mm 내지 2 mm의 범위의 거리일 수 있다. 굵은 오물 입자가 원주 방향으로 홈의 단부가 되는 것에 도달했을 때, 오물 입자는 회전 브러시에 의해 유도된 유동에 기초하여 홈 밖으로 쓸려 나가고, 청소될 표면을 거쳐 다음 홈을 향해 이동된다. 따라서, 브러시의 회전 이동의 영향 하에, 굵은 오물 입자는 최종적으로 출구 개구에 도달할 때까지 브러시에 대면하는 하우징의 표면 내의 홈을 통해 그리고 하우징에 의해 덮이지 않은 공간을 통해 교번적으로 이동되며, 여기서 오물 입자는 오물 입자의 이동이 홈에 의해 안내되는 시간 동안 출구 개구에 더 가까이 간다. 본 발명의 맥락에서, 브러시에 대면하는 하우징의 표면과 브러시의 작동상 윤곽선 사이의 거리의 범위와 관련한 상기 제안으로부터 뒤따르는 바와 같이, 브러시의 요소들이 홈들 내로 도달하지 않는 흡입 헤드의 일 실시예를 갖는 것이 가능하다는 것에 유의해야 한다.
전술한 것으로부터 판단하면, 본 발명에 따르면, 작동 동안 청소될 표면으로부터 브러시에 의해 채집된 오물의 출구 개구로의 운반의 촉진은 기계적 수단, 즉 브러시에 대면하는 하우징의 표면 내에 홈들을 갖는 것을 수반하는 수단에 기초하여 달성된다. 유리한 결과로서, 오물이 흡입 헤드에 진입하는 위치로부터 출구 개구 및 이를 지나 운반되는 것을 보장하는 것에 관한 한, 브러시의 (거의) 전체 길이를 따라 연장되는 출구 개구를 갖는 것과 상대적으로 높은 흡입력을 갖는 것에 의존하는 전술된 종래의 해결책을 적용할 필요가 없다. 이는 본 발명을 배터리-작동식 진공 청소기의 분야에서의 적용에 적합하게 한다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 흡입 헤드의 바람직한 실시예에서, 출구 개구가 길이 방향으로의 브러시의 치수의 일부분만에 걸치게 치수가 정해진다는 것에 유의한다. 예를 들어, 기준은 출구 개구에 노출되는 브러시의 일부분의 길이가 브러시의 직경의 0.8 내지 1.3배라는 것일 수 있다. 제한된 길이만을 갖는 출구 개구에 기초하여, 공기 속도의 강하가 허용가능한 범위 내에서 유지된다는 것과, 출구 개구 및 출구 개구가 접근을 제공하는 흡입 채널을 통한 오물 입자들 및 액체 소적들의 운반이 공기, 액체 및 부스러기의 더 낮은 속도에 의해 방해받지 않는다는 것이 달성된다. 또한, 이는 흡입 채널의 벽 상에서의 오물의 침착의 방지가 관련되는 한에 있어서 유리한, 흡입 채널의 형상을 갖는 것을 허용한다.
길이 방향으로 출구 개구가 브러시에 대해 실질적으로 중심인 위치설정을 가져, 출구 개구로부터 브러시의 극단까지의 거리가 출구 개구의 양측부들에서 실질적으로 동일하고 오물 입자가 어느 극단에서도 유사한 힘들의 영향 하에 채집될 수 있다면 실용적이다.
브러시에 대면하는 하우징의 표면 내에 홈들을 갖는 개념의 최적 효과를 갖기 위해, 길이 방향으로 복수의 홈들이 브러시의 대부분 또는 전부에 걸친다면 바람직하다. 또한, 브러시에 대면하는 하우징의 표면이 원주 방향으로 180° 이상의 각도 거리를 따라 브러시를 덮는다면, 그리고 복수의 홈들이 원주 방향으로 브러시에 대면하는 하우징의 표면의 대부분에 걸친다면 실용적일 수 있다. 바람직하게는, 각도 거리는 심지어 더 긴데, 그 이유는 오물에 대한 브러시의 각각의 회전의 향상된 효과에 기초하여 더 긴 각도 거리가 출구 개구를 향한 오물의 더 빠른 변위를 수반하기 때문이다.
전술한 것에서 언급된 바와 같이, 2개의 홈 세트들은 그들의 축방향 구성이 관련되는 한 서로 반대인 것으로 분류될 수 있다. 이와 관련하여, 이것이 특히 2개의 홈 세트들이 브러시의 회전 축에 직각이고 출구 개구와 교차하는 가상 거울 평면에 대해 거울 대칭이도록 하는 것일 수 있다는 것에 유의한다.
홈 세트들은 브러시의 회전 이동의 영향 하에 출구 개구를 향한 오물의 전진을 촉진하는 기능에 관한 한에 있어서 적절한, 임의의 외관을 가질 수 있다. 하나의 실제 예에 따르면, 홈 세트들 중 적어도 하나는 회전 축을 중심으로 한 브러시의 회전 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 출구 개구를 향해 이어지는, 브러시의 회전 축을 중심으로 나선형 권선(helical winding)의 세그먼트들처럼 배열된 홈들을 포함한다. 나선형 권선은 말하자면 전진 방식으로 원통 둘레에 권취된 와이어에 따라 배향된 루프(loop)들을 포함하는 연속적인 권선으로서, 즉 나사-유사 외관을 갖는 권선으로서 알려져 있다. 다른 실제 예에 따르면, 홈 세트들 중 적어도 하나는 회전 축을 중심으로 한 브러시의 회전 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 출구 개구를 향해 이어지는, 브러시의 회전 축을 중심으로 하는 타원형 권선(elliptical winding)의 세그먼트들처럼 배열된 홈들을 포함한다. 타원형 권선은 루프들이 원통의 길이방향 축에 대해 일정 각도로 취해진, 말하자면 원통의 평행 슬라이스들에 따라 배향되어, 루프들이 서로 분리되어 있는 권선으로서 알려져 있다.
본 발명은 홈들의 치수 설정 및 형상의 많은 가능성들을 포함한다. 일반적으로, 상대적으로 낮은 흡입력에서 오물 입자들에 대한 큰 운반 효과의 측면에서 흡입 헤드의 최적 기능에 기여할 수 있는 인자들 중 일부를 언급하면, 오물 입자들이 홈들로부터 빠져나가는 것이 방지되고, 오물 입자들을 출구 개구를 향해 운반하는 데 필요한 에너지가 최소화되며, 오물 입자들이 홈 세트를 통해 이동하는 시간이 최적화되고/되거나, 흡입 헤드가 미세 먼지에 의해 오염될 수 있는 정도가 최소화되도록 홈들이 구성된다면 유리하다. 이와 관련하여, 본 발명에 따르면, 하기의 경우에 유리한 효과들이 얻어질 수 있음에 유의한다:
- 개별 홈들은 오물 입자들이 실제로 하나의 홈으로부터 다른 홈으로 운반될 수 있도록 길이 방향으로의 개별 홈의 치수와 길이 방향으로의 개별 홈들 사이의 거리의 합보다 더 큰, 길이 방향으로의 거리에 걸치도록 구성되며, 여기서 이는 특히, 개별 홈들이 길이 방향으로의 개별 홈의 치수와 길이 방향으로의 개별 홈들 사이의 거리의 합의 2배 내지 10배인, 길이 방향으로의 거리에 걸치도록 구성되도록 하는 것일 수 있다;
- 개별 홈들은 가파른 톱니 측면 및 얕은 톱니 측면을 갖는 톱니 기하학적 구조를 가져, 가파른 톱니 측면은 홈들의 입자 운반 기능을 지원할 수 있는 반면, 얕은 톱니 측면은 오물 입자들을 수용하기에 충분히 큰 포켓의 생성을 허용함과 동시에 입자들이 홈들에 고착되는 것을 방지하고 홈들의 양호한 청소를 가능하게 할 수 있으며, 여기서 길이 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 홈들이 출구 개구를 향해 개방된다면, 즉 얕은 톱니 측면이 출구 개구의 측부에 더 가깝고 가파른 톱니 측면이 출구 개구에 대면하는 위치에 있다면 실용적이다;
- 개별 홈들이 가파른 톱니 측면과 얕은 톱니 측면을 갖는 톱니 기하학적 구조를 갖는 경우에, 실제로 개별 홈의 단면에서, 가파른 톱니 측면은 길이 방향에 직각인 가상 기준 평면에 대해 0° 내지 45°의 범위인 각도로 있고/있거나 얕은 톱니 측면은 길이 방향에 직각인 가상 기준 평면에 대해 45° 내지 85°의 범위인 각도로 있다;
- 홈들의 깊이는, 홈들이 오물 입자들을 안내하기에 충분히 깊을 수 있지만, 홈들 내에서의 공기 속도가 너무 많이 강하하거나 오물이 축적될 정도로 깊지 않도록, 0.5 mm 내지 4 mm의 범위이다; 및/또는
- 길이 방향으로의 개별 홈들 사이의 거리는, 오물 입자가 하나의 홈으로부터 출구 개구에 더 가까운 홈으로 이동할 가능성이 증가되고, 오물 입자들이 홈으로부터 빠져나갈 가능성이 최소화되며, 이동하는 오물 입자에 가해지는 마찰력이 허용가능한 범위 내에서 유지될 수 있도록, 원주 방향으로의 홈이 걸치는 거리에서 길이 방향으로의 개별 홈의 치수를 뺀 것과 0 사이의 범위이다.
본 발명의 맥락에서, 적어도 하나의 브러시는 청소될 표면으로부터 오물을 채집하는 데 사용되기에 적합한 임의의 유형의 것일 수 있다. 브러시는, 예를 들어 표면 상에 존재할 수 있는 바와 같은 오물 입자들을 교반하는 교반기(agitator)로서 역할을 하도록 특히 설계될 수 있다. 본 발명에 따른 흡입 헤드의 실제 실시예에서, 브러시는 코어 요소 및 코어 요소 상에 배열된 가요성 극세사 요소들을 포함한다. 그러한 브러시에서, 10 km당 150 g 미만의 선형 질량 밀도가 극세사 요소들 또는 적어도 그의 팁 부분들에 적용가능할 수 있어, 극세사 요소들은 실제로 매우 가요성일 수 있다. 언급된 바와 같은 선형 질량 밀도는 심지어 10 km당 10 g, 10 km당 5 g 또는 10 km당 1 g 미만일 수 있다. 그러한 극세사 요소는 흡입 헤드의 작동 동안 청소될 표면과 매우 효과적으로 상호작용하도록 조밀한 배열로 코어 요소 상에 배치될 수 있다. 또한, 그러한 극세사 요소들이 터프트(tuft)들로 코어 요소 상에 배열된다면 실용적일 수 있다. 브러시가 가요성 극세사 요소들을 구비할 때, 실제로 브러시의 작동상 윤곽선은 극세사 요소들이 완전히 신장된 상태에 있는 상태에서의 브러시의 윤곽선인 것으로 이해되어야 한다.
브러시의 작동상 형상이 일반적으로 원형 주연부를 갖는 원통의 형상이라면, 다시 말하면 브러시의 작동상 형상이 일반적으로 세장형 롤러일 수 있는 롤러의 형상이라면 실용적이다. 브러시의 적어도 다수의 요소들은, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에 대한 청소 효과를 갖도록, 홈들의 외부에서 그리고 가능하게는 또한 홈들의 내부에서 브러시에 대면하는 하우징의 표면의 영역들에서, 브러시에 대면하는 하우징의 표면에 접촉할 수 있도록 치수가 정해질 수 있다.
전술한 것에 기초하여, 홈들이 오물을 운반하기 위해 작용하는 방식의 하기 개요가 제공된다:
- 적어도 하나의 브러시가 코어 요소 상에 배열된 가요성 극세사 요소들을 포함하는 경우에, 액체들이 그러한 극세사 요소들에 의해 운반될 수 있다. 액체 액적들이 회전 브러시로부터 브러시에 대면하는 하우징의 표면으로 내던져지고, 이어서 홈의 기하학적 구조에 의해 안내된다. 브러시와 하우징 사이의 공간에서 브러시의 회전에 의해 생성된 공기 유동은 홈들에서 액체들의 이동을 실현하는 데 기여한다.
- 굵은 입자들은 적어도 하나의 브러시의 회전에 의해 유도된 힘들의 영향 하에 운반되고 홈의 기하학적 구조에 의해 안내된다.
- 작은 입자들은 극세사 요소들에 의해 운반된다. 작은 입자들은 또한, 다른 입자들과의 상호작용에 의하여, 브러시와 하우징 사이의 공간에서의 브러시의 회전에 의해 생성된 공기 유동에 의하여, 그리고 액체들과의 상호작용에 의하여 운반될 수 있다.
상기 시나리오들은 서로 독립적으로 또는 서로 상호작용하여 일어날 수 있다. 적어도 하나의 브러시에 대면하는 표면은 홈 기하학적 구조에 의한 출구 개구를 향한 오물의 배출의 결과로서 깨끗하게 유지된다. 표면이 오직 최소 거리에서 브러시를 덮도록 배열된다면, 흡입 헤드에서 흡입력이 효과적으로 야기되며, 그 결과로서 표면을 따른 공기 속도가 상대적으로 높을 수 있고, 이는 또한 오물이 축적될 수 있는 여지가 실제로 없다는 사실 외에 표면을 깨끗하게 유지하는 데 기여한다.
본 발명은 흡입 헤드가 청소될 표면의 적어도 하나의 영역 및/또는 흡입 헤드 내의 적어도 하나의 영역으로의 액체의 공급을 가능하게 하도록 구성된 습윤 설비를 구비하는 흡입 헤드의 일 실시예를 포함한다. 이와 관련하여, 본 발명이 그러한 흡입 헤드를 포함하는 습식 진공 청소기에 관한 것임에 유의한다.
본 발명은 또한, 전술한 것에서 한정되고 기술된 바와 같은 흡입 헤드를 포함하고, 여기서 브러시에 대면하는 하우징의 표면에 복수의 홈들이 제공된 진공 청소기, 특히 무선 진공 청소기에 관한 것이다.
본 발명의 전술된 및 다른 태양들은, 하우징 및 하우징 내에 배열된 2개의 브러시들을 포함하고, 여기서 브러시들에 대면하는 하우징의 표면에 복수의 홈들이 제공된 흡입 헤드의 실제 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 명백하게 되고 이를 참조하여 설명될 것이다.
본 발명은 이제 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이며, 여기서 동일하거나 유사한 부분은 동일한 도면 부호로 지시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 진공 청소기의 구성요소들 및 청소될 표면을 갖는 바닥의 일부분을 도식적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 흡입 헤드에 포함되는 2개의 브러시가 제거된 상태에서의, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입 헤드의 저면도 및 사시도를 각각 개략적으로 도시한다.
도 4는 복수의 홈이 제공된 하우징의 표면의 일부분의 평면 투영을 개략적으로 도시한다.
도 5는 홈의 단면 형상을 예시한다.
도 6은 홈들이 타원형 권선의 세그먼트들처럼 배열된 경우에 오물 입자들이 하나의 홈으로부터 다른 내부 홈들로 어떻게 이동하는지를 예시한다.
도 7 및 도 8은 나선형 권선 및 타원형 권선의 사시도들을 각각 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 진공 청소기(100)의 설계를 예시한다. 도 1에 나타내어지고 하기에 기술되는 특정 진공 청소기는 본 발명의 틀에서 실현가능한 많은 유형의 진공 청소기 중 단지 일례이다. 이와 관련하여, 본 발명은 습식 진공 청소기와 관련이 있을 뿐만 아니라 건식 청소 기능만을 갖는 건식 진공 청소기 및 습식 청소 기능 외에 건식 청소 기능을 갖는 습건식 진공 청소기와 같은 다른 유형의 진공 청소기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진공 청소기는 통상적으로 캐니스터 진공 청소기로 지칭되는 진공 청소기, 통상적으로 직립 진공 청소기로 지칭되는 진공 청소기, 통상적으로 로봇 진공 청소기로 지칭되는 진공 청소기, 및 통상적으로 스위퍼(sweeper)로 지칭되는 진공 청소기 중 하나일 수 있다.
습식 진공 청소기(100)는 바닥 표면과 같은 표면(10)이 습식 청소 동작을 받게 하는 목적을 위해 사용되도록 구성된다. 도 1은 청소될 표면(10)에 대해 통상적인 작동 배향으로 있는 진공 청소기(100)를 도시한다. 배향 태양을 갖는 용어의 본 문서에서의 사용은 청소될 표면(10)에 대한 진공 청소기(100)의 이러한 통상적인 작동 배향과 관련하여 이해되어야 하며, 여기서 표면(10)이 저부 위치에 있고 진공 청소기(100)가 표면(10) 상에 배치된다고 가정된다.
진공 청소기(100)의 작동 동안 표면(10)에 대면하는 것으로 생각되는 면에서, 진공 청소기(100)는 진공 청소기(100)의 작동 동안 표면(10)과 상호작용하도록 구성된 2개의 브러시(20)를 수용하는 흡입 헤드(101)를 포함한다. 하기에서, 브러시(20)들의 각각이 롤러의 중심 길이방향 축에 의해 한정되는 회전 축(21)을 중심으로 회전가능한 롤러의 형태로 제공되고, 브러시(20)들의 각각이 코어 요소(22) 및 코어 요소(22) 상에 배열된 가요성 극세사 요소(23)들을 포함한다고 가정되는데, 이는 브러시(20)들의 다른 실시예들이 또한 가능하다는 사실을 변경하지 않는다. 브러시(20)들이 동일할 수 있지만, 이는 본 발명의 맥락에서 필수적인 것은 아니다. 브러시(20)들의 위치에 도시된 곡선 화살표들에 의해 도 1에 나타낸 바와 같이, 브러시(20)들은 그들의 각자의 회전 축(21)들을 중심으로 서로에 대해 반대 방향들로 회전가능하도록 배열된다. 본 발명의 틀에서, 흡입 헤드(101)는 다른 개수의 브러시(20)를 수용할 수 있고, 단지 단일 브러시(20)를 갖는 것이 실현가능한 대안적인 옵션이라는 것을 특히 주목해야 한다. 흡입 헤드(101)는 브러시(20)들을 부분적으로 덮도록 구성된 하우징(30)을 포함한다.
흡입 헤드(101) 외에도, 진공 청소기(100)는 진공 청소기(100)의 사용자에 의해 파지되도록 구성된 몸체 부분(102)을 포함한다. 바람직하게는, 흡입 헤드(101) 및 몸체 부분(102)은 서로 제거가능하게 결합가능하다. 몸체 부분(102)은 임의의 적절한 방식으로 형상화될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 몸체 부분(102)의 윤곽은 단지 도식적인 성질의 것이다. 몸체 부분(102)이 사용자가 몸체 부분(102)을 쉽게 파지할 수 있고 진공 청소기(100)를 청소될 표면(10)을 가로질러 원하는 대로 이동시킬 수 있도록 손잡이를 포함하는 것이 실용적이다. 이는 도면에 예시되어 있지 않지만, 흡입 헤드(101)가 청소될 표면(10) 상에 지지되게 하고 표면(10) 상에서 전후로 이동될 수 있게 하도록 구성된 지지 기구를 흡입 헤드(101)가 포함한다면 실용적이다. 그러한 지지 기구는 예를 들어 한 쌍의 휠을 포함할 수 있다.
진공 청소기(100)의 작동 동안 브러시(20)를 구동시키는 목적을 위해, 진공 청소기(100)는 실제 상황에서 전기 구동 기구인 적합한 구동 기구(도시하지 않음)를 구비한다. 구동 기구 및 아마도 또한 진공 청소기(100)의 다른 구성요소에 전력을 공급하는 목적을 위해, 진공 청소기(100)는 주전원에 연결가능할 수 있고/있거나 적절한 배터리 설비를 구비할 수 있다. 바람직하게는, 진공 청소기(100)는 재충전가능 배터리 설비를 포함하는 무선 장치이며, 이 경우 진공 청소기(100)가 진공 청소기(100) 외에 충전 도크를 포함하는 세트의 일부인 경우 추가로 실용적일 수 있다. 그러한 세트는 또한 브러시(20)를 청소하는 목적을 위해 사용될 수 있는 플러싱 트레이(flushing tray)를 포함할 수 있다. 진공 청소기(100)가 배터리를 구비하지 않은 경우, 진공 청소기(100)가 작동되지 않는 동안 진공 청소기(100)를 수용 및 유지하기 위해 충전 능력이 없는 간단한 도크가 제공될 수 있다.
진공 청소기(100)의 몸체 부분(102)은 물 또는 물과 세정제의 혼합물과 같은 액체를 수용하는 역할을 하는 액체 저장조(40), 및 진공 청소기(100)의 작동 동안 액체를 흡입 헤드(101)의 습윤 설비(42)로 공급하는 역할을 하는 액체 공급 기구(41)를 포함한다. 액체 공급 기구(41)는 예를 들어 임의의 적합한 유형의 펌프 설비를 포함할 수 있거나, 중력의 영향 하에 원하는 대로 액체의 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 흡입 헤드(101)의 습윤 설비(42)는 청소될 표면(10)의 적어도 하나의 영역, 및/또는 브러시(20)가 위치된 영역과 같은 흡입 헤드(101) 내의 적어도 하나의 영역으로의 액체의 공급을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 도 1은 청소될 표면(10)의 적어도 하나의 영역으로의 액체의 공급을 가능하게 하도록 구성된 흡입 헤드(101)의 습윤 설비(42)의 선택사양을 예시한다. 도시된 예에서, 흡입 헤드(101)는 브러시(20)들 사이의 영역에 위치되고 브러시(20)들의 부분들을 덮도록 구성된 2개의 오목 만곡형 부분들을 포함하는 세장형 중간 구성요소(25)를 포함하고, 습윤 설비(42)는 세장형 중간 구성요소(25)에 부분적으로 배열되고 액체를 운반하며 액체를 표면(10)의 적어도 하나의 영역으로 방출하도록 구성된 도관 시스템(43)을 포함한다. 도 1에서, 액체 저장조(40), 액체 공급 기구(41), 및 흡입 헤드(101)의 습윤 설비(42)는 점선으로 표시되어 있다. 액체 저장조(40)를 액체 저장조(40)가 액체로 충전되어야 하는 위치로 가져가는 것이 요구될 때 사용자가 액체 저장조(40)를 몸체 부분(102)으로부터 분리할 수 있게 하도록 액체 저장조(40)가 몸체 부분(102)에 제거가능하게 결합된다면 실용적이다.
그의 상부 측의 위치에서, 세장형 중간 구성요소(25)가 흡입 헤드(101)의 하우징(30)의 일부분으로부터 현수된다면 실용적이다. 바람직하게는 매우 가까운 범위에서, 브러시(20)들을 가능한 한 많이 덮는 것은 흡입 헤드(101)에서 흡입력을 효과적으로 야기할 때 유익하다. 세장형 중간 구성요소(25)는 하우징(30)의 일체형 부분일 수 있거나, 예를 들어 수리 또는 청소를 허용하도록 하우징(30)의 다른 구성요소에 제거가능하게 결합될 수 있는 별개의 구성요소로서 제공될 수 있다.
진공 청소기(100)의 몸체 부분(102)은 진공 청소기(100)의 작동 동안 브러시(20)들에 의해 표면(10)으로부터 채집되는 습윤된 오물(11)을 수용 및 축적하는 역할을 하는 오물 저장조(50)를 더 포함한다. 오물 저장조(50)는, 예를 들어 사이클론 설비 또는 튜브-인-컵(tube-in-cup) 설비와 같은, 표면(10)으로부터 채집되는 유입 오물(11)로부터 습윤된 오물을 축적하기 위해 통상적으로 이용가능한 바와 같은 다수의 방식으로 구성될 수 있다. 몸체 부분(102)은 브러시(20)들이 위치되는 영역으로부터, 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에서의 출구 개구(31) 및 출구 개구(31)로부터 오물 저장조(50)로 연장되는 흡입 채널(51)을 통해, 몸체 부분(102)의 오물 저장조(50)로 오물(11)을 운반하는 것을 가능하도록 기능하는 부압을 생성하도록 구성된 진공 기구(60)를 포함한다.
습식 진공 청소기(100)가 작동되는 방식의 기본적인 태양들은 다음과 같다. 작동 동안, 브러시(20)들은 회전하도록 구동되고, 액체 공급 기구(41)는 액체가 청소될 표면(10)으로 방출되도록 액체를 흡입 헤드(101)의 습윤 설비(42)로 공급하도록 활성화된다. 브러시(20)의 도달 범위 내에 있는 표면(10)의 영역 상에 존재할 수 있는 임의의 얼룩은 액체의 영향 및 브러시(20)들에 의한 교반 하에 분리되고, 표면(10)의 영역 상에 존재할 수 있는 오물 입자 및 먼지는 액체와 함께 제거되고 과정 중에 출구 개구(31) 및 흡입 채널(51)을 통과하여 오물 저장조(50)로 이송된다. 오물(11)은 브러시(20)들의 극세사 요소(23)들의 팁 부분들에 의해 표면(10)으로부터 채집되고, 팁 부분들이 표면(10)과의 접촉으로부터 벗어나 이동하는 위치에서, 브러시(20)들이 회전함에 따라 팁 부분들로부터 멀리 내팽개쳐진다.
도 1에 예시된 바와 같이, 진공 청소기(100)는 사용자 인터페이스(70)를 구비할 수 있고, 이 사용자 인터페이스(70)는 예를 들어 온/오프 버튼(71)을 포함할 수 있다. 진공 청소기(100)는 마이크로컨트롤러를 포함하는 제어 시스템(80)을 더 포함할 수 있고, 마이크로컨트롤러는 그 목적을 위해 사용자로부터 사용자 인터페이스(70)를 통해 수신된 입력에 반응하여 액체 공급 기구(41) 및 진공 기구(60) 둘 모두를 활성화시키고 브러시(20)들을 움직이게 하도록 프로그래밍된다.
도 2 내지 도 5는, 명확성을 위해 브러시(20)들을 도시함이 없이, 본 발명의 실시예에 따른 흡입 헤드(101)의 태양들, 특히 흡입 헤드(101)의 하우징(30)의 태양들을 예시하는 역할을 한다. 전술한 것에서 이미 언급된 바와 같이, 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에는 출구 개구(31)가 제공된다. 또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 하우징(30)이 진공 청소기(100)의 몸체 부분(102) 내의 흡입 채널(51), 오물 저장조(50) 및 진공 기구(60)의 조립체에 대한 하우징(30)의 결합을 가능하게 하도록 구성된 결합 영역(33)을 포함한다는 것에 유의한다. 출구 개구(31)는 이러한 결합 영역(33)과 유체 연통한다.
브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)의 추가 특징은 표면(32)에 복수의 홈(35)이 제공된다는 것이다. 하우징(30)3은 예를 들어 플라스틱 재료로 제조될 수 있으며, 이 경우에 홈(35)들은 언급된 바와 같이 표면(32)의 위치에서 하우징(30) 내로 간단히 성형될 수 있다. 브러시(20)마다 알 수 있는 바와 같이, 복수의 홈(35)은 2개의 홈(35) 세트(36, 37)를 포함하고, 이러한 세트(36, 37)들은 브러시(20)의 회전 축(21)이 연장되는 방향인 길이 방향(l)으로 반대 측부들인 출구 개구(31)의 측부들에 위치된다. 홈(35) 세트(36, 37)들의 각각은 회전 축(21) 주위의 원주방향 성분 및 길이 방향(l)으로의 축방향 성분을 가지고 배향된 홈(35)들을 포함한다. 후자는 도 2에서 가장 잘 볼 수 있다. 회전 축(21)을 중심으로 하는 동일한 원주 방향(c)으로 볼 수 있는 바와 같이, 하나의 홈(35) 세트(36, 37)의 홈(35)들의 축방향 성분의 방향은, 도 2에서 또한 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 다른 세트(36, 37)의 홈(35)들의 축방향 성분의 방향과 반대이다. 도시된 예에서, 홈(35)들은 회전 축(21)을 중심으로 한 브러시(20)의 회전 방향으로 보이는 바와 같이 출구 개구(31)를 향해 이어지는, 브러시(20)의 회전 축(21)을 중심으로 하는 나선형 권선의 세그먼트들처럼 배열된다. 또한, 도시된 예에서, 2개의 홈(35) 세트(36, 37)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 브러시(20)의 회전 축(21)에 직각이고 출구 개구(31)와 교차하는 가상 거울 평면(M)에 대해 거울 대칭이다.
브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에서의 홈(35)들의 존재에 기초하여, 본 발명은 브러시(20)들에 의해 포획된 오물 입자들을, 흡입 채널(51)에의 접근을 제공하도록 배열된 출구 개구(31)로 몰아가기 위한 힘을 발생시키는 방식을 제공한다. 이 과정에서, 언급된 바와 같은 표면(32) 상의 홈의 기하학적 구조와 조합하여 회전 브러시(20)에 의해 유도된 유동이 사용된다. 상대적으로 큰 오물 입자들 또는 솜털같은 물질의 경우에, 또한 회전 브러시(20)가 오물에 접촉한 이후에 그러한 유형의 물질에 대해 와이핑(wiping) 효과를 갖도록 할 수 있다. 임의의 경우에, 기계적으로 생성된 힘이 매우 효율적이라는 사실을 고려하면, 그렇게 하기 위한 동력 요건은 최소한에 불과하다.
하기에서, 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에서의 홈(35)들의 패턴 및 홈(35)들의 주목할 만한 태양들이 다루어질 것이다. 주목할 만한 태양들은 홈(35)들의 단면 형상 및 홈(35)들이 패턴에서 중첩되는 방식의 특징들을 포함한다.
도 4를 참조하면, 홈(35)들의 패턴의 중첩 길이(o)가 홈(35)의 일 단부로부터 다른 단부까지의 길이 방향(l)으로의 홈(35)의 치수로서 정의된다는 것에 유의한다. 중첩 길이(o)는 패턴의 피치(p) 및 원주 방향(c)으로의 패턴의 적용 각도(Ψ)에 기초하여 다음과 같이 계산된다: o = (Ψ/2π) · p. 중첩 길이(o) 및 적용 각도(Ψ)는 홈 패턴에서의 각도(φ1)를 다음과 같이 결정한다: φ1 = tan-1 (o/ψr) (여기서, r은 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 만곡형 표면(32)의 반경이다). 각도(φ1)는 포획된 오물 입자의 구동 메커니즘의 효율을 한정하는 중요한 마찰 각도를 결정한다. 이와 관련하여, 마찰 각도(φ1)가 평균 각도이고, 홈(35)이 반드시 나선형 권선의 세그먼트로서 형상화되는 것은 아니라는 것에 유의한다. 홈(35)들이 브러시(20)의 회전 축(21)을 중심으로 한 나선형 권선의 세그먼트들처럼 같이 배열되어진 도시된 예에서, 중첩 길이(o)는 오물을 길이 방향(l)으로 운반하는 목적에 대해 중요한 측면인데, 이는 오물 입자들이 하나의 홈(35)의 단부에서 맞물림해제될 수 있게 하고 다시 채집될 수 있게 하며 다음 홈(35), 즉 출구 개구(31)에 더 가까운 홈(35)에 도입될 수 있게 하는 중첩에 기초한다.
도 5를 참조하면, 홈(35)의 단면 형상이 도시된 바와 같이 톱니 형상이라면 유리하다는 것에 유의한다. 일반적으로, 그 경우에, 단면 기하학적 구조는 i) 홈 폭(wg), ii) 오물 입자를 출구 개구(31)로 몰아가는 데 있어서 인자를 구성하는 가파른 톱니 측면(35a)의 각도(φ2), iii) 얕은 톱니 측면(35b)의 각도(φ3), iv) 홈 깊이(d), 및 v) 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 만곡형 표면(32)의 공칭 직경에서의 평탄 표면 폭(wf), 즉 개별 홈(35)들을 분리하는 표면의 폭에 의해 특징지어진다. 홈 폭(wg), 홈 깊이(d), 가파른 톱니 측면(35a)의 각도(φ2), 및 얕은 톱니 측면(35b)의 각도(φ3) 사이에 잉여성(redundancy)이 있음에 유의한다.
브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32) 상으로 내팽개쳐지는 굵은 오물 입자는 후속적으로, 한편으로는 표면(32) 내의 홈 패턴과의 상호작용 및 다른 한편으로는 각자의 회전 브러시(20)에 의해 유도된 브러시 힘의 영향에 뒤따르는 힘들을 받게 된다. 홈(35)의 가파른 톱니 측면(35a)은 오물 입자에 대한 브러시 힘의 결과로서의 마찰력과 오물 입자 상의 반작용 (수직) 힘, 및 오물 입자를 반경 방향으로 가속하고 이동시키는 데 필요한 힘을 유도한다. 홈(35)의 얕은 톱니 측면(35b)은 오물 입자에 대한 브러시 힘의 결과로서의 마찰력과 오물 입자 상의 유사한 반작용 (수직) 힘, 및 오물 입자를 반경 방향으로 가속하고 이동시키는 데 필요한 힘을 유도한다.
홈(35)들의 패턴을 결정하는 다양한 파라미터는 오물 입자들이 홈(35)으로부터 빠져나가는 것을 방지하고, 오물 입자를 출구 개구를 향해 운반하는 데 필요한 에너지를 최소화하며, 오물 입자들이 홈(35) 세트(36, 37)를 통해 이동하는 시간을 최적화하고/하거나, 흡입 헤드(101)가 미세 먼지에 의해 오염될 수 있는 정도를 최소화하도록 선택된다. 이와 관련하여, 하기의 파라미터들이 다루어진다:
- 홈 폭(wg). 이 파라미터는 가파른 톱니 측면(35a)의 각도(φ2), 얕은 톱니 측면(35b)의 각도(φ3), 및 홈 깊이(d)의 결과이다.
- 가파른 톱니 측면(35a)의 각도(φ2). 이러한 각도는 바람직하게는 가능한 한 작아서, 오물 입자들이 홈(35)으로부터 빠져나가는 것을 방지한다. 따라서, 이러한 각도는 바람직하게는 0°이지만, 제조 요건과 같은 실제 이유로 인해, 이러한 각도는 더 클 수 있으며, 여기서 최대 45°가 실용적일 수 있다. 이러한 각도의 다양한 값이 홈(35)들의 패턴 내의 상이한 위치들에서 적용가능할 수 있다.
- 얕은 톱니 측면(35b)의 각도(φ3). 이러한 각도는 바람직하게는 45° 내지 85°이다. 더 작은 값은 오물 입자들을 용이하게 저장하는 홈(35)이 얻어지게 하며, 이 경우에 오물 입자들은 회전 브러시(20)에 의해 유도된 공기 속도 및 액체 소적들의 영향의 영향 하에, 즉 브러시 회전에 의해 생성된 액체 소적들을 갖는 공기의 전단력의 영향 하에 제거하기 어렵다. 브러시 회전에 의해 생성된 물 소적들을 갖는 공기의 전단력. 더 큰 값은 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에서 오염에 대한 민감도를 또한 증가시키는 더 큰 불용 체적(dead volume)이 얻어지게 하며, 더 큰 홈 폭(wg)이 얻어지게 한다. 더 큰 홈 폭(wg)은 더 큰 중첩 길이(o)가 자동적으로 얻어지게 한다.
- 홈 깊이(d). 이는 운반될 입자 크기의 최적화의 선택에 의해 결정된다. 더 큰 홈 깊이(d)는 더 큰 오물 입자들에 적합하여, 오물 입자가 가파른 톱니 측면(35a) 상에서 접촉점을 가질 수 있게 한다. 4 mm의 최대 홈 깊이(d)가 실용적이다. 더 큰 홈 깊이(d)를 갖는 효과는 홈(35)들 내에서의 더 작은 오물 입자들의 저장이지만, 이러한 효과는 매우 작은 오물 입자들이 액체 및 공기의 유동들에 의해 운반된다는 사실에 기초하여 어느 정도 상쇄된다. 더 작은 홈 깊이(d)를 갖는 효과는 더 큰 오물 입자들의 덜 효율적인 운반이다. 0.5 mm의 최소 홈 깊이(d)가 실용적이다.
- 평탄 표면 폭(wf). 이러한 폭은 더 작은 오물 입자들에 의한 하우징(30)의 오염을 방지하도록 최고로 최대화된다. 그러나, 이러한 폭은 마찰 각도(φ1)의 최대 값에 의해 제한된다. 하기: 0 < wf < 2ψr - wg가 적용가능하여, 최대 평균 마찰 각도 φ1 ≒ 63°가 얻어지게 한다.
- 중첩 길이(o). 이러한 길이는 평탄 표면 폭(wf)과 홈 폭(wg)의 합보다 결코 더 작지 않도록 선택된다. 일부 오물 입자들에 대해 홈(35)이 100% 효율적일 수 없기 때문에, 중첩 길이(o)는 평탄 표면 폭(wf)과 홈 폭(wg)의 합의 10배 이하로 선택될 수 있다.
- 적용 각도(Ψ). 브러시(20)들에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)의 전체 반경에 걸쳐 이러한 각도를 가능한 한 크도록 선택하는 것이 가장 효율적이다. 흡입 헤드(101)의 제조 요건 또는 특징과 같은 실제적인 이유로 인해, 이러한 각도는 30° 내지 270°의 범위로부터 선택될 수 있다.
도 6은 홈(35)들이 회전 축(21)을 중심으로 한 브러시(20)의 회전 방향으로 보이는 바와 같이 출구 개구(31)를 향해 이어지는, 브러시(20)의 회전 축(21)을 중심으로 하는 타원형 권선의 세그먼트들처럼 배열되는 선택사양에 관한 것이다. 도면에서, 그의 길이를 따라 일측에서 절단되어 펼쳐져 있고 원주 방향(c)으로의 총 길이 2πr을 갖는 완전한 타원형 권선의 도면이 개략적으로 도시되어 있다. 원주 방향(c)으로의 홈(35)의 길이는 총 길이의 절반, 즉 πr이도록 선택되고, 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)들 사이의 거리(wf) 및 홈 폭(wg)은 길이 방향(l)에 대한 홈(35)의 주어진 배향 각도(α)에서, 오물 입자가 길이 방향(l)에 직각인 원주 방향(c)으로 하나의 홈(35)으로부터 다른 홈으로 이동할 수 있도록 선택된다. 이와 관련하여, 원주 방향(c)으로의 홈(35)의 길이가 나타낸 바와 같이 πr이라고 가정하면, 반경(r)과 tan α/2의 곱이 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)들 사이의 거리(wf)와 홈 폭(wg)의 합보다 더 큰 경우에 다음 홈(35)에 항상 걸릴 수 있다는 것에 유의한다.
앞서 설명된 바와 같이, 오물 입자들은 회전 브러시(20)에 의해 하나의 홈(35)의 단부에서 맞물림해제되고 다시 채집되며 다음 홈(35) 내에 도입된다. 홈(35)들의 외부에서 브러시(20)의 회전 이동의 영향 하에 오물 입자들이 따르는 경로 - 이 경로는 청소될 표면(10)을 따라 있음 - 는 도 6에서 수직 화살표들로 표시된 바와 같이 전형적으로 길이 방향(l)에 직각으로 배향된다. 오물 입자들이 홈(35) 내로 도입되자마자, 이들은 도 6에서 각자의 홈(35)들 내에서 연장되는 화살표들로 표시된 바와 같이 홈(35)에 의해 지시된 경로를 따르기 시작한다. 따라서, 오물 입자들이 홈(35)들의 외부에 있는 시간 동안, 오물 입자들은 길이 방향(l)으로의 변위 없이 하나의 홈(35)으로부터 다른 홈으로 이동되는 반면, 오물 입자들이 홈(35)들 내부에 있는 시간 동안, 오물 입자들의 이동은 길이 방향(l)으로의 변위를 수반하여 종국적으로 오물 입자들이 출구 개구(31)에 도달할 수 있다.
나선형 권선과 타원형 권선 사이의 차이는 도 7 및 도 8의 비교가 이루어질 때 쉽게 알 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 나선형 권선은 말하자면 전진 방식으로 원통 둘레에 권취된 와이어에 따라 배향된 루프(loop)들을 포함하는 연속적인 권선으로서, 즉 나사-유사 외관을 갖는 권선으로서 간주될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 타원형 권선은 루프들이 원통의 길이방향 축에 대해 일정 각도로 취해진, 말하자면 원통의 평행 슬라이스들에 따라 배향되어, 루프들이 서로 분리되어 있는 권선으로서 간주될 수 있다.
본 발명의 범주가 전술한 것에서 논의된 예들로 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에서 한정된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 그의 몇몇 개정 및 수정이 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 청구범위 또는 그의 등가물의 범주 내에 속하는 한 모든 그러한 개정 및 수정을 포함하는 것으로서 해석되는 것이 의도된다. 본 발명은 도면 및 설명에서 상세히 예시되고 기술되었지만, 그러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 단지 예증이거나 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되지 않는다. 도면은 개략적인데, 여기서 본 발명을 이해하기 위해 요구되지 않는 상세 사항은 생략되었을 수 있고, 반드시 축척대로 도시되는 것은 아닐 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 변형들이 도면, 설명 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시하는 데 있어서 당업자에 의해 이해되고 달성될 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 단계들 또는 요소들을 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 청구범위에서의 임의의 도면 부호는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
특정 실시예에 대해 또는 이와 관련하여 논의된 요소 및 태양은, 달리 명백하게 기재되지 않는 한, 다른 실시예의 요소 및 태양과 적합하게 조합될 수 있다. 따라서, 소정의 수단들이 상호 상이한 종속항에서 언급된다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지 않는다.
본 문서에서 사용된 바와 같은 용어 "포함하다" 및 "구비하다"는 용어 "~로 이루어지다"를 망라하는 것으로서 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 용어 "포함하다" 또는 "구비하다"는 일 실시예에 관하여 "~로 이루어지다"를 의미할 수 있지만, 다른 실시예에서는 "적어도 한정된 종(species) 및 선택적으로 하나 이상의 다른 종을 함유하다/갖는다/갖춘다"를 의미할 수 있다.
본 발명의 주목할 만한 태양들은 다음과 같이 요약된다. 하우징(30), 및 청소될 표면(10)과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 회전가능 브러시(20)를 포함하는 흡입 헤드(101)에서, 브러시(20)에 대면하는 하우징(30)의 표면(32)에는, 작동 동안 실현되는 브러시(20)의 회전 이동의 영향 하에, 브러시(20)를 따른 임의의 위치로부터 표면(32)에서의 출구 개구(31)를 향한 오물의 운반을 용이하게 하기 위한 복수의 홈(35)이 제공된다. 복수의 홈(35)은 출구 개구(31)의 반대 측부들에 위치된 2개의 홈(35) 세트(36, 37)를 포함한다. 브러시(20)의 회전 축(21)을 기준으로서 취하면, 홈(35) 세트(36, 37)들의 각각은 원주방향 성분 및 축방향 성분을 갖는 홈(35)들을 포함하며, 여기서 동일한 원주 방향(c)으로 볼 수 있는 바와 같이, 홈(35)들의 축방향 성분의 방향은 2개의 홈(35) 세트(36, 37)에 대해 반대이다.

Claims (15)

  1. 진공 청소기(100)에 적용되고 표면(10) 상에서 청소 작용을 수행하도록 구성된 흡입 헤드(suction head)(101)로서,
    하우징(30), 및
    회전 축(21)을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징(30) 내에 배열되고, 상기 청소될 표면(10)과 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 브러시(20)
    를 포함하고,
    상기 하우징(30)은 상기 브러시(20)의 일부분을 상기 청소될 표면(10)에 노출시키고 상기 브러시(20)의 다른 부분을 덮도록 구성되며,
    상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 표면(32)에는 출구 개구(31)가 제공되고, 상기 출구 개구(31)는 상기 브러시(20)가 위치되는 상기 하우징(30)의 영역으로부터 멀어지는 방향으로 상기 출구 개구(31)를 통한 공기의 유동을 야기하도록 구성된 공기 흡입원(60)과 연통하도록 구성되며,
    상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 상기 표면(32)에는 복수의 홈(35)들이 더 제공되고,
    상기 복수의 홈(35)들은 상기 브러시(20)의 상기 회전 축(21)이 연장되는 방향인 길이 방향(l)으로 반대 측부들인 상기 출구 개구(31)의 측부들에 위치된 2개의 홈(35) 세트(36, 37)들을 포함하며,
    상기 홈(35) 세트(36, 37)들의 각각은 상기 회전 축(21) 주위의 원주방향 성분 및 상기 길이 방향(l)으로의 축방향 성분을 가지고 배향된 홈(35)들을 포함하고,
    상기 회전 축(21)을 중심으로 하는 동일한 원주 방향(c)으로 볼 수 있는 바와 같이, 하나의 홈(35) 세트(36, 37)의 상기 홈(35)들의 상기 축방향 성분의 방향은 다른 세트(36, 37)의 상기 홈(35)들의 상기 축방향 성분의 방향과 반대인, 흡입 헤드(101).
  2. 제1항에 있어서, 상기 길이 방향(l)으로, 상기 출구 개구(31)는 상기 브러시(20)의 치수의 일부분만에 걸치도록 치수가 정해지는, 흡입 헤드(101).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 길이 방향(l)으로, 상기 복수의 홈(35)들은 상기 브러시(20)의 대부분 또는 전부에 걸치는, 흡입 헤드(101).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 상기 표면(32)은 상기 원주 방향(c)으로 180° 이상의 각도 거리를 따라 상기 브러시(20)를 덮고, 상기 복수의 홈(35)들은 상기 원주 방향(c)으로 상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 상기 표면(32)의 대부분에 걸치는, 흡입 헤드(101).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 홈(35) 세트 (36, 37)들은 상기 브러시(20)의 상기 회전 축(21)에 직각이고 상기 출구 개구(31)와 교차하는 가상 거울 평면(M)에 대해 거울 대칭인, 흡입 헤드(101).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(35) 세트(36, 37)들 중 적어도 하나는, 상기 회전 축(21)을 중심으로 하는 상기 브러시(20)의 회전 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 상기 출구 개구(31)를 향해 이어지는, 상기 브러시(20)의 상기 회전 축(21)을 중심으로 한 나선형 권선(helical winding), 및 상기 회전 축(21)을 중심으로 하는 상기 브러시(20)의 회전 방향으로 볼 수 있는 바와 같이 상기 출구 개구(31)를 향해 이어지는, 상기 브러시(20)의 상기 회전 축(21)을 중심으로 한 타원형 권선(elliptical winding) 중 하나의 세그먼트들처럼 배열되는 홈(35)들을 포함하는, 흡입 헤드(101).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 홈(35)들은 상기 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)의 치수(wg)와 상기 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)들 사이의 거리(wf)의 합보다 더 큰, 상기 길이 방향(l)으로의 거리(o)에 걸치도록 구성되는, 흡입 헤드(101).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 홈(35)들은 가파른 톱니 측면(35a) 및 얕은 톱니 측면(35b)을 갖는 톱니 기하학적 구조를 갖는, 흡입 헤드(101).
  9. 제8항에 있어서, 개별 홈(35)의 단면에서, 상기 가파른 톱니 측면(35a)은 상기 길이 방향(l)에 직각인 가상 기준 평면에 대해 0° 내지 45°의 범위인 각도(φ2)로 있고/있거나 상기 얕은 톱니 측면(35b)은 상기 길이 방향(l)에 직각인 가상 기준 평면에 대해 45° 내지 85°의 범위인 각도(φ3)로 있는, 흡입 헤드(101).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(35)들의 깊이(d)는 0.5 mm 내지 4 mm의 범위인, 흡입 헤드(101).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 상기 표면(32)과 상기 브러시(20)의 작동상 윤곽선(operational outline) 사이의 거리는, 상기 홈(35)들의 외부에서의 상기 브러시(20)에 대면하는 상기 하우징(30)의 상기 표면(32)의 영역들에서, 0 mm 내지 2 mm의 범위의 거리인, 흡입 헤드(101).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)들 사이의 거리(wf)는 상기 원주 방향(c)으로의 상기 홈(35)이 걸치는 거리(2ψr)에서 상기 길이 방향(l)으로의 개별 홈(35)의 치수(wg)를 뺀 것과 0 사이의 범위인, 흡입 헤드(101).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러시(20)의 작동상 형상은 대체로 원형 주연부를 갖는 원통의 형상인, 흡입 헤드(101).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 흡입 헤드(101)를 포함하는 습식 진공 청소기(100)로서, 상기 흡입 헤드(101)는 상기 청소될 표면(10)의 적어도 하나의 영역 및/또는 상기 흡입 헤드(101) 내의 적어도 하나의 영역으로의 액체의 공급을 가능하게 하도록 구성된 습윤 설비(42)를 포함하는, 습식 진공 청소기(100).
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 흡입 헤드(101)를 포함하는, 무선 진공 청소기(100).
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