TWI705789B - 清潔設備及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種清潔設備(1)，特別是家用吸塵器，具有風扇(2)及用於測定風扇(2)所產生之負壓的壓力感測器(3)。為了提供一種在其附加件之儘可能小的流阻下達到儘可能好之清潔效果的清潔設備，本發明提出：壓力感測器(3)為絕對壓力感測器。此外，本發明亦有關於一種操作清潔設備(1)之方法，其中，根據清潔設備(1)之附加件(7)的測得流阻，來改變清潔設備(1)之抽吸功率。

Description

清潔設備及其操作方法

本發明係有關於一種清潔設備，特別是家用吸塵器，此種清潔設備具有風扇及用於測定該風扇所產生之負壓的壓力感測器。

此外，本發明亦有關於一種操作此清潔設備之方法。

由先前技術已知上述類型之清潔設備。此類清潔設備亦可具有用於改變風扇之風扇功率的裝置，以便儘可能好地自待清潔表面清除待吸物。同樣已知的是，根據清潔設備之附加件的流阻來改變風扇功率，以便為實現儘可能好之清潔效果而需要儘可能小的推力，用以在待清潔表面上移動清潔設備。所用之推力主要是與地板覆蓋物有關，例如，硬地板或鋪地毯之地板。

在先前技術中，使用壓差感測器測量風扇所產生之負壓。其缺點在於，未將增加其附加件之流阻的絕對壓力考慮在內。此點對清潔效果產生不利影響。

因此，本發明之目的在於提出一種清潔設備，在附加件之儘可能小的流阻下達到儘可能好之清潔效果。

為達成上述目的，本發明提出一種清潔設備，其壓力感測器為絕對壓力感測器。

根據本發明，壓力感測器係測量絕對壓力，絕對壓力會根據清潔設備超過平均海平面以上之使用位置、或根據天氣條件而發生變化。如此便考慮到絕對壓力之波動，而不會將其誤認作該風扇所產生之壓差。

絕對壓力感測器有益地具有偵測區，其偵測區對應於風扇之佈置而位在用於附加件之連接區內的吸入區，亦即，對應於被施加風扇之吸力的區域。吸入區在清潔設備中通常位於將附加件連接在該清潔設備上之位置。在偵測區內，絕對壓力感測器一方面在第一次測量期間，在風扇斷開之情況下，即，在未將風扇所產生之抽吸氣流施加於偵測區的情況下，測量環境壓力，另一方面，在第二次測量期間，在風扇接通之情況下測量其絕對壓力。由二個絕對壓力計算出之壓差與當前環境壓力無關，從而以與當前環境壓力無關之方式達到最佳清潔效果。

根據一種特別簡單的技術方案，絕對壓力感測器之偵測區以如下方式對應於吸入區，即，絕對壓力感測器直接佈置在其連接區之吸入區內。

作為替代方案，壓力感測器可被佈置在風扇之排風區內，特別是，佈置在設於風扇之排風區內的印刷電路板上，其中，在壓力感測器與偵測區之間配置有測量通道，該測量通道之第一端區係對應於壓力感測器，其第二端區則與吸入區相連通。根據此技術方案，偵測區之位置與壓力感測器之位置不同。如此便能藉由風扇之排出空氣，在風扇之排風區內冷卻壓力感測器。透過測量通道，測量吸入區內之絕對壓力。為此，測量通道具有第一及第二端區，其中，第一端區被引向壓力感測器，且特別地接觸於印刷電路 板，使壓力感測器伸入測量通道，且其中，第二端區伸入吸入區，特別是伸入風扇所產生之抽吸氣流自其附加件通往該風扇之流徑。

本發明提出：測量通道為軟管段。此軟管段可以其第一端區黏附在印刷電路板上，或以其它方式與印刷電路板相連接。特別有益地，測量通道之開口端面被印刷電路板之分區所覆蓋，使得，測量通道儘可能氣密且液密地與印刷電路板相連接。此軟管段特別構建為撓性的軟管段，且被引入吸入區，其中，其第二端區在該處亦有益地氣密且液密地與連接區之抽吸通道相連接。作為將測量通道構建為軟管段的替代方案，亦可將此清潔設備之殼體之分區構建為測量通道。此測量通道例如可有益地以射出成型法形成在此清潔設備之殼體中。藉此，可同時形成用於承載壓力感測器之印刷電路板的容置部，從而在印刷電路板佈置在此容置部中的情況下，同時可使測量通道之第一端區與印刷電路板相接觸。

此外，本發明提出：在連接區內附加地佈置有溫度感測器。此溫度感測器係用於測量連接區內之當前溫度，該溫度可用於計算當前空氣密度。其空氣密度又用於計算風扇之體積流量，而體積流量與風扇所產生之負壓相結合，可用來測定其附加件之當前流阻。藉由將吸入區內之當前溫度考慮在內，可實現對其流阻之更為可靠的測定。

此外，本發明進一步提出：此清潔設備具有評價與調節裝置，其係被配置為根據壓力感測器所測定之負壓、風扇之當前風扇功率及當前轉速，來調節此清潔設備之總抽吸功率。根據絕對壓力所測定之負壓及風扇之與此相應的體積流量(可由風扇之風扇特性曲線獲得其體積流量)，決定了附加件之流阻，且由此亦決定 了移動該附加件所需之推力。此評價與調節裝置將流阻用於調節此清潔設備之總抽吸功率，使得，一方面流阻儘可能小，另一方面達到儘可能好之清潔效果。該評價與調節裝置特別適於調節恆定的抽吸功率。穿過風扇之體積流量(主要)與當前風扇功率有關，可由風扇之電流及電壓消耗，測定該風扇功率。例如，藉由風扇之印刷電路板上的相應裝置，測量風扇之電流及電壓。此外，通常藉由轉速表測量風扇之轉速。因此，評價與調節裝置可根據前述測量資料及風扇之已知的特性曲線，來測定用於調節此清潔設備之抽吸功率的流阻。

此外，本發明提出：評價與調節裝置被配置為附加地根據溫度感測器所測得之溫度來調節其抽吸功率。評價時進一步參考與溫度相關之空氣密度，此點有助於實現風扇之抽吸功率的最佳調節。此點特別是因為空氣密度係根據溫度而發生變化，因此，風扇所產生之負壓亦根據溫度而發生變化。

除前述清潔設備外，本發明亦提出一種操作清潔設備之方法，其中，根據其清潔設備之附加件的測得流阻，來改變該清潔設備之抽吸功率，具有以下方法步驟：- 在風扇斷開之情況下，測量風扇之吸入區內的絕對壓力；- 在風扇接通之情況下，測量風扇之吸入區內的絕對壓力；- 由測得之絕對壓力的差值，測定風扇所產生之負壓；- 測定風扇之風扇功率；- 測量風扇之轉速；- 透過與風扇之已知的風扇特性曲線進行對比，由負壓、風扇功率及轉速，測定其附加件之流阻； - 根據測得之流阻，藉由改變風扇之轉速及/或風扇功率，來調節清潔設備之抽吸功率。

根據本發明之方法，在接通風扇前實施第一次絕對壓力測量，隨後，在接通風扇後實施第二次絕對壓力測量。以例如300毫秒之較短時間跨度來實施該第一次絕對壓力測量，使得，清潔設備之使用者不會注意到風扇打開之延遲。在接通風扇後，較佳地可每隔一定時間，例如每秒10至20次，實施其他的絕對壓力測量。由風扇運行時測得之相應的絕對壓力及第一次在風扇斷開情況下測得之絕對壓力，來測定風扇所產生之負壓。此外，測定風扇消耗之電功率，此點通常係藉由測量風扇所需之電流及電壓而實現。此外，測量風扇之轉速。所有的測量值，亦即，負壓、風扇功率及風扇之轉速，皆對附加件之流阻的測定有影響。附加件之流阻在使用者操作清潔設備時，表現為在待清潔之表面上移動該清潔設備或該附加件所用之推力。在流阻極大的情況下，使用者唯使用較大之力方能在待清潔之表面上移動清潔設備或附加件。此點係與穿過風扇之較小體積流量有關，因此，亦與較小之抽吸功率有關。隨後，將諸多測量資料與風扇之已知的風扇特性曲線對比，可由風扇特性曲線獲得在相應流阻下所產生之體積流量及其壓差。若其中一條已知的風扇特性曲線與該等測量資料一致或儘可能地相似，則調節當前測得之抽吸功率，從而達到儘可能好的清潔效果。為了調節抽吸功率，可改變風扇之轉速及/或風扇功率。較佳地，將抽吸功率調節至一恆定值。

此外，本發明提出：在達到附加件之所定義的最大流阻時，風扇功率無法進一步增大。因此，根據所出現之流阻而產生 最大功率消耗。風扇之功率無法增大至超過相應的最大流阻來增大體積流量。例如，可將最大允許之流阻、及因此將移動附加件所需使用之推力設計為20N。此點係用於防止風扇過載。

此外，本發明提出：附加地根據在其連接區內當前測得之溫度，來測定當前使用之附加件的流阻。如此前基於該清潔設備所述，因考慮到當前測得之溫度，便能在儘可能小之流阻下達到最佳清潔效果。

最後，本發明提出：透過將附加件之測得流阻與參考值進行對比，來測定佈置在風扇之吸入區內之過濾器的料位，該等參考值分別對應於該過濾器之特定料位。為了由流阻推導出料位，儲存了關於不同操作模式及抽吸功率級之實測特性曲線及特性值，此等特性曲線及特性值分別對應於過濾器之特定料位。較佳地，亦將其抽吸功率以與當前測得之過濾器之料位無關的方式保持恆定。

最後，使用者可透過例如滑動開關之選擇裝置以操作此清潔設備。舉例而言，該滑動開關之第一位置對應清潔設備之自動操作。在此位置上，其評價與調節裝置自動調節測得負壓所要求之風扇功率，以便達到特定的抽吸功率及特定的體積流量。此外，功率級可設有恆定之風扇功率，例如，一功率級設有50W之恆定風扇功率，另一功率級設有300W之較高風扇功率。此外，可設有一附加功率級作為最大功率級。在該最大功率級中，可根據所偵測到之地板覆蓋物，即，例如硬地板或鋪地毯之地板，來控制其風扇功率，例如700W用於清潔鋪地毯之地板，450W用於清潔硬地板。此點在此可指純控制，亦即，僅設有前述之恆定風扇功率。不根據 流阻進行調整。作為替代方案，在此操作模式中，除了與相應之地板覆蓋物的相關性外，亦存在與所產生之流阻(推力)的相關性。

下面結合實施例詳細闡述本發明。

1‧‧‧清潔設備

2‧‧‧風扇

3‧‧‧壓力感測器

4‧‧‧偵測區

5‧‧‧連接區

6‧‧‧吸入區

7‧‧‧附加件

8‧‧‧排風區

9‧‧‧印刷電路板

10‧‧‧測量通道

11‧‧‧(測量通道)第一端區

12‧‧‧(測量通道)第二端區

13‧‧‧溫度感測器

14‧‧‧過濾器

15‧‧‧本體

16‧‧‧操作元件

17‧‧‧滑動開關

18‧‧‧按鍵

19‧‧‧導引桿

20‧‧‧把手元件

圖1為具有附加件之清潔設備的外部透視立體圖。

圖2為此清潔設備及其附加件的縱剖面圖。

圖1示出清潔設備1，在此係構建為常見之家用手持吸塵器。清潔設備1具有本體15，在其中佈置有風扇2、及具有過濾器14的濾腔。在本體15之連接區5上連接有附加件7，用於加工表面，例如，硬地板或鋪地毯的地板。在風扇2接通之情況下，待吸物穿過附加件7而進入過濾器14。

在本體15上佈置有用於操作清潔設備1之導引桿19。在導引桿19之端部佈置有把手元件20。把手元件20載有操作元件16，使用者可透過此操作元件選擇清潔設備1之不同操作模式。操作元件16具有滑動開關17及按鍵18。具體而言，滑動開關17具有對應於四個不同操作模式的四個不同位置。

在滑動開關17之第一位置上可設置清潔設備1之自動模式。在此操作模式中，清潔設備1根據風扇2所產生之負壓，自動調節風扇2之功率，以便達到一定的抽吸功率，意即，使一定的體積流量穿過附加件7。在該操作模式中，設有所需之風扇功率的最大值，以防止風扇2過載。風扇2之功率無法進一步增大至超過該最大值。例如，可將風扇功率之最大值設計為附加件7之最大 流阻20N。此流阻係對應於附加件7在待清潔表面上移動所必需之最大推力。由風扇2針對當前所用之附加件7的特性曲線，可獲得風扇2所產生之負壓、穿過附加件7之體積流量與附加件7之推力或流阻之間的關係。

除自動模式外，滑動開關17亦用於設置使用風扇2之恆定功率的兩個操作模式。風扇2之功率在一操作模式中例如可為50W，在另一操作模式中例如可為300W。

最後，亦可用滑動開關17選擇一操作模式，其係有關於風扇2的基於地板類型之最大功率級。在此操作模式中，根據待清潔表面類型而自動設置風扇功率，例如，為了鋪地毯的地板設置700W之恆定風扇功率，為了硬地板設置450W之恆定風扇功率。在此，不會例如根據所出現之推力、即附加件7之流阻，而自動調整風扇功率。

此外，操作元件16具有按鍵18，藉由該按鍵，可在操作模式「基於地板類型之最大功率」基礎上進行手動切換，以適應硬地板或鋪地毯的地板。例如，亦可為清潔硬地板而透過操作按鍵18，強制對附加件7實施通常僅用於鋪地毯之地板的設置。

圖2為清潔設備1之縱剖面圖。本體15具有風扇2、及具有過濾器14的濾腔。在本體15之連接區5內佈置有附加件7。風扇2所吸入之空氣穿過附加件7及過濾器14到達風扇2，隨後進入周圍環境。連接區5包括吸入區6，在該吸入區內將穿過附加件7進入本體15的空氣吸入過濾器14。在吸入區6內佈置有溫度感測器13。在風扇2之排風區8內，即，沿抽吸空氣之流動方向在風扇2之後，佈置有印刷電路板9，可藉由風扇2之排出空氣冷卻該 印刷電路板。在印刷電路板9上佈置有壓力感測器3，其為絕對壓力感測器。此外，壓力感測器3對應於測量通道10，該測量通道之第一端區11包圍印刷電路板9上之壓力感測器3，其第二端區12經過風扇2及過濾器14並伸入吸入區6。第二端區12定義出壓力感測器3之偵測區4。佈置在風扇2之排風區8內的壓力感測器3可藉由測量通道10，測量配置在過濾器14上游之吸入區6內的壓力。

此外，清潔設備1具有用於調節清潔設備1之抽吸功率的評價與調節裝置(較佳地亦佈置在印刷電路板9上)。如下文所述，根據壓力感測器3之測量值、視情況根據溫度感測器13之測量值、風扇2所消耗之電功率及風扇2之轉速，來實施其調節。

下面基於操作模式「自動」來闡述本發明。為了設置自動模式，將操作元件16之滑動開關17移至相應的位置。

透過將滑動開關17移至位置「自動」，使壓力感測器3實施第一次絕對壓力測量。在風扇2斷開之情況下實施壓力測量。若清潔設備1在此時間點之前一直以另一操作模式工作，則視情況先斷開風扇2。

初始的絕對壓力測量僅需例如300毫秒之較短時間跨度，因此，清潔設備1之使用者不會察覺直到風扇2接通時之時間偏差。第一次絕對壓力測量結束後，清潔設備1之評價與調節裝置自動接通風扇2。隨後，在操作期間測定在吸入區6內形成之絕對壓力。在風扇2接通之情況下所實施的測量例如有益地每秒重複10次至20次。隨後，對在風扇2接通情況下所測得之絕對壓力與在風扇2斷開情況下初始所測得之絕對壓力之間的差值進行測定， 從而得知風扇2所產生之負壓。

此外，以常見方式測量風扇2之饋電線的電流及電壓，由此測定風扇2所消耗之電功率。此外，轉速表測量了風扇2之轉速。隨後，由所測得的風扇2之風扇功率、風扇2之轉速、在風扇2斷開情況下所測得之絕對壓力、及視情況溫度感測器13所測量的溫度，來測定穿過風扇2之體積流量。可根據其體積流量及風扇2所產生之負壓，透過對比測量資料與風扇2之已知特性曲線，來測定附加件7之流阻。所測得之流阻對應於清潔設備1之使用者在待清潔表面上移動附加件7所需使用之推力。調節清潔設備1之抽吸功率時參考流阻或推力，其中，藉由改變轉速及/或風扇功率，來調節抽吸功率。較佳地，將抽吸功率調節至一恆定值。此點亦不受過濾器14之料位影響。所述之方法係指對抽吸功率之真正調節，而非單純的控制。

操作清潔設備1時，若出現測得之流阻超過所定義之最大值的情形，例如，因為附加件7被待清潔表面吸住或過濾器14已裝滿，風扇功率則不會進一步增大，以免風扇2過載。所定義之最大流阻或相應之最大推力例如可為20N。

此外，為測定過濾器14之料位，可將所測得之附加件7的流阻與分別表徵過濾器14之特定料位的參考值進行對比。評價時例如將關於過濾器14之不同料位的實測特性曲線或特性值作為參考，視情況亦參考風扇2之不同操作模式或功率級。

1‧‧‧清潔設備

2‧‧‧風扇

3‧‧‧壓力感測器

4‧‧‧偵測區

5‧‧‧連接區

6‧‧‧吸入區

7‧‧‧附加件

8‧‧‧排風區

9‧‧‧印刷電路板

10‧‧‧測量通道

11‧‧‧(測量通道)第一端區

12‧‧‧(測量通道)第二端區

13‧‧‧溫度感測器

14‧‧‧過濾器

15‧‧‧本體

16‧‧‧操作元件

18‧‧‧按鍵

19‧‧‧導引桿

20‧‧‧把手元件

Claims (10)

1. 一種操作清潔設備之方法，其清潔設備特別是家用吸塵器，其中，根據該清潔設備(1)之附加件(7)的測得流阻，來改變該清潔設備(1)之抽吸功率，其特徵在於以下方法步驟：在風扇(2)斷開之情況下，測量該風扇(2)之吸入區(6)內的絕對壓力；在風扇(2)接通之情況下，測量該風扇(2)之吸入區(6)內的絕對壓力；由測得之絕對壓力的差值，測定該風扇(2)所產生之負壓；測定該風扇(2)之風扇功率；測量該風扇(2)之轉速；透過與該風扇(2)之已知的風扇特性曲線進行對比，由該負壓、該風扇功率及該轉速，測定該附加件(7)之流阻；以及根據測得之流阻，藉由改變該風扇(2)之轉速及/或該風扇功率，來調節該清潔設備(1)之抽吸功率。
2. 如請求項1之方法，其中，在達到該附加件(7)之所定義的最大流阻時，該風扇功率無法進一步增大。
3. 如請求項1或2之方法，其中，附加地根據在其連接區(5)內當前測得之溫度，來測定當前使用之附加件(7)的流阻。
4. 如請求項1或2之方法，其中，透過將該附加件(7)之測得流阻與參考值進行對比，來測定佈置在風扇(2)之吸入區(6)內的過濾器(14)的料位，該等參考值分別對應於該過濾器(14)之特定料位。
5. 一種清潔設備，特別是家用吸塵器，具有風扇(2)及用於測定該風扇(2)所產生之負壓的壓力感測器(3)，其特徵在於：該壓力感 測器(3)為絕對壓力感測器，其中，此清潔設備(1)具有用於實施請求項1至4中任一項之方法的一調節裝置。
6. 如請求項5之清潔設備，其中，該壓力感測器(3)具有偵測區(4)，該偵測區對應於該風扇(2)之佈置而位在用於附加件(7)之連接區(5)內的吸入區(6)。
7. 如請求項6之清潔設備，其中，該壓力感測器(3)係佈置在該風扇(2)之排風區(8)內，特別是，佈置在設於該風扇(2)之排風區(8)內的印刷電路板(9)上，而其中，在該壓力感測器(3)與該偵測區(4)之間配置有測量通道(10)，該測量通道之第一端區(11)係對應於該壓力感測器(3)，其第二端區(12)則與該吸入區(6)相連通。
8. 如請求項6或7之清潔設備，其中，在該連接區(5)內佈置有溫度感測器(13)。
9. 如請求項8之清潔設備，其中，該調節裝置係被配置成為根據該壓力感測器(3)所測定之負壓、該風扇(2)之當前風扇功率及當前轉速，來調節此清潔設備(1)之總抽吸功率。
10. 如請求項9之清潔設備，其中，該調節裝置係被配置成為附加地根據該溫度感測器(13)所測得之溫度來調節其抽吸功率。

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