WO2007036567A1 - Vorrichtung zur messung des füllstandes im staubbehälter eines staubsaugers - Google Patents

Vorrichtung zur messung des füllstandes im staubbehälter eines staubsaugers Download PDF

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Silvio Hamm
Rudolf Hermann
Dirk Heinze
Stefan Von Dosky
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Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the level in the dust container of a vacuum cleaner according to the preamble of claim 1.
  • the level is usually represented by a differential pressure indicator.
  • the problem with such indicators is that they do not determine the real level of the dust container, but in particular react to blockages of the downstream filter systems. This means that often a full dust container is displayed, although it is empty and only clogged filters are responsible for this display.
  • Bagless vacuum cleaners often do without a differential pressure gauge. Instead, transparent dust containers are used, which often carry an optical mark for the maximum level.
  • the timely emptying of the dust container is often overlooked in such vacuum cleaners, since the level is not very easy to see and no means are provided, which indicate the user visually or acoustically clearly on the maximum level reached. If the timely emptying of the dust container is overlooked, this leads to blockage of filter systems, which then have to be laboriously cleaned. Also, this is associated with a performance penalty of the vacuum cleaner. In the worst case, however, overlooking the maximum level may also result in damage to the vacuum cleaner motor.
  • a device for measuring the level in the dust container of a vacuum cleaner with the features of claim 1.
  • a heating resistor which is covered by dust
  • the heating resistor must therefore be mounted in the dust container at a location where it is swept by the air moving through the fan during normal vacuum cleaning operation. In this condition, he will quickly release the generated heat to the passing air and heat up only a little.
  • the level of the dust container rises to such an extent that the heating resistor is covered by dust, it will no longer be swept by the air moved by the fan.
  • the dust together with the air trapped therein, forms a thermal insulation layer.
  • the temperature of the heating resistor can be determined by measuring its ohmic resistance. It can therefore be determined by measuring the ohmic resistance of the heating resistor, whether the dust container is filled already over the position at which the heating resistor is mounted with dust and the dust container must be emptied, or if the vacuum cleaner until the next due emptying can continue to operate.
  • ohmic resistance is not directly measurable, it has proven useful instead to measure the current flow through the heating resistor.
  • an evaluation circuit is provided, in which a threshold value for the current flow is fixed, which is equivalent to a maximum or minimum ohmic resistance of the heating resistor.
  • the change of the ohmic resistance of the heating resistor can also be determined by changing the voltage applied to the heating resistor.
  • the ohmic resistance is not measured via the current flow or the applied voltage, but the evaluation circuit is constructed so that it keeps the ohmic resistance of the heating resistor constant.
  • This so-called constant-temperature circuit can be realized with the help of a Wheatstone bridge and a proportional amplifier.
  • the applied bridge voltage is a direct measure of the level of the dust container.
  • a thermistor In order to determine the temperature change of the heating resistor well, a thermistor is used as a heating resistor. Thermistors have the property, even at relatively low temperature changes, to change their ohmic resistance to a considerable extent. As a thermistor, a so-called NTC resistor or thermistor resistor can be used. NTC thermistors have a negative resistance coefficient. This means that the ohmic resistance of the thermistor drops as the temperature of the NTC resistor increases.
  • PTC resistors or PTC resistors which have a positive temperature coefficient.
  • PTC thermistors the ohmic resistance increases as the temperature of the thermistor increases.
  • the evaluation circuit can be used to control a red LED, which either flashes or lights up constantly.
  • a red LED which either flashes or lights up constantly.
  • the evaluation circuit can also be used to control a red LED, which either flashes or lights up constantly.
  • a green Provide a light-emitting diode that indicates that the maximum level has not yet been reached.
  • an acoustic signal transmitter can also be used, which alerts the user to the filled dust container even if the latter does not keep eye contact with the vacuum cleaner.
  • the evaluation circuit upon reaching the maximum level of the dust container, the vacuum cleaner motor shuts off.
  • Fig. 1 shows the device according to the invention in a semi-filled
  • Fig. 2 shows the device of Fig. 1 in a filled dust container
  • Fig. 3 shows an embodiment of an electrical circuit.
  • An unillustrated bagless vacuum cleaner operates with a separator 2 according to the eddy current principle, which opens into the dust container 1.
  • a separator 2 On a side wall of the dust container 1 and designed as a thermistor 3 heating resistor is mounted at a height that marks the maximum level.
  • the suction 5 has reached a level in Fig. 1, which is still far below the maximum level.
  • the air located above the suction material 5 in the dust container 1 is offset by the separator 2 according to the arrows 4 in a rotational movement and thereby moves constantly past the thermistor 3. Due to this air movement, heat energy is dissipated by the thermistor 3 and thus cooled. Its ohmic resistance remains approximately the same.
  • the thermistor 3 When the suction groove 5 reaches a height as shown in FIG. 2, the thermistor 3 is completely embedded in dust. The according to the arrows 4 rotating air above the suction material 5 reaches the thermistor 3 is no longer. From dust and trapped in it Stagnant air forms an insulating layer around the thermistor 3, which practically prevents further dissipation of heat energy. The thermistor 3 heats up and changes its ohmic resistance accordingly.
  • This change in the ohmic resistance can be detected and displayed. This ensures that the timely emptying of the dust container 1 can no longer be overlooked.
  • FIG. 3 shows by way of example a circuit with which the function described above can be realized.
  • a zener diode 7 and a light emitting diode (LED) 6 are connected in series. Parallel to these two components, a PTC thermistor 3, so a PTC resistor is connected.
  • the function of the evaluation circuit is taken over by the Zener diode 7. In the state of the dust container shown in Fig. 1 is applied to the circuit to a voltage which is below the breakdown voltage of the Zener diode 7.
  • the PTC thermistor 3 can no longer dissipate the heat energy generated and heats up. Its ohmic resistance increases. Increasing the resistance also increases the voltage applied to the circuit. When the voltage increases to a value corresponding to the breakdown voltage of the Zener diode, a current flows through the LED 6 connected in series with the Zener diode 7 and it starts to shine.
  • an acoustic signal generator can also be used. However, this acoustic signal generator can also be connected in parallel with the LED 6. In this way, the user of the vacuum cleaner will not miss that the dust container has now reached its maximum level and must be emptied.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälter (1) eines Staubsaugers. Erfindungsgemäß ist in dem Staubbehälter ein Heizwiderstand (3) vorgesehen, wobei der Heizwiderstand so positioniert ist, dass er nur im gefüllten Zustand des Staubbehälters von Schmutz (5) umgeben ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälter eines
Staubsaugers
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälter eines Staubsaugers nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Staubsaugern wird der Füllstand üblicherweise über einen Differenzdruckanzeiger dargestellt. Problematisch bei solchen Anzeigern ist, dass sie nicht den realen Füllstand des Staubbehälters ermitteln, sondern insbesondere auf Verstopfungen der nachgeschalteten Filtersysteme reagieren. Das bedeutet, dass oftmals ein voller Staubbehälter angezeigt wird, obwohl dieser leer ist und lediglich verstopfte Filter für diese Anzeige verantwortlich sind.
Bei beutellosen Staubsaugern wird oft auf eine Differenzdruckanzeige verzichtet. Stattdessen werden transparente Staubbehälter verwendet, die häufig eine optische Markierung für den maximalen Füllstand tragen. Die rechtzeitige Entleerung des Staubbehälters wird bei solchen Staubsaugern gerne übersehen, da der Füllstand nicht sehr gut zu erkennen ist und keine Mittel vorgesehen sind, die den Benutzer optisch oder akustisch deutlich auf den erreichten maximalen Füllstand hinweisen. Wird die rechtzeitige Entleerung des Staubbehälters übersehen, führt dies zur Verstopfung von Filtersystemen, die danach aufwändig gereinigt werden müssen. Auch ist dies mit einer Leistungseinbuße des Staubsaugers verbunden. Im schlimmsten Fall kann das Übersehen des maximalen Füllstandes aber auch eine Beschädigung des Staubsaugermotors zur Folge haben.
Es war daher die Aufgabe der Erfindung, ein Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälters eines Staubsaugers zu schaffen, die zuverlässig arbeitet, den realen Füllstand ermittelt und nicht von dem Zustand von Filtersystemen abhängig ist. Auch sollte die Messvorrichtung günstig herzustellen sein. Die Messung sollte so auswertbar sein, dass der Benutzer des Staubsaugers sicher auf den erreichten maximalen Füllstand hingewiesen wird und dieser Zustand seiner Aufmerksamkeit nicht entgehen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälter eines Staubsaugers mit den Merkmalen von Anspruch 1. Bei der Erfindung hat man sich die Erkenntnis zu nutze gemacht, dass ein Heizwiderstand, der von Staub bedeckt ist, eine andere Wärmeabfuhr aufweist, als ein Heizwiderstand der in bewegter Luft positioniert ist. Der Heizwiderstand muss in dem Staubbehälter daher an einer Stelle angebracht sein, an der er während des üblichen Staubsaugerbetriebes von der durch das Gebläse bewegten Luft überstrichen wird. In diesem Zustand wird er die erzeugte Wärme schnell an die vorbeiströmende Luft abgeben und sich dabei nur wenig aufheizen. Steigt der Füllstand des Staubbehälters dagegen soweit an, dass der Heizwiderstand von Staub bedeckt ist, wird er nicht mehr von der durch das Gebläse bewegten Luft überstrichen. Gleichzeitig bildet der Staub, zusammen mit der darin eingeschlossenen Luft, eine thermische Isolationsschicht aus. Auf diese Art wird kaum noch Wärmeenergie von dem Heizwiderstand abgeführt und dieser wird selbst stark aufgeheizt. Da der ohmsche Widerstand eines Widerstandes üblicherweise von seiner Temperatur abhängt, kann die Temperatur des Heizwiderstandes über eine Messung seines ohmschen Widerstandes festgestellt werden. Es lässt sich folglich über die Messung des ohmschen Widerstandes des Heizwiderstandes feststellen, ob der Staubbehälter bereits über die Position, an welcher der Heizwiderstand angebracht ist, mit Staub gefüllt ist und der Staubbehälter entleert werden muss, oder ob der Staubsauger noch bis zur nächsten fälligen Entleerung weiter betrieben werden kann.
Da der ohmsche Widerstand nicht direkt messbar ist, hat es sich bewährt, stattdessen den Stromfluss durch den Heizwiderstand zu messen. Idealerweise ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, in der ein Schwellwert für den Stromfluss festgelegt ist, der einem maximalen oder minimalen ohmschen Widerstand des Heizwiderstandes gleichzusetzen ist. Die Veränderung des ohmschen Widerstandes des Heizwiderstandes lässt sich jedoch auch über eine Veränderung der an dem Heizwiderstand anliegenden Spannung feststellen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nicht der ohmsche Widerstand über den Stromfluss oder die anliegende Spannung gemessen, sondern die Auswerteschaltung ist so aufgebaut, dass sie den ohmschen Widerstand des Heizwiderstandes konstant hält. Diese so genannte Konstante-Temperatur-Schaltung lässt sich mit Hilfe einer Wheatstoneschen Messbrücke und eines Proportionalverstärkers realisieren. In diesem Fall ist die angelegte Brückenspannung ein direktes Maß für den Füllstand des Staubbehälters.
Um die Temperaturveränderung des Heizwiderstandes gut feststellen zu können, wird als Heizwiderstand ein Thermistor verwendet. Thermistoren haben die Eigenschaft, bereits bei verhältnismäßig geringen Temperaturänderungen, ihren ohmschen Widerstand in beträchtlichem Maße zu verändern. Als Thermistor kann ein so genannter NTC-Widerstand oder Heißleiter-Widerstand verwendet werden. NTC-Thermistoren weisen einen negativen Widerstandskoeffizienten auf. Das bedeutet, dass der ohmsche Widerstand des Thermistors abfällt, wenn sich die Temperatur des NTC-Widerstandes erhöht.
Es lassen sich jedoch ebenfalls PTC-Widerstände oder Kaltleiter-Widerstände verwenden, die einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Bei diesen PTC-Thermistoren steigt der ohmsche Widerstand, sobald sich die Temperatur des Thermistors erhöht.
Sobald der maximale Füllstand in dem Staubbehälter erreicht wird, soll dieser Zustand dem Nutzer so mitgeteilt werden, dass er mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf aufmerksam wird. So lässt sich beispielsweise durch die Auswerteschaltung eine rote Leuchtdiode ansteuern, die entweder blinkt oder konstant leuchtet. Um dem Nutzer die Sicherheit zu geben, dass die Funktion des Systems gewährleistet ist, auch wenn keine rote Leuchtdiode in Funktion ist, lässt sich zusätzlich eine grüne Leuchtdiode vorsehen, die anzeigt, dass der maximale Füllstand noch nicht erreicht ist. Zusätzlich oder anstatt der roten Leuchtdiode lässt sich auch ein akustischer Signalgeber einsetzen, der den Nutzer auch dann auf den gefüllten Staubbehälter aufmerksam macht, wenn dieser keinen Blickkontakt zum Staubsauger hält.
Insbesondere als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann auch vorgesehen sein, dass die Auswerteschaltung, bei Erreichen des maximalen Füllstandes des Staubbehälters, den Staubsaugermotor abschaltet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem halbgefüllten
Staubbehälter,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einem gefüllten Staubbehälter und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine elektrische Schaltung.
Ein nicht dargestellter beutelloser Staubsauger arbeitet mit einem Abscheider 2 nach dem Wirbelstromprinzip, der in den Staubbehälter 1 einmündet. An einer Seitenwand des Staubbehälters 1 ist und als Thermistor 3 ausgebildeten Heizwiderstand in einer Höhe angebracht, die den maximalen Füllstand markiert. Das Sauggut 5 hat in Fig. 1 einen Füllstand erreicht, der noch weit unterhalb des maximalen Füllstandes liegt. Die sich oberhalb des Sauggutes 5 befindliche Luft in dem Staubbehälter 1 wird durch den Abscheider 2 entsprechend den Pfeilen 4 in eine Rotationsbewegung versetzt und bewegt sich dadurch ständig an dem Thermistor 3 vorbei. Durch diese Luftbewegung wird von dem Thermistor 3 Wärmeenergie abgeführt und dieser somit gekühlt. Sein ohmscher Widerstand bleibt damit in etwa gleich.
Erreicht das Sauggut 5 eine Höhe, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Thermistor 3 vollkommen in Staub eingebettet. Die entsprechend den Pfeilen 4 rotierende Luft oberhalb des Sauggutes 5 erreicht den Thermistor 3 nicht mehr. Aus Staubgut und darin eingeschlossener stehender Luft bildet sich rund um den Thermistor 3 eine Isolationsschicht, die eine weitere Abfuhr von Wärmeenergie praktisch verhindert. Der Thermistor 3 heizt sich dadurch auf und verändert entsprechend seinen ohmschen Widerstand.
Diese Änderung des ohmschen Widerstandes kann detektiert und angezeigt werden. Damit ist gewährleistet, dass das rechtzeitige Leeren des Staubbehälters 1 nicht mehr übersehen werden kann.
In Fig. 3 ist beispielhaft eine Schaltung gezeigt, mit der die oben beschriebene Funktion realisiert werden kann. Eine Zener-Diode 7 und eine Leuchtdiode (LED) 6 sind in Reihe geschaltet. Parallel zu diesen beiden Bauelementen ist ein PTC-Thermistor 3, also ein Kaltleiter-Widerstand geschaltet. In dieser sehr einfachen Ausführungsform wird die Funktion der Auswerteschaltung von der Zener-Diode 7 übernommen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand des Staubbehälters liegt an der Schaltung eine Spannung an, die unterhalb der Durchbruchsspannung der Zener-Diode 7 liegt.
Wird der in Fig. 2 gezeigte maximale Füllstand erreicht, kann der PTC-Thermistor 3 die erzeugte Wärmeenergie nicht mehr abführen und heizt sich dabei auf. Dabei steigt sein ohmscher Widerstand an. Durch die Erhöhung des Widerstands erhöht sich auch die an der Schaltung anliegende Spannung. Erhöht sich die Spannung bis zu einem Wert, der der Durchbruchsspannung der Zener-Diode entspricht, fließt ein Strom durch die mit der Zener-Diode 7 in Reihe geschalteten LED 6 und diese beginnt zu leuchten.
Anstatt der LED kann ebenfalls ein akustischer Signalgeber eingesetzt werden. Dieser akustische Signalgeber kann aber genauso parallel zu der LED 6 geschaltet werden. Auf diese Weise wird dem Nutzer des Staubsaugers nicht entgehen, dass der Staubbehälter nun seinen maximalen Füllstand erreicht hat und geleert werden muss.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Messung des Füllstandes im Staubbehälter (1) eines Staubsaugers, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Staubbehälter (1) ein ^widerstand vorgesehen ist, wobei der Heizwiderstand (3) so positioniert dass er nur im gefüllten Zustand des Staubbehälters (1) von Schmutz ^eben ist.
richtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine werteschaltung vorgesehen ist, die die Veränderung des ohmschen erstandes des Heizwiderstandes (3) auswertet.
richtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung ohmschen Widerstandes des Heizwiderstandes (3) über eine Veränderung Stromflusses festgestellt wird.
richtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung ohmschen Widerstandes des Heizwiderstandes (3) über eine Veränderung anliegenden Spannung festgestellt wird.
richtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die werteschaltung den ohmschen Widerstand des Heizwiderstands (3) stant hält.
richtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ^widerstand ein Thermistor (3) ist.
richtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermistor ein Heißleiter- oder NTC-Widerstand ist.
richtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermistor ein Kaltleiter- oder PTC-Widerstand ist.
richtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsauger beutelloser Staubsauger ist.
richtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die werteschaltung eine Anzeige angesteuert wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige als grüne oder rote LED ausgeführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsauger r die Auswerteschaltung bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstandes im jbbehälter (1) abgeschaltet wird.
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