TWI697314B - 具有可繞旋轉軸旋轉之清潔滾筒的清潔裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種清潔裝置(1)，特別是，地板清潔裝置，具有可繞旋轉軸(x)旋轉之清潔滾筒(2)，用於處理待清潔之面，其中，清潔滾筒(2)至少部分地被建構為具有內部液體室(4)的空心體(3)，而其中，空心體(3)具有至少一個用於將液體排出液體室(4)之空心體開口(5、10)。為了實現僅在特定條件下將液體自液體室輸送至空心體之表面的清潔裝置，本發明提出：空心體開口(5)對應於一取決於作用力而自動工作的閥元件(6)，其可根據因清潔滾筒(2)之旋轉而作用於閥元件(6)的離心力之絕對值，而位移至封閉空心體開口(5)的關閉位置、及/或開啟空心體開口(5)的打開位置，其中，閥元件(6)適於在清潔滾筒(2)之第一轉速(n₁)下允許液體室(4)排出液體，並且，在旋轉速度增大時，自達到高於第一轉速(n₁)的第二轉速(n₂)起，阻止液體排出。

Description

具有可繞旋轉軸旋轉之清潔滾筒的清潔裝置

本發明係有關於一種清潔裝置，特別是，地板清潔裝置，具有可繞旋轉軸旋轉之清潔滾筒，用於處理待清潔之面，其中，該清潔滾筒至少部分地被建構為具有內部液體室的空心體，其中，該空心體具有至少一個用於將液體排出液體室之空心體開口。

在先前技術中，上述類型之清潔裝置已為吾人所知。公開案DE 20 2007 017 026 U1例如揭露一種地板清潔裝置，具有被建構為擦拭液筒之清潔滾筒，自內部被提供以清潔液。為此，清潔滾筒具有透液的空心體。此空心體設有例如洞、縫、孔等形式之開口，以潤濕施覆於清潔滾筒外部之清潔布。清潔布及/或視情況而設於空心體與清潔布之間的海綿體具有吸收能力，從而透過開口以自空心體持續吸入液體。當清潔裝置在待清潔之面上移動時，透過接觸壓力，將液體自清潔布或海綿體轉移到待清潔之面上。

其缺點在於：自清潔滾筒之液體室持續有液體被釋放至空心體表面，意即，亦釋放至清潔布及/或海綿體。如此一來，不僅當清潔滾筒非用於清潔過程而是例如僅被運送時，會釋放液體，在清潔滾筒旋轉時亦會釋放液體。如此便無法特別是在轉速增大時，針對性地減小所釋放之液體量。

有鑒於此，本發明之目的在於提出一種清潔裝置，其中，僅在特定條件下將液體自液體室輸送至空心體之表面。特別是在清潔滾筒之轉速提高時，不會輕易增加液體釋放。確切而言，即使在轉速提高時，亦能減少液體釋放。

本發明用以達成上述目的之解決方案在於：空心體開口對應於一取決於作用力而自動工作的閥元件，其可根據因清潔滾筒之旋轉而作用於該閥元件的離心力之絕對值，而位移至封閉空心體開口的關閉位置及/或開啟空心體開口的打開位置，其中，閥元件適於在清潔滾筒之第一轉速下允許液體室排出液體，並且，在旋轉速度增大時，自達到高於第一轉速的第二轉速起，阻止液體排出。

根據本發明之技術方案，在清潔滾筒之轉速增大時，不會輕易導致液體室釋放更多液體。確切而言，空心體開口亦可基於轉速而再度被封閉。如此，便可針對性地實現有限的轉速範圍，在該轉速範圍內，自液體室釋放特別是特定量之液體。此轉速範圍由第一轉速與第二轉速所限定。其中，閥元件在利用清潔滾筒旋轉時作用於閥元件之離心力的情況下，如此佈置並建構在空心體上，使得，空心體開口在以低於一被定義的轉速旋轉時被打開，而後在轉速增大時，自達到此轉速起，藉由閥元件以封閉空心體開口。

特別是，本發明提出：閥元件對應於復位元件，特別是彈簧，以及/或者，閥元件被建構為復位元件，其中，復位元件之復位力係克服離心力而朝打開位置之方向起作用。根據本發明，是否將液體自液體室釋放至空心體之表面，係取決於作用於閥元件之離心力及復位元件之復位力。在此，基於以下認識：清潔滾筒旋轉時，與轉速相關之離心力既作用於閥元件，亦作用於對閥元件起作 用之液體。一旦離心力超過復位元件之復位力，閥元件遂關閉空心體開口，使得，液體無法再透過空心體開口被排出。在此情況下，作用於閥元件之離心力係與起作用的液體之質量、閥元件之質量、液體或閥元件與清潔滾筒之旋轉軸之間的距離以及清潔滾筒之轉速相關。在達到透過清潔滾筒及液體之參數所定義的離心力時，空心體開口被閥元件封閉。在此情況下，閥元件自打開位置移動至關閉位置。當其餘參數恆定時，閥元件自打開位置至關閉位置之移動以及閥元件自關閉位置至打開位置之移動，僅與清潔滾筒之轉速相關。其中，第二轉速被定義為最小轉速，達到該最小轉速時，閥元件便移動至關閉位置，從而阻止液體室透過空心體開口排出液體。原則上，所有的空心體開口或僅有特定的空心體開口可對應於此種閥元件。本發明提出：保持液體室內部之液體量不變，意即，在液體室釋放液體時補充相應的液體量。若(尚)未達到所定義之第二轉速，即，清潔滾筒以較小的轉速旋轉，液體則可自液體室到達空心體之表面。因此，透過清潔滾筒之轉速調節，可針對性地控制何時自空心體排出液體，以及何時不排出液體。

在單純地運送清潔裝置期間，其中，清潔滾筒基本上不旋轉，特別是，不主動旋轉，同樣可阻止液體室排出液體，其具體方式在於：空心體開口具有特定的直徑，在清潔滾筒之停止狀態下，或在清潔滾筒之轉速(停止狀態轉速)特別小時，該直徑不允許液體室排出液體。而在清潔過程中，所使用之轉速超過該停止狀態轉速，若其轉速並非同時亦超過所定義的較大的第二轉速，則可將液體排出液體室，自該第二轉速起，閥元件再次封閉空心體開口，進而阻止液體排出。

對應於閥元件的復位元件有益地可為彈簧。作為替代方案，閥元件自身可建構為復位元件。創新點在於：復位元件之復位力係克服離心力而朝打開位置之方向起作用。若復位元件採用獨立於閥元件之設計，則復位元件例如可採用形式為獨立之壓力彈簧、拉伸彈簧、扭轉彈簧或類似彈簧之設計。作為替代方案，閥元件自身亦可建構為復位元件，其中，閥元件例如由彈性材料構成，該彈性材料係基於離心力而至少部分地變形及/或移動。閥元件例如亦可具有薄膜鉸鏈(film hinge)。

本發明提出：閥元件具有至少一個可偏轉地佈置在空心體上之封閉元件。該可偏轉佈置的封閉元件可以是可偏轉的閥舌(valve flap)，其係佈置在空心體之界定有空心體開口的邊緣區域上。該閥舌有益地處於清潔滾筒之液體室內部。閥元件可以僅具有一個可偏轉佈置的封閉元件，即，例如僅具有一個閥舌，或具有數個封閉元件。在此情況下，該封閉元件或該等封閉元件可相對於空心體之表面而徑向朝內或徑向朝外地偏移，使得，該等封閉元件與空心體之外表面或內表面呈齊平。此外，可偏轉的封閉元件可以是固定在空心體上之獨立的封閉元件，或者可與空心體一體成形，例如，作為空心體之薄膜鉸鏈、彈性的邊緣區域或類似之物。

此外，閥元件可具有線性可動地、特別是可滑動地佈置在空心體上之封閉元件。在閥元件之打開位置上，封閉元件以與空心體開口間隔一定距離之方式佈置在空心體內部，並且，封閉元件可透過垂直於空心體開口之平面的運動而移向空心體開口。

特別是，本發明提出：封閉元件係佈置在復位元件之自由的端區上，該復位元件特別是彈簧，其復位力作用於空心體開 口之平面。因此，當離心力達到特定的絕對值時，封閉元件便克服復位元件之復位力而移向空心體開口，從而藉由封閉元件封閉了空心體開口。

本發明進一步提出：封閉元件為可至少部分移入空心體開口的止塞元件。因此，該止塞元件不僅自外部封閉了空心體開口，亦至少部分地移入空心體開口，從而在止塞元件與空心體之間實現流體密封的連接。如前文所述，該止塞元件有益地與復位元件相連接，並且，可基於主要與止塞元件之質量相關的離心力，而自打開位置移動至關閉位置。

特別是，本發明提出：空心體開口及封閉元件係採用彼此形狀對應的設計。在此情況下，在將止塞元件與空心體連接時，特別有益地實現軟木塞在瓶頸上之作用方式。在此情況下，本發明特別提出：止塞元件至少部分地由柔性材料製成，從而實現最佳的密封作用。

本發明進一步提出：第一轉速係透過作用於液體之毛細力與作用於液體之離心力之間的力平衡而確定，而在該第一轉速下，可透過空心體開口以排出液體。在低於透過力平衡所確定的第一轉速的情況下，無法透過空心體開口排出液體，而自達到該最小轉速起，則能排出液體。因此，清潔滾筒必須首先達到第一轉速，以便排出液體。在此係基於以下認識：液體室內部之液體一方面受毛細力作用，另一方面-當清潔滾筒旋轉時-受離心力作用。毛細力致使液體室內部之液體在特定條件下升入被建構為毛細管的空心體開口，進而到達空心體之表面。透過液體之表面張力及液體與空心體開口之內壁之間的界面張力，引起了此效應。就潤濕其表面 之材料的液體而言，液體在毛細管內部上升並形成凹界面(彎液面)。與此相對，亦存在「液體表面組合」，其中，液體不會潤濕其表面。在此情況下，液體在毛細管中形成凸表面，並且，毛細力與離心力相對抗。此離心力係自旋轉軸徑向朝外地作用，即，朝空心體開口之方向作用，使得，液體根據毛細力與離心力之作用力比，而自液體室排出至表面。

特別是，本發明提出：空心體開口之內壁係採用疏水(hydrophob)設計。在使用水時，不會潤濕空心體之疏水性材料，使得，毛細力與離心力指向相反方向，從而根據毛細力與離心力之間的力平衡，算出所需之第一轉速作為最小轉速，以便離心力超過徑向朝內作用的毛細力，進而使得液體可自液體室到達空心體之表面。疏水性材料可例如為PTFE(聚四氟乙烯)、蠟、石蠟或類似材料。其中，空心體可以是自身(至少在空心體開口之區域)由疏水性材料製成，或塗佈有疏水性材料。空心體之疏水特性致使水在空心體開口之內部與空心體開口之內壁形成大於90°的接觸角，使得，毛細力指向液體室之方向，從而與離心力相對抗。如此，便可在毛細力與離心力之間產生前述之力平衡。為了實現此毛細作用，空心體開口之直徑較佳可為0.5μm至2mm。其直徑係小至足以使液體室內部之液體無法僅基於引力而透過空心體開口離開液體室。此外，具有此種直徑的開口具有足夠強的毛細效應，即，液體在空心體開口之內部可達到足夠的上升高度，以便實現本發明之作用方式。

根據本發明之技術方案，清潔滾筒具有至少兩個直徑不同的空心體開口。其中，具有第一直徑的空心體開口對應於用於排出液體之特定的最小轉速，具有與第一直徑不同的第二直徑的空 心體開口則對應於另一最小轉速。藉此，例如，首先封閉具有第一直徑的空心體開口，並且，在達到用於排出液體之第一轉速時，方才開啟空心體開口。因此，可採用兩個或兩個以上直徑不同的空心體開口之分組，在達到特定的轉速時，若其轉速小於本發明所定義之確定藉由閥元件封閉空心體開口的第二轉速，該等空心體開口方才基於轉速而排出水。

特別是，本發明提出：清潔滾筒適於在達到第一轉速時允許具有第一直徑的第一空心體開口排出液體，並且，在達到大於第一轉速的第三轉速時，允許具有小於第一空心體開口之直徑的第二空心體開口排出液體，並且，在達到第二轉速時，阻止第一空心體開口及/或該第二空心體開口排出液體。藉由此技術方案，能夠形成不同的轉速範圍，而在該等轉速範圍內，不同的空心體開口被打開及/或封閉，且自液體室排出或不排出不同量的液體。在此情況下，根據當前的轉速，基於離心力與毛細力之間的作用力比、及/或基於離心力及閥元件之復位力，而打開或關閉一或數個空心體開口。在不等於零之第一轉速下，例如可透過第一空心體開口釋放液體。若達到大於第一轉速之第三轉速，則基於離心力與毛細力之間的力平衡，而打開直徑小於第一空心體開口的空心體開口。在達到大於或小於第三轉速之第二轉速時，可基於作用於閥元件之離心力，而藉由封閉元件關閉該等空心體開口中之一者。就此而言，其空心體可採用數種不同的設計方式，其中，形成若干個被定義的轉速範圍，此等轉速範圍選擇性地允許或不允許液體室排出液體。與先前技術相比，在轉速增大時，亦不會自動增大所釋放之液體量。確切而言，根據本發明，在轉速增大時，亦可減小所釋放之液體量。

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。

1‧‧‧清潔裝置

2‧‧‧清潔滾筒

3‧‧‧空心體

4‧‧‧液體室

5‧‧‧(第一)空心體開口

6‧‧‧閥元件

7‧‧‧封閉元件

8‧‧‧復位元件

9‧‧‧(空心體開口)內壁

10‧‧‧(第二)空心體開口

11‧‧‧附加裝置

12‧‧‧海綿體

13‧‧‧清潔布

d‧‧‧(空心體開口)直徑

n‧‧‧轉速

n₁‧‧‧(第一)轉速

n₂‧‧‧(第二)轉速

n₃‧‧‧(第三)轉速

r‧‧‧移行方向

x‧‧‧旋轉軸

圖1為本發明之清潔裝置之示意立體圖。

圖2為本發明之清潔裝置之分解圖。

圖3為清潔滾筒之空心體的剖面圖。

首先，聯繫圖1示出並說明清潔裝置1，其形式為用於濕式清潔待清潔之面的濕式清潔裝置。清潔裝置1具有在清潔過程中接觸待清潔之面的附加裝置11。附加裝置11在此具有兩個可自內部被加載液體的清潔滾筒2。為此，附加裝置11具有可透過加注口被加載液體之儲槽(未示出)。其液體係透過液體管道自儲槽到達清潔滾筒2。

清潔裝置1係透過二個清潔滾筒2支撐於待清潔之面上。清潔滾筒2橫向於清潔裝置1之常規移行方向r延伸，該移行方向係起因於清潔裝置1之使用者的常規工作運動，即，一般為前後交替運動，且視情況輕微避讓至下一清潔路徑。清潔滾筒2之延伸幅度幾乎覆蓋清潔裝置1之橫向於移行方向r的整個寬度。對應於圖中所示之佈置方式，當清潔裝置1沿移行方向r運動時，附加裝置11上前後各佈置有一清潔滾筒2。清潔滾筒2可由電動馬達驅動，意即，可繞旋轉軸x旋轉。

在清潔裝置1之常規移行過程中，在不處理待清潔之面的情況下，清潔滾筒2不受主動驅動。確切而言，清潔滾筒2僅基於與待清潔之面之間的摩擦配合而發生被動旋轉。而在藉由清潔 滾筒2清潔該面之過程中，及/或在清潔滾筒2之自清潔期間，藉由電動馬達使清潔滾筒2發生主動旋轉。在清潔過程中，沿清潔滾筒2與待清潔之面之間的接觸線形成擦拭邊。此擦拭邊透過該擦拭邊相對於該面之運動而承擔清潔該面之任務，藉此清除污物。清潔滾筒2被提供液體以實現濕式清潔。其液體有利地為水，視情況添加有清潔劑。

圖2示出清潔滾筒2之詳圖。其中以分解圖形式示出清潔滾筒2之不同的包層。清潔滾筒2基本上建構為端面封閉的柱形空心體3，其中，為了達到更直觀之圖示效果，端面封閉件未予示出。空心體3係由硬塑膠材料構成，且在此塗佈有疏水性材料，即PTFE。空心體3採用透液設計，具體方式在於，空心體3具有數個分佈在表面上而建構為毛細管的空心體開口5、10。空心體3內部形成同樣呈柱形的液體室4，用於容置液體。液體可在特定條件下透過空心體開口5、10而自液體室4到達空心體3之表面。空心體開口5、10具有內壁9，同樣塗佈有疏水性材料。

空心體3被抗旋轉地設於其上的海綿體12所包圍。海綿體12係採用多孔設計，且具有暫時儲存液體之能力。海綿體12被清潔布13包覆，該清潔布13在此為微細纖維布。清潔布13、海綿體12及空心體3彼此抗旋轉地相連，且可共同繞旋轉軸x旋轉。空心體3之液體室4用作為液體之儲存器。透過前述儲槽及液體管道，對此儲存器補充液體。海綿體12及/或清潔布13被加載以液體後，二者在透過清潔裝置1在待清潔之面上移動而產生的壓力下，將液體釋放到待清潔之面上。在此，液體在清潔滾筒2之擦拭邊之區域排出。其中，液體被擠出海綿體12及/或清潔布13，且透 過清潔布13而被施加到待清潔之面上。當清潔滾筒2進一步沿清潔裝置1之移行方向r旋轉時，污物自待清潔之面上脫落，並被轉移到清潔布13上。

圖3示出建構為空心體3之清潔滾筒2的實施方式，該清潔滾筒2具有包含數個空心體開口5、10的空心體3。為了達到更直觀之圖示效果，僅示例性地示出兩個空心體開口5、10。空心體開口5具有第一直徑，此第一直徑大於第二空心體開口10之直徑。第一空心體開口5對應於閥元件6，此閥元件6具有封閉元件7及復位元件8。閥元件6佈置在空心體3之內部，使得，封閉元件7可自內部作用於空心體3之壁，並封閉空心體開口5。閥元件6之封閉元件7在此建構為可至少部分地移入空心體開口5之止塞元件，其係採用與空心體開口5之內壁9形狀對應的設計。復位元件8在此建構為螺簧，將空心體3與封閉元件7相連接。復位元件8具有復位力，此復位力試圖將封閉元件7與空心體開口5間隔一定距離。意即，在清潔滾筒2之旋轉狀態下，其復位力克服離心力而起作用。第二空心體開口10不具有封閉元件7。

兩個空心體開口5、10皆建構為毛細管，使得，毛細力對液體室4內部之液體起對抗作用。空心體開口5之內壁9採用疏水設計，故而，毛細力相對於空心體3徑向朝內作用。

根據圖3，本發明如此起作用，使得，清潔裝置1之使用者將清潔滾筒2裝滿液體，在此為水。液體被儲存在空心體3之液體室4中，且在清潔滾筒2繞旋轉軸x旋轉時被帶動旋轉，從而基本上在空心體3之內部形成液環。

若使用者在清潔過程之外運送或安放清潔裝置1，則 不會透過空心體開口5、10自空心體3排出液體，原因在於，空心體3之疏水設計，特別是，空心體開口5、10之內壁9的疏水設計，引起指向旋轉軸x之毛細力，其毛細力對液體升入空心體開口5、10起對抗作用。此外，空心體開口5、10之直徑係小至例如為一毫米，使液體亦無法因引力而自空心體3排出。

在清潔裝置1之清潔過程中，清潔滾筒2以轉速n繞旋轉軸x旋轉。若此轉速n大於或等於由清潔滾筒2之參數所定義的第一轉速n₁，則作用於候在較大的空心體開口5前面的液體之離心力超過反向的毛細力，使得，液體可透過空心體開口5而自液體室4到達空心體3之表面。直徑小於空心體開口5的空心體開口10則阻止液體通過，因為，在此時間點上，該處之毛細力尚大於徑向朝外作用的離心力。若進一步將清潔滾筒2之轉速n增大至第二轉速n₂，則作用於閥元件6的離心力會超過復位元件8之復位力，使得，閥元件6之封閉元件7克服其復位力而至少部分地移入空心體開口5，其中，封閉元件7係形狀對應地貼靠至空心體開口5之內壁9，並引起流體密封的連接。在此，例如相當於將清潔滾筒2加速至常規之工作轉速的時間點上，待清潔之面被施加進一步之清潔過程所需的最佳液體量。以此為基礎，進一步對清潔滾筒2進行加速，即，達到第三轉速n₃，在此轉速下，作用於液體的離心力同樣超過較小的空心體開口10中之毛細力，使得，液體自此可透過空心體開口10而自液體室4到達空心體3之表面。較大的空心體開口5則繼續透過封閉元件7而保持封閉。若此時以至少等於第三轉速n₃的轉速n而繼續其清潔過程，液體則連續地透過較大的空心體開口10到達待清潔之面。

若在清潔過程中需要對待清潔之面施加更大的液體量，則可將清潔滾筒2之轉速n再次減小至相當於第一轉速n₁與第二轉速n₂之間的轉速n之絕對值，使得，較大的空心體開口5被打開，進而可透過空心體開口5釋放更大的液體量。在清潔滾筒2之停止狀態下，作用於液體的離心力基本上為0，使得，僅毛細力作用於液體室4內部之液體，而該毛細力則有效地防止液體自液體室4滴落。

儘管圖3僅示出本發明之一種實施方案，但當然亦可設置直徑不同的其他空心體開口5、10。此外，亦可建構有數個不同的閥元件6，此等閥元件之轉換時間點不同，從而能夠形成數個各不相同的轉速範圍。此外，在所示實施例中，亦可在藉由封閉元件7封閉空心體開口5之前，首先打開空心體開口10。

3‧‧‧空心體

4‧‧‧液體室

5‧‧‧(第一)空心體開口

6‧‧‧閥元件

7‧‧‧封閉元件

8‧‧‧復位元件

9‧‧‧(空心體開口)內壁

10‧‧‧(第二)空心體開口

n‧‧‧轉速

Claims (10)

1. 一種清潔裝置，特別是，地板清潔裝置，具有可繞旋轉軸(x)旋轉之清潔滾筒(2)，用於處理待清潔之面，其中，該清潔滾筒(2)至少部分地被建構為具有內部液體室(4)的空心體(3)，而其中，該空心體(3)具有至少一個用於將液體排出該液體室(4)之空心體開口(5、10)，其特徵在於：該空心體開口(5)對應於一取決於作用力而自動工作的閥元件(6)，其可根據因該清潔滾筒(2)之旋轉而作用於該閥元件(6)的離心力之絕對值，而位移至封閉該空心體開口(5)的關閉位置、及/或開啟該空心體開口(5)的打開位置，其中，該閥元件(6)適於在該清潔滾筒(2)之第一轉速(n₁)下允許該液體室(4)排出液體，並且，在旋轉速度增大時，自達到高於第一轉速(n₁)的第二轉速(n₂)起，阻止液體排出。
2. 如請求項1之清潔裝置，其中，該閥元件(6)對應於復位元件(8)，特別是彈簧，以及/或者，該閥元件(6)被建構為復位元件(8)，而其中，該復位元件(8)之復位力係克服離心力而朝該打開位置之方向起作用。
3. 如請求項1或2之清潔裝置，其中，該閥元件(6)具有至少一個可偏轉地佈置在該空心體(3)上之封閉元件(7)。
4. 如請求項1或2之清潔裝置，其中，該閥元件(6)具有線性可動地、特別是可滑動地佈置在該空心體(3)上之封閉元件(7)。
5. 如請求項3之清潔裝置，其中，該封閉元件(7)為可至少部分移入該空心體開口(5)的止塞元件。
6. 如請求項3之清潔裝置，其中，該空心體開口(5)及該封閉元 件(7)係採用彼此形狀對應的設計。
7. 如請求項1之清潔裝置，其中，該第一轉速(n₁)係透過作用於液體之毛細力與作用於液體之離心力之間的力平衡而確定。
8. 如請求項1之清潔裝置，其中，該空心體開口(5)之內壁(9)係採用疏水設計。
9. 如請求項1之清潔裝置，其中，該清潔滾筒(2)具有至少兩個直徑(d)不同的空心體開口(5)。
10. 如請求項1之清潔裝置，其中，該清潔滾筒(2)適於在達到第一轉速(n₁)時允許具有第一直徑(d₁)的第一空心體開口(5)排出液體，並且，在達到大於第一轉速(n₁)的第三轉速(n₃)時，允許具有小於該第一空心體開口(5)之直徑(d₂)的第二空心體開口(10)排出液體，並且，在達到第二轉速(n₂)時，阻止該第一空心體開口(5)及/或該第二空心體開口(10)排出液體。

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