用於添加劑分配系統的料筒的製作方法

2023-07-12 09:22:46 3

專利名稱：用於添加劑分配系統的料筒的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種添加劑分配系統。更具體地講，本發明涉及一種用於將消耗性添加劑分配到水中的獨特的料筒。更具體地講，本發明涉及用於將消耗性添加劑分配到被過濾的水中的、可連接到水過濾系統上的一次性料筒。
背景技術：
用於住宅和其它用途的水處理裝置是本領域熟知的。通常將這些裝置以內嵌式或者在終端處結合到水系統中。前者的實例將為在到達水龍頭出口之前過濾水的位於臺面下的裝置。有兩種普通類型的終端裝置一種安裝在檯面上，另一種安裝在水龍頭上。水處理裝置可通過使用機械過濾或化學處理來處理水。多數水過濾系統使用料筒，所述料筒包含活性炭或活性炭與離子交換樹脂的組合。活性炭用於過濾掉顆粒和其它雜質，同時也除去水中存在的大部分氯。離子交換樹脂去除鈣之類的陽離子，從而軟化水。上述系統的消極副作用是多種其它有益於健康的礦物質可能會被離子交換樹脂除去。一種可供選擇的水淨化方法是反滲透，但是由於它們成本高，使用這種技術的產品尚未被家庭消費者廣泛利用。最近幾年中，由於公眾可得到更多的衛生教育和其它信息，人們消費的水量有所增加。然而，公眾感覺普通自來水的質量低劣並且味道不好，這種感覺導致開發和出售了許多致力於解決這些問題的產品。消費者可買到多種瓶裝水。這些瓶裝水中的一些含有額外的添加劑，消費者可能會發現這些添加劑是有益的。此類添加劑包括營養物質、維生素、礦物質和調味品。這些瓶裝水有時被稱為健康水、維生素水或強化水。然而，經常要買強化瓶裝水的花費和麻煩會妨礙消費者消費額外的水。因此，需要一種用於向公眾提供強化水的更加便利和高性價比的方法。發明概述本發明涉及一種用於將添加劑分配到水中的料筒。更具體地講，本發明涉及用於分配消耗性添加劑的、可連接到水過濾系統上的一次性料筒。使用者使用該料筒可將一定量的添加劑選擇性地分配到被過濾的水中。本發明的一個實施方案是一種用於將添加劑選擇性地分配到水中的料筒。所述料筒包括外殼、設置在所述外殼內部的無孔筒膽、以及連接到所述外殼上並與所述筒膽流體連通的泵。所述筒膽被配置成能夠容納消耗性添加劑。所述泵可操作地將一定量的添加劑選擇性地分配到水中。將所述料筒配置成使得它可從任何方向分配所述一定量的添加劑。本發明的另一個實施方案是一種用於將添加劑選擇性地分配到水中的料筒，其中所述料筒包括外殼、設置在所述外殼內部的筒膽、以及連接到所述外殼上並與所述筒膽流體連通的泵。所述料筒被配置成能夠容納消耗性添加劑。所述泵包括出口止回閥，所述止回閥包括密封表面並可操作地由筒膽將一定量的添加劑選擇性地分配到水中。所述料筒被配置成能夠大體上不包括在出口止回閥的所述密封表面下遊的死空間。本發明的另一個實施方案是用於將一種添加劑選擇性地分配到水中的料筒，其中所述料筒包括具有曲線橫截面的外殼、設置在所述外殼內部並被配置成能容納添加劑的筒膽、以及連接到所述外殼上並與所述筒膽流體連通的泵。所述泵被配置成能夠在啟動所述泵時從所述筒膽分配一定量的添加劑。附圖概述雖然本說明書通過特別指出並清楚地要求保護本發明的權利要求書作出結論，但應該相信由下列結合附圖的說明可更好地理解本發明，其中

圖1是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖2是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖3是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖4是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖5是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖6是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖7是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖8是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的示意圖；圖9是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的示意圖；圖10是依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統的示意圖；圖11是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的分解透視圖；圖12是依照本發明的一個實施方案的一個示例性料筒的分解透視圖；圖13是用於依照圖12的料筒的一個示例性外殼的橫截面視圖；圖14是依照圖12的一個示例性料筒的橫截面視圖；圖15是依照圖12的料筒的橫截面視圖；圖16A是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16B是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16C是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16D是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16E是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16F是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16G是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖16H是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖161是用於依照圖11的添加劑分配系統的示例性啟動機構的示意圖；圖17是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的分解透視圖；圖18是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的透視圖；圖19是依照本發明的一個實施方案的添加劑分配系統的一個示例性容器的透視圖；和圖20是依照本發明的一個實施方案的一個示例性添加劑分配系統的透視圖。圖中所描述的實施方案本質上是說明性的，並非旨在限制由本發明的權利要求書限定的本發明。此外，根據詳述，附圖和本發明的個別特徵將更加明顯並且將被更全面地理解。發明詳述
現在將詳細提到本發明的多個實施方案，它們的實施例圖示說明於附圖中，其中所有視圖中類似的附圖標號表示類似的元件。圖1圖示說明依照本發明的一個實施方案的一個示例性水過濾系統15。水過濾系統15包括可連接到未過濾水源18上的進水口 20。進水口 20與水過濾器22流體連通。 水過濾器22可操作地將一種或多種汙染物或顆粒從未過濾水中過濾掉。出口 M與水過濾器22連通，並且可操作地分配被過濾的水。水過濾系統15還包括添加劑分配系統16。添加劑分配系統16包括用於容納添加劑的貯存器沈和添加劑出口觀。添加劑分配系統16 可操作地將一定量的添加劑選擇性地分配到被過濾的水中。在一個示例性實施方案中，將由出口 M分配的被過濾的水分配到玻璃杯或其它容器30中，並且經由添加劑出口觀將添加劑分配到容器30中的被過濾的水中。進水口 20可連接到任何未過濾水源。示例性的未過濾水源包括橡膠軟管、水管道、水龍頭裝置、貯水器、大水瓶和分配器等等。水過濾器22可包括本領域的技術人員已知的任何水過濾器技術。此類水過濾器介質可包括用於從水中去除有機物的活性碳等、用於殺滅水裡的細菌和病毒的滷化樹脂纖維和/或滷化樹脂珠粒或其它介質、用於從水中去除離子材料的離子交換樹脂(例如用於去除鈉的滷素基離子交換樹脂)和通過微過濾去除細菌。可用於本發明的一種示例性的水過濾器公開於Hou等人的美國專利6，565，749中。在一個實施方案中，貯存器沈中的添加劑為液體形式。在另一個實施方案中，貯存器沈中的添加劑為乾粉形式。添加劑包含一種或多種選自由以下添加劑組成的組調味品、維生素、礦物質和營養物質。添加劑礦物質包括選自由以下礦物質組成的組離子鈣、矽酸鹽、氯化物、鎂、鉀、鈉、硒、鋅、鐵、錳、以及它們的混合物。維生素添加劑包括選自以下的維生素維生素B12、維生素C、以及它們的混合物。在其它實施方案中，順勢療法藥物和草藥以及調味品可作為添加劑被包括在貯存器22中。在一個實施方案中，添加劑包括天然油的水醇萃取物。其它添加劑可包括酏劑、 酒精或香精和酊劑。酏劑是旨在口服的清澈甜味水醇液體。醇含量按體積計在約5%至約 50%的範圍內。酒精或香精是由植物或化學物質製備的醇溶液或水醇溶液。溶質的濃度最多變化50%。天然油的水醇萃取物按所述被過濾的水的體積計在約0. 025%至約0. 5%的範圍內，以向被過濾的水遞送一點滋味。在另一個實施方案中，添加劑可包括一種或多種著色劑(如食品著色)來為被過濾的水增加顏色。示例性的香味包括檸檬、酸橙、漿果、柑橘、 橙、草莓、以及上述香味的混合物。貯存器沈可由本領域的技術人員已知的任何材料構造，所述材料將不會汙染添加劑，也不會使它的材料性質受添加劑影響。用於貯存器26的示例性的構造物質包括聚合物，例如聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龍、聚酯等等。其它示例性的構造材料包括鋁箔。在一個實施方案中，貯存器26包括多層材料。在另一個實施方案中，可利用具有合適阻擋性質的任何撓性材料。儘管圖1的示意圖描述了出口 M和添加劑出口觀分別單獨地將水和添加劑分配到容器30，同樣在圖示說明的系統和發明範圍內，添加劑出口觀可與出口 M流體連通。例如，水過濾系統還可包括被配置成能夠在將所得的混合物分配到容器30之前將出口 M和添加劑出口觀組合成一個出口流的混合出口。在圖2所示的一個示例性實施方案中，水過濾系統15還包括與添加劑出口觀連通的控制器34。控制器34被配置成能夠控制通過添加劑出口觀所分配的添加劑的量。控制器34可包括限制閥36 (參見圖幻。限制閥36可操作地限制或控制通過添加劑出口 28 所分配的添加劑的量(若有的話)。在另一個實施方案中，控制器34可包括與限制閥36連通的微處理器。在一個示例性實施方案中，控制器34可包括撥號或其它輸入裝置，使得使用者能夠選擇要被分配到被過濾的水中的添加劑的量。在圖3所示的另一個示例性實施方案中，水過濾系統15包括與未過濾水源18(如水龍頭)連通的進水口 20。水過濾器22與進水口 20連通並且來自水過濾器22的被過濾的水在出口 M處進行分配。添加劑分配系統16包括用於容納添加劑的貯存器沈和添加劑出口觀。在該實施方案中，添加劑出口觀與出口 M流體連通。在如圖10所示的一個示例性實施方案中，添加劑出口 28和出口 M在水過濾系統15的外殼40內在混合出口 42處連接到一起，使得水過濾系統15的外面僅有一個出口流。在本發明的一個實施方案中，以連通這樣一種方式配置和放置添加劑出口觀和出口 24，以在出口 M中的被過濾的水移動過添加劑出口 28時產生文丘裡抽吸效應。這種文丘裡抽吸效應產生真空，將添加劑出口觀中的添加劑吸入流過出口 M的被過濾的水中。在圖4所示的本發明的另一個示例性實施方案中，添加劑分配系統16還包括泵 32。泵32與貯存器沈和添加劑出口 28連通。泵32被配置成能夠將添加劑從貯存器沈傳輸到添加劑出口觀以添加到被過濾的水中。在一個實施方案中，泵32包括隔膜泵。本領域的技術人員將會理解，可利用本領域技術人員已知的任何泵將添加劑轉移到添加劑出口觀。示例性的泵包括活塞泵、蠕動泵和風箱型泵。在另一個示例性實施方案中，添加劑分配系統還包括與泵32連通的手動觸發器，例如推桿48。推桿48被配置成能夠在將壓力施加到推桿48上時啟動泵32。推桿48允許使用者手動地將一定量的添加劑選擇性地分配到被過濾的水中。在如圖5所示的一個示例性實施方案中，水過濾系統15包括與未過濾水源18 (如水龍頭)連通的進水口 20。進水口 20與水過濾器22連通。礦物質含量分析儀38與水過濾器22流體連通。礦物質含量分析儀38可操作地測量被過濾的水中一種或多種礦物質的濃度。水過濾系統15還包括與礦物質含量分析儀38連通的控制器34。容納一種或多種添加劑的貯存器26與添加劑出口觀和限制閥36連通。限制閥36與控制器34連通，使得控制器34可操作地分配一種或多種添加劑(例如礦物質)在被過濾的水中產生預定的添加劑濃度。例如，礦物質含量分析儀38檢測被過濾的水中鈣的水平並將鈣水平報告給控制器 34。控制器34確定在最終處理的水產品中需要多少鈣，並因此發送信號給限制閥36給被過濾的水中添加和/或增加通過添加劑出口觀的待分配的添加劑的量。本領域的技術人員將會理解，可利用本領域的技術人員已知的任何控制器來控制分配到被過濾的水中的添加劑的量。圖6圖示說明了本發明的另一個示例性實施方案。在該實施方案中，水過濾系統 15包括可連接到未過濾水源18上的進水口 20。進水口 20與水過濾器22流體連通，使得來自未過濾水源18的未過濾水流過進水口 20並流經水過濾器22流向出口 M。在水已經被水過濾器22過濾之後，水流過礦物質含量分析儀38和/或流量計40。礦物質含量分析儀38可操作地測量被過濾的水中的一種或多種礦物質的濃度。流量計40可操作地測量水流出水過濾器22的流速。流量計40被配置成能夠發送信號給控制器34，其中所述信號與水流出水過濾器22的流速相對應。控制器34接收礦物質含量分析儀38的礦物質含量信號和來自流量計40的流速信號。控制器34然後發送信號給與貯存器沈連通的泵32和/或限制閥36。來自控制器34的信號致動泵32和/或限制閥36以使來自貯存器沈的一定量添加劑能夠通過添加劑出口觀被分配到被過濾的水中。添加劑的量為從礦物質含量分析儀38和/或流量計40所接收到的信號的函數。在一個可供選擇的實施方案中，如圖6所示，混合出口 42被配置成能夠設置與出口 M流體連通的添加劑出口觀。在一個可供選擇的實施方案中，添加劑出口觀可與出口 M分開並且彼此不流體連通。本領域的技術人員將會知道，可利用本領域的技術人員已知的任何傳感器來檢測被過濾的水的多種組分。示例性的傳感器包括購自HM DigitaKLos Angeles, California)的TDS(溶解總固體)傳感
ο在如圖7所示的本發明另一個實施方案中，水過濾系統15包括連接到未過濾水源 18(如水龍頭)的進水口 20。進水口 20與水過濾器22流體連通。水過濾器22可操作地過濾來自未過濾水源18的未過濾水的一種或多種汙染物或汙物。來自水過濾器22的被過濾的水被分配到出口 M。在該實施方案中，添加劑分配系統16包括多個貯存器沈。每個貯存器沈包括一種或多種添加劑以選擇性地分配到被過濾的水中。控制器34被配置成能夠允許使用者選擇哪一個(若有的話)貯存器26應該向被過濾的水中分配添加劑。在一個實施方案中，控制器34向限制閥36發送信號來調節經由添加劑出口觀流到被過濾的水中的添加劑。如上所述，在一個實施方案中，添加劑出口觀和出口 M可相互流體連通或與混合出口 42相結合。在一個可供選擇的實施方案中，貯存器沈可包括多個腔室，其中每個腔室均包含添加劑以分配到被過濾的水中。圖8圖示說明了本發明的另一個實施方案。在該實施方案中，添加劑分配系統16 被配置成能夠被添加到使用者原有的水過濾器中。這個實施方案使得已經購買了水過濾系統的使用者能夠添加本發明的新型添加劑分配系統。在該實施方案中，外殼44連接到貯存器沈和添加劑出口觀上。外殼44被配置成能夠附連到使用者已有的水過濾器上或在其上滑動以使添加劑出口觀能夠接近現有水過濾器的出口。在一個實施方案中，添加劑出口觀包括靠近原有水過濾器出口放置的撓性管路。在另一個實施方案中，外殼44可被配置成能夠取代之前原有水過濾器的一部分。例如，外殼44可被配置成能夠擰上並且取代原有水過濾器外殼的一個部件。在一個實施方案中，貯存器沈可脫離地連接到水過濾系統15上。這使貯存器沈在貯存器沈變空時或使用者希望將包含於分開的貯存器沈中的不同添加劑添加到被過濾的水飲用水中時容易進行更換。在一個實施方案中，添加劑分配系統可操作地使得每250mL 被過濾器過濾的水選擇性地分配約0. OlmL的添加劑至約1. OmL的添加劑。在另一個實施方案中，添加劑分配系統可操作地使得每250mL被過濾器過濾的水選擇性地分配約0. ImL 的添加劑至約0. 5mL的添加劑。在另一個實施方案中，添加劑分配系統可操作地選擇性地分配按被過濾器過濾的水的體積計約0. 025%至約0. 25%的添加劑。在另一個實施方案中，添加劑分配系統可操作地選擇性地分配按被過濾器過濾的水的體積計約0. 05%至約 0. 的添加劑。
在如圖9所示的又一個實施方案中，添加劑分配系統16還包括添加劑壽命指示燈 50，其可操作地指示貯存器沈中添加劑的剩餘量。例如，貯存器沈可包括可見液面計50 以使得使用者能夠測定在貯存器中的添加劑剩餘量。在另一個實施方案中，添加劑分配系統16還可包括累計器52，其可操作地計算由添加劑分配系統16所分配的添加劑的量，並且可配置成指示在貯存器26中剩餘的添加劑的量。在這樣一種布置中，流量計或累計器連接到添加劑壽命指示計上並在預定體積的添加劑已經流過添加劑出口之後發送信號給添加劑壽命指示燈使它發光或閃爍。在一個可供選擇的實施方案中，壽命指示燈可包括監視機構，如包含可編程序時鐘的微晶片。添加劑壽命指示燈可實現為例如發光二極體或LCD (液晶顯示)示值讀數，其中對時鐘編程，使添加劑壽命指示燈在例如自安裝新貯存器以來經過預定時間之後(例如兩個月)點亮或閃光。然後使用者可用新貯存器替換該貯存器並且復位時鐘。不限制本發明的其它實施方案使用水龍頭或類似物。例如，可改裝本發明的元件， 用於與可攜式容器如大水瓶、水壺一起使用，或與其它飲用水遞送系統如冷水器一起使用。 例如，如圖示說明於圖10的本發明的一個示例性實施方案包括用於容器70如大水瓶或水壺的附件，可設計該附件來包括過濾器22和容納添加劑的可置換貯存器26。可靠近容器 70的出口 M放置添加劑出口 28，使得添加劑能夠被分配到被過濾的水中。同樣，可將本發明的元件安裝在冷水器或電冰箱中，並且可由相應的按鈕、開關等等操作，以選擇性地向被過濾的水中分配添加劑。參見圖11至16，其圖示說明了本發明的另一個實施方案。本發明的添加劑分配系統100包括用來容納消耗性添加劑和將添加劑選擇性地分配到液體(例如水)中的容器 101和料筒120。添加劑分配系統100可包括一個或多個料筒120和/或容器101而不違背本發明的宗旨和範圍。容器101可包括空間102和被配置成能在空間102中接受和容納料筒120使得料筒120可在容器101內部移動的引導件103。例如，料筒120可在引導件 103內沿著料筒120的縱向軸線Al滑動。容器101也可包括泵啟動裝置，泵啟動裝置被配置成能夠在將料筒120放置在容器101內部時運行泵。如圖11所示，泵啟動裝置是從容器 101的表面105伸出並圍繞著設置在表面105內的孔106的環形突出104。其它示例性的泵啟動裝置可包括如圖16所示的肘節機構、槓桿、直動凸輪、旋轉凸輪和類似的機構。此類機構可將力施加到封閉端136上或施加到泵150上並可通過手動或自動啟動(例如馬達啟動、電磁啟動)。在所示的示例性實施方案中，添加劑分配系統100任選地也包括上蓋107，上蓋可移除地連接到容器101上，從而封閉容器101和上蓋107之間的料筒120。上蓋107可提供保護，以防止汙物或其它碎屑幹涉料筒120在容器內部的運動。上蓋107也可包括按鈕 108，按鈕108活動地連接到上蓋107上並被配置成能夠在將料筒120放置在容器101內部時壓抵料筒120的封閉端136 (本文稍後進行描述)。容器101、上蓋107和按鈕108可包括任何尺寸、形狀和配置而不背離本發明的宗旨和範圍。容器101、上蓋107和按鈕108的示例性構造材料可包括金屬、塑料、複合材料、以及它們的組合。在一個實施方案中，聚合物被用來構造容器、上蓋和按鈕，例如聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龍、聚酯、彈性體、熱塑性彈性體(TPE)、矽氧烷、氯丁橡膠、以及它們的任何組合。
可將容器101連接到、固定到或直接製作到水過濾系統110所安裝的水龍頭上。如圖11所示，容器101被直接製作成水過濾系統110的帽蓋111。水過濾系統110可為如本文所述的和已知的或本領域的普通技術人員將要開發的任何常規水過濾系統。可包含於本發明的水過濾系統的示例性實施方案為可從ftOcter&Gamble Company (Cincinnati, Ohio) 商購獲得的PUR水過濾系統。這樣一個料筒可為可置換的和/或一次性料筒，使得使用者能夠在添加劑已經完全耗盡即料筒120沒有添加劑時拆下料筒120，並用新的未用過的料筒(例如裝滿添加劑的料筒)置換耗盡的料筒。作為另外一種選擇，添加劑分配系統100使得使用者能夠簡單容易地置換包含特定添加劑(例如檸檬香味)的料筒120並用所需的不同添加劑(例如櫻桃香味)將其置換。在示例性的實施方案中，料筒120包括具有貯存器139的外殼130、設置在貯存器 139內部的筒膽140和連接到外殼130的開口端137並與筒膽140流體連通的泵150。外殼130可包括側壁132、133、134和135，封閉端136和開口端137。在該示例性實施方案中， 側壁134和135大體上呈曲線形，使得外殼130具有如圖13所示的曲線橫截面。外殼130 的曲線形狀被配置成能夠允許料筒120在多種裝置(例如水龍頭式過濾器系統、水罐式系統、可攜式添加劑分配系統、電冰箱等)起作用。此外，儘管外殼130的形狀被設計成允許它在多種裝置中起作用，它也可被配置成能夠提供足夠的貯存器容積，用於容納合理的添加劑的量。因此，曲線形外殼130的示例性實施方案在這兩個之間提供了平衡。此外，料筒具有允許兩個料筒裝配進水罐容器中的寬度。料筒120的一種示例性寬度為約1. 3cm(0. 5 英寸)至約7. 6cm(3. 0英寸)，料筒120的另一種示例性寬度在約2. 5cm(l. 0英寸)至約 5. Icm(2. 0英寸)範圍內，具體地講約3. 8cm(l. 5英寸)。料筒120的長度可為約1. 3cm(0. 5 英寸)至約10. 2cm (4. 0英寸)，更具體地講約5. Icm (2. 0英寸)至約7. 6cm (3. 0英寸)。外殼130呈曲線形以大體上包住壓力容器(例如水龍頭式過濾系統110)。例如， 側壁134呈曲線形以大體上符合或匹配水龍頭過濾系統110的外面殼體(例如後表面109) 的曲率。側壁135也可呈曲線形以裝配在曲線形上蓋107內部和/或使拐角對水龍頭式過濾器的美觀影響最小化。側壁135呈曲線形以大體上符合或匹配水過濾系統110的上蓋107的曲率。此外，側壁134大體上符合後表面109的曲率，從而允許在容器101和料筒 120之間更緊密配合(即緊密公差配合)。這使料筒120能夠在容器101內部更滑順和更有效地移動。圖13圖示說明曲線形外殼130包括兩個凸形側壁134和135，它們在大致相同的方向上呈曲線形，即兩個側壁134和135的凸曲率如圖13所示朝向同一方向。在一個示例性實施方案中，曲線形側壁134和135大體上相互平行。圖13也顯示外殼130的橫截面包括內半徑氏和外半徑R。。在一個示例性實施方案中，內半徑可在約5. Icm(2. 0英寸) 至約25. 4cm(10. 0英寸)範圍內以及外半徑R。可在約1. 3cm(0. 5英寸)至約12. 7cm(5. 0 英寸)範圍內。在仍然另一個示例性實施方案中，內半徑可在約10. 2cnK4.0英寸)至約 15. 2cm(6. 0英寸)範圍內以及外半徑R。可在約3. 8cm(l. 5英寸)至約6. 4cm(2. 5英寸) 範圍內。要理解的是，外殼130可包括多種已知的形狀、配置和尺寸而不背離本發明的宗旨和範圍。外殼130可由本領域普通技術人員所知的任何常規材料製成。此類材料可大體上為剛性材料、半剛性材料、撓性材料或它們的任何組合。在示例性的實施方案中，外殼130由基本剛性材料製成。用於外殼130的示例性材料包括但不限於聚合材料，例如聚丙烯 (PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龍、聚酯等等。在一個示例性實施方案中，外殼130由DOW Plastics 生產的具有12450N等級的高密度聚乙烯(HDPE)製成。在另一個示例性實施方案中，外殼 130可包括基本剛性骨架(即沒有側壁132、133、134和13 以使材料成本和重量最小化。返回參見圖12，外殼130的側壁132、133、134和135以及封閉端136限定在外殼130內部的貯存器139。將筒膽140插入貯存器139中。筒膽140可為任何類型的常規筒膽或襯裡，如本領域普通技術人員已知的那樣用來容納呈液體、凝膠或粉末形式的添加劑。在示例性的實施方案中，筒膽140為包括蒸汽阻擋層的柔韌的插角袋或包(未示出)。 這樣一個撓性筒膽允許料筒120以任何方位(例如水平或直立)進行放置並仍允許裝在筒膽140內的基本所有的液體添加劑從其中進行分配而不需要通氣或減壓裝置來幫助從筒膽140中完全地分配添加劑。如圖11所示，料筒120連接到水處理系統110上並保持在垂直方向。筒膽140可包括單層或多層材料和/或層壓材料，包括但不限於箔層壓材料或金屬化薄膜袋，如本領域普通技術人員所知的那樣。此類材料可包括蒸汽阻擋層或蒸汽阻擋性。這些層壓材料或薄膜袋也可包括在其密封表面上的聚乙烯層壓材料。一種示例性箔層壓材料可從Sonoco，Inc.商購獲得。在示例性的實施方案中，泵150被配置成能夠連同料筒120 —起是一次性的。配置料筒120包括一次性泵與設計泵成為添加劑分配系統100的一個永久附件(例如連接到容器101上)因此不是一次性的相比具有幾個有益效果。第一，一次性泵(例如泵150)消除了在通過泵進行分配後由於在泵內添加劑累積(例如殘留)泵內細菌生長的問題。第二，一次性泵(例如泵150)減輕了泵的可靠性問題。如果泵為添加劑分配系統 100的永久附件，則它會由於反覆操作隨時間而磨損和斷裂。或者，泵將需要考慮此類反覆操作進行製作，這將增加其成本和重量。然而，由於泵150根據筒膽140內添加劑的耗盡進行更換，它可被配置成能夠控制所要求的泵操作的數目來耗盡裝在筒膽140內的添加劑的量，從而使泵製造更加便宜。它也給添加劑分配系統100提供改進的可靠性。第三，如果泵不隨料筒而進行置換，那麼一種類型添加劑(例如檸檬香味殘留)在泵內的添加劑累積可交叉汙染新的添加劑(例如櫻桃香味)，因此給消費者提供不滿意的味道和體驗。通過將泵150與料筒120 —起製成一次性的，在泵內部香味的交叉汙染大體上得到消除。要理解的是，料筒120可被配置成能夠可重複使用的和/或可再填充的而不背離本發明的宗旨和範圍。然而，由於泵150實際上將隨著消耗性添加劑的每次處理或置換而被處理或被置換， 因此最理想的是配置廉價的泵(例如泵150)來從筒膽140中選擇性地分配添加劑。圖12、14和15所示的示例性泵150包括具有貫穿其設置的泵開口 152的泵體151、 按常閉合位置設置在泵開口 152中的入口止回閥153、設置在入口止回閥153上腔體155內部的隔膜巧4和沿著隔膜1 所設置的出口止回閥158。如圖12所示，泵150與外殼130 軸向對齊，其也軸向對齊泵150與筒膽140。本文所用「軸向對齊」是指泵開口 152沿著外殼的縱向軸線Al共軸地進行設置。泵150與外殼130的這種軸向對齊改善了從筒膽140 抽吸和分配添加劑的性能。它允許較小的泵被用於料筒120中，因為軸向對齊減小了所要求的抽吸力。在所示的示例性實施方案中，筒膽140、泵體151、入口止回閥153、隔膜1M和出口止回閥158包括沿著外殼130的縱向軸線Al行進的流體流動路徑。
泵體151可由多種常規塑料例如高密度聚乙烯(HDPE)製成。一種示例性的HDPE 可從Dow Plasticis商購獲得，等級12450N。在該示例性實施方案中，放置在泵開口 152中的入口止回閥153起筒膽140的自密封密封件(例如隔膜)和單向止回閥兩種作用。這種多功能性減少所需的組件數目並因此降低製作料筒120的花費。當將隔膜IM放置在入口止回閥153之上時，它限定一個劑量室156。隔膜巧4包括平表面157和出口止回閥158， 出口止回閥合併到隔膜154中使得它從平表面157向外伸出並與腔室156流體連通。腔室 156也與入口閥153流體連通。把隔膜154和出口止回閥158合併成一個組件降低製作的成本和泵150的複雜性。儘管入口止回閥153被描述成具有多重功能性(例如閥和密封件)並且隔膜巧4被描述成具有併入其中的出口止回閥158，但要理解的是，泵具有離散的密封件、入口止回閥、隔膜和出口止回閥仍是在本發明的宗旨和範圍之內。出口止回閥158包括位於出口止回閥158的遠端160上的一對密封表面159。出口止回閥158被延伸和配置使得在從料筒120所分配的添加劑通過密封表面159之後，添加劑完全離開料筒並將與或是料筒120或是容器101沒有其它接觸。換句話講，料筒120 和容器101在其密封表面159的流動路徑下遊都不具有死空間。由於料筒120和容器101 已經被配置成能夠不包括在密封表面159下遊的死空間，也不給所分配的添加劑提供任何空間來累積。添加劑的此類累積會引起對容器內部料筒運動的阻力、細菌生長或交叉香味汙染。止回閥外的添加劑累積(在此處它部分暴露於空氣中)可能蒸發，剩下一點殘餘物， 會阻止泵的運行。與入口止回閥153相類似，出口止回閥158被配置成能夠處在常閉合位置並與劑量室156流體連通。在一個示例性實施方案中，入口止回閥153是一個傘閥以及出口止回閥158是一個鴨嘴閥。入口止回閥153、隔膜1M和出口止回閥158由撓性材料特別是具有記憶的撓性材料製成。用於入口止回閥153、隔膜IM和出口止回閥158的示例性構造材料包括但不限於諸如矽氧烷、熱塑性彈性體(TPE)、丁鈉橡膠、氯丁橡膠、EPDM之類的彈性體。用來製造入口止回閥153、隔膜IM和出口止回閥158的一種示例性TPE可從 West Pharmaceuticals, Inc. 1 ! ! !!^筒膽140被密封到泵體151的密封凸緣166上，使得筒膽140與泵開口 152並因此與入口止回閥153流體連通。筒膽140與泵體151的密封凸緣166的密封能夠消除外殼 130上的前側壁(例如覆蓋開口端137)、降低重量和製造成本。將筒膽140和泵體151插入外殼130的開口端137中。用熱密封將泵體151連接到外殼130上。要理解的是，泵體 151和外殼130可通過本領域普通技術人員所知的任何數目的常規技術和方法例如搭扣配合連接、膠結等相連接。料筒120也包括連接(例如搭扣配合、熱密封、螺紋接合等)進泵體150的腔體155中將隔膜IM保持在泵體的腔體155內部的保持器162。保持器162也可包括閥蓋164，其採用本領域普通技術人員所知的扣釘168連接到保持器162上。這樣一個閥蓋保護出口止回閥158在使用之前免於暴露於髒物、碎屑和破壞。保持器162和蓋 164可由諸如聚丙烯之類的塑料材料製成。用來製造保持器162和帽蓋164的一種示例性材料可為均聚物4039，其可從BP Amoco Chemical Company商購獲得。蓋164可只是通過將帽164擰到扣釘168進行扣合。要理解的是，入口和出口閥153和158可包括多種常規的單向或止回閥，例如球閥、彈簧加載閥等等。此外，正如本領域的技術人員將理解的那樣，可利用本領域技術人員所知的任何泵例如正位移和離心泵來將添加劑從筒膽140中分配到容器內的水中。此類示例性實施方案包括但不限於活塞泵、蠕動泵、風箱型泵、壓電泵、隔膜泵(例如如上所述的)、旋片泵等。作為另外一種選擇，料筒120可包括(取代泵150)文丘裡加料裝置、重力加料裝置和/或加壓系統將添加劑從筒膽140分配到水中。為將添加劑充滿筒膽140，如本文所述，將中空的針(未示出)插進入口止回閥 153中並穿過它，其起到泵開口 152上密封罩(即密封筒膽140)的作用以在筒膽140內部抽真空。在已經在筒膽140內部建立真空之後，移除針。由於其形狀、配置和材料的緣故， 入口止回閥153自動地再密封針在入口止回閥內所產生的孔洞，起到如本領域普通技術人員所知的自密封隔膜的作用。將包含添加劑的注射器型裝置的第二針(本文未示出)插進入口止回閥並穿過它，使添加劑能夠被分配到筒膽140中。而且，由於入口止回閥153的形狀、配置和材料的緣故，由針所產生的孔洞自動地再密封其本身(自密封隔膜)。本領域的普通技術人員會很好理解針和注射器型裝置，本文將不再進行描述。在運行中，擰開料筒120的蓋164。將料筒120插進容器101的引導件103內部的空間102中，使得隔膜154的平表面157靠抵住環形突出104，並將出口止回閥158插過容器101的孔106。一旦插進，使用者可必須使泵150啟動由筒膽140中用一定量的添加劑充滿腔室156。例如，使用者可沿著料筒120的縱向軸線Al在開口端137(或泵150)的方向上選擇性地施加力到封閉端136。當將力施加到外殼130上時，它壓下環形突出104抵住平表面157，其壓下隔膜IM使出口止回閥158打開並使腔室156容積減小。腔室156減小容積迫使裝在腔室156內部的一些物質(例如空氣或添加劑)通過出口止回閥158被分配出去。在將所施加的力從封閉端136釋放之後，隔膜154由於隔膜IM記憶的緣故返回到其正常位置，使腔室156膨脹回其正常容積。腔室156的此類膨脹在腔室156內部產生真空， 其使入口止回閥153的環形閥密封件169彎曲遠離泵體151，打開入口止回閥153。當入口止回閥153打開之後，腔室156內部的真空將也將添加劑從筒膽140吸過泵開口 152進入腔室156。在隔膜IM和腔室156回到其正常位置之後，入口止回閥和出口止回閥關閉，從而防止空氣被回吸進筒膽140和腔室156中。可將該過程重複幾次以使泵啟動並用添加劑填充腔室156。泵(和/或劑量室)可被配置成能夠保持所期望的劑量(即預定量的或測量的添加劑的量)隨著泵的一次運行被分配出去。每次泵運行所分配的添加劑的示例性劑量包括約0. 05mL至約1. OmL。在另一個示例性實施方案中，劑量可包括約0. 15mL至約0. 25mL。 在腔室充填了所期望的添加劑的量(即準備好)之後，料筒準備從腔室156中將一定量的添加劑分配到水中。當期望一劑添加劑時，使用者施加力到閉合端137，使得突出104按壓隔膜154，使出口止回閥158打開並使腔室156內部的添加劑的量從出口止回閥158分配出去。當從出口止回閥158分配添加劑時，將從筒膽140中通過入口止回閥153抽吸等量的添加劑來再次裝填腔室156。料筒120和/或容器101可包括測量裝置(未示出)來跟蹤和/或估計已經從料筒進行分配的添加劑的量和剩在筒膽140中的剩餘量。測量裝置可包括但不限於測量筒膽 140內所剩下的添加劑的量的重量傳感器、劑量計數器、測量筒膽中流體電阻率的變化的電子或電極傳感器、RFID標籤(射頻識別)、不透明傳感器或在其中跟蹤貯存器中消耗品剩餘量的其它工業例如在噴墨工業所用的類似此類裝置。本文不需要描述測量裝置，因為此類技術對於本領域的普通技術人員是已知的。料筒120和/或容器101也可包括如上文所述的添加劑壽命指示燈(未示出)，可將其連接到測量裝置上來指示通過測量裝置所測量的料筒120中添加劑的剩餘量。例如，料筒120可包括可見液面計(未示出)以使得使用者能夠確定貯存器中剩下的添加劑的量。此外，要理解的是，料筒120和/或容器101可包括諸如TAB電路或射頻接頭之類的通信鏈路，以在料筒、水過濾器系統和/或計算機或控制器之間傳遞數據和信號。參見圖17，容器101可包括接口 170，其可與料筒120互連。接口 170可為容器 101的離散的或整體的部分，以在料筒120不在容器101之中時防止髒物、碎屑和其它物質進入水過濾系統110。接口 170包括具有接口開口 174的主體172、配置成能打開或閉合開口 174的門176、配置成能在將料筒120放置在接口 170內部時偏置料筒120遠離接口主體172的彈簧178和貫穿主體172設置的狹槽179。門176開口 174之上處在常閉合位置。 當料筒120放置在容器101中時，門176仍然保持在開口 174上閉合。然而，當使用者施加力到閉合端136，朝向接口主體172移動料筒時，放置在泵體151上的門打開裝置180(例如凸輪)滑過狹槽179與門176接合。門打開裝置180移動門176遠離開口 174，並因此使出口止回閥158能夠移動過開口 174並從筒膽140分配添加劑。在除去作用力之後，彈簧 178移動料筒120往回遠離接口主體172，因此使門打開裝置180與門176脫離並閉合開口 174。也要理解的是，可配置接口 170使得門176處在常閉合位置，直到料筒120插進接口 170中以及門打開裝置180移動門176遠離開口 174。在這個配置中，接口 170不包括彈簧來偏置料筒120遠離接口主體172。然而，彈簧可被用來將門176偏置到其常閉合位置。圖18圖示說明了本發明的另一個示例性實施方案。在該實施方案中，添加劑分配系統200可包括容器201，其被配置成能按移動接合接納料筒120。容器201可包括連接到容器201上的門210，其靠近在容器201的表面205內部設置的孔206。門210被配置成能夠打開和閉合孔206，因此防止或允許料筒120的出口止回閥158進入孔206並穿過表面 205。門210的遠端211被牢固地連接到容器201上，使得門210在孔206上方從容器201 中懸臂出來。此外，門210在孔206上方被彈簧偏置在閉合位置。在這個實施方案中，門 210由具有記憶或提供這種彈簧偏置的彈簧常數的材料製成。作為另外一種選擇，容器201 可包括單獨的彈簧(未示出)，其接合門210將其偏置在孔206上閉合位置。或是料筒120 或是門210可具有接合門210的凸輪(未示出)，反之亦然。當將力施加到料筒120上運行泵150時，凸輪移動門210遠離孔206，使出口止回閥158能夠分配添加劑通過孔206並進入容器中。添加劑分配系統100(包括料筒120和容器101)並不限於和水龍頭等一起使用。 例如，本發明的元件可適於與諸如大水罐、水瓶之類的可攜式容器一起使用或與諸如水冷卻器之類的其它飲用水遞送系統一起使用。例如，容器101可被連接到或合併成一個大水罐(未示出)或類似的裝置上，其包括水過濾系統(未示出)，其中料筒120可被配置成能夠將添加劑選擇性地分配到或是保持在大水罐中或是保持在已經將被過濾的水從大水罐傾倒進的容器中的被過濾的水中。參見圖19，其圖示說明了容器300的另一個示例性實施方案。容器300包括被配置成能接納如本文所述料筒120的空間302。容器300可包括被配置成能滑動地接合料筒 120的空間302之內的引導件(未示出)，使得料筒120可滑進容器300內部的空間302中。 容器300可包括泵啟動裝置(未示出)(例如環形突出104)和設置在側壁306內部的開口(未示出)，其使出口止回閥158能夠在料筒120被插在容器300內部之時突出來。在這個示例性實施方案中，容器300可為手持裝置，使容器300和料筒120成為可攜帶的。作為另外一種選擇，容器300可被配置成能夠被安裝到靜止的附件(例如牆壁)上。在該示例性實施方案中，容器300還包括沿著容器300的相對側所設置的指握點304以提供改進的容器300的握持性並因此提供改進的從料筒120分配添加劑的性能。當將料筒120放置在容器300內部時，使用者可在兩個手指(和/或拇指)間握住容器300並用第三個手指施加力到料筒120的閉合端136來操作泵150以從料筒120中選擇性地分配添加劑。圖20圖示說明添加劑分配料筒400的另一個實施方案。在該實施方案中，添加劑分配料筒400包括外殼430、設置在外殼430內部的貯存器(未示出)和泵450。外殼430 具有由曲線形側壁431、432、433和434所限定的曲線形橫截面。而且，與本文所示和所述的料筒120相比，外殼430具有增加的貯存器容量(例如料筒120容量的2倍)以提供增加劑量的料筒。在發明詳述中引用的所有文獻的相關部分均以引用方式併入本文中。任何文獻的引用不可解釋為是對其作為本發明的現有技術的認可。儘管已用具體實施方案來說明和描述了本發明，但對於本領域的技術人員顯而易見的是，在不背離本發明的精神和保護範圍的情況下可作出許多其他的變化和修改。因此，有意識地在附加的權利要求書中包括屬於本發明範圍內的所有這些變化和修改。
權利要求
1.一種一次性料筒，所述料筒包括 夕卜殼；設置在所述外殼內部用於容納添加劑的貯存器；和連接到所述外殼上並與所述貯存器流體連通的泵，以及與所述泵流體連通並且包括一對密封表面的添加劑出口止回閥；其中所述一次性料筒在其流體通路中在所述一對密封表面的下遊不包括任何表面；並且其中所述泵選擇性地將一定量的添加劑從所述貯存器分配並且到所述出口止回閥之外。
2.如權利要求1所述的一次性料筒，其中所述泵包括隔膜泵。
3.如權利要求1所述的一次性料筒，其中所述泵包括 與所述貯存器流體連通的入口止回閥；和放置在所述入口止回閥之上的隔膜，在所述閥和所述隔膜之間限定腔室； 其中所述出口止回閥被設置在所述隔膜上並且與所述腔室流體連通； 其中所述出口止回閥在將壓力施加到所述隔膜上時打開，以分配包含在所述腔室內部的所述一定量的添加劑。
4.如權利要求3所述的一次性料筒，其中所述泵還包括連接到所述外殼的一個末端上的泵體，所述泵體具有貫穿泵體的開口 ； 其中所述泵體被密封到圍繞所述所述貯存器的外殼上，以使所述開口與所述貯存器流體連通；所述入口止回閥設置在所述開口內部；並且所述隔膜被放置在所述泵體內部的在所述入口止回閥之上。
5.如權利要求1所述的一次性料筒，其中所述外殼和所述泵相互軸向對齊。
6.如權利要求5所述的一次性料筒，其中所述入口止回閥可操作地作為設置在所述泵體中的在所述開口之上的自密封隔膜。
7.如權利要求1所述的一次性料筒，其中所述泵是傘閥。
8.如權利要求3所述的一次性料筒，其中所述出口止回閥從所述隔膜伸出，使得所述一對密封表面被放置在所述出口止回閥的遠端上。
9.如權利要求3所述的一次性料筒，其中所述入口止回閥、出口止回閥和隔膜包括撓性材料。
10.如權利要求9所述的一次性料筒，其中所述撓性材料包括選自由下列組成的組的一種或多種彈性體矽氧烷、熱塑性彈性體(TPE)、丁鈉橡膠、氯丁橡膠、EPDM、以及它們的組合。
11.如權利要求1所述的一次性料筒，其中所述料筒通過按壓所述外殼的末端進行選擇性地操作以操作所述泵來分配所述一定量的添加劑。
12.如權利要求3所述的一次性料筒，其中施加在所述隔膜的外表面的力從所述腔室分配所述一定量的添加劑。
13.如權利要求1所述的一次性料筒，所述料筒還包括可操作地測量所述貯存器中容納的添加劑剩餘量的測量裝置。
14.一種用於將添加劑選擇性地分配到水中的料筒，所述料筒包括具有縱軸和曲線形橫截面的外殼，所述外殼由第一和第二凸曲線形側壁形成，其中第一和第二凸曲線形側壁的凸曲率朝向相同方向並且橫穿所述縱軸；設置在所述外殼內部並被配置成容納消耗性水添加劑的貯存器；和連接到所述外殼上並與所述貯存器流體連通的泵，所述泵配置成能夠在啟動所述泵時從所述貯存器分配一定量的添加劑；與所述泵流體連通並且包括一對密封表面的添加劑出口止回閥；其中所述一次性料筒在其流體通路中在所述一對密封表面的下遊不包括任何表面；並且其中所述泵選擇性地將一定量的添加劑從所述貯存器分配並且到所述出口止回閥之外。
全文摘要
本發明公開了一種用於將添加劑選擇性地分配到水中的料筒，所述料筒包括外殼(130)、設置在外殼(130)內部的筒膽(140)和連接到外殼(130)上並與筒膽流體連通的泵(150)。筒膽(140)被配置成能夠容納用於水的消耗性添加劑例如香味劑。泵(150)可操作地將一定量的添加劑選擇性地分配到水中。料筒還連接到水過濾系統上，使得料筒可將添加劑分配到被過濾的水中。
文檔編號C02F1/00GK102173471SQ201110065348
公開日2011年9月7日 申請日期2006年1月19日 優先權日2005年6月22日
發明者威廉·阿方索·克魯森, 戴維·詹姆斯·埃蒙斯, 理察·阿蘭·阿雷特, 約翰·保羅·博羅斯, 肯尼思·約翰·埃德爾曼, 肯尼思·麥可·施洛德, 賈德·迪倫·奧爾松 申請人:Pur水純化產品公司