無需用手致動的用於分配一定量物質的裝置的製作方法
2023-05-28 06:06:36 2
專利名稱：無需用手致動的用於分配一定量物質的裝置的製作方法
相關的專利申請本申請要求享有於2003年3月21日提交的美國臨時申請No.60/456794的利益，在此引用該美國臨時申請作為參考。
發明內容
本發明總體上涉及根據一物理輸入來分配出一定量清洗劑的裝置。此外，本發明還涉及對分配器操作的改進，以便使用方便。
背景技術：
分配器要麼被安裝在牆壁上，要麼單獨直立著，這些分配器被用於容納一些清洗劑、皂液或其它消毒劑。分配器通常被安置在與清洗劑一起用於清洗使用者的手的水源附近。當使用者需要清洗劑時，使用者就致動一槓桿或一泵，以便向其手中分配一些清洗劑。通常是要分配出一預定量的清洗劑。分配出的清洗劑的量可以通過縮短泵衝程來進行調節，以便分配出更少量的清洗劑。
應當理解，如果分配出的清洗劑的量不足夠，那麼，使用者可以通過再致動槓桿若干次來獲得所需量的清洗劑。此外，如果容器中的清洗劑被用完了，那麼，使用者會通過再致動所述槓桿若干次並且會施加過大的作用力，以試圖「擠出」最後一點清洗劑。這樣就會造成在致動槓桿和相應的連接器上施加不必要的應力，時間長了就會使分配器損壞。
現有技術中有各種各樣的設備能監測手或其它需要被清洗的目標物的存在，並且能起動水的分配操作，但並不是以特定的量進行分配。例如，在以下專利文件中就公開了這類裝置的一些示例，這些專利文件為授予Yasuo的美國專利US5243717；授予Blackmon的美國專利US3576277；授予Davis的美國專利US4606085；授予Albert等人的美國專利US4946070；授予Van Marcke的美國專利US5086526；授予VanMarcke的美國專利US5217035；授予Shaw的美國專利US5625908；授予Hirsch等人的美國專利US5859072；以及授予Van Marcke的美國專利US5943712。還已經知道提供一些帶有傳感器的裝置，因為手的位置與龍頭相關，因此，這種利用傳感器對手的位置進行監測，並且能相應地調節水溫。這在授予Fait的美國專利US5855356和授予Cretu-Petra的美國專利US5868311中被公開了。還知道對裝置的存在進行監測，並起動計時事件，以便在存在多個使用者時進行分配清洗劑，這在授予Gauthier等人的美國專利US5966753中被公開了。
有各種類型的控制裝置可以在分配物質的過程中使用，例如在授予Pollack的美國專利US4563780中就公開了一種可編程的裝置，這種可編程的裝置可由不同的家庭成員使用，並且把家庭成員們各自所嗜好的洗手水溫存儲起來。
儘管上述分配裝置對於它們各自的用途來說是有效的，但是，應當相信，那些被用於分配出一已知量物質的機構仍然會在分配機構上施加過度的作用力，這就會使這種分配裝置被過早地損壞。此外，那些不熟悉分配裝置的使用者在本無需進行尋找槓桿卻去尋找分配槓桿時，可能會抓握或錯誤操作這種分配裝置。已經發現，大多數的(如果不是全部的話)自動分配裝置未直觀地向使用者指示應將他們的手或待清洗的目標物放置什麼位置，以便可以向他們的手或待清洗的目標物上分配一定量的清洗劑。
在美國專利US6390329中公開了對前述現有分配裝置的一種明顯的改進。該美國專利公開了一種無需用手致動的分配裝置，它利用了一種獨特的齒輪機構來分配一定量的流體物質。尤其是，所公開的這種分配裝置利用了一目標物紅外線傳感器，該紅外線傳感器用於監測目標物的存在。一旦監測到目標物，一個通過馬達致動的泵致動機構就把馬達軸的轉動運動轉變成一種線性運動，這種線性運動致動一個分配機構，從而使分配機構向目標傳感器監測區域附近的一個位置中出一預定量的流體。儘管這種分配裝置是一種經改進的分配裝置，但是，已經發現，在若干方面它還存在一些缺陷。首先，就紅外線傳感器而言，這種分配裝置的正確安裝是成問題的，如果未被正確安裝，那麼，就會意外地致動分配機構，從而使流體物質積聚在不期望的位置。另外，在循環終止時，馬達致動機構不能精確地停止，這樣就會使泵致動機構內的傳動齒輪會發生卡堵和/或贊成傳動齒輪不能對齊。此外。還發現，那些用於控制分配裝置和目標物傳感器的各種部件相互之間的電幹擾會導致泵送機構錯誤地啟動。此外，這種分配裝置在使用方便性方面也存在缺陷。
因此，很明顯，希望有這樣一種用於分配一定量物質的設備，這種設備能提供一精確可靠的制動機構，以確保分配器的正確操作。此外，還希望這種設備具有定位特徵，使得能正確地安裝這種裝置，從而防止分配機構被意外地致動。此外，還希望這種設備具有各種不同的編程模式，以便適應充填容器所載裝的不同類型的流體物質和相應的分配機構，而且還能允許在適當的環境中可以分配多種劑量。此外，還希望這種裝置在被正確安裝之後能自動打開，並且在監測到被過度使用時能自動關閉。
發明內容
因此，已經發現，能夠提供這樣一種無需用手致動的分配一定量流體物質的設備，這種設備對現有技術中的無需用手致動的流體分配裝置的操作進行了改進。尤其是，通過利用目標物傳感器，從而在永久性安裝這種設備並裝上流體物質之後，這種傳感器指示出該設備是否被正確安置，這樣就使得這種裝置的安裝非常方便。換句話說，紅外線傳感器發出一測試信號，如果分配裝置被暫時地安置在一個不期望的位置，那些，指示器就關閉，從而向安裝人員表明這個位置是不適當的。於是，安裝人員將把該分配裝置移動到另外一個位置進行位置測試。如果在這個時候，指示燈開啟，那麼，安裝人員就知道這是一個適合於紅外線傳感器的恰當位置，並且把該分配裝置安裝在所選的這個位置上。一旦完成分配裝置的安裝，就為該分配裝置裝上一個流體物質容器，該流體物質容器與一分配機構相連，當監測到一目標物存在時，無需作用者致動一推桿或槓桿，分配機構就能分配出一定量的流體物質。
在這種分配裝置的初始設置程序中，安裝人員可以在至少三種不同的程序模式中進行選擇。在第一種程序模式中，使用者可以啟動或關閉多個的發光二極體或發光指示，這些發光二極體或發光指示用於向分配裝置的使用者指示出需要接納一些分配的流體物質的手或其它目標物是否被正確放置入位。因此，安裝人員可以選擇是否提供這種發光指示。在第二程序模式中，使用者可以選擇劑量大小。例如，安裝人員可以根據安裝環境的特點來選擇一個、兩個或三個操作循環。在最後一種程序模式中，安裝人員可以根據要分配的流體類型來選擇分配裝置的大小。應當理解，洗液的流體分配量不同於皂液或類似物的流體分配量。因此，在完成這三種模式和安裝好指定的流體之後，使目標物傳感器工作，一個相應的處理器就會計算出這種特定的流體分配裝置預期的使用量。因此，一旦達到一預定的使用程序，通常約95％，就會產生一警示信號，向使用者表明需要對流體物質進行更換了。計算的使用量可以在更換流體容器時被重新設定。
這種分配裝置的其它操作特徵包括一自動打開程序和一防止蓄意破壞程序。在安裝新電池並經過一特定時間段之後，自動打開程序就自動打開這種分配裝置。或者是，在分配裝置已被關閉之後，分配裝置自動打開一段時間。如果分配機構在短時間內被過度地致動，那麼，該分配裝置就自動關閉。
應當理解，分配裝置可以設置有其它的電路特徵，以便有利於操作。因此，可以設置帶有過載電路的一控制電路，從而，一旦監測到發生齒輪卡堵或齒輪傳動機構的其它操作故障，就會產生一信號，該信號由一處理器接收，以便使用地致動分配機構的馬達停止運轉，從而防止對分配裝置造成進一步的損害。流體分配裝置的控制電路還可設置有另外一個特徵，即設置有一制動電路，在分配循環結束時，該制動電路自動地關閉馬達，防止繼續滑行，從而確保了齒輪和相應的機構能正確定位。分配裝置的另外一個特徵是把控制電路內的各種部件分隔開，從而使得用於監測目標物的紅外線傳感器與其它的電路部件相互隔離開。從而，這個特徵大大減小了分配機構的誤致動，減小了不期望的使用。
因此，上述的這種無需用手致動的用於分配一定量物質的裝置的使用和操作成為本發明的主要目的，通過後面的描述並結合附圖就可以更清楚地理解本發明的其它一些目的。
圖1是本發明的分配裝置的側剖面圖；圖2是這種裝置中所採用的泵致動機構的前視立體示意圖；圖3是這種泵致動機構中所採用的正齒輪的頂視圖；
圖4是基本上沿著正齒輪的圖3中的線4-4的剖面圖；圖5是泵致動機構中所採用的正齒輪的底視圖；圖6是正齒輪的後視立體圖；圖7是泵致動機構的後視立體圖；圖8是泵致動機構中所採用的致動齒輪的前視立體圖；圖9是致動齒輪的側視圖；圖10是致動齒輪的底視圖；圖11是這種裝置的前部面板的平面圖；圖12是前部面板的另一種標記結構的平面圖；圖13和圖13A是根據本發明的裝置所採用的用於裝配的操作流程圖和編程模式步驟；圖14是這種設備的執行防破壞特徵的操作流程圖；以及圖15是本發明的設備所採用的控制電路的示意圖。
具體實施例方式
圖1表示出一種無需用手致動就能分配出一定量物質的設備或分配器，其總體上由附圖標記10表示。這種分配器10可以是安裝在牆壁上的或單獨豎立的裝置，它包括一外殼14，該外殼具有可與一前殼18相互配合的一後殼16。在這個優選實施例中，後殼16和前殼18在分配器10的底側通過一鉸鏈20連接。如果需要的話，該鉸鏈機構可以被放置在分配器10的任一側或設置在分配器的頂部。在鉸鏈20的相反的一側設置一鍵閂銷22，以便把前殼保持在一個與後殼16相互配合的位置。這樣就把所述裝置封裝起來，從而避免未經授權人員處理該裝置。儘管圖中表示出採用一鍵閂銷，但是應當理解，也可以採用其它機構來把兩個殼16和18鎖定閂接在一起。優選地是，殼16和18用一種能保持殼的外形、易於製造且經久耐用的剛性材料來製造。
外殼14的一內表面攜帶有一電池盒，該電池盒總體上由附圖標記26表示。在這個優選實施例中，電池盒26載裝八節AA電池。這些電池被用於使分配器各種特徵進行運作，對於這一點，從下面的描述中將會被理解得更清楚。當然，也可以採用其它尺寸和數量的電池。可選的是，也可以採用AC電源或類似電源。
一分配機構由一板29來攜帶，該分配機構總體上由附圖標記28表示。鉸鏈20攜帶這塊板29，從而當前殼18被打開時，分配機構28仍然能由板29支撐。這種分配機構28可採用現有技術中通常採用的分配機構，在這個優選實施例中，分配機構28象1999年9月16日提交的序列號為No.09/397314的美國專利申請中所公開的分配機構，該美國專利申請已被轉讓給了本發明的受讓人，在此引用這篇美國專利申請作為參考。分配機構28結合有一泵圓頂閥32，當該泵圓頂閥被按壓時，該泵圓頂閥就分配出由一流體物質容器36所載裝的一定量的流體物質。當然，也可以採用其它閥機構來分配流體。分配機構28通過一連接器37連接到該容器36。容器36是一個可更換的單元，這在現有技術中是已知的。當泵圓頂閥32被致動時，所述物質就從一噴嘴34經過在前殼18的底部的一開口38被分配到使用者的手中，關於這一點將在下面進行詳細描述。流體物質容器36可容納皂液、消毒劑或其它可通過分配機構28分配的流體物質。理想地是，容器36將載裝1000毫升的流體物質產品。分配機構28通常每一個循環過程放出或分配出1.5毫升的產品。當然，容器36也可以採用不同的尺寸。分配機構也可以分配出不同的量。
圖1中總體上表示出一泵致動機構，該泵致動機構在圖2-10中被詳細地表示出，並且該泵致動機構總體上由附圖標記40表示。該泵致動機構包括有一紅外線傳感器42。紅外線傳感器42被定位在分配機構28放出流體物質處的開口38附近的一個區域，紅外線傳感器包括一發射器和一接收器，用於監測諸如使用者的手或其它待清洗的目標物的存在，並且使泵致動機構40循環工作，以便分配出一定量的流體物質。當然，本發明也可以採用其它的市場上可購得的能監測目標物的存在、無需身體直接接觸並且能產生一對應的致動信號的傳感器。
泵致動機構40載裝在一裝配外殼46內，該裝配外殼46可更換地安裝到前殼18的內部，從而當前殼以鉸接方式打開時，裝配外殼46以一類似的方式進行移動。在裝配外殼46內還載裝有一馬達48，該馬達由電池盒26內所載裝的電池來供電。該馬達具有從中延伸出的一可轉動的軸50，在軸的一端帶有一蝸輪52。該蝸輪52以現有技術中熟知的一種方式可操作地驅動一差動齒輪裝置54。簡而言之，該差動齒輪裝置的目的是使馬達的輸出速度顯著減小，以便能容易地控制物質的分配。也可以設置一種活塞或螺線管結構來向差動齒輪裝置施加一作用力。
差動齒輪裝置54把馬達軸的初始高速轉動轉變成一個更易操縱的轉速，這個更易操縱的轉速隨後被轉變成一線性運動，該線性運動可重複地與分配機構30接合。差動齒輪裝置54包括三個正齒輪56、58和60。蝸輪52與第一正齒輪56的多個外齒62接觸。正齒輪56還包括多個內齒64，這些內齒64與多個從第二正齒輪58的周邊延伸出的外齒66嚙合。通過同樣的方式，第二正齒輪58的多個內齒68與正齒輪60的多個外齒70嚙合。本領域技術人員將會理解，通過相互連接的齒56和58，可以顯著地減小正齒輪60的轉速。
從圖1和圖3-6中可看得最清楚，正齒輪60包括一盤74，該盤74帶有從中通過延伸的徑向設置的槽76，且這些槽76以大約以120度的遞增量(或間隔)設置。應當理解，槽的數目和位置是可根據需要而改變。一轂80從盤74沿一個方向延伸，從這個轂80還延伸出一突起82。突起82被接納在裝配外殼46的一側的凹窩83內，以便可轉動地接納和對齊所述正齒輪60。這有助於齒輪60進行均勻有效地轉動，這種均勻有效地轉動又確保了機構40的有效工作。
一軸向杆86可從轂80的底面朝盤74以同心方式延伸。在轂80的內壁和軸向杆86之間設置有一轂凸輪，該轂凸輪總體上由附圖標記90表示。轂凸輪90以同心方式設置在杆86周圍。
轂凸輪90包括多個轂斜面92，其中每個轂斜面的附圖標記被附加一個字母(在圖中用a，b或c)來表示。儘管圖中表示出三個轂斜面92，但是，本領域技術人員將會理解，根據所期望的泵送動作，可以設置一個、兩個或更多個斜面。這些轂斜面92的結構基本上是相同的，各個轂斜面的特徵也採用附加一個字母的方式來表示。每個轂斜面92包括一外壁94和一內壁96，外壁94以同心方式位於轂80的內壁附近，而內壁以同心方式位於軸向杆86附近。各外壁可以與內轂壁結合成一個整體，或者是，它們也可以與所述壁間隔開，如圖所示。同樣，內壁也可以與軸向杆間隔開，它們也可以結合成一個整體，如圖所示。外壁94和內壁96在一端通過一後壁98相連，而在相對端通過一前壁100相連。這些壁94、96、98和100中的每個壁由通過一凸輪表面102相連，該凸輪表面102從後壁98向前壁100呈角度延伸。前壁100在轂的底部具有最小的高度。凸輪表面102從前壁100向上升起，並且延伸到後壁98。後壁的頂部大致位於轂80的底部和盤74之間的一中點位置。
為了對馬達軸50的轉動進行轉換，一致動齒輪可滑動地接納在轂80內，該致動齒輪總體上由附圖標記110表示。致動齒輪110也可滑動地安裝在外殼46內，如圖7所示。因此，致動齒輪110可以移入和移出裝配外殼，以便致動所述分配機構30。
從圖8-10中可以看得最清楚，致動齒輪110包括一套筒116，該套筒具有一部分封閉的端部118，該部分封閉的端部118帶有一個從其通過的孔120。該孔120可滑動地配裝軸向杆86，以便進行對齊和定位。套筒在與該部分封閉的端部相反的一端具有一邊緣124，該邊緣124形成一敞開端122。一套筒凸輪126從該部分封閉的端部118向外延伸，該套筒凸輪126與轂凸輪90共同作用。套筒凸輪126具有多個套筒斜面130，每個斜面都附加一個後綴字母來表示。這些斜面的數目與轂凸輪90所提供的斜面的數目相對應。每個套筒斜面130具有一外壁132和一內壁134。外壁和內壁通過一前壁136和一後壁138相連。每個斜面130提供一凸輪表面140，該凸輪表面用於把外壁、內壁、前壁和後壁相互連接起來。
起初，致動齒輪110被接納在轂80內。因此，後壁98在靜止位置與前壁136對齊。當傳感器42監測到一目標物並起動泵致動機構40時，齒輪60就轉動，從而也就起動了隨著致動齒輪110的凸輪動作。當這種情況發生時，邊緣124從盤74軸向向外移動，從而擠壓圓頂閥32。這一動作持續進行，直到後壁98與後壁138對齊為止。在這個時候，由於泵圓頂閥32的彈性，致動齒輪110落回到轂內，且邊緣124返回它的初始位置。或者是，不依賴於圓頂閥的彈性，而是利用附加的傳動裝置或利用彈簧偏壓來使致動齒輪返回到它的初始位置。無論如何，致動齒輪110的往復運動會使分配機構進行循環分配。
為了保持對齊以及把致動齒輪110保持在外殼內，套筒116包括一對對置的扁平部144，每個扁平部144從邊緣122延伸到一擋板146。外殼46具有一倒圓的槽148，該倒圓的槽148可滑動地接納致動齒輪110的一部分。尤其是，當齒輪110被完全延伸時，扁平部144穿過該槽148，而外殼46的內部抵靠擋板146。這就防止了致動齒輪110從外殼掉出，確保致動齒輪110保持入位並且可返回到一起始位置，以便起動另外的操作循環。
一傳感器151設置在裝配外殼46內，並且該傳感器可與槽76和盤74對齊。因此，當傳感器151監測於經過槽76時，傳感器就指令馬達停止轉動。這樣就確保了每一次監測到在傳感器42下面的待清洗的手或目標物時，分配機構只致動一次。當然，傳感器151可被設置成或被編程為允許兩個或更多個槽76的通過，以便允許分配機構30產生多次循環操作。傳感器151可以是一種紅外線式的傳感器，該傳感器監測紅外線光束的中斷情況。也可以用磁近開關或受監測的計時器來監測齒輪位置。
泵致動機構40包括一控制電路152，該控制電路利用由電池所產生的電力來使一系列發光二極體156、158和160發光，通過前殼16上的面板162可以看得見這些發光二極體。如圖11所示，該面板設置有標記，這些標記位於這些發光二極體(LEDs)附近，以便幫助使用者。在這個優選實施例中，面板提供了一些朝下指示的三角形163。這些發光二極體可以是任何顏色的，但優選的是綠色的，並且可以以這樣一種方式順序照亮，即指示使用者必須將其手位於致動傳感器42的方向。例如，頂部的發光二極體156首先被照亮，然後緊接著就是發光二極體158和160被依次被迅速照亮。在經過一預定的遲延之後，發光順序再次進行。此外，也可以採用其它的形狀和不同形狀的組合來代替這種三角形163。例如，採用圖12所示的形狀。儘管圖中表示出三個發光二極體，但是應當理解，也可以設置兩個或更多個發光二極體。此外，在前殼的可視區域內還設置有一弱電池指示用的發光二極體164，當該弱電池指示用的發光二極體164被照亮時，其表明電池電力不足。當控制電路152經計算判斷出容器36需要被更換時，一流體不足指示用的發光二極體165被照亮。這些發光二極體164和165可以是任何顏色的，但優選的是它們分別是紅色和黃色的。
此外，在這些發光二極體附近還設置有一「機關」的或隱藏的開關168。通常只有負責人員知道這個開關的位置，且按下這個開關使得傳感器42在一預定時間例如一分鐘內停止作用。這樣就允許負責人員對分配器的底面進行清理，而不會在清洗期間致動所述分配機構。前殼18的打開，還會使得泵致動機構40和分配機構28之間的連接被斷開。在這個位置，所述傳感器42的致動不會造成物質不經意的分配。
也可以向這種分配器增加其它的特徵，所述其它特徵是計時機構，當分配器循環操作時，該計時機構發出可聽得見的音調。然後，一個20秒計時器發出另一種音調，以表示清洗事件可以被結束。此外，分配器還可以設置一AC適配器，以便無需採用電池來供電。本發明的另一個特徵是，通過打開前殼，卸下相應的固定器，然後安裝一個新的單元，就可以把發生故障的泵致動機構或分配機構更換掉。
下面將參照圖13和13A來詳細描述這種分配器10的安裝、編程和使用情況。應當理解，操作程序200包括一安裝程序，該安裝程序總體上由附圖標記202表示；一編程程序，其總體上由附圖標記204表示；以及一再充填更換程序，其總體上由附圖標記219表示。通過控制電路152的操作，從而使得程序202、204和219的執行變得很方便。在後面將對控制電路152的部件進行詳細描述。在任何情況下，安裝程序202從步驟206開始，其中在步驟206，安裝人員把一適當的電源連接到控制電路152上。這個步驟可包括把電池安裝到電池盒26內，或者是，在不採用電池的情況下，接通一電源。在步驟208，傳感器42被自動啟動激活，並且如前面所描述的那樣發生作用，且發光二極體156-160或其它的信號機構開始反覆閃光。當然，也可以採用其它的用於指示正確定位的指示器，例如聽覺信號、振動、液晶顯示器上的指示、利用不同的發光順序，等等，這裡只是羅列了一些。
在步驟210，在裝載流體容器之前，安裝人員把外殼14定位在一優選的位置。如果分配器被用於分配皂液的話，這個位置通常位於水池附近。然而，分配器可以定位在其它方便的位置，例如安裝在賓館、醫院或其它工作場所的需要分配消毒液的位置，或者被安裝在需要分配潤膚液的位置。在任何情況下，外殼210的定位是很關鍵的，因為傳感器需要被定位在不會被不經意觸發的區域。如果發生這種不經意觸發傳感器的情況，那麼，在無人取用分配液時，分配器中所裝的流體也會被分配出來。因此，如果紅外線傳感器錯誤地監測到一目標物的存在，而實際上沒有目標物，那麼其中的物質可能被自動地分配出來，從而導致浪費和混亂。當紅外線傳感器被放置在一初始位置時並且如果紅外線傳感器監測到一目標物而實際上安裝人員知道該目標物不是致動分配器的正確的目標物時，在步驟212中多個的發光二極體例如156、158和160將停止反覆閃光。如果發生這種情況的話，安裝人員就會知道要在步驟210重新安裝所述外殼。這個重新安裝步驟反覆進行，直到發光二極體反覆閃光為止。當這些發光二極體反覆閃光時，傳感器就處於一個能監測到被專門放置到接納分配流體的區域中的一目標物的位置。在步驟214，安裝人員把外殼永久性地安裝到一個使發光二極體發生閃光的位置上。
一旦安裝好這種分配裝置，各種操作特徵就可以實施了。為了實施這些操作特徵，在步驟216中，機關或隱藏的按鈕168被致動。然後，在步驟218中，控制電路監測該機關按鈕並判斷該機關按鈕是被按壓的還是被鬆開的。如果按鈕被按壓，那麼，這個過程就通過編程程序204來繼續進行。如果按鈕被鬆開了，那麼就通過步驟219所表示的更換程序來進行這個程序。
在編程程序204，在步驟224，安裝人員可以從三種編程模式中進行選擇。優選地是，這些模式通過按壓這些按鈕來進行選擇。但是，控制電路可以構形成能夠使用其它的按鈕輸入來直接輸入這三種編程模式。
在第一種模式中，在步驟226，允許安裝人員選擇在步驟228的一個、兩個或三個循環的劑量。這是這樣來實現的，即通過反覆按壓機關按鈕直到循環的數目(1，2或3)被選擇為止。循環數目的指示是通過以一預定模式來照亮發光二極體來實現的。這也可以通過顯示一數目標記來實現，也可以通過由一個與控制電路相連的揚聲器產生的語音宣布來指示。這樣就使得安裝人員能根據該單元的位置來正確地確定分配出的流體的量的多少。例如，在幼兒園中的安裝時就只需產生一個循環的分配量就可以了。相比之下，在車間或工廠環境中，考慮到在這些環境中通常需要大量的皂液來清潔手，因此通常需要三個循環的分配操作。也可以選擇位於居中的兩個循環的分配操作。儘管在優選的實施例中，只允許選擇三個循環的操作，但是，應當理解，任何數目的分配循環都是可以被編入編程中的。一旦步驟228完成，這個程序就可以在步驟238退出程序模式，但是，優選地是，通過再次按壓並保持住機關按鈕來使程序續發事件繼續進行，以便進入模式2中。
如果在步驟230中選擇了模式2，那麼，在步驟232允許安裝人員選擇分配器的分配量大小。分配器的分配量大小232與分配單元中所裝放的物質類型有關。通常，如果流體是一種潤膚劑，那麼通常是分配1.0毫升的流體。或者是，如果流體是一種消毒劑，那麼就可分配出1.25毫升的流體。如果流體是一種皂液，那麼就分配出1.5毫升的流體。分配器的分配量大小是通過反覆按壓和釋放所述機關按鈕來進行選擇的。一旦選定了分配器的分配量大小，程序就可以在步驟238退出程序模式，但是，優選地是，通過按壓並保持住所述機關按鈕來使程序續發事件繼續進行，以便進入模式3。
在模式3中，在步驟234執行，安裝人員在步驟236選擇是打開還是關閉用於指示方向的二極體。這可以這樣來實現，即，反覆按壓所述機關按鈕，直到照亮模式被選定閃光是否顯示下落。對於其它一些模式，可以利用視覺或聽覺信號來確認這種發光模式。使用指示方向的發光二極體以向終端使用者指示出需要接收分配流體的手或其它目標物應放置的位置。因此，如果希望通過不點亮指示方向的發光二極體以延長電池的使用壽命的話，那麼，就可以把這些指示方向的發光二極體關閉。或者是，如果終端使用者期望打開發光二極體，例如，在幼兒園中希望通過打開發光二極體來確保分配裝置被正確使用，那麼，就可以把發光二極體打開。一旦步驟236完成，程序就在步驟238退出該程序。
如果在步驟218安裝人員選擇了更換事件219，那麼，控制電路就執行步驟240。在步驟240，當按鈕被鬆開以及計時器被啟動時，控制電路被暫時置於關閉位置。計時器被設定為一預定的時間周期，例如五分鐘，但是也可以使用其它的時間周期。然後，在步驟241，控制電路就等待按鈕的致動和保持達一預定時間周期，例如五秒鐘，這個時間周期也可以更長或更短，然後，等待所述機關按鈕鬆開。一旦機關按鈕被鬆開，程序就執行步驟242，並使紅外線傳感器停止工作。在步驟244，如果需要把一個容器取出來並且具有適當的時間來安裝一個新的充填容器的話，那麼就允許安裝人員打開容器和把已用完的充填容器拆卸下來。然後，關閉外殼，然後在步驟245控制器等待機關按鈕的致動或計時器的時間的消逝。如果計時器未到時間終止，那麼，控制電路就重複執行步驟245，直到機關按鈕被致動或直到計時器到達時間終止。一旦這些事件中的任何一事件發生，程序就進入步驟246，且使傳感器啟動。接著，在步驟247，根據在步驟228所選定的劑量循環以及在步驟232所選定的分配器的分配量大小，計算出循環的估算數目。應當理解，在默認設置的情況下，分配器執行一個循環，輸出量為1.25毫升。還應當理解，如果在任何時候改變這些設置，那麼，從容器中排出的使用量就應被相應的更新。此外，在這個時候，在步驟248，充填指示器被重新設定，以便不被照亮。然後，在步驟249，控制電路繼續監測使用情況，並且在根據計算出的使用量，在剩餘物質為5％時照亮所述充填指示器。當然，也可以採用其它的警示信號，以便在剩餘量為1％或其它適當數值時給出最終的警示。通過使用計時器，在安裝人員對充填容器進行更換之後忘記了按壓機關按鈕的情況下，或者如果安裝人員未完成更換步驟，或在未進入程序模式或充填更換模式而機關按鈕被意外致動的情況下，能確保這種分配裝置能工作。
參照圖14，從圖中可以看出，附圖標記250表示分配器的防止蓄意破壞的程序。簡而言之，這個防止蓄意破壞特徵通過關閉該分配器來防止了在短時間內過量使用。首先，在步驟252，使分配器工作，控制器提供周期性的監測。在步驟254，控制電路在初始分配循環起動計時器，並把計數器設定為一。在步驟256，控制電路判斷計時器是否到期。如果計時器到期，那麼，在步驟258使計數返回到零，並且使程序返回到監測步驟252。然而，如果在步驟256計時器未到期，那麼，在步驟260對分配器再次監測。在步驟262，程序詢問是否發生已另外的分配事件。如果未發生，那麼，程序就執行步驟256，以便判斷計時器是否到期。然而，如果在步驟262判斷出分配事件已經發生，那麼，在步驟264中使計數加一。接著，在步驟266，控制器檢查所述計數，以便判斷是否已經執行了預定數目的循環。在優選實施例中，在預定的時間內循環的數目為五，但是，也可以採用其它的數值。如果在步驟266計數不等於預定的數目，那麼，程序就返回到步驟256，以便檢查計時器狀態。然而，如果在步驟266中判斷出計數等於預定的計數值，那麼，在步驟268就使分配器停止工作達一預定時間，優選地是停止45秒，但是也可以停止其它數值的時間。一旦步驟268完成，程序就返回到步驟258，並且計數被重新設定為零，然後進入步驟252，使分配器能進行工作。應當理解，在特定情況下，分配器中的流體會被一些無道德的人耗盡，而本發明的這個特徵能防止這種情況的發生。
現參照圖15，可以看出，用於執行前述程序的控制電路總體上由附圖標記152表示。控制電路152包括一傳感器電路，其總體上由附圖標記300表示；一系統電路，其總體上由附圖標記302表示。傳感器電路300主要包括所述紅外線傳感器42，通過後面的描述就可清楚地知道其原因之所在。
系統電路302包括機關的/隱藏的開關168；發光二極體156-165；一過載電路304和一處理器306。本領域技術人員都知道，處理器306包括必須的計時器、硬體、軟體和存儲器，用於執行前述編程程序並通常操作與分配器10相關的部件。傳感器電路300和過載電路304如所示出的兩者都包括一相應的底板屏蔽310和底板屏蔽312，以便對那些有可能會無意地啟動紅外線傳感器42的任何無線電頻率進行隔離。換句話說，業已明確，通過把那些與傳感器42相關聯的電路部件與那些與控制電路152相關聯的其它部件隔離開，就能使分配器的操作更有效。儘管傳感器電路300仍然與處理器306進行通信連通以便執行操作，但是，該傳感器電路被儘可能地隔離開，以防止來自系統電路302的那些可能會不利地觸發傳感器從而造成非期望的分配事件的幹擾。一音頻裝置320和一液晶顯示器(LCD)322或其它等效的顯示器也可以與處理器306相連接，以便用於顯示或通報與分配裝置的編程和操作狀態有關的信息。
系統電路302包括一過載電路304，該過載電路304需要一邏輯電平脈衝來起動安裝在泵致動器40內的馬達的操作。當馬達運轉時，二極體D10A和D10B測量出橫過驅動的MOSFET Q3的電壓降。如果這個電壓降超出一預定的值，例如超出0.5伏，那麼，就通過打開電晶體Q16來產生一過載信號。在本示例中，過載信號可操作地由處理器306接收。一旦處理器306監測到過載信號，處理器就產生一個信號，以便關閉泵致動器40，從而關閉分配機構28，並通過使從發光二極體156-165中選擇的一個發紅光的二極體閃光，而向終端使用者發出警示。因此，過載電路的作用是監測與泵致動器或分配機構相關的幹擾或其它問題，並且向處理器提供所指出的這些問題，處理器把系統問題傳遞給終端使用者。從而防止了流體分配不出來以及與之相關的問題。
控制電路152的另外一個特徵是利用了一制動電路，該制動電路用於使由泵致動器40所產生的電馬達軸的轉動迅速停止。應當理解，一旦馬達正常致動，馬達就通過一操作進行循環，並且即使從馬達撤回一工作信號，該馬達軸也會繼續轉動一個很小的量。經過一段時間，馬達的這種額外的移動會使泵致動器40內的齒輪發生卡堵，從而會造成相關的問題。此外，這些過度的轉動還會增加分配循環的數目，從而會導致分配循環的數目被錯誤地計算，這種錯誤的計算又會使低電壓指示器被過早地啟動。可選擇的方案是，從傳感器151的輸出可以被用於產生制動輸入，優選地是，傳感器151是一光隔離器。在任何情況下，制動電路都能迅速地停止和防止電馬達軸的過度轉動。為了起動這個制動程序，在與MOSFET Q2的接地相關聯的制動輸入線上採用了一邏輯電平脈衝。當接收到這個輸入時，MOSFET Q2就被啟動，從而通過使馬達驅動和制動輸出終端接地來啟動制動器。因此，一旦接收到制動信號，馬達就被可靠地停止在一個精確位置，以便防止產生卡堵或其它與馬達軸過度轉動相關的一些問題。
從上面對分配器10的結構和操作的描述中，可以清楚地知道，先前的分配機構中所存在的問題和缺陷都已被克服。尤其是，本發明的分配器10提供了一種裝置，該裝置提供有編程特徵，這些編程特徵有利於對各種類型的流體進行分配，並且允許分配出不同劑量的流體。此外，控制電路152也被改進了，從而防止分配裝置發生不需要的致動。而且通過把紅外線傳感器和其它的與該分配裝置相關的所有電路隔離開，防止了錯誤的致動。分配裝置還設置有防止蓄意破壞的特徵，該防止蓄意破壞的特徵防止在短時間內被使用的次數過多。此外，還提供了一種自動打開特徵，如果分配裝置被意外關閉，那麼該自動打開特徵就把該分配裝置打開。此外，本發明還提供了一種安裝程序，該安裝程序向安裝人員指示出分配機構的優選位置，以便防止發生意外的分配事件。此外，還公開了一些改進的電路，這些改進的電路有利於分配機構進行有效的操作。
儘管根據專利法規的要求已對本發明進行了充分完整地描述，但是應當理解，在不脫離所附權利要求所限定的範圍和構思的情況下，還可以對本發明作出各種變型。
例如，在這裡是針對用於洗手的分配機構來描述本發明的，但是，很顯然，這種裝置的結構和操作方法可以容易地應用於通過致動非觸摸傳感器來起動或循環分配的任何類型的流體物質。
權利要求
1.一種用於自動分配流體的設備，它包括a)容器，其適於載裝流體供給源；b)閥，其與所述容器相連，其中，通過致動所述閥來分配所述流體；c)設備位置指示器，其與所述容器相鄰地相關聯；d)目標物傳感器，其設置在所述閥附近，其中，當所述目標物傳感器打開時，所述目標物傳感器就對所述閥下面的區域進行監測，並且一旦監測到目標物，就打開所述閥；以及e)其中，所述設備的初始定位觸發所述設備位置指示器，以產生適當的信號，直到所述目標物傳感器被正確定位為止。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備位置指示器包括至少一個照明裝置，當所述目標物傳感器被正確定位時，所述照明裝置就進行照明。
3.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備位置指示器包括至少一個照明裝置，所述照明裝置進行照明，直到所述目標物傳感器被正確定位為止。
4.一種用於安裝自動流體分配器的方法，它包括a)提供載裝容器的流體分配器；與所述容器相連的閥，其中，當閥被安裝時，通過致動所述閥來分配由所述容器所載裝的流體；設備位置指示器，其由所述流體分配裝置載裝；以及目標物傳感器，其設置在所述閥附近；b)把電源連接於至少所述設備位置指示器以及所述目標傳感器；c)把所述流體分配裝置定位在至少一個預期的安裝位置；d)從所述目標物傳感器發出測試信號，以確保所述流體分配裝置被正確定位；以及e)重複步驟c)和d)，直到所述設備位置指示器提供所述流體分配裝置被正確安置的肯定性指示為止。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，其還包括標記所述流體分配裝置的正確放置的位置；以及永久性地把所述流體分配裝置安裝在所述位置。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，其還包括把所述容器安裝在所述流體分配裝置內。
7.一種用於分配一定量的流體的設備，其特徵在於，其包括a)目標物傳感器；b)容器，其載裝流體供給源；c)分配機構，其與所述容器相連接，以控制要分配出的流體的量；d)泵致動機構，其與所述目標傳感器相連，其中，在所述目標物傳感器監測到目標物時所述泵致動機構進行循環操作，以與所述分配機構接合，該分配機構分配一定劑量的流體；e)隱藏的開關，其由所述容器攜帶，其中，通過致動所述隱藏開磁，就能使處理器進入一種操作特徵模式。
8.根據權利要求7所述的設備，其特徵在於，其還包括至少一個照明標記，其與所述處理器相連，其中，由所述至少一個照明標記來指示進入所述操作特徵模式。
9.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於，其還包括至少兩盞燈，其中，所述這些燈被依次照亮，以指示需要接納所述流體的目標物應被放置的位置；以及其中，進入所述操作特徵模式所述至少兩盞燈工作或不工作。
10.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於，進入所述操作特徵模式允許對所述泵致動機構的循環次數進行選擇，以在監測到目標物時能控制分配出的流體的量。
11.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於，進入所述操作特徵模式允許對所述分配機構的大小進行選擇。
12.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於，其還包括低電壓指示器，其與所述處理器相連；其中，進入所述操作特徵模式允許對所述泵致動機構的循環次數進行選擇，以在監測到目標物時能控制分配出的流體的量；其中，進入所述操作特徵模式，就允許對所述分配機構的大小進行選擇；其中，所述處理器根據所述分配機構的大小和循環次數計算出在給定大小的容器內的流體量何時被耗盡到一預定值。
13.根據權利要求8所述的設備，其特徵在於，其還包括計時器，其與所述處理器相連，一旦致動所述隱藏的按鈕，就起動所述計時器，以允許所述設備投入使用。
14.根據權利要求13所述的設備，其特徵在於，當所述計時器運行時，使所述目標物傳感器不工作。
15.根據權利要求14所述的設備，其特徵在於，一旦所述計時器計時到期或再次致動所述隱藏開關，所述目標物傳感器就重新工作。
16.一種用於分配一定量流體的設備，它包括a)容器，其載裝流體供給源；b)分配機構，其與所述容器相連，以控制要分配出的流體的量；c)泵致動機構，其與所述目標傳感器相連，其中，一旦所述目標傳感器監測到目標物，就使所述泵致動機構循環操作，以與所述分配機構接合，所述分配機構分配一定量的流體；d)計時器，其具有一預定的時間周期，所述計時器與所述分配機構相關聯，一旦所述分配機構進行分配，所述計時器就被致動，如果在所述預定時間周期內發生了預定次數的分配事件，那麼就使所述分配機構停止工作。
17.根據權利要求16所述的設備，其特徵在於，一旦第二時間周期結束，就重新使所述分配機構工作。
18.根據權利要求17所述的設備，其特徵在於，所述時間周期約為15秒鐘，且所述預定的分配事件次數約為5。
19.根據權利要求17所述的設備，其特徵在於，所述第二時間周期約為45秒鐘。
20.一種用於分配一定量流體的設備，它包括a)目標物傳感器，一旦監測到目標物，所述目標物傳感器就產生目標物信號；b)容器，其載裝流體供給源；c)分配機構，其與所述容器相連，以控制要分配出的流體的量；d)泵致動機構，其與所述目標物傳感器相連，其中，一旦所述目標物傳感器監測到目標物，就使所述泵致動機構循環操作，以接合所述分配機構，所述分配機構分配一定量的流體，並且，其中所述泵致動機構把轉動運動轉變成線性運動，以使所述分配機構循環操作；e)控制電路，其具有用於接收所述目標物信號的處理器，其中，所述處理器產生循環操作信號，所述循環操作信號由所述泵致動機構接收，以便致動所述分配機構。
21.根據權利要求20所述的設備，其特徵在於，其還包括馬達，其由所述泵致動機構載裝著，其中，由所述處理器產生馬達致動輸入信號；馬達傳感器，其與所述泵致動機構相連，所述馬達傳感器監測所述馬達的位置，並且當所述馬達位置被監測到時，所述馬達傳感器就產生制動輸入信號，其中，一旦產生所述制動輸入信號，就使所述馬達致動輸入信號接地，以有效地制動所述馬達。
22.根據權利要求20所述的設備，其特徵在於，其還包括馬達，其由所述泵致動機構載裝著，其中，由所述處理器產生馬達致動信號，以致動所述馬達和所述泵致動機構；過載電路，其由所述控制電路攜帶著，其中，如果所述過載電路監測到超過預定臨界值的電壓值，那麼，就產生過載信號，並且由所述處理器接收所述過載信號，所述處理器又停止產生所述馬達致動信號。
23.根據權利要求20所述的設備，其特徵在於，所述控制電路包括傳感器電路，用於攜帶所述目標物傳感器；系統電路，用於攜帶所述處理器，其中，所述傳感器電路和所述系統電路保持在它們各自的電路板上，以便減小它們之間的相互幹擾。
24.根據權利要求23所述的設備，其特徵在於，每個所述各自的電路板用作屏蔽底板。
全文摘要
一種用於自動分配流體的設備，它包括容器適於載裝一流體供給源的容器；與容器相連閥，其中，致動該閥就可分配出流體。此外，還包括一設備位置指示器，其與容器鄰接；一目標物傳感器，其設置在閥的附近。目標物傳感器對當打開時閥進行分配流體所在位置的下方的一個區域進行監測，一旦監測到一目標物，就打開閥。對設備的初始定位，會促使設備位置指示器產生一個適當的信號，直到目標物傳感器被正確定位為止。一旦被定位，該設備就可以被永久地固定。設備內的一控制電路還允許對發光指示器、分配循環的大小以及分配量進行編程選擇。控制電路還提供了過載保護、馬達制動和無線電頻率(RF)屏蔽。
文檔編號A47K5/12GK1761611SQ200480007707
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月16日 優先權日2003年3月21日
發明者A·雷諾茲, B·范德曼, P·沃特霍斯, M·奧託爾 申請人:約瑟夫·坎弗