CN103791139A - 分配设备和电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体分配设备、用于流体分配设备的电池组，以及组装流体分配设备的方法。分配设备具有限定了通路的壳体，所述通路具有出口，流体被分配为经过所述通路并且离开所述出口。分配设备还具有被供电的部件。电池组具有电池芯和能够操作为向所述被供电的部件供电的电容器。电池芯和电容器封装为单一的电池组。所述单一的电池组能够支撑在所述壳体中。

Description

分配设备和电池组
相关申请
本申请要求2012年10月26日提交的共同在审的美国临时专利申请No.61/719,287的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及分配设备和用于为该分配设备供电的电池。
发明内容
典型的自动分配设备包括传感器（例如运动传感器）和螺线管，螺线管基于来自传感器的信号而受到控制，以分配物质（例如流体）。
在一个独立实施例中，本发明提供了一种流体分配设备。所述流体分配设备可以大体包括：限定了通路的壳体，所述通路具有出口；传感器，所述传感器能够操作为对条件进行感测并且基于所感测的条件发送信号；分配机构，所述分配机构能够操作为将流体分配经过所述通路并离开所述出口；螺线管，所述螺线管基于来自所述传感器的信号而被控制，以引起所述分配机构分配流体；以及混合电池，所述混合电池布置在所述壳体中并且能够操作为向所述螺线管供电。
在另一独立实施例中，本发明提供了一种用于流体分配设备的电池组。所述分配设备包括限定了通路的壳体，所述通路具有出口，流体被分配经过所述通路并且离开所述出口，所述分配设备还包括被供电的部件。所述电池组可以大体包括电池芯，以及能够操作为向所述被供电的部件供电的电容器。所述电池芯和所述电容器可以被封装为单一的电池组，所述单一的电池组能够支撑在所述壳体中。
在又一独立实施例中，本发明提供了一种制造流体分配设备的方法。所述方法可以大体包括：提供用于所述流体分配设备的壳体，所述壳体限定了具有开口的通道，流体被分配经过所述通道并且离开所述开口；将电池芯和电容器封装为单一的电池组；以及将所述单一的电池组支撑在所述壳体中。
在又一独立实施例中，本发明提供了一种流体分配设备。所述流体分配设备可以包括：限定了通道的壳体，所述通道具有入口、与所述入口连通的入口室、出口、与所述出口连通的出口室、与所述入口室连通的压强室、选择性地在所述压强室和大气之间连通的通口通路，以及在所述压强室和所述通口通路之间的开口。所述流体分配设备还可以包括传感器和分配机构，所述传感器能够操作为对条件进行感测并且基于所感测的条件发送信号，所述分配机构能够操作为将流体分配经过所述通路并离开所述出口，所述分配机构包括能够移动地支撑在所述入口室和所述出口室之间的通路中的活塞。
所述流体分配设备还可以包括螺线管，所述螺线管基于来自所述传感器的信号而被控制，以引起所述分配机构分配流体，所述螺线管能够操作为选择性地将所述压强室安排为与所述通口通路连通，从而引起所述分配机构分配流体。所述螺线管可以包括能够在第一位置和第二位置之间移动的电枢，在第一位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被阻止，在第二位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被允许，所述电枢能够在所述第一位置和所述第二位置之间操作。在第一位置，所述电枢的一部分可以关闭所述开口。所述流体分配设备还可以包括能够操作为向所述螺线管供电的电源。
在另一独立实施例中，本发明提供了一种制造用于流体分配设备的混合电池的方法，所述混合电池具有电池芯和电容器。所述方法可以大体包括将所述电池芯和所述电容器封装为单一的电池组。
通过考虑具体实施方式、权利要求和附图，本发明的其他独立的方面将是显而易见的。
附图说明
图1是电池组的侧视图。
图2是图1所示的电池组的立体分解图。
图3是图1所示的电池组去掉了顶部的立体图。
图4是分配设备（例如冲洗阀）的立体示意图，包括图1所示的电池组。
图5是图4所示的冲洗阀的侧视图。
图6是图4所示的冲洗阀的前视图。
图7是图4所示的冲洗阀的俯视图。
图8A至图8I是图4所示的冲洗阀的一部分的剖视图。
图9是另一分配设备（例如水龙头）的示意图，包括图1所示的电池组。
图10是水龙头的立体图。
图11至图15是其他分配设备（例如，肥皂或洗液分配器、商用计量淋浴系统、壁内冲洗阀、小便池内的冲洗系统、罐内无接触式马桶冲洗系统）的立体图，分别包括图1所示的电池组。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何独立实施例之前，要理解的是，本发明的应用并不限于下文描述中所列的或附图中所示的部件的构造和安排的细节。本发明能够有其他的独立实施例并且能够以多种方式实现或实施。同样要理解的是，在此使用的措辞和术语用于描述的目的并且不应被视为限制性的。在此使用的“包括”和“包含”及其变体意味着含有其后列出的项目及其等同物以及附加的项目。在此使用的“组成”及其变体意味着仅含有其后列出的项目及其等同物。另外要理解的是，以下术语例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”等是为了方便，而不被解释为限制性的术语。
图1至图3示出了包括混合电池的电池组10，混合电池具有电池芯12和电容器14。电池芯12可以包括碱性电池、锂基电池（例如锂离子电池）等。电容器14可以包括锂离子电容器或其他适宜类型的电容器。例如，所述混合电池可以包括与锂离子电容器一起包装的9伏特高纯度锂电池芯。
在示出的构造中，电池组10还包括杯16和树脂18。所述混合电池（即，电池芯12和电容器14）被封装，例如，封装在填充有树脂18的杯16中。杯16可以在真空成形工艺、热成形工艺、薄壁注塑成型等中由聚合物形成。树脂18可以包括聚氨酯、环氧树脂、亚克力、硅酮、紫外硬化材料等，其要么是完全硬化的，要么形成橡胶类的黏性。
在示出的实施例中，杯16是薄壁成型的杯，而树脂18包括环氧树脂。树脂18填充杯16并且包括将杯16的顶部密封起来的顶层，所述顶层的厚度足以覆盖端子15、17以及电池芯12和电容器14之间露出的线或连接件19。如图3所示，线19包括封装在树脂18中的第一部分以及离开树脂18以连接至电源部件的第二部分。在一些实施例中，电池组10还包括帽（未示出），所述帽连接至杯16的顶部并且由杯16的顶部密封（例如，通过树脂18），用于帮助电池组10安装或容纳在分配设备20中，这将在下文更加详细地描述。
杯16和树脂18封装电池芯12和电容器14，从而（例如）保护电池芯12和电容器14免受污染（例如，由于流体、水或其他污染物等）。将电池芯12和电容器14封装在杯16和树脂18中还可以使整个包装尺寸最小化，使贮存材料（例如树脂18）的花费最小化，和/或允许电池芯12的完全封装。根据所使用的用于安装的材料，杯16可以保留或剥离树脂18。
图4至图8I示出了包括电池组10的分配设备20。所示出的分配设备20是冲洗阀。在其他构造中，分配设备20可以包括另一类型的分配设备，例如，水龙头（见图9至图10），肥皂、洗液或其他液体的分配器（见图11），商用计量淋浴系统（见图12），壁内冲洗阀（见图13），小便池内的冲洗系统（见图14），罐内无接触式马桶冲洗系统（见图15），纸巾（或其他项目/物品）分配器（未示出）等。
分配设备20包括壳体22、传感器24、螺线管26，以及用于分配物质、材料、项目、物品等的分配机构28（例如冲洗机构、阀或其他分配设备）。如图4至图8I所示，电池组10、传感器24、螺线管26和分配机构28均布置在分配设备20的壳体22中。传感器24可以是无接触式传感器，从而所示出的分配设备20是无接触式冲洗阀。壳体22可以包括用于传感器24的一部分的窗42，传感器24感测壳体22外部条件，例如用户的存在。
电池组10为螺线管26供电。具体地，电池芯12为电容器14充电，而电容器14在被传感器24激活时为螺线管26供电。螺线管26响应于来自传感器24的信号而被激活。例如，传感器24可以是运动传感器或光传感器，而螺线管26在传感器24发出冲洗条件（例如，用户的存在、用户随后的离开）的信号时被激活。
电池组10还可以为传感器24供电。例如，电池芯12可以为传感器24供电。在其他构造（未示出）中，传感器24可以包括其自身的独立电源。
分配机构28（例如，所示出的冲洗阀的冲水机构）在图8A至图8I中示出。分配机构28可以包括活塞30、阀座48、活塞泄出口50，以及由壳体22限定的入口室32、压强室或压强包层（pressure envelope）34、大气通口36和出口室38。在其他实施例中，可以使用其他的分配机构28（例如，包括隔板和隔板孔的分配机构等）。
图8A至图8I中的箭头示出了分配机构20中的水流。参照图8A至图8B，入口室32与加压水源（未示出；例如公共用水）流体连接，经过入口46接收加压水（图8B）。活塞30包括将入口室32流体连接至压强包层34的至少一个泄出口50（图8B），加压水从入口室32经过活塞30中的泄出口50流至压强包层34。压强包层34连接至大气通口36，大气通口36排气至出口室38并由此排气至大气中。出口室38将水供应到冲水装置（例如小便池）中，以冲洗小便池（或其他器具）。
螺线管26包括能够在第一位置（例如，非分配或非冲洗位置（见图8A至图8C））和第二位置（例如，分配或冲洗位置（见图8D至图8E））之间轴向移动的电枢40，在第一位置，螺线管26阻止分配设备20进行分配。螺线管26由电容器14激励，至少立刻引起电枢40从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。在示出的构造中，在来自电容器14的充电结束后，电枢40闩锁在第一位置和第二位置中的一个中。每次螺线管26被激励时，电枢40从一个位置移动到另一个（从第一位置到第二位置，反之亦然）。
如图8A至图8B所示，在第一位置，电枢40远离螺线管26的主体延伸，并且将压强包层34与大气通口36流体分离，从而压力包层34不能与大气通口36流体连通。电枢40包括电枢密封件52，用于将通气开口或通气孔54（图8I）与大气通口36密封。
图8C示出了处于非分配位置的分配设备20。凭借去激励的螺线管和闩锁在第一位置的电枢40，电枢密封件52将大气通口36闭合，允许压强包层34中的活塞30上方的水压来平衡入口室32中的入口水压，这使活塞30抵靠阀座48，关闭分配机构28。
在第二位置（见图8D至图8E），响应于来自传感器24的冲洗信号而被激活的螺线管26允许分配设备20进行分配。在示出的构造中，电枢40朝向螺线管26的主体缩回并且打开压强包层34和大气通口36之间的通路，将压强包层34流体连接至大气通口36。加压水从压强包层34经过大气通口36排至出口室38并且进行分配或冲洗。凭借减压的压强包层34（当螺线管26处于第二位置），活塞30（其被入口室32中的水压从下方加压）轴向向上移位（例如，在所示出的构造中朝向螺线管26），开始冲洗小便池或其他器具。
如图8D所示，当螺线管26从第一位置被激励，电枢40缩回，允许活塞30上方的压强包层34中的水排出，从而降低活塞30上方的压强包层34中的水压。磁体或其他机构（未示出）将电枢30保持到位（例如，在闩锁位置），消除了持续向螺线管26供电的需求。
如图8E所示，活塞30的侧部和顶部之间的压强差使活塞30上升，允许主要的水流经过分配机构28在活塞30和阀座48之间流动。除了经过分配机构28的主要流动，小的细流继续流经活塞泄出口50，流向压强包层34并流出大气通口36，并且与主要流动汇合。
如图8F所示，在预定的时间段后（或者在传感器24感测到“停止冲洗”的条件后），螺线管26立即以相反的极性被供电，将电枢40从“闩锁”（例如，磁力保持）中释放，并允许其返回第一位置（见图8A至图8C），从而释放大气通口36。即使通口36闭合，水也会细流经过活塞泄出口50，允许压强包层34再次加压。
如图8G所示，随着压强包层34中压强的增加，活塞30向下移回，抵靠阀座48密封以终止冲洗。活塞30的移动可以通过调整泄出口50的尺寸和确定活塞30的质量而被控制。如图8H所示，当活塞复位，压强包层34中的压强等于入口室32中的入口压强。
如图8I所示，活塞在冲洗开始时突然向上的速度确定了冲洗启动的电力。通气孔54的尺寸通过控制活塞30上方的压强包层34的排空速率而驱动活塞速度。较大的通气孔54相当于较快的活塞30。然而，较大的通气孔54可能要求较强的螺线管26以克服内部压强（压强=力/面积）。螺线管能够产生的力是电枢的起始位置关于整个行程的函数。通过平衡通气孔54的直径以及电枢40克服螺线管电力的缩回距离（行程），可以排除具有隔板孔的隔板，这可以简化组装，减小材料失效等。示出的分配机构28还可以快速清除带入的空气以实现一致的冲洗体积。
在可选择的实施例（未示出）中，螺线管使用隔板来增大系统的速度。在这样的实施例中，电枢从隔板孔或隔板泄出口缩回。隔板上方的较小体积的水快速排出，允许隔板缩回，露出隔板孔的较大部分（例如，较大直径的部分），从而活塞上方的较大体积的水能够快速排出。
在另一可选择实施例（未示出）中，可以使用较大的隔板来代替活塞，凭借泄出口而在入口室32和压强包层34之间连通。压强包层34可以与隔板孔连通，这要么通过螺线管的直接控制，要么通过较小的隔板/螺线管组合。
图9示出了另一分配设备20′（例如水龙头），包括电池组10。分配设备20′与前面描述的且在图4至图8中示出的分配设备20相似，并且共同的元件通过相同的附图标记“′”来识别。
分配设备20′包括壳体22′、传感器24′、电磁阀26′和用于分配水的分配机构28′。如图9所示，电池组10、传感器24′、电磁阀26′和分配机构28′均布置在分配设备20′的壳体22′中。传感器24′可以是无接触式传感器，从而所示出的分配设备是无接触式水龙头。壳体22′可以包括用于传感器24′的一部分的窗42′，传感器24′感测壳体22′外部条件，例如用户的存在。
电池组10为螺线管26′供电，正如上文参照图8A至图8I所描述的。在图9示出的构造中，分配机构28′是分配水的机构，例如水龙头。
如图1至图15所示，本发明通常可以提供一种分配设备（除了别的以外），其具有紧凑且防污染的电池组，电池组布置在分配设备的壳体中以向分配机构供电。由此，可以消除对独立的、远程的（在分配设备的壳体外部）电池的需求。

Claims (38)

1.一种分配设备，包括：
限定了通路的壳体，所述通路具有出口；
传感器，所述传感器能够操作为对条件进行感测并且基于所感测的条件发送信号；
分配机构，所述分配机构能够操作为将物质分配经过所述通路并离开所述出口；
螺线管，所述螺线管基于来自所述传感器的信号而被控制，以引起所述分配机构分配物质；
混合电池，所述混合电池布置在所述壳体中并且能够操作为向所述螺线管供电。
2.如权利要求1所述的分配设备，其中所述混合电池包括电池芯和电容器。
3.如权利要求2所述的分配设备，其中所述混合电池进一步包括对所述电池芯和所述电容器进行封装的树脂。
4.如权利要求3所述的分配设备，其中所述混合电池进一步包括聚合物杯，所述电池芯和所述电容器封装在所述杯中。
5.如权利要求2所述的分配设备，其中所述混合电池进一步包括聚合物杯，所述电池芯和所述电容器封装在所述杯中。
6.如权利要求1所述的分配设备，其中所述传感器能够操作为感测用户的存在。
7.如权利要求6所述的分配设备，其中所述传感器包括无接触式传感器。
8.如权利要求1所述的分配设备，其中所述分配机构包括流体分配机构，所述流体分配机构能够操作为，将流体分配经过所述通路并离开所述出口。
9.如权利要求8所述的分配设备，其中所述壳体进一步限定了入口，流体被分配为，经过所述入口到所述通路中，经过所述通路并且离开所述出口。
10.如权利要求9所述的分配设备，其中所述壳体限定了与所述入口连通的入口室、与所述出口连通的出口室、与所述入口室连通的压强室，以及选择性地在所述压强室和大气之间连通的通口通路，其中所述分配机构包括能够移动地支撑在所述入口室和所述出口室之间的通路中的活塞，并且其中所述螺线管能够操作为选择性地将所述压强室安排为与所述通口通路连通，从而引起所述分配机构分配流体。
11.如权利要求10所述的分配设备，其中所述螺线管具有第一状态和第二状态，在第一状态中，所述压强室不与所述通口通路连通，在第二状态中，所述压强室与所述通口通路连通，所述螺线管能够在所述第一状态和所述第二状态之间操作。
12.如权利要求11所述的分配设备，其中所述螺线管包括能够在第一位置和第二位置之间移动的电枢，在第一位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被阻止，在第二位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被允许，所述电枢能够在所述第一位置和所述第二位置之间操作。
13.如权利要求12所述的分配设备，其中所述壳体限定了所述压强室和所述通口通路之间的开口，并且其中，在所述第一位置，所述电枢的一部分关闭所述开口。
14.如权利要求12所述的分配设备，其中所述电枢在位于第一位置时被闩锁，当被所述混合电池激励时，所述电枢能够从所述第一位置移动到所述第二位置。
15.如权利要求14所述的分配设备，其中所述电枢在位于第二位置时被闩锁，当立即被所述混合电池激励时，所述电枢能够从所述第二位置移动到所述第一位置。
16.如权利要求8所述的分配设备，其中所述分配机构包括用于浴室器具的冲洗阀。
17.如权利要求1所述的分配设备，其中所述传感器布置在所述壳体中。
18.如权利要求1所述的分配设备，其中所述螺线管布置在所述壳体中。
19.如权利要求1所述的分配设备，其中所述混合电池能够操作为向所述传感器供电。
20.如权利要求1所述的分配设备，其中所述螺线管与所述分配机构连通。
21.一种用于流体分配设备的电池组，所述分配设备包括限定了通路的壳体，所述通路具有出口，流体被分配经过所述通路并且离开所述出口，所述分配设备还包括被供电的部件，所述电池组包括：
电池芯；以及
能够操作为向所述被供电的部件供电的电容器，所述电池芯和所述电容器被封装为单一的电池组，所述单一的电池组能够支撑在所述壳体中。
22.如权利要求21所述的电池组，进一步包括树脂，所述电池芯和所述电容器封装在所述树脂中。
23.如权利要求22所述的电池组，进一步包括聚合物杯，所述电池芯和所述电容器封装在所述聚合物杯中。
24.如权利要求21所述的电池组，进一步包括聚合物杯，所述电池芯和所述电容器封装在所述聚合物杯中。
25.一种制造流体分配设备的方法，所述方法包括：
提供用于所述分配设备的壳体，所述壳体限定了具有开口的通道，流体被分配经过所述通道并且离开所述开口；
将电池芯和电容器封装为单一的电池组；以及
将所述单一的电池组支撑在所述壳体中。
26.如权利要求25所述的方法，其中封装包括将所述电池芯和所述电容器封装在树脂中。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述混合电池进一步包括杯，并且其中封装包括将所述杯真空成形，以围绕所述电池芯和所述电容器装配。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述电池芯和所述电容器中的至少一个进一步包括端子，所述方法进一步包括将所述端子封装在所述单一的电池组中。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述混合电池进一步包括线，所述方法进一步包括将所述线的第一部分封装在所述单一的电池组中，而将所述线的第二部分露出所述单一的电池组外，用于连接至电源设备。
30.如权利要求25所述的方法，其中所述混合电池进一步包括线，所述方法进一步包括将所述线的第一部分封装在所述单一的电池组中，而将所述线的第二部分露出所述单一的电池组外，用于连接至电源设备。
31.一种流体分配设备，包括：
限定了通道的壳体，所述通道具有入口、与所述入口连通的入口室、出口、与所述出口连通的出口室、与所述入口室连通的压强室、选择性地在所述压强室和大气之间连通的通口通路，以及在所述压强室和所述通口通路之间的开口；
传感器，所述传感器能够操作为对条件进行感测并且基于所感测的条件发送信号；
分配机构，所述分配机构能够操作为将流体分配经过所述通路并离开所述出口，所述分配机构包括能够移动地支撑在所述入口室和所述出口室之间的通路中的活塞；
螺线管，所述螺线管基于来自所述传感器的信号而被控制，以引起所述分配机构分配流体，所述螺线管能够操作为选择性地将所述压强室安排为与所述通口通路连通，从而引起所述分配机构分配流体，所述螺线管包括能够在第一位置和第二位置之间移动的电枢，在第一位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被阻止，在第二位置，所述压强室和所述通口通路之间的连通被允许，所述电枢能够在所述第一位置和所述第二位置之间操作，在第一位置，所述电枢的一部分关闭所述开口；以及
能够操作为向所述螺线管供电的电源。
32.如权利要求31所述的分配设备，其中所述电源包括混合电池。
33.如权利要求32所述的分配设备，其中所述混合电池包括电池芯和电容器。
34.如权利要求33所述的分配设备，其中所述混合电池支撑在所述壳体中。
35.如权利要求31所述的分配设备，其中所述传感器包括无接触式传感器。
36.如权利要求31所述的分配设备，其中所述电枢在位于第一位置时被闩锁，当被所述混合电池激励时，所述电枢能够从所述第一位置移动到所述第二位置。
37.如权利要求36所述的分配设备，其中所述电枢在位于第二位置时被闩锁，当立即被所述混合电池激励时，所述电枢能够从所述第二位置移动到所述第一位置。
38.如权利要求31所述的分配设备，其中所述分配机构包括用于浴室器具的冲洗阀。
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