KR20140034806A

KR20140034806A - 액체용 왕복 펌프 조립체

Info

Publication number: KR20140034806A
Application number: KR1020137032089A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 엘 요한손
Original assignee: 일렉트로룩스 홈 프로덕츠 코오포레이션 엔.브이.
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2014-03-20
Also published as: US9709047B2; AU2012252651B2; CN103620217B; US20140147305A1; CN103620217A; WO2012152609A1; MX2013012930A; BR112013028508A2; EP2712406B1; EP2712406A1; RU2013153403A; AU2012252651A1

Abstract

액체를 토출시키는 왕복 펌프 조립체가 제공된다. 펌프 조립체는, 내부 구획실을 제공하며, 토출될 액체를 제공하는 유입구 및 액체를 토출시키는 유출구를 구비하는 펌프 하우징을 포함한다. 조립체는 펌프 하우징의 내부 구획실 내에 이동 가능하게 장착되며 강자성체를 포함하는 피스톤을 더 포함한다. 조립체는 피스톤에 작용하는 선형 이동 자기장을 발생시키는 자기 액추에이터를 포함한다. 자기 액추에이터는 선형 방향으로 이동되게 배치된 영구 자석을 포함하며, 이에 의해, 피스톤이 선형 이동 자기장의 영향을 받아 정지 위치 및 작동 위치 사이에서 펌프 하우징 내에서 이동된다.

Description

액체용 왕복 펌프 조립체{RECIPROCATING PUMP ASSEMBLY FOR LIQUIDS}

본 발명은 액체를 토출시키는 왕복 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 내부 구획실을 제공하는 펌프 하우징을 포함하는 왕복 펌프 조립체에 관한 것이다. 펌프 하우징은 토출될 액체를 제공하는 유입구 및 액체를 토출시키는 유출구를 구비한다. 조립체는 펌프 하우징의 내부 구획실 내에 이동 가능하게 장착된 피스톤을 더 포함한다. 피스톤은 강자성체를 포함한다. 조립체는 피스톤에 작용하는 선형 이동 자기장을 발생시키는 자기 액추에이터를 더 포함한다.

농축액을 제공하는 파우치 등을 사용하는 음료 디스펜서에서, 농축액의 토출은 펌프에 의하여 수행된다. 전형적으로, 펌프는 디스펜서의 부품이며, 농축액 백(bag) 또는 파우치의 일측은 펌프에 연결되고, 타측은 혼합수와 연결된다. 고품질의 음료 디스펜서를 보장하기 위해, 소비자에게 해로울 수 있고 토출된 음료의 품질을 저하시킬 수 있는 박테리아의 성장을 방지하기 위해, 특히 농축액 토출 시스템을 주기적으로 세척하고 위생 처리하는 것이 필수적이다. 따라서, 펌프는 주로 일회용으로 또는 재활용 가능하게 설계된다.

US2006/0151544는 작은 펌프 바디가 액체 접이식 백 리저버의 부품이고 작동 솔레노이드가 디스펜서 내에 장착된 일회용 농축물 펌프를 개시한다. 새로운 백이 로딩될 때, 부착된 펌프 바디가 솔레노이드 내로 삽입된다. 백이 비워질 때, 펌프의 부품들이 빈 백과 함께 배치될 것이다. 펌프는 흐르는 물과 연결되고, 전기 기기 내에 배치된다.

GB 2103296은 가요성 또는 탄력성 원통형 챔버 벽에 의하여 정의되는 펌핑 챔버와, 역류 방지 유입구 및 유출구 밸브들을 갖는 펌프를 개시한다. 전자기식 작동 수단에 의하여 달성되는 펌핑 챔버의 공중 변형(aerial deformation)에 의하여 펌핑이 발생된다. 토출될 액체는 접이식 용기 내에 저장된다.

EP1018601는 왕복 펌프를 개시한다. 피스톤 조립체는 토출단 및 그 반대단을 가지며, 반대되는 선형 방향으로의 왕복 이동을 위하여 이동 가능하게 장착된다. 선형 자기 구동장치는 피스톤 조립체를 반대되는 선형 방향으로 행정 체적을 통하여 이동시키는 선형 이동 자기장을 각각의 반대되는 선형 방향으로 발생시킨다. 에너지 저장 및 방출 매체가, 내부 구획실의 토출단으로부터 멀어지는 방향으로의 피스톤 조립체의 이동의 결과에 따른 에너지를 저장하고, 내부 구획실의 토출단을 향하는 방향으로 피스톤 조립체가 이동될 때 저장된 에너지를 방출하는 리저버 챔버와 연통한다. 펌핑된 유량이 높아서, 강력한 구동장치를 필요로 한다.

상기한 모든 펌프 장치들은 그 작동 기구로부터 탈착 가능하므로, 용이하게 교체 가능하다. 알려진 왕복 펌핑 기구들이 모두 전자기식 작동 기구에 의하여 구동된다. 이러한 타입의 구동은, 자석이 적절한 자기장을 발생시킬 수 있도록, 배터리와 같은 전원이나 전력망으로의 연결을 필요로 한다. 이러한 타입의 전자기식 구동 기구는 복잡하고 고가이며, 넓은 공간을 차지한다. 그리고, 물 주전자 또는 탁상용 소다수 기계와 같은 작고, 급수관과 연결되지 않고/않거나 무동력 기기용으로는, 별도의 전원을 필요로 하지 않는 구동 기구가 바람직하다.

그러므로, 개선된 작동 기구를 구비한 펌프에 대한 요구가 있다.

본 발명의 목적은 상기한 단점들 중 적어도 일부를 극복하는 왕복 펌프를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 이러한 목적은 액체를 토출시키는 왕복 펌프 조립체에 있어서, 내부 구획실을 제공하며, 토출될 액체가 제공되는 유입구 및 액체를 토출시키는 유출구를 구비하는 펌프 하우징을 포함하는 펌프 조립체에 의하여 달성된다. 조립체는 펌프 하우징의 내부 구획실 내에서 선형 이동을 수행하도록 배치된 피스톤을 더 포함한다. 피스톤은 강자성체를 포함한다. 조립체는 피스톤에 작용하는 선형 이동 자기장을 발생시키는 자기 액추에이터를 더 포함한다. 자기 액추에이터는 피스톤의 선형 이동에 실질적으로 평행하게 선형으로 이동되도록 배치된 영구 자석을 포함하고, 이에 의해, 선형 이동 자기장이 발생되어, 피스톤이 발생된 선형 이동 자기장의 영향을 받아 정지 위치 및 작동 위치 사이에서 펌프 하우징 내에서 이동된다.

본 발명은 부품들이 오작동할 위험이 낮고, 튼튼하며 단순한 작동 기구를 구비한 왕복 펌프 조립체를 제공한다. 그리고, 작고 저렴한 응용처에 맞춰지게 되는 소형이고 튼튼한 조립체가 제공된다. 영구 자석을 사용하기 때문에, 어떠한 위부 전력 공급을 필요로 하지 않는다. 튼튼하고 단순한 구조는 오작동의 위험을 제한한다. 액추에이터 내에서의 자력을 이용하기 때문에, 액추에이터 및 피스톤 사이에 기계적 연결이 없으므로, 이에 따라, 조립체의 어떠한 개별적인 부품이라도 용이하게 교체될 수 있다. 그 결과, 상기한 목적이 달성된다.

다른 실시예에서, 왕복 펌프 조립체는 영구 자석에 힘을 가하도록 배치된 제1 바이어싱 부재를 더 포함하며, 이에 의해, 영구 자석이 작동 위치로부터 정지 위치로 후퇴된다. 스프링에 영구 자석을 결합시키는 것에 의하여, 발생된 자기장의 보다 견고하고, 보다 신속하며, 보다 정확한 이동이 얻어지며, 이에 따라, 피스톤의 보다 견고하고, 보다 신속하며, 보다 정확한 이동이 얻어진다. 그리고, 왕복 펌프 조립체는 피스톤에 힘을 가하도록 배치된 제2 바이어싱 부재를 포함할 수 있으며, 이에 의해, 피스톤이 작동 위치로부터 정지 위치로 후퇴된다. 제2 바이어싱 부재는 피스톤의 보다 빠른 복귀를 제공하며, 이에 의해, 피스톤의 이동을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 영구 자석 및 제2 바이어싱 부재가 상호 작용하도록 배치되며, 이에 의해, 영구 자석이 피스톤의 이동에 대하여 반대인 선형 방향으로 이동된다. 그 다음, 각 바이어싱 부재로부터의 힘은 피스톤의 신속하고 빠른 이동을 달성하는 데에 충분히 기여하도록 사용될 것이다.

다른 실시예에서, 피스톤이 정지 위치에 위치될 때, 제2 바이어싱 부재에 의하여 피스톤에 인가되는 힘은 피스톤에 작용하는 자력을 극복한다. 이에 의해, 펌프가 사용되지 않을 때, 피스톤이 안전하게 정지 위치에 위치될 것이다. 그리고, 원하지 않는 누설의 위험이 제한된다.

또 다른 실시예에서, 영구 자석이 정지 위치로부터 피스톤을 향하여 선형 방향으로 이동하기 시작할 때, 피스톤에 작용하는 자력은 제2 바이어싱 부재에 의하여 피스톤에 인가되는 힘을 극복한다. 따라서, 피스톤의 이동은 피스톤의 신속하고 빠른 이동을 일으키는 영구 자석의 이동 직후에 시작할 것이다.

또 다른 실시예에서, 조립체는 체크 밸브를 포함하고, 이에 의해, 액체가 내부 구획실 내로 유입될 수 있고, 액체가 역류하는 것이 차단된다. 그러므로, 제공된 액체는 신선하고 오염되지 않을 것이다.

바람직한 실시예에서, 펌프 하우징의 유출구는 노즐을 구비한다.

바람직한 실시예에서, 영구 자석의 이동은 사용자의 손에 의한 이동에 의하여 달성된다.

피스톤을 만족스러운 방식으로 이동시킬 정도로 충분히 강한 자기장을 달성하기 위해, 네오디뮴(NdFeB)으로 제조된 영구 자석이나 그 균등물이 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 이러한 왕복 펌프 조립체를 포함하는 가정용 기기가 제공된다. 이러한 펌프 조립체를 전력망에 연결할 필요가 없으므로, 이러한 해결 수단은 용이한 조립, 기기의 구조, 및 신뢰할 수 있는 기능성을 제공할 것이다. 그리고, 물 주전자 또는 탁상용 소다수 기계와 같은 작은 기기들이 어떠한 외부 전원 또는 전력망 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부되는 특허청구범위 및 후술하는 상세한 설명을 검토하면 명백해질 것이다. 통상의 기술자는, 첨부되는 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 서로 다른 특징들이, 아래에서 설명되는 실시예들 이외의 실시예들을 생성하기 위해 조합될 수 있음을 인식할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 왕복 펌프를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 왕복 펌프를 도시한다.
도 3은 정지 위치로 나타낸 본 발명에 따른 왕복 펌프를 도시한다.
도 4은 작동 위치로 나타낸 본 발명에 따른 왕복 펌프를 도시한다.

그 특정 특징들 및 이점들을 포함하는 본 발명의 다양한 양태들이 후술하는 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 용이하게 이해될 것이다.

이제 본 발명이 실시예들을 도시한 첨부된 도면들을 참조하여 보다 충분히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 본원에서 제시된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 실시예들의 개시된 특징들이 조합될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의하여 용이하게 이해된다. 전반에 걸쳐 동일한 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다.

도 1은 종래 기술에 따른 펌프 시스템을 나타낸다. 펌프(15)는 토출될 액체를 포함하는 파우치(11) 등에 연결된다. 파우치(11)로부터 외부로의 액체의 정변위(positive displacement)를 수행하기 위해, 펌프(15)가 왕복 이동을 수행한다. 전자석(14)이 펌프(15)에 작용하는 이동 자기장을 발생시키기 위해 배치되며, 이에 의해, 자기장으로부터의 자력이 펌프(15)를 동일한 방식으로 이동시킨다. 펌프(15)에 의하여 수행되는 왕복 이동에 의하여, 파우치(11)로부터 외부로의 액체의 정변위가 얻어진다. 전자석(14)은 배터리 패키지 또는 전력망과 같은 외부 전원(13)에 연결된 인쇄회로기판(PCB)(12)에 의하여 제어된다. PCB(12) 상의 전자 회로들은 이동 자기장이 발생하도록 전자석(14)에 인가되는 전압을 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 왕복 펌프 조립체(1)의 실시예를 도시한다. 펌프 조립체(1)가 소비 가능한 토출될 액체를 포함하는 파우치(11)에 연결될 수 있다. 펌프 조립체(1)는, 펌프 하우징(2)의 내측에 배치된 강자성체로 이루어진 피스톤(5)을 포함한다. 파우치(11)로부터 외부로의 액체의 정변위를 수행하기 위해, 피스톤(5)이 왕복 이동을 수행한다. 영구 자석(6)이 펌프 하우징(2)의 외측에 배치된다. 영구 자석(6)은 왕복 방식으로 이동되며, 이에 의해, 자석(6)으로부터의 자력이 피스톤(5)을 왕복 방식으로 이동시킨다. 피스톤(5)에 의하여 수행되는 왕복 이동에 의하여, 파우치(11)로부터 외부로의 액체의 정변위가 얻어진다.

도 3은 본 발명에 따른 왕복 펌프 조립체(1)의 추가적인 실시예를 도시한다. 펌프 조립체(1)는, 도면에서 스프링으로 도시된 제1 및 제2 바이어싱 수단(7, 8)을 더 포함할 수 있지만, 임의 형태의 바이어싱 부재일 수 있다. 스프링들은 피스톤(5) 및 영구 자석(6)에 각각 작용하고 있다. 영구 자석(6)은 피스톤(5)에 대하여 반대 방향으로 이동되며, 이에 의해, 바이어싱 부재들(7, 8)의 힘이 보다 빠른 왕복 이동을 달성하도록 활용되어, 유출하는 액체의 속도를 증가시키고 노즐(10)에서의 압력을 증가시킬 수 있다. 영구 자석(6)을 제1 바이어싱 부재(7)에 결합시키는 것에 의하여, 영구 자석의 보다 높은 정확도를 갖는 보다 견고하고 보다 신속한 이동이 얻어지며, 이에 의해, 피스톤(5)에 작용하는 자기장의 보다 높은 정확도를 갖는 보다 견고하고 보다 신속한 이동이 얻어진다. 또한, 피스톤에 제2 바이어싱 부재(8)를 구비하는 것에 의해 피스톤(5)의 이동을 더욱 향상시킬 것이다.

제2 바이어싱 부재(8)는 유리하게는 영구 자석(6)이 정지 위치로부터 피스톤을 향하여 선형 방향으로 이동하기 시작할 때 피스톤(5)에 작용하는 자력이 제2 바이어싱 부재(8)에 의하여 피스톤에 인가되는 힘을 극복하는 것이 달성되도록 설계될 수 있다. 따라서, 피스톤(5)의 이동은 피스톤의 신속하고 빠른 이동을 일으키는 영구 자석의 이동 직후에 시작할 것이다. 바이어싱 부재(7)는, 조립체가 도 3에 도시된 바와 같은 정지 위치에 있을 때, 자석(6)이 피스톤(5)을 향하여 이동되지 못하게 하는 것을 보장할 정도로 강한 힘을 가하도록 설계될 수 있다.

파우치(11)로부터 액체가 토출되는 펌프 노즐(10)로, 일 방향으로만, 액체가 유동되게 하는 체크 밸브(9)가 포함될 수 있다.

사용 중에, 펌프 조립체(1)는 다음과 같이 작동한다. 펌프가 도 3에 도시된 바와 같은 정지(10) 위치에 있을 때, 스프링(8)으로부터 피스톤(5)에 작용하는 힘은 영구 자석(6)의 자기장에 의하여 발생되어 피스톤(5)에 작용하는 힘에 비하여 강하다. 이에 따라, 피스톤(8)은 정지 위치에서 유지된다.

사용자가 영구 자석(6)을 그 정지 위치로부터 스프링(7)의 힘을 향하여 밀면, 이에 의해, 스프링이 수축된다. 영구 자석(6)이 피스톤(5)을 끌어 당기고 스프링(8)의 힘을 극복할 정도로 충분히 가깝게 이동되면, 피스톤(5)이 그 정지 위치로부터 영구 자석(6)을 향하여 이동되며, 이에 의해, 스프링(8)이 수축된다. 그 후, 사용자가 영구 자석(6)에서 손을 떼면, 자석이 스프링(7)의 힘에 의하여 정지 위치로 후퇴된다. 영구 자석(6)이 피스톤(5)으로부터 멀어지게 이동되면, 스프링(8)으로부터의 힘은 자석(6)의 힘을 극복하여, 피스톤(5)이 스프링(8)의 힘에 의하여 그 정지 위치로 되돌아 간다. 피스톤(5) 및 영구 자석(6)이 그 작동 위치에서 수축된 각각의 스프링과 함께 도 4에 도시된다.

피스톤(5)을 만족스러운 방식으로 이동시킬 정도로 강한 자기장을 구현하기 위해, 네오디뮴(NdFeB)으로 제조된 영구 자석이나 그 균등물이 선택될 수 있다.

상술한 실시예들은 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이 조합될 수 있다. 비록 본 발명이 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 여러 가지 다른 변경, 수정 등이 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

따라서, 상술한 바는 다양한 실시예들의 예시이고, 본 발명은 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않으며, 개시된 실시예들에 대한 변형, 개시된 실시예들의 특징들의 조합, 및 다른 실시예들이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 포함되도록 의도된다는 것으로 이해될 것이다.

본원에서 사용된 용어는 특정 실시예들을 설명하는 것만을 목적으로 하는 것으로, 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않는다.

달리 정의되지 않는다면, 본원에서 사용되는 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의하여 통상 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상 사용되는 사전들에서 정의된 것과 같은 용어들은, 관련 기술의 맥락에서의 그들의 의미와 일치되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본원에서 명확히 그렇게 정의되지 않는다면, 이상화된 또는 매우 형식적인 의미로 해석되지 않을 것으로 더 이해될 것이다. 본 발명의 실시예들이 본 발명의 이상화된 실시예들 및 중간 구조들의 개략도인 단면도를 참조하여 본원에서 설명되었다. 이와 같이, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차의 결과에 따라, 도면들의 형상의 변경이 예상된다. 그러므로, 본 발명의 실시예들은 본원에서 도시된 영역들의 특정 형상들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 예를 들면, 제조에 의하여 발생되는 형상의 편차를 포함한다.

Claims

액체를 토출시키는 왕복 펌프 조립체(1)에 있어서, 상기 펌프 조립체는,
내부 구획실을 제공하고, 토출될 액체가 제공되는 유입구(3)와, 상기 액체를 토출시키는 유출구(4)를 구비하는 펌프 하우징(2),
- 상기 펌프 하우징의 상기 내부 구획실 내에서 선형 이동을 수행하도록 배치되고, 강자성체를 포함하는 피스톤(5),
- 상기 피스톤에 작용하는 자기장을 발생시키는 자기 액추에이터를 포함하고,
상기 자기 액추에이터는 상기 피스톤(5)의 선형 이동에 실질적으로 평행하게 선형으로 이동되도록 배치된 영구 자석(6)을 포함하고, 이에 의해, 선형 이동 자기장이 발생되어, 상기 피스톤이 상기 선형 이동 자기장의 영향을 받아 정지 위치 및 작동 위치 사이에서 상기 펌프 하우징 내에서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항에 있어서,
상기 조립체는 상기 영구 자석(6)에 힘을 가하도록 배치된 제1 바이어싱 부재(7)를 더 포함하며, 이에 의해, 상기 영구 자석이 상기 작동 위치로부터 상기 정지 위치로 후퇴되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조립체는 상기 피스톤(5)에 힘을 가하도록 배치된 제2 바이어싱 부재(8)를 더 포함하며, 이에 의해, 상기 피스톤이 상기 작동 위치로부터 상기 정지 위치로 후퇴되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 영구 자석(6) 및 상기 제2 바이어싱 부재는 상호 작용하도록 배치되며, 이에 의해, 상기 영구 자석이 상기 피스톤의 이동에 대하여 반대인 선형 방향으로 이동되는 왕복 펌프 조립체(1).
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 피스톤이 상기 정지 위치에 위치될 때, 상기 제2 바이어싱 부재(8)에 의하여 상기 피스톤(5)에 인가되는 힘은 상기 피스톤에 작용하는 자력을 극복하는 왕복 펌프 조립체(1).
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 영구 자석이 상기 정지 위치로부터 상기 피스톤을 향하여 선형 방향으로 이동하기 시작할 때, 상기 피스톤에 작용하는 자력은 상기 제2 바이어싱 부재(8)에 의하여 상기 피스톤(5)에 인가되는 힘을 극복하는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조립체는 체크 밸브(9)를 더 포함하고, 이에 의해, 액체가 상기 내부 구획실 내로 유입될 수 있고, 액체가 역류하는 것이 차단되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌프 하우징(2)의 상기 유출구(4)에는 노즐(10)이 구비되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석(6)의 이동은 사용자의 손에 의한 이동에 의하여 달성되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석(6)은 네오디뮴(NdFeB)으로 제조되는 왕복 펌프 조립체(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 왕복 펌프 조립체를 포함하는 가정용 기기.