KR20190045922A - 세정 기구 - Google Patents

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KR20190045922A
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크리스토퍼 그레이엄 빈센트
로버트 로렌스 트위디
제이슨 갓프레이 존스
로버트 스테판 브런스키
필립 스티븐 달링
애드워드 미카엘 와프
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다이슨 테크놀러지 리미티드
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Abstract

치아 세정 기구를 위한 펌프 어셈블리는 유체 챔버, 피스톤 및 구동기를 포함한다. 피스톤과 구동기에 각각 연결되는 자석에 의해, 구동기는 피스톤에 연결될 수 있고 또한 유체 챔버 내에서 피소톤을 움직여 유체를 유체 챔버 안으로 끌어들일 수 있다. 스탑은 피스톤이 스탑 위치를 넘어 끌어 당겨지는 것을 방지하며, 그래서 구동기의 계속된 작동을 통해 자석들이 서로 분리되어, 스프링이 피스톤을 스탑 위치로부터 멀어지게 밀어 유체의 분출물을 유체 챔버로부터 가압하게 된다.

Description

세정 기구
본 발명은 펌프 어셈블리, 및 펌프 어셈블리를 포함하는 세정 기구에 관한 것이다. 세정 기구는 바람직하게 휴대용 세정 기구이고, 바람직하게는 표면 처리 기구이다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 기구는 치아 세정 기구이다. 바람직한 실시 형태에서, 기구는 사용자의 치아에 유체를 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 갖는 칫솔이다. 이 유체는 치약 또는 개선된 치간 세정을 위한 유체일 수 있다. 대안적으로, 기구는 치아를 칫솔질하기 위한 강모(bristle) 또는 다른 요소를 포함하지 않을 수 있고, 전용의 치간 세정 기구의 형태일 수 있다.
치아 세정 기구는 많은 상이한 형태 중의 하나를 취할 수 있다. 전동 칫솔은 일반적으로 손잡이에 연결되어 있는 세정 도구를 포함한다. 이 세정 도구는 스템 및 치아를 칫솔질하기 위한 강모를 갖는 브러시 헤드를 포함한다. 브러시 헤드는 스템에 연결되는 정적 부분, 및 칫솔질 운동을 장착된 강모에 주기 위해 예컨대 왕복 운동, 요동, 진동, 피봇팅, 회전 운동 중의 하나로 정적 부분에 대해 움직일 수 있다. 스템은 손잡이 내의 동력 전달 유닛과 연결되는 구동축을 내장한다. 동력 전달 유닛은 모터에 연결되고, 이 모터는 손잡이 내부에 내장되어 있는 배터리로 구동된다. 구동축 및 동력 전달 유닛은 모터의 회전 또는 진동 운동을 브러시 헤드의 정적 부분에 대한 브러시 헤드의 가동 부분의 원하는 운동으로 변환시킨다.
치간 세정을 위한 유체 젯트를 발생시키기 위한 어셈블리를 전동 칫솔에 포함하는 것이 알려져 있다. 예컨대, US 8,522,384에는, 칫솔의 손잡이가 물과 같은 액체를 저장하기 위한 유체 챔버 및 유체 챔버가 재보충을 위해 사용자에 의해 접근될 수 있게 해주는 슬라이딩 가능한 커버를 형성하는 전동 칫솔이 기재되어 있다. 유체 경로가 유체 챔버를 브러시 헤드의 정적 부분에 위치되는 노즐에 연결한다. 사용자가 손잡이 상의 액츄에이터를 조작하면, 유체 경로 내에 위치하는 펌프가 작동되어 유체 챔버로부터 유체를 노즐에 펌핑하여 유체가 노즐로부터 압력 하에서 방출된다.
펌프는 모터로 작동된다. 모터는 피니언 기어를 회전시키고, 이 기어는 크라운 기어와 맞물려 있어, 크라운 기어를 피니언 기어의 회전 축선에 수직인 축선 주위로 회전시키게 된다. 크라운 기어의 회전으로 펌프 크랭크축의 왕복 운동이 일어난다. 크랭크축은, 유체 챔버로부터 유체를 받는 펌프 하우징 내에서 움직일 수 있는 피스톤에 피봇식으로 연결되어 있다. 크랭크축의 왕복 운동에 의해 피스톤이 펌프 하우징 내에서 진동 방식으로 움직여, 유체를 펌프 하우징 안으로 끌어들이고 그런 다음에 그 유체를 펌프 하우징으로부터 노즐 쪽으로 가게 한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 치아 세정 기구를 위한 펌프 어셈블리를 제공하고, 이 펌프 어셈블리는, 유체 공급원에 연결될 수 있는 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 유체 챔버를 포함하는 용적형 펌프; 상기 유체 입구를 통해 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 펌프를 작동시키기 위한 구동기; 상기 펌프의 작동 동안에 구동기 의해 발생된 운동 에너지를 포텐셜 에너지로 변환시키고 그 포텐셜 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 장치; 상기 펌프에 연결되는 제 1 연결 부재 및 상기 구동기에 연결되는 제 2 연결 부재 - 상기 연결 부재들은 자기적으로 함께 연결되어, 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 상기 구동기가 펌프를 작동시킬 수 있게 함; 및 상기 에너지 저장 장치가 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 펌프를 작동시켜 유체의 분출물을 유체 챔버로부터 유체 출구를 통해 가압하기 위해 상기 연결 부재들을 분리시키기 위한 분리 수단을 포함한다.
두 연결 부재를 함께 연결하기 위해 자성을 사용함으로써, 연결 부재들이 함께 연결되고 이어서 서로 분리될 때 발생되는 소음이, 예컨대, 사로 맞물리는 치부를 사용하여 기계적으로 서로 연결되는 연결 부재와 비교하여, 상대적으로 낮을 수 있다. 그러한 연결 부재와 비교하여, 펌프 어셈블리의 사용 동안의 연결 부재의 기계적 마모 정도가 매우 낮다.
구동기는 바람직하게 모터, 이 모터와 상기 제 2 연결 부재에 연결되는 선형 액츄에이터, 및 제 2 연결 부재를 상기 유체 챔버에 대해 움직이도록 상기 모터를 구동시키기 위한 제어 회로를 포함한다. 액츄에이터는 바람직하게는 선형 액츄에이터이고 바람직한 실시 형태에서는 구동 로드의 형태로 되어 있고, 이 구동 로드는 선형 경로를 따라 움직여 제 2 연결 부재를 유체 챔버에 대해 움직이게 된다. 하나 이상의 기어가 모터와 액츄에이터 사이에 연결되어, 모터의 회전 운동을 액츄에이터의 선형 운동으로 전환시킬 수 있다. 예컨대, 액츄에이터는 리드 스크류를 포함할 수 있고, 이 리드 스크류는 너트와 결합하는 하나 이상의 기어로 구동되고, 너트는 축방향 회전이 억제되어 회전 입력으로부터 선형 운동을 생성한다.
용적형 펌프는 바람직하게는, 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이고 이어서 유체 출구 챔버로부터 유체의 분출물을 가압하기 위해 유체 챔버에 대해 움직일 수 있는 유체 변위 부재를 포함한다. 이 유체 변위 부재는 바람직하게는 선형 경로를 따라 유체 챔버에 대해 움직일 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 용적형 펌프는 피스톤 펌프의 형태이고, 이 펌프에서 유체 변위 부재는, 유체 챔버 안으로 유체를 끌어 들이고 이어서 유체 챔버로부터 유체를 가압하기 위해 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 유체 챔버 내부에서 왕복 운동할 수 있는 피스톤이다.
바람직하게, 연결 로드가 제 1 연결 부재를 유체 변위 부재에 연결한다. 연결 로드는 바람직하게 선형적인 형태이고, 유체 변위 부재의 중심을 통과하는 길이 방향 축선을 갖는다. 유체 변위 부재와 제 1 연결 부재는 바람직하게 연결 로드의 양 단부에 위치된다. 유체 변위 부재, 제 1 연결 부재 및 연결 로드는 바람직하게 펌프의 피동 어셈블리를 형성한다.
일정량의 유체, 바람직하게는 물과 같은 액체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해, 구동기는 제 1 방향으로 작동되어 제 2 연결 부재를 제 1 연결 부재 쪽으로 움직여 제 1 연결 부재와 결합하게 하고 그래서 예컨대 연결 부재들 사이의 자기적 인력을 통해 구동기를 유체 변위 부재에 자기적으로 연결한다. 일단 연결 부재들이 함께 연결되면, 구동기가 역 방향으로 작동되어, 유체 변위 부재가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 움직여, 일정량의 유체가 유체 입구를 통해 유체 챔버 안으로 끌려 들어가게 된다.
구동기는 제 2 연결 부재를 펌프 하우징에 대한 운동의 방향에 따라 다른 속도로 움직일 수 있다. 예컨대, 구동기가 제 2 연결 부재를 제 1 연결 부재 쪽으로 움직이는 속도는, 제 1 연결 부재에 연결될 때 제 2 연결 부재를 움직이고 그래서 유체 변위 부재를 유체 챔버에 대해 움직이는 속도 보다 높을 수 있다. 구동기가 제 2 연결 부재를 제 1 연결 부재 쪽으로 움직이는 속도를 증가시키면, 유체가 펌프로부터 연속적으로 방출되는 간격이 감소될 수 있고, 제 1 연결 부재에 연결될 때 구동기가 제 2 연결 부재를 움직이는 속도를 낮추면 유체 챔버 안으로 끌려 들어가는 액체 내부에 공기 공동이 발생될 가능성이 낮아질 수 있다.
연결 부재 중의 하나, 예컨대 제 1 연결 부재는 전자석을 포함할 수 있다. 전자석은 제어 회로에 의해 선택적으로 활성되어 연결 부재들을 함께 연결할 수 있고, 이어서 제어 회로에 의해 비활성화되어 연결 부재들을 분리시키고 그래서 유체 변위 부재를 구동기로부터 해제시킨다. 전자석의 활성화 및 비활성화 시기는 펌프 하우징에 대한 전자석의 위치에 따라 제어될 수 있다. 전자석의 위치는 센서의 출력 또는 전자석을 선택된 방향으로 펌프 하우징에 대해 움직이기 위한 구동기의 작동의 기간 및 속도로부터 결정될 수 있다. 예컨대, 전자석은, 제 1 연결 부재가 제 2 연결 부재에 인접하거나 그와 결합하도록 구동기에 의해 움직여지면 활성화된다. 연결 부재들이 함께 연결되면, 유체 챔버 내에서의 유체 변위 부재의 위치는 펌프 하우징에 대한 전자석의 위치에 직접 관련되고, 그래서 전자석의 비활성화의 시기는, 선택된 양의 유체가 유체 챔버 안으로 끌려 들어간 후에 유체 변위 부재가 구동기로부터 해제되도록 결정될 수 있다.
연결 부재 중의 하나가 전자석을 포함하는 경우, 다른 연결 부재, 이 예에서는 제 2 연결 부재는, 활성화된 전자석에 끌려 펌프를 구동기에 연결하는 제 1 영구 자석을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 2 연결 부재는 강자성 재료로 형성될 수 있다.
대안적으로, 제 1 연결 부재는 구동기에 연결되는 제 1 영구 자석을 포함할 수 있다. 이 경우, 제 2 연결 부재는 제 1 연구 자석과는 반대의 극성을 갖는 제 2 영구 자석을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 2 연결 부재는, 제 1 영구 자석에 끌려 펌프를 구동기에 연결하는 강자성 재료로 형성될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 분리 수단은 제 2 연결 부재를 제공하는 전자석을 비활성화시키기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 1 연결 부재가 강자성 부재를 포함하고 제 2 연결 부재가 영구 자석을 포함하면, 분리 수단은 제 1 연결 부재 주위에 연장되어 있는 코일을 포함할 수 있다. 제 2 회로는 코일을 통전시켜 강자성 재료에 자기장을 발생시킬 수 있고, 이 자기장은 영구 자석에 의해 발생된 자기장과 간섭한다. 코일에 의해 발생된 자기장의 크기는 바람직하게는, 연결 부재 사이의 자기적 인력이 에너지 저장 장치에 의해 펌프에 가해지는 힘 보다 낮은 레벨로 감소되도록 정해지며, 그래서 코일을 통전시키면, 펌프가 에너지 저장 장치에 의해 작동되어 유체를 유체 챔버로부터 가압한다.
다른 대안으로사, 제 1 연결 부재가 영구 자석을 포함하는 경우, 분리 수단은 유체 변위 부재가 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위한 스탑을 포함할 수 있다. 유체 변위 부재가 구동기에 의해 제 2 위치로 끌리면, 구동기의 계속된 작동에 의해, (움직이는) 제 2 연결 부재가 (이제 움직이지 않는)제 1 연결 부재로부터 멀어지게 움직인다. 연결 부재들이 서로 떨어지게 움직임에 따라, 연결 부재 사이의 자기적 인력이 신속하게 감소 된다. 연결 부재 사이의 인력이 에너지 저장 장치에 의해 펌프에 가해지는 힘 아래로 떨어지면, 에너지 저장 장치의 작용 하에서, 유체 변위 부재는 제 1 위치 쪽으로 신속하게 움직여 유체의 분출물을 유체 챔버로부터 유체 출구를 통해 가압하게 된다.
따라서, 일 작동 모드에서, 구동기는 (a) 상기 제 2 연결 부재를 제 1 방향으로 움직여 제 1 연결 부재와 결합하게 하고 또한 그래서 펌프를 구동기에 연결하고, (b) 이어서 상기 제 2 연결 부재를 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 움직여 상기 유체 변위 부재를 상기 제 2 위치로 움직이고, 그리고 (c) 제 2 연결 부재를 제 2 방향으로 움직여 연결 부재들을 분리시키고 그래서 펌프를 구동기로부터 해제시키도록 구성되어 있고, 상기 유체 변위 부재는 에너지 저장 장치의 작용 하에서 상기 제 1 위치 쪽으로 움직여 상기 유체 출구를 통해 유체의 분출물을 가압한다.
유체 변위 부재가 제 1 위치로부터 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위해 스탑은 바람직하게 유체 변위 부재와 결합하는 접촉 부재 또는 표면, 또는 유체 변위 부재에 연결되는 또는 그와 접촉하는 요소를 포함한다. 예컨대, 스탑은 피동 어셈블리의 부품 또는 피동 어셈블리에 연결되거나 그에 결합되는 펌프의 부품과 결합할 수 있다. 스탑은 펌프의 어떤 정적 부품과도 연결될 수 있다. 예컨대, 스탑은 피동 어셈블리를 내장하는 펌프 하우징에 연결될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 스탑은 펌프 하우징의 벽의 표면에 의해 제공된다.
예컨대, 펌프는 구동 판을 포함할 수 있다. 구동 판은 바람직하게는 환형 디스크의 형태로 되어 있고, 연결 로드가 이 디스크를 통과하여 구동 판이 피동 어셈블리에 대해 움직일 수 있게 해준다. 구동 판은 유체 변위 부재와 제 1 연결 부재 사이에 위치된다. 구동 판의 구멍의 직경은 바람직하게 연결 로드의 외경 보다 크고, 그래서 제 1 연결 부재가 유체 변위 부재와 결합할 때까지 구동 판은 제 1 연결 부재와 함께 움직이지 않는다. 유체 변위 부재가 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 제 3 위치로부터 제 2 위치 쪽으로 움직임에 따라 구동 판은 바람직하게 유체 변위 부재와 함께 움직이도록 배치된다. 유체 변위 부재가 제 2 위치로 움직임에 따라, 스탑은 구동 판과 결합하여, 유체 변위 부재가 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제한다. 다시 말해, 유체 변위 부재가 제 2 위치로 움직였으면, 구동 판은 유체 변위 부재와 스탑 사이에 개재되어, 유체 변위 부재가 제 1 위치로부터 더 움직이는 것을 방지한다.
에너지 저장 장치는 바람직하게는, 펌프가 구동기로부터 분리될 때 유체 변위 부재를 그의 제 1 위치 쪽으로 가압하여 펌프를 역으로 작동시키도록 배치된다. 에너지 저장 장치는 바람직하게는 스프링의 형태이지만, 대안적으로는, 축압기의 형태일 수도 있다. 에너지 저장 장치는 바람직하게 구동 판과 결합하도록 배치된다. 에너지 저장 장치가 스프링의 형태로 되어 있을 때, 유체 변위 부재가 제 3 위치로부터 제 2 위치로 움직임에 따라 스프링이 압축되면서, 운동 에너지를 스프링에 저장되는 포텐셜 에너지로 전환시킨다. 펌프가 구동기로부터 분리될 때, 스프링은 신속하게 팽창하여 구동 판을 스탑으로부터 멀어지게 밀고, 그래서 유체 변위 부재를 제 1 위치 쪽으로 밀게 된다.
바람직하게는, 유체 변위 부재가 제 1 위치와 제 3 위치 사이에 있을 때 구동 판이 유체 변위 부재와 결합하는 것을 방지하기 위한 제 2 스탑이 제공되어 있다. 결과적으로, 유체 변위 부재가 제 1 위치와 제 3 위치 사이에 있을 때 에너지 저장 장치는 유체 변위 부재에 작용하지 않지만, 유체 변위 부재가 제 3 위치와 제 2 위치 사이에 있을 때만 에너지 저장 장치가 유체 변위 부재에 작용한다. 이리하여, 구동기는 선택적으로 퍼지 모드에서 작동할 수 있고, 퍼지 모드에서, 구동기는 상기 유체 변위 부재를 상기 제 1 위치와 제 3 위치 사이에서 왕복 운동시켜 상기 유체 입구를 통해 일정량의 유체를 끌어 들이고 이어서 그 일정량의 작업 유체를 유체 출구를 통해 가압하도록 구성되어 있다. 이리하여, 에너지 저장 장치에 대항하여 유체 변위 부재를 움직일 필요 없이, 유체 챔버에 유체를 공급하기 위한 저장부가 펌프 어셈블리를 사용하여 신속하게 비워질 수 있고, 그래서 퍼지 모드는 비교적 낮은 전력 소비로 작동될 수 있다.
제 2 스탑은 펌프 하우징 또는 펌프 어셈블리의 다른 정적 부품에 연결될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 스탑은 펌프 하우징의 제 2 벽의 표면에 의해 제공된다. 2개의 스탑 부재를 제공하는 하우징의 표면은 바람직하게 서로 대향한다.
유체 변위 부재가 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위한 스탑에 추가로, 분리 수단은 가동 스탑을 포함할 수 있고, 이 가동 스탑은, 상기 유체 변위 부재가 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이의(바람직하게는 제 3 위치와 제 2 위치 사이의) 중간 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위해 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서 움직일 수 있다. 유체 변위 부재가 구동기로부터 분리되는 위치를 변경하여, 유체 변위 부재의 행정, 및 그래서 분리 전에 유체 챔버 안으로 끌려 들어가는 유체의 양이 변할 수 있다. 이리하여, 구동기는 선택적으로 2개의 작동 모드로 작동될 수 있다. 가동 스탑이 후퇴 위치에 있는 제 1 작동 모드에서, 펌프 안으로 끌려 들어가 그로부터 방출되는 유체의 양은 비교적 크다. 가동 스탑이 전개 위치에 있는 제 2 작동 모드에서, 펌프 안으로 끌려 들어가 그로부터 방출되는 유체의 양은 비교적 적다. 제 1 작동 모드에서. 펌프 안으로 끌려 들어가 그로부터 방출되는 유체의 양은 바람직하게 0.15 내지 0.25 ml 이다. 제 2 작동 모드에서. 펌프 안으로 끌려 들어가 그로부터 방출되는 유체의 양은 바람직하게 0.05 내지 0.20 ml 이다.
전개 위치에 있을 때, 가동 스탑은 바람직하게 구동 판과 결합하도록 배치된다. 다시 말해, 가동 스탑이 전개 위치에 있을 때, 대신에 구동 판이 유체 변위 부재와 가동 스탑 사이에 개재되어, 유체 변위 부재가 그의 제 1 위치로부터 더 움직이는 것을 방지한다. 가동 스탑은 전개 위치와 후퇴 위치 사이에서 슬라이딩 가능하고, 피봇 가능하고 회전 가능하거나 또는 병진 운동 가능하다. 대안적으로, 가동 스탑은 연장 가능하거나 팽창 가능하다. 바람직한 실시 형태에서, 가동 스탑은 전개 위치와 후퇴 위치 사이에서 슬라이딩 가능하다.
가동 스탑은 바람직하게, 피동 어셈블리의 연결 로드 주위에 연장되어 있는 환형 디스크의 형태이다. 가동 스탑은 바람직하게 구동 판의 주변의 직경 보다 큰 직경을 갖는 중심 구멍을 포함하며, 그래서, 가동 스탑이 그의 후퇴 위치에 있을 때, 구동 판은 가동 스탑과 결합하지 않고 중심 구멍을 통과하게 된다. 가동 스탑이 전개 위치로 움직이면, 가동 스탑이 구동 판의 운동 방향에 수직인 방향으로 움직임으로써, 가동 스탑의 일부분이 구동 판의 경로 안으로 움직이게 되며, 그래서 가동 스탑의 표면이 구동 판과 결합할 수 있다.
분리 수단은 바람직하게는, 가동 스탑을 후퇴 위치 쪽으로 가압하기 위한 스프링 및 스프링의 힘에 대항하여 가동 스탑을 전개 위치 쪽으로 선택적으로 움직이기 위한 액츄에이터를 포함한다. 액츄에이터는, 가동 스탑이 후퇴 위치에 있는 제 1 액츄에이터 위치와, 가동 스탑이 전개 위치에 있는 제 2 액츄에이터 위치 사이에서 움직일 수 있다. 액츄에이터는 슬라이딩 가능하고, 피봇 가능하고 회전 가능하거나 또는 병진 운동 가능하다. 대안적으로, 액츄에이터는 연장 가능하거나 팽창 가능하다. 바람직한 실시 형태에서, 액츄에이터는 2개의 액츄에이터 위치 사이에서 슬라이딩 가능하다.
액츄에이터는 사용자에 의해 손으로 또는 액츄에이터를 2개의 액츄에이터 위치 사이에서 움직이기 위한 전용의 구동 기구에 의해 움직일 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 구동기는 액츄에이터를 제 1 액츄에이터 위치로부터 제 2 액츄에이터 위치로 움직이도록 배치된다. 아암은 바람직하게, 구동기와 결합하여 액츄에이터의 이 운동을 일으키는 핑거를 포함한다. 제 2 액츄에이터 위치로부터 제 1 액츄에이터 위치로 움직이는 액츄에이터의 역방향 운동은 바람직하게는 구동기에 의해 일어난다. 아암은 바람직하게는, 액츄에이터의 이 역방향 운동을 일으키기 위해 구동기의 작용 하에서 피동 어셈블리와 결합되는 다른 핑거를 포함한다. 아암은 바람직하게는 펌프 하우징의 외부에 위치되고, 핑거는 하우징에 형성되어 있는 각각의 구멍 또는 슬롯을 통해 하우징 안으로 돌출한다.
바람직하게는, 유체 변위 부재는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 제 1 선형 경로를 따라 움직인다. 연결 로드에 의해 유체 변위 부재에 연결되는 제 1 연결 부재는 유사하게 제 1 선형 경로와 동축으로 정렬된 선형 경로를 따라 움직인다. 구동기에 연결되는 제 2 연결 부재는 바람직하게 제 2 선형 경로를 따라 왕복 운동한다. 이 제 2 선형 경로는 바람직하게 유체 변위 부재의 제 1 선형 경로에 평행하고 더 바람직하게는 그와 동축으로 정렬되고, 그래서 바람직하게 또한 제 1 연결부재의 선형 경로와 정렬된다. 연결 부재와 유체 변위 부재의 운동 경로의 정렬에 의해, 펌프 어셈블리는 비교적 좁은 프로파일을 가질 수 있다. 사용시 펌프 어셈블리는 바람직하게 치아 세정 기구의 손잡이 내부에 위치함에 따라, 손잡이는 비교적 좁은 프로파일을 취할 수 있고, 이리하여, 사용자는 기구의 사용 동안에 손잡이를 쉽게 잡을 수 있다.
제 2 양태에서, 본 발명은 치아 세정 기구를 위한 펌프 어셈블리룰 제공하고, 이 펌프 어셈블리는, 유체 공급원에 연결될 수 있는 유체 입구, 유체 출구, 및 유체 변위 부재를 갖는 유체 챔버를 포함하는 용적형 펌프; 상기 유체 입구를 통해 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 상기 유체 변위 부재가 제 1 선형 경로를 따라 상기 유체 챔버에 대해 움직이도록 펌프를 작동시키기 위한 구동기; 상기 펌프의 작동 동안에 구동기 의해 발생된 운동 에너지를 포텐셜 에너지로 변환시키고 그 포텐셜 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 장치; 상기 펌프에 연결되는 제 1 연결 부재 및 상기 구동기에 연결되는 제 2 연결 부재 - 상기 연결 부재들은 함께 연결되어, 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 상기 구동기가 펌프를 작동시킬 수 있게 함; 및 상기 에너지 저장 장치가 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 펌프를 역으로 작동시켜 유체의 분출물을 유체 챔버로부터 유체 출구를 통해 가압하기 위해 상기 연결 부재들을 분리시키기 위한 분리 수단을 포함하고, 상기 구동기는 상기 제 1 선형 경로와 동축으로 정렬되는 제 2 선형 경로를 따라 상기 제 2 연결 부재를 왕복 운동시키도록 구성되어 있다.
펌프 어셈블리는 바람직하게 치아 장화 기구의 일부분을 형성하고, 이는 유체의 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 노즐을 포함한다. 기구는 사용자 치아의 틈을 세정하기 위한 전용의 치간 세정 기구의 형태일 수 있다. 대안적으로, 기구는 작업 유체의 분출물을 치간 틈 안으로 방출하여 치간 세정을 개선하는 추가 기능을 갖는 칫솔의 형태일 수 있다. 노즐이 사용자의 인접 치아들 사이에서 움직임에 따라, 사용자는 기구의 손잡에 제공되어 있는 사용자 인터페이스의 버튼을 눌러 펌프 어셈블리를 작동시켜 작업 유체의 분출물이 노즐로부터 방출되게 한다. 대안적으로, 기구는 노즐이 치간 틈 내에 위치하는 것을 검출하기 위한 센서로부터의 출력의 크기에 따라 작업 유체를 사용자의 치아에 자동적으로 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 센서는 사용자의 치아에서 반사되는 가시광 또는 적외선 광과 같은 빛을 받는 광 검출기(예컨대, 카메라 또는 광 센서)의 형태일 수 있다. 다른 대안으로서, 기구는 예컨대 0.5 내지 5 Hz의 일정한 빈도로 작업 유체를 사용자의 치아에 자동적으로 전달하도록 구성될 수 있다.
제 3 양태에서, 본 발명은 치아 세정 기구를 제공하고, 이 기구는, 손잡이;작업 유체를 저장하기 위한 유체 저장부; 및 상기 유체 저장부로부터 작업 유체를 받고 작업 유체의 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 포함하고, 상기 유체 전달 시스템은 전술한 바와 같은 펌프 어셈블리를 포함한다
펌프 어셈블리는 바람직하게 기구의 손잡이 내부에 위치된다. 기구는 바람직하게 헤드 및 헤드와 손잡이 사이에서 연장되어 있는 스템을 포함한다. 노즐은 바람직하게 헤드로부터 외측으로 돌출해 있다. 복수의 강모가 헤드의 정적 부분에 부착될 수 있고, 이 부분은 손잡이에 대해 움직일 수 없다. 대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 강모는 헤드의 가동 부분에 부착될 수 있고, 이 가동 부분은 손잡이에 대해 움직일 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 기구는 브러시 유닛을 포함하고, 브러시 유닛은 강모 캐리어 및 강모 캐리어에 장착되는 복수의 강모를 포함하고, 강모 캐리어는 손잡이에 대해 움직일 수 있다.
유체 저장부는 바람직하게는 5 내지 50 ml의 용량을 갖는다. 예컨대, 25 ml의 용량을 갖는 유체 저장부는, 최대 0.25 ml의 유체 용량을 갖는 유체의 분출물을 방출하는 펌프 어셈블리와 함께 사용되면, 충분한 양의 작업 유체를 유체 챔버에 공급할 수 있어, 0.25 ml의 작업 유체의 분출물 최대 100개가 사용자의 치아에 전달될 수 있다.
유체 저장부는 바람직하게 재충전 가능하다. 따라서 유체 저장부는 바람직하게 유체 포트를 포함하고, 이 포트를 통해 유체 저장부는 사용자에 의해 작업 유체로 재보충될 수 있다. 유체 포트는 유체 저장부의 경계를 한정하는 벽에 위치될 수 있고, 또는 유체 저장부로부터 떨어져 위치될 수 있고, 유체 포트로부터 유체 저장부까지 연장되어 있는 유체 도관에 의해 유체 저장부와 유체 연통할 수 있다.
기구의 손잡이는 유체 저장부를 포함할 수 있다. 예컨대, 유체 저장부는 손잡이의 본체 내부에 완전히 포함될 수 있다. 대안적으로, 손잡이의 외벽은 적어도 부분적으로 유체 저장부의 경계를 한정할 수 있다. 그 외벽의 적어도 일부분은 투명하여, 사용자는 유체 저장부 내부에 들어 있는 작업 유체의 양을 볼 수 있다. 그러한 유체 저장부를 재보충하기 위해, 사용자는 손잡이의 본체에 있는 커버를 움직여 또는 벙(bung) 또는 다른 폐쇄 장치를 유체 포트로부터 제거하여 유체 포트를 손으로 노출시킬 수 있다.
유체 저장부는 스템 내부에 수용된다. 전술한 바와 같이, 스템의 외벽은 적어도 부분적으로 유체 저장부의 경계를 한정하고, 그 외벽의 적어도 일부분은 투명하여, 사용자는 유체 저장부 내부에 들어 있는 작업 유체의 양을 볼 수 있다.
유체 저장부를 스템 내부에 수용하는 대신에, 유체 저장부는 스템의 외부에 위치하도록 스템에 연결될 수 있다. 이리하여, 유체 저장부는 필요시 재보충 또는 또는 교체를 위해 스템으로부터 분리될 수 있다. 대안적으로, 유체 저장부는 부분적으로, 스템에 연결되는 외벽에 의해 경계가 한정될 수 있다. 이 경우에도, 그 외벽의 적어도 일부분은 투명하여 사용자는 유체 저장부 내부에 들어 있는 작업 유체의 양을 볼 수 있다. 유체 저장부의 용량을 최대화하고 기구의 길이 방향 축선 주위로 비교적 고른 중량 분포를 이루기 위해, 유체 저장부는 바람직하게 스템 주위에 연장되어 있거나 또는 스템을 둘러싼다.
이제 본 발명의 바람직한 특징을 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명한다.
도 1a는 치아 세정 기구의 우측면도이고, 도 1b는 그 기구의 정면도이며, 도 1c는 그 기구의 좌측면도이다.
도 2는 작업 유체의 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 유체 전달 시스템의 부품을 개략적으로 도시한다.
도 3은 유체 전달 시스템의 펌프 어셈블리의 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선을 따른 단면도이다.
도 5는 펌프 어셈블리의 분해도이다.
도 6a는 제 1 작동 모드에서 제 1 상태로 있는 펌프 어셈블리의 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 영역(N)의 확대도이고, 도 6c는 도 6a의 영역(S)의 확대도이다.
도 7a는 제 1 작동 모드에서 제 2 준비 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이고, 도 7b는 도 7a의 영역(L)의 확대도이다.
도 8은 제 1 작동 모드에서 제 3 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 제 1 작동 모드에서 제 4 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 10a는 제 2 작동 모드에서 제 1 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 영역(P)의 확대도이고, 도 10c는 도 10a의 영역(R)의 확대도이다.
도 11은 제 2 작동 모드에서 제 2 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 12a는 제 2 작동 모드에서 제 3 준비 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이고, 도 12b는 도 12a의 영역(M)의 확대도이다.
도 13은 제 2 작동 모드에서 제 4 상태에 있는 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 14a는 구동기와 펌프 어셈블리의 펌프를 함께 연결하기 위한 대안적인 연결 부재의 단면도이고, 도 14b는 펌프가 펌프로부터 분리되어 있을 때의 연결 부재를 도시한다.
도 1a 내지 1c는 치아 세정 기구(10)의 외관도를 도시한다. 이 실시 형태에서, 기구는 휴대용 기구의 형태이며, 이는 개선된 치간 세정을 위한 작업 유체를 분배하기 위한 통합형 어셈블리를 갖는 전동 칫솔의 형태로 되어 있다.
기구(10)는 손잡이(12) 및 세정 도구(14)를 포함한다. 손잡이(12)는, 기구(10)의 사용 중에 사용자가 잡게 되는 외부 본체(16)를 포함한다. 이 본체(16)는 바람직하게는 플라스틱 재료로 만들어지고, 바람직하게는 대체로 원통형으로 되어 있다. 손잡이(12)는 복수의 사용자 조작 버튼(18, 20, 22)을 포함하고, 이들 버튼은 사용자가 접근할 수 있도록 본체(16)에 형성된 각각의 구멍 내에 위치된다. 손잡이(12)는, 기구의 사용 중에 사용자에게 보일 수 있도록 위치되는 디스플레이(24)를 더 포함한다. 이 실시 형태에서, 디스플레이(24)는 본체(16)에 형성되어 있는 각각의 구멍 내에 위치된다.
세정 도구(14)는 스템(26) 및 헤드(28)를 포함한다. 스템(26)은 기다란 형태이고, 헤드(28)를 손잡이(12)로부터 이격시켜 기구(10)의 사용자 조작성을 좋게 해준다. 이 실시 형태에서, 세정 도구(14)의 헤드(28)는 브러시 유닛(29)을 포함하고, 이는 강모(bristle) 캐리어(30) 및 강모 캐리어(30)에 장착되는 복수의 강모(32)를 포함한다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 세정 도구(14)는 브러시 유닛(29) 없이 제공될 수 있고, 그래서 기구는 사용자 치아 사이의 틈을 세정하기 위한 전용의 치간 세정 기구의 형태로 된다.
세정 도구(14)는 또한 작업 유체를 저장하기 위한 유체 저장부(34) 및 기구(10)의 사용 중에 하나 이상의 작업 유체 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 노즐(36)을 포함한다. 유체 저장부(34)는 스템(26)에 연결된다. 유체 저장부(34)는 적어도 부분적으로 스템(26) 주위에 연장되어 있다. 브러시 유닛(29)을 포함하는 이 실시 형태에서, 브러시 유닛(29)은 적어도 부분적으로 노즐(36) 주위에 연장되어 있다.
노즐(36)은, 유체 저장부(34)로부터 작업 유체를 받고 또한 기구(10)의 사용중에 작업 유체의 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 유체 전달 시스템(40)의 일부분을 이룬다. 노즐(36)의 팁은 유체 출구(42)를 포함하고, 이 출구를 통해 작업 유체의 분출물이 사용자의 치아에 전달된다. 유체 전달 시스템(40)은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 개괄적으로, 유체 전달 시스템(40)은, 유체 저장부(34)로부터 작업 유체를 받기 위한 유체 입구(44)를 포함한다. 이 실시 형태에서, 작업 유체는 액체 작업 유체인데, 이는 바람직하게는 물이다. 유체 전달 시스템(40)은, 유체 입구(44)를 통해 유체 저장부(34)로부터 작업 유체를 끝어 들이고 또한 작업 유체의 분출물을 노즐(36)에 전달하기 위한 펌프 어셈블리를 포함한다. 펌프 어셈블리(46)는 손잡이(12) 내부에 위치되고, 용적형 펌프(48) 및 이 펌프(48)를 구동하기 위한 구동기를 포함한다. 구동기는 바람직하게 모터(50) 및 모터(50)의 회전 운동을 선형 액츄에이터의 선형 운동으로 변환시키기 위한 하나 이상의 기어(나타나 있지 않음)에 의해 모터(50)에 연결되는 선형 액츄에이터를 포함한다. 모터(50)에 전력을 공급하기 위한 배터리(52)가 또한 손잡이(12)에 위치된다. 배터리(52)는 바람직하게는 재충전 가능한 배터리이다.
제 1 도관(54)이 유체 전달 시스템(40)의 유체 입구(44)를 펌프(48)의 유체 입구(56)에 연결한다. 제 1 일방 밸브(58)가 유체 입구(44)와 펌프(48) 사이에 위치되어 있어, 물이 펌프(48)로부터 저방부(34)에 복귀하는 것을 방지한다. 제 2 도관(60)이 펌프(48)의 유체 출구(62)를 노즐(36)에 연결한다. 제 2 일방 밸브(64)가 펌프(48)와 노즐(34) 사이에 위치되어 있어, 물이 펌프(48)에 복귀하는 것을 방지한다. 제어 회로(66)가 모터(50)의 작동을 제어하고, 그래서 모터(50) 및 제어 회로(66)는 펌프(48)를 구동시키기 위한 구동기를 제공한다. 배터리(52)는 제어 회로(66)에 전력을 공급한다. 제어 회로(66)는 모터(50)에 전력을 공급하는 모터 제어기를 포함한다.
이 실시 형태에서, 제어 회로(66)는, 기구(10)의 손잡이(12) 상에 위치하는 버튼(18, 20, 22)을 사용자가 누를 때 발생되는 신호를 받는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 회로(66)는, 기구 내에 위치하는 센서에 의해 발생된 또는 디스플레이 또는 개인 장치와 같은 원격 장치로부터 수신되는 신호를 받을 수 있다. 간략히 하기 위해, 이하의 설명에서, 제어 회로(66)는, 사용자가 버튼(18, 20, 22) 중의 하나를 누를 때 발생되는 신호를 받는다.
위에서 언급한 바와 같이, 유체 저장부(34)는 세정 도구(14)의 스템(26)에 연결되고 적어도 부분적으로 그 스템 주위에 연장되어 있다. 이 실시 형태에서, 유체 저장부(34)는 환형이고, 그래서 스템(26)을 둘러싼다. 유체 저장부(34)는 바람직하게는, 헤드(28)로부터 멀리 있는 스템(26)의 단부에 또는 그 근처에 위치된다. 유체 저장부(34)는 바람직하게는 5 내지 50 ml의 용량을 가지며 이 실시 형태에서는 25 ml의 용량을 갖는다.
유체 입구(44)는 유체 저장부(34)로부부터 작업 유체를 받도록 배치된다. 필터가 유체 입구(44)에 제공되어, 오물이 유체 전달 시스템(40)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 작업 유체는, 유체 저장부(34)와 유체 연통하는 유체 포트(70)로부터 유체 입구(44)에 공급된다. 유체 포트(70)는 세정 도구(14)의 외부 칼라(72)에 위치된다. 이 칼라(72)는 손잡이(12) 및 세정 도구(14)의 스템(26) 모두에 대해 움직일 수 있다. 이 실시 형태에서, 칼라(72)는 세정 도구(14)의 길이 방향 축선 주위로 손잡이(12)에 대해 회전 가능하다. 칼라(72)를 손잡이(12)에 대해 움직이기 위해, 사용자는 한 손으로 손잡이(12)를 잡고 다른 손으로는 칼라(72)를 길이 방향 축선 주위로 원하는 각도 방향으로 돌리게 된다. 칼라(72)는, 약 90°로 분리되어 있는 제 1 및 2 각도 위치 사이에서 손잡이(12)에 대해 움직일 수 있다.
도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 칼라(72)가 손잡이(12)에 대해 제 1 위치에 있을 때, 유체 포트(70)가 노출되어 유체 저장부(34)가 사용자에 의해 재보충될 수 있다. 유체 포트(70)는 손잡이(12)의 본체(16)의 오목 부분(74)에 의해 노출된다. 이 오목 부분(74)은 만곡된 벽(76)을 포함한다. 이 만곡된 벽(76)은, 사용자에 의한 유체 저장부(34)의 충전 또는 재보충 동안에 작업 유체가 노출된 유체 포트(70) 쪽으로 안내되도록 성형되어 있다. 칼라(72)가 손잡이(12)에 대해 제 2 위치에 있을 때, 유체 포트(70)는 손잡이(12)에 의해 막히게 되며, 그래서 유체 포트(70)는 사용자에 의해 겁근이 불가능하게 된다. 유체 포트(70)는 또한 작업 유체를 유체 전달 시스템(40)에 공급하는 역할을 하므로, 제 2 위치에서 유체 포트(70)는 유체 입구(44)와 유체 연통한다.
칼라(72)는 유체 저장부(34)로부터 이격될 수 있지만, 이 실시 형태에서는 칼라(72)는 유체 저장부(34)의 외벽(78)의 일부분을 형성한다. 따라서 유체 저장부(34)의 외벽(78)은 손잡이(12) 및 세정 도구(14)의 스템(26)에 대해 움직일 수 있다. 외벽(78)은 바람직하게 투명하여, 사용자가 유체 저장부(34)의 내용물을 관찰할 수 있고 그래서 유체 저장부(34)가 기구(10)의 원하는 사용 전에 재보충을 필요로 하는지를 평가할 수 있다.
펌프 어셈블리(46)는 도 3 내지 5에 도시되어 있다. 펌프(48)는, 유체 입구(56)(펌프 하우징(80) 측에 위치하고 그래서 도 3 내지 13에서는 보이지 않음) 및 유체 출구(62)가 형성되어 있는 펌프 하우징(80)을 포함한다. 이 펌프 하우징(80)은 유체 입구(56)를 통해 유체를 받기 위한 유체 챔버(82)를 형성하고, 이로부터 유체가 유체 출구(62)를 통해 방출된다.
펌프(48)는 유체 변위 부재를 포함하고, 이 부재는 유체 챔버(82)에 대해 움직일 수 있어 유체를 유체 챔버(82) 안으로 끌어들이고 이어서 유체를 유체 챔버(82)로부터 노즐(36) 쪽으로 보낸다. 유체 변위 부재는 바람직하게 유체 챔버에 대해 왕복 운동가능하다. 이 실시 형태에서, 펌프(48)는 피스톤 펌프의 형태이고, 이 펌프에서 유체 변위 부재는, 유체 챔버(82) 내에서 움직일 수 있는 피스톤(84)이다. 피스톤(84)은 제 1 방향으로 움직여, 유체 저장부(34)로부터 유체를 유체 챔버(82) 안으로 끌어들이고 또한 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 움직여, 유체 쳄버(82)로부터 유체를 노즐(36) 쪽으로 보내게 된다. 이 예에서, 피스톤(84)은, 선형적으로 서로 이격된 위치 사이에서 제 1 선형 경로를 따라 유체 챔버(82) 내부에서 움직일 수 있는 비교적 강성적인 부재이다. 피스톤 시일(85)(O-링일 수 있음)이 피스톤(84) 주위에 연장되어 있어, 유체 챔버(82)와 피스톤(84) 사이에 유밀한 시일을 형성한다. 대안적으로, 펌프는 다이어프램 펌프의 형태일 수 있고, 이 펌프에서는 유체 변위 부재는 유체 챔버(82)의 일측의 경계를 이루는 다이어프램이다. 이러한 펌프에서 다이어프램은 유체를 펌핑하기 위해 상이한 형태 사이에서 구부려지면서 움직일 수 있다.
피스톤(84)은 펌프 어셈블리(46)의 구동기로 구동되는 피동 어셈블리의 일부분을 형성한다. 피동 어셈블리는 피스톤(84)을 구동기에 연결하기 위한 제 1 연결 부재(86)를 포함한다. 이 실시 형태에서, 제 1 연결 부재(86)는 제 1 자석 홀더(88) 내에 유지되는 제 1 영구 자석을 포함한다. 제 1 자석 홀더(88)는 피동 어셈블리의 연결 로드(90)의 일 단부에 연결되고 바람직하게는 그와 일체적으로 되어 있다. 제 1 자석 홀더(88)는 바람직하게, 페라이트 스테인레스강 또는 자성 플라스틱과 같은, 자속(magnetic flux)을 전달하는 재료로 형성된다. 피스톤(84)은 연결 로드(90)의 다른 단부에 연결된다. 이 연결 로드(90)는 선형적인 형상이고, 피스톤(84)의 중심을 통과하는 길이 방향 축선을 갖는다.
펌프(48)는 구동 판(92)을 더 포함한다. 이 구동 판(92)은 환형이고, 피스톤(84)과 제 1 연결 부재(86) 사이에 배치되도록 연결 로드(90) 주위에 연장되어 있다. 구동 판(92)의 중심 구멍의 직경은 연결 로드(90)의 외경 보다 크게 되어 있어, 연결 로드(90) 및 이 연결 로드(90)에 연결되는 피동 어셈블리의 다른 부품이 구동 판(92)에 대해 움직일 수 있다.
펌프 어셈블리(46)는, 펌프(48)의 작동 중에 구동기에 의해 발생된 운동 에너지를 에너지 저장 장치에 저장되는 포텐셜 에너지로 변환시키는 에너지 저장 장치를 포함한다. 이 실시 형태에서, 에너지 저장 장치는 펌프 하우징(80) 내부에 제공되는 제 1 스프링(94)의 형태이다. 제 1 스프링(94)은 압축 스프링이다. 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 스프링(94)은 펌프 하우징(80)과 결합하는 제 1 단부 및 구동 판(92)과 결합하여 이 구동 판(92)을 제 2 방향으로 가압하는 제 2 단부를 갖는다.
선형 액츄에이터는, 모터(50)의 회전 운동을 구동 로드의 선형 운동으로 변환시키는 하나 이상의 기어를 통해 모터(50)에 연결되는 구동 로드(96)를 포함한다. 이 구동 로드(96)는 피동 어셈블리의 연결 로드(90)와 동축으로 정렬된다. 제 1 연결 부재(86)와의 연결을 위한 제 2 연결 부재(98)가 구동 로드(96)의 자유 단부에 연결된다. 구동 로드(96)는 모터(50)에 연결되며, 그래서, 모터(50)의 작동으로, 제 2 연결 부재(98)는 제 1 선형 경로와 동축으로 정렬된 또는 공선적인 제 2 선형 경로를 따라 움직인다. 이 실시 형태에서, 제 2 연결 부재(98)는 제 1 영구 자석과 반대되는 극성을 갖는 제 2 영구 자석을 포함하고, 이는 구동 로드(96)에 연결되는 제 2 자석 홀더(100) 내부에 유지된다. 제 2 자석 홀더(100)는 바람직하게 제 1 자석 홀더(98)와 동일한 재료로 형성된다.
아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 펌프 어셈블리(46)는 많은 작동 모드로 작동될 수 있다. 제 1 작동 모드에서, 펌프(48) 안으로 끌려 들어가서 나중에 그로부터 방출되는 유체의 양은 비교적 많다. 제 2 작동 모드에서, 펌프(48) 안으로 끌려 들어가서 나중에 그로부터 방출되는 유체의 양은 비교적 적다. 제 1 작동 모드에서, 펌프(48) 안으로 끌려 들어가서 나중에 그로부터 방출되는 유체의 양은 바람직하게 0.15 내지 0.25 ml 이다. 제 2 작동 모드에서, 펌프(48) 안으로 끌려 들어가서 나중에 그로부터 방출되는 유체의 양은 바람직하게 0.05 내지 0.20 ml 이다.
펌프 어셈블리(46)가 작동하는 모드는 예컨대 사용자가 손잡이(16)의 버튼(20)을 누르는 것에 반응하여 제어 회로(66)로부터의 입력에 따라 구동기에 의해 제어된다. 이 실시 형태에서, 구동기는 구동 판(92)과 선택적으로 결합하기 위한 가동 스탑(102)의 위치를 변경하여 펌프 어셈블리(46)의 작동 모드를 변경하도록 구성된다. 가동 스탑(102)은, 펌프 어셈블리(46)가 제 1 작동 모드에서 작동하는 후퇴 위치와, 펌프 어셈블리(46)가 제 2 작동 모드에서 작동하고 또한 가동 스탑(102)이 구동 판(92)과 결합하도록 위치되는 전개 위치 사이에서 움직일 수 있다. 이 실시 형태에서, 가동 스탑(102)은, 연결 로드(90) 주위에 연장되어 있는 환형 디스크의 형태이다. 가동 스탑(102)은 구동 판(92)의 외경 보다 큰 직경을 갖는 중심 구멍을 포함하며, 그래서, 가동 스탑(102)이 그의 후퇴 위치에 있을 때, 구동 판(92)은 가동 스탑(102)과 결합하지 않고 중심 구멍을 통과하게 된다. 가동 스탑(102)이 전개 위치로 움직이면, 가동 스탑(102)의 일부분이 구동 판(92)의 경로 안으로 움직이게 된다.
가동 스탑(102)은 제 2 스프링(104)에 의해 후퇴 위치로 가압된다. 제 2 스프링(104)은 압축 스프링의 형태이다. 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 2 스프링(104)은 펌프 하우징(80)과 결합하는 제 1 단부, 및 가동 스탑(102)과 결합하여 제 1 및 2 방향에 수직인 방향으로 가동 스탑(102)을 후퇴 위치 쪽으로 가압하는 제 2 단부를 갖는다. 이 실시 형태에서, 액츄에이터(106)는, 펌프 하우징(80)의 외부에 위치하고 이를 따라 연장되어 있는 아암의 형태이다. 액츄에이터(106)는 펌프 하우징(80)에 연결되어 있는 한쌍의 유지기(108)에 의해 펌프 하우징(80)에 인접하여 유지되며, 그래서 액츄에이터(106)는 펌프 하우징(80)에 대해 슬라이딩할 수 있다.
아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 액츄에이터(106)는, 가동 스탑(102)이 후퇴 위치에 있는 제 1 액츄에이터 위치와, 가동 스탑(102)이 전개 위치에 있는 제 2 액츄에이터 위치 사이에서 움직일 수 있다. 구동기는 액츄에이터(106)를 두 액츄에이터 위치 사이에서 움직이도록 배치된다. 액츄에이터(106)는 제 1 핑거(110)을 포함하고, 이 핑거는, 구동기, 이 실시 형태에서는 구동기의 제 2 자석 홀더(100)와의 선택적인 결합을 위해 제 1 구멍(112)을 통해 펌프 하우징(80) 안으로 돌출하여 액츄에이터(106)를 제 1 액츄에이터 위치로부터 제 2 액츄에이터 위치로 움직인다. 액츄에이터(106)는 제 1 핑거(114)을 포함하고, 이 핑거는, 피동 어셈블리, 이 실시 형태에서는 피동 어셈블리의 제 1 자석 홀더(88)와의 선택적인 결합을 위해 제 2 구멍(116)을 통해 펌프 하우징(80) 안으로 돌출하여 구동기의 작용 하에서 액츄에이터(106)를 제 2 액츄에이터 위치로부터 제 1 액츄에이터 위치로 움직인다.
가동 스탑(102)은 쐐기형 돌출부(118)를 포함하는데, 가동 스탑(102)이 후퇴 위치에 있을 때, 그 돌출부는 펌프 하우징(80)의 구멍(120)을 통해, 액츄에이터(106)에 형성되어 있는 일치적으로 성형된 오목부(122) 안으로 들어가게 된다. 도 6b 및 7b를 참조하면, 가동 스탑(102)이 후퇴 위치에 있을 때, 구동 판(92)은 제 1 스탑(124)과 제 2 스탑(126) 사이에서 움직일 수 있고, 구동 판(92)은 제 1 스프링(94)에 의해 제 2 스탑 쪽으로 가압된다. 스탑(124, 126)은 펌프 하우징(80)의 대향 표면으로 형성된다. 도 10b 및 11b를 참조하면, 가동 스탑(102)이 전개 위치에 있을 때, 구동 판(92)은 가동 스탑(102)과 제 2 스탑(126) 사이에서 움직일 수 있다.
이제, 제 1 작동 모드(가동 스탑이 후퇴 위치에 있음)에 있을 때 펌프 어셈블리(46)의 작동을 도 6 내지 9를 참조하여 설명한다. 도 6a 내지 6c는, 유체 챔버(82) 내부에 유체가 없을 때 펌프 어셈블리(46)의 상태를 도시한다. 도 6a에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 및 2 연결 부재(86, 88)는 자기적 인력을 통해 함께 연결되고, 그래서 펌프(48)가 구동기에 연결된다. 피동 어셈블리는 구동기의 작용 하에서 펌프 하우징(80)에 대해 위치되며, 그레서 피스톤(84)은 제 1 위치에 있다. 도 6c에 나타나 있는 바와 같이, 피스톤(84)이 구동기에 의해 제 1 위치로 움직임으로써, 제 1 자석 홀더(88)가 액츄에이터(106)의 제 2 핑거(114)와 결합하여 액츄에이터(106)를 그의 제 1 액츄에이터 위치에 위치시킨 상태이다. 이리하여, 도 6b에 나타나 있는 바와 같이, 가동 스탑(102)은 제 2 스프링(104)의 작용 하에서, 쐐기형 돌출부(118)가 액츄에이터(106)의 오목부(122) 내에 위치되는 후퇴 위치로 움직일 수 있다. 구동 판(92)은 제 1 스프링(94)에 의해 제 2 스탑(126)에 가압된다.
일정량의 유체를 유체 챔버(82) 안으로 끌어 들이기 위해, 제어 회로(66)는 모터를 제 1 모터 방향으로 작동시켜, 구동 로드(96)가 제 1 선형 방향으로 움직여 피스톤(84)이 그의 제 1 위치로부터 멀어지게 움직이게 된다. 이 실시 형태에서, 도 7a 및 7b에 나타나 있는 바와 같이, 구동 로드(96)는 피스톤(84)을 약 15 mm/sec의 평균 속도로 움직여, 피스톤(84)이 그의 제 1 위치로부터 제 2 위치로 움직인다. 피스톤(84)이 제 2 위치 쪽으로 움직임에 따라, 피스톤(84)은 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 제 3 위치에서 구동 판(92)과 결합한다. 따라서, 피스톤(84)이 제 3 위치로부터 제 2 위치로 움직임에 따라, 제 1 스프링(94)이 압축되어, 운동 에너지를 압축된 제 1 스프링(94)에 저장되는 포텐셜 에너지로 변환시킨다. 압축된 제 1 스프링(94)은 그래서 구동 판(92)에 작용하여 구동 판(92) 및 이 구동 판(92)과 결합하는 피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압하게 된다.
피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압하는 제 1 스프링(94)의 힘은 연결 부재(86, 98) 사이이 자기적 인력 보다 낮아서, 피스톤(84)이 제 2 위치 쪽으로 움직일 때 펌프(48)는 구동기에 연결된 상태로 유지된다. 피스톤(84)이 제 2 위치에 도달하면, 구동 판(92)은 제 1 스탑(124)과 결합하여, 피스톤(84)이 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제한다.
피스톤(84)이 제 2 위치에 있을 때, 펌프 어셈블리(46)는 준비 상태에 있게 된다. 사용자가 노즐(36)로부터 작업 유체의 분출물을 전달하기 위해 손잡이(16)의 버튼(18)을 누를 때까지, 펌프 어셈블리(46)는 준비 상태로 유지된다.
사용자가 버튼(18)을 조작하면, 제어 회로(66)는 모터(50)를 제 1 모터 방향으로 작동시켜 구동 로드(96)가 제 1 선형 방향으로 움직이게 된다. 이에 따라, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직인다. 제 2 연결 부재(98)를 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직이는데에 필요한 비교적 높은 모터 토크 때문에, 구동 로드(96)는 약 10 mm/sec의 감소된 속도로 움직인다. 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직임에 따라, 연결 부재(86, 98) 사이의 자기적 인력이 빠르게 감소된다. 제 2 연결 부재(98)가 바람직하게는 0.5 내지 1.0 mm(이 실시 형태에서는 약 0.75 mm)의 거리로 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직이면, 피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압하는 제 1 스프링(94)의 힘은 반대 방향으로 작용하는 연결 부재(86, 98) 사이의 인력 보다 크게 된다. 결과적으로, 펌프(48)는 구동기로부터 분리되고, 그래서, 압축된 제 1 스프링(94)이 그의 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 팽창하여 펌프(48)를 역으로 작동시킬 수 있다. 피스톤(84)은 제 1 스프링(94)의 작용 하에서 신속하게 다시 제 1 위치 쪽으로 빠르게 움직여, 작업 유체의 분출물을 유체 출구(62)를 통해 노즐(36) 쪽으로 가압하게 된다. 펌프 어셈블리(46)가 준비 상태로부터, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 충분히 멀어지게 움직여 제 1 연결 부재(86)를 제 2 연결 부재(98)로부터 분리시키고 그래서 펌프(48)를 구동기로부터 분리시키는 상태로 움직이는데 걸리는 시간은 바람직하게 5 내지 30 ms, 더 바람직하게는 5 내지 15 ms 이고 이 실시 형태에서는 약 8 ms 이다.
작업 유체의 분출물이 유체 챔버(82)로부터 방출된 직후의 펌프 어셈블리(46)의 상태가 도 8에 도시되어 있다. 구동 판(92)은 제 1 스프링(94)에 의해 제 2 스탑(126)에 가압되었다. 유체 챔버(82) 내부에 있는 유체(바람직하게는 물)의 저향 때문에, 피스톤(84)은 제 1 위치로 완전히 복귀하지 않고, 제 1 위치와 제 3 위치 사이의 위치에 있게 되며, 그래서 소량의 유체가 유체 챔버(82)에 남아 있게 된다.
작업 유체의 분출물이 유체 챔버(82)로부터 방출된 직후에, 펌프 어셈블리(46)는 준비 상태로 복귀된다. 먼저, 모터(50)가 제어 회로(66)에 의해 역 모터 방향으로 작동되어, 구동 로드(96)를 제 2 선형 방향으로 움직여 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 분배(86) 쪽으로 움직이게 된다. 제 2 연결 부재(98)를 제 1 연결 부재(86) 쪽으로 움직이는데에 필요한 비교적 낮은 모터 토크 때문에, 구동 로드(96)는 약 25 mm/sec의 증가된 속도로 움직인다.
유체 방출 후에 일정량의 유체가 유체 챔버(82) 내에 남아 있으면, 펌프 어셈블리(46)가 도 9에 나타나 있는 상태에 있을 때 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)와 결합하게 된다. 구동기가 펌프(48)에 재연결되는데에 걸리는 시간은 바람직하게 0.10 내지 0.25 초이고, 이 실시 형태에서는 약 0.16 초이다. 그러나, 방출 후에 유체가 유체 챔버(82) 내에 남아 있지 않으면, 예컨대, 유체 어셈블리(46)가 준비 상태로 움직였을 때 유체 챔버(82)가 충전될 수 있게 하기 위해 유체 저장부(34)와 제 1 유체 도관(54)에 남아 있는 유체가 불충분하면, 펌프 어셈블리(46)가 도 6a에 나타나 있는 상태에 있을 때, 제 2 연결 부재(98)는 제 1 연결 부재(86)와 결합하게 된다. 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)에 연결되는 위치는 제어 회로(66)에 의해, 예컨대 (ⅰ) 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)에 연결되는 위치(펌프 하우징(80)에 대한 위치) 또는 피스톤(84)이 제 1 위치 쪽으로 움직일 때의 제 1 연결 부재(84)의 감속을 검출하기 위한 홀 효과 센서, (ⅱ) 유체 챔버(82) 내부의 유체 밀도를 검출하기 위한 용량성 센서, 및 (ⅲ) 펌프(48)의 유체 입구(56)에서의 유체 압력을 검출하기 위한 진공 스위치 중의 하나 이상으로부터 받은 신호로부터 검출될 수 있다. 펌프 어셈블리(46)가 도 6a에 나타나 있는 상태에 있을 때 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)와 결합한 것을 제어 회로(66)가 검출한 경우, 제어 회로(66)는 모터(50)를 정지시킬 수 있고 디스플레이(24)에 경보를 발생시켜 사용자에게 유체 저장부(34)를 재보충하라고 권고한다. 일단 유체 저장부(34)가 사용자에 의해 재보충되면, 사용자는 손잡이(12)에 있는 버튼(18, 20, 22) 중의 하나를 사용하여 경보를 소거할 수 있고 그래서 제어 회로(66)는 펌프 어셈블리(46)가 준비 상태로 되게 계속 움직이게 할 수 있다.
이제 구동기가 펌프(48)에 연결된 상태에서, 제어 화로(66)는 모터를 제 1 모터 방향으로 작동시켜 피스톤(84)을 제 2 위치로 복귀시킨다. 펌프 어셈블리(46)가 도 9에 도시되어 있는 상태로부터 다시 준비 상태로 움직이는데에 걸리는 시간은 바람직하게 0.2 내지 0.4 초이다. 피스톤(84)이 이들 두 상태 사이에서 움직일 때 이동하는 거리는 바람직하게 3 내지 5 mm 이고, 이 실시 형태에서는 약 4 mm 이다.
유체 챔버(84)를 재보충할 수 있는 충분한 유체가 유체 저장부(34)에 저장되어 있다면, 사용자가 제 1 유체 분출물을 방출하기 위해 버튼(18)을 조작한 후에 펌프 어셈블리(46)가 제 2 유체 분출물을 방출하기 위해 준비 상태로 복귀하는데에 걸리는 시간은 바람직하게 0.4 내지 0.6 초이고, 바람직하게는 약 0.5 초이다. 이리하여, 펌프 어셈블리(46)가 작동되어 약 2 Hz의 빈도로 유체 분출물을 방출할 수 있다.
펌프 어셈블리(46)의 작동 모드를 제 2 작동 모드로 변경하기 위해, 이 실시 형태에서 사용자는 손잡이(12)의 버튼(20)을 누른다. 도 7b에 도시되어 있는 펌프 어셈블리(46)의 준비 상태로부터, 모터(50)는 제 1 모터 방향으로 작동되어 구동 로드(96)를 제 1 선형 방향으로 움직여, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직이며, 이 결과, 펌프 출구(62)로부터 유체 분출물이 방출된다. 제 1 작동 모드에 있는 구동기의 작동과는 달리, 유체 방출 후에 모터(50)가 제 1 모터 방향으로 계속 작동되어, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직이고, 그래서 펌프 어셈블리(46)는 도 10a 내지 10c에 도시되어 있는 상태를 취하게 된다. 펌프 어셈블리(46)가 이 상태 쪽으로 움직임에 따라, 도 10a 내지 10c에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 자석 홀더(100)는 액츄에이터(106)의 제 1 핑거(110)와 결합하여 액츄에이터(106)를 제 1 액츄에이터 위치로부터 제 2 액츄에이터 위치로 움직인다. 액츄에이터(106)가 제 1 액츄에이터 위치로부터 멀어지게 움직임에 따라, 가동 스탑(102)의 쐐기형 돌출부(118)의 팁이 오목부(122)의 경사면을 따라 슬라이딩하게 되며, 그리하여, 가동 스탑(102)이 제 2 스프링(104)의 힘에 대항하면서 후퇴 위치로부터 전개 위치로 움직이게 된다. 특히 도 10b를 참조하면, 가동 스탑(102)이 전개 위치에 있을 대, 쐐기형 돌출부(118)는 오목부(122)의 외부에 위치되며 가동 스탑(102)의 일부분이 구동 판(92)의 경로 내에서 구동 판(92)과 제 1 스탑(124) 사이에 위치된다.
펌프 어셈블리(46)가 제 2 작동 모드에 있게 된 직후, 펌프 어셈블리(46)는 감소된 양의 유체가 유체 챔버(84)에 저장되는 준비 상태로 복귀된다. 펌프 어셈블리(46)를 준비 상태에 두기 위해, 모터(50)는 먼저 제어 회로(66)에 의해 역 모터 방향으로 작동되어 구동 로드(96)를 제 2 방향으로 움직여 제 2 연결 부재(98)를 제 1 연결 부재(86) 쪽으로 움직인다. 유체 방출 후에 일정량의 유체가 유체 챔버(82) 내에 남아 있으면, 펌프 어셈블리(46)가 도 11에 나타나 있는 상태에 있을 때, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)와 결합하고, 그렇지 않으면, 제어 회로(66)는 제 1 작동 모드에서 처럼 유체 챔버(82) 내의 유체 부족을 검출하고 사용자가 유체 저장부(34)를 재보충하기 위한 경보를 발생시키게 된다.
일단 구동기가 펌프(48)에 연결되면, 제어 회로(66)는 모터를 제 1 모터 방향으로 작동시켜 구동 로드(96)를 제 1 방향으로 움직이고, 그래서 피스톤(84)을 제 2 위치로 움직여 일정량의 유체를 유체 챔버(82) 안으로 끌어들이게 된다. 피스톤(84)이 제 2 위치 쪽으로 움직임에 따라, 피스톤(84)은 제 3 위치에서 구동 판(92)과 다시 결합하고, 그래서, 피스톤(84)이 제 3 위치로부터 제 2 위치 쪽으로 움직임에 따라, 피스톤(84)은 압축된 제 1 스프링(94)의 힘에 대항하여 움직이고, 그 스프링은 구동 판(92)에 작용하여 구동 판(92) 및 이 구동판(92)과 결합하는 피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압하게 된다. 그러나, 이 제 2 작동 모드에서는, 도 12a 및 12b에 도시되어 있는 바와 같이, 피스톤(84)이 제 2 위치에 도달하기 전에, 구동 판(92)은 가동 스탑(102)과 결합하여, 피스톤(84)이 제 3 위치와 제 2 위치 사이의 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하고, 그 결과, 피스톤(84)의 움직임이 스탑에 의해 억제되기 전에, 더 적은 양의 유체가 유체 챔버(82) 안으로 끌려 들어가게 된다.
사용자가 노즐(36)로부터 작업 유체의 분출물을 전달하기 위해 손잡이(16)의 버튼(18)을 누를 때까지, 펌프 어셈블리(46)는 이 준비 상태로 유지된다. 사용자가 버튼(18)을 조작하면, 제어 회로(66)는 모터(50)를 제 1 모터 방향으로 작동시켜 구동 로드(96)를 제 1 방향으로 움직이고 그래서 제 2 연결 부재(98)를 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직인다. 제 1 작동 모드에서 처럼, 제 2 연결 부재(98)가 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직임에 따라, 연결 부재(86, 98) 사이의 자기적 인력이 빠르게 감소한다. 제 2 연결 부재(98)가 바람직하게 0.5 내지 1.0 mm, 이 실시 형태에서는 0.75 mm의 거리로 제 1 연결 부재(86)로부터 멀어지게 움직이면, 피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압하는 제 1 스프링(94)의 힘은 반대 방향으로 작용하는 연결 부재(86, 98)) 사이의 인력 보다 크게 된다. 결과적으로, 펌프(48)는 구동기로부터 분리되고, 그래서, 압축된 제 1 스프링(94)이 그의 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 팽창하여 펌프(48)를 역으로 작동시킬 수 있다. 피스톤(84)은 제 1 스프링(94)의 작용 하에서 신속하게 다시 제 1 위치 쪽으로 빠르게 움직여, 작업 유체의 분출물을 유체 출구(62)를 통해 노즐(36) 쪽으로 가압하게 된다.
작업 유체의 분출물이 유체 챔버(82)로부터 방출된 직후의 펌프 어셈블리(46)의 상태가 도 13에 도시되어 있다. 유체 분출물이 펌프 어셈블리(46)로부터 방출된 직후에, 펌프 어셈블리(46)는 준비 상태로 복귀된다.
펌프 어셈블리(46)는 또한 퍼지(purge) 모드로 작동되어, 펌프(48)의 상류에 위치하는 유체 전달 시스템의 일부분, 즉 유체 저장부(34) 및 제 1 유체 도관(54)으로부터 유체를 비울 수 있다. 퍼지 모드에서 펌프 어셈블리(46)의 작동은 사용자가 손잡이(12) 상의 버튼(22)을 조작하여 개시될 수 있다. 펌프 어셈블리(46)가 2개의 작동 모드 중 하나에서 준비 상태에 있을 때, 퍼지 모드가 사용자에 의해 선택되면, 제어 회로(66)는 모터를 제 1 모터 방향으로 작동시켜 유체 분출물을 유체 챔버(82) 및 노즐(36)로부터 방출시킨다. 전술한 바와 같이, 일단 유체 분출물이 유체 챔버(82)로부터 방출되면, 모터(50)가 제어 회로(66)에 의해 역 모터 방향으로 작동되어 제 2 연결 부재(98)를 제 1 연결 부재(86) 쪽으로 움직여 피스톤(84)을 구동기에 연결하게 된다. 이 퍼지 모드에서, 모터(50)는 제어 회로(66)에 의해 작동되어, 피스톤(84)을 제 1 위치와 제 3 위치 사이에서 신속하게 진동시켜, 비교적 소량의 유체를 유체 저장부(34)로부터 유체 쳄버(82) 안으로 끌어 들이고 그 양의 유체를 유체 챔버(82)로부터 방출한다. 피스톤(84)은 제 1 스프링(94)의 힘에 대항하여 움직이고 있지 않으므로, 모터 토크 요구는 비교적 낮고, 그래서, 모터(50)는, 예컨대 구동 로드(96)를 25 내지 50 mm/sec의 속도로 움직여 피스톤(84)을 제 1 위치와 제 3 위치 사이에서 진동시키기 위해, 퍼지 모드에서 비교적 빠른 속도로 작동될 수 있다. 일단 펌프 어셈블리(46)으로부터의 유체 방출이 중단되면, 사용자는 손잡이(12)의 버튼(22)을 조작하여 퍼지 모드를 중단할 수 있다.
전술한 실시 형태에서, 제 1 연결 부재(86)와 제 2 연결 부재(98) 각각은 각각의 영구 자석을 포함한다. 도 14a 및 14b는, 제 1 연결 부재(86')가 강자성 재료를 포함하고 바람직하게 제 1 자석 홀더(88)의 연장부를 형성하는 대안적인 구성을 도시한다. 가동 스탑(102), 제 2 스프링(104) 및 액츄에이터(106)는 제 1 연결 부재(86') 주위에 연장되어 있는 코일(130)로 대체되어 있다. 이 코일(130)은 제어 회로(66)에 연결된다. 전술한 바와 같이, 제 2 연결 부재(98')는 자석 홀더(100') 내부에 유지되는 영구 자석을 포함한다.
전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 연결 부재(86, 98)는 자기적 인력을 통해 함께 연결되고, 그래서 펌프(48)가 구동기에 연결된다. 예컨대, 피스톤(84)이 유체 챔버(82) 내부의 선택된 위치로 움직였을 때, 펌프(48)를 구동기로부터 분리하기 위해, 코일(130)이 제어 회로(66)에 의해 통전되어, 영구 자석에 의해 발생된 자기장과 간섭하는 자기장을 발생시킨다. 코일(130)의 크기 및 코일(130)에 공급되는 전류는, 코일(130)이 통전되면, 제 1 스프링(94)의 힘(피스톤(84)을 제 1 위치 쪽으로 가압함)이 연결 부재 사이의 인력(반대 방향으로 작용함) 보다 크게 되도록코일(130)에 의해 발생된 자기장이 연결 부재 사이의 인력을 감소시키도록 선택된다. 결과적으로, 펌프(48)는 구동기로부터 분리되고, 그리하여, 압축된 제 1 스프링(94)이 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 팽창하고 펌프(48)를 역으로 작동시켜 유체를 유체 챔버(82)로부터 내보내게 된다. 일단 제 1 스프링(94)에 의한 펌프(48)의 작동이 수행되면, 코일(130)이 제어 회로(66)에 의해 통전 해제되어, 구동기가 전술한 바와 같이 작동되어 펌프(48)를 구동기에 다시 연결한다. 통전된 코일(130)에 의해 발생된 자기장의 크기에 따라, 피스톤(84)이 피스톤(84)의 제 1 위치와 피스톤(84)의 제 2 위치 사이의 선택된 위치에 있을 때 펌프(48)는 구동기로부터 분리될 수 있다.

Claims (19)

  1. 치아 세정 기구를 위한 펌프 어셈블리로서,
    유체 공급원에 연결될 수 있는 유체 입구, 유체 출구, 및 유체 변위 부재를 갖는 유체 챔버를 포함하는 용적형 펌프;
    상기 유체 입구를 통해 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 상기 유체 변위 부재가 제 1 선형 경로를 따라 상기 유체 챔버에 대해 움직이도록 펌프를 작동시키기 위한 구동기;
    상기 펌프의 작동 동안에 구동기 의해 발생된 운동 에너지를 포텐셜 에너지로 변환시키고 그 포텐셜 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 장치;
    상기 펌프에 연결되는 제 1 연결 부재 및 상기 구동기에 연결되는 제 2 연결 부재 - 상기 연결 부재들은 함께 연결되어, 유체를 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 상기 구동기가 펌프를 작동시킬 수 있게 함; 및
    상기 에너지 저장 장치가 저장된 포텐셜 에너지를 사용하여 펌프를 역으로 작동시켜 유체의 분출물을 유체 챔버로부터 유체 출구를 통해 가압하기 위해 상기 연결 부재들을 분리시키기 위한 분리 수단을 포함하고,
    상기 구동기는 상기 제 1 선형 경로와 동축으로 정렬되는 제 2 선형 경로를 따라 상기 제 2 연결 부재를 왕복 운동시키도록 구성되어 있는, 치아 세정 기구를 위한 펌프 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결 부재를 유체 변위 부재에 연결하는 연결 로드를 포함하는 펌프 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 변위 부재 및 제 1 연결 부재는 상기 연결 로드의 양 단부에 위치되는, 펌프 어셈블리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동기는 모터, 이 모터와 상기 제 2 연결 부재에 연결되는 선형 액츄에이터, 및 제 2 연결 부재를 상기 유체 챔버에 대해 움직이도록 상기 모터를 구동시키기 위한 제어 회로를 포함하는, 펌프 어셈블리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 변위 부재는 상기 유체 입구를 통해 유체를 상기 유체 챔버 안으로 끌어 들이기 위해 제 1 위치로부터 제 2 위치로 움직일 있는, 펌프 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분리 수단은 상기 유체 변위 부재가 상기 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위한 스탑을 포함하는, 펌프 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    일 작동 모드에서, 상기 구동기는 (a) 상기 제 2 연결 부재를 제 1 방향으로 움직여 제 1 연결 부재와 결합하게 하고 또한 그래서 펌프를 구동기에 연결하고, (b) 이어서 상기 제 2 연결 부재를 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 움직여 상기 유체 변위 부재를 상기 제 2 위치로 움직이고, 그리고 (c) 제 2 연결 부재를 제 2 방향으로 움직여 연결 부재들을 분리시키고 그래서 펌프를 구동기로부터 해제시키도록 구성되어 있고, 상기 유체 변위 부재는 에너지 저장 장치의 작용 하에서 상기 제 1 위치 쪽으로 움직여 상기 유체 출구를 통해 유체의 분출물을 가압하는, 펌프 어셈블리.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 스탑은 유체 챔버에 연결되어 있는, 펌프 어셈블리.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탑은 펌프의 하우징의 벽에 의해 제공되는, 펌프 어셈블리.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 변위 부재가 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 제 3 위치로부터 제 2 위치 쪽으로 움직임에 따라 상기 유체 변위 부재와 함께 움직이는 구동 판을 포함하고, 상기 스탑은 구동 판과 결합하여, 유체 변위 부재가 상기 제 2 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하도록 배치되어 있는, 펌프 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 장치는 상기 구동 판과 결합하는 스프링을 포함하는, 펌프 어셈블리.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 변위 부재가 제 1 위치와 제 3 위치 사이에 있을 때 상기 구동 판이 유체 변위 부재와 결합하는 것을 방지하기 위한 제 2 스탑을 포함하는 펌프 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 스탑은 상기 유체 챔버에 연결되어 있는, 펌프 어셈블리.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 스탑은 상기 펌프의 하우징의 벽에 의해 제공되는, 펌프 어셈블리.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동기는 퍼지(purge) 모드에서 선택적으로 작동 가능하고, 퍼지 모드에서, 구동기는 상기 유체 변위 부재를 상기 제 1 위치와 제 3 위치 사이에서 왕복 운동시켜 상기 유체 입구를 통해 일정량의 유체를 끌어 들이고 이어서 그 일정량의 작업 유체를 유체 출구를 통해 가압하도록 구성되어 있는, 펌프 어셈블리.
  16. 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 수단은, 상기 유체 변위 부재가 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 중간 위치를 넘어 움직이는 것을 억제하기 위해 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서 움직일 수 있는 가동 스탑을 포함하는, 펌프 어셈블리.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가동 스탑을 후퇴 위치 쪽으로 가압하기 위한 스프링, 및 스프링의 힘에 대항하여 상기 가동 스탑을 상기 전개 위치 쪽으로 선택적으로 움직이기 위한 액츄에이터를 포함하는 펌프 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동기는, 액츄에이터를 상기 스프링이 가동 스탑을 후퇴 위치 쪽으로 가압할 수 있게 해주는 제 1 액츄에이터 위치로부터, 상기 가동 스탑을 전개 위치 쪽으로 움직이기 위한 제 2 액츄에이터 위치로 움직이도록 배치되는, 펌프 어셈블리.
  19. 치아 세정 기구로서,
    손잡이;
    작업 유체를 저장하기 위한 유체 저장부; 및
    상기 유체 저장부로부터 작업 유체를 받고 작업 유체의 분출물을 사용자의 치아에 전달하기 위한 유체 전달 시스템을 포함하고,
    상기 유체 전달 시스템은 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 펌프 어셈블리를 포함하는, 치아 세정 기구.
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