TW201402947A - 二流體泵 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種具有殼體及一隔膜設於殼體內之泵。一連接於一致動器之隔膜將殼體分隔成一第一腔室及一第二腔室。各腔室包括一單向入口閥及一單向出口閥。致動器在第一方向之移動導致第一腔室之容積收縮及導致第一流體從第一腔室排出，同時導致第二腔室之容積膨脹及抽取第二流體通過第二單向入口閥。致動器在第二方向之移動則具有相反效應，其導致第一流體排放至第一腔室及第二流體通過第二單向出口閥排出。第一及第二流體在一混合腔室中結合及形成泡沫，其在一出口排出。

Description

二流體泵 相關申請案

本發明主張於2012年2月14日提出的美國專利暫時申請案第61/598,443號「Two Fluid Pump」之優先權及權益，其係以引用的方式併入本文中。

本發明大抵關於施配器系統及一用於施配二泡沫式流體之泵送系統。

流體施配器系統，諸如流體肥皂及衛生洗滌劑施配器，其提供使用者在施配器啟動時有預定流體量。此外，有時候想要施配泡沫形式之流體。泡沫大抵上是藉由將空氣注入流體內，以產生液體與氣泡之泡沫狀混合物而成。

在此揭露泵之示範性實施例。在一些示範性 實施例中，一泵具有一殼體及一設置於殼體內之隔膜。隔膜將殼體分隔成一第一腔室及一第二腔室。各腔室包括一容許流體進入腔室之單向入口閥及一容許加壓流體流出腔室之單向出口閥。一致動器連接於隔膜。致動器在第一方向之移動導致第一腔室之容積收縮及導致第一流體從第一腔室排出，同時導致第二腔室之容積膨脹及抽取第二流體通過第二單向入口閥。致動器在第二方向之移動則具有相反效應，其導致第一腔室之容積膨脹及抽取第一流體通過第一單向入口閥，並收縮第二腔室之容積，導致第二流體排出通過第二單向出口閥。一混合腔室係供流體流通於單向出口閥，且第一及第二流體在混合腔室中結合及形成泡沫。

施配器之示範性實施例包括一施配器殼體及一泵系統。泵系統包括一殼體及一隔膜。隔膜將殼體分隔成二腔室。隔膜具有一第一位置，其減小第一腔室之容積並膨脹第二腔室之容積。此外，隔膜具有一第二位置，其膨脹第一腔室之容積並減小第二腔室之容積。隔膜至第一位置之移動導致流體從第一腔室排出及流體被抽入第二腔室；及隔膜至第二位置之移動導致流體從第二腔室排出及流體被抽入第一腔室。

產生泡沫之示範性方法包含提供一泵，其具有一第一腔室及一第二腔室，並由一隔膜分隔。提供一含有酸之第一流體，及一含有鹼之第二流體。移動隔膜至第一位置即導致第一流體被泵送至一混合腔室且第二流體被 抽入第二腔室；及移動隔膜至第二位置即導致第二流體被泵送至混合腔室且第一流體被抽入第一腔室。一化學反應發生於第一流體與第二流體之間，導致氣體生成且混合物排出成為泡沫。

再填充單元之示範性實施例亦提供如下。一用於二流體泡沫施配器之示範性再填充單元包括一第一貯槽及一第二貯槽，其形成於二片材料之間，一延伸至第一貯槽之第一管件及一延伸至第二貯槽之第二管件。第一管件及第二管件至少部分由片材圍繞，一混合腔室亦包括在內，其中混合腔室係以供流體流通於第一管件及第二管件。一出口噴嘴位於混合腔室下游處。來自於第一流體貯槽之第一流體及來自於第二流體貯槽之第二流體係在混合腔室中結合及形成泡沫，其排出出口噴嘴外。

100‧‧‧泵送系統

101‧‧‧泵

102‧‧‧殼體

104‧‧‧隔膜

106‧‧‧活塞

108‧‧‧密封構件

112‧‧‧第一腔室

114‧‧‧第二腔室

120‧‧‧單向入口閥

122‧‧‧管件

124‧‧‧第一流體貯槽

130‧‧‧單向入口閥

132‧‧‧管件

134‧‧‧第二流體貯槽

140‧‧‧單向出口閥

142‧‧‧管件

144‧‧‧混合腔室

146‧‧‧單向出口閥

148‧‧‧管件

150‧‧‧出口噴嘴

400‧‧‧施配器

401‧‧‧泵

402‧‧‧殼體

404‧‧‧隔膜

406‧‧‧活塞

408‧‧‧密封構件

412‧‧‧第一腔室

414‧‧‧第二腔室

420‧‧‧第一單向止回閥

424‧‧‧第一流體貯槽

430‧‧‧第二單向止回閥

434‧‧‧第二流體貯槽

440‧‧‧第一單向出口止回閥

442‧‧‧管件

444‧‧‧混合腔室

446‧‧‧第二單向出口止回閥

448‧‧‧管件

450‧‧‧電動馬達

452‧‧‧齒輪裝置

454‧‧‧連桿組

500‧‧‧泡沫施配系統

502‧‧‧施配器殼體

508‧‧‧再填充單元

512‧‧‧陰影區

514‧‧‧貯槽

516‧‧‧貯槽

518A、518B‧‧‧配件

520‧‧‧管件

521‧‧‧端部

522‧‧‧管件

523‧‧‧端部

524‧‧‧混合腔室

526‧‧‧噴嘴

530‧‧‧單向止回閥

532‧‧‧單向止回閥

540‧‧‧單向止回閥

542‧‧‧單向止回閥

A‧‧‧熔接區

本發明之上述及其他特性與優點可以從說明及附圖中獲得瞭解，其中：圖1揭示根據本發明之一實施例之一示範性泵送系統100；圖2揭示示範性泵送系統100之泵在第一泵送及啟動注給位置；圖3揭示示範性泵送系統100之泵在第二泵送及啟動注給位置；圖4揭示一施配器具有一示範性泵送系統之 實施例；及圖5揭示一泡沫施配系統具有二流體泵之另一實施例。

圖1揭示一泵送系統100之概略圖。泵送系統100包括一泵101。泵101具有一殼體102。殼體102係由隔膜104分隔成一第一腔室112及一第二腔室114。隔膜104可以使用任意撓性材料製成，例如薄彈性材料、塑膠、橡膠，或甚至一片金屬。一致動器，例如活塞106，其連接於隔膜104及延伸通過殼體102。一密封構件108形成活塞106與殼體102之間之一流體緊密封閉。泵送系統可以使用於壁掛型施配器、桌上型施配器或個人手持型施配器。

第一腔室112具有一單向入口閥120，以容許第一流體進入泵101及防止第一腔室112中之流體流出第一腔室112。第一腔室112亦包括一單向出口閥140，以容許流體通過管件142而流出第一腔室112及進入混合腔室144。相似地，第二腔室114包括一單向入口閥130，以容許流體進入第二腔室114，及包括一單向出口閥146。單向出口閥146容許流體流出第二腔室114及通過管件148而進入混合腔室144。上述單向入口及出口閥可以是任意類型之單向閥，例如蕈形閥、舌形閥、錐形閥、傘形閥、碟形閥、鴨嘴閥、等等。一出口噴嘴150位於混 合腔室之下游處，用於施配藉由結合兩流體而形成之泡沫。在一些實施例中，出口噴嘴150含有一列擋板(圖中未示)，以在兩流體通過及混合時增加混合紊流。在一些實施例中，噴嘴係呈窄長形，使兩流體混合在一起。

泵送系統100亦包括一用於容置第一流體之第一流體貯槽124及一用於容置第二流體之第二流體貯槽134。第一流體貯槽124係經過管件122及單向入口閥120以供流體流通於第一腔室112。第二流體貯槽134係經過管件132及入口閥130以供流體流通於第二腔室114。在一實施例中，泵101直接連接於第一及第二流體貯槽124、134。選項性地，本系統可以顛倒過來且泵101直接連接於第一及第二流體貯槽124、134，及管件122、132可以不需要，因為流體係因重力而流入第一及第二腔室112、114。在一實施例中，第一及第二流體貯槽124、134係可收縮式及管件122、132可以不需要，因為真空壓力將流體抽出貯槽外。

圖2及3揭示泵101操作情形。在圖2中，活塞106向內移及隔膜104向內彎。在此位置，第一腔室112之容積減小，導致單向入口閥120呈現關閉位置，及其迫使第一腔室112內之流體排出單向出口閥140外。同時，第二腔室114之容積膨脹而在第二腔室114中產生真空。真空導致單向出口閥146關閉及從第二流體貯槽134抽取流體通過單向入口閥130。

反之，當活塞106向外移時，隔膜104向外 彎(如圖3中所示)，導致第一腔室112之容積膨脹，即關閉單向出口閥140及從第一流體貯槽124抽取流體通過單向入口閥120。第二腔室114之容積減小，導致單向入口閥130關閉及迫使流體通過單向出口閥146流出。

請回到圖1，第一流體從第一腔室112流動通過管件142及進入混合腔室144。第二流體則從第二腔室114流動通過管件148及進入混合腔室144。當第一及第二流體結合時，即發生一化學反應。化學反應使流體產生泡沫，且泡沫排出噴嘴150外。在一實施例中，第一及第二流體係相對於彼此而以一相交角進入混合腔室144，使得流體彼此碰撞。在一實施例中，該角在30與180度之間。

此外，在一實施例中，從管件142、148進入混合腔室144之開孔限制流體之流動，使得第一及第二流體之速度隨著其進入混合腔室144而增加。

在一實施例中，第一流體包括弱酸及第二流體包括弱鹼。當兩流體結合時，則生成氣體。此外，流體之一或兩者可含有蠟。兩流體結合所產生之氣體係混合及積聚於蠟中及形成一厚泡沫。

根據本發明製成之泵101可以是任意尺寸。在一實施例中，泵101係大到足以將適量流體移動少許周。此一泵可用低頻率操作。

在一實施例中，泵101小及以高頻率操作，隨著每一行程將少量之各液體移動至混合腔室144內。少 量液體之快速移動則導致兩流體在混合腔室144中較激烈的混合。在一實施例中，泵101循環之頻率係大於每秒鐘約30周及在另一實施例中為大於每秒鐘約60周。儘管大泵之實施例曾揭述有比較小泵者低之循環頻率，但是較高循環頻率之較大泵及較低循環頻率之較小泵在此也是可預見的。

致動器106可做電氣性或機械性移動。在一實施例中，一電動馬達轉動一齒輪且旋轉運動轉換成往復式直線運動，以來回移動活塞106。電動馬達可以是交流電源(例如120 VAC)或直流電源(例如6 VDC)操作型，及其可以是電池操作型。在一實施例中，一附接於適當齒輪裝置之手動推桿將直線運動轉換成旋轉運動及轉換成往復運動，以來回移動活塞106。齒輪裝置可以使一較短行程轉換成大量往復式循環。

圖4揭示一具有一泵401之施配器400。泵401相似於泵101。泵401具有一殼體402，殼體包括一隔膜404，將殼體402分隔成一第一腔室412及一第二腔室414。第一腔室412包括一第一單向止回閥420，以供流體流通於一第一流體貯槽424。第一腔室412亦包括一第一單向出口止回閥440。第二腔室414包括一第二單向止回閥430，以供流體流通於一第二流體貯槽434。第二腔室414亦包括一第二單向出口止回閥446。一混合腔室444係以供流體經過管件442而流通於第一腔室412及經過管件448而流通於第二腔室414。一出口噴嘴450從混 合腔室444延伸通過殼體402，使泡沫液體得以施配。

泵401亦包括一致動器，例如活塞406。活塞406延伸通過泵殼體402。一密封構件408設置於活塞406與殼體402之間，以防止流體流出泵殼體402。活塞406透過連桿組454而連接於一電動馬達450及齒輪裝置452。電動馬達450可以是交流(AC)馬達或直流(DC)馬達。較佳地，電動馬達450為電池操作型及施配器400包括一電池組(圖中未示)，供操作泵401。活塞406在第一方向上之移動將第一流體從第一腔室412泵送至混合腔室444內及從第二流體貯槽434抽取第二流體至第二腔室414內。活塞406在第二方向上之移動則將第二流體從第二腔室414泵送至混合腔室444內及從第一流體貯槽424抽取第一流體至第一腔室412內。當第一流體及第二流體在混合腔室444內相遇時，即發生一化學反應，致使第一及第二流體之混合物形成泡沫。泡沫施配通過噴嘴450。一致動器(圖中未示)用於啟動施配器。致動器可以是機械式致動器，但是較佳為電子式致動器及施配器400為不需用手之施配器，其偵測物件並施配泡沫。

在此不使用電動馬達450操作施配器400之泵401，而是以人工操作，例如，可以使用一連接於齒條及小齒輪系統(圖中未示)之推桿。在一實施例中，一推桿連接於一齒條，當推桿被推壓及釋放時，齒條即以直線來回運動方式移動。隨著齒條向前移，齒條轉動一齒輪而將運動轉變成往復式來回運動，以驅動泵401。在一實施例 中，一彈簧用於使推桿返回至其停置位置及令齒輪以相反方向旋轉，持續往復來回運動，以驅動泵401。

圖5揭示一使用二泵之泡沫施配系統500之另一實施例，用於泵送結合形成泡沫之流體。泡沫施配系統500包括一施配器殼體502。大致位於施配器殼體502中者為一致動器及滾輪(圖中未示)。操作時，致動器令滾輪將管件520、522滾下，迫使液體向下通過管件520、522。此一致動器及滾輪系統之範例揭示及說明於2012年9月6日提出之同在申請中的美國專利非暫時申請案第13/605,17號，其主張於2011年9月7日提出的美國專利暫時申請案第61/531,935號之權益及優先權。兩案名稱皆為「WIPER FOAM PUMP,REFILL UNIT & DISPENSER FOR SAME」。這些申請案係以引用方式併入本文。其他致動器(例如，美國專利7,281,643、6,189,740及5,464,125，其以引用方式併入本文)也可以修改成壓縮管件520、522。滾輪(圖中未示)將管件520、522沿著區域A滾下，或者管件520、522受到其他構件從其上方部分向下壓。區域A可製成較長或較短。在一些實施例中，區域A之至少部分包括管件520、522及用於形成貯槽514、516之材料，容後詳述。

施配器500包括一再填充單元508，再填充單元包括流體貯槽514、516、配件518A、518B、管件520、522、單向止回閥530、532、混合腔室524及噴嘴526。在一實施例中，再填充單元508係由二片材料構 成，例如LDPE、HDPE、Polypro、Vinyl、EVA、PLA或HDPE。二片材料係如圖所示藉由陰影區512熔接在一起。配件518A、518B熔接於二片材。在熔接之前、或者在完成二片材熔接之前，管件520、522定位穿過配件518A、518B及位於二片材之間，使得當片材在以A標示之區域中熔接時，管件520、522係由片材圍繞。片材熔接以形成二腔室514、516。腔室514、516揭示呈略為不同尺寸；惟，其亦可製成相同尺寸，或與二流體之所需混合比率成比例。相似地，管件520、522可以依據所需之混合比率而為相同或不同尺寸。管件520、522之(各別)端部521、523向上延伸至貯槽514、516。在一實施例中，端部521、523向上伸入貯槽。

在一實施例中，其亦包括單向止回閥540、542。單向止回閥分別位於管件520、522中且接近端部521、523。本文內所述之單向止回閥可以是任意類型之單向閥，例如蕈形閥、舌形閥、錐形閥、傘形閥、碟形閥、鴨嘴閥、等等。這些單向止回閥540、542容許液體從貯槽514、516流入管件520、522，但是無法從管件520、522回到貯槽514、516。這些單向止回閥之增設可容許液體泵送通過管件520、522，即使管件520、522並未受到滾輪或其他機構完全壓縮迫使流體流下管件520、522。在此實施例中，只要發生管件520、522之些許壓縮，管件520、522內之容積減少且流體即泵入混合腔室524。

位於管件520、522之另端者為閥530、532 及混合腔室524。閥530、532具有一啟流壓力，足以防止流體從腔室514、516意外排放。閥530、532係在用於迫使流體流下管件520、522的滾輪(圖中未示)或其他機構產生之充分壓力下開啟。一噴嘴526位於混合腔室524之下游處及延伸通過殼體502，以施配泡沫。在一實施例中(圖中未示)，位於行程上端之其停置位置的滾輪係相關於管件520、522而定位，並有足夠之力可夾緊管件520、522閉合並增添保險以防止意外排放。在一實施例中，圖中未示之運送用帽蓋係連接於噴嘴526，以防止運送期間意外排放。

在一實施例中，閥530、532使流體在通過閥530、532時加速，導致二流體在混合腔室524內激烈碰撞。在一實施例中，通往混合腔室524之流體入口係定位使得流體流在混合腔室524內彼此匯流。

儘管本發明已藉由其實施例說明揭示且諸實施例已詳細揭述，申請人並非意欲拘限及限制申請專利範圍於諸此細節上。其他優點及修改應容易由習於此技者熟知。例如，一空氣泵可添設於系統，以迫使空氣進入混合腔室而進一步增加泡沫。在一實施例中，第一腔室112及/或第二腔室114可建構以具有一第二單向入口閥(圖中未示)，其容許在行進至混合腔室144前，第一腔室112及/或第二腔室114可以從在第一或第二腔室112、114中混合一起的二或多流體源抽取流體。再者，隨著一實施例而揭述之元件可用於其他實施例。因此，本發明在其廣泛態 樣上並不限於上述特定細節、典型設備及揭示範例。據此，在不脫離申請人廣泛創新態樣之精神及範疇下，可以有別於諸細節。

400‧‧‧施配器

401‧‧‧泵

402‧‧‧殼體

404‧‧‧隔膜

406‧‧‧活塞

408‧‧‧密封構件

412‧‧‧第一腔室

414‧‧‧第二腔室

420‧‧‧第一單向止回閥

424‧‧‧第一流體貯槽

430‧‧‧第二單向止回閥

434‧‧‧第二流體貯槽

440‧‧‧第一單向出口止回閥

442‧‧‧管件

444‧‧‧混合腔室

446‧‧‧第二單向出口止回閥

448‧‧‧管件

450‧‧‧電動馬達

452‧‧‧齒輪裝置

454‧‧‧連桿組

Claims (20)

1. 一種泵，包含：一殼體；一隔膜，其設於該殼體內；該隔膜將該殼體分隔成一第一腔室及一第二腔室；一第一單向入口閥，其容許第一流體流入該第一腔室；一第一單向出口閥，其容許第一流體流出該第一腔室；一第二單向入口閥，其容許第二流體流入該第二腔室；一第二單向出口閥，其容許第二流體流出該第二腔室；一致動器，其連接於該隔膜；其中該致動器在第一方向之移動導致該第一腔室之容積收縮並導致第一流體從該第一腔室排出，並導致該第二腔室之容積膨脹及抽取第二流體通過該第二單向入口閥；且該致動器在第二方向之移動導致該第一腔室之容積膨脹，其抽取第一流體通過該第一單向入口閥而流入該第一腔室並收縮該第二腔室，導致第二流體的容量通過該第二單向出口閥排出。
2. 如申請專利範圍第1項之泵，進一步包含一混合腔室，其承接第一流體及第二流體。
3. 如申請專利範圍第2項之泵，進一步包含一出口噴嘴，其施配第一流體及第二流體之混合物成為泡沫。
4. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該致動器通過該泵之一壁面。
5. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該致動器係一活塞。
6. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該隔膜係一彈性元件。
7. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該隔膜係一橡膠元件。
8. 如申請專利範圍第1項之泵，進一步包含一用於容置第一流體之第一貯槽及一用於容置第二流體之第二貯槽。
9. 一種施配器，包含：一施配器殼體及一泵系統；該泵系統包括一殼體及一隔膜；該隔膜將該殼體分隔成二腔室；該隔膜具有一第一位置，其減小該第一腔室之容積及膨脹該第二腔室之容積；該隔膜具有一第二位置，其膨脹該第一腔室之容積及減小該第二腔室之容積；其中該隔膜至該第一位置之移動導致流體從該第一腔室排出並導致流體被抽入該第二腔室內；及其中該隔膜至該第二位置之移動導致流體從該第二腔 室排出並導致流體被抽入該第一腔室內。
10. 如申請專利範圍第9項之施配器，進一步包含一混合腔室，用以承接第一及第二流體。
11. 如申請專利範圍第9項之施配器，其中該泵係以一大於約每秒鐘60周之速度往復運動。
12. 如申請專利範圍第9項之施配器，其中該致動器包含一活塞。
13. 如申請專利範圍第9項之施配器，其中該致動器通過該泵之一殼體之一壁面。
14. 一種產生泡沫之方法，包含：提供一泵，其具有一第一腔室及一第二腔室且藉由一隔膜分隔；提供一含有酸之第一流體及一含有鹼之第二流體；移動該隔膜至第一位置，導致第一流體被泵送至一混合腔室且第二流體被抽入至該第二腔室內；並移動該隔膜至第二位置，導致第二流體被泵送至該混合腔室且第一流體被抽入至該第一腔室內；其中一化學反應發生於第一流體與第二流體之間，導致氣體形成而該混合物排出成為泡沫。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中第一及第二流體之至少一者含有蠟。
16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中操作該泵從第一位置至第二位置並回到第一位置係以大於約每秒鐘60周之速率進行。
17. 如申請專利範圍第14項之方法，其包含使用一足以在該混合腔室中攪拌第一流體及第二流體之頻率操作該泵。
18. 一種用於二流體泡沫施配器之再填充單元，包含：一第一貯槽及一第二貯槽，其形成於二片材料之間；一延伸至該第一貯槽之第一管件及一延伸至該第二貯槽之第二管件；該第一管件及該第二管件至少部分由該片材圍繞；一混合腔室，其中該混合腔室係以供流體流通於該第一管件及該第二管件；及一出口噴嘴，其位於該混合腔室下游處；其中來自於該第一流體貯槽之第一流體及來自於該第二流體貯槽之第二流體係在該混合腔室中結合及形成泡沫，其排出該出口噴嘴外。
19. 如申請專利範圍第18項之再填充單元，進一步包含一第一閥及一第二閥，其具有充分啟流壓力，以防止意外排放。
20. 如申請專利範圍第18項之再填充單元，進一步包含一滾輪致動器，其中該滾輪致動器被建構成壓縮該第一管件及該第二管件經過包括該片材之行程的至少一部分。