TWI796406B - 濾芯架及連接/斷接一濾芯的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明一般是有關於小規模過濾系統，其依靠於可手動更換式的濾芯中的過濾介質。特別是，本發明關於結合於系統的濾芯架。濾芯架是用於交替地將一濾芯連接與斷接於一供液線。濾芯架包含一第一部分其配置以固定一濾芯，以及一第二部分其配置以導引第一部分相對於第二部分的移動。第二部分包含一連接埠其配置以在一水密的方式下，使液體連接於第一部分固定的濾芯的一連接埠。濾芯架是配置以在導引移動的期間，使固定於第一部分中的濾芯，分別透過拉力或推力而被拉離或推往第二部分。

Description

濾芯架及連接/斷接一濾芯的方法
本發明一般是有關於小規模過濾系統的領域，其依靠於可手動更換式的濾芯中的過濾介質。特別是，本發明關於結合於該系統的濾芯架。
可更換式的水濾芯應用於許多家庭或商業用途。典型地，濾芯含有一過濾介質以移除飲用水中發現的汙染物，例如離子、元素金屬、有機化合物、以及微生物菌劑。這些濾芯經常應用於熱飲與冷飲供應機、製冰機、以及家用龍頭的一般供水的供應管線中。
眾所皆知，在現有技術中有些類型的支架應用於固定一可更換式的濾芯。支架的主要功能為確保濾芯的入水口與出水口與配置濾芯的供水線維持密封連接。
典型地，支架作為將一或多個封口壓靠於一密封表面。舉例來說，濾芯可能有一圓柱狀的埠口，其具有固定於其外部的一O型環。埠口與O型環適於嵌入濾芯殼架(cartridge housing) 的一圓柱狀接收部中，O型環與接收部內側上的一同心凸緣形成密封的接合。此種設置在濾芯埠口與濾芯殼架的水連接部分之間形成一水密的連接。
隨著時間，流過過濾介質的水流速度由於吸附汙染物的程度增加而減慢。一旦流速減慢至一無法接受的程度，濾芯必須被更換。
更換是一手動的步驟，其需要一使用者將濾芯從殼架拆卸，接著將一新的濾芯與殼架接合。許多使用者的體驗中，將濾芯從殼架拆卸是有困難性的。在許多情況下，除了大量的手部力量之外，仍需要扭轉與搖動濾芯才能夠完成成功的拆卸。
有鑑於這些困難性，許多使用者拖延濾芯的更換並且容忍非常低的流速，甚至有汙染物從濾芯溢出至供水線的可能性。有些使用者乾脆忽略(bypass)過濾以徹底地避免更換濾芯的需求。
在支架中更換濾芯的適當接合中會衍伸另一個問題。此處一使用者可以選擇鬆弛地或牢固地接合新的濾芯(舉例來說，此處濾芯是被螺絲拴在支架上)，有鑑於任何先前在拆卸時的困難體驗，使用者可能會選擇只鬆弛地接合濾芯。自然的，一個只有鬆弛接合的濾芯是較易於滲漏以及可能在櫥櫃或是其他建築結構周圍導致水災損壞。
本發明的一方面是為了提供一種濾芯架，以便一濾芯的拆卸，同時最小化任何從濾芯或與濾芯架連結的供水線中漏水的傾向。
在本說明書中所包括之文件、動作、材料、元件、文章等等的討論，僅僅是為了提供本發明的背景。此並非暗示或代表這些 事項中任何一個或全部，由於其存在於此應用每個專利請求項的優先日之前，而形成現有技術基礎的一部分或為與本發明有關領域的常識。
在一方面，但不必然為最廣的方面中，本發明提供一種濾芯架，用於交替地將一濾芯連接與斷接於一供液線，濾芯架包含一第一部分其配置以固定一濾芯，以及一第二部分其配置以導引第一部分相對於第二部分的移動，第二部分包含一連接埠其配置以在一水密的方式下，使液體連接於第一部分固定的濾芯的一連接埠，其中濾芯架是配置以在導引移動的期間，使固定於第一部分中的濾芯，分別透過拉力或推力而被拉離或推往第二部分。
在第一方面的一實施例中，拉力或推力是沿著一向量，該向量係實質上平行於濾芯的中央軸線。
在第一方面的一實施例中，拉力或推力導致第一部分的移動，此移動是沿著一直線其與拉力向量或推力向量不重合。
在第一方面的一實施例中，此移動是沿著一直線，該直線實質上是正交於拉力或推力向量。
在第一方面的一實施例中，濾芯包含導引裝置其配置用以導引第一部分相對於第二部分的移動。
在第一方面的一實施例中，導引裝置包含一表面其位於每一個第一部分與第二部份上，此些表面配置以在第一部分與第二部分相對於彼此的移動的期間維持相互的連接。
在第一方面的一實施例中，第一或第二部分的其中之一具有一構件提供其中一個表面，且其他的第一或第二部分具有一軌道提供其他的表面，其中構件是沿著軌道可動且被導引，或軌道是沿著構件可動且被導引。
在第一方面的一實施例中，軌道一般是弧形的。
在第一方面的一實施例中，導引裝置是配置以由第一部分固定的一濾芯可樞接在一樞接軸的一弧形中，同時濾芯被拉離或推往第二部分。
在第一方面的一實施例中，擺盪點(swing point)是偏心於樞接弧形(pivot arc)。
在第一方面的一實施例中，樞接軸對於樞接弧形的偏心量使得由第一部分固定的濾芯被拉離或推往第二部分。
在第一方面的一實施例中，此些表面的其中之一或兩者是配置用以當一濾芯連接於供液線時，抑制第一與第二部分相對彼此的移動。
在第一方面的一實施例中，其中第二部分的連接埠是位於可軸向旋轉的一細長構件上。
在第一方面的一實施例中，濾芯架其配置以當由第一部分固定的一濾芯被拉離或推往第二部分時，濾芯的連接埠分別連接至或斷接於第二部分的連接埠。
在第二方面中，本發明提供一種斷接一濾芯的方法，用以使該濾芯斷接於第一方面中任一個實施例的一濾芯架， 此方法包含一步驟以相對於第二部分來移動第一部分以便使濾芯被推離第二部分。
在第二方面中，本發明提供一種連接一濾芯的方法，用以使該濾芯連接於第一方面中任一個實施例的一濾芯架，此方法包含一步驟以相對於第二部分來移動第一部分以便使濾芯被拉往第二部分。
10:濾芯架
15:濾芯
20A、20B:殼件
25:連接頭
40:濾芯連接埠
50:插頭
55:O型環
60:O型環
65A、65B:樞接處
70A、70B:孔
75:樞接軸
80:外部供水入口接頭
85:外部已處理水出口接頭
100:托架
110:內表面
115:新月型延伸部
120:新月型通道
125A、125B:凸出部
130A、130B:卡扣
140A、140B:軌道
145A、145B:插銷
147A、147B:外殼孔
第1圖繪示本發明中較佳的一濾芯架的一分解透視圖以及與支架配合使用的一濾芯。
第2圖繪示第1圖中已組裝之濾芯架的一側視圖，其顯示出濾芯位於連接(裝設)位置。殼架部分20B被移除以展示其內部。
第3圖繪示第2圖中已組裝之濾芯架的一側視圖，其顯示出濾芯位於連接(裝設)位置，以及置回殼架部分20B。
第4圖繪示第3圖中已組裝之濾芯架的一前視圖，以及有濾芯位於連接(裝設)位置。
第5A圖至第5F圖繪示一系列的側視圖，其顯示出第2圖中一濾芯從濾芯架上依序的拆卸過程(將殼架部分20B移除以顯示其內部)。箭號線顯示出濾芯的位移量。
本說明書中所引用的”一實施例(one embodiment)”或”一實施例(an embodiment)”或類似用詞代表與實施例有關的一特定的 特徵、結構或特性，其包含在本發明中至少一個實施例中。因此，在本說明書的許多地方中，詞組”在一實施例中(in one embodiment)”或”在一實施例中(in an embodiment)”的出現並不必然全部談論相同的實施例，但仍有此可能性。此外，在一或多個實施例中，特定的特徵、結構或特性可能以任何適當的方式結合，為本領域中具有通常知識者自本揭露中顯而易見的。
同樣地，應理解到的是本發明中示範例的敘述，不同的本發明的特徵有時會集合於一單一實施例、圖式、或其中的敘述，其係為了使本揭露簡化並且協助一或多個不同的發明方面的理解。然而，本揭露的作法不應被解釋為表達申請專利範圍需要比每個專利請求項中明確敘述的更多特徵的用意。反而，如下列專利請求項所表達的，發明方面存在於少於前述的單一揭露實施例的所有特徵。
因此，在實施方式以後的專利請求項在此明確地結合到本實施方式中，每個專利請求項根據其本身作為本發明的一獨立實施例。
此外，雖然本文敘述的一些實施例中包括一些，但不包括於其他實施例中的其他特徵，不同實施例的特徵的結合是必須要在本發明的範圍中，並且來自不同的實施例，其將可被本領域之技術人員所理解。
在下方的專利請求項以及此處的敘述中，任何一個術語”包含(comprising)”、”包含(comprised of)”或”其包含(which comprises)”為一開放性的術語，其表示至少包括後方的元素/特徵，但 不排除其他的元素/特徵。因此，此術語包含(comprising)，當使用於專利請求項中時，不應被解釋為限制於其後所列之元件或元素或步驟。舉例來說，一方法其包含步驟A及步驟B的表示範圍，其不應被限制於只由步驟A及B組成。
任何一個用於此處的術語”包括(including)”、或”其包括(which includes)”或”其包括(that includes)”也為一開放性的術語，其也表示至少包含此術語後方的元素/特徵，但不排除其他的元素/特徵。因此，”包括(including)”是表示著”包含(comprising)”並與其同義。
本發明已敘述提及某些優點。此並非暗示或代表本發明中每個實施例都具有所有已敘述的優點。任何一個特定的實施例可能只擁有單一個優點。在某些實施例中，發明可能沒有提供優點並且僅僅提供現有技術的一個有用的替代方案。
在尋求克服或減緩現有技術的問題時，專利申請人發現在使用過程中，O型環變得難以從與其密封接觸的濾芯殼架表面分離。專利申請人進一步發現，透過實質上沿著濾芯的軸線施加一拉力，來促進從殼架移除濾芯，以便快速地斷開任何黏附或克服任何O型環與殼架表面部分的接合。
此處敘述之濾芯架是能適用於這樣的作用力，同時改善用過的濾芯的可及性(accessibility)以便於使用者的手動移除。
本濾芯架具有進一步的優點，其在便於濾芯的移除同時，沒有折衷於O型環以及殼架表面之間形成的封口的水密性。實際上，提供了更優秀的水密性。
參考第1圖，其顯示出本發明一濾芯架(10)的分解圖，以及由濾芯架(10)所持有的一濾芯(15)。濾心架(10)包含一殼架(20)，其具有兩個殼件(20A)、(20B)配置用以扣合在一起。殼架(20)係設計成便於安裝在一靜止物件上(未標示於此圖)例如一櫥櫃壁或一飲水機的表面。在殼架(20)內為一連接頭(25)其配置用以連接一供水入口埠(30)，一已過濾水出口埠(35)，以及一濾芯連接埠(40)。濾芯連接埠(40)實際上係包含兩個同心埠(未標示)，一個埠用以與濾芯(15)的入口埠連接(其運輸待處理的水)，以及另一個埠用以與濾芯(15)的出口埠連接(其運輸已過濾的水)。
在使用中，濾芯(15)之插頭(50)係插入濾芯連接埠(40)中，使得插頭(50)之O型環(55、60)接觸濾芯連接埠(40)內對應的表面。在加壓後，O型環在濾芯(15)之插頭(50)及濾芯連接埠(40)的內部表面之間形成一水密封口。以下將進一步討論O型環(55)、(60)的加壓。
連接頭(25)包含樞接處(65A)、(65B)，其插入殼架(20)側壁中的孔(70A)、(70B)中以提供一樞接軸(75)。整個連接頭(25)繞著樞接軸(75)而樞轉，以容許與其連接的一濾芯的擺盪，如下文進一步討論。
殼架(20)進一步包含一外部供水入口接頭(80)及一外部已處理水出口接頭(85)。接頭延伸穿過殼架(20)的孔(90A)與(90B)。維持在殼架(20)內部的外部供水入口接頭(80)的部分是透過彈性管(未標示)連接至連接頭(25)的供水入口埠(30)。維持在殼架(20)內部的外部 已處理水出口接頭(85)的部分是透過彈性管(未標示)連接至連接頭(25)的已過濾水出口埠(35)。以這種方式，一外部供水裝置(例如自來水管)連接至濾芯(15)，並且離開濾芯(15)的已處理過的水可以輸送到一外部裝置(未標示)，例如一水飲料加熱器或冷卻器、製冰機、或是一水龍頭。
濾芯架(10)進一步包含一托架(100)，其具有一彎曲的內表面(110)，其配置用以環繞濾芯(15)的外表面。托架(100)的功能是為了確保濾芯(15)是位於相對於濾芯連接埠(40)正確的位置。實際上，這代表濾芯(15)的插頭(50)是藉由托架(100)來維持，以便與濾芯連接埠(40)形成同軸的關係。如以下所敘述，在整個濾芯的擺盪運動中都維持著此同軸的關係。
托架(100)具有一新月型(crescent-shaped)延伸部(115)，其與延伸至連接頭(25)且在濾芯連接埠(40)旁的一新月型通道(120)滑動接合。透過此設置，托架(100)被允許朝向及遠離連接頭(25)移動，但不被允許側向脫離。由於濾芯(15)係維持在托架(100)內，新月型延伸部(115)在新月型通道(120)內的滑動接合使得濾芯的插頭(50)可被推入或拉出濾芯連接埠(40)。應注意的是，當濾芯(15)與托架(100)完全接合時無法沿著其長軸移動，因為凸出部(125A)、(125B)被配置用以與橫跨插頭(50)的卡扣(130A)、(130B)接合。
凸出部(125A)、(125B)允許濾芯(15)側向脫離或進入托架(100)，以允許分別地移除一用過的濾芯以及安裝一新的濾芯。可理 解的是，只有在插頭(50)於連接頭(25)的濾芯連接埠(40)中具有足夠的空隙的情況下才有可能進行此側向移動。於托架(100)充分遠離連接頭(25)的情況下提供足夠的空隙。
托架(100)包含從其上方區域向後延伸的成對的普通弧形軌道。成對的插銷(145A)、(145B)從殼架(20)的側面區域固定延伸，以分別位於軌道(140A)、(140B)內。插銷(145A)、(145B)是分別由外殼孔(147A)與(147B)所固定。
如上所述，連接頭(25)繞著樞接軸(75)旋轉。假定托架(100)的新月型延伸部(115)是經由新月型通道(120)與連接頭(25)而接合，應當理解托架(100)以及固定的濾芯(15)也將繞著軸樞轉。
因此，連接頭(25)、托架(100)、濾芯(15)一致繞著樞接軸(75)而擺盪。在此擺盪運動的期間，插銷(145A)、(145B)分別留在軌道(140A)及(140B)中。軌道(140A)與(140B)被配置以當濾芯往外擺盪(即在頁面之外，如圖所示)，以移除一用過的濾芯時，每個插銷145A與145B於軌道(140A)、(140B)下部的表面施加一壓力，此壓力接著推動托架(100)遠離連接頭(25)。此移動推動插頭(50)遠離濾芯連接埠(40)。推動有助於破壞插頭(50)之O型環(55)、(60)與濾芯連接埠(40)的接觸面之間的任何不需要的黏附。
在此較佳的實施例中，軌道(140A)、(140B)為弧形且通常根據樞接軸(75)一般所描述的擺盪路徑而成型。
然而，為了實現使托架(100)從連接頭(25)脫離的推動，軌道(140A)、(140B)稍微偏離如樞接軸(75)所描述的弧形擺 盪路徑。此偏離僅需要相對較小(至少在擺盪路徑的第一部分)，且僅足以克服插頭(50)的O型環(55)、(60)的任何黏附。
在擺盪路徑的第一部分中對黏附的破壞是改善使用者移除濾芯(15)的體驗的關鍵，因為使用者不需要施加任何拉力、扭力、或橫向力以釋放一個卡在原位的濾芯。
在擺盪路徑的後方部分，軌道(140A)、(140B)的偏離可使插頭(50)完全地或幾乎完全地從濾芯連接埠(40)中退出。此將會提供輕易從托架(100)側向移除濾芯(15)所需的空隙。
軌道不必然為一般弧形的。舉例來說，在一有效的替代方案中軌道可能是一般斜坡狀(ramp-shaped)，其中托架被側向地拉往使用者。此斜坡在推動托架遠離連接頭時仍然執行類似的功能，以破壞元件之間的任何黏附。
回到第1圖中的較佳實施例，將注意到的是軌道(140A)、(140B)從弧形轉變為線形。在第2圖的側視圖中更清楚地看見此轉變。在第2圖中，濾芯位於連接(裝設)位置並與供水裝置流體連通。供水裝置中的水壓傾向於將濾芯(15)往下推動並因此推動托架(100)。此往下的推動使插銷(145B)壓靠在軌道(140B)的線性部分的上方平面上。若此上方平面是彎曲的，托架(100)往下的推動可能會導致托架變得不穩定，並繞著樞接軸(75)樞轉。
在某些實施例中，軌道(140B)的線性部分的上表面具有一凹陷形狀以容納插銷(145B)，以便進一步穩定托架(100)以防止任何不需要的樞轉。
依序參考由第5A圖至第5F圖，其示出當濾芯(15)向外擺盪時，濾芯之插頭(50)從濾芯連接埠(40)逐漸退出。
透過顛倒第5A圖至第5F圖的順序，以更換一新的濾芯。有利地，當濾芯盡可能往下擺盪時，在移除時所施加在濾芯上的拉力反轉成為一推力。此推力作為將濾芯的插頭的O型環壓靠在連接埠的內部表面，以提供高度防止滲漏的一封口。在現有技術的濾芯架中，考慮到移除濾芯的困難性，此壓縮將會是禁忌(contraindicated)。然而，本發明的濾芯殼架沿著濾芯施加一軸向力，因此克服或改善了此問題。
有鑑於移除一濾芯的容易度增加，使用者將會更樂意更換濾芯，因此維持可接受的水流速度並且防止汙染物從一用過的濾芯溢出至飲用水中。
雖然本發明已詳細示出以及描述與較佳實施例有關的揭露，然而對於本領域中具有通常知識者來說，各種修改及改進將變得顯而易見。
綜上所述，本發明之精神和範圍不受上述實施例所限制，而是被法律允許的最廣泛含意所理解。
15:濾芯
25:連接頭
40:濾芯連接埠
65B:樞接處
100:托架
140B:軌道
145B:插銷

Claims (13)

  1. 一種濾芯架，用於交替地將一濾芯連接與斷接於一供液線，該濾芯架包含一第一部分其配置以固定該濾芯，一第二部分其配置以導引該第一部分相對於該第二部分的移動，該第二部分包含一連接埠其配置以在一水密的方式下，使液體連接於該第一部分固定的該濾芯的一連接埠，以及一導引裝置，該導引裝置係配置以導引該第一部分相對於該第二部分的移動，由該第一部分固定的該濾芯可樞接在一樞接軸的一樞接弧形中，其中在導引移動的期間，固定於該第一部分中的該濾芯，分別透過沿著一向量的一拉力或一推力而被拉離或推往該第二部分，該向量係實質上平行於該濾芯的中央軸線。
  2. 如請求項1所述之濾芯架，其中該拉力或該推力導致於該第一部分的移動，該第一部分的移動是沿著一直線，該直線與該拉力的該向量或推力的該向量不重合。
  3. 如請求項2所述之濾芯架，其中該直線實質上是正交於該拉力的該向量或該推力的該向量。
  4. 如請求項1所述之濾芯架，其中該導引裝置於每一該第一部分與該第二部份上各具有一表面，該些表面配置以在該第一部分與該第二部分相對於彼此的移動的期間維持相互的連接。
  5. 如請求項4所述之濾芯架，其中該第一部分及該第二部分的其一具有一構件提供其一該些表面，且該第一部分或該第二部分之另一具有一軌道提供另一該些表面，其中該構件是沿著該軌道可動且被導引，或該軌道是沿著該構件可動且被導引。
  6. 如請求項5所述之濾芯架，其中該軌道是弧形的。
  7. 如請求項1所述之濾芯架，其中該樞接軸是偏心於該樞接弧形。
  8. 如請求項7所述之濾芯架，其中該樞接軸對於該樞接弧形的該偏心量使得由該第一部分固定的該濾芯被拉離或推往該第二部分。
  9. 如請求項5至8其中任一項所述之濾芯架，其中該表面的其中之一或兩者是配置用於當該濾芯連接於該供液線時，抑制該第一部分與該第二部分相對彼此的移動。
  10. 如請求項1至8其中任一項所述之濾芯架，其中該第二部分的該連接埠是位於可軸向旋轉的一細長構件上。
  11. 如請求項10所述之濾芯架，當由該第一部分固定的該濾芯被拉離或推往該第二部分時，該濾芯的該連接埠分別連接至或斷接於該第二部分的該連接埠。
  12. 一種斷接一濾芯的方法，用以使該濾芯斷接於如請求項1至11其中任一項所述之濾芯架，該方法包含一步驟以相對於該第二部分來移動該第一部分以便使該濾芯被推離該第二部分。
  13. 一種連接一濾芯的方法，用以使該濾芯連接於如請求項1至11其中任一項所述之濾芯架，該方法包含一步驟以相對於該第二部分來移動該第一部分以便使該濾芯被拉往該第二部分。
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