Контейнер для жидкости - RU2408545C2
Код документа: RU2408545C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системам дозирования добавки. Более точно, настоящее изобретение относится к контейнеру для жидкости, имеющему картридж для дозирования добавки в воду, и еще точнее к контейнерам для жидкости, имеющим систему фильтрации воды и одноразовый картридж для дозирования добавки в отфильтрованную воду.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройства для домашней очистки воды и для других применений хорошо известны в данной области. Такие устройства обычно включают в систему водоснабжения, либо в трубопровод, либо в его оконечную часть. Примером упомянутого выше могло бы служить устройство, установленное под стойкой, которое отфильтровывает воду до того, как она достигнет выходного отверстия водопроводного крана. Существует два общепринятых вида устройств оконечной части - установленные сверху стойки и на водопроводном кране. Устройства очистки воды могут очищать воду путем механической фильтрации или химической очистки. Большинство систем очистки воды используют фильтр-картридж, содержащий либо активированный уголь, либо комбинацию активированного угля и ионообменной смолы. Активированный уголь служит для отфильтровывания частиц и других примесей при удалении большей части хлора, присутствующего в воде. Ионообменная смола удаляет положительные ионы, такие как кальций, тем самым смягчая воду. Отрицательный побочный эффект вышеописанных систем заключается в том, что другие полезные для здоровья минералы могут быть удалены ионообменной смолой. Альтернативным способом очистки воды является обратный осмос, однако изделия, использующие эту технологию, ограниченно используются потребителями в быту из-за их высокой стоимости.
В последние годы потребление воды людьми увеличилось из-за лучшего образования в области здравоохранения и другой информации, доступной общественности. Однако общественное восприятие плохого качества и вкуса обычной воды из-под крана привело к разработке и продаже ряда изделий, направленных на решение этих проблем. Потребителю доступны различные воды, разлитые в бутылки. Некоторые из этих бутилированных вод имеют дополнительные добавки, которые потребитель может считать целебными. Такие добавки включают питательные вещества, витамины, минералы и ароматизаторы. Эти бутилированные воды иногда называют фитнес-водами, витаминными водами или улучшенными водами. Однако стоимость и неудобство получения улучшенных видов бутилированной воды на регулярной основе может препятствовать широкому потреблению этой воды потребителем. Соответственно, необходим более удобный и эффективный с точки зрения стоимости подход для обеспечения общественности улучшенной водой.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение ориентировано на контейнер для жидкости, имеющий систему дозирования добавки.
Одним вариантом выполнения заявляемого изобретения является контейнер для жидкости, дозирующий жидкость и добавку. Контейнер для жидкости включает первую камеру для содержания жидкости и систему дозирования добавки. Первая камера сконфигурирована так, что можно дозировать из нее жидкость. Система дозирования добавки работает избирательно, чтобы дозировать количество добавки. Система дозирования добавки не сообщается с первой камерой.
Другим вариантом выполнения заявляемого изобретения является контейнер для жидкости, дозирующий жидкость и добавку. Контейнер для жидкости включает первую камеру для содержания жидкости, систему дозирования добавки, расположенную рядом с первой камерой, и второй резервуар для добавки, расположенный рядом с системой дозирования добавки так, что он может получать и содержать количество добавки, дозируемое из системы дозирования добавки, изолированной от первой камеры. Контейнер для жидкости сконфигурирован так, что при наклоне определенное количество жидкости может пролиться из первой камеры и определенное количество добавки может пролиться из второго резервуара.
Еще одним вариантом выполнения заявляемого изобретения является контейнер для жидкости, дозирующий жидкость и добавку. Контейнер для жидкости включает первую камеру для содержания жидкости, систему дозирования добавки, расположенную рядом с первой камерой и работающую избирательно для того, чтобы дозировать количество добавки, а поверхность, расположенная рядом и ниже системы дозирования добавки, является ультрагидрофобной, ультралиофобной или ультрачистой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Несмотря на то что описание изобретения заканчивается формулой, которая подробно указывает и четко определяет изобретение, изобретение будет лучше понято из следующего описания, взятого в сочетании с сопроводительными чертежами, где:
на фиг.1 показан вид сбоку в разрезе примерного контейнера для жидкости, имеющего систему дозирования добавки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.2 приведен вид сверху примерного контейнера для жидкости без крышки, показанного на фиг.1;
на фиг.3 показан вид сбоку в разрезе верхней части примерного контейнера для жидкости, изображенного на фиг.1;
на фиг.4а приведено схематическое изображение примерного контейнера для жидкости, имеющего систему дозирования добавки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.4b дано схематическое изображение примерного контейнера для жидкости, имеющего систему дозирования добавки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.5 показан вид сбоку в разрезе части примерного второго резервуара для добавки в соответствии с фиг.1;
на фиг.6 приведено покомпонентное изображение в аксонометрии примерного картриджа в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.7 приведен вид поперечного сечения примерного корпуса картриджа в соответствии с фиг.5;
на фиг.8 показан вид в продольном разрезе примерного картриджа в соответствии с фиг.1;
на фиг.9 приведен вид в продольном разрезе примерного картриджа в соответствии с фиг.1;
на фиг.10А-фиг.10I показаны схематические изображения примерных механизмов приведения в действие системы дозирования добавки в соответствии с фиг.1;
на фиг.11 приведено покомпонентное изображение в аксонометрии примерной системы дозирования добавки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.12 показано изображение в аксонометрии примерной системы дозирования добавки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.13а приведено изображение в аксонометрии примерной ячеистой пленки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.13b показан вид сверху примерной ячеистой пленки в соответствии с фиг.13а;
на фиг.14а приведено изображение в аксонометрии примерной формованной пленки в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
на фиг.14b показан вид сверху примерной формованной пленки в соответствии с фиг.14а;
на фиг.15 приведен вид сверху примерного контейнера для жидкости, в котором второй резервуар для добавки включает два канала для промывания в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;
на фиг.16 показан вид сверху примерного контейнера для жидкости, в котором второй резервуар для добавки включает каналы для промывания и протоки в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;
на фиг.17 показан вид сбоку в разрезе верхней части примерного контейнера для жидкости, в котором второй резервуар для добавки включает приподнятый участок рядом с системой дозирования добавки в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения.
Варианты выполнения, показанные на чертежах, являются иллюстративными по своей природе и не предназначены для ограничения изобретения, определяемого формулой. Более того, отдельные элементы чертежей и изобретения будут более очевидными и понятными, принимая во внимание подробное описание.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При описании изобретения сделаны подробные ссылки на различные варианты выполнения изобретения, примеры которых приведены в сопроводительных чертежах, причем аналогичные цифры обозначают аналогичные элементы во всех видах. Фиг.1-фиг.5 показывают примерный вариант выполнения контейнера 10 для жидкости по настоящему изобретению. Контейнер 10 для жидкости включает систему 100 дозирования добавки и факультативно фильтр 23. Контейнер 10 для жидкости можно также соединить с множеством систем дозирования добавки, которые сконфигурированы так, чтобы содержать добавку и затем дозировать добавку способом, известным специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Система дозирования добавки по настоящему изобретению может быть сконфигурирована так, чтобы работать избирательно, для того чтобы дозировать некоторое количество добавки из резервуара системы дозирования добавки. В одном варианте выполнения система 100 дозирования добавки может содержать картридж 120 дозирования добавки и приемник 101. Однако следует понимать, что контейнер 10 для жидкости показан и описан здесь с картриджем 120 дозирования добавки и приемником 101 только в целях иллюстрации, а не ограничения. В примерном варианте выполнения, показанном на фиг.1-фиг.5, контейнер 10 для жидкости включает внешнюю оболочку 12 контейнера, которая образует первую камеру 22. Контейнер 10 для жидкости может, например, быть кувшином для содержания и наливания нескольких порций питьевой воды. Как показано, примерный вариант выполнения контейнера 10 для жидкости включает ручку 18 и желоб 16. Первая камера 22 контейнера 10 для жидкости сконфигурирована так, чтобы содержать и удерживать жидкость. В качестве жидкости может быть любая обычная расходуемая жидкость, такая как вода, отфильтрованная вода, напитки и т.п.
Контейнер 10 для жидкости может также включать внутреннюю оболочку 14, расположенную внутри верхней части первой камеры 22 и соединенную разъемно с внешней оболочкой 12. Внутренняя оболочка 14 образует вторую камеру 24, имеющую отверстие 17, выполненное в нижней стенке 19 внутренней оболочки 14, через которое вторая камера 24 сообщается с первой камерой 22. Внутренняя оболочка 14 сконфигурирована так, чтобы содержать жидкость и обеспечивать ее перетекание через отверстие 17 в первую камеру 22. В примерном варианте выполнения фильтр 23 расположен над и/или внутри отверстия 17, так что жидкость проходит через фильтр 23 и через отверстие 17 поступает в камеру 22. Например, когда неотфильтрованная жидкость 1 наливается во вторую камеру 24, жидкость 1 протекает через фильтр 23 в первую камеру 22. После того как жидкость 1 пройдет через фильтр 23, она становится отфильтрованной жидкостью 3 и будет содержаться в первой камере 22 до тех пор, пока контейнер 10 для жидкости не наклонят под углом, чтобы налить жидкость 3 из первой камеры 22 через желоб 16 во второй контейнер 5, такой как стакан для питья.
Работа фильтра 23 для воды может быть основана на любой технологии фильтрации воды, известной специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Подходящая среда фильтра для воды может включать, но не ограничивается, активированным углем или тому подобным для удаления органических веществ из воды; галогенизированными волокнами смолы и/или галогенизированными бусинами смолы или иными средами, для уничтожения бактерий и вирусов в воде; ионно-обменными смолами (такими как обменная смола, основанная на действии галогена для удаления натрия) для удаления соответствующих ионов из воды; и удаление бактерий путем микрофильтрации. Один примерный фильтр для воды, который может быть использован в настоящем изобретении, раскрыт в патенте США №6565749 и включен здесь путем ссылки. Другими примерными фильтрами для воды, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, являются системы фильтрации воды PUR, производимые компанией Procter & Gamble, Цинциннати, Огайо (US).
В приведенном на чертеже примерном варианте выполнения контейнером 10 для жидкости является кувшин, который включает открытый торец 13 вдоль верхней части внешней оболочки 12. Открытый торец 13 сообщается со второй камерой 24 и таким образом позволяет наливать жидкость 1 через открытый торец 13 во вторую камеру 24. Крышка 20 может быть сконфигурирована так, чтобы располагаться на оболочке 12, чтобы закрывать открытый торец 13 и вторую камеру 24. Крышка 20 может быть сконфигурирована так, что ее можно снять из положения, закрывающего открытый торец 13. Кроме того, крышка 20 в примерном варианте выполнения включает приемник 101, который изготовлен как часть верхней части крышки 20, как показано на фиг.1-фиг.3. Однако надо понимать, что приемник 101 может быть отдельным компонентом, который либо временно, либо постоянно прикреплен к крышке 20, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения. Например, приемник 101 может быть приклеен к крышке 20 с использованием любого обычного адгезивного вещества, которое известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Приемник 101 сконфигурирован так, чтобы размещать дозирующий добавку картридж 120, так чтобы картридж мог двигаться (например, скользить) внутри приемника 101, чтобы избирательно осуществлять дозирование некоторого количества добавки 40 из дозирующего добавку картриджа 120 и мог быть легко удален из приемника в любое время.
Приемник 101 может включать полость 102, сконфигурированную для приема и удержания картриджа 120 в приемнике с возможностью его возвратно-поступательного перемещения. Например, картридж 120 может скользить внутри полости 102 вдоль продольной оси А1 картриджа 120. Приемник 101 может также включать устройство активации насоса, которое сконфигурировано так, чтобы управлять насосом, когда картридж 120 расположен внутри приемника 101. Как показано на фиг.1-фиг.3, устройство запуска насоса содержит кольцевой выступ 104, выступающий из стенки 105 приемника 101 и окружающий отверстие 106, которое расположено в стенке 105. Другие примерные устройства запуска насоса могут включать шарнирно-рычажные механизмы, рычаги, клиновые кулачки, вращающиеся кулачки и подобные механизмы, как показано на фиг.10А-фиг.10I. Такие механизмы сконфигурированы так, чтобы запускать насос 150 системы дозирования добавки вручную или автоматически (например, запускаемый двигателем, запускаемый соленоидом).
Крышка 20 может также включать колпачок 30, который соединен с крышкой 20 шарниром 36. Колпачок 30 сконфигурирован так, чтобы обеспечить приемнику 101 и картриджу 120 защиту от грязи, мусора и повреждения. Колпачок 30 может быть сконфигурирован так, чтобы он также покрывал второй резервуар 26 добавки (описано ниже). Шарнир 36 позволяет колпачку 30 поворачиваться вверх от приемника 101, обеспечивая доступ к приемнику 101 и, в конечном счете, к картриджу 120, находящемуся внутри приемника 101. Обеспечивая доступ к приемнику 101, колпачок 30 дает возможность пользователю удалить и/или вставить картридж 120 дозирования добавки в приемник 101. Крышка 20, приемник 101 и колпачок 30 могут иметь любой размер, форму и конфигурацию не отходя от сущности и объема настоящего изобретения. Примерные материалы для создания крышки 20, приемника 101 и колпачка 30 могут включать металлы, пластики, композитные материалы и их комбинации. В другом примерном варианте выполнения используются полимеры для создания крышки 20, приемника 101 и колпачка 30, например полипропилен (РР), полиэтилен терефталат (PET), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), поливинилхлорид (PVC), полистирол, нейлон, полиэстер, эластомеры, термопластические эластомеры (ТРЕ), силикон, неопрен и их комбинации.
На фиг.6-фиг.9 примерный вариант выполнения картриджа 120 дозирования добавки по настоящему изобретению показан только в целях иллюстрации, а не ограничения. В примерном варианте выполнения картридж 120 является съемным и/или одноразовым картриджем. То, что он является съемным/одноразовым, позволяет пользователю удалять картридж 120, когда добавка полностью израсходована (например, картридж 120 не содержит добавки) и заменить выработанный картридж новым, неиспользованным картриджем (например, картриджем, заполненным добавкой). В качестве альтернативы система 100 дозирования добавки позволяет пользователю заменять легко и просто картридж 120, содержащий специальную добавку (например, лимонный ароматизатор) и заменить ее другой желаемой добавкой (например, вишневым ароматизатором). В примерном варианте выполнения картридж 120 дозирования добавки включает корпус 130, первый резервуар 139, эластичный баллон 140, расположенный внутри первого резервуара 139 и насос 150, сообщающийся с эластичным баллоном. Корпус 130 включает боковые стенки 132, 133, 134 и 135, закрытый торец 136 и открытый торец 137, которые образуют первый резервуар 139. В данном варианте выполнения картридж 120 по выбору включает эластичный баллон 140, расположенный внутри первого резервуара 139, для содержания расходуемой добавки, как описано здесь ниже. Насос 150 соединен с корпусом 130 на открытом торце 137 и сообщается с эластичным баллоном 140. Понятно, что картридж 120 может не включать эластичный баллон 140 и таким образом содержать добавку внутри первого резервуара 139. В качестве альтернативы картридж 120 может быть сконфигурирован так, что он содержит добавку внутри эластичного баллона 140, но не включает первый резервуар 139. Картридж 120 дозирования добавки предназначен для того, чтобы избирательно дозировать некоторое количество добавки 40 из эластичного баллона 140. В одном варианте выполнения добавка в эластичном баллоне 140 находится в виде жидкости. В другом варианте выполнения добавка в эластичном баллоне 140 находится в виде сухого порошка. Добавка содержит один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из ароматизаторов, витаминов, минералов и питательных веществ. Минеральные добавки включают минералы, содержащие ионы, выбранные из группы: ион кальция, ион силиката, ион хлорида, ион магния, ион калия, ион натрия, ион селена, ион цинка, ион железа, ион марганца и их смеси. Витаминные добавки включают витамины, выбранные из группы: витамин В 12, витамин С и их смеси. В других вариантах выполнения гомеопатические средства и лечебные средства из трав, а также ароматизаторы могут быть включены в качестве добавки в эластичный баллон 140.
В другом варианте выполнения добавка содержит водно-спиртовые экстракты натуральных масел. Другие добавки могут содержать эликсиры, спирты или эссенции и настойки. Эликсир - прозрачная, освежающая водно-спиртовая жидкость, предназначенная для внутриротового использования. Содержание спирта изменяется от примерно 5% до примерно 50% по объему. Спирты или эссенции - это спиртовые или водно-спиртовые растворы, приготовленные из растительных или химических веществ. Концентрация раствора изменяется до 50%. Водно-спиртовые экстракты натуральных масел содержатся от 0,025% до 0,5% по объему фильтрованной воды, чтобы придать ощущение аромата фильтрованной воде. В зависимости от размера стакана и количества доз, дозируемых в стакан, диапазон, установленный выше, может быть больше.
В другом примерном варианте выполнения от 1 до 5 доз 0,2 мл концентрированного ароматизатора может быть дозировано в 250 мл стакан напитка, такого как вода. В другом варианте выполнения добавки могут содержать один или более красителей, таких как пищевые красители, чтобы придать цвет отфильтрованной воде. Примерные ароматизаторы могут передавать аромат лимона, лайма, ягод, цитрусов, апельсина, клубники и их смесей.
Контейнер 10 для жидкости и его система 100 дозирования добавки не ограничивают возможность изменения концентрации дозируемой добавки относительно дозируемого напитка. Настоящее изобретение позволяет пользователю регулировать количество добавки для каждого отдельного стакана, наливаемого из первой камеры 22 по сравнению с обычными системами, которые дозируют добавку непосредственно в контейнер для напитка (например, воду) до наливания. Такие системы не позволяют индивидуализировать и подстраивать концентрации добавок для каждого отдельного налитого стакана напитка. В одном варианте выполнения система дозирования добавки избирательно дозирует примерно от 0,01 мл добавки до примерно 1,0 мл добавки на 250 мл воды, отфильтрованной фильтром. В другом варианте выполнения система дозирования добавки избирательно дозирует от примерно 0,1 мл добавки до примерно 0,5 мл добавки на 250 мл воды, отфильтрованной фильтром. В другом варианте выполнения система дозирования добавки избирательно дозирует от примерно 0,025 до примерно 0,25% добавки от объема воды, отфильтрованной фильтром. В дополнительном варианте выполнения система дозирования добавки избирательно дозирует примерно от 0,05% примерно до 0,1% добавки от объема воды, отфильтрованной фильтром. В этом примерном варианте выполнения боковые стенки 134 и 135 значительно изогнуты так, что корпус 130 имеет изогнутое поперечное сечение, как показано на фиг.7. Изогнутая форма корпуса 130 сконфигурирована так, чтобы позволить картриджу 120 функционировать внутри множества устройств (например, систем фильтрации, установленных на водопроводном кране, систем, установленных на кувшине, портативных систем дозирования добавки, холодильников и т.п.). Кроме того, хотя форма корпуса 130 может быть разработана так, чтобы позволять ей функционировать во множестве устройств, она также может быть сконфигурирована так, чтобы обеспечивать достаточный, просторный объем первого резервуара для содержания разумного количества добавки. Таким образом, примерный вариант выполнения корпуса 130 изогнутой формы позволяет обеспечить баланс между этими двумя назначениями. Кроме того, картридж может иметь ширину, которая позволит двум картриджам умещаться в приемнике кувшина для воды. Примерная ширина картриджа 120 изменяется от примерно 0,5 дюймов до примерно 3,0 дюймов, другая примерная ширина картриджа 120 изменяется от примерно 1,0 дюйма до примерно 2,0 дюймов, в частности примерно 1,5 дюйма. Картридж 120 может иметь длину от примерно 0,5 дюйма до примерно 4,0 дюймов, более конкретно от примерно 2,0 дюймов до примерно 3,0 дюймов.
Корпус 130 может быть изогнут так, чтобы, по существу, соответствовать кривизне задней поверхности приемника 101, чтобы позволить точную посадку картриджа 120 в приемник 101. Это позволяет картриджу 120 двигаться более гладко и более эффективно внутри приемника 101. На фиг.7 корпус 130 изогнутой формы включает две боковые стенки 134 и 135 выпуклой формы, которые изогнуты в одном направлении, т.е. кривизна выпуклостей обеих боковых стенок 134 и 135 обращена в одно и то же направление. В одном примерном варианте выполнения изогнутые боковые стенки 134 и 135, по существу, параллельны друг другу. Фиг.7 также показывает, что поперечное сечение корпуса 130 имеет внутренний радиус R1 и внешний радиус R0. Внутренний радиус может изменяться от примерно 2,0 дюймов до примерно 10,0 дюймов, и внешний радиус R0 может изменяться примерно от 0,5 дюйма до примерно 5,0 дюймов в одном примерном варианте выполнения. В еще одном примерном варианте выполнения внутренний радиус может изменяться от примерно 4,0 дюймов до примерно 6,0 дюймов, и внешний радиус R0 может изменяться от примерно 1,5 дюймов до примерно 2,5 дюймов. Понятно, что корпус 130 может иметь множество известных форм, конфигураций и размеров не отходя от сущности и объема настоящего изобретения.
Корпус 130 может быть изготовлен из любых обычных материалов, известных специалисту, имеющему квалификацию в данной области. Такой материал может быть жесткий материал, полужесткий материал, гибкий материал или их любая комбинация. В примерном варианте выполнения корпус 130 изготовлен, по существу, из жесткого материала. Примерные материалы для корпуса 130 включают, но не ограничиваются, полимерные материалы, такие как полипропилен (РР), полиэтилен терефталат (PET), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), поливинилхлорид (PVC), полистирол, нейлон, полиэстер, алюминиевая фольга, гибкий защитный материал и любая их комбинация. В одном примерном варианте выполнения корпус 130 изготовлен из полиэтилена высокой плотности (HDPE) от фирмы DOW Plastics, марки 12450N. В другом примерном варианте выполнения корпус 130 может быть выполнен в виде жесткого каркаса (т.е. без боковых стенок 132, 133, 134 и 135), чтобы минимизировать стоимость материала и вес.
Эластичный баллон 140 может быть любым типом обычного эластичного баллона или вкладыша, сконфигурированного так, чтобы содержать добавку в жидком, гелеобразном или порошковом виде, как известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. В примерном варианте выполнения эластичный баллон 140 является гибким мешком с боковыми фальцами или пакетом, который включает пароизоляцию (не показан). Такой гибкий эластичный баллон позволяет картриджу 120 располагаться в любой ориентации (например, горизонтально или вертикально) и позволяет дозировать из него всю жидкую добавку, содержащуюся внутри эластичного баллона 140, не требуя устройства вентиляции или снятия давления, чтобы при дозировании извлечь добавку полностью из эластичного баллона 140. Эластичный баллон 140 может быть выполнен из однослойного или многослойного материала и/или слоистого материала, включая, но не ограничиваясь, слоистые материалы из фольги или мешочки из металлизированной пленки, как известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Такие материалы могут включать паронепроницаемый слой, иметь паронепроницаемые свойства или другие барьерные свойства. Эти слоистые материалы или мешочки из пленки могут также включать полиэтиленовые слоистые материалы на их уплотняющих поверхностях. Один примерный слоистый материал из фольги производится фирмой Sonoco, Inc. Так как настоящее изобретение использует такой эластичный баллон, картридж 120 может быть соединен с контейнером 10 для жидкости посредством приемника 101 в горизонтальной ориентации. Однако понятно, что картридж 120 может быть соединен с контейнером 10 для жидкости в вертикальной или любой другой ориентации.
В примерном варианте выполнения насос 150 выполнен одноразовым как часть картриджа 120 дозирования добавки, который также является одноразовым. В альтернативном варианте выполнения насос может быть отделен от эластичного баллона 140 и индивидуально может быть постоянным или одноразовым. Существует несколько преимуществ конфигурации картриджа 120 с одноразовым насосом по сравнению с конфигурацией, в которой насос является постоянной частью системы 100 дозирования добавки (например, соединенным с приемником 101) и таким образом не является одноразовым. Во-первых, одноразовый насос (например, насос 150) устраняет вопрос роста бактерий внутри насоса из-за накопления добавки (например, остатка) внутри насоса после дозирования насосом.
Во-вторых, одноразовый насос (например, насос 150) снимает вопросы, связанные с надежностью насоса. Если бы насос являлся неразъемной частью системы 100 дозирования добавки, он бы изнашивался и ломался по прошествии времени из-за повторяющихся операций. Или насос необходимо было бы изготовлять с учетом таких повторяющихся операций, что увеличило бы его стоимость и вес. В случае, когда насос 150 заменяется с исчерпанием добавки внутри эластичного баллона 140, он может быть сконфигурирован так, чтобы выполнять то количество операций насоса, которое необходимо для исчерпания количества добавки, содержащейся внутри эластичного баллона 140, что делает его гораздо более дешевым насосом. Это также обеспечивает улучшенную надежность системы 100 дозирования добавки.
В-третьих, если насос не является одноразовым при замене картриджа, т.е. насос отдельно заменяется, что является желательным, тогда накопление добавки одного вида (например, остаток лимонного ароматизатора) внутри насоса может загрязнять новую добавку (например, вишневый ароматизатор), таким образом создавая неудовлетворительный вкус и внешний вид. Делая насос 150 одноразовым с картриджем 120, загрязнение ароматизаторов внутри насоса, по существу, устраняется. Следует понимать, что картридж 120 может быть сконфигурирован так, чтобы быть повторно используемым и/или заново заполняемым не отходя от сущности и объема настоящего изобретения. Так как насос 150 используется одноразово или заменяется при замене расходуемой добавки, может быть желательно сконфигурировать недорогой насос (например, насос 150), чтобы избирательно дозировать добавку из эластичного баллона 140.
Примерный насос 150, показанный на фиг.6, фиг.8 и фиг.9, включает корпус 151, в котором выполнено отверстие 152, впускной обратный клапан 153, расположенный в отверстии 152 обычно в закрытом положении, диафрагму 154, расположенную внутри полости 155 перед впускным обратным клапаном 153, и выпускной обратный клапан 158, расположенный перед диафрагмой 154. Как показано на фиг.6, насос 150 в осевом направлении выровнен с корпусом 130, который также в осевом направлении выравнивает насос 150 с эластичным баллоном 140. Выражение «выровнен в осевом направлении» означает, что отверстие 152 расположено коаксиально относительно продольной оси А1 корпуса. Это осевое выравнивание насоса 150 с корпусом 130 предусматривает улучшенное накачивание и дозирование добавки из эластичного баллона 140. Это позволяет использовать меньший насос в картридже 120, потому что осевое выравнивание уменьшает требуемую силу накачивания. В показанном примерном варианте выполнения эластичный баллон 140, корпус 151 насоса, впускной обратный клапан 153, диафрагма 154 и выпускной обратный клапан 158 определяют траекторию потока жидкости, которая проходит вдоль продольной оси А1 корпуса 130.
Корпус 151 насоса может быть изготовлен из различных обычных пластиков, таких как полиэтилен высокой плотности (HDPE). Примерный HDPE выпускается фирмой Dow Plastic, марка 12450N. В данном примерном варианте выполнения впускной обратный клапан 153, расположенный в отверстии 152, функционирует как самоуплотняющееся уплотнение (например, перегородка) для эластичного баллона 140, и как односторонний обратный клапан. Эта многофункциональность уменьшает количество требуемых компонентов и таким образом затраты на изготовление картриджа 120. Когда диафрагма 154 расположена перед впускным обратным клапаном 153, она определяет полость 156 для дозы. Диафрагма 154 включает плоскую поверхность 157 и выпускной обратный клапан 158, который встроен в диафрагму 154 так, что он выступает наружу от плоской поверхности 157 и сообщается с полостью 156. Полость 156 также сообщается с впускным обратным клапаном 153. То, что диафрагма 154 и выпускной обратный клапан 158 выполнены в виде одного компонента, снижает затраты на изготовление и сложность насоса 150. Хотя впускной обратный клапан 153 описан с различными функциональными возможностями (например, как клапан и уплотнение) и диафрагма 154 описана как единое целое с выпускным обратным клапаном 158, понятно, что насос, имеющий отдельное уплотнение, впускной обратный клапан, диафрагму и выпускной обратный клапан, находится в пределах сущности и объема настоящего изобретения.
Выпускной обратный клапан 158 включает пару уплотняющих поверхностей 159, которые расположены на дистальном конце 160 выпускного обратного клапана 158. Выпускной обратный клапан 158 расположен и сконфигурирован так, что, если добавка, дозируемая из картриджа 120, проходит уплотняющие поверхности 159, добавка полностью покидает картридж и не будет иметь другого контакта ни с картриджем 120, ни с приемником 101. Другими словами, ни картридж 120, ни приемник 101 не имеют каких-либо элементов, образующих застойные зоны по траектории потока, направленного от уплотняющих поверхностей 159. Так как картридж 120 и приемник 101 сконфигурированы так, чтобы не образовывать застойные зоны для потока, двигающегося от уплотняющих поверхностей 159, то ни тот, ни другой не создают какого-либо пространства, в котором бы дозируемая добавка накапливалась. Такое накопление добавки может вызвать сопротивление движению картриджа внутри приемника, рост бактерий или загрязнение предыдущим ароматом. Накопление добавки вне обратного клапана, где она частично подвергается воздействию воздуха, может вызвать испарение, оставляя осадок, который может замедлять работу насоса. Аналогично впускному обратному клапану 153 выпускной обратный клапан 158 сконфигурирован так, чтобы быть обычно в закрытом положении, и сообщается с полостью 156 для дозы. В одном примерном варианте выполнения впускным обратным клапаном 153 является зонтообразный клапан и выпускным обратным клапаном 158 является клапан с подвижной головкой. Впускной обратный клапан 153, диафрагма 154 и выпускной обратный клапан 158 изготовлены из гибкого материала, в частности упругого материала. Примерные материалы для создания впускного обратного клапана 153, диафрагмы 154 и выпускного обратного клапана 158 включают, но не ограничиваются, эластомеры, такие как силикон, термопластические эластомеры (ТРЕ), буна, неопрен, EPDM. Один примерный ТРЕ, используемый для изготовления впускного обратного клапана 153, диафрагмы 154 и выпускного клапана 158 производится фирмой West Pharmaceuticals, Inc.
Эластичный баллон 140 прикреплен герметично к фланцу 166 корпуса 151 насоса так, что эластичный баллон 140 сообщается с отверстием 152 и таким образом с впускным обратным клапаном 153. Герметичное соединение эластичного баллона 140 с герметизированным фланцем 166 корпуса 151 насоса дает возможность исключить переднюю боковую стенку (например, закрыть открытый торец 137) корпуса 130, уменьшая вес и стоимость изготовления. Эластичный баллон 140 и корпус 151 насоса вставлены в открытый торец 137 корпуса 130. Корпус 151 насоса соединен с корпусом 130 при помощи термоуплотнения. Понятно, что корпус 151 насоса и корпус 130 могут быть соединены с помощью любых обычных технологий и способов, как известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области, таких как защелкивающийся выступ, клей и т.п.
Картридж 120 также включает фиксатор 162, который закрепляется (например, защелкивающимся выступом, термоуплотнением, резьбовым зацеплением и т.д.) в полости 155 корпуса 150 насоса, чтобы удерживать диафрагму 154 внутри полости 155 корпуса насоса. Фиксатор 162 может также включать колпачок 164 клапана, который соединен с фиксатором 162 при помощи защелкивающихся штифтов 168, как известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Такой колпачок защищает выпускной обратный клапан 158 от воздействия грязи, мусора и повреждения до его использования. Фиксатор 162 и колпачок 164 могут быть изготовлены из пластических материалов, таких как полипропилен. Одним примерным материалом, используемым для изготовления фиксатора 162 и колпачка 164, может быть гомополимер 4039, выпускаемый фирмой ВР Amoco Chemical Company. Колпачок 164 может быть просто удален вращением колпачка 164 с защелкивающимися штифтами 168.
Понятно, что впускной обратный клапан 153 и выпускной обратный клапан 158 могут быть выполнены в виде множества обычных проточных или обратных клапанов, таких как шаровые клапаны, подпружиненные клапаны или тому подобное. Кроме того, как оценит тот, кто имеет обычную квалификацию в данной области, любой насос, известный специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области, такой как поршневой и центробежный насосы, могут использоваться для дозирования добавки из эластичного баллона 140 в воду внутри контейнера. Такие примерные варианты выполнения включают, но не ограничиваются, поршневыми насосами, вибрационными насосами, насосами сильфонного типа, пьезоэлектрическими насосами, диафрагменными насосами (например, как описано выше), лопастными насосами и т.п. В качестве альтернативы картридж 120 может иметь вместо насоса 150 подачу самотеком и/или напорную систему для дозирования добавки в воду из эластичного баллона 140.
Чтобы наполнить эластичный баллон 140 добавкой до использования в контейнере по изобретению, как здесь описано, полая игла (не показана) вводится через впускной обратный клапан 153, который действует как уплотнительная оболочка над отверстием 152 (т.е. герметизируя эластичный баллон 140), чтобы вакуумировать полость эластичного баллона 140. После создания разрежения внутри эластичного баллона 140 игла удаляется. Благодаря своей форме, конфигурации и материалу впускной обратный клапан 153 автоматически вновь герметизирует отверстие, которое создала игла внутри впускного обратного клапана, действуя, как самоуплотняющаяся перегородка, как известно специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Вторая игла шприцевого устройства (здесь не показана), содержащая добавку, вводится через впускной обратный клапан, давая возможность добавке быть дозированной в эластичный баллон 140. Снова благодаря форме, конфигурации и материалу впускного обратного клапана 153 отверстие, сделанное иглой, вновь уплотняется автоматически (например, как самоуплотняющаяся перегородка). Иглы и шприцевое устройство хорошо известны специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области, и не будут описываться здесь. При подготовке к работе головка 164 откручивается от картриджа 120. Картридж 120 вставляется в пространство 102 внутри направляющих приемника 101 так, что плоская поверхность 157 диафрагмы 154 опирается на кольцеобразный выступ 104, и выпускной обратный клапан 158 вставляется через отверстие 106 приемника 101. Если он вставлен, пользователь может насосом 150 заполнить полость 156 некоторым количеством добавки из эластичного баллона 140. Например, пользователь может избирательно приложить усилие к закрытому торцу 136 в направлении открытого торца 137 (или к насосу 150) вдоль продольной оси А1 картриджа 120. Когда усилие прикладывается к корпусу 130, он надавливает на кольцеобразный выступ 104 на плоской поверхности 157, который отжимает диафрагму 154, заставляя выпускной обратный клапан 158 открываться, и уменьшаться в объеме полость 156. Уменьшающийся объем полости 156 заставляет любое вещество (например, воздух или добавку), содержащееся внутри полости 156, дозироваться через выпускной обратный клапан 158. Когда приложенное усилие снимается с закрытого конца 136, диафрагма 154 возвращается назад в свое нормальное положение благодаря упругости диафрагмы 154, увеличивая полость 156 обратно к ее нормальному объему. Такое увеличение полости 156 создает разрежение внутри полости 156, под действием которого кольцеобразное уплотнение 169 впускного обратного клапана 153 отходит от корпуса 151 насоса, открывая впускной обратный клапан 153. Когда впускной обратный клапан 153 открыт, разрежение внутри полости 156 будет также втягивать добавку через отверстие 152 в полость 156 из эластичного баллона 140.
Когда диафрагма 154 и полость 156 возращены обратно в их нормальное положение, впускной и выпускной обратные клапаны закрыты, предотвращая всасывание воздуха в эластичный баллон 140 и полость 156. Этот процесс может повторяться несколько раз, чтобы заполнить насос и полость 156 добавкой. Насос (и/или полость для дозы) может быть сконфигурирован так, чтобы удерживать желаемую дозу (т.е. заранее определенное или измеренное количество добавки), которая будет дозироваться при одном срабатывании насоса. Примерные величины доз добавки, которые должны быть дозированы при каждом срабатывании насоса, - это примерно объем от 0,05 мл до примерно 1,0 мл. В другом примерном варианте выполнения величина дозы составляет объем от примерно 0,15 мл до примерно 0,25 мл. Если полость заполнена желаемым количеством добавки (т.е. залита), картридж готов дозировать количество добавки в воду из полости 156. Когда необходима доза добавки, пользователь прикладывает усилие к закрытому торцу 137 так, что выступ 104 нажимает на диафрагму 154, заставляя выпускной обратный клапан 158 открываться и дозировать количество добавки внутри полости 156 из выпускного обратного клапана 158. По мере того как добавка дозируется из выпускного обратного клапана 158, равное количество добавки будет втянуто из эластичного баллона 140 через впускной обратный клапан 153 во вновь наполняемую полость 156.
Ссылаясь на фиг.11, приемник 101 может содержать блок 170 связи, который может соединяться с картриджем 120. Блок 170 связи может быть отдельной или интегрированной частью приемника 101 для предотвращения попадания грязи, мусора и других веществ в систему 110 фильтрации воды, когда картридж 120 не находится в приемнике 101. Блок 170 связи включает корпус 172 с отверстием 174, заслонку 176, сконфигурированную так, чтобы открывать или закрывать отверстие 174, пружину 178, сконфигурированную так, чтобы смещать (отодвигать) картридж 120 от корпуса 172, когда картридж 120 расположен внутри блока 170 связи, и щель 179, выполненную в корпусе 172. Заслонка 176 находится обычно в закрытом положении над отверстием 174. Когда картридж 120 размещен в приемнике 101, заслонка 176 остается закрытой над отверстием 174. Однако когда пользователь прилагает усилие к закрытому концу 136, перемещая картридж в сторону корпуса 172, устройство 180 открывания заслонки (например, кулачок), расположенное на корпусе 151 насоса, скользит по щели 179, чтобы вступить в контакт с заслонкой 176. Устройство 180 открывания заслонки отодвигает заслонку 176 от отверстия 174 и таким образом позволяет выпускному обратному клапану 158 пройти через отверстие 174 и дозировать добавку из эластичного баллона 140. Когда приложенное усилие удаляется, пружина 178 перемещает картридж 120 обратно от корпуса 172, таким образом разъединяя устройство 180 открывания заслонки от заслонки 176 и закрывая отверстие 174. Также понятно, что блок 170 связи может быть сконфигурирован так, что заслонка 176 находится обычно в закрытом положении до тех пор, пока картридж 120 не вставлен в блок 170 связи и устройство 180 открывания заслонки не отодвинет заслонку 176 от отверстия 174. В такой конфигурации блок 170 связи не включает пружину для смещения картриджа 120 от корпуса 172. Однако пружина может использоваться для смещения заслонки 176 в ее обычное закрытое положение.
Другой примерный вариант выполнения настоящего изобретения показан на фиг.12. В этом варианте выполнения система 200 дозирования добавки может включать приемник 201, сконфигурированный так, чтобы принимать картридж 120 в подвижном зацеплении. Приемник 201 может включать заслонку 210, соединенную с приемником 201 рядом с отверстием 206 в корпусе 205 приемника 201. Заслонка 210 сконфигурирована так, чтобы открывать и закрывать отверстие 206, таким образом препятствуя или разрешая выпускному обратному клапану 158 картриджа 120 входить в отверстие 206 и через корпус 205. Дистальный конец 211 заслонки 210 прикреплен прочно к приемнику 201 так, что заслонка 210 выступает в виде консоли из приемника 201 над отверстием 206. Кроме того, заслонка 210 смещена при помощи пружины в закрытое положение над отверстием 206. В этом варианте выполнения заслонка 210 изготовлена из упругого, пружинящего материала. В качестве альтернативы приемник 201 может включать отдельную пружину (не показана), которая зацепляет заслонку 210, чтобы сместить ее в закрытое положение над отверстием 206. Либо картридж 120, либо заслонка 210 могут иметь кулачок (не показан), который зацепляет заслонку 210, или наоборот. Когда прикладывается усилие к картриджу 120, чтобы управлять насосом 150, кулачок перемещает заслонку 210 от отверстия 206, позволяя выпускному обратному клапану 158 дозировать добавку через отверстие 206 в контейнер.
Возвращаясь к фиг.1-фиг.5, контейнер 10 для жидкости может также включать второй резервуар 26 для добавки, расположенный так, что он может принимать и содержать определенное количество добавки 40, дозируемой из насоса 150 (и/или выпускного обратного клапана 158) картриджа 120. В примерном варианте выполнения второй резервуар 26 для добавки отделен от картриджа 120 дозирования добавки и является составной частью крышки 20. Контейнер 10 для жидкости может также включать дефлектор 32, расположенный, по существу, перед выпускным обратным клапаном 158. Дефлектор 32 может быть сконфигурирован и расположен так, что, когда насос 150 дозирует определенное количество добавки 40 из выпускного обратного клапана 158, добавка 40 ударяет в дефлектор 32, отклоняется и попадает во второй резервуар 26 для добавки. В примерном варианте выполнения дефлектор 32 является составной частью колпачка 30. Если добавка 40 отклоняется во второй резервуар 26 для добавки, добавка 40 находится внутри второго резервуара 26 до тех пор, пока контейнер 10 для жидкости не будет наклонен под углом так, что добавка 40 вытекает из второго резервуара 26, выходя из отверстия 34 сливного носка и падая из сливного носка 35 во второй контейнер (например, питьевой стакан). В примерном варианте выполнения контейнера для жидкости сливной носок 35 может быть сконфигурирован так, чтобы доходить до внешней кромки 15 желоба 16 или выходить за эту кромку относительно гипотетической вертикальной плоскости для того, чтобы предотвратить протекание добавки 40 или просачивание в первую камеру 22, при вытекании из второго резервуара 26 для добавки. В другом примерном варианте выполнения дефлектор 32 может быть выполнен так, чтобы заставлять добавку 40, когда она отклоняется дефлектором 32, образовывать большие капельки и затем падать во второй резервуар 26 для добавки. Такие большие капельки улучшают и помогают обеспечить то, что большая часть, если не вся, добавки вытекает/дозируется из второго резервуара 26 для добавки.
Ссылаясь на фиг.4а и фиг.4b, примерный контейнер 10 для жидкости имеет соотношение размеров примерно 2 к 1. Когда первая камера, по существу, заполнена жидкостью 3 (жидкость 3, по существу, заполнила доверху первую камеру 22, как показано на фиг.4а), требуется, чтобы первая камера 22 имела угол θ наклона, равный или меньше примерно 45°, более точно между примерно 30° и примерно 45°. Понятно, что величина угла, при котором происходит налив из первой камеры, может быть различной, в зависимости от соотношения габаритных размеров контейнера для жидкости, конфигурации и/или количества жидкости, содержащейся внутри первой камеры для жидкости. В этом примерном варианте выполнения было желательно, чтобы добавка 40 выливалась из второго резервуара 26 прежде, чем жидкость выльется из первой камеры 22. Преимуществом того, что добавка выливается во второй контейнер 5 прежде жидкости 3, является улучшение смешивания добавки с жидкостью. Поэтому второй резервуар 26 для добавки может быть сконфигурирован так, чтобы иметь угол налива (угол налива α второго резервуара для добавки), меньший, чем угол налива θ первой камеры, чтобы позволить добавке 40 выливаться из резервуара 26 прежде, чем жидкость 3 выльется из первой камеры 22. Угол налива θ первой камеры определяется как угловое отклонение продольной оси Е-Е' контейнера 10 для жидкости от вертикального положения продольной оси Е-Е', достаточное для того, чтобы заставить жидкость 3 начать выливаться из первой камеры 22. Угол налива α второго резервуара для добавки определяется угловым отклонением продольной оси Е-Е' контейнера 10 для жидкости от вертикальной ориентации продольной оси Е-Е, достаточным для того, чтобы заставить добавку 40 начать наливаться из второго резервуара 26 для добавки.
Угол налива θ первой камеры может зависеть от уровня жидкости, содержащейся внутри первой камеры 22. Например, как показано на фиг.4а, когда первая камера 22, по существу, заполнена (высокий уровень жидкости 3, содержащейся внутри первой камеры 22), угол налива θ первой камеры существенно меньше, чем угол налива θ первой камеры, когда первая камера 22 почти пуста (низкий уровень жидкости, содержащейся внутри первой камеры 22), как показано на фиг.4b. В показанном примерном варианте выполнения контейнер 10 для жидкости сконфигурирован так, чтобы иметь угол налива θ жидкости больше, чем угол налива α второго резервуара для добавки, для того чтобы позволить добавке 40 выливаться из второго резервуара 26 прежде, чем жидкость выливается из первой камеры 22. В другом примерном варианте выполнения угол налива α второго резервуара для добавки контейнера для жидкости может содержать от примерно 0° до примерно 45°, и угол налива θ жидкости может содержать от примерно 0° до примерно 90° при условии, что угол налива α второго резервуара для добавки меньше, чем угол налива θ жидкости из первой камеры. В еще одном примерном варианте выполнения угол налива α второго резервуара для добавки контейнера для жидкости меньше 30° (например, 15°), и угол налива θ жидкости равен или больше 30°. В еще одном примерном варианте выполнения контейнер 10 для жидкости сконфигурирован так, чтобы иметь угол налива θ первой камеры больше, чем угол налива α второго резервуара для добавки.
В одном примерном варианте выполнения сливной носок 35 может иметь внутренний радиус (r), определяющий кромку второго резервуара 26 для добавки, как показано на фиг.5.
Сливной носок 35 может быть сконфигурирован с радиусом (r), меньшим или равным примерно 0,005 дюйма. В другом примерном варианте выполнения радиус (r) сливного носка 35 может быть меньше или равен примерно 0,003 дюйма. Было обнаружено, что изготовление носка 35 с радиусом (r), равным или меньше 0,005 дюйма, обеспечивает второй резервуар 26 для добавки лучшим выливанием добавки из носка 35. Желательно иметь такой радиус сливного носка для улучшенного выливания, чтобы обеспечить дозирование большей части, если не всей, добавки 40 из второго резервуара 26. Другими словами, помочь предотвратить нахождение любого остаточного продукта или остатка добавки 40 внутри второго резервуара 26. Это обеспечивает контейнер 10 для жидкости более низкой вероятностью какого-либо смешивания ароматов в случае, когда картриджи 120 дозирования добавок, содержащие различные ароматизированные добавки, используются внутри контейнера 10. Уменьшение остатка добавки 40 во втором резервуаре 26 для добавки облегчает очистку контейнера 10 для жидкости, поскольку меньше липкого остатка требуется удалить. Это может также уменьшить возможность для роста бактерий внутри резервуара 26.
Второй резервуар 26 для добавки имеет внутреннюю поверхность 28, которая может находиться по меньшей мере частично в контакте с добавкой 40, остающейся внутри резервуара 26, как показано на фиг.1-фиг.3. В другом примерном варианте выполнения поверхность 28 может быть ультрагидрофобной, ультралиофобной и/или ультрачистой. Как используются здесь, ультрагидрофобные поверхности - это поверхности, которые имеют углы смачивания в случае воды больше чем 140°. Как используются здесь, ультралиофобные структуры это поверхности, которые имеют углы смачивания больше чем 140° в случае жидкостей с поверхностным натяжением меньше, чем у воды, таких как масло, спирты, углеводороды и т.д. Ультрачистые поверхности, как используются здесь, - это поверхности с малым гистерезисом угла смачивания, который определяется как разница между наступающим и отступающим углами жидкости на поверхности.
У ультрачистых поверхностей угол смачивания меньше, чем угол скатывания (угол, выше которого покоящаяся капля жидкости самопроизвольно скатывается) и количество оставшейся жидкости после скатывания. Эти две характеристики жидкости непосредственно связаны с гистерезисом угла смачивания. В одном примерном варианте выполнения поверхностью 28 является ультрачистая поверхность, имеющая угол скатывания менее 30°. В другом примерном варианте выполнения поверхностью 28 является ультрачистая поверхность, имеющая угол скатывания менее 15°. Еще в одном примерном варианте выполнения поверхностью 28 является ультрачистая поверхность, имеющая угол скатывания менее 5°. Было обнаружено, что если поверхность обладает свойствами ультрагидрофобности и ультралиофобности, то будут также получены малые углы скатывания и малый остаток жидкости и таким образом будет достигнута ультрачистота. Однако для заданной поверхности с заданным углом смачивания угол скатывания и чистота могут быть различными из-за гистерезиса в наступающем и отступающем углах. В общем случае, существует два способа получить поверхности с ультрагиброфобностью и ультралиофобностью: один заключается в использовании материалов с ультрамалой поверхностной энергией; и второй заключается в использовании высокочистых поверхностных микротекстур (по выбору, объединенных с нанотекстурами, такими как гидрофобно модифицированные наночастицы). В одном примерном варианте выполнения поверхностная энергия (определяемая как свободная поверхностная энергия при 20°C) материала с ультранизкой поверхностной энергией составляет менее 25 мН/м. Примерами таких материалов с ультранизкой поверхностной энергией являются фторполимеры (например, политетрафторэтилен (PTFE) с поверхностной энергией 20 мН/м, политрифторэтилен (PTrFE) с поверхностной энергией 23,9 мН/м, фторэтилен-пропилен (FEP); перфторалкокси (PFA) и силиконы (например, полидиметилсилоксан (PDMS) с поверхностной энергией 19,8 мН/м).
Фиг.13а и 13b показывают примерный вариант выполнения, в котором поверхность 28 может иметь ультрагидрофобные, ультралиофобные и/или ультрачистые свойствами, при помощи ее изготовления из обработанной фторплазмой ячеистой пленки 27 с пузырьками. Во-первых, используется необработанная ячеистая пленка 27, содержащая многочисленные примерно 150 мкм в высоту на 150 мкм в диаметре полые трехмерные выступы 29 (пузырьки), разнесенные равномерно на квадратной матрице упаковки примерно на расстоянии 250 мкм от центра до центра. Отметим, что эта необработанная пленка не является ни ультрагидрофобной, ни ультралиофобной, ни ультрачистой. Затем эта необработанная пленка покрывается полимеризованными фтор, функциональными группами посредством плазмы и становится ультрагидрофобной, ультралиофобной и ультрачистой.
Один примерный способ, при помощи которого может быть достигнуто покрытие, включает обработку поверхности плазмой, которая содержит мономерное ненасыщенное органическое соединение. Мономерное ненасыщенное органическое соединение может содержать цепочку атомов углерода. Цепочка атомов углерода может быть по выбору заменена фтором; при условии, что соединение является перфторированным алкеном (олефином) или акрилатом, имеющим цепочку по меньшей мере из семи замещенных атомов углерода, так, чтобы образовывать ультралиофобное покрытие на подложке. В качестве альтернативы поверхность ячеистой пленки покрывают гидрофобными наночастицами, что придает ячеистой пленке ультрагидрофобные, ультралиофобные и ультрачистые свойства. Пример наночастиц, применимый в этом случае, - это частицы диоксида кремния, обработанные жирными кислотами.
Ссылаясь на фиг.14а и фиг.14b, показан еще один примерный вариант выполнения пленки 31, который может быть использован для изготовления поверхности 28. Поверхности 28 могут быть приданы ультрагидрофобные, ультралиофобные и ультрачистые свойства при помощи ее изготовления из прессованного сжатием PFA или FEP термопластичной, фторполимерной пленки 31. Как изложено выше, эта пленка может также включать сплошные выступы 33 (для механической устойчивости). Исходным материалом для пленки может также быть материал, имеющий малую поверхностную энергию, которая исключает необходимость использования покрытия пленки 31, как обнаружено в примерном варианте выполнения, изложенном выше на фиг.14а и фиг.14b. PFA/FEP пленка может быть сформована давлением на микровытравленном шаблоне, имеющем структуру, аналогичную геометрии ячеистой пленки, упомянутой выше. Если PFA/FEP пленка формована прессованием на микровытравленном шаблоне, результирующая пленка является ультрагидрофобной, ультралиофобной и ультрачистой. Пленка 31 может быть использована для изготовления поверхности 28, чтобы придать ей ультрагидрофобные, ультралиофобные и ультрачистые свойства. Кроме того, было обнаружено, что пленка может также сделать поверхность 28 механически прочной, таким образом давая возможность поверхности 28 выдерживать такие действия пользователя, как трение, чистка, мытье и распыление.
Такая ультрагидрофобность, ультралиофобность и ультрачистота обеспечивают несколько преимуществ контейнеру 10 для жидкости. Во-первых, благодаря этим свойствам мало или совсем не остается следов добавки 40 во втором резервуаре 26 для добавки, когда контейнер 10 наклонен, и добавка 40 дозируется из второго резервуара для добавки. Другими словами, мало или совсем не остается никакого остатка добавки 40 на поверхности 28 резервуара 26. При малом остатке или отсутствии остатка в резервуаре 26 пользователь не будет ощущать смешения аромата, когда различные ароматизированные картриджи 120 добавки используются в контейнере 10. Такие свойства также делают очистку контейнера для жидкости гораздо проще, потому что очень мало остатка или никакого остатка добавки не остается на поверхности 28, которая имеет тенденцию быть клейкой и трудной для очистки. Кроме того, это может уменьшить возможность роста бактерий. Во-вторых, угол наклона, необходимый для того, чтобы опорожнить или вылить добавку 40 из второго резервуара 26 для добавки, оказывается меньше, и, следовательно, требуется меньшее усилие потребителя для достижения желаемого результата.
Следует также понимать, что любая часть и все поверхности контейнера 10 для жидкости, включая, но не ограничиваясь, поверхности картриджа 120 для дозирования добавки, крышки 20 и/или колпачка 30, могут быть сконфигурированы так, чтобы быть ультрагидрофобными, ультралиофобными и ультрачистыми. Например, дефлектор 32 может содержать поверхность 38, имеющую ультрагидрофобные, ультралиофобные и ультрачистые свойства. Если дефлектор 32, так и второй резервуар 26 для добавки имеют ультрагидрофобные, ультралиофобные и ультрачистые свойства, тогда в контейнере 10 для жидкости будет оставаться мало остатка или никого остатка на его поверхностях. Так как в этом примерном варианте выполнения картридж 120 для добавки является одноразовым, нет необходимости обеспечить его поверхности такими свойствами. Однако в других примерных вариантах выполнения картридж 120 может включать поверхности, также обладающие ультрагидрофобными, ультралиофобными и ультрачистыми свойствами.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения второй резервуар 26 для добавки включает один или более каналов 70 в кромках второго резервуара для промывки, как показано на фиг.15 и фиг.16. Каналы 70 для промывки могут быть сконфигурированы так, что они сообщаются с первой камерой 22, для того чтобы позволить небольшому количеству жидкости 3 поступать во второй резервуар 26 для добавки, когда контейнер 10 для жидкости наклонен для того, чтобы дозировать жидкость 3 и добавку 40. Малое количество жидкости 3, которое поступает во второй резервуар 26 для добавки, промывает второй резервуар, когда контейнер 10 для жидкости наклонен. Промывание резервуара 26 позволяет осуществлять дозирование, по существу, всей добавки 40 во время наливания, не оставляя, по существу, добавки 40 во втором резервуаре 26 в конце процесса наливания.
В еще одном примерном варианте выполнения жидкость 3 направляется по каналу во второй резервуар 26 для добавки при помощи ограничения потока жидкости 3 и создания напора значительной величины, чтобы прогнать жидкость 3 через каналы 70 для промывки. Примером такого ограничения потока является очень малый средний зазор между наливным желобом 16 и сливным носком 35 второго резервуара для добавки, что обеспечивает отверстие или зазор достаточного размера, который, по существу, не будет оказывать значительного влияния на скорость потока жидкости 3, например, скорость потока больше чем 2 литра/мин. Например, средний зазор между наливным желобом 16 и сливным носком 35 может быть менее 5 мм. В другом примере средний зазор может быть менее 2 мм. В еще одном примере средний зазор может быть менее 1 мм.
Каналы 70 для промывания могут располагаться симметрично по кромке второго резервуара 26 для добавки и ближе к выпускному клапану 158 для добавки, чем к сливному носку 35, как показано на фиг.15 и фиг.16. Как пример, на фиг.15 показано, что канал 70 для промывания имеет ось D-D', направленную под острым углом от оси С-С второго резервуара для добавки, т.е. каждый канал для промывания "указывает" в общем случае в сторону выпускного клапана 158 для добавки. В еще одном примерном варианте выполнения второй резервуар 26 для добавки содержит протоки 72, которые направляют добавку 40 в сторону сливного носка 35 резервуара 26 (фиг.16), когда контейнер наклонен. В еще одном варианте выполнения второй резервуар 26 для добавки может содержать приподнятый участок 36 рядом с системой дозирования добавки и выпускным клапаном 158 добавки, как показано на фиг.17. Приподнятый участок 36 помогает направить добавку 40 в сторону области сливного носка 35 второго резервуара для добавки и таким образом уменьшить возможности для оставления остатка, когда контейнер 10 возвращается в горизонтальное положение после того, как процесс наливания завершен.
Хотя дефлектор 32 показан в примерном варианте выполнения как составная часть колпачка 30, и второй резервуар 26 для добавки показан как составная часть крышки 20, следует понимать, что дефлектор 32 и второй резервуар 26 для добавки могут быть деталями, которые отделены соответственно от колпачка 30 и крышки 20. Также следует понимать, что дефлектор 32 и резервуар 26 могут временно или постоянно быть прикреплены либо к колпачку 30, либо крышке 20 не отходя от сущности и объема настоящего изобретения. Так же следует понимать, что дефлектор 32 и второй резервуар 26 для добавки могут оба быть прикреплены либо к колпачку 30, либо к крышке 20 не отходя от сущности и объема настоящего изобретения.
Крышка 20 может также включать кнопку 50, соединенную с рычагом 52, причем рычаг 52 захватывает закрытый торец 136 картриджа 120 дозирования добавки. Когда пользователь нажимает кнопку 50, она перемещает рычаг 52 вперед так, что он толкает картридж 120, заставляя картридж скользить вперед в приемник 101. Когда картридж 120 дозирования добавки скользит вперед внутри приемника 101, насос 150 упирается в кольцеобразный выступ 104, заставляя насос 150 дозировать добавку 40 из выпускного обратного клапана 158. Кнопка 50 может располагаться на конце 21 крышки 20, противолежащем выпускному отверстию 34 крышки и по выбору рядом с ручкой 18, так что пользователь может захватывать контейнер 10 за ручку 18 и запускать насос 150 посредством кнопки 50, для того чтобы дозировать добавку 40 из картриджа 120 дозирования добавки во второй резервуар 26 для добавки. В качестве альтернативы пользователь может захватывать и удерживать контейнер 10 за ручку 18, для того чтобы налить жидкость 3 из первой камеры 22 во второй контейнер (например, питьевой стакан) и одновременно нажать кнопку 50, чтобы дозировать добавку 40 из картриджа 120 дозирования добавки в тот же второй контейнер. Если контейнер 10 наклонен под соответствующим углом, добавка 40 может полностью пройти второй резервуар 26 для добавки и дозироваться непосредственно во второй контейнер. В еще одном примерном варианте выполнения контейнер 10 для жидкости может быть сконфигурирован так, чтобы не включать второй резервуар 26 для добавки и таким образом позволять пользователю дозировать добавку 40 непосредственно в первую камеру 22 или второй контейнер, если контейнер 10 наклонен под соответствующим углом. Следует также понимать, что настоящее изобретение может включать множество обычных исполнительных механизмов для работы насоса 150, таких как рычаги, переключатели или любые другие исполнительные механизмы, известные специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области, и может располагать кнопку 50 во множестве других положений вдоль контейнера 10 не отходя от сущности и объема настоящего изобретения. Как можно увидеть и понять, настоящее изобретение позволяет осуществлять дозирование добавки 40 до, во время или после наливания жидкости 3 во второй контейнер.
Контейнер 10 для жидкости может включать один или более индикаторов ресурса, сконфигурированных так, чтобы показывать оставшийся ресурс фильтра 23 и/или картриджа. Примерный контейнер для жидкости, показанный на фиг.1-фиг.5, может включать индикатор 60 ресурса. Индикатор 60 ресурса сконфигурирован так, чтобы считать количество операций насоса 150 (доз). Известно, сколько доз добавки содержатся внутри эластичного баллона 140 и таким образом сколько операций насоса 150 требуется для того, чтобы опорожнить эластичный баллон 140. Индикатор 60 ресурса может тогда быть сконфигурирован так, чтобы сигнализировать или показать пользователю, что эластичный баллон 140 почти исчерпал добавку, после того, как определенное количество доз добавки было дозировано. В показанном примерном варианте выполнения индикатор 60 ресурса включает триггер 62, источник света 64 и схему/источник питания 66. Индикатором 60 ресурса является обычный индикатор ресурса, известный специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области. Рычаг 52 включает кулачок 54, который приводит в действие триггер 62 при каждом нажатии кнопки 50, таким образом обеспечивая счет каждой операции насоса 150 (дозирование количества добавки 40 (дозы) из насоса 150). Индикатор 60 ресурса сконфигурирован так, чтобы включать лампу 64, когда было выполнено определенное количество операций насоса (отсчетов), сигнализируя пользователю, что картридж 120 дозирования добавки нуждается в замене и/или близок к исчерпанию. Источник света 64 может быть любым обычным источником света, известным специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области, таким как светодиод или жидкокристаллический дисплей. Индикатор 60 ресурса может также быть сконфигурирован так, чтобы оповещать об оставшемся ресурсе фильтра 23, зажигая источник света, который может быть источником света 64 или вторым источником света, после того, как определенное количество операций насоса было осуществлено. Такой счет может быть основан на предположении, что каждое наливание контейнера 10 для жидкости будет включать среднее количество операций насоса (доз добавки).
В другом варианте выполнения индикатор ресурса может содержать считывающий переключатель, сконфигурированный для подсчета числа дозирований насоса 150 или магнитный/рычажный переключатель, сконфигурированный для подсчета количества налитых порций, чтобы сигнализировать пользователю об оставшемся ресурсе картриджа 120 и/или фильтра 23. В еще одном варианте выполнения крышка 20, картридж 120, первая камера 22 или второй резервуар 26 могут включать измерительное устройство (не показано), чтобы отслеживать и/или оценивать количество добавки и/или жидкости, которая была дозирована из картриджа и/или контейнера для жидкости, и таким образом запускать индикатор для подачи сигнала об оставшемся ресурсе картриджа 120 или фильтра 23. Измерительное устройство может включать, но не ограничиваться, датчик веса для измерения количества добавки, оставшейся внутри эластичного баллона 140, электрический или электродный датчик для измерения изменения удельного сопротивления жидкости в эластичном баллоне, маркировочную метку RFID (радиочастотная идентификационная метка), датчик непрозрачности или аналогичные устройства, которые используются в других отраслях промышленности, где оставшееся количество потребляемого расходного материала в резервуаре отслеживается так, например, как в струйных устройствах. Нет необходимости описывать здесь измерительное устройство, поскольку такая технология известна специалисту, имеющему обычную квалификацию в данной области.
В другом примерном варианте выполнения картридж 120 может содержать измерительное устройство видимого уровня (не показано), чтобы позволить пользователю определять оставшееся в резервуаре количество добавки. Кроме того, понимают, что картридж 120 и/или приемник 101 могут включать канал связи, такой как схема TAB или радиочастотная связь для передачи данных (например, количество добавки, оставшейся в эластичном баллоне) и сигналов между картриджем, системой фильтра для воды и/или компьютером или контроллером. В еще одном варианте выполнения система 100 дозирования добавки дополнительно содержит индикатор ресурса добавки (не показан), чтобы индицировать оставшееся количество добавки в эластичном баллоне 140. Например, эластичный баллон 140 может содержать измеритель видимого уровня, для того чтобы позволить пользователю определить количество добавки, остающееся в резервуаре. В еще одном варианте выполнения система 100 дозирования добавки может дополнительно содержать суммирующее устройство, чтобы подсчитывать количество добавки, дозированной из системы дозирования, и сконфигурированной так, чтобы показывать оставшееся количество добавки в эластичном баллоне 140. В такой компоновке расходомер или суммирующее устройство соединен с индикатором ресурса добавки и посылает сигнал на индикатор ресурса добавки, чтобы заставить его зажечься или мигать после того, как заранее определенный объем добавки прошел через выпускное отверстие для добавки.
В альтернативном варианте выполнения индикатор ресурса может включать мониторинговый механизм, такой как микрочип, содержащий программируемый тактовый генератор. Индикатор ресурса может быть применен, например, в виде индикаторов на светоизлучающих диодах или жидкокристаллических дисплеях, причем генератор запрограммирован так, чтобы заставлять индикатор ресурса, например, зажигаться или мигать после того, как прошел заранее определенный период времени с момента установки нового картриджа 120 и/или фильтра 23, например два месяца. Пользователь тога может заменить картридж 120 и/или фильтр на новый картридж 120 и/или фильтр 23 и переустановить генератор. Например, контейнер 10 для жидкости может включать индикатор ресурса (не показан), расположенный в крышке 20. Индикатор ресурса сконфигурирован так, чтобы показывать оставшийся ресурс фильтра системы фильтрации воды (не показан) внутри контейнера 10 для жидкости. Индикатор ресурса может быть разработан так, чтобы менять индикацию по прошествии определенного времени. В одном примерном варианте выполнения индикатор ресурса может быть сконфигурирован так, чтобы заново устанавливаться при удерживании кнопки запуска (не показана) в течение 5 секунд. После того как индикатор ресурса установлен заново, индикатор ресурса может быть сконфигурирован так, чтобы мигать зеленым цветом, когда контейнер для жидкости налит (наполнен) (чтобы показывать надлежащее функционирование). После одного месяца индикатор ресурса может быть сконфигурирован так, чтобы изменять зеленый свет на желтый свет при наливании. После двух месяцев индикатор ресурса может быть сконфигурирован так, чтобы менять желтый свет на красный свет, таким образом указывая на окончание ресурса фильтра. Если фильтр заменен, индикатор ресурса может быть заново установлен при помощи удержания вновь кнопки запуска в течение 5 секунд.
В другом примерном варианте выполнения система 100 дозирования добавки может дополнительно содержать контроллер (не показан), соединенный с насосом 150 и выпускным клапаном 158. Контроллер может быть сконфигурирован так, чтобы регулировать количество добавки, дозируемой через выпускной обратный клапан. Контроллер может содержать отдельный ограничительный клапан (не показан). В качестве альтернативы выпускной обратный клапан 158 может являться ограничительным клапаном. Ограничительный клапан ограничивает или регулирует количество добавки, если таковая имеется, которая дозируется из насоса 150. В другом варианте выполнения контроллер может содержать микропроцессор, соединенный с ограничительным клапаном. В одном примерном варианте выполнения контроллер может содержать наборную панель или другое устройство ввода, для того чтобы позволить пользователю выбирать количество добавки, которое будет дозировано в отфильтрованную воду. В еще одном варианте выполнения контейнер 10 для жидкости дополнительно содержит систему фильтрации воды (не показана), которая включает впускное отверстие, сообщающееся со второй камерой 24, фильтр (например, фильтр 23), впускное отверстие и анализатор содержания минеральных веществ, сообщающийся с выпускным отверстием фильтра для воды. Анализатор содержания минеральных веществ может измерять концентрацию одного или более минеральных веществ в отфильтрованной воде. Система фильтрации воды может дополнительно включать контроллер, соединенный с анализатором содержания минеральных веществ. Система 100 дозирования добавки может включать множество картриджей 120 дозирования добавки, каждый с ограничительным клапаном, сообщающимся с насосом 150, как описано выше. Ограничительные клапаны соединяются с контроллером таким образом, что контроллер дозирует одну или более добавок (таких как минеральные вещества), чтобы выдавать заранее определенную концентрацию добавок в отфильтрованную воду. Например, анализатор содержания минеральных веществ определяет уровень кальция в отфильтрованной воде и сообщает об уровне кальция контроллеру. Контроллер определяет, что желателен дополнительный кальций в конечном продукте очищенной воды, и, например, посылает сигнал в ограничительный клапан для добавления и/или увеличения количества добавки (т.е. кальция), которая дозируется из насоса 150 во второй резервуар 26 для добавки, которая будет налита, в конечном счете, в стакан с отфильтрованной водой из первой камеры 22. Как может оценить специалист, имеющий квалификацию в данной области, любой контроллер, известный специалисту, имеющему квалификацию в данной области, может быть использован для управления количеством добавки, дозируемой в отфильтрованную воду.
Все документы, процитированные в подробном описании изобретения, в соответствующей части включены здесь путем ссылки; цитирование какого-либо документа не истолковывается как признание того, что он является прототипом по отношению к настоящему изобретению.
Несмотря на то что конкретные варианты выполнения настоящего изобретения были проиллюстрированы и описаны, очевидно для специалистов, имеющих квалификацию в данной области, что различные другие изменения и модификации могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения. Поэтому в прилагаемой формуле изобретения охватываются все такие изменения и модификация, которые находятся в объеме данного изобретения.
Реферат
Изобретение относится к контейнеру для жидкости с системой дозирования добавки. В качестве добавки могут быть использованы питательные вещества, витамины, ароматизаторы и т.п. Контейнер 10 содержит первую камеру 22 для содержания жидкости и систему дозирования добавки 100, не сообщающуюся с первой камерой. Система дозирования добавки содержит первый резервуар 139, содержащий расходуемую добавку, и насос 150, выполненный с возможностью избирательной работы для дозирования некоторого количества добавки из резервуара 139. Насос содержит впускной обратный клапан, сообщающийся с резервуаром 139, диафрагму, расположенную перед впускным обратным клапаном, и выпускной обратный клапан, расположенный на диафрагме. Выпускной обратный клапан открывается, когда к диафрагме прикладывается давление, чтобы дозировать определенное количество добавки. Контейнер содержит второй резервуар для добавки 26, изолированный от первой камеры 22, расположенный рядом с системой дозирования добавки 100 так, что он может принимать и содержать добавку, дозируемую из системы 100. Внутренняя поверхность резервуара 26 и поверхность, расположенная ниже и рядом с системой 100, являются ультрагидрофобными, ультраполиофобными или ультрачистыми. Технический результат: эффективность очистки воды, упрощение очистки контейнера, уменьшение роста бактерий в нем. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 17 ил.
