液体喷雾器

本发明的技术领域

本发明涉及液体喷雾器的领域，更具体地说，涉及具有一个驱动 一泵的电动机的液体喷雾器的领域。

本发明背景

喷雾器已普遍用于对液体喷雾，以便将液体雾化为细液滴。液体 的雾化使得该液体能更好地覆盖一个表面。通常，喷雾器包括一个用 于储存液体并连接在喷雾器头上的容器。该喷雾器头包括一个起动一 泵的扳机，该泵驱动液体到喷嘴中，喷嘴转而雾化液体。这些喷雾器 是手动驱动的，需要使用人几次推动扳机，只要他希望对液体喷雾。 除了需要使用人几次推动扳机外，这些手动驱动的喷雾器只能将一个 均匀的喷雾图形保持一个相当短的时间。对喷雾器进行的改进之一是 使其包括一个连接一开关的电动机和一个便携式电源。这些电动喷雾 器只需使用人推动扳机一次就可保持该扳机被推动到使用人希望对液 体喷雾的那么长的时间。这些喷雾器的使用受其电源的自备性能的限 制，因此，发明人面对的问题之一是提供一种有效地使用电源能量的 机构，从而提高这样一种装置的使用寿命，而不用过早地对电源再充 电或更换电源。可以容易地考虑到，使用开关，电动机和电源之类电 部件使这些电动喷雾器对液体很敏感，在液体接触这些部件时可能造 成装置的误操作。因此，这些喷雾器面对的另一问题是提供一种可以 限制待喷雾的液体会与这些电学部件接触的危险的装置。当喷雾器用 于对相当大体积的液体在诸如地毯、沙发或窗子上进行喷雾时，如果 在喷雾器的容器用空之前该喷雾器都能输送液体而不必对其电池再充 电，那么对使用人是更为方便的。为了相当迅速地覆盖该表面，同样 重要的是，该喷雾器能够以同一相当高的流量(如至少120μl/min的流 量)来输送大体积的液体和该喷雾器产生一个均匀的喷雾图形(例如 一个直径至少9cm的圆形喷雾图形)。

为了上述原因，需要一种效率更高的能限制由于被喷雾的溶液接 触电学部件而产生的误操作的危险的电动喷雾器。也需要一种在电池 的一次单独充电期间能以尽可能小的流量对大体积的液体喷雾而同时 产生一个均匀的喷雾图形的喷雾器。

发明概要

提供一种液体喷雾器。在一个不起限制作用的实施例中，该液体 喷雾器包括一个有一孔的瓶、一个附接在该瓶上的喷雾器座。该喷雾 器座包括一个电动机、一个供给电动机动力的电源、一个由该电动机 驱动的泵、一个用于完成一电路的开关、一个附接在该喷雾器座上用 于对液体喷雾的喷嘴机构、一个有一内表面和一外表面的排气套，以 及一个安置在该排气套内的移动活塞。该喷雾体座还包括一个可动地 连接于喷雾器座上以便用于闭合该开关和移动该活塞的扳机、一个从 该瓶的孔延伸到该排气套的一个第一孔的第一排气管、一个从该排气 套的第二孔延伸到该喷嘴机构的第一孔的第二排气管、一个从所述瓶 的孔延伸到该泵的一个入口的泵供给管以及一个从该泵的出口延伸到 该喷嘴机构的第二孔的泵排出管。

附图简述

虽然本说明书包括用权利要求特别指出本发明和清楚地对本发明 提出权利要求，但可以相信，从结合附图的下列描述将会更好地理解 本发明，附图中：

图1是表示连接在瓶上的喷雾器头的液体喷雾器的透视图；

图2是按照本发明制成的一种优选的液体喷雾器的分解图，但为 清楚起见省去了该瓶；

图2A是图2的局部放大图，表示下座上的半圆孔；

图3是没有上壳和一个下座的装配好的喷雾器的透视图；

图4是沿图2的液体喷雾器的排气套的图5中的线4-4截取的截 面图；

图5是图2的排气套的侧视图；

图6是沿图2的液体喷雾器的排气活塞的图7中的线6-6截取的 截面侧视图；

图7是图2的液体喷雾器的排气活塞的侧视图；

图8是带有扳机、开关的处在第一位置的排气机构的截面侧视图， 其中为清楚起见省去了压缩弹簧；

图9是带有扳机而开关已闭合的处在第二位置的排气机构的截面 侧视图，其中为清楚起见省去了压缩弹簧；

图10是沿带有移动活塞的排气套的图9中的线10-10截取的截面 图；

图11是图10的局部放大图，表示人字形部件的变形；

图12是配件、止回阀和浸入管的截面图；

图13是具有图2的液体喷雾器中喷嘴接头、排放阀、自转机构和 喷嘴的喷嘴机构的截面侧视图。

优选实施例详述

现在详细参照本发明的优选实施例，其例子例示于附图中，所有 附图中相同的标号表示同一部件，其中最后两位数字相同的标号(如20 和120)暗示相似的部件。参照图1，图中例示一种适合于对各种液体 成分进行喷雾的优选的液体喷雾器20，该喷雾器包括一个瓶22和一个 喷雾器头24。虽然该液体喷雾器20特别适合用于家用液体成分，但它 也可用于其它液体成分。瓶22的容量约1升，但也可采用其它容积。

参照图2，喷雾器头24包括上壳124和两个可用卡扣或螺钉连接 的下座224、324。代替这种用三个部件124、224、324制成的喷雾器 头，也可采用其它座结构而并不偏离保护范围。喷雾器头24内有喷雾 机械，包括一个直接联接在齿轮泵28上的电动机26和一个排气机构， 该排气机构包括一个可以滑动地安置在排气套32内的排气活塞30和 一个沿板机34方向偏压该排气活塞的弹簧33。如图8和9中所示，排 气活塞30在排气套32中的第一位置阻止排气产生，而排气活塞30在 排气套32中的第二位置使得排气能在瓶22中产生。该排气机构将在 后面更详细地描述。当组装该液体喷雾器时，扳机34可以活动地连接 在左右座224和324上。扳机34使排气活塞30在排气套32内移动并 闭合开关40。优选的是，排气活塞和开关配置成在扳机34闭合开关40 之前排气活塞30开始移动。最优选的是，排气活塞30和开关40配置 成在扳机34闭合开关40之前该排气活塞位于第二位置，因而能够排 气。当受到扳机闭合时，开关40在一个表示成多个电池42的便携式 电源和电动机26之间完成一个电路，由此驱动齿轮泵28。虽然泵28 最好为齿轮泵形式，但也可以使用其它泵和其它结构来对液体加压和 将该液体输送到喷嘴机构60中。例如，可以使用叶轮泵、活塞泵、凸 轮泵或隔板泵。齿轮泵28通过啮合在位于每个座224和324中的两个 槽内而保持在位置中。

在本发明的一个实施例中，第一排气管52连接在排气套32的第 一孔132上并向着瓶22的孔延伸，而泵供给管54连接在齿轮泵28的 入口128上并也向瓶22的孔延伸。泵排出管56使泵出口228通过第 一通道160a与喷嘴接头160连接。第二排气管58使排气套32的第二 孔232与喷雾器座的一个孔连接，其中该排气孔向周围环境暴露。在 本发明的另一实施例中，第二排气管58使排气套32的第二孔232与 安置在喷嘴接头160上的一个排气孔160b连接，其中该排气孔通过每 个座224和324中的半圆形切口62向周围环境暴露。排气孔160b向 上安置并沿轴向离开开关40，因此在喷雾器位于显著向下的位置而液 体已能进入该排气管的情况下，该液体将离开开关40而滴下，从而基 本上限制了液体接触开关的危险。结果，排气孔160b安置在喷嘴接头 160上的位置限制了喷雾器的误操作。喷嘴接头160有一个空心杆，该 空心杆穿过每个座224和324中的较大的半圆形切口66。排放阀260 和自转机构360安置在该空心杆内。一个喷嘴460安装在该喷嘴接头 上，如图13中所示。

在本发明的一个实施例中，一个如图3和图12中所示的配件44 安置在下座224、324的底部附近，并包括一个卡口式附件，用于啮合 瓶22的终端122上的一个互补的附件。配件44通过啮合在位于每个 座224和324内的两个槽中而保持在位置上。配件44包括第一和第二 通道144和244。第一排气管52使第一通道144与排气套32的一个第 一孔132连接，而泵供给管54使第二通道244与齿轮泵28的入口128 连接。一个第一止回阀70连接在第一通道144上并防止当瓶22处于 基本上向下位置时液体会明显地流出该瓶。一个第二止回阀72连接在 第二通道244上并防止当泵28不操作时液体会明显地重新流入瓶22。 一根浸入管80从瓶22和第一止回阀伸出，以便向该喷雾器供给液体。 可以在浸入管80的下端处添加一个浸入管过滤器82，以防止可能堵塞 喷嘴的颗粒到达喷嘴。为了有效地对液体喷雾，齿轮泵28最初需要起 动。通过当使用人松开扳机34时防止液体明显地重新进入该瓶，第二 止回阀72消除了在每次使用喷雾器后重新起动齿轮泵的必要性，从而 通过节约电源能量而提高了该液体喷雾器的效率。因此，止回阀72对 节约便携式电源起了作用。止回阀72的裂化压力应当足够大，使得进 入泵供给管54的液体具有足够的能量而被驱动通过齿轮泵28、通过喷 嘴机构60并将液体粉碎成细液滴。第一和第二止回阀70和72可以是 球阀或该技术中通常已知的其它类型的止回阀，如隔膜阀。在本发明 的另一实施例中，配件44在其下端包含一防漏密封件，以防止从该瓶 泄漏液体。

电动机26最好是直流电动机。电动机26有两个电接头126和226， 其上最好用电线连接与开关40串联的便携式电源(表示成多个电池 42)。当驱动扳机34时，移动的活塞30到达第二位置，因此明显地 在开关40闭合前产生排气。当开关40闭合时，一个电流流过电动机26， 使泵28的齿轮转动而产生一个足以打开止回阀72的压力，使得液体 能够流过喷嘴60。明显地在开关40闭合前产生排气能通过使瓶内压力 与泵驱动前的周围环境压力相等而有助于提高该液体喷雾器的效率。 一种示范的电动机是中国Mabuchi实业公司制造的3伏至6伏的200 或300系列的电动机。最好该电动机是一种由Mabuchi实业公司制造 的4.5伏RS360SH型。一种示范的喷雾器喷嘴是由Calmar公司制造的， 更充分地描述于1987年11月17日发布的Dobbs等的美国专利No. 4,706,888中，其内容完全参考引用于此。喷雾器座124、224、324、 喷嘴机构60、齿轮泵28、配件44、排气套32和排气活塞30可以用该 技术中已知的热塑性材料注入模制而成。最好是，自转机构、配件、 排气套和喷嘴接口用聚丙烯制成，而泵壳、泵帽和泵齿轮用乙缩醛聚 合物制成。最好是，喷雾器座124、224、324和扳机用丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯和聚硅酸酯制成。最好是，排气活塞和喷嘴用聚乙烯制成。电 源42可以是可再充电的或非可再充电的电池。在非可再充电的电池的 情况下，电源42最好是三节串联的AA型1.5伏松下或三洋公司的碱 性电池。

按照本发明的一个方面，现在将参照图4至图11更详细地描述该 排气机构。该排气机构包括一个排气套32和一个移动活塞30。该排气 套最好是一个一端封闭的空心圆筒，并有两个位于圆筒壁上的孔132 和232。最好是，这两个孔沿排气套的轴线A-A隔开，如图4中所示。 该排气套的另一端开放，使移动活塞30能够进入该排气套。如图6中 所示，移动活塞30基本上是一个其直径小于排气套内径的圆柱，因此 活塞30可在排气套32内滑动。当按照本发明使用时，移动活塞的一 端是闭合的，而另一端与扳机34接触，因此扳机的运动将使活塞在排 气套内移动。该移动活塞还包括一个第一和一个第二可变形部件，它 们的一部分有一个与排气套的内表面接触的表面并可以受到变形而留 下一个间隙。该第一可变形部件这样安置在该移动活塞上，使得当该 活塞位于如图8中所示的第一位置和图9中所示的第二位置时，空气 不能在第二孔232和排气套32的开放端部之间流动。第二可变形部件 这样安置在移动活塞30上，使得当该活塞位于图8中所示的第一位置 时，空气不能在第一孔132和第二孔232之间流动，而当该活塞位于 图9中所示的第二位置时，空气能够在排气套32的第一孔132和第二 孔232之间流动。在本发明的一个实施例中，这些可变形部件为第一 和第二人字形部件130和230，位于该移动活塞的外表面上。如本发明 所述，一个人字形部件最好是一个有一连接到该移动活塞外表面上的 边缘的可以弯曲的环。当从侧面观看时，该人字形部件具有V形。当 模制活塞时，这些人字形部件也可形成于活塞表面上。这些人字形部 件的最大直径大于排气套的内径，因此当移动活塞在排气套内滑动时， 人字体部件的其它边缘与排气套的内表面基本上接触。结果，空气不 能流过这些人字形部件，从而提供一种密封效果。在本发明的一个实 施例中，排气套包括用于使第二人字形部件230变形的机构，并位于 第一和第二孔之间的排气套内表面上。当驱动扳机34时，移动活塞离 开其第一位置而移向该变形机构。当第二人字形部件230遇到该变形 机构时，它被变形而留下一个间隙，于是活塞到达第二位置。由于人 字形部件的变形所产生的间隙，空气能够在排气套的第一孔和第二孔 之间流动，从而能够排气。该变形机构将使第二人字形部件至少保持 变形到扳机34闭合开关40。这样一种变形机构可以例如是至少一个从 排气套内表面上突出的部件。这种部件可以是位于排气套的第一孔和 第二孔之间的排气套内表面上的散热片或肋板332的形状，但可利用 其它部件来提供同一效果。该部件可以固定在或直接模制在排气套的 内表面上。最好是，如图4中所示，排气套的内表面有四个此种部件。 在本发明的另一实施例中，该排气机构还包括一个压缩弹簧，位于排 气套中，并偏压该移动活塞，使得当使用人松开扳机时，移动活塞回 到其第一位置。在本发明的一个实施例中，该压缩弹簧通过从排气套 的封闭端伸向其开放端的散热片432保持在排气套的中心。

在本发明的另一实施例中，便携式电源42由通过电线连接在印刷 电路板84上的可再充电电池组成，印刷电路板84包括一个通过喷雾 器座伸出的电池充电器插座86。一旦电池放完电，使用人可以将该充 电器插座连接在充电器上，从而对电池再充电。在本发明的该实施例 中，便携式电源42最好是三节串联的可再充电的AA型1.2伏Moltech 公司的镍镉电池。

试验方法

利用包括一个有一孔并充满液体的容器的上述电动喷雾器进行了 一系列试验，一个喷雾器座附接在该容器上，所述喷雾器座包括一个 电动机、一个供给电动机动力的便携式电源、一个由该电动机驱动的 齿轮泵、一个完成电路的开关、一个附接在所述喷雾器座上以对液体 喷雾的喷嘴机构、一个使瓶内压力与大气压相等的排气机构、一个可 以活动地连接在所述喷雾器座上以闭合所述开关的扳机、一个从所述 瓶的孔伸向所述泵的入口的泵供给管和一个从所述泵的出口伸向所述 喷嘴机构的孔的泵排出管。一个示范的电动机是中国Mabuchi实业公 司制造的3伏至6伏的200或300系列的电动机。最好是，该电动机 为Mabuchi实业公司制造的4.5伏RS360SH型。一个示范的喷雾器喷 嘴由Calmer公司制造，并更充分地描述于1987年11月17日发布的 Dobbs等人的美国专利No.4,706,888中，其内容完全参考引用于此。 在该实验中，该齿轮泵包括一个泵壳、一个传动齿轮、一个惰齿轮、 一个具有泵出口的面板、一个安置在泵壳和面板之间的第一密封件， 以及一个围绕电动机轴的第二密封件。该泵壳用两个螺钉直接附接在 电动机外壳上。由于电动机和齿轮泵组合的紧凑尺寸和形状，该设备 可用于各种器具中并因此与各种水溶液一起使用。该实验是用具有下 列成分的液体进行的： 化合物 成分的重量百分率 羟基丙基β环糊精 1.1 Kathon CG II防腐剂 0.0003 盐酸 0.011 二甘醇 0.38 聚丙烯酸 0.1 Silwet L-7600表面活性剂 0.1 乙醇 3 不含PCM的Artica Breeze香料 0.12 去离子水 95.1887

在该实验中，该便携式电源最好是三节可再充电的AA型1.2伏 Moltech公司的镍镉电池，它们是串联的并充分充电。这种电池组件以 参考号ECF-800AA出售并由位于美国佛罗里达州Gainesville市的 Moltech动力系统公司制造。这种三节电池的组件能够在160mA时提 供3.0V的端电压，在23℃至少连续工作5小时。该电池组件在标称电 压1.2V时容量为800mA.h，通常有效内电阻为37毫欧，端电压为1V， 重0.07Kg，转而能输送0.8W.h，并具有约34W.h/kg的能量储存密度。 每个电池具有7.8立方厘米的体积。

这些试验的目的是确定当电池寿命衰减时与液体一起使用的液体 喷雾器的喷雾图形和流量是如何变化的。

在该实验中，所需物质包括10个充分充电并编号的液体喷雾器、 1升容量的充满液体的瓶、一个烧杯、一个秤、一个计时器、一个空桶、 一个喷雾图形试验台和喷雾图形试纸。在每次试验开始时，一个液体 喷雾器充分充电并在大气压力和受控的温度和湿度(73°F或23℃±1℃， 50％±2％RH)下带入实验室房间。对一个干燥的空烧杯称重，然后将 烧杯放置在试验台中。液体喷雾器附接在一个充满带色液体的瓶上， 然后安置在烧杯下，使得一旦驱动喷雾器扳机液体就落入该烧杯中。 液体喷雾器的扳机与计时器同时驱动，在喷雾进入烧杯时保持30秒。 在30秒后，松开扳机，然后对烧杯称重，将烧杯中所含液体的克数记 录在数据纸上。然后将烧杯内液体倒空到空桶中，对刚倒空的烧杯重 新称重，将烧杯放回到试验台中，并开始一个新的30秒喷雾周期。一 旦一个瓶用空而喷雾器停止对液体喷雾，就松开扳机，记录下时间， 并将瓶重新充满液体。然后可以恢复喷雾，直到30秒周期结束。该试 验对10个液体喷雾器中的每一个进行，直到每个液体喷雾器由于电池 完全放完电而不能输送液体。然后可以通过将所测量的液体质量转换 成液体体积并将这些体积加在一起来从数据纸测定具有电池一次单独 充电的每个装置所喷雾的液体总量。通过将每个周期中测量的液体质 量转换成液体体积，还可以测定被喷雾的液体的流量。因为一个周期 持续30秒，所以将每个周期测到的液体体积加倍，就可得到以ml/min 测量的流量。

在这些条件下的液体喷雾器能够在电池的一次单独充电期间对至 少约2.2升液体喷雾。优选地是，该液体喷雾器能够在电池的一次单独 充电期间对至少约2.3升液体喷雾。最优选的是，该液体喷雾器能够在 电池的一次单独充电期间对至少约2.4升液体喷雾。在某些情况下，观 察到该喷雾器能够对3.5升或更多的液体喷雾。

该液体喷雾器也能够在电池的一次单独充电期间以至少120ml/min 的流量对至少约1.5升液体喷雾。优选地是，该液体喷雾器能够在电池 的一次单独充电期间以至少120ml/min的流量对至少约1.8升液体喷 雾。最优选的是，该液体喷雾器能够在电池的一次单独充电期间以至 少120ml/min的流量对至少约2.2升液体喷雾。在某些情况下，观察到 该喷雾器能够以至少120ml/min的流量对3升或更多的液体喷雾。

此外，在该实验中，喷雾图形被定义为由被喷雾的液体在离喷嘴 约15.2cm(或6英寸)的距离处所覆盖的表面。为了测定喷雾器的喷 雾图形，建立一个由箱子组成的喷雾图形台，该箱子有一个带一孔的 第一壁，该孔大到足以插入液体喷雾器的喷嘴。该箱子的面对有上述 孔的第一壁的第二壁与插进孔内的喷嘴相距约15.2cm(或6英寸)， 一张纸附着在该第二壁上。周期性地，最好用烧杯测量每三个周期， 就将喷雾器安置在该喷雾图形台中并驱动扳机，使得在该张纸上可以 看到一个喷雾图形。驱动扳机的时间相当短，但刚巧长到足以在纸上 获得一个图形。因此，用于获得该喷雾图形的能量不会显著地影响试 验结果。然后从喷雾图形台移出该张纸并测量。在该实验期间，观察 到喷雾图形有两个基本上圆形的同心边缘。两个边缘的边界非常清楚， 通过测量由这两个边缘界定的圆的直径并取其平均值而计算出喷雾图 形的直径。

该液体喷雾器在电池一次单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距 离下能够对至少约2.1升液体喷雾而同时产生一个直径至少9cm的喷 雾图形。优选地是，该液体喷雾器在电池一次单独充电期间在离喷雾 器约15.2cm的距离下能够对至少约2.3升液体喷雾而同时产生一个直 径至少9cm的喷雾图形。最优选的是，该液体喷雾器在电池的一次单 独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距离下能够对至少约2.5升液体喷 雾而同时产生一个直径至少9cm的喷雾图形。在某些情况下，观察到 该喷雾器在电池的一次单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距离下能 够对3.1升液体喷雾而同时产生一个直径至少9cm的喷雾图形。

该液体喷雾器在电池的一次单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的 距离下以至少120ml/min流量对液体喷雾时也能够对至少约1.5升液体 喷雾而同时产生一个直径至少9cm的喷雾图形。优选的是，该液体喷 雾器在电池的一次单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距离下以至少 120ml/min的流量对液体喷雾时能够对至少约1.8升液体喷雾而同时产 生一个直径至少9cm的喷雾图形。最优选的是，该液体喷雾器在电池 的一次单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距离下以至少120ml/min 的流量对液体喷雾时能够对至少约2.2升液体喷雾而同时产生一个直径 至少9cm的喷雾图形。在某些情况下，观察到该喷雾器在电池的一次 单独充电期间在离喷雾器约15.2cm的距离下以至少120ml/min的流量 对液体喷雾时能够对3升液体喷雾而同时产生一个直径至少9cm的喷 雾图形。

应当理解，该描述中列举的液体量(如至少约2.3升)也包括相 继更大的液体量(如至少约2.4，2.5，2.6，…等等)，即使这些数字 没有在这里特别列举。这适用于所有上述状况。

本发明的优选实施例的上列描述已用于例示和描述的目的。不打 算对本发明包罗无遗地描述或将其限于所公开的确切形式。该技术领 域的专业人员可以根据上述说明进行修改或变化，所讨论的实施例是 为了最清楚地例示本发明的原理及其实际应用而选定和描述的。本发 明的范围要受本文所附的权利要求书的限定。

相关申请的相互参考

本申请是于2000年7月24日提出申请的早期申请，美国顺序号 09/624,061的部分继续申请。