專利名稱：包括具有可填充流體的容器的便攜設備和保持器的組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括流體容器的便攜設備。
背景技術：
某些便攜設備如手持家用電器具有填充有流體如洗液、凝膠或 者肥皂的容器，以便提供向設備的需要部分供應流體的可能性。當 容器為空時，用戶可以將它更換為填充的容器。為了降低必須更換 容器的頻率，可以增加容器容積。然而這可能使容器并且因此使包 括容器的設備相對地臃腫，這不是優(yōu)選的。

發(fā)明內容
希望改進具有填充有流體的容器的便攜設備的用戶友好性。 為此，提供一種根據權利要求1的組件，該組件允許將至少部 分為空的容器(重新)填充至特定水平并且無需用戶更換用過的容 器。提供保持器而不是具有檢測器的容器或者便攜設備允許將容器 和/或設備構造成相對地簡易和重量輕，因為可以在容器和/或便攜設 備上省略流體水平檢測器或者指示器。檢測器可以例如通過電或者 磁性的靜態(tài)或者動態(tài)裝置或者光學裝置來操作。檢測器可以優(yōu)選地 允許從容器以外檢測流體水平。
根據權利要求2的組件可以提供用于容器的自動化填充站從而 增加組件的用戶友好性。
通過根據權利要求3的組件來提供一種優(yōu)選組件，該組件允許 檢測流體水平而無需接觸流體。
可以通過根據權利要求4的組件來提供用于對根據權利要求3 的組件的檢測器進行操作的恰當光強度水平。根據權利要求5的組件的一個益處可以在于，布置檢測器來檢
測散射光而不是4企測由從流體(例如從空氣中的彎液面(meniscus in air))離開的鏡面反射或由全內反射所反射的光，增加了檢測的可 靠性，因為散射光的檢測不那么依賴于測量設置中各種部件的對準。
具體而言，已經發(fā)現檢測的或者一般可檢測的散射光的量在檢 測器的視角內隨著容器內存在的流體數量而變化，并且發(fā)現，可以 在比從表面離開的光的反射角明顯地更大的相對大立體角內可靠地 檢測這樣的散射光。
通過根據權利要求6的組件，可以針對容器的設計而提供靈活 性，容器的至少壁部可以在檢測器的操作波長為半透明或者甚至透 明。這一波長可以是不可見的。壁部可以具有從窗口變化成整個容 器的任何尺寸，從而為檢測器檢須"流體水平提供對容器內部的充分 光學進入。
優(yōu)選地，容器的至少壁部在可見波長為半透明或者優(yōu)選為甚至 透明的，例如使得用戶可以看見容器內部并且觀測其中的流體。
在^f又利要求8中呈現了一種優(yōu)選實施方式，通過該實施方式可 以改進對流體水平的存在與否進行檢測的可靠性。
本文中的詞語"光，，和"光學"應當廣義地理解為也包括比如 在紫外線或者紅外線波長的非可見電磁輻射。類似地，詞語"流體" 包括可通過泵送動作來更換的任何液體、凝膠和粘性流體，比如洗 液、膏體和牙膏。詞語"窗口"表明物體的如下區(qū)域該區(qū)域對于
在相關波長的光至少為半透明、優(yōu)選為甚至透明。
在填充或者排空容器期間，容器中的流體水平以及因此在使用 光學檢測器的情況下的檢測光強度相對漸進地改變。這可能使"完 全，，狀況的準確檢測變得復雜。為了增加信號的銳度并且因此增加 流體水平檢測的可靠性，該組件可以具有權利要求9的特征。
狹窄部分造成存儲的內含物的相對小的改變以引起流體水平的 明顯改變從而有助于可靠檢測。容器可以包括在狹窄部分以上用于 呈現緩存體的更寬區(qū)域，以例如在檢測器-操作器-填充系統(tǒng)組件的響應相對緩慢的情況下減少溢出的可能性。
特別地適合于在本組件中使用的可填充流體的容器包括具有柔 性或者彈性壁的相對窄的部分，從而相對窄的部分的橫截面可以通 過流體壓力來可逆地改變。
狹窄部分的形狀和彈性或者柔性優(yōu)選為，使得當流體水平在狹 窄部分以下時該部分基本上具有一種幾何形狀(例如相互迫近或者 接觸的兩個相對壁)，而當流體水平與狹窄部分接觸或者在狹窄部 分內時，流體與壁相抵的壓力足以使狹窄部分變形成另一形狀。這 可以通過在壓力之下將流體泵送到容器中而引起，或者例如在有些 粘性的流體(如凝膠)情況下甚至已經通過流體的表面張力而引起。 容器形狀的此類幾何結構改變可以可靠地由檢測器檢測。
為了改進水平檢測的可再現性和可靠性，該組件可以具有權利 要求11的特征。
利用根據權利要求12的組件，明顯地減少流體在填充容器期間 溢出的風險。
根據權利要求13的組件可以保證組件的部件相對于彼此可重現 和可靠地來定位并且位置可以得到保持。
保持器優(yōu)選地適合于接納作為流體源的流體貯存器。因此，可 以從可以在排空之后更換的貯存器來填充流體容器。由于貯存器可 以包括用于數次填充容器的充足容量，所以可以明顯地減少更換組 件零件的頻率，而同時可以保持容器和/或包括容器的便攜設備的便
利尺寸。甚至可以減少容器體積而無損于用戶友好性。
在一個優(yōu)選實施例中，容器是家用電器如剃須刀、牙刷或者熨
斗的一部分。因此，該組件允許為該電器提供由如剃須洗液、牙膏
或者熨燙流體的所需流體充分填充的貯存器。
在權利要求19中呈現本發(fā)明的另一方面，該方面允許以對4企測
設置的部件的對準相對不敏感的相對可靠的方式從容器以外檢測容
器中的流體水平。
應當注意日本專利公開JP 2003-315138描述了一種液體水平檢測器，該檢測器配備有裝配于透光管的外部上的光投射和接收裝置。 進行調節(jié)以便使得在檢測光在比管的內表面較深的位置處被全反射
指定數量時由接收裝置13接收的光的量最大。在JP 2003-315138中 要求光源、容器壁和檢測器穩(wěn)定地相互附接。
本發(fā)明也包括如任一權利要求所述的特征或者主題內容的任何 可能組合。


下文將參照通過示例示出 一個當前優(yōu)選實施例的附圖來說明本發(fā)明。
圖1A和圖1B分別示出了空容器和填充容器以及光學傳感器， 并且表明基于散射光的光學檢測器的操作原理。
圖2A分別示出了容器和單獨傳感器的示意正視圖和橫截面圖。 圖2B是沿著圖2A中的線A-A的橫截面圖。 圖3示出了容器和單獨傳感器的部分分解的透視圖。 圖4
件的部分分解的部分示意正視圖
具體實施例方式
圖1A和圖1B示出了包括光源2和光學檢測器3的傳感器1以 及可以填充有流體5的容器4。容器4包括前壁6和后壁7。前壁6 具有在檢測器3可檢測的一個或者多個波長處為半透明或者優(yōu)選為 甚至透明的壁部6A。
光源2被布置成照射容器的內部而檢測器3被布置成檢測所得 的散射光。
光源2和檢測器3被定位成使得由光源2的發(fā)射強度最高的方 向所確定的軸和由^r測器3的主^L角方向確定的軸包圍4^角a。才企測 器3可以被布置成使得它的視角至少包括在靜止時與流體水平平行 的水平面。另外，光源2和一全測器3也可以^皮定向成平^f于，這可以是優(yōu)選的。
圖1A示出了照射容器4的內部及其內含物(由于容器為空，所
以無內含物)的光源2。光主要由容器后壁7散射而僅有小部分發(fā)射 光被散射回到檢測器3中。由檢測器3檢測的光的準確部分依賴于 容器4或者其后壁7在所用一個或者多個波長處的散射特征，這些 散射特征又依賴于容器4的材料性質和幾何結構方面以及光源2:例 如，大體上平滑的表面造成更為鏡面式的反射，而大體上粗糙的表 面造成漫反射，這是優(yōu)選的。容器4的后壁7也可以適合于吸收光， 這甚至更為優(yōu)選的，因為這可以減少背景信號并且因此可以增加檢 測的可靠性。
圖1B示出了當容器4填充有流體5時，流體5將在散射體 (scattering volume ) 5A中散射進入的光。散射體5A的中心與容器 4的后壁7相比更接近光源2，從而檢測器3接收更高的光強度，并 且因此可以生成與之對應的不同信號。
散射體5A的位置和范圍以及因而在流體5以外可檢測的散射光 一般取決于流體5在特定波長處的反射、吸收和透射特征。散射體 5A可以在整個流體內延伸。一4殳而言，流體表現出在大的立體角度 內的可檢測的反向散射強度，順便提一下，該角度造成大多數流體 體積和/或水平都可由肉眼看見。
因此，容器4的內含物的照射根據流體5和容器4的光學性質 可以來自各種角度或者來自除了檢測位置之外的位置；高度半透明 或者透明流體5如水狀液體或者清澈凝膠可以將光傳送很遠，從而 造成實質上整個流體本體"點亮"，這可以在沿著流體本體的任何 位置可很好地被檢測。實質上，不透明流體如牙膏可以強烈地散射 光并且最終吸收正向散射光，從而可檢測的散射光主要是在外區(qū)域 中反向散射的光。例如，黑色鞋油在可見波長處強烈地吸收、但是 可以發(fā)熒光或者是強散射體并且因此在非可見波長如紅外線或者紫 外線是可清晰檢測的。在主要為反向散射流體的情況下，優(yōu)選的是， 與照射的流體表面的法線成銳角的照射和檢測或者沿著實質上平行方向的照射和4全測。
雖然光源可以從各種位置照射流體以便從流體中生成散射光， 但是優(yōu)選的是，由光源的反射強度最高的方向確定的軸和由檢測器 的視角的主方向所確定的軸在至少容器內表面的法線周圍優(yōu)選地包
圍出銳角，該銳角優(yōu)選地小于45。如小于IO?；蛘呱踔疗叫?。這一
布置允許緊湊構造、甚至允許光源和檢測器組合或者集成于單個傳 感器中。它也允許將相對小的窗口用于檢測。另外，在這樣的設置
允許檢測吸收性強或者基本上不透明流體如洗液、膏體或者牙膏的 流體水平。此外，當壁基本上垂直于照射和檢測方向時，減少了光 在空氣與壁的分界面處的反射損耗。因此，由于這些效應中的一個 或者多個，可以生成相對清晰的信號，從而增加檢測的可靠性。
因此，使用依賴于散射的檢測方案，允許具有這樣的檢測器的 組件可廣泛地應用，并且造成組件的可靠性基本上獨立于部件的對 準變化和待;險測的流體變化。
為了增加散射光檢測的可靠性，檢測器可以被屏蔽而避開直接 光學接觸如避開直接視線或者避開經由鏡面反射。由于由流體散射 或者發(fā)射的光可能例如由于流體的熒光或者磷光而具有與光源的波 長不同的波長，所以可以通過對不同波長進行濾波來屏蔽檢測器。
在圖2A、圖2B和圖3中，將與容器4分離地形成的傳感器1 表示為由實質上平行放置的光源2和光學檢測器3形成。
容器4包括相對剛性的外壁8以及柔性內壁6和9。容器4可借 助在它的下端附近的流體入口 IO來填充流體。容器在它的頂部處或 者附近包括出口 11。
在容器內所需流體水平的位置處，容器壁6和8分別具有對于 傳感器(圖3中未示出)的操作光透明的壁部6A、 8A。容器壁可以 為并且優(yōu)選地在操作傳感器波長處實質上為不透明，以便減少檢測 器3由于檢測環(huán)境光而誤讀的機會。
容器4還在柔性后壁9上包括與壁部6A、 8A相對的突出物12,
9該突出物使橫截面容器變窄成收縮物(constriction)。突出物12在 柔性后壁中提供柔性被減少的區(qū)域，而收縮物保持可逆變形。適當 容器根據所用流體的化學組成是由相對軟和薄的材料如塑料、硅樹 脂或者橡膠材料制成的、配合到外壁8中的嚢狀物(bladder),該 外壁8優(yōu)選為硬和耐用的塑料材料制成的剛性或者半剛性殼體。
圖4示出了形狀為放置于保持器16 (部分地示出)中的電池可 操作電動剃須刀15的根據本發(fā)明的組件。
剃須刀15包括如圖2中所示具有流體入口 10的容器4和用于 對電池充電的電連接器17。剃須刀15具有用于在剃須過程中從容器 4泵送或者排出流體(優(yōu)選為剃須或者剃須后洗液)并且在剃須頭 18分配流體的系統(tǒng)。
保持器16包括傳感器1,其形式為包括光源2和檢測器3的集 成式單個設備。保持器16適合于接納作為用于填充容器4的流體源 的流體貯存器。在圖4中將可移動罐19表示為就位備用的流體貯存 器。保持器包括用于經由流體管道21和流體入口 IO用來自貯存器 19的流體來填充容器4的泵送組件20。
保持器16還可以包括用于通過剃須刀15的連接器17對剃須刀 15的電池充電的電功率供應和連接器(未示出)。
保持器和容器具有形式為夾具22的配對耦接裝置。夾具22用 鉸鏈23可樞軸轉動地裝配到保持器16的殼體。夾具22通過用彈簧 24以與保持器16的本體或者殼體相抵的方式被彈簧加載來獲得夾 持和保持動作。夾具22用以夾持和保持容器4，于是剃須刀15相對 于容器處于適當的預定和基本上可重現的位置，以便傳感器1的恰 當操作和以便恰當地連接電連接器17以及流體管道22和入口 10。
在正常操作中，容器4如圖中的所示位置實質上豎立地定位于 保持器中，并且經由流體入口 IO將它填充至傳感器1的水平。當將 更多流體引入容器4中時，流體可能從出口 ll溢出，這是所不希望 的。
提供傳感器1以便監(jiān)視既定的最大流體水平。當容器4中的流體水平或者實際上與之對應的信號在預定閾值
以下時，應當操作泵送組件15以便填充容器4。類似地，在充分或 者更高的填充水平，不應操作泵送組件20或者在泵送時暫停泵送組 件20。支架12可以包括用于處理檢測器的信號和用于操作泵送組件 20的控制器或者處理器。
這里，詞語"以下"用來表示信號相對于特定參考值的絕對幅度。
傳感器1的位置與突出物12的位置重合以便允許提供用于終止 填充過程的信號。當容器部分地或者全部地為空時，突出物12迫近 前壁6以形成收縮物，從而幾乎關閉容器。
在填充容器4的主存儲體13之后，流體壓力應當到達足以按動 突出物12離開相對壁的值。壁6、 9的分離產生相對厚的流體5層 以便提供相對大的散射體從而產生檢測器3的清晰信號。該變形就 它提供橫截面在某個流體壓力以下和以上的明顯差異這一點而言優(yōu) 選地實際上為突然性的。通過提供柔性與柔性壁的其余部分相比不 同的突出物10,用于打開收縮物的必要流體壓力可以基本上設置成 預定值。
另外，收縮物本身的變形可以更改散射性質(比如從突出物的 壁離開的光的主散射角)，并且因此以如下程度來更改到達檢測器 的散射光的強度，該程度使得即使對于高度透明并且因此散射欠佳 的流體如清澈流體或者自來水而言容器的變形以及由此而來的容器
如圖3中所示，突出物12具有形式為突出物12中的凹陷的通 道14,該通道在流體流離開容器時的既定方向上延伸。這允許與具 有無通道或者凹陷14的突出物12的容器相比更好地排空容器4。通 道14在容器定位于光學傳感器1之前時與填充位置的流體水平垂直 地來定向。光源2和檢測器3沿著通道14來布置，因為已經發(fā)現這 與檢測器3和光源2橫穿通道14的軸來布置時相比產生更高的檢測 可靠性。可以根據傳感器檢測夾具22的位置和/或根據充電連接器17的 電接觸來確定容器4或者剃須刀15在支架中的正確定位。當檢測到 容器4或者剃須刀15的正確位置時，操作傳感器1以便確定在檢測 器3的水平存在流體。
在操作傳感器1之后或者在處理由傳感器1生成的信號之前對 剃須刀15相對于保持器16的正確位置的確定形成對泵送組件從流 體貝i存器19不經意地泵送流體進行防范的附加預防措施。這樣的泵 送可能在未恰當地連接流體管道21和入口 10時導致泄漏或者在沒 有容器就位時、但是在檢測器偶然地接收與"空"值對應的光強度 時甚至導致常見溢出。
僅在特定時間處操作傳感器和/或僅持續(xù)特定時間內操作傳感器 也節(jié)省能量。
光學傳感器1優(yōu)選地在近紅外線頻率、例如在約950nm的波長 操作，該頻率一般對于眼睛是安全的并且就該頻率而言相對大功率 光源如發(fā)光二極管(LED)或者甚至二極管激光器可易于以相對低 成本獲得。類似地，此光線可利用如下標準半導體檢測器來很好地 檢測，這些檢測器一般具有用于屏蔽環(huán)境光的紅外線透射濾波器。 這樣的傳感器1也可以是在單個器件1中包括光源2和檢測器3的 集成器件。選擇容器4的材料及其表面紋理使得它們造成最少光散 射以提供最小背景信號。
在一個優(yōu)選情形中，傳感器1被定位成接近(優(yōu)選為間距小于 0.5mm)容器壁8或者甚至與容器壁8有物理接觸，從而保證很少或 者沒有環(huán)境光落在檢測器3上并且保證從視野中排除大多數(優(yōu)選 為所有的)流體或者灰塵(在存在時)。因此優(yōu)化被檢測信號的可 靠性。傳感器1與容器4之間的空間可以具有實質上不透光的光學 屏蔽(如黑色橡膠環(huán))以進一步使檢測器免受環(huán)境光的影響。傳感 器1的光敏表面可以具有對可能破壞信號的刮擦或者灰塵進行防范 的保護窗。傳感器1可以包括本身已知的相對低成本光學鄰近檢測 器。
12檢測器3的信號優(yōu)選地是利用本領域中公知的技術、例如通過 適合于將該信號與存儲器中存儲的值做比較的控制器來容易地可與 一個或者多個參考值做比較的電壓，這些參考值對應于由填充至特
定水平的容器4造成的檢測的散射光強度。
檢測器的信號可以具有任何形狀或者符號和任何參考值。優(yōu)選
地，該信號是范圍為數伏特、范圍優(yōu)選為0-10伏特或者更優(yōu)選為0-5 伏特的電信號，電壓的符號(正或者負)相對地無關緊要。這樣的 電壓可利用標準電子器件來檢測和處理。
上述實施例僅用于示例目的，因為可以在權利要求書的范圍內 用多種方式修改本發(fā)明。
另外，包括容器的設備可以是 一 般具有用于流體的貯存器的諸 如蒸汽熨斗、牙刷、擦鞋裝置等與對應流體一起使用的任何設備。
另外，支架可以具有指示器如警告燈，該指示器用于指示容器 和/或流體源如供應容器/重新填充盒為空。另 一指示器可以用于指示 故障，比如電器或者容器的位置不正確或者傳感器(的)窗口變臟 或者被遮蔽。
另外，組件可以適合于監(jiān)視數個容器。為此，單個光源可以照 射數個容器，其中用專用檢測器監(jiān)視各容器。容器可以包含于單個 設備中以便例如用于混合目的。
類似地，組件可以適合于監(jiān)視單個容器中的數個水平。 容器可以包括與特定填充水平對應的數個突出物或者收縮物。 這樣的容器可以包括水平之間靈活性增加的區(qū)域，從而可以在監(jiān)視 的水平之間形成與可以相同或者不同的特定體積對應的一連串凸出 部分。
盡管已經在附圖和前文描述中圖示和描述了本發(fā)明，但是認為 圖示和描述為示例或者舉例而不是限制。本發(fā)明不限于公開的實施
化。在此詞語"包括"并不排除其它單元，而不定冠詞"一個"或"一種"并不排除多個或多種。權利要求書中的任何標號不應理解 為限制范圍。
權利要求
1.一種組件，包括保持器(16)和具有可填充流體的容器(4)的便攜設備(15)，所述保持器(16)適合于至少保持所述容器(4)并且包括用于用來自流體源(19)的流體填充所述容器(4)的系統(tǒng)(20)，所述保持器(16)還包括用于檢測所述容器(4)內的流體水平的檢測器(3)。
2. 根據權利要求1所述的組件，其中所述保持器(16)包括用 于用來自流體源的流體填充所述容器(4)的系統(tǒng)(15)和用于根據 所述檢測器(3)的信號來操作所述系統(tǒng)的控制器。
3. 根據權利要求1或者2所述的組件，其中所述檢測器(3) 是光學檢測器(3)。
4. 根據權利要求3所述的組件，其中所述組件還包括用于至少 局部地照射所述容器(4)的內部的光源(2)。
5. 根據權利要求3或者4所述的組件，其中所述檢測器(3) 被布置用于檢測所述容器(4)內散射的光及其中的任何內含物。
6. 根據權利要求3或者4所述的組件，其中所述容器(4)的 至少壁部(6A)在所述檢測器(3)的操作波長處為半透明或者透明。
7. 根據權利要求1所述的組件，其中所述容器(4)的至少壁 部在可見波長處為半透明或者透明。
8. 根據權利要求3-6中的任一權利要求所述的組件，其中所述 檢測器(3)被布置成使得它的視角至少包括水平面。
9. 根據權利要求1所述的組件，其中所述容器(4)包括相對 窄的部分，并且其中所述組件被布置成使得所述檢測器可操作用于平。 '、 "、、，'、 。"、
10. 根據權利要求9所述的組件，其中所述相對窄的部分包括 柔性或者彈性壁(9),從而所述相對窄的部分的橫截面可以通過流 體壓力來可逆地改變。
11. 根據權利要求1所述的組件，其中所述保持器(16)和所 述容器(4)或者所述便攜設備具有用于相對于所述檢測器(3)將 所述容器(4)定位于預定位置的配對耦接裝置。
12. 根據權利要求1所述的組件，其中所述保持器(16)和所 述容器(4)或者所述便攜設備具有用于在所述保持器(16)與所述 容器(4)之間建立實質上流體密封的連接的配對耦接裝置。
13. 根據權利要求11或者12所述的組件，其中所述耦接裝置 包括夾持裝置(22, 23, 24)。
14. 根據權利要求1所述的組件，其中所述保持器(16)適合 于接納作為所述流體源的流體貯存器(19)。
15. 根據權利要求1所述的組件，其中所述便攜設備是家用電 器，比如剃須刀(15)、熨斗或者牙刷。
16. —種保持器，包括如任一前述權利要求所述的保持器(16) 的特征并且因此被構造和顯然地用于在根據權利要求1-14中的任一權利要求所述的組件中使用。
17. —種容器，包括如任一前述權利要求所述的容器(4)的特 征并且因此被構造和顯然地用于在根據權利要求1-14中的任一權利 要求所述的組件中使用。
18. —種家用電器，包括如權利要求15所述的家用電器的特征 并且因此被構造和顯然地用于在根據權利要求1-14中的任一權利要 求所述的組件中使用。
19. 一種組件，包4舌 可填充流體的容器(4),光源(2)，用于至少局部地照射所述容器(4)的內部， 以及光學檢測器(3),所述檢測器(3)被布置于所述容器(4)以外，所述檢測器(3)適合于通過檢測由所述光源發(fā)射的光而在所述容器(4)內散射的光及其任何內含物來檢測流體水平并且根據所述檢測的光強度來生成信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種組件，該組件包括保持器(16)和具有可填充流體的容器(4)的便攜設備(15)。保持器(16)適合于至少保持容器(4)并且包括用于用來自流體源(19)的流體填充容器(4)的系統(tǒng)(20)。保持器(16)還包括用于檢測容器(4)內的流體水平的檢測器(3)。本發(fā)明還提供一種組件，該組件包括可填充流體的容器(4)、用于至少局部地照射容器(4)的內部的光源和光學檢測器。檢測器布置于容器(4)以外并且適合于通過檢測由于光源發(fā)射的光而在容器(4)內散射的光來檢測容器(4)內的流體水平。
文檔編號G01F23/292GK101542243SQ200780044117
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權日2006年11月30日
發(fā)明者B·H·德弗里斯, M·B·霍普恩布勞沃斯, M·威杰南 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司