(57)【要約】      （修正有）【課題】主容器からの詰め替え作業において手動によるやり難さを解消し、液体を無駄にしないカートリッジシステムを提供する。【解決手段】詰め替え可能な液体カートリッジシステムに関し、主容器から詰め替え可能なカートリッジへの液体フローを制御するための結合キャップ２と、携帯用のスプレー装置として使用され、結合キャップ２の上に配置された詰め替え可能なカートリッジと、詰め替え可能なカートリッジの中に液体を供給し、結合キャップ２の下に配置された主容器と、結合キャップ２に電力を供給するための電源２６とを備え、結合キャップ２は、マイクロポンプシステム２３と、マイクロポンプを制御するための操作を行うシステムコントローラ２５とを有する。マイクロポンプシステム２３は、主容器から詰め替え可能なカートリッジに液体を汲み出すための操作を行い、主容器の空状態及び詰め替え可能なカートリッジの満状態を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
詰め替え可能な液体カートリッジシステムであって、
主容器（３）から詰め替え可能なカートリッジ（１）への液体フローを制御するための結合キャップ（２）と、
携帯用のスプレー装置として使用され、前記結合キャップ（２）の上に配置された詰め替え可能なカートリッジ（１）と、
前記詰め替え可能なカートリッジの中に液体を供給し、前記結合キャップ（２）の上に配置された主容器（３）と、
前記結合キャップ（２）に電力を供給するための電源（２６）とを備え、
前記結合キャップ（２）は、
マイクロポンプシステム（２３）と、
前記マイクロポンプを制御するための操作を行うシステムコントローラ（２５）とを有し、
前記マイクロポンプシステム（２３）は、前記主容器（３）から前記詰め替え可能なカートリッジ（１）に液体を汲み出すための操作を行い、前記主容器（１）の空状態及び前記詰め替え可能なカートリッジ（１）の満状態を検出する
ことを特徴とする詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項２】
前記マイクロポンプシステム（２３）は、
液体フローによって生成される音響機械振動の複合時間依存を検出する操作をし、電気信号をシステムコントローラ（２５）へ供給し、
前記システムコントローラ（２５）は、検出する液体フローの状態を定義するために前記電気信号を分析するために操作される
請求項１に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項３】
前記詰め替え可能な液体カートリッジシステム（１）は、詰め替え可能なカートリッジを受けるためのリフィルパッケージ（１０）とともに供給され、かつ、前記結合キャップ（２）のリフィルドック（２０）に適合し、
前記主容器は、前記主容器（３）を受けるためのボトルネック（３０）とともに供給され、かつ、前記結合キャップ（２）のボトルドック（２１）に適合している
請求項１又は２に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項４】
前記リフィルパッケージ（１０）は前記詰め替え可能なカートリッジ（１）の識別を行うための第１のタグを備える
請求項３に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項５】
前記ボトルネック（３０）は、前記主容器（３）の識別を行うための第２のタグを備える
請求項３又は４に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項６】
前記第１のタグ及び前記第２のタグは非接触タグであり、
前記結合キャップは、さらに、前記システムコントローラ（２５）に結合し前記第１のタグ及び前記第２のタグの読み出しを操作する非接触タグリーダー（２４）を備え、
前記システムコントローラ（２５）は、前記非接触タグリーダー（２４）の出力機能として前記マイクロポンプシステム（２３）を開始する操作を行う
請求項３〜５のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項７】
前記リフィルドック（２０）は、前記詰め替え可能なカートリッジ（１）への液体フローを調整するための手段を有するリフィル流体インターフェース（２０’）を備え、
前記ボトルネック（２１’）は、前記主容器（３）からの液体フローを調整するための手段を有するボトル流体インターフェース（２１）を備える
請求項３〜６のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項８】
前記結合キャップは、前記主容器（３）の状態、前記詰め替え可能なカートリッジ（１）の状態又は前記電源（２６）の状態のうち少なくとも１つを表示するためのビジュアル表示器を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項９】
前記結合キャップ（２）は、さらに、前記電源（２６）を再充電するための電力を生成するソーラーモジュール（２８）を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項１０】
前記液体は、香水である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【請求項１１】
前記マイクロポンプシステムは、圧電アクチュエータを有する圧電マイクロポンプシステムである
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の詰め替え可能な液体カートリッジシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体のための詰め替え可能なカートリッジシステムであり、特に、香水、化粧品、薬品、又はこれらと同種のもののためのカートリッジシステムに関する。
【０００２】
一般的に、このような液体は、女性のハンドバッグに入れて持ち運ぶのには大きすぎかつ重い容器（ボトル）に入れられて販売されている。また、近年の空輸規制では、制限量以内の液体の空輸のみ許可されている。このようなボトルは、通常約１００ｍｌ以上の液体を含み、このようにかさばり、重く、空輸が許可されない場合がある。女性のハンドバッグ内に簡単に携帯できフィットする、例えば、約１０ｍｌの小さなボトルを製造することは可能である。しかし、このようなより小さなボトルは、中身を直ぐに使い切ってしまい、製造者及び消費者の双方にとって全体的にコストが高くなる。
【０００３】
以下の詰め替え可能な容器又はカートリッジは、そのようなものとしてよく知られている。市場にはさまざまなカートリッジシステムがある。例えば、標準サイズの香水瓶は、携帯用のリフィルと一緒に供給されることが知られている。ユーザは、標準サイズのボトルの出口にリフィルを配置し、リフィルを満たすためにリフィルの往復運動によって手動で液体を汲み出すことができる。
【発明の概要】
【０００４】
しかし、このような方法は、明らかに煩雑である。さらに、手動で液体を汲み出すことは、たいていの場合は技術的な方法は伴わないためユーザにとって退屈であり拘束される作業であるので、詰め替えを手動で行うことは、いつでも便利なことではない。また、リフィルが全部満たされているか又は一部だけ満たされているのか判断することはいつでも簡単なことではない。なぜなら、容器は透明であっても、ユーザが詰め替えの間容器を操作する手が液体の量を隠してしまうためである。さらに、手動で充填することはオーバーフローを引き起こしたり、そのために液体をこぼしたり、液体を無駄にすることになるかもしれない。
【０００５】
そのため、本発明は、上記した従来技術による不便を解消する新しい詰め替えシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
このように、本発明は、効率的にこれらの目的を実現し、比較的簡単で高価でない方法で行うことができる革新的なシステムを提供するものである。
【０００７】
革新的なシステムは、添付の請求項に規定される。
【０００８】
本発明による革新的なシステムの特徴により、簡単かつきれいにリフィルカートリッジの詰め替えを行うための確実かつ簡単なシステムは、比較的簡単で高価でない方法により実現することができる。
【０００９】
本発明に係るシステムの他の特徴と効果は、以下の添付図面に参照する非限定的な例により与えられる以下の記述のみによって明確にされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る詰め替え可能な液体カートリッジシステムの例を示す。
【図２】図２は、図１に示したシステムの詰め替え可能なカートリッジの一例を示す。
【図３】図３は、図１に示したシステムの主要な容器の一例を示す。
【図４】図４は、図１に示したシステムの結合キャップの一例を示す。
【図５】図５は、本発明に係るシステムの詰め替え可能なカートリッジのチェックの操作を示すフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明に係るシステムの詰め替え可能なカートリッジの主容器から液体を汲み出すためのマイクロポンプの操作を示すフローチャートを示す。
【図７】図７は、本発明に係るシステムのリフィルの詰め替え操作の制御に使われるマイクロポンプシステムの時間領域の電圧及び電流を示す。
【図８】図８は、本発明に係るシステムのリフィルの詰め替え操作の制御に使われるマイクロポンプシステムの電流分析時間ウィンドウのバンドパスエンベロープを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、上記のように詰め替え可能な液体カートリッジシステムに関する。図１に示されるように、本システムは３つの主要な部分で構成される。
【００１２】
リフィル１は、例えば、詰め替え可能なカートリッジであり、５〜２０ｍｌの容積を有している。
【００１３】
主容器３は、例えば、１００ｍｌの容積又はこれと同程度の容積の標準の香水ボトルである。
【００１４】
結合キャップ２は、又は結合架台は、リフィル１と主容器３の両方から液体を受入するため、または主容器３からリフィル１へ液体を供給するためのものである。
【００１５】
リフィル１には、リフィルドック２０（図４参照）内に挿入されるためのリフィルパッケージ１０が備えられ、リフィル１は、結合キャップ２内に適当に備えられている。
【００１６】
リフィル１は、液体を分配するために容器に結合された分配ポンプを含む。リフィル１の容器は、底に、結合キャップ２内に適当に備えられているリフィル流体インターフェース２０’に適合するように液体を満たすための機械的バルブを含む。
【００１７】
同様に、以下で容器として説明される主容器３は、結合キャップ２に備えられるボトルドック２１に適当に挿入するためのボトルネック３０を備えている。結合キャップ２は、主容器３からリフィルパッケージ１０を介してボトルネック３０を通じてリフィル１に液体を供給するための制御を行うための部品を含む電子回路基板２２を含む。
【００１８】
図２は、リフィル１の詳細を示す。リフィル１は小さい携帯用の液体容器であり、女性のハンドバッグ内に入れて簡単に持ち運ぶことができる。リフィル１は、容器からスプレーとして液体を排出するためのスプレーヘッド１ａを備えていてもよい。リフィルパッケージ１０は、結合キャップ２内に適当に備えられたドック２０内にフィットする形状であり、リフィル１の底にフィットするように備えられている。リフィル１を識別するためのリフィルタグ１１は、リフィルパッケージ１０内に配置されてもよく、リフィル１の内部に埋め込まれていてもよい。
【００１９】
この効果を得るため、リフィルタグ１１は、非接触タグであり、例えば、ＲＦ、キャパシティブ、インダクティブタグまたは他の識別非接触手段、すなわち、主容器３に含まれる液体によるリフィル１の無用な詰め替えを避けるために、結合キャップ２内の電子回路基板２２上の適当な電子制御手段に問い合わせをするタグ、または、結合キャップ２にリフィル１の挿入を妨げるための電気機械的なタグ又は機械的なタグである。例えば、このようなリフィルタグ１１は、ブランド“Ｘ”のリフィル１にブランド“Ｙ”の主容器３から液体を詰め替えることを防止することができる。
【００２０】
図３は、主容器３の更なる詳細を示す。ボトルネック３０は、主容器３の頂点にフィットするように備えられ、結合キャップ２に適当に備えられたドック２１にフィットする形状である。ボトルネック３０は、主容器３からリフィル１への液体の無用な詰め替えを避けるためのリフィルタグ１１と同様、ボトルタグ３１と共に備えられていてもよい。浸漬管３２は、このように既知の方法で容器から液体を排出するために、主容器３に備えられてもよい。当然のことながら、主容器３は、通常の液体ディスペンサーとして主容器３を使用するためのスプレーヘッドが備えられていてもよい。
【００２１】
図４は、結合キャップ２の詳細を示す。リフィルドック２０は、リフィル１に流体が流れるのを調整するための、例えばバルブ手段等のリフィル流体インターフェース２０’を含む。同様に、ボトルドック２１’は、主容器３から流体が流れるのを調整するためのボトル流体インターフェース２１を含む。電子回路基板２２は、主容器３からリフィル１へ液体を汲み出すためのマイクロポンプシステム２３を含む。システムコントローラ２５は、マイクロポンプシステム２３を制御し、例えば、再充電することができる又は再充電することができないバッテリーである電源供給部２６により電力供給される。非接触タグリーダー２４は、例えばＲＦＩＤタグリーダーであり、任意に設けることができるリフィルタグ１１及び／又はボトルタグ３１により認識されるように備えられている。マイクロポンプシステム２３は、主容器３からマイクロポンプを通じて液体を汲み上げ、マイクロポンプからリフィル１に液体を排出する調整を行う双方向バルブの役割をする電気機械式マイクロポンプであることが好ましい。このような電気機械式ポンプは、このように、機械エネルギーを電気に変換し、例えば、電動ポンプ、ギアポンプ、蠕動ポンプ、圧電ポンプなどであってもよい。
【００２２】
さらに、ソーラーモジュール２８が結合キャップ２に設けられてもよく、電子回路基板２２または再充電のための電源供給部２６又はそれらの両方の上に、直接的に電力供給するための電気的手段を使用してもよい。このような場合には、電源管理回路２７は、電力供給及び電気的手段の制御をするための電源投入装置及び／又は電力供給装置を備えられていてもよい。
【００２３】
さらに、一又は複数の表示ライト２９は、電源供給部２６の状態を表示するために備えられていてもよい。さらに、これらの表示ライトは、また、主容器３及び／又はリフィル１の液体容器の状態を表示するために備えられてもよい。
【００２４】
図５はこのようなタグが備えられたときの本発明に係るシステムのタグチェックの操作工程を示すフローチャートである。はじめに、リフィルタグ１１及び／又はボトルタグ３１を識別するための非接触タグリーダー２４によって操作が開始される。情報は、例えば、非接触タグリーダー２４のルックアップテーブルのようなプリストアデータと比較するために適するように処理され変換される。タグが正しく認識されると、認識された情報は、プリストアデータ又は他の識別手段に変換される。データが確実に変換されると、ポンピングクリアランスがシステムコントローラ２５に供給され、データが変換されなければ、タグを認識する工程に戻る。
【００２５】
認識された情報が確実に変換されると、システムコントローラは、ポンピング操作を開始しマイクロポンプシステム２３を操作する。図６は、マイクロポンプの制御の操作工程を示すポンピングモジュールを示す。
【００２６】
操作を開始するために、マイクロポンプのスイッチが投入される。非接触タグリーダーが存在する場合、この工程は上記した変換が確実にされた後のみに行われる。マイクロポンプシステム２３は、ボトル流体インターフェース２１を介して液体を主容器３から汲み上げ、リフィル流体インターフェース２０’を介してリフィル１に排出する。マイクロポンプシステムの基本的な操作は、液体流入手段を有する流体コネクション内の流入バルブ、ここではボトル流体インターフェース２１を開けること、及び、ポンプ内のバッファスペースを満たすための上記した液体量を吸入することである。バッファスペースが一度満たされると、流入バルブは閉じられる。その後、液体流出手段を有する流体コネクション内の流出バルブ、ここではリフィル流体インターフェース２０’が開かれ、液体はリフィル１内のバッファスペースにくみ出される。このような連続的なポンピング操作は、主容器３内に液体がある限り続いてもよい。
【００２７】
主容器３内の液体の有無を検出するために、主容器３からマイクロポンプシステム２３への液体フローの有無を分析することが可能である。例えば、マイクロポンプシステム２３の電流のバンドパスフィルタによるエンベロープ分析時間ウィンドウは、主容器３内の液体の有無を検出する代表的な分析である。このように、液体フローの検出のこの操作はポンプシステムそのものによって行われ、追加的なセンサを必要としない。欧州特許第２２１６１００号明細書によると、自己センシング分配装置は、電気機械的なアクチュエータを備えていてもよい。このアクチュエータは、上記した例によると、圧電アクチュエータであり、フロー検出に使用されてもよい。本発明によると、マイクロポンプシステム２３は自己センシングフロー検出と同様の方法を行っている。
【００２８】
このように、電気を機械的な摂動に変換するだけでなく機械的な摂動を電気に変換する電気機械的な原理を使用することにより、マイクロポンプシステム２３は、外部特性、ここでは、容器からの液体フロー、本実施の形態では、液体フローをこのように検出する摂動を生じるマイクロポンプに近接した位置で時間依存機械振動及び超音波圧力波を一体として必然的に生み出される容器からの液体フローを検出するのに使用することができる。システムコントローラ２５を介したこれら２つの複合された効果の結果得られた電気的信号の分析により、液体フローの開始及び停止の時を決定することができる。また、次のような制御が可能である。主容器３からリフィル１に液体が供給されるようにマイクロポンプの流入バルブが開かれると、すぐに液体が検出される。欧州特許第２２１６１００号明細書では、その分析の実施方法が説明されている。その要約によると、液体が流れているか流れていないかの音響機械効果は、電気信号及び電気特性を生成するマイクロポンプシステム２３によって表すことができる。このように、液体フローが進行されているとみなすか否かを定義するための検出技術を適用することができる。そのため、開始及び停止は、適当な信号プロセス技術、例えば、適当な周波数における電流のバンドパスフィルタリングにより区別することができる。
【００２９】
図６を参照して説明すると、ポンピングプロセスが開始されると、マイクロポンプシステム２３からの信号は製造過程において優先してアナログからデジタルに変換される。
【００３０】
この分析は、このように主容器３、すなわち、ポンプシステムの主容器が空であるかどうかを検出するものである。容器が空であると検出されなければ、マイクロポンプシステム２３は、操作を継続し主容器３からリフィル１へ液体を供給する。しかし、主容器３が空（図６において“Ｙ”に示される）であると検出されると、マイクロポンプシステム２３はシステムコントローラ２５によってスイッをオフにされ、空容器であることを表す表示ライト２９は、主容器３を交換するためユーザに注意を喚起するためにスイッチをオンにされる。リフィル１のオーバーフローを避けるために、同様の方法で、リフィル１が満たされているかどうか、再度時間周波数応答信号分析により検出される。リフィル１が満たされていない場合（図６において“Ｎ”）、ポンピング操作工程は、応答信号の分析の最初のステップに戻り、主容器３が空になる、または、リフィル１が満たされるまでこの工程が繰り返される。リフィル１は満たされていることが検出されるとすぐに、リフィルフルを示す表示ライト２９は、携帯して使用するためのリフィルの準備が完了したことを通知するために、ユーザにスイッチオンにされ、ポンピング操作の工程は停止される。
【００３１】
また、空検出は、同様の方法により行われることができるので、マイクロポンプシステム２３は、マイクロポンプの破壊又は効果のないポンピングを避けるために停止されることができる。
【００３２】
図７は、本発明に係るシステムにおける詰め替えの詰め替え操作の制御を行うために使用されるマイクロポンプシステムの時間領域電圧及び電流を示す例である。上記に説明したように、マイクロポンプ２３によって生じた電流のバンドパスフィルタのエンベロープ分析時間ウィンドウは、主容器３内の溶液の有無を分析する典型例である。
【００３３】
図８は、異なる状態を検出するための分析時間−ウィンドウ応答信号の例を示す。信号“Ａ”に示されるように、通常のポンピング操作、すなわち、主容器３は空ではなくリフィル１は満たされていないときのポンピング操作である。
【００３４】
信号“Ｂ”は、リフィルが満たされていることを検出し、信号“Ｃ”は、主容器３が空であることを検出したことを示している。この例では、１００Ｖまたはそれ以上のマイクロポンプの電圧により行われる高速詰め替えに起因する過渡的な音響機械振動は、Ａ、Ｂ及びＣの３つのケースに示す異なる波形及び遅延時間を有することを示している。
【００３５】
これらの検出方法を用いることにより、容器の空の状態及びリフィルの満たされた状態が検出されることができる。実際には、図８から見られるように、空の状態（信号“Ｃ”）及び満たされた状態（信号“Ｂ”）は、適当な時間−周波数分析によって区別することができる。
【００３６】
以上、この発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、他の実施の形態を用いてもよいことは当業者に明らかである。したがって、本発明は、実施の形態において開示された発明に限定されるものではなく、特許請求の範囲のみによって限定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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2013066705.tif 000023
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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