专利名称：液体容器的填充设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种填充设备，应用于液体容器的相关制造产业，特别是一种能够精确控制流体流量以及流速的液体容器的填充设备及其方法。
背景技术：
现今科技进步，以往昂贵的科技产品如今不仅功能更为强大而体积却缩小许多，且价格更为低廉，广为社会大众所接受。其中各类办公设备如打印机为目前办公环境中不可或缺的信息设备，众多工作都与这些办公设备息息相关，特别是喷墨式打印机的出现，其操作简单、使用便利的优势更是受社会大众的喜爱。
已知的喷墨式打印机由墨水匣(ink cartridge)储存墨水，并经由喷墨微孔将墨水喷射到纸上，而达到打印的效果。其中墨水匣的填充方式有很多种不同的类型，如台湾专利第456,323号，公开一种「喷墨打印机墨匣的墨水充填工具」，利用注射筒储存墨水，并将墨水注入墨水匣之内。然而此种作法有可能破坏墨水匣内的负压状态，而使墨水匣内储存的墨水极易从喷墨微孔渗漏，其打印质量大幅降低，严重者甚至无法阻止墨水的渗漏而造成墨水不断的流出，具有极大的使用风险。因此有另一种填充的方式如山口修一等人提出的「墨匣的制造方法即使用于喷墨记录器中的墨水袋的再充填方法」，台湾专利第491,769号，采用悬吊装置将墨水匣固定，并由外部活塞装置施力将墨水注入墨水袋中，再以压板抵持墨水袋而产生负压，同时利用热熔的方式密封墨水袋。此种作法虽然能够控制墨水匣的负压状态，且墨水填充的过程相较于前一发明更为严谨，填充质量也更好；然而墨水注入量以及速度并不能得到精确的控制，且灌注过程中仍难以避免外界的空气随墨水一同灌注到墨水袋内，特别是黏稠度高的墨水液体的相关应用，更容易产生空气侵入的现象，因此墨水的使用种类大为受限，所以急需寻找出解决的方法。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种液体容器的填充设备及其方法，能够有效而精确的控制流体进入液体容器(如常见的墨水匣等)的流量以及流速，并防止气泡进入液体容器。
依据本发明的一种液体容器的填充设备，主要包含有流体灌注槽、抽气模块以及充填模块。其中流体灌注槽连通于液体容器，抽气模块以及充填模块分别相接于流体灌注槽，并可由抽气模块进行气体抽取作业，透过充填模块可将外界提供的流体注入流体灌注槽，且以此控制流体以一预定的流速填充到液体容器。更进一步的，由抽气模块以及充填模块的运作，控制流体灌注槽的压力差，使液体容器维持一稳定的负压值，防止液体容器在未使用时渗漏出流体。更为特别的是，充填模块与流体灌注槽的连接处，配置在流体灌注槽内流体液面的下方，当流体注入液体容器时，避免产生气泡进入液体容器的现象，而大幅提升流体的填充质量。本发明还包含有一真空箱，用以容放液体容器，以此保持液体容器在填充过程中的真空状态。当然各模块在连通的管路中，设置有数个阀门，并以此控制各模块的运作。
本发明的一种液体容器的充填方法，首先将一流体灌注槽连通于液体容器，并激活抽气模块，将流体灌注槽内的空气抽取出而形成真空状态，再透过充填模块将流体注入流体灌注槽，并控制充填模块的运转，使流体以一预定的流速填充到液体容器。
由上述可知，本发明所公开的一种液体容器填充设备及其方法，主要是利用抽气模块抽取气体而形成真空状态后，透过充填模块注入流体灌注槽，由流体灌注槽使流体液面稳定，而流体的气泡受到浮力而产生上升现象，达到流体与气泡分离的目的，最后再注入液体容器内。其设计使填充流体的操作极为简单，并可应用在高黏滞系数的流体，因此不仅大幅降低生产的成本，且填充流体的选择不受局限而使用上更为灵活。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为本发明的一种液体容器的填充设备示意图；图2为本发明的一种液体容器的填充设备的抽气示意图；图3为本发明的一种液体容器的填充设备的流体抽取示意图；图4为本发明的一种液体容器的填充设备的填充示意图；图5为本发明的一种液体容器的填充方法的流程示意图。
具体的实施方式依据本发明所公开的一种液体容器的填充设备，如图1所示，为本发明的一种液体容器的填充设备示意图。流体灌注槽10具有容置空间，用以储存流体110(如墨水)，并连通于液体容器80，且一灌注阀70设置在流体灌注槽10以及液体容器80之间，用以控制流体110进入液体容器80的状态。充填模块20由液体管路22连通于流体灌注槽10，并用以将流体110注入而暂存在流体灌注槽10。需特别说明的是，液体管路22与流体灌注槽10的连通处，位于流体灌注槽10内的流体110液面的下方，此设计有助于防止气泡120进行填充时，进入液体容器80(容后详述)。原料容器200用以储存流体110，并相接于充填模块20，原料阀40装设在两者之间，以此控制流体110进入充填模块20；进料阀90配置在流体灌注槽10与充填模块20之间。充填模块20还包含有驱动单元21，以此提供流体110流动所需的驱动力。
将流体110充填到液体容器80的时候，为了使液体容器80能有最大的填充量，所以在进行充填动作的时候，整个系统可在近似真空的状态下进行。
因此抽气模块30的设置，就是为了达成上述的目的。其中抽气模块30透过气体管路32与流体灌注槽10连通，并配置分流阀50在两者之间，而以此进行控制抽气模块30的激活状态。一真空箱100具有气密的容置空间，用以容放液体容器80，并与抽气模块30相连通；相同地，一真空阀60设置在两者之间，以此控制抽气模块30对真空箱100的抽气作业。抽气模块30还包含有抽气单元31，用以将流体灌注槽10与真空箱100内储存的空气分别抽取出来。
如图2所示，为本发明的一种液体容器的填充设备的抽气示意图。首先开启分流阀50与真空阀60，并透过抽气模块30的抽气单元将流体灌注槽10以及真空箱100内的气体(通常为空气)抽取出来，而使得两者形成近似真空的状态之后，关闭分流阀50以及真空阀60。再如图3所示，为本发明的一种液体容器的填充设备的流体抽取示意图，在抽取真空的同时关闭进料阀90并开启原料阀40，接着由驱动单元21，如气压缸或马达等装置，将原料容器200内储存的流体110，经由液体管路22而流入驱动单元21之内。然而流体110自外界进入流体管路22的流动现象，难免夹带着少许的气泡，这是液体的一般性质。
如图4所示，为本发明的一种液体容器的填充设备的填充示意图，此时流体110逐渐注入流体灌注槽10内，而使得流体110稳定下来；此时气泡120受到浮力的影响，将上升至流体灌注槽10的上方空间，因此流体110与气泡120在流体灌注槽10内分离出来。接着，将灌注阀70打开，使得流体110受到重力的影响，以及驱动单元21的施力，在流体灌注槽10内产生压力的变化，由此压力差来调整控制流体110的流量以及流速。因此透过驱动单元21使得流体110注入液体容器80的流体量以及流速可以得到极为精确的控制。当然并不局限使用驱动单元21来进行，也可控制流体灌注槽10与真空箱100之间的压力差来调节流体110注入的速度。另外，气泡120已在流体灌注槽10内与流体110产生分离，因此注入液体容器80的流体110不仅纯净，而且能够控制在一稳定的负压状态。
从上所述可以很清楚的了解本发明所公开的一种液体容器的填充设备其实施的样态，在这里加以整理并辅以图标，来详细的说明其运作的流程。如图5所示，为本发明的一种液体容器的填充方法的流程示意图。首先激活一抽气模块(步骤100)，接着开启一分流阀以及一真空阀(步骤101)，以此抽取流体灌注槽以及液体容器内的气体(步骤102)，关闭分流阀，而停止抽气模块对流体灌注槽的气体抽气作业(步骤103)，然后开启原料阀，使流体进入充填模块(步骤104)，激活一充填模块，将流体注入流体灌注槽(步骤105)，打开灌注阀(步骤106)，再控制充填模块的运作，使流体以一预定的流速填充到液体容器(步骤107)，接着关闭灌注阀(步骤108)，并打开分流阀，用以防止流体灌注槽内的流体流至外界(步骤109)，最后关闭真空阀(步骤110)，此时可打开真空箱，将液体容器取出。重复以上的步骤，即可对多个液体容器进行充填的动作。虽然上述流程先进行抽气作业，再开启原料阀将流体填充至充填模块；当然也可先行将流体填充至充填模块，再进行抽气作业；甚或是两者同时进行，经过实际运作测试，都是良好可行的实施方案。
以上所述者，仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，都为本发明专利范围所涵盖。
附图标号说明10流体灌注槽20充填模块21驱动单元22液体管路30抽气模块31抽气单元32气体管路
40 原料阀50 分流阀60 真空阀70 灌注阀80 液体容器90 进料阀100真空箱110流体120气泡200原料容器步骤 100激活一抽气模块步骤 101开启分流阀与真空阀步骤 102抽取流体灌注槽以及液体容器内的气体步骤 103关闭分流阀流体灌注槽的气体抽气作业步骤 104开启原料阀使流体进入充填模块步骤 105激活一充填模块将流体注入流体灌注槽步骤 106打开灌注阀步骤 107控制充填模块的运作而产生压力变化步骤 108关闭灌注阀步骤 109打开分流阀停止流体的注入作业步骤 110关闭真空阀
权利要求
1.一种液体容器的填充装置，用以将外界供给的流体注入一液体容器，其特征在于，包含有一流体灌注槽，连通于所述液体容器，以此暂存所述流体；一抽气模块，相接于所述流体灌注槽，以此抽取所述流体灌注槽内储存的气体；及一充填模块，连通于所述流体灌注槽，当所述抽气模块运转，使所述流体灌注槽形成近似真空状态后，所述充填模块将外界供给的所述流体注入所述流体灌注槽，并控制所述流体以一预定的流速填充至所述液体容器。
2.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中还包含有一真空箱，具有一气密的空间，用以容放所述液体容器。
3.如权利要求2所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中所述抽气模块还包含有一真空阀，设置在所述真空箱与所述抽气模块之间，以此控制所述抽气单元对所述真空箱的抽气动作，而使所述真空箱形成近似真空的状态。
4.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中所述抽气模块还包含有一分流阀，装设在所述抽气模块与所述流体灌注槽之间，以此控制所述抽气单元对所述流体灌注槽的动作。
5.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中所述充填模块还包含有一原料阀，以此控制外界供给的所述流体进入所述充填模块。
6.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中所述充填模块包含有一驱动单元，以此提供流体产生流动所需的驱动力。
7.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中还包含有一灌注阀，配置在所述流体灌注槽与所述液体容器之间，用以控制所述流体灌注槽所储存的流体注入所述液体容器内。
8.如权利要求1所述的液体容器的填充装置，其特征在于，其中所述充填模块与所述流体灌注槽的连通处配置在所述流体灌注槽内储存的流体液面下方，使得所述流体内的气泡受压力的影响而上升，以此防止所述气泡进入所述液体容器内。
9.一种液体容器的填充方法，是将外界供给的流体注入一液体容器，其特征在于，包含下列步骤提供一抽气模块，用以进行一流体灌注槽的气体抽取；激活一充填模块，并将所述流体注入所述流体灌注槽；及控制所述充填模块，使所述流体灌注槽内产生压力的变化，以此将暂存在所述流体灌注槽的流体以一预定的流速填充到所述液体容器。
10.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述气体抽取的步骤包含有透过所述抽气模块对所述流体灌注槽进行抽取动作的控制作业。
11.如权利要求10所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述控制作业是指开启一分流阀。
12.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述气体抽取的步骤还包含有经由所述抽气模块对所述液体容器抽取气体的控制作业。
13.如权利要求12所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述控制作业是指开启一真空阀。
14.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中在所述气体抽取的步骤之后，还包含有将所述流体引流进入所述充填模块的步骤。
15.如权利要求14所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述流体流入所述充填模块是由一驱动单元提供所述流体流动所需的驱动力。
16.如权利要求15所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中所述流体流入所述充填模块的步骤，是由一原料阀来进行所述流体的流量控制作业。
17.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中在所述气体抽取的步骤之后，还包含有关闭所述分流阀的步骤。
18.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中控制所述充填模块的部分，还包含有开启一灌注阀的步骤。
19.如权利要求9所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中在填充到所述液体容器的步骤之后，还包含有关闭一灌注阀的步骤，用以防止所述流体流入所述液体容器。
20.如权利要求19所述的液体容器的填充方法，其特征在于，其中在关闭该灌注阀的步骤之后，还包含有关闭一真空阀的步骤，用以停止所述抽气模块对所述液体容器进行的气体抽取作业。
全文摘要
一种液体容器的填充设备及其方法，主要利用抽气模块抽取流体灌注槽内的空气而形成真空，并由充填模块进行流体的填充作业，透过流体暂存在流体灌注槽，再以一预定的流速注入液体容器，而有效的防止气泡的进入，因此流体的流量精度及速度可以得到极为精确的控制，而大幅提高产品质量，且可应用在高粘滞系数的流体。
文档编号B41J2/175GK1600551SQ031603
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月24日 优先权日2003年9月24日
发明者邱创先, 林建铭 申请人:飞赫科技股份有限公司