專利名稱：液體分散裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括兩根或多根虹吸芯(wick)的裝置，該裝置用于分散液體以實現(xiàn)這樣的目的例如散發(fā)香精、空氣清新劑、殺蟲劑、空氣凈化劑或消毒劑、芳香醫(yī)療法用劑、防腐劑，以及其它類似的用途。
背景技術(shù)：
對于通過隔臭或除臭來在住宅和公共建筑內(nèi)防止空氣傳播氣味的有效手段而言，這一需求已經(jīng)通過如散發(fā)昆蟲抑制劑、芳香醫(yī)療法用劑、防腐劑和消毒劑而得到了很好的解決。為實現(xiàn)這些目的已經(jīng)采用了多種蒸氣分散裝置。常用類型的分散裝置包括驅(qū)使液態(tài)組合物的微滴進入空氣中的氣霧劑容器、可容納在干燥時會釋放出蒸氣的膠狀物質(zhì)的碟狀裝置，以及待蒸發(fā)的液體通過虹吸芯來傳輸并暴露在空氣中的芯吸裝置。具有蒸氣從液體到空氣的較慢釋放性能的空氣清新裝置在本領(lǐng)域中是眾所周知的。例如可見美國專利US1994932、US 2597195、US 2802695、US 2804291、US 2942090、US3550853、US 3780260、US 4084079、US 4286754、US 4413779、US4454987、US 4913350和US 5000383。通過加熱源來增強汽化的芯吸裝置也是眾所周知的，例如可見美國專利US 3288556、US3431393、US 3482929、US 3633881、US 4020321、US 4968487、US5038394、US 5290546、US 5364027和US 6478440。還可見美國專利US 4549250、US 4837421、US 4849606、US 5556192、US 5937140和WO 02/30220。
然而，現(xiàn)有裝置依賴于從虹吸芯中蒸發(fā)液體，其具有會以不均勻的速率和組成消耗貯液器中的液體的缺點。例如可見美國專利US4663081。蒸發(fā)速率的變化通常是在蒸發(fā)過程中低揮發(fā)性的樹脂部分地堵塞了虹吸芯的蒸發(fā)表面所引起的。釋放蒸氣隨時間推移而產(chǎn)生的組分變化也是不均勻蒸發(fā)的結(jié)果，這是因為液體混合物中的高揮發(fā)性成分蒸發(fā)較快，因此留下了異于液體初始成分的不均衡成分。
因此，非常期望獲得一種質(zhì)量傳遞裝置，其可在使液體分散成蒸氣，同時使液相成分在裝置的整個使用壽命、例如30天內(nèi)基本上保持最初的成分。另外，還期望具備控制液體分散速率的能力，并使用電子或機械裝置如定時器、傳感器、開關(guān)或遠程控制裝置來進行控制。尤其期望能夠隨意地啟動和停止液相到蒸氣相的分散，或甚至在不同的時間分散不同的液體溶液。此外，在某些情況下活性成分需要在溶液中保持穩(wěn)定，只有在與第二液體或催化面發(fā)生反應(yīng)時才釋放出來。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種用于分散或散發(fā)液體的裝置，其包括容器、噴管裝置、副虹吸芯和控制裝置，其中容器包括敞開端和液體；噴管包括主虹吸芯、與液體流體連通的第一端，以及延伸穿過容器敞開端并具有開孔的第二端；主虹吸芯從該開孔中伸出；副虹吸芯延伸到鄰近于主虹吸芯；和副虹吸芯與控制裝置牢固地相連，該控制裝置可控制主虹吸芯和副虹吸芯之間的距離。


圖1是容器的局部剖視圖。
圖2A顯示了具有由螺線管控制的副虹吸芯的容器，其中顯示了主虹吸芯的暴露在大氣中的尖端，使得主虹吸芯從噴管的開孔中伸出。
圖2B顯示了具有由包括線圈和觸點的繼電器來驅(qū)動的副虹吸芯的容器。
圖2C顯示了與鼓狀物接觸的兩個容器，該鼓狀物具有副芯吸面和非芯吸面并由電動機來驅(qū)動。
圖2D顯示了本裝置的一個實施例，其結(jié)合有主虹吸芯、副虹吸芯、繼電器、電源輸入端、也可以是夜光燈的加熱器，以及具有通風(fēng)孔的殼體。
圖2E顯示了可裝有被芯吸到一根副虹吸芯上的不同液體的兩個容器。
圖3是本裝置的優(yōu)選實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1顯示了優(yōu)選的容器或貯液器10。容器10可以是任意的傳統(tǒng)器皿、瓶子或類似裝置，并可以被封閉物或蓋子20密封。容器10可以裝有待散發(fā)或分散的液體或流體11。一個優(yōu)選的容器是具有噴管裝置12的圓形瓶子。噴管12可以是任何形狀或形式，優(yōu)選為大致管狀的形式。噴管12的一端與流體11流體連通。另一端14優(yōu)選向上貫穿容器開口13。端部14具有開孔或開口，其直徑為約0.01到約5毫米，優(yōu)選為約0.1毫米到約5毫米，更優(yōu)選是小于1.5毫米。噴管裝置12伸出開口13的部分可為任意的長度，只要它能夠通過噴管12合理地分散液體11即可，例如為約1到約50毫米。噴管裝置可以用任意材料制造，例如，諸如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和尼龍的聚合物或塑料，或者是金屬或玻璃。優(yōu)選的是，噴管由與制造容器10的相同材料如塑料制成。噴管的直徑為約2毫米到約15毫米，優(yōu)選為約5毫米到約10毫米。在噴管內(nèi)含有在這里常被稱作主虹吸芯的虹吸芯(標號為16)，該虹吸芯可用能夠進行芯吸的任一種材料制造，例如棉花、聚丙烯纖維、玻璃纖維，或者其它常用于芯吸用途的任意材料，或者其中兩種或多種材料的組合。主虹吸芯16優(yōu)選向外和向上延伸穿過端部14上的開孔，并且位于端部14的上方約0.01到約5毫米，更優(yōu)選是小于1毫米，這一端在圖1中被稱作尖端15。開口13優(yōu)選具有外螺紋或壓配式連接結(jié)構(gòu)，以便可與蓋子20輕松連接。如果開口13具有外螺紋，那么蓋子20就容器開口13處設(shè)有內(nèi)螺紋連接結(jié)構(gòu)。盡管端部14可以為任意形狀，然而端部14優(yōu)選為錐形，例如為尖錐形狀。
容器10可結(jié)合有用于散發(fā)液體11的副虹吸芯或芯吸裝置31。副虹吸芯31具有暴露在空氣或蒸氣中的一定表面積，該表面積是主虹吸芯的暴露表面積的至少2倍、優(yōu)選5倍、更優(yōu)選至少15倍、最好是25倍以上。主虹吸芯和副虹吸芯均可以是芯吸組合物的片材，其可以是平面的形狀、倒置或直立的籃子形狀、圓柱體形狀、球狀、圓錐形狀、碗狀，或者其它取決于需要和個人喜好的形狀。也可以是棉球或類似玻璃棉的材料，或者是類似海綿體的組合物。作為選擇，可在虹吸芯16和31、特別是副虹吸芯31上涂上一層活性面或催化面，以便增強可釋放活性成分的化學(xué)反應(yīng)。在副虹吸芯31上可包含或浸漬有可與液體11直接反應(yīng)而產(chǎn)生二級產(chǎn)物以便例如提供空氣除臭的材料。主虹吸芯和副虹吸芯可以用相同或不同的芯吸材料制造。其示例包括玻璃纖維；玻璃棉；天然聚合物，例如纖維素如紙和棉花；人造聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯以及各種橡膠、人造橡膠和尼龍；或者其中兩種或多種材料的組合。該材料的形式可以是紙、織物、纖維、多孔海綿、基于芯吸作用的寫字筆，或者其中兩種或多種材料的組合。
圖2A、2B、2C、2D和2E顯示了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例。在圖2A中，芯吸裝置30包括與容器10的尖端15緊密相鄰的副虹吸芯31，以及可控制虹吸芯31和尖端15之間的距離的控制裝置32。虹吸芯31可以是上面公開的任意形式或形狀。圖2A和2E顯示了碗狀或籃子狀。圖2B和2D顯示了倒置的碗狀或籃子狀。圖2C顯示了鼓狀。用語“鄰近”指的是兩個物體之間的緊密距離。這里的距離指虹吸芯31的外層與主虹吸芯16的尖端15之間的距離，該距離可處于緊密接觸到約15毫米的范圍內(nèi)。在例如使用圖2A和2E所示的籃子形狀時，副虹吸芯可具有任意長度、大小或厚度(例如，0.5到5厘米的周長，0.01到5厘米的深度以及0.01到50毫米的厚度)。
主、副虹吸芯優(yōu)選能夠相對運動，以便于保持或斷開這兩個虹吸芯之間的接觸。這樣，當主、副虹吸芯接觸時，液體11可從主虹吸芯流到副虹吸芯，直到從容器10中芯吸出來的液體使副虹吸芯飽和為止。本發(fā)明提供了一種裝置，其可使主、副虹吸芯相對運動，以便提供虹吸芯的接觸，從而使液體可以從主虹吸芯流到副虹吸芯，或者使兩個虹吸芯分開以停止這種流動。合適裝置的示例可以是手動或電氣式驅(qū)動的裝置，它們可以由開關(guān)裝置、定時裝置、傳感器、遠程控制裝置或其它的裝置來控制。同樣，合適裝置的示例包括在副虹吸芯的附近使用加熱裝置來幫助蒸發(fā)，例如使用電阻加熱器或夜光燈。
除了虹吸芯31之外，芯吸裝置30還可包括控制裝置32(圖2A)、42(圖2B和2D)、52(圖2C)或62(圖2E)，其可通過例如金屬或塑料的連接裝置33與虹吸芯31連接?？刂蒲b置用于調(diào)節(jié)主虹吸芯和副虹吸芯之間的接近程度。可以使用任何可自動或手動地控制該運動的裝置。由于這種控制裝置對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的，出于簡潔而在這里略去了對該裝置的詳細描述。在這些圖中顯示了一些示例。例如，圖2A所示的控制裝置是螺線管，其可在電流流過時充當磁體，從而控制副虹吸芯31的運動。圖2B和2D所示的控制裝置由具有線圈42和觸點43的繼電器來驅(qū)動。圖2C所示的控制裝置由電動機52來驅(qū)動，該電動機例如可以是用于交替地分散兩種不同液體的電鐘用電動機。圖2C中，兩個容器10均與具有虹吸芯31和非芯吸材料53的鼓狀物50接觸。
圖2D顯示了該裝置的一個實施例，其包括結(jié)合有主虹吸芯16和副虹吸芯31的容器10、繼電器41、電源輸入端71、也可用作夜光燈的加熱器72，以及可用例如聚合材料制成的殼體80，該圖還顯示了用于使蒸氣逸出到大氣中的通風(fēng)孔。
圖2E顯示了本發(fā)明裝置的另一個實施例，該裝置包括兩個容器，兩個容器10各自裝有不同的液體11，每種液體在周圍環(huán)境下均可保持穩(wěn)定，這些液體被芯吸到可能在其上含有催化劑的一根副虹吸芯31上。被芯吸到副虹吸芯上的液體會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生所需的產(chǎn)物，例如氣味凈化劑。副虹吸芯通過電磁鐵62結(jié)合杠桿支點63的作用來運動，如圖2E所示，或通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的任意裝置來運動。虹吸芯顯示為由電磁鐵的作用來運動，但也可通過可以是定時裝置的包括電動機的任意裝置來運動。其中一種液體可以是含有處于穩(wěn)態(tài)下的活性成分的溶液，而另一種溶液在與副虹吸芯31接觸時可與穩(wěn)態(tài)形式的活性成分發(fā)生反應(yīng)?；蛘撸缥?1可以是催化活性的，或含有催化劑來催化這些液體之間的反應(yīng)，以便生成優(yōu)選處于蒸氣或氣體形式下的另一種流體，例如消毒劑或諸如二氧化氯的氣味凈化劑。
圖3顯示了包括殼體90和容器10的優(yōu)選裝置。容器10裝有可分散為蒸氣的液體11。噴管12向上地緊固在容器10內(nèi)，并且延伸穿過容器10上的敞開端13。噴管12的一端與液體11流體連通。噴管包括伸出噴管端部14而成為尖端15的主虹吸芯16。主虹吸芯上的處于尖端14之外的部分在約0.01到約5毫米內(nèi)。端部14上方的尖端越短，液體11的蒸發(fā)速率就越慢。
容器10可緊固在殼體90中，該殼體包括各具開口的上端95和下端96，以及第一壁97和第二壁98。例如，容器10可以緊密地配合到殼體中，并通過殼體90中的壁97和98的變形91和/或92而卡住。殼體90可選擇性地裝有加熱件100(帶有電氣輸入端34)，該加熱件優(yōu)選位于容器10的相對端，還可裝有可動的第二殼體35，其優(yōu)選為圓柱形狀，可用例如陶瓷、金屬、玻璃、聚合物、塑料等或者這些材料的組合來制造，該第二殼體35包含有副虹吸芯31。在這里使用圓柱體來描述第二殼體35，然而也可容易地使用其它形狀。圓柱體35可以緊固在殼體90內(nèi)的加熱元件的開口處，以便它在優(yōu)選實施例的開口內(nèi)在垂直方向上容易地運動。例如，圓柱體35擱在限位裝置36上，該限位裝置可移動圓柱體，使得副虹吸芯與主虹吸芯尖端15接觸或不與主虹吸芯接觸。例如，該限位裝置可以是通/斷開關(guān)37，并可手動地或通過電子裝置來操作。副虹吸芯相對于圓柱體的優(yōu)選位置處于圓柱體的下開口(最接近主虹吸芯的開口)處。該圓柱體可以由加熱件100來加熱，加熱件100將熱量傳送到副虹吸芯的外緣上，以增強所芯吸液體的蒸發(fā)。主虹吸芯定位成使得從加熱件到主虹吸芯的傳熱是低效率的。加熱對于含有低揮發(fā)性液體的混合物來說可能有用。備選熱源可以是通過電阻式加熱、使用夜光燈或其它裝置來得到。還可包括裝有待分散液體并與裝有電子裝置和副虹吸芯的殼體裝置分開的容器。該分開的容器允許在殼體中插入替換物。
總的來說，圖2A的實施例顯示了主、副虹吸芯，以及用于移動副虹吸芯而使其與主虹吸芯接觸和分離的螺線管。圖2B顯示了類似的實施例，然而副芯吸裝置通過繼電器裝置而運動到與暴露在大氣中的主虹吸芯表面接觸或分離。圖2A或2B中的對副虹吸芯運動的控制可以用簡單的杠桿來手動地移動副虹吸芯或者使用包括電動機的其它電子裝置來代替。圖2C顯示了采用不只一個容器經(jīng)由鼓裝置上的副虹吸芯來分散兩種液體。當一個容器裝置的主虹吸芯接觸到鼓狀物表面上的副虹吸芯時，第二容器的主虹吸芯不與芯吸面接觸，或者與非芯吸面接觸。在這種情況下，鼓狀物可以轉(zhuǎn)動，使得每一個主虹吸芯與芯吸面和非芯吸面交替地接觸。鼓狀物可以通過電鐘用電動機來轉(zhuǎn)動，使其成為延時釋放裝置。圖2D顯示了位于殼體內(nèi)的容器，該殼體還裝有用于移動副虹吸芯以使其與主虹吸芯的暴露在大氣中的表面接觸和分離的裝置?？山Y(jié)合加熱裝置來輔助液體從副虹吸芯表面上的蒸發(fā)?？商峁┮环N可以是110或220伏交流電或電池的供電裝置。用于相對主虹吸芯移動副虹吸芯的裝置可以通過手動控制、開關(guān)、定時裝置、傳感器、遠程信號等來控制。圖2E描述了使用本發(fā)明來釋放穩(wěn)態(tài)下的活性成分的裝置，這是通過在副虹吸芯表面處與含有活性元素的第二液體發(fā)生反應(yīng)來實現(xiàn)的。圖2E還顯示了兩個源自分離的貯液器的主虹吸芯，這兩根虹吸芯與同一副虹吸芯接觸，以便發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而釋放所需的活性成分。
將由本文所述裝置來分散的液體可以從各種各樣的適于蒸發(fā)到大氣中的材料中選擇，例如選自空氣清新劑、香精、芳香醫(yī)療法用劑、氣味沖消劑和凈化劑、脫臭劑、殺菌劑、消毒劑、空氣清潔劑、殺蟲劑、驅(qū)蟲劑、醫(yī)用化合物及其混合物的活性成分。在這些材料中香精和空氣清新劑是最常使用的，其包括一種或多種可從香料供應(yīng)商如美國的Quest and International Flavors & Fragrances公司以及其它的銷售商或制造商如Givaudan-Roure公司、Firmenich公司、Noville公司和Takasago公司中買到的有機化合物。這些材料可以是人造的或天然衍生的，其可能含有諸如酮、醛、酯、醇、萜烯、醋酸鹽、油、溶劑等成分。香精可以是天然和人造化合物的簡單組合物或復(fù)雜混和物。
容器10中的液體成分需要甚至在持續(xù)使用多達10天、優(yōu)選為20天、更優(yōu)選為30天后也沒有可察覺的變化。與其中高揮發(fā)性成分比低揮發(fā)性成分以更快的速率從主虹吸芯中分散出來的蒸發(fā)裝置不同，在本發(fā)明的裝置中，主虹吸芯用來將液體傳輸?shù)礁焙缥旧?。主虹吸芯只有一小部分區(qū)域暴露在會產(chǎn)生蒸發(fā)的空氣中，但當主虹吸芯與副虹吸芯接觸時，如果副虹吸芯處于液體的不飽和狀態(tài)下，那么液體將從主虹吸芯流向副虹吸芯。這種由液體的表面張力所驅(qū)動的在這里稱為芯吸的液體流動使得主虹吸芯上的任何殘余物將被溶解并傳輸?shù)礁焙缥旧?。這一機理減少了貯液器和主芯吸材料中的液體成分變化。在副芯吸材料上會形成殘余物積聚，但由于副虹吸芯中的液體流動遠離兩根虹吸芯的接觸點，因此殘余物將積聚在液體芯吸的最遠端區(qū)域，因而只會最低限度地阻塞副虹吸芯。副虹吸芯的蒸發(fā)表面優(yōu)選是主虹吸芯的至少5倍，更優(yōu)選是25倍以上。副虹吸芯的大表面積進一步減少了與阻塞有關(guān)的問題。同樣，如圖2D所示，在鼓狀面上旋轉(zhuǎn)并由相對于主虹吸芯的運動來露出新鮮表面的虹吸芯也更不容易堵塞。
由在虹吸芯蒸發(fā)表面處的低揮發(fā)性成分積聚所導(dǎo)致的成分變化導(dǎo)致了所釋放液體的緩慢變化。另外，同種液體的長期釋放會導(dǎo)致嗅覺疲勞。在本文公開的裝置中，通過以在一段較長的時間如一整夜中切斷虹吸芯之間的液體流動的方式來操作該裝置，便可減輕這些不足之處。一旦虹吸芯之間的接觸被破壞，從主虹吸芯到副虹吸芯的液體流動便中止。由于暴露在空氣中的表面積較小，因此主虹吸芯表面的蒸發(fā)很小。從副虹吸芯中蒸發(fā)出來的液體未被補充，虹吸芯開始干燥，結(jié)果是從副虹吸芯中分散出來的蒸氣減少。殘留在虹吸芯上的低揮發(fā)性成分將以比高揮發(fā)性成分更慢的速率釋放，由于沒有虹吸芯之間的液體傳輸，因此其最后將下降至嗅覺感知的閾值以下。可以通過加熱副虹吸芯來加快這個過程。低于感知閾值的持續(xù)蒸發(fā)為下一次接觸周期清理了芯吸表面。在虹吸芯不發(fā)生接觸的時間內(nèi)，液體從容器中以非常慢的速率通過源自主虹吸芯暴露在大氣中的很小表面區(qū)域中的蒸發(fā)而分散出來。處于“斷開”位置的較低液體分散速率相對于“接通”位置而言保存了液體，同時也延長了裝置的使用壽命。假如需要的話，第二種不同的液體可以在第一種液體處于“斷開”或非接觸模式的期間內(nèi)被分散出去。
本發(fā)明的裝置為蒸發(fā)速率提供了一種控制機理，這是通過控制副虹吸芯暴露在大氣中的表面積的大小或兩根虹吸芯相互接觸的時間來實現(xiàn)的。如果希望不受理論的限制，那么虹吸芯的接觸時間越短，從副虹吸芯中通過蒸發(fā)作用而分散出來的液體就越少。同樣，具有較小表面積的副虹吸芯在液體飽和時可比具有較大表面積且同樣飽和的虹吸芯分散出更少的蒸氣。一旦任一虹吸芯處于飽和狀態(tài)，液體的流動就等于蒸發(fā)速率。大表面積虹吸芯的蒸發(fā)速率在理論上更高；所分散的液體量也更大。因此，液體的分散速率可以手動地來控制，這是通過使虹吸芯相互接觸或分離或通過選擇不同尺寸的虹吸芯來實現(xiàn)的。同樣，可以用類似機構(gòu)來實現(xiàn)液體到蒸氣的分散速率的電子式控制。電子式控制可以通過開關(guān)、傳感器、定時器、遠程控制裝置等來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括容器、噴管、副虹吸芯和控制裝置，其中，所述容器包括敞開端和液體；所述噴管包括主虹吸芯、緊固在所述容器中并與所述液體流體連通的第一端和延伸穿過所述敞開端并具有開孔的第二端；所述開孔的直徑優(yōu)選在0.01到5毫米之間；所述主虹吸芯從所述開孔中伸出；所述副虹吸芯延伸到鄰近于所述主虹吸芯；和所述副虹吸芯與控制裝置牢固地相連，所述控制裝置可控制所述主虹吸芯和所述副虹吸芯之間的距離，例如為螺線管、繼電器、電動機或電磁裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開孔的直徑小于1.5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述裝置，其特征在于，所述副虹吸芯的表面積是所述主虹吸芯的表面積的至少5倍，優(yōu)選為至少25倍，所述表面積指暴露在大氣中的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，所述主虹吸芯或副虹吸芯由紙、聚合物、纖維、棉花、玻璃棉、海綿狀材料或其中兩種或多種材料的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的裝置，其特征在于，所述液體是一種或多種空氣清新劑、香精、芳香醫(yī)療法用劑、氣味沖消劑和凈化劑、脫臭劑、殺菌劑、消毒劑、空氣清潔劑、殺蟲劑、驅(qū)蟲劑、醫(yī)用化合物或其中兩種或多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的裝置，其特征在于，所述副虹吸芯包括催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的的裝置，其特征在于，所述裝置還包括殼體，所述殼體具有第一壁和第二壁，以及緊固在其內(nèi)的所述容器和第二殼體；所述第二殼體包括所述副虹吸芯。
全文摘要
提供了一種用于分散或散發(fā)液體(11)的裝置，其包括容器(10)、噴管裝置(12)、副虹吸芯(31)以及控制裝置，其中容器包括敞開端(13)和液體(11)；噴管包括主虹吸芯、與液體流體連通的第一端，以及延伸穿過容器敞開端并具有開孔的第二端；主虹吸芯從該開孔中伸出；副虹吸芯延伸到鄰近于主虹吸芯；并且副虹吸芯與控制裝置牢固地相連，該控制裝置可控制主虹吸芯和副虹吸芯之間的距離。
文檔編號A61L9/12GK1780646SQ200480011763
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月1日
發(fā)明者C·N·麥克埃文 申請人:納幕爾杜邦公司