CN100339134C - 用于可控制蒸气散发器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种蒸气散发器具有与可感知的感觉香味强度值范围相对应的蒸发速率范围。该蒸气散发器包括一个或多个控制结构(如热控制器、通孔控制器等)，这种控制结构被构造成可以让使用者在连续或不连续的数值范围内设定蒸气散发器的蒸发速率。按照本发明的另一方面，两个操作极限相应于覆盖(或包括)至少三个最低可感觉强度区的感觉香味强度值范围。

Description

用于可控制蒸气散发器的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及蒸气散发器，具体地涉及在感觉香味强度范围内具有高度可控制性的蒸气散发器。
发明背景
空气清新器之类的蒸气散发器一般包括贮料器以及可把香料或其它可挥发物质蒸发到周围环境中的输送系统。由于一个人对空气中香味的主观反应随香味的性质、该人的感觉灵敏度以及环境中存在其它不需要气味的程度等而变化，所以这些蒸气散发器通常包括某种形式的对释放到环境中的香味或其它蒸气的强度的简易控制器。这些控制系统一般采用可调节排气结构和/或能选择性地调节加热部件与可挥发物质的芯子和/或贮料器之间距离的形式。
这些提供可控制量蒸气的方法在若干方面是不能令人满意的。例如，虽然已知的蒸气散发器允许使用者通过移动滑板、旋钮或其它控制装置来调节香味的输出量，但对实际蒸发速率产生的影响可以是怱略不计的，从而使该蒸气散发器只能以一种蒸发速率有效地释放蒸气。
即使在现有蒸气散发器能提供一定蒸发速率范围的情况下，然而对感觉香味强度值(即对特定蒸气密度和/或蒸发速率的实际主观反应)的实际相应范围往往是觉察不到的。
另外，这些现有的蒸气散发器一般仅在它们操作范围的极限处起作用。也就是说，虽然这种蒸气散发器可以包括在一个连续范围(或一些不连续的位置间)移动的滑板、旋钮或其它这样的部件)，但这种蒸气散发器一般不能在这种连续范围内的中间值进行操作。
因此，仍然存在对能在有意义的感觉香味强度范围间进行操作的可控蒸气散发器的需求。
发明概述
虽然下面将更详细讨论本发明解决现有技术缺陷的方法，但本发明一般提供一种具有与可感知的感觉香味强度值范围对应的蒸发速率范围的蒸气散发器。按照本发明的另一方面，蒸气散发器包括一个或多个控制结构(如热控制器、通孔控制器等)，这种控制结构被构造成可以让使用者在连续或不连续的数值范围内设定蒸气散发器的蒸发速率。按照本发明的再一方面，两个操作极限对应于覆盖(即包括)至少三个最低可感觉强度区的感觉香味强度值范围。
附图的简要说明
下面结合附图对本发明进行描述，图中相同的数字表示相同的部件。
图1是描述本发明实施系统的总示意图。
图2表示感觉香味强度与蒸发速率之间的定性关系。
图3表示常规现有蒸气散发器的感觉香味强度范围。
图4表示本发明蒸气散发器的感觉香味强度范围。
图5表示本发明另一方面的感觉香味强度范围。
图6是本发明蒸气散发器的示意性框图。
图7是本发明另一个实施方式的蒸气散发器的示意性框图。
图8表示本发明一个实施方式的热源和发散垫。
图9A-9C表示本发明的各种热源结构。
图10表示本发明的芯子/发散器结构。
图11A-11C表示本发明的各种补充部件结构
详细描述
一般来说，本发明提供一种具有与可感知的感觉香味强度值范围对应的蒸发速率范围的蒸气散发器。本发明另一方面的蒸气散发器包括一个或多个控制结构(如热控制器、通孔控制器等0)，这种控制结构被构造成可以让使用者在连续或不连续的数值范围内设定蒸气散发器的蒸发速率。
参见图1，本发明的蒸气散发器一般包括与可挥发物质102和环境120连接或间接偶合的物料输送系统(简称输送系统)110。输送系统110包括被构造成既与可挥发物质102又与环境120相通的任何合适部件或部件组合。对此将作进一步说明。
可挥发物质120包括可以按蒸发、升华或其它方式转化成蒸气的一种或多种合适液体、蜡、胶体、凝胶或物质的其它形态。在一个实施方式中，可挥发物质120包括含有香料的天然油或合成油，即用一种或多种材料(如花类香料、柑橘类香料或奇异香料等)泡制的油。可挥发物质120可以是形状上可以自持的，也可以全部或部分保持在一个贮料器、瓶子或其它这样的容器内。
环境120是指接受蒸发物质的任何限定空间，可以是敞开的或者被一个或多个表面、墙壁、天花板、地板或其它现实或假想的界面包围。例如，环境120可以是住房(卧室、浴室、厨房等)、商用空间(厂房、办公室等)、车辆空间(如小汽车、卡车、旅游车)、飞机机舱、或其它需要提供蒸气的任何空间。
图6表示本发明各个方面的系统的框图，其中更详细地描述了示意性的物料输送系统110。如图所示，物料输送系统110宜包括与可挥发物质102和任选的排气结构504偶合的芯子结构502。芯子结构502与热源506(如电阻元件、加热线圈等)热偶合，它的温度宜通过热控制器508(与热源串联的可变电阻器)控制。热控制器506(和/或热源)与电源510电偶合。上述的电源510包括能为热源506提供必需电流和电压的任何电源。合适的电源例如包括标准家用交流电插座、一个或多个电池、太阳能等。
按照一个说明性的实施方式，物料输送系统110和可挥发物质102形成一个独立的装置。该装置包括一个或多个插头，这些插头被构造成能连接到电插座，如交流电双插座。然后热源506从上述交流插座间接接受能量，即通过合适的静态和/或可变电阻器接受能量。在电路中可包括一个或多个可熔连接件，以防止过电流产生的潜在危害。在图7所示的一个替代实施方式中，排气控制器512偶合到排气结构504上。
另外，按照本发明的一个说明性实施方式，芯子结构502包括发散垫(简称“垫”)。该发散垫可含有或不含有芯子结构502其它部件所用的相同材料。该芯子结构热偶合到能把发散垫加热到一定表面温度范围的薄膜电阻部件上。更具体地请参见图8，本发明的一个实施方式包括垫804。该垫与可挥发物质810偶合，并提供与环境接触的表面805，从而有利于可挥发物质的传质806(例如)。热源802(接受调制的电流808)热偶合到垫804上。垫804和热源802之间的热偶合可以是传导性的、对流性的、辐射性的或它们的组合。例如在一个实施方式中，垫804和热源802之间的传热主要通过传导进行。这就是说，垫804可与热源802直接接触(例如通过压接)或通过一个或多个中间塑料层或其它材料层热偶合到热源802上。
热源802可包括任何能在所需范围内对垫804加热的合适材料和结构。现在请参见图9，热源802例如可包括薄膜材料(如碳、石墨等)的连续区域902，这个区域具有规定的薄膜电阻，并能在电流808通过情况下产生热。
在图9B所示的一个替代实施方式中，热源802包括蛇形排列的电阻材料904。在另一个替代实施方式(图9C)中，有许多抽头(tap)908从906的不同部位伸出来，以便让可移动的控制器末端910(如滑板或其它变阻型控制器)在沿热源802的长度移动时与不同的抽头908接触。这就可以让热源802产生一些不连续的温度。
垫804可以构造成任何常规连续的形状(如矩形、椭圆形、正方形、三角形或其它任意直线或曲线形状)，或者可含有多个相同或不同形状的局部区域。在一个实施方式中，垫804为矩形，它的总表面积约为5.0-15.0平方厘米，优选约10平方厘米。
垫804可以通过一个或多个与一个或多个可挥发物质贮料器相通的芯子接受可挥发物质源810。参见图10，垫804例如可在相应接触点1004处与一对芯子1002相通。上述的接触点沿垫804相互远离。可以提供任何数目的芯子，而且可以选择对应于每个芯子的接触点性质，以优化该系统的输送速度或任何其它性能。例如，芯子1002可以在接触点处压接到垫804上，形成一个接触区。或者，芯子1002是垫804的整体延伸。
虽然已描述了蒸气散发器的各种实施方式，但应当理解任何能被构造成在下述的感觉香味强度范围内具有高度控制性的装置都可用于本发明中。
在如上介绍了本发明蒸气散发器的概况后，现在描述该系统的操作性细节。
众所周知，人的嗅觉与环境中香味密度的增加并不线性相关。也就是说，当室内香味密度增加时，使人觉察到这种变化所需的边缘香味密度的增加也会增加。这种效应定性地表示在图2中。如图所示，感觉香味强度(即一个人对香味强度的主观感受)通过一系列相应于各个可挥发物质组合物的非线性曲线202与蒸发速率相关(假定室内体积不变，并且在给定的时间对环境取样)。因此，对于给定的蒸发速率而言，一种特定的组合物202(a)(如松香味)可能比另一种组合物202(b)(如香草味)产生更高的感觉香味强度。
如背景技术部分简述的那样，现有的蒸气散发器不允许使用者实际控制该装置的感觉香味强度。现在请参见图3，常规的现有蒸气散发器可能包括能让该蒸气散发器在感觉香味强度曲线202的两个点306和308处进行操作的某种形式的假想控制装置(即可调节的排气孔)。虽然这两个点可能相应于较有意义的蒸发速率范围302，但感觉香味强度的实际变化(304)相当小，也就是说这种变化一般不能被人感觉得到的。
现在请参见图4，本发明一个方面的蒸气散发器通过在感觉香味强度曲线的更有利区域进行操作而提供改进的感觉香味强度值范围。更具体地说，对于给定的可挥发物质组合物，蒸气散发器在最小蒸发速率407到最大蒸发速率409的范围402内进行操作。最小蒸发速率407一般(在规定的试验条件下)相应于最小感觉香味强度405，而最大蒸发速率409一般相应于最大感觉香味强度403，因此显示感觉香味强度范围404。因此，该蒸气散发器能在曲线202的两个或多个点(408，406)处进行操作。
按照本发明的一个实施方式，最小蒸发速率407约为2.0-20毫克/小时，较好为5.0-15.0毫克/小时，更好为10.0毫克/小时。最大蒸发速率409约为30.0-100.0毫克/小时，较好为30.0-50.0毫克/小时，更好为40.0毫克/小时。因此，蒸发速率的范围402宜为约2.0-100.0毫克/小时，较好为5.0-50毫克/小时。
另外，该蒸气散发器相应于10.0-40.0毫克/小时之间，较好为15.0-30毫克/小时之间，最好约为20毫克/小时的蒸发速率可有一个“中间设置”。
另外，该蒸气散发器可具有表征为最大蒸发速率除以最大输入功率的蒸发效率。例如，最大输入功率约为1.8瓦，最大蒸发速率约为100毫克/小时，则蒸发效率约为55.0毫克/瓦·小时。按照本发明的一个方面，蒸发效率大于或等于约40-60毫克/瓦·小时，较好约为55毫克/瓦·小时。
按照本发明的另一方面，控制器被构造成在最小输入功率和最大输入功率之间调节输入功率，其中最大输入功率相应于最大蒸发速率和最大表面温度。该蒸气散发器然后可以用热蒸发效率进行表征。它定义为最大蒸发速率除以最大表面温度。按照本发明的一个方面，该热蒸发效率大于或等于约1.0-2.0毫克/小时·℃，优选为约1.5毫克/小时·℃(例如在100毫克/小时的蒸发速率和66℃的最大表面温度时)。
如上所述，两个不同的蒸发速率可能产生相同的感觉香味强度。因此，按照本发明的另一方面，蒸气散发器具有覆盖至少三个最小可感觉香味强度区的蒸发速率范围。这一点表示在图5中。
如图5所示，蒸气散发器在最小和最大蒸发速率412和414之间具有一个蒸发速率范围402。曲线202上的两个操作极限(点406和408)相应于覆盖(即包括)至少三个最小可感觉香味强度区(简称“区”)410的感觉香味强度范围。区410(例如包括，不管这些区域是否明显重迭)的性质会随所用香料(或更一般地为可挥发物质)的类型等而变化，因为一种香料的区域可能比第二种香料更小(即更可能被人所感觉)。
按照本发明的另一个实施方式，蒸发速率范围覆盖该可挥发物质的至少两个最小可感觉强度区，这些最小可感觉强度区基本上是非重迭的。
区域410的性质可通过模拟得到，较好通过目标香料的实际经验试验得到。更优选的是，进行受控试验，以确定需要多少量的香料供给才能使香味强度发生可感觉的变化。
可以使用任何方便的试验方法和统计试验技术，然而，一般将试验装置(即要试验的蒸气散发器)放在一个环境中已基本上清除不需要气味(如以前试验留下的香味)的室内。在这方面，试验室的尺寸和形状可以根据各种设计因素进行选择。例如在一个实施方式中，试验室是一个体积约为700-1000立方英尺(如约810立方英尺)的长方体空间。
试验室的温度和相对湿度优选控制在合适的值，例如与蒸气散发器可能要使用环境相似的值。按照一个说明性的试验方法，试验室保持在68-76左右，较好保持在72左右，相对湿度保持在30％-50％左右，较好保持在40％左右。
试验装置较好不被看到(但不妨碍其功能)以免试验人看到试验装置物理外观而影响试验数据。该试验装置的蒸发速率特征宜在试验之前、之时或之后例如通过测量该装置或相似装置在一定时间后的重量损失进行测定。
让该试验装置操作一定的时间。然后让一组预选定的试验人进入(或在双盲人的情况下陪同进入)试验室中。已经教导这些试验人按合适的标度对感觉到的香味主观强度进行分级。香味强度标度可以是数字式和/或字母式的，而且可以有任何所需的分辨率值。在一个说明性的实施方式中，要求试验人按1-9的数字标度对试验装置进行分级，其中1相应于“没有检测到香味”，9相应于“极浓的香味”。
这个试验可以对多个试验装置和/或具有多个控制设置的同一试验装置进行。在各次试验之间，优选为试验人提供一段合适的休息时间，如30秒钟。视所需的置信度而异，可以使用任何数目的试验人，和重复任何次数的试验。在一个说明性的试验方案中，例如使用10-30个试验人(优选为20个左右)，该试验包括两次试验，而且在两次试验中较好将试验人的次序随机变化。
在汇集试验结果后，进行合适的统计分析，以确定试验装置的蒸发速率之间的平均误差对规定的置信度(如95％置信度)是否有统计学意义。这种分析可采用标准形式的A-B“F-试验”、方差分析(ANOVA)、常规的回归法或其它方便的方法。这样，可以得到各个试验装置和设置的统计组(即“a”，“b”，“c”和“d”组)，而且可用最小可感觉强度区表征给定的香料。
标准化气味强度试验法有关的信息例如可参见ASTM Standard E544-99，Standard Practices for Referencing Suprathreshold Odor Intensity。计划的实验、回归试验等有关的其它信息例如可参见DOUGLAS MONTGOMERYAND ELIZABETH PECK，线性回归法导论(第二版，1992)。
请再次参见图6，下面描述输送系统110中各个部件的功能。一般来说，输送系统110例如通过使用芯子结构502来输送和蒸发可挥发物质102。热源506的温度宜由热控制器508(如一个与热源506串联的人可接触的可变电阻器)进行控制。该热控制器从电源510引入电流，并将电流转换成热能。该热能至少部分与芯子结构502相通。按照本发明的各种实施方式，物料输送系统110包括一个或多个能将可挥发物质102从一个地方输送到另一个地方(如从贮料器输送到蒸发垫或发散器(eminator))的部件(如芯子、毛细管等)和/或一个或多个提供将由其输送来的物质传递或蒸发到环境120中的一个或多个表面并提供实际控制的部件(如发散垫、次级芯子等)。如下进一步所述，物料输送系统110也可包括一个或多个被构造成能调节可挥发物质102释放到环境120中速度的控制器。
说明性的物料输送系统110具有两个主要功能：物料的输送和蒸发。因此，芯子结构502包括一个或多个用于把可挥发物质102从一个地方输送到另一个地方(如从贮料器输送到蒸发垫)的部件(如芯子、毛细管等)和/或一个或多个提供将由其输送来的物质传递到环境120中的一个或多个表面的部件(如发散垫、次级芯子等)。
形成的蒸气进入环境120中，其速率由合适的排气结构504和/或热源506控制。如上所述，本发明的一个实施方式包括垫804，它接受可挥发物质源810并提供与环境界面接触的表面805，这样就有利于可挥发物质的传质806。热源802(接受调制电流808)与垫804热偶合，且可包括能把垫804加热到所需范围的任何合适材料和结构。在图9B所示的一个替代实施方式中，热源802包括蛇形盘旋的电阻材料904。该电阻材料当电流808通过时产生热量。
对热源802的电阻率和几何形状以及施加到热源802上电流808的范围可以进行选择，以提供所需范围的温度。在一个说明性的实施方式中，热源802具有如下热特性：高设置(热控制器508)的温度约为140-160，中设置的温度约为100-130，低设置的温度约为110-120。
另外，按照本发明的说明性实施方式，热源802的总电阻约为1000-1250欧姆，优选约为1250欧姆，低设置时的电流808约为15毫安，高设置时的电池约为60毫安。垫804可含有任何适于提供足够输送和蒸发性能的材料。
应当理解，虽然已描述了包括具有芯子、热源、贮料器等的输送系统的本发明各种实施方式，但本发明并不局限于此。确实，本发明预期该输送系统包括被构造成有利于把可挥发物质蒸发到环境中的任何可能结构。
该输送系统例如可包括环绕、包封或以其它方式在可挥发物质和环境之间提供边界(例如，可调节的边界)的结构。如果可挥发物质是蜡之类基本上固态的物质，则输送系统可包括任何合适的结构，但也可以仅仅包括可挥发物质本身的外在(extrinsic)性质，如特定的形状、取向、纹理或其它预定的特性。例如，该可挥发物质可以是基本上刚性的香蜡块，选择合适的形状和取向，使其按所需的方式与环境进行界面接触。
如果可挥发物质是凝胶之类的半固体，则输送系统可采用贮料器、盘、室、或其它能全部或部分包围凝胶的结构。该包围结构可以是基本上不渗透的、可部分渗透的或可渗透的。例如，该围绕结构可包括在为凝胶提供结构支承的同时有助于蒸发的排气或通孔几何结构。
如果可挥发物质是液体，则输送系统可以是简单的开口贮料器、瓶或其它容器，但也包括一个或多个芯子、毛细管、发散垫、密封室之类的部件。
不论使用何种类型的可挥发物质，输送系统可使用任何形式的控制器来调节蒸气向环境中的释放。就蒸气通入环境中的速率取决于可挥发物质的温度和可挥发物质附近的环境对流条件的而言，可以使用合适的控制装置来调节这两个因素。例如，对流条件可通过使用可调节的对流抑制器(如一个或多个排气)、一个或多个对流增强器(如风扇、烟囱结构等)或者能调节输送系统中或周围蒸气压的其它结构进行控制。类似地，可挥发物质的温度和/或输送系统周围环境的温度可通过任何方便的方法进行控制，包括电阻加热(如上所述)或把该装置靠近现有的热源。
不论插座120的性质如何(即插座120是否以及供应多大的电流)，输送装置210可以是惰性的、活性的或者可在惰性方式和活性方式之间进行选择性转换。本文中的术语“惰性”当用于输送装置时是指基本上取决于环境条件来输送香味或以其它方式引起环境变化的输送装置。这些环境条件例如包括环境热条件(如墙壁表面温度和空气温度)和环境空气流动(如环境中的自然对流以及风扇、人员和其它物体移动引起的空气流动)。本文中的术语“活性”是指非惰性的输送装置，如使用组合风扇、加热部件等的输送装置。
如果物料输送系统110是活性装置，该装置所需的电源可能是由插座120提供的内在电源(如标准壁装电源插座的120V电源)或是不是插座120提供的外在电源(如由电池、太阳能电池或由装入或以其它方式与物料输送系统110相连接的其它装置提供的)。或者，电源可由内在和外在电源的组合提供和/或结合到补充部件中。
物料输送装置110宜包括一个或多个可拆缷地连接的补充部件。请参见图11A-11C，物料输送系统110较好包括与输送系统本身形成一个整体的部件以及一个或多个可被使用者替换的补充部件1120。例如在输送系统110是空气清新器的情况下，耗尽的补充部件1120可以从输送系统110上除去，然后用装有芳香油、蜡、凝胶等的新补充部件替换。该补充部件宜包括补充部件外壳和装入其中的可挥发物质。
按照本发明的一个方面，提供一种使蒸气散发器在形状上模仿电源插座的补充部件。例如，外壳中装有可挥发物质的补充部件可以被构造成插入该蒸气散发器前表面的背后，使其基本上被前表面所隐藏。根据本发明的另一方面，该补充部件具有一个被外壳周边所包围的周边。
按照本发明的另一个方面，补充部件被构造成不会明显地阻碍插座的插口图案1102(例如包括两个插口1102和1104)。在一个实施方式中，例如可通过提供至少部分环绕插座上一个或多个插口的补充部件1120来实现这一点(分别如图11A-11C所示)。如果使用与标准电源插座相连接的输送装置，补充部件1120宜包括两面或多面插口图案1102(图11A)。为了能供应最大可能体积的可挥发物质，该补充部件可被构造成完全环绕插口图案504的矩形环(图11B)。或者，该补充部件可被构造成“U”形，以便让补充部件1120可滑动地从该装置上除去(图11C)。
虽然已结合附图对本发明作了说明，但本领域中的技术人员会认识到，本发明的范围不受其限制的。在不超过本发明范围的条件下可以对上述的各种部件和步骤的选择、设计和安排列进行变化。

Claims (13)

1.一种蒸气散发器，所述的蒸气散发器包括：
可挥发物质；
输送装置，该输送装置与所述的可挥发物质相通，以有利于以蒸发速率将所述的可挥发物质蒸发到环境中，
用来调节所述输送装置的控制器，所述输送装置的最小蒸发速率为2-20毫克/小时，最大蒸发速率为30-100毫克/小时，其间的蒸发速率使得所述的蒸气散发器具有与感觉香味强度值范围相对应的蒸发速率范围，该感觉香味强度值覆盖所述可挥发物质的至少三个最小可感觉强度区。
2.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于-所述的最小蒸发速率为5-15毫克/小时，最大蒸发速率为30-50毫克/小时。
3.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的控制器包括热控制器，所述的输送装置包括偶合到所述热控制器上的热源。
4.如权利要求3所述的蒸气散发器，其特征在于所述的热源包括电阻加热部件。
5.如权利要求4所述的蒸气散发器，其特征在于所述的热源包括厚膜电阻器。
6.如权利要求3所述的蒸气散发器，其特征在于所述的热控制器包括可变电阻器。
7.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的可挥发物质包括选自油、蜡和凝胶的物质。
8.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的输送装置包括至少一个含有与所述可挥发物质接触的芯子。
9.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的输送装置包括发散垫。
10.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的输送装置包括排气结构。
11.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于它还包括补充部件。
12.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的输送装置是惰性的。
13.如权利要求1所述的蒸气散发器，其特征在于所述的输送装置是活性的。
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