CN101415575A - 具有基于染料的消耗指示器的加热挥发分配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配有自动的染料基消耗指示器的加热挥发分配器。将多种不同颜色的可迁移染料置于多孔基质附近。加热基质，例如浸有驱虫剂的厚片，会导致所浸渍的化学品从厚片分配并且使指示染料迁移至一个或多个可见位置。一种染料比不同颜色的染料更快地迁移至可见位置。进一步的加热可以使一种或两种染料在可见位置改变颜色。染料的移动提供了关于浸渍化学品消耗程度的信息。

Description

具有基于染料的消耗指示器的加热挥发分配装置

发明领域

本发明涉及向消费者提供关于可消耗空气处理产品消耗程度的信息的指示器。更具体地，本发明涉及空气处理分配装置，其中加热器导致空气处理化学品的分配，并且还启动作为多种染料指示器(multiple dye indicator)形式的消耗提示系统。

背景技术

使用热来分配空气处理化学品的多种现有技术装置是已知的。例如，已知可以用可挥发空气处理化学品来浸渍或涂布多孔的垫(pad)、芯(wick)或其它基质。当对于基质施加热时，空气处理化学品被分配到空气中。

在这些装置的一些中，部分基质(substrate)被浸入空气处理化学品(典型地，溶剂与挥发性处理化学品的混合物)的相关储存器(reservoir)中。然后当需要时，多孔基质用作将化学品芯吸至加热区的芯。

对于消费者，储存器中空气处理化学品/溶剂混合物的含量(level)通常是可见的。因此，储存器的排空为消费者提供了一种何时需要更多空气处理化学品的监控方式。然而，对于一些应用，优选不必使用体积有些大的储藏器(storage reservoir)。而且，除尺寸之外，那种类型的储存器系统可能具有某些其它缺点(例如成本高)。

因此，本领域已开发了多种在工厂中用空气处理化学品浸渍过的多孔材料。然后将它们安放在加热器附近或加热器上面，加热使空气处理化学品从厚片(slab)分配至空气中(单独地和/或借助风扇等)。然而，加热这种基质通常不会显著地改变基质的外观，尤其当基质是固体而不是凝胶时。

因此，这种产品的生产者经常估算这种产品在正常使用条件下的平均有效期，并将该信息注在它们的包装上。然而，这些基质可能与多种不同类型的加热器一起使用，这些加热器在不同温度下进行加热或以不同方式加热。甚至在仅单一类型的加热器与特定类型的基质一起使用的情况中，随着时间的过去对于每个模型的加热器性能可能是不一致的。

因此，尽管有效期的估算平均值能够提供关于有效期的大致的指导，但是这种估算在多数情况中将是不准确的。结果，一些公司宁愿用以下方式提供预期的有效期信息：鼓励在到达平均统计寿命之前丢弃该产品。虽然这降低了在产品已经变得无效之后仍大量使用该产品的风险，但却是以较高的浪费程度为代价，因为丢弃了一些仍具有一些有效期的产品。

甚至在制造者提供了关于预期有效期的信息的情况中，一些消费者将没有获悉或者没有应用该信息。甚至，他们将设想合适的有效期是或应当是怎样的，因此在一些情况中，过早地丢弃该产品，并且在其它情况中，在有效期结束后仍在使用该产品。而且，甚至在消费者最初意识到了对于使用寿命的合适设想的情况中，他们也可能忘记需要更换产品，直到该产品已经变得无效很久以后。

大量自动消耗提示系统已经被开发并应用于各种环境中，其依赖于在使用指定时间之后会导致自动颜色改变的一些形式的化学反应。然而，这种类型的系统难以可靠地应用于加热环境中，尤其在对产品使用的精确加热条件不可控或不可预期的情况中。这是特别重要的，因为依据环境温度，化学反应通常以非常不同的速度进行。

一些其它已知的指示器装置依赖染料向可见位置的迁移作为使用程度或消耗(use-up)的指示器。参见，例如，美国专利4,212,153、4,903,254和6,701,864。然而，这些装置通常需要消费者介入以启动染料迁移，并且有时需要复杂的结构来控制染料的使用。因此它们不必要地增加了指示器的成本，并且还可能降低了消费者接受的可能性，尤其在产品的使用方式在概念上不易懂的情况中。还参见美国专利4,987,849。

例示了该领域知识概况的其它专利包括美国专利4,293,095和6,524,000。

因此，在本领域中仍然需要加热挥发分配器具有改进的消耗提示系统，其不依赖于观察储存器中的液位且对于各种加热条件能够进行调节。

发明内容

一方面，本发明提供了一种能够在加热该基质时分配挥发性空气处理化学品的基质。消耗指示器与该基质相关，并且设定成当加热基质时自动传达空气处理化学品从该基质分配的程度。消耗指示器具有至少两种颜色彼此不同的染料以及覆盖物，该覆盖物设定成在加热基质之前限制染料的迁移，并在加热基质时容许染料的迁移。

当对基质进行第一程度的加热时，两种染料中的第一种能够至少部分迁移至第一可见位置。在随后对基质进行第二程度的加热时，两种染料中的第二种能够至少部分迁移至第二可见位置，该第二可见位置与第一可见位置相同或不同。两种染料以此方式变得可见的程度指示空气处理化学品已从基质分配的程度。

在一个优选形式中，第一和第二可见位置彼此不同，且与第二可见位置相对于加热基质之前的第二种染料的距离相比，第一可见位置相对于加热所述基质之前的第一种染料的距离更近。或者，第一可见位置与第二可见位置至少部分重叠，从而限定了重叠的可见位置。在加热基质时，由于所述两种染料中的第一种迁移至该重叠可见位置，该位置将首先显现颜色，然后当进一步加热基质时，重叠可见位置将经历因所述两种染料中的第二种与所述两种染料的第一种在所述重叠可见位置混合而导致的颜色改变。在任何情况中，第一和第二可见位置、以及重叠位置优选在基质的外部(尤其在它的上表面)。

在其它优选形式中，两种染料中的第一种和第二种在加热基质前独立存储或者在加热基质前混合在一起，并且由在加热基质时以不同速度迁移通过基质(通常因为具有不同的分子尺寸、电荷或其它区别特征)的物质形成。

作为例子，一种热稳定性迁移染料是亚甲蓝，其具有蓝色。另一种热稳定性迁移染料具有较大的分子尺寸，是克莱恩公司(ClariantCorporation)所售的Sandoplast Red，其具有红色。优选将染料在溶剂中混合以方便处理和定位。

或者，可以将染料独立存储并迁移至独立的可见位置(例如，使一个可见圆圈区域变为黄色以指示该厚片几乎耗尽，然后使另一可见圆圈区域随后变为红色以指示丢弃该厚片)。

也可以用符号标志或文字标志来预先标记基质的外表面(例如厚片的顶部)，一旦所述两种染料中的至少一种到达该预先标记的标志附近，则该标志确认空气处理化学品的消耗程度。例如，状态“耗尽”能够呈现在空白圆圈附近，当该空白圆圈被迁移的红色染料填满时指示该产品已用尽。或者，迁移染料能够遮没或遮掩标记，例如“NEW”。

第一种染料可以设计成填满圆圈的1/4或矩形的1/4，然后第二种染料填满该圆圈或矩形的一半或更多。或者，基质的可见表面能够具有许多条，当每种染料陆续到达时，这些条相继被填充或覆盖或连接。

作为另一选择，装置可具有预先标记在上表面上的可见圆圈。其中心部分能够首先被一种颜色着色。然后因第二种染料引起的着色改变和扩大能够指示进一步的消耗。

基质还可以具有阶梯式结构。在对覆盖物进行第一程度的加热之后，所述两种染料中的第一种能够首先到达基质的第一(近)阶的暴露表面，然后所述两种染料中的第二种到达基质的第二(较远)阶的暴露表面。注意如果将第一种染料放置在近阶下面，那么与仅放置在较远阶下面的第二种染料相比，它到达暴露表面所穿行的距离较短。因此，如果基质的孔隙均匀，那么第一种染料将首先在第一阶上变得可见，然后第二种染料在第二阶上变得可见。

在使用之前可以用可熔蜡或塑料(例如乙烯-乙酸乙烯酯或聚乙烯)来密封染料(一种“覆盖物”)。或者，可以在使用之前将染料储存在具有多个孔隙的基质部分下面的独立腔室中，这些孔隙起初过小，因此无法允许染料在室温迁移至可见表面。加热基质能够扩大孔隙，从而容许这种迁移。可以将每种染料存储在不同的孔隙/基质构造中。在这点上，具有较大孔隙的尼龙6.6基质能够容许一种染料的一个迁移速度，且具有较小孔隙的高密度聚乙烯基质能够容许第二种染料更慢地迁移。

本发明的另一形式提供了一种装置，其用于随着对基质的加热而将空气处理化学品分配至周围空气环境中。该装置具有已对其施用了空气处理化学品的多孔基质；位于基质中、紧邻基质或位于基质附近的至少两种染料；以及用于控制至少两种染料的迁移的器件，该器件限制了该至少两种染料在所述加热之前的迁移，并且在这种加热之后使得能够发生所述至少两种染料向一个或多个可见表面的迁移。

在又一形式中，本发明提供了一种制造具有自动消耗指示器的空气处理装置的方法。其包括将具有不同颜色的两种可迁移染料覆盖到多孔基质(例如具有可熔蜡或可扩大孔隙结构的多孔基质)附近。其还包括用空气处理化学品来浸渍基质。

如本领域所公知的，能够通过加热挥发分配器来分配多种挥发性空气处理化学品。这可以包括，例如，防虫活性物、香料、消毒杀菌剂和除臭剂。尤其优选的防虫活性物是防虫驱避剂(insect controlrepellency)和杀虫剂，例如拟除虫菊酯(例如四氟苯菊酯(transfluthrin)或甲氧苄氟菊酯(metofluthrin))，如果以液体形式使用，则与99至95重量％的适合的挥发性溶剂混合。例如烃溶剂，例如埃克森公司(ExxonCorporation)的Isopar溶剂。或者，甚至能够使用固体或凝胶形式的空气处理化学品，条件是它们在加热时挥发。

例如，所述装置能够分配防虫驱避剂。可以将第一种染料定时为在分配已经进行了足够长的时间时提供第一信号以提供有效的保护，并且可以将第二种染料定时为在应该丢弃该基质时提供信号。

为此目的，尤其优选的基质是多孔的热稳定片状基质，例如常规用于分配驱虫剂的多孔基质中的一种。例子包括但不限于，烧结陶瓷、压缩纤维素材料、多孔聚合物、以及由树脂材料粘合成块的二氧化硅颗粒或其它颗粒。

在一种或多种所用的迁移染料在受热和暴露于空气的条件下不稳定的情况中，这种不稳定性可向消费者提供额外的信息。例如，一种染料的最初迁移可能提供了一种颜色信号，而在它首次出现之后的染料颜色的进一步改变(由于进一步加热和暴露于空气)能够传达另外的消耗。通过第二种染料的到达，该信息能够被进一步增强。例如考虑当到达可见位置时逐渐变黄的绿色可迁移染料。当绿色首先出现时，该染料可能指示刚刚开始操作装置，而当黄色开始出现时，逐渐指示该产品正在被消耗。然后，当第二种染料在独立位置出现时(例如红色)，红色的出现能够指示完全耗尽。

在另一形式中，本发明是一种消耗指示器，该指示器被设定成自动传达消耗指示器已暴露于所选使用温度的程度，通常上述所选使用温度超过预期消耗指示器会经历的普通环境温度或存储温度。该消耗指示器包括至少两种染料，具有彼此至少有些不同的颜色。

覆盖物设定成在覆盖物被加热至使用温度之前限制染料的迁移，并且当加热至使用温度时容许染料的迁移。当对消耗指示器进行第一程度的加热时，所述两种染料中的第一种能够至少部分迁移至第一可见位置。在对消耗指示器进行第二程度的加热时，所述两种染料中的第二种能够至少部分迁移至第二可见位置，其中该第二程度的加热在第一程度的加热之后进行，且该第二可见位置与第一可见位置相同或不同。两种染料以此方式变得可见的程度指示消耗指示器在使用温度下的总的暴露。

本发明的原理能够应用于许多种加热装置。加热器的确切特征不是关键的。尽管优选电加热器，但是甚至火焰加热器(例如防虫提灯)也能够有效地应用本发明的原理。在任何情况中，可与驱虫剂厚片一起使用的一种优选形式的电加热器是商标为

的美国S.C.Johnson& Son，Inc.所售的虫垫加热器(insect mat heater)。

因此本发明提供了一种向消费者指示空气处理装置的可消耗部分已消耗程度的自动器件。本发明的基质制造成本低、可靠且概念上易懂，使消费者有能力易于理解如何操作。它们有助于避免甚至当消费品仍然具有相当可观的有效期时因过早丢弃该消费品而造成的浪费，并且它们有助于减少消费者因使用了有效期已经结束的消耗品而导致的不满。

根据以下描述，本发明的前述和其它优点将更加明显。在该描述中，参照了附图，该附图构成描述的一部分，其中为说明的目的而不是为限制而示出了本发明的优选实施方式。该实施方式不必代表本发明的全部范围，因此解释本发明的范围应该参照本发明的权利要求。

附图说明

图1是根据本发明的空气处理装置的示意性横截面图；

图2图示了一组横截面图，以及相应的平面图，其实图1的基质在加热后不同阶段的视图；

图3图示了另一组横截面图及相应的平面图，其是能够与图1的加热器一起使用的另一种可选基质在加热后不同阶段的视图；

图4图示了又一组横截面图及相应的平面图，其是能够与图1的加热器一起使用的另一种可选基质在加热后不同阶段的视图；

图5示意性地图示了一组平面图，其显示在另一种可选实施方式中基质如何工作；和

图6图示了上表面标记有五个矩形的可选实施方式，其中四个独立的供应源(supply)在不同时间供给矩形中的四个。

具体实施方式

首先参见图1和图2，其中示出了空气处理装置10，该装置具有底座(base)11、充有多种可迁移染料15/16的混合物的腔室12、可熔蜡覆盖物13和多孔基质层14。底座11是半圆形、杯状、耐热且对染料来说不能渗透的。染料腔室12类似半圆形，并且与底座11和基质层14顶部的半圆形可见位置29均对齐。在顶视图中基质层14是圆形的。覆盖物13优选为半圆形顶部的形式。

多孔基质层14优选预先浸有防虫驱避剂17，该防虫驱避剂17在加热基质层14时被分配至空气中。电加热器18加热基质层14，并且由常规电连接19提供动力。当加热器18接通时，其作用之一是熔融覆盖物13的蜡。在使用加热器18时，由此将染料15/16释放以进行迁移。

在这个实施方式中，多孔基质层14的孔隙在加热时也将扩大。因为在该实施方式中染料之一15与另一种染料16相比具有明显小的分子尺寸，所以甚至在蜡已熔化后，染料16将比染料15更慢地迁移。

在图2中示意性地图示了该结果。如左手侧的图中所示，在加热前没有染料到达多孔基质的上表面20。加热使得染料15到达上表面(例如黄色染料-中间的图)。进一步加热使得染料16到达上表面(例如，红色染料-右图)。注意在图2中，当迁移至相同的重叠观察位置21时，染料被示出。

通过适当选择材料和溶剂，可使该时间设定与空气处理化学品分配的时间设定相一致。在优选形式中，本发明人使用压缩纤维素材料或由树脂物质粘合成块的二氧化硅颗粒来制备基质，该基质用四氟苯菊酯(transfluthrin)防虫活性物成分来浸渍，而染料混合物是亚甲蓝和Sandoplast Red(克莱恩公司)的50-50混合物。这导致不仅指示分配已开始。也指示关于消耗程度的信息。

如果希望，可将染料与另外的空气处理化学品混合，或者可以仅提供染料。然而，优选在染料腔室之外使空气处理化学品来单独浸渍基质。

图3显示可使用多层基质层27/28来形成阶梯状结构。而且，基质中的可扩大孔隙能够首先导致一种染料的控制释放。因此，第一种染料将使阶24第一次变色。然后，阶(step)24将改变颜色以反映与第二种染料的混合着色，这时第一种染料将开始标记第二阶25。然后，第二阶也将改变颜色以反映与第二种染料的混合着色。

这将导致在图3的四个图中所示出的顶视图案。第一种染料15A将导致左侧的1/4部分27变色，然后该部分变色，从而反映出染料16A的存在。这时，第一种染料15A将导致右侧的1/4部分开始显现颜色。此后，右侧的1/4部分将显现混合颜色，从而指示空气处理化学品彻底耗尽。

如果腔室12A分叉，使得染料15A仅在第一阶24下面且染料16A仅在第二阶25下面，则可以消除所描述的导致这种时间设定的可扩大孔隙。在该情况中，左侧1/4部分27将迅速变色且从此不再改变颜色。然后右侧的1/4部分将变为第二颜色。

图4和图5图示了可选结构，其中染料在加热前被存储在排列(aligned)的通道30中。可以使这些通道的上端狭窄，使得直到加热发生它们才容许染料向上迁移至可见表面31。然后，在加热后，这些孔隙扩大的足够大，使得染料能够首先迁移通过一些图4中相应的较大通道而到达条(bar)和区域42。进一步加热将导致进一步的孔隙扩大，从而填充完半圆32。

图4显示如何能够使一些具有较大直径的通道集中在侧40，而将其它的通道放置在其它位置41。注意这导致区域42被首先填充。

还注意排成行的标号A、B、C、D和E是永久性标记43，其提供关于消耗程度的信息。能够将一种特定颜色的迁移染料(例如绿色)放置在区域A下面的孔隙中。其它靠近区域B、C和D的孔隙能够具有预先存储在其中的黄色染料。在区域E的下面能够存储第三染料—红色染料。

如在图5中所示，以成组的截面将染料15B/16B安置在基质的下面，由此使第一种染料15B以成直线的形式在不连续的位置对准基质。因此，可由第一种染料15B形成线状图案。类似地，通过在改变的不连续位置安置第二种染料16B，能够填充棋盘状图案。

在类似的方式中，第一种染料能够形成部分文字，且第二种染料形成剩余文字，使得当产品耗尽时出现例如“Used”的文字。或者，一种或两种染料能够遮掩例如“New”的标记，还能够产生例如“Used”的标记。

图6还显示可利用多种染料来产生颜色反馈梯度。在该设计中，将腔室分为五个室，用于在其中容纳不同颜色的可迁移染料。没有任何颜色直接位于最左边的区域下面。其它四种标记区域每种下面是一种颜色。颜色的逐步出现能够指示消耗的程度。

如应该从上面提供的例子认识到的，能够以很多种方式实施本发明。例如，基质可以是正方形的、球形的或具有许多其它形状。因此，不应认为权利要求仅限于优选实施方式所公开的内容。

工业实用性

本发明提供了使用多种染料的自动消耗提示器，其与随着加热而分配挥发性物质的装置一起使用。

Claims (21)

1.一种基质，其能够在加热该基质时分配挥发性空气处理化学品，所述基质包括：

消耗指示器，其与所述基质有关，并且设定成当加热所述基质时自动传达所述空气处理化学品已从所述基质分配的程度，所述消耗指示器包括：

至少两种染料，它们各自具有至少有些不同的颜色；和

覆盖物，其被设定成在加热该覆盖物之前限制所述染料的迁移，并在加热所述基质时容许所述染料的迁移；

其中在所述基质的第一加热程度中，所述两种染料中的第一种能够至少部分迁移至第一可见位置；

其中在所述基质的第一加热程度之后的第二加热程度中，所述两种染料中的第二种能够至少部分迁移至第二可见位置，所述第二可见位置与第一可见位置相同或不同；和

其中所述两种染料以此方式变得可见的程度指示了所述空气处理化学品已从所述基质分配的程度。

2.如权利要求1所述的基质，其中所述第一和第二可见位置彼此不同，且与第二可见位置相对于加热所述基质之前的第二种染料的距离相比，第一可见位置相对于加热所述基质之前的第一种染料的距离更近。

3.如权利要求1所述的基质：

其中所述第一可见位置与所述第二可见位置至少部分重叠，从而限定了重叠的可见位置；

其中当加热所述基质时，由于所述两种染料中的第一种迁移至所述重叠可见位置，该位置将首先显现颜色，然后当进一步加热所述基质时，所述重叠可见位置将经历因所述两种染料中的第二种与所述两种染料的第一种在所述重叠可见位置混合而导致的颜色改变。

4.如权利要求1所述的基质，其中所述两种染料中的第一种和第二种在加热所述基质之前彼此独立存储。

5.如权利要求1所述的基质，其中所述两种染料中的第一种和第二种在加热所述基质之前混合在一起，并且由能够在加热所述基质时以不同速度迁移通过所述基质的物质形成。

6.如权利要求1所述的基质，其中所述第一和第二可见位置是在所述基质的外围部分上。

7.如权利要求1所述的基质，其中所述覆盖物包括可熔物质。

8.如权利要求7所述的基质，其中所述可熔物质包括蜡。

9.如权利要求1所述的基质，其中所述基质包含在加热所述基质时扩大的孔隙。

10.如权利要求9所述的基质，其中在加热所述基质时，所述孔隙能够扩大到足以实现下述目的的尺寸：该尺寸容许所述两种染料中的第一种迁移至所述第一可见位置，同时限制所述两种染料中的第二种的迁移。

11.如权利要求10所述的基质，其中在进一步加热所述基质时，所述孔隙还将进一步扩大到足以实现下述目的的尺寸：该尺寸容许所述两种染料中的第二种迁移至所述第二可见位置。

12.如权利要求1所述的基质，其中在充分加热所述基质时，所述两种染料中的第一种和第二种能够组合形成可见图案。

13.如权利要求1所述的基质，其中用符号标志或文字标志来预先标记所述基质的外表面，当所述两种染料中的至少一种到达预先标记的标志附近时，所述标志指示所述空气处理化学品的消耗程度。

14.如权利要求1所述的基质，其中所述两种染料彼此具有不同的分子尺寸。

15.如权利要求1所述的基质，其中所述基质具有阶梯状结构，在对所述覆盖物进行第一程度的加热后，所述两种染料中的第一种能够首先到达第一阶的暴露表面，然后所述两种染料中的第二种到达第二阶的暴露表面。

16.如权利要求1所述的基质，其中所述基质是已浸有所述空气处理化学品的多孔固体物质。

17.如权利要求16所述的基质，其中所述空气处理化学品选自防虫活性物、香料、消毒杀菌剂和除臭剂。

18.如权利要求1所述的基质，其中在该染料到达可见位置之后，进一步加热所述基质将导致所述染料改变颜色。

19.一种随着加热基质而将空气处理化合物分配到周围的空气环境中的装置，所述装置包括：

多孔基质，已经对该多孔基质施用了所述空气处理化学品；

至少两种染料，所述染料位于所述基质中、紧靠所述基质或位于所述基质附近；和

用于控制所述至少两种染料的迁移的器件，该器件限制了所述至少两种染料在所述加热前的迁移，并且能够在该加热后发生所述至少两种染料向可见表面的迁移。

20.一种制造具有自动消耗指示器的空气处理装置的方法，所述方法包括：

将具有不同颜色的两种可迁移染料覆盖到多孔基质附近；和

用空气处理化学品浸渍所述基质。

21.一种消耗指示器，其设定成自动传达该消耗指示器已暴露于所选使用温度的程度，所述消耗指示器包括：

至少两种染料，所述至少两种染料彼此具有至少有些不同的颜色；和

覆盖物，其设定成在将所述覆盖物加热至所述使用温度之前限制所述染料的迁移，并且在加热至所述使用温度时容许所述染料的迁移；

其中，在对所述消耗指示器进行第一程度的加热时，所述两种染料中的第一种能够至少部分迁移至第一可见位置；

其中，在对所述消耗指示器进行第二程度的加热时，所述两种染料中的第二种能够至少部分迁移至第二可见位置，所述第二程度的加热在所述第一程度的加热之后进行，且所述第二可见位置与所述第一可见位置相同或不同；和

其中所述两种染料以此方式变得可见的程度指示了所述消耗指示器在所述使用温度下的总的暴露量。

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