CN102066883A - 带有物质用尽检测器的挥发物质蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明通常涉及具有带有管芯的容器的挥发物质蒸发器，并且目的在于提供一种有效地检测容置在容器内的挥发物质用尽的技术。该挥发物质蒸发器被构造为接合于带有管芯的挥发物质容器且使其保持在稳定位置，该管芯具有容置在所述容器内的下端和从容器伸出的上端。该蒸发器包括以如下方式进行设置，从而在所述管芯上端发射光束的红外线发射器，以使接收器被设置为捕捉被管芯上端反射的所述光束。
Description
技术领域
本发明大体涉及挥发物质蒸发器，其具有带有管芯(wick)的容器，并且目的在于提供一种有效地检测容置在容器内的挥发物质用尽的技术。
背景技术
在带有管芯的挥发物质扩散设备中，需要让使用者很容易检测到挥发物质用尽，从而感觉到需要用新的容器置换该物质容器。这些设备通常插塞到不可见的家用电器出口中，因此容器内剩余的液面水平不容易一下子看见。
已经有多种方法将用尽信号转换至电子指示器，并且接着指示器给使用者提供某种警告。这些系统基于对物理特性变化的测定，如电导率、介电常数、温度或光相互作用。
对于基于光相互作用的液体检测系统，可区分为用于检测容器底部或管芯内部的液体的检测系统。
用于例如通过光透射来检测容器底部液体的检测系统具有如下缺陷：
-由于通常使用的瓶子缺乏几何精确性产生的高度色散。
-外界条件的影响(光线，反射……)
-当管芯内仍然有液体、进而仍然发生制剂挥发时，检测用尽。
另一方面，已经有基于穿过管芯上部的光透射或折射的系统。但是，这些系统要求管芯对光透明，或在管芯内存在液体时，足量的光能够透过管芯的腔体被折射并到达传感器。
这些系统具有如下缺陷：
-需要根据香料的折射率来调节光发射器/传感器的位置。
-外界条件的影响(日光，反射……)
专利US 7,164,849描述了这样一种设备，其中可蒸发的液体包括IR吸收材料。当容器内有足够的可蒸发材料时，被发出的红外线不能被材料朝IR传感器进行反射。红外线以如下方式被可蒸发材料吸收，即IR传感器不能检测到IR光。当IR传感器检测到IR光时，启动警报。
在北美专利申请US2006019962A1中，光发射器和接收器可被放置在管芯附近的扩散器内的任何位置，且发射器和接收器彼此面对着进行排列。当容器充满或含有一定量液体时，管芯吸收液体。在这种情形下，当容器内残留液体且管芯是湿的时，由发射器发射的光穿过浸湿的多孔管芯而被折射，使得光被传感器所检测到。
液体和管芯材料的折射率确定了由接收器检测到的、被发射器所发射的光量。例如，当水的折射率极低时，由发射器发射的光没有穿过管芯被折射。因此，液体的折射率必须足够高，才能使光穿过管芯而折射且确保光将被传感器所检测到。
在可选方案中，发射器和光检测器可被置于容器上。一个被置于容器上部，并且另一个位于下部。当容器为空时，光可穿过它。但是，当仍有液体时，光被折射或发射，且不能到达传感器。
在另一可选方案中，发射器和接收器在容器附近放置但不对齐。当有液体时，光穿过容器被散射并且到达接收器；但当没有液体时，光以直线行进且不到达接收器。根据传感器的位置，来检测何时容器完全为空或基本为空。
这些系统的缺陷如下：
-穿过管芯的光透射不是非常有效，且要求高灵敏度的传感器。
-为使光透射足够有效，需要管芯的特定特征(孔隙大小，孔隙百分率……)
-环境光的可能干扰。
-光发射器和传感器必须面朝着彼此进行排列，这为减少位置公差带来了技术难度。
另一方面，国际申请WO2007/138247描述了基于下面两种方法的用尽检测系统：
-使用穿过玻璃容器的光折射。
-使用全内部反射(折射和反射的结合)。
光源适于以基本在下述范围内或位于其间的角度将IR或可见光引导向容器：
a)在液体与容器之间用于分界面的入射临界角；以及
b)在空气与容器之间由于分界面的入射临界角。
该临界角优选为用于全内部反射的临界角。传感器以如下方式进行设置，即接收来自发射源、且已进入容器并在容器与容器内空气之间的分界面内被反射的光。或者，接收来自发射源、且已进入容器并在容器与空气之间的分界面内被折射的光。传感器必须相对于光源被如此设置，即容器的液体处于检测水平上。发射器和检测器必须在视线内。
这种系统的缺陷如下：
-要求发射器被恰当定位，从而光以一定角度进入容器。
-容器必须由玻璃制成。发射器/接收器系统取决于玻璃的厚度和纯度。
-容器和发射器/接收器系统必须被设计为使管芯不与光路互相干涉。
-在全内部反射方法中，容器中始终有残余的香料，并且需要额外的用尽指示系统(定时器……)。
发明内容
本发明涉及一种挥发物质蒸发器设备，其具有检测将被蒸发的物质用尽的检测装置。该蒸发器被构造为接合于带有多孔管芯的挥发物质容器且使其保持在稳定位置，该管芯部分地浸没在物质容器中，且上端从容器伸出。
管芯被理解为能够正确地将液体从容器输送至蒸发区域的任何恰当类型的毛细介质。陶瓷或纤维管芯具有的圆柱形几何形状，是最普通的实施例。但管芯也可具有平的几何形状。甚至被加工到无孔实心支承件的壁内的毛细管道也可很容易用作本发明的管芯。
蒸发器包括红外线发射器和接收器，其中发射器被设置为在管芯的端部或上部上发射光束，并且接收器被设置为捕捉被管芯上部反射的所述光束。因此，通过在管芯上部的外表面上的IR光束反射，来进行检测。
所述设备接合于配备有多孔管芯的前述挥发物质容器。被容置在容器内的挥发物质包括添加剂或红外(IR)光线吸收添加剂的混合物，以作为挥发设备中将被挥发的挥发溶液的制剂组分。
带有IR吸收体的溶液浸透管芯直至管芯上部，其中如果溶液干涸或被管芯所吸收(如果浸透有吸收液体)，则它在此接收来自发射器的、在管芯上被反射的IR光束。反射光束的存在与否是由恰当进行放置、用于接收反射光束的IR传感器所检测。
优选使用色素或使用使800mn～2000nm(接近IR)范围内的IR光最少化的色素组合。类似地，将吸收色素的450nm～800nm范围的可见光吸收最小化是很合适的。
IR发射器被选择为在IR吸收添加剂的最大吸收率对应的波长下产生最大发射量。优选该波长范围在800nm～1500nm之间。此外，IR发射器的视角必须等于或小于40°，用于避免错误的检测。
附图说明
为使本说明书更完整，且有助于根据其实施例的优选示例更好地理解本发明的特征，一组附图包括在本说明书内作为其组成部分，其中下面的附图为示例性的而非限定性的。
图1示出处于非接合位置的带有管芯的容器、红外发射器/接收器和蒸发器局部。图(a)为侧视图，图(b)为前视图，并且图(c)为透视图；
图2是与图1类似的示意图，其中示出处于正常使用位置的带有管芯的容器、红外发射器/接收器和蒸发器部分。图(a)为透视图，图(b)为前视图，图(c)为侧视图，并且图(d)为侧截面图；以及
图3示出本发明优选实施例的上部平面图，其中发射器和接收器彼此成一定角度地位于同一平面内。
具体实施方式
图1示出通常配备有多孔管芯(2)的容器(1)，该管芯具有位于容器内且浸没在待蒸发的液体(10)中的下端(9)。管芯(2)的上端(8)从容器中伸出，以使挥发的物质扩散到空气中。
为简化附图，仅示出了蒸发器(6)的单个组件，其包括容置着加热装置(7)(通常为PTC电阻器)的外壳以及具有当蒸发器与容器接合在一起时管芯的上端(8)位于其内的空腔(12)。蒸发器(6)的所述同一组件还容置着用于检测挥发物质(3)是否存在的探测装置，该探测装置包括红外发射器(4)和红外接收器(5)。
从现有技术已知，蒸发器和容器被构造为在设备正常使用期间例如螺纹接合在一起，从而将管芯维持在稳定状态。在优选实施例中，特别是可从图2(d)可看出，管芯的上端(8)被容置在空腔(12)内，并且在一侧邻近加热装置(7)而另一侧邻近检测装置。
发射器和接收器(4，5)相隔一定距离地彼此叠置，从而在管芯上端的同一侧上彼此面对。在设备使用期间且存在挥发物质时，整个管芯的体积完全充满了所述物质，该物质包含有部分色素或IR吸收色素的组合物。
发射器(4)连续地发射入射在管芯上部(8)外表面上的红外线束。可选地，为了延长发射器和接收器的使用寿命，成脉冲式地发射所述红外光束。
所述光束被IR吸收色素所吸收，因此光束不被反射且不到达IR接收器。但是，当管芯上部内的所有或大多数挥发物质已被消耗时，红外光束在管芯上部被反射，并且到达用于检测IR光束存在的接收器(5)，这就指示挥发物质已用尽了。
IR接收器典型地包括能够以本领域技术人员已知方式使用的、对IR敏感的光敏晶体管，来启动警告使用者物质用尽的指示元件(未示出)如LED或声学指示器。
发射器和接收器形成了一个足以确保正确探测的适当角度，并且它们非常接近外管芯表面。
IR光发射器和接收器被如此设置，以使它们的轴平行且依次相对于管芯的纵轴垂直，如图2所示。
在图3所示实施例的另一示例中，发射器和接收器的轴线之间如此形成一角度，以使接收器捕捉到在管芯上反射的IR光。
发射器和接收器相对于管芯的这些布置结构使得能通过IR光束的反射进行探测，而不是通过折射或透射进行检测(如同现有技术已知的技术)。通过这种方式，可避免已知系统的前述缺陷。
在本发明的优选实施例中，包含在瓶子内的液体实际上是双相的，并且包括水相(水)和有机相(香料)。IR吸收添加剂可被结合在水相或有机相中。只有当有机相(香料，杀虫剂……)用尽时，水相才到达管芯。因此，当IR吸收添加剂结合在水相中时，管芯中仍然有有机相的话，IR光束就会被管芯所反射。当有机相用尽时，水相可到达上部并且吸收IR光。在这种情形下，当IR接收器不再检测到接收器内存在的IR光束时，即检测物质用尽。
在相反的情况下，即当IR吸收添加剂还在有机相中时，当水相到达管芯上部且反射IR光(其反射到达接收器)时，则检测有机相用尽。
优选地，蒸发器具有这样一个表面(11)，其与所述发射器和接收器(4，5)在直径方向上相对地放置，且带有已知的IR吸收/反射特性。管芯上部(8)位于所述表面(11)与发射器和接收器之间，如图2(d)所示。因此，发射器和接收器的特定位置提供了额外的优点：可检测到连接于设备上的容器的缺失，且因此提醒使用者该情形。
在实施例中不通过红外线的反射检测到用尽的情形下，所述表面(11)将由非IR光反射材料制成。在这种情形下，IR光直接入射在吸收材料表面(11)上，以使得反射光束的存在没有被恰当放置的IR传感器所检测到，其将致动指示装置。
在所附从属权利要求中，描述了本发明的应用实施例的多种可能性。
根据该说明书和一组附图，本领域技术人员能够理解，本发明的所述实施例可以多种方式组合在本发明的目的内。尽管根据某些优选实施例描述了本发明，但对本领域技术人员来说，多种变型可被引入所述优选实施例而不超出本发明所称目的的范围。
Claims (13)
1.一种带有物质用尽检测器的挥发物质蒸发器，包括具有管芯的挥发物质容器，所述管芯的下端容置在所述容器内，且其上端从容器中伸出，其中所述蒸发器还包括红外发射器和接收器，以检测挥发物质的用尽，其特征在于：红外线发射器被设置成将光束发射在管芯的上端；接收器被设置成捕捉到由管芯上端所反射的所述光束；并且所述蒸发器还具有与所述红外接收器相联系的电子装置，该电子装置被构造为基于接收器中的光线或红外线的缺失来确定挥发物质的存在。
2.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：容器容置有挥发物质，其具有高的红外线吸收系数。
3.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：容器容置有挥发物质，其包括红外线吸收添加剂。
4.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：发射器和接收器的轴线基本彼此平行，且垂直于管芯纵轴。
5.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：发射器和接收器的轴线位于相对于管芯纵轴垂直的平面上，并且在发射器和接收器的轴线之间形成一适当角度，以使接收器捕捉到在管芯上反射的IR光。
6.如任意一项前述权利要求所述的蒸发器，其特征在于：红外线成脉冲地进行发射。
7.如任意一项前述权利要求所述的蒸发器，其特征在于：挥发物质在性质上是双相的，并且包括有机相和水相，其中有机相包括所述红外吸收添加剂。
8.如权利要求1-6任意一项所述的蒸发器，其特征在于：挥发物质本质上是双相的，并且包括有机相和水相，其中水相包括所述红外吸收添加剂。
9.如任意一项前述权利要求所述的蒸发器，其特征在于：红外发射器和接收器被选择为在800nm～1500nm之间的波长范围内工作。
10.如任意一项前述权利要求所述的蒸发器，其特征在于：蒸发器具有面朝所述发射器和接收器、由红外线反射材料制成的表面，并且管芯上端置于所述反射表面与发射器和接收器之间。
11.如任意一项前述权利要求所述的蒸发器，其特征在于：蒸发器具有这样一个与红外检测器相联系的指示元件，以使当接收器接收到被管芯或所述表面反射的红外光束时，致动所述指示元件。
12.如权利要求1-9所述的蒸发器，其特征在于：蒸发器具有面朝所述发射器和接收器、由非红外线反射材料制成的表面，并且管芯上端置于所述反射表面与发射器和接收器之间。
13.如权利要求1-9所述的蒸发器，其特征在于：蒸发器具有这样一个与红外检测器相联系的指示元件，以使当接收器不再接收到由管芯或所述表面反射的红外光束时，致动所述指示元件。
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