CN1780646A - 液体分散装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于分散或散发液体(11)的装置，其包括容器(10)、喷管装置(12)、副虹吸芯(31)以及控制装置，其中容器包括敞开端(13)和液体(11)；喷管包括主虹吸芯、与液体流体连通的第一端，以及延伸穿过容器敞开端并具有开孔的第二端；主虹吸芯从该开孔中伸出；副虹吸芯延伸到邻近于主虹吸芯；并且副虹吸芯与控制装置牢固地相连，该控制装置可控制主虹吸芯和副虹吸芯之间的距离。

Description

液体分散装置

技术领域

本发明涉及一种包括两根或多根虹吸芯(wick)的装置，该装置用于分散液体以实现这样的目的：例如散发香精、空气清新剂、杀虫剂、空气净化剂或消毒剂、芳香医疗法用剂、防腐剂，以及其它类似的用途。

背景技术

对于通过隔臭或除臭来在住宅和公共建筑内防止空气传播气味的有效手段而言，这一需求已经通过如散发昆虫抑制剂、芳香医疗法用剂、防腐剂和消毒剂而得到了很好的解决。为实现这些目的已经采用了多种蒸气分散装置。常用类型的分散装置包括：驱使液态组合物的微滴进入空气中的气雾剂容器、可容纳在干燥时会释放出蒸气的胶状物质的碟状装置，以及待蒸发的液体通过虹吸芯来传输并暴露在空气中的芯吸装置。具有蒸气从液体到空气的较慢释放性能的空气清新装置在本领域中是众所周知的。例如可见美国专利US1994932、US 2597195、US 2802695、US 2804291、US 2942090、US3550853、US 3780260、US 4084079、US 4286754、US 4413779、US4454987、US 4913350和US 5000383。通过加热源来增强汽化的芯吸装置也是众所周知的，例如可见美国专利US 3288556、US3431393、US 3482929、US 3633881、US 4020321、US 4968487、US5038394、US 5290546、US 5364027和US 6478440。还可见美国专利US 4549250、US 4837421、US 4849606、US 5556192、US 5937140和WO 02/30220。

然而，现有装置依赖于从虹吸芯中蒸发液体，其具有会以不均匀的速率和组成消耗贮液器中的液体的缺点。例如可见美国专利US4663081。蒸发速率的变化通常是在蒸发过程中低挥发性的树脂部分地堵塞了虹吸芯的蒸发表面所引起的。释放蒸气随时间推移而产生的组分变化也是不均匀蒸发的结果，这是因为液体混合物中的高挥发性成分蒸发较快，因此留下了异于液体初始成分的不均衡成分。

因此，非常期望获得一种质量传递装置，其可在使液体分散成蒸气，同时使液相成分在装置的整个使用寿命、例如30天内基本上保持最初的成分。另外，还期望具备控制液体分散速率的能力，并使用电子或机械装置如定时器、传感器、开关或远程控制装置来进行控制。尤其期望能够随意地启动和停止液相到蒸气相的分散，或甚至在不同的时间分散不同的液体溶液。此外，在某些情况下活性成分需要在溶液中保持稳定，只有在与第二液体或催化面发生反应时才释放出来。

发明内容

因此，本发明提供了一种用于分散或散发液体的装置，其包括容器、喷管装置、副虹吸芯和控制装置，其中

容器包括敞开端和液体；

喷管包括主虹吸芯、与液体流体连通的第一端，以及延伸穿过容器敞开端并具有开孔的第二端；主虹吸芯从该开孔中伸出；

副虹吸芯延伸到邻近于主虹吸芯；和

副虹吸芯与控制装置牢固地相连，该控制装置可控制主虹吸芯和副虹吸芯之间的距离。

附图说明

图1是容器的局部剖视图。

图2A显示了具有由螺线管控制的副虹吸芯的容器，其中显示了主虹吸芯的暴露在大气中的尖端，使得主虹吸芯从喷管的开孔中伸出。

图2B显示了具有由包括线圈和触点的继电器来驱动的副虹吸芯的容器。

图2C显示了与鼓状物接触的两个容器，该鼓状物具有副芯吸面和非芯吸面并由电动机来驱动。

图2D显示了本装置的一个实施例，其结合有主虹吸芯、副虹吸芯、继电器、电源输入端、也可以是夜光灯的加热器，以及具有通风孔的壳体。

图2E显示了可装有被芯吸到一根副虹吸芯上的不同液体的两个容器。

图3是本装置的优选实施例的示意图。

具体实施方式

图1显示了优选的容器或贮液器10。容器10可以是任意的传统器皿、瓶子或类似装置，并可以被封闭物或盖子20密封。容器10可以装有待散发或分散的液体或流体11。一个优选的容器是具有喷管装置12的圆形瓶子。喷管12可以是任何形状或形式，优选为大致管状的形式。喷管12的一端与流体11流体连通。另一端14优选向上贯穿容器开口13。端部14具有开孔或开口，其直径为约0.01到约5毫米，优选为约0.1毫米到约5毫米，更优选是小于1.5毫米。喷管装置12伸出开口13的部分可为任意的长度，只要它能够通过喷管12合理地分散液体11即可，例如为约1到约50毫米。喷管装置可以用任意材料制造，例如，诸如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙的聚合物或塑料，或者是金属或玻璃。优选的是，喷管由与制造容器10的相同材料如塑料制成。喷管的直径为约2毫米到约15毫米，优选为约5毫米到约10毫米。在喷管内含有在这里常被称作主虹吸芯的虹吸芯(标号为16)，该虹吸芯可用能够进行芯吸的任一种材料制造，例如棉花、聚丙烯纤维、玻璃纤维，或者其它常用于芯吸用途的任意材料，或者其中两种或多种材料的组合。主虹吸芯16优选向外和向上延伸穿过端部14上的开孔，并且位于端部14的上方约0.01到约5毫米，更优选是小于1毫米，这一端在图1中被称作尖端15。开口13优选具有外螺纹或压配式连接结构，以便可与盖子20轻松连接。如果开口13具有外螺纹，那么盖子20就容器开口13处设有内螺纹连接结构。尽管端部14可以为任意形状，然而端部14优选为锥形，例如为尖锥形状。

容器10可结合有用于散发液体11的副虹吸芯或芯吸装置31。副虹吸芯31具有暴露在空气或蒸气中的一定表面积，该表面积是主虹吸芯的暴露表面积的至少2倍、优选5倍、更优选至少15倍、最好是25倍以上。主虹吸芯和副虹吸芯均可以是芯吸组合物的片材，其可以是平面的形状、倒置或直立的篮子形状、圆柱体形状、球状、圆锥形状、碗状，或者其它取决于需要和个人喜好的形状。也可以是棉球或类似玻璃棉的材料，或者是类似海绵体的组合物。作为选择，可在虹吸芯16和31、特别是副虹吸芯31上涂上一层活性面或催化面，以便增强可释放活性成分的化学反应。在副虹吸芯31上可包含或浸渍有可与液体11直接反应而产生二级产物以便例如提供空气除臭的材料。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：玻璃纤维；玻璃棉；天然聚合物，例如纤维素如纸和棉花；人造聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及各种橡胶、人造橡胶和尼龙；或者其中两种或多种材料的组合。该材料的形式可以是纸、织物、纤维、多孔海绵、基于芯吸作用的写字笔，或者其中两种或多种材料的组合。

图2A、2B、2C、2D和2E显示了本发明的一些优选实施例。在图2A中，芯吸装置30包括与容器10的尖端15紧密相邻的副虹吸芯31，以及可控制虹吸芯31和尖端15之间的距离的控制装置32。虹吸芯31可以是上面公开的任意形式或形状。图2A和2E显示了碗状或篮子状。图2B和2D显示了倒置的碗状或篮子状。图2C显示了鼓状。用语“邻近”指的是两个物体之间的紧密距离。这里的距离指虹吸芯31的外层与主虹吸芯16的尖端15之间的距离，该距离可处于紧密接触到约15毫米的范围内。在例如使用图2A和2E所示的篮子形状时，副虹吸芯可具有任意长度、大小或厚度(例如，0.5到5厘米的周长，0.01到5厘米的深度以及0.01到50毫米的厚度)。

主、副虹吸芯优选能够相对运动，以便于保持或断开这两个虹吸芯之间的接触。这样，当主、副虹吸芯接触时，液体11可从主虹吸芯流到副虹吸芯，直到从容器10中芯吸出来的液体使副虹吸芯饱和为止。本发明提供了一种装置，其可使主、副虹吸芯相对运动，以便提供虹吸芯的接触，从而使液体可以从主虹吸芯流到副虹吸芯，或者使两个虹吸芯分开以停止这种流动。合适装置的示例可以是手动或电气式驱动的装置，它们可以由开关装置、定时装置、传感器、远程控制装置或其它的装置来控制。同样，合适装置的示例包括在副虹吸芯的附近使用加热装置来帮助蒸发，例如使用电阻加热器或夜光灯。

除了虹吸芯31之外，芯吸装置30还可包括控制装置32(图2A)、42(图2B和2D)、52(图2C)或62(图2E)，其可通过例如金属或塑料的连接装置33与虹吸芯31连接。控制装置用于调节主虹吸芯和副虹吸芯之间的接近程度。可以使用任何可自动或手动地控制该运动的装置。由于这种控制装置对于本领域的技术人员来说是众所周知的，出于简洁而在这里略去了对该装置的详细描述。在这些图中显示了一些示例。例如，图2A所示的控制装置是螺线管，其可在电流流过时充当磁体，从而控制副虹吸芯31的运动。图2B和2D所示的控制装置由具有线圈42和触点43的继电器来驱动。图2C所示的控制装置由电动机52来驱动，该电动机例如可以是用于交替地分散两种不同液体的电钟用电动机。图2C中，两个容器10均与具有虹吸芯31和非芯吸材料53的鼓状物50接触。

图2D显示了该装置的一个实施例，其包括结合有主虹吸芯16和副虹吸芯31的容器10、继电器41、电源输入端71、也可用作夜光灯的加热器72，以及可用例如聚合材料制成的壳体80，该图还显示了用于使蒸气逸出到大气中的通风孔。

图2E显示了本发明装置的另一个实施例，该装置包括两个容器，两个容器10各自装有不同的液体11，每种液体在周围环境下均可保持稳定，这些液体被芯吸到可能在其上含有催化剂的一根副虹吸芯31上。被芯吸到副虹吸芯上的液体会发生反应，产生所需的产物，例如气味净化剂。副虹吸芯通过电磁铁62结合杠杆支点63的作用来运动，如图2E所示，或通过本领域的技术人员众所周知的任意装置来运动。虹吸芯显示为由电磁铁的作用来运动，但也可通过可以是定时装置的包括电动机的任意装置来运动。其中一种液体可以是含有处于稳态下的活性成分的溶液，而另一种溶液在与副虹吸芯31接触时可与稳态形式的活性成分发生反应。或者，虹吸芯31可以是催化活性的，或含有催化剂来催化这些液体之间的反应，以便生成优选处于蒸气或气体形式下的另一种流体，例如消毒剂或诸如二氧化氯的气味净化剂。

图3显示了包括壳体90和容器10的优选装置。容器10装有可分散为蒸气的液体11。喷管12向上地紧固在容器10内，并且延伸穿过容器10上的敞开端13。喷管12的一端与液体11流体连通。喷管包括伸出喷管端部14而成为尖端15的主虹吸芯16。主虹吸芯上的处于尖端14之外的部分在约0.01到约5毫米内。端部14上方的尖端越短，液体11的蒸发速率就越慢。

容器10可紧固在壳体90中，该壳体包括各具开口的上端95和下端96，以及第一壁97和第二壁98。例如，容器10可以紧密地配合到壳体中，并通过壳体90中的壁97和98的变形91和/或92而卡住。壳体90可选择性地装有加热件100(带有电气输入端34)，该加热件优选位于容器10的相对端，还可装有可动的第二壳体35，其优选为圆柱形状，可用例如陶瓷、金属、玻璃、聚合物、塑料等或者这些材料的组合来制造，该第二壳体35包含有副虹吸芯31。在这里使用圆柱体来描述第二壳体35，然而也可容易地使用其它形状。圆柱体35可以紧固在壳体90内的加热元件的开口处，以便它在优选实施例的开口内在垂直方向上容易地运动。例如，圆柱体35搁在限位装置36上，该限位装置可移动圆柱体，使得副虹吸芯与主虹吸芯尖端15接触或不与主虹吸芯接触。例如，该限位装置可以是通/断开关37，并可手动地或通过电子装置来操作。副虹吸芯相对于圆柱体的优选位置处于圆柱体的下开口(最接近主虹吸芯的开口)处。该圆柱体可以由加热件100来加热，加热件100将热量传送到副虹吸芯的外缘上，以增强所芯吸液体的蒸发。主虹吸芯定位成使得从加热件到主虹吸芯的传热是低效率的。加热对于含有低挥发性液体的混合物来说可能有用。备选热源可以是通过电阻式加热、使用夜光灯或其它装置来得到。还可包括装有待分散液体并与装有电子装置和副虹吸芯的壳体装置分开的容器。该分开的容器允许在壳体中插入替换物。

总的来说，图2A的实施例显示了主、副虹吸芯，以及用于移动副虹吸芯而使其与主虹吸芯接触和分离的螺线管。图2B显示了类似的实施例，然而副芯吸装置通过继电器装置而运动到与暴露在大气中的主虹吸芯表面接触或分离。图2A或2B中的对副虹吸芯运动的控制可以用简单的杠杆来手动地移动副虹吸芯或者使用包括电动机的其它电子装置来代替。图2C显示了采用不只一个容器经由鼓装置上的副虹吸芯来分散两种液体。当一个容器装置的主虹吸芯接触到鼓状物表面上的副虹吸芯时，第二容器的主虹吸芯不与芯吸面接触，或者与非芯吸面接触。在这种情况下，鼓状物可以转动，使得每一个主虹吸芯与芯吸面和非芯吸面交替地接触。鼓状物可以通过电钟用电动机来转动，使其成为延时释放装置。图2D显示了位于壳体内的容器，该壳体还装有用于移动副虹吸芯以使其与主虹吸芯的暴露在大气中的表面接触和分离的装置。可结合加热装置来辅助液体从副虹吸芯表面上的蒸发。可提供一种可以是110或220伏交流电或电池的供电装置。用于相对主虹吸芯移动副虹吸芯的装置可以通过手动控制、开关、定时装置、传感器、远程信号等来控制。图2E描述了使用本发明来释放稳态下的活性成分的装置，这是通过在副虹吸芯表面处与含有活性元素的第二液体发生反应来实现的。图2E还显示了两个源自分离的贮液器的主虹吸芯，这两根虹吸芯与同一副虹吸芯接触，以便发生化学反应而释放所需的活性成分。

将由本文所述装置来分散的液体可以从各种各样的适于蒸发到大气中的材料中选择，例如选自空气清新剂、香精、芳香医疗法用剂、气味冲消剂和净化剂、脱臭剂、杀菌剂、消毒剂、空气清洁剂、杀虫剂、驱虫剂、医用化合物及其混合物的活性成分。在这些材料中香精和空气清新剂是最常使用的，其包括一种或多种可从香料供应商如美国的Quest and International Flavors & Fragrances公司以及其它的销售商或制造商如Givaudan-Roure公司、Firmenich公司、Noville公司和Takasago公司中买到的有机化合物。这些材料可以是人造的或天然衍生的，其可能含有诸如酮、醛、酯、醇、萜烯、醋酸盐、油、溶剂等成分。香精可以是天然和人造化合物的简单组合物或复杂混和物。

容器10中的液体成分需要甚至在持续使用多达10天、优选为20天、更优选为30天后也没有可察觉的变化。与其中高挥发性成分比低挥发性成分以更快的速率从主虹吸芯中分散出来的蒸发装置不同，在本发明的装置中，主虹吸芯用来将液体传输到副虹吸芯上。主虹吸芯只有一小部分区域暴露在会产生蒸发的空气中，但当主虹吸芯与副虹吸芯接触时，如果副虹吸芯处于液体的不饱和状态下，那么液体将从主虹吸芯流向副虹吸芯。这种由液体的表面张力所驱动的在这里称为芯吸的液体流动使得主虹吸芯上的任何残余物将被溶解并传输到副虹吸芯上。这一机理减少了贮液器和主芯吸材料中的液体成分变化。在副芯吸材料上会形成残余物积聚，但由于副虹吸芯中的液体流动远离两根虹吸芯的接触点，因此残余物将积聚在液体芯吸的最远端区域，因而只会最低限度地阻塞副虹吸芯。副虹吸芯的蒸发表面优选是主虹吸芯的至少5倍，更优选是25倍以上。副虹吸芯的大表面积进一步减少了与阻塞有关的问题。同样，如图2D所示，在鼓状面上旋转并由相对于主虹吸芯的运动来露出新鲜表面的虹吸芯也更不容易堵塞。

由在虹吸芯蒸发表面处的低挥发性成分积聚所导致的成分变化导致了所释放液体的缓慢变化。另外，同种液体的长期释放会导致嗅觉疲劳。在本文公开的装置中，通过以在一段较长的时间如一整夜中切断虹吸芯之间的液体流动的方式来操作该装置，便可减轻这些不足之处。一旦虹吸芯之间的接触被破坏，从主虹吸芯到副虹吸芯的液体流动便中止。由于暴露在空气中的表面积较小，因此主虹吸芯表面的蒸发很小。从副虹吸芯中蒸发出来的液体未被补充，虹吸芯开始干燥，结果是从副虹吸芯中分散出来的蒸气减少。残留在虹吸芯上的低挥发性成分将以比高挥发性成分更慢的速率释放，由于没有虹吸芯之间的液体传输，因此其最后将下降至嗅觉感知的阈值以下。可以通过加热副虹吸芯来加快这个过程。低于感知阈值的持续蒸发为下一次接触周期清理了芯吸表面。在虹吸芯不发生接触的时间内，液体从容器中以非常慢的速率通过源自主虹吸芯暴露在大气中的很小表面区域中的蒸发而分散出来。处于“断开”位置的较低液体分散速率相对于“接通”位置而言保存了液体，同时也延长了装置的使用寿命。假如需要的话，第二种不同的液体可以在第一种液体处于“断开”或非接触模式的期间内被分散出去。

本发明的装置为蒸发速率提供了一种控制机理，这是通过控制副虹吸芯暴露在大气中的表面积的大小或两根虹吸芯相互接触的时间来实现的。如果希望不受理论的限制，那么虹吸芯的接触时间越短，从副虹吸芯中通过蒸发作用而分散出来的液体就越少。同样，具有较小表面积的副虹吸芯在液体饱和时可比具有较大表面积且同样饱和的虹吸芯分散出更少的蒸气。一旦任一虹吸芯处于饱和状态，液体的流动就等于蒸发速率。大表面积虹吸芯的蒸发速率在理论上更高；所分散的液体量也更大。因此，液体的分散速率可以手动地来控制，这是通过使虹吸芯相互接触或分离或通过选择不同尺寸的虹吸芯来实现的。同样，可以用类似机构来实现液体到蒸气的分散速率的电子式控制。电子式控制可以通过开关、传感器、定时器、远程控制装置等来实现。

Claims (7)

1.一种装置，包括容器、喷管、副虹吸芯和控制装置，其中，

所述容器包括敞开端和液体；

所述喷管包括主虹吸芯、紧固在所述容器中并与所述液体流体连通的第一端和延伸穿过所述敞开端并具有开孔的第二端；所述开孔的直径优选在0.01到5毫米之间；所述主虹吸芯从所述开孔中伸出；

所述副虹吸芯延伸到邻近于所述主虹吸芯；和

所述副虹吸芯与控制装置牢固地相连，所述控制装置可控制所述主虹吸芯和所述副虹吸芯之间的距离，例如为螺线管、继电器、电动机或电磁装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开孔的直径小于1.5毫米。

3.根据权利要求1或2所述装置，其特征在于，所述副虹吸芯的表面积是所述主虹吸芯的表面积的至少5倍，优选为至少25倍，所述表面积指暴露在大气中的面积。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述主虹吸芯或副虹吸芯由纸、聚合物、纤维、棉花、玻璃棉、海绵状材料或其中两种或多种材料的组合。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于，所述液体是一种或多种空气清新剂、香精、芳香医疗法用剂、气味冲消剂和净化剂、脱臭剂、杀菌剂、消毒剂、空气清洁剂、杀虫剂、驱虫剂、医用化合物或其中两种或多种的组合。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的装置，其特征在于，所述副虹吸芯包括催化剂。

7.根据权利要求6所述的的装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体具有第一壁和第二壁，以及紧固在其内的所述容器和第二壳体；所述第二壳体包括所述副虹吸芯。

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