DE19925273A1 - Verdunstung einer Flüssigkeit aus einem bewegten Behälter - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verdunstung von Flüssigkeiten durch Benetzung einer Behälteroberfläche. Die Erfindung findet bevorzugt Anwendung bei der Ausbringung von Duftstoffen in Raumluft.

Description

Technisches Gebiet

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur schnellen Verdunstung von Flüssigkeiten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil der zu verdunstenden Flüssigkeit bei Bedarf auf einer Behälteroberfläche durch eine Bewegung dieses Behälters verteilt wird. Des weiteren umfaßt die Erfindung die für dieses Verfahren notwendigen Behälter.

Die Erfindung findet Anwendung auf allen technischen Gebieten, auf denen eine steuerbare und einfache Verdunstung von Flüssigkeiten in ein Luftvolumen notwendig ist. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei der Aromatisierung bzw. Beduftung von Räumen.

Desweiteren findet die Erfindung Anwendung in der Medizin, wie beispielsweise der Aromatherapie oder der Inhalationstherapie flüssiger Therapeutika. Der Gegenstand der Erfindung kann auch verwendet werden, um eine bakteriostatische Wirkung zu vermitteln wie sie zur Sterilisierung von Räumen notwendig ist.

Insbesondere kleinste Mengen Flüssigkeiten können so schnell und definiert in große Luftmengen eingebracht werden.

Stand der Technik

Bei der Darstellung des Standes der Technik wird beispielhaft auf die Verdunstung von Flüssigkeiten zur Aromatisierung bzw. Beduftung von Räumen eingegangen. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf eine solche Anwendung beschränkt.

In den letzten Jahren nimmt die Beduftung von Wohn- und Geschäftsräumen, Fahrstühlen, sanitären Anlagen, stark frequentierten Räumen, Fluren, Anlagen und selbst Fahrzeugen immer mehr an Bedeutung zu.

Neben der Verdampfung durch Erhitzen werden Flüssigkeiten auch mittels Düsen vernebelt wie bei Raumsprühern und Klimaanlagen derzeit üblich. Bei der Beduftung kleiner Raumvolumen genügt oft schon das einfache Verdunsten ohne Erhöhung der Flüssigkeitsoberfläche oder Erwärmung.

Duftbäume, Zerstäuber, Duftkerzen, Duftlampen und andere technische Vorrichtungen sind üblich. Die dadurch ausgebrachte Flüssigkeitsmenge wird jedoch durch die Dimensionierung der Vorrichtung und die Dauer des Einschaltens des Geräts bestimmt und ermöglicht deshalb keine auf die Räumlichkeit abgestimmte definierte Verdampfung. Typischerweise weisen im Sanitärbereich eingesetzte Duftsprüher eine lokale und kurzzeitig überhöhte Duftstoffkonzentration auf. Mit Duftstoffen getränkte bzw. imprägnierte Gegenstände setzen ihren Duftstoff dauerhaft frei, was beispielsweise im PKW schnell zu einer Überdosierung führt.

Im Bereich der Klimaanlagen werden Duftstoffe durch Versprühen und Verdampfen ausgebracht. Die geschieht jedoch mit erheblichem technischen Aufwand. Auch ist die Wartung und Reinigung solcher Vorrichtungen aufwendig.

Als der Erfindung nächster Stand der Technik können folgende Verfahren angesehen werden. Bei dem einen Verfahren wird einfach eine mit Duftflüssigkeit gefüllte offene Schale zur Verdunstung in einen Raum gestellt. Zur Verstärkung der Verdunstung kann die Flüssigkeit erhitzt werden. Zum An- und Ausschalten der Vorrichtung muß diese oder die Flüssigkeit entfernt werden oder aber die Schale muß verschlossen werden. Eine andere Regelung ist nicht möglich.

Ein weiteres Verfahren nutzt ein mit Duftstoff angereichertes saugfähiges Stück Flies oder Zellulose, welches sich offen in einem zu beduftendem Raum befindet ("Duftbaum"). Diese Vorrichtung setzt seinen Wirkstoff ständig frei.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war eine effiziente Verdunstung von Flüssigkeiten in Raumluft durch eine technisch einfache, transportfähige und zeitlich regelbare technische Lösung.

Darstellung der Erfindung und bevorzugter Ausführungsformen

Die oben gestellte Aufgabe konnte mit der vorliegenden Erfindung im Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche gelöst werden, indem das folgende Verfahren zur Verfügung gestellt wird:
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verdunstung von Flüssigkeiten aus einem offenen Behälter, ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hauptanteil der Flüssigkeit immer stationär am tiefsten Punkt des Behälters befindet und ein Teil dieser Flüssigkeit auf der Behälterinnenoberfläche dadurch verteilt wird, daß sich der Behälter unter der stationär gelagerten Flüssigkeit bewegt.

Das Prinzip ist beispielhaft und schematisch in Fig. 1 wiedergegeben.

Erfindungswesentlich ist, daß der Hauptanteil Flüssigkeit, der als Reservoir dient, sich immer stationär am tiefsten Punkt der Behälters befindet.

Im Ruhezustand bewegt sich der Behälter nicht und die gesamte Flüssigkeit befindet sich am tiefsten Punkt. Der Raumanteil des Behälters, an dem sich die Flüssigkeit im Ruhezustand vollständig sammelt, wird im folgenden als Behälterreservoir bezeichnet. Eine Verdunstung der Flüssigkeit im Ruhezustand aus dem Behälterreservoir findet im Vergleich zum unten beschriebenen Aktionszustand kaum statt und je nach den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit ist die geringe verdunstende Flüssigkeitsmenge kaum oder gar nicht nachweisbar (z. B. als Geruch).

Im Aktionszustand wird ein Teil der Flüssigkeit durch die Bewegung des Behälters auf dessen Oberfläche ausgebracht und die Verdunstungsoberfläche somit um ein Vielfaches erhöht. Zudem erfährt die auszubringende Flüssigkeit, die als Film auf der Behälteroberfläche vorliegt, eine zusätzliche effiziente Durchmischung. Diese effiziente Durchmischung des Flüssigkeitsfilms bewirkt eine höhere Verdunstungsrate als bei einer Verdunstung größerer Volumina. Bei größeren Volumina bestimmen Diffusionsvorgänge und Diffusionswege der Flüssigkeitsteilchen zur Oberfläche die Verdunstungsrate entscheidend. Auch eine Durchmischung großer Volumina kann diesem limitierenden Vorgang nur begrenzt Abhilfe schaffen.

Flüssigkeitsfilme zeichnen sich durch geringe Diffusionswege auf. Im Film wird eine optimale Durchmischung durch die verschiedenen Kräfte, die auf die Flüssigkeit einwirken, erreicht. Diese Kräfte sind durch ein Wechselspiel der Schwerkraft und der Kraft, die aus der Bewegung des Behälters resultiert, gekennzeichnet.

Unter dem Begriff Hauptanteil der Flüssigkeit wird im Sinne der vorliegenden Beschreibung mehr als 50% der Flüssigkeit verstanden. Es ist jedoch klar, daß sich in einem Behälter, dessen Reservoir an Flüssigkeit nur teilweise gefüllt oder fast erschöpft ist, dieses Verhältnis zu Gunsten des Anteils im Flüssigkeitsfilm ändert. Voraussetzung für ein erfindungsgemäßes Verfahren ist somit nur, daß sich der Hauptanteil der Flüssigkeit während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei maximaler Füllung des Behälters stationär am tiefsten Punkt des Behälters aufhält.

Als Bewegung des Behälters zur Verdunstung eines Teils der Flüssigkeit als Film aus dem Flüssigkeitsreservoir ist jede Bewegung geeignet, die zur dauerhaften Benetzung eines möglichst großen Teils der Behälterinnenfläche führt, ohne daß der Hauptanteil der Flüssigkeit das Reservoir verläßt. Eine solche Bewegung läßt sich besonders leicht um eine Drehachse realisieren. Eine solche Bewegung um eine Drehachse kann sowohl axialer, exzentrischer oder radialer Natur sein. Als vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren hat sich erwiesen, daß sich der stationäre Anteil der Flüssigkeit nicht auf einer Drehachse des Behälters befindet.

Prinzipiell ist jede Richtung einer Bewegung, die in der ausreichenden Benetzung der Behälteroberfläche resultiert, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Bewegung des Behälters resultierende Fliehkraft, die auf die Flüssigkeit wirkt, geringer ist als die Schwerkraft, die die stationäre Lage der Flüssigkeit am tiefsten Punkt des Behälters gewährleistet. Eine zu hohe Fliehkraft kann zu einer unerwünschten Verlagerung der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir an die Behälteraußenkanten führen. Eine effiziente erfindungsgemäße Verteilung wäre dann nicht mehr gegeben. Es ist möglich, die bereits sehr effiziente Verdunstung durch das erfindungsgemäße Verfahren durch zusätzliche Luftströmung um die Öffnung des Behälters im Aktionszustand zu erhöhen. Dies kann durch Positionierung des Behälters in einem vorhandenen Luftstrom (z. B. in einem Klimaschacht, vor einem Fenster, etc.) oder eine zusätzliche Luftstromquelle (z. B. Ventilator) erreicht werden. Der schnellere Luftaustausch verschiebt das Verdunstungsgleichgewicht oberhalb der benetzten Oberfläche zugunsten einer noch besseren Verdunstung.

Prinzipiell sind alle Behälter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, die einen tiefsten Punkt aufweisen, der als stationäres Flüssigkeitsreservoir dient und dessen Innenfläche durch eine Bewegung mit der Flüssigkeit benetzt wird ohne den Hauptanteil der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir zu entfernen. Als vorteilhaft werden in einem zusätzlichen Aspekt offene Behälter beansprucht, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie

• a) eine Drehachse aufweisen, und
• b) einen tiefsten Punkt zur Aufnahme der Flüssigkeit

aufweisen, der nicht auf der Drehachse liegt.

Als besonders vorteilhaft zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren werden offene Behälter beansprucht, die dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch eine geeignete, überzogen nach innen gerichtete Krümmung des Randes ein Verschütten der Flüssigkeit verhindert. Eine solche Ausführungsform ist beispielhaft in den Figuren aufgeführt.

Durch diese besondere Ausformung des Randes wird ein Transport oder andere räumliche Manipulation des Behälters ohne Verschütten erheblich erleichtert. Da das Entleeren oder das Reinigen eines solchen Behälters mit einigen Schwierigkeiten verbunden ist, hat es sich als ausgesprochen vorteilhaft herausgestellt, solche Behälter mit einer verschließbaren Öffnung zur Entleerung und Reinigung versehen ist.

Die oben beschriebenen Verfahren und Behälter finden insbesondere bei der Verdunstung von Duftstoffen und biologisch aktiven Flüssigkeiten ihre Anwendung.

Legenden zu den Figuren Fig. 1 schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform

Fig. 1 beschreibt einen schräg gelagerten, rund ausgeführten Behälter (1) zur Verdunstung einer Flüssigkeit (2).

Der nach oben geöffnete Behälter (1) enthält die zu verdunstende Flüssigkeit (2) im Flüssigkeitsreservoir am tiefsten Punkt des Behälters. Der Behälter wird in dieser Ausführungsform von einem Antrieb (3) um eine Drehachse axial gedreht (5). Der so erzeugte Flüssigkeitsfilm (4) führt zu einer deutlich erhöhten Verdunstung der Flüssigkeit (2). Im Falle einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit zusätzlicher Luftströmung (10, z. B. durch einen Ventilator(9)) um die Öffnung des Behälters wird die Verdunstung nochmals gesteigert.

Ein Rand mit überzogener, nach innen gerichteter Krümmung (6) verhindert ein unerwünschtes Auslaufen der Flüssigkeit (2) aus dem Behälter (1) im Falle einer beliebigen Lageveränderung oder beim Transport. Eine zusätzliche Wartungsöffnung (11) erleichtert das Entleeren und Reinigen eines so geformten Behälters.

Fig. 2 schematische Darstellung der Vorrichtung von Fig. 1 in axialer Aufsicht

Fig. 2 zeigt die Verteilung der Flüssigkeit innerhalb des Behälters während der Drehung des Behälters in axialer Aufsicht auf den Behälter (1). Der erfindungsgemäß erzeugte Flüssigkeitsfilm (4) der Flüssigkeit (2) wird über den gesamten Bodenbereich des Behälters (1) verteilt. Der Innenrand (6) wird dabei nicht benetzt. Die Drehung (5) des Behälters (1) ist bei dieser Ausführungsform fast beliebig schnell (z. B. 10 Umdrehungen pro Minute).

Fig. 3 schematische Darstellung einer optionalen Variante der Erfindung

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, die zwar waagerecht aber "verkehrt" herum angeordnet ist. Dies ist durch ein Verdrehen der Vorrichtung möglich.

Fig. 3 zeigt beispielhaft, daß durch das Verdrehen des Behälters (1) keine Flüssigkeit (2) aus dem Behälter gelangen kann. Die nach innen gerichtete Krümmung (6) der Behälteröffnung (12) verhindert dieses.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verdunstung von Flüssigkeiten aus einem offenen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hauptanteil der Flüssigkeit immer stationär am tiefsten Punkt des Behälters befindet und ein Teil dieser Flüssigkeit auf der Behälterinnenoberfläche dadurch verteilt wird, daß sich der Behälter unter der stationär gelagerten Flüssigkeit bewegt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Behälters um eine Drehachse erfolgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Bewegung des Behälters um eine axiale, exzentrische oder radiale Bewegung handelt.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter so angeordnet ist, daß sich der stationäre Anteil der Flüssigkeit nicht auf einer Drehachse des Behälters befindet.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Bewegung des Behälters resultierende Fliehkraft, die auf die Flüssigkeit wirkt, geringer ist als die Schwerkraft, die die stationäre Lage der Flüssigkeit am tiefsten Punkt des Behälters gewährleistet.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunstung der Flüssigkeit durch eine zusätzliche Luftströmung um die Öffnung des Behälters erhöht wird.

7. Offener Behälter zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter

• a) eine Drehachse aufweist, und
• b) einen tiefsten Punkt zur Aufnahme der Flüssigkeit

aufweist, der nicht auf der Drehachse liegt.

8. Offener Behälter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch eine geeignete, überzogen nach innen gerichtete Krümmung des Randes ein Verschütten der Flüssigkeit verhindert.

9. Offener Behälter gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit einer verschließbaren Öffnung zur Entleerung und Reinigung versehen ist.

10. Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines offenen Behälters gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Verdunstung von Duftstoffen und biologisch aktiven Flüssigkeiten.