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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, das zur Dissemination volatiler
Flüssigkeiten
in eine Atmosphäre
geeignet ist.
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Beispiele
volatiler Flüssigkeiten
zur Dissemination umfassen Riechstoffe und Insektizide, und Atmosphären umfassen
Wohnräume
und die Innenräume
von Kraftfahrzeugen. Ein sehr üblicher
Typ eines solchen Gerätes
besteht im Wesentlichen aus einem Vorratsbehälter, der die volatile Flüssigkeit
enthält, und
einem Verdampfungselement, beispielsweise einem porösen Docht,
von dem ein Ende die Flüssigkeit
berührt
und das andere Ende der Atmosphäre ausgesetzt
ist, so dass die Flüssigkeit
durch das Verdampfungselement diffundiert und in die Atmosphäre disseminiert.
Im Allgemeinen ist die Flüssigkeit
entweder als eine unmittelbar volatile Flüssigkeit oder als eine in einem
Gel eingekapselte Flüssigkeit
vorhanden. In der folgenden Beschreibung wird nur der Fall der volatilen
Flüssigkeit
als solcher diskutiert, jedoch deckt die Verwendung des Ausdrucks "volatile Flüssigkeit" auch die Gel-Ausführungsform
ab.
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An
einem günstigen
Ort (im Allgemeinen in einer Kappe, die durch das verdampfende Element durchdrungen
ist und die fest in einem Hals im Vorratsbehälter sitzt und ansonsten die
Flüssigkeit
im Vorratsbehälter
bewahrt), ist eine kleine Belüftungsöffnung vorhanden,
die den Druckausgleich von Vorratsbehälter und Atmosphäre ermöglicht,
was sicherstellt, dass die Diffusion durch das verdampfende Element
anhält.
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Während ein
solches Gerät
in normalen Raumsituationen im Allgemeinen zufrieden stellend ist,
verhält
es sich weniger gut in Atmosphären,
in denen Temperaturen sehr hoch werden können, beispielsweise im Innern
eines Kraftfahrzeugs an einem sonnigen Tag. In einem solchen Fall
können
die erreichten hohen Innentemperaturen eine übermäßige Verdampfung verursachen,
was die Lebensdauer beachtlich vermindert. Einige Einrichtungen
zum Überwinden
dieses Nachteils sind vorgeschlagen worden, von denen eine die Verwendung
eines automatischen Abdeckmechanismus ist, der allmählich das Verdampfungselement
gegen die Atmosphäre
abschirmt, wenn die Temperatur ansteigt, um somit das Entweichen
von volatiler Flüssigkeit
in die Atmosphäre
zu vermindern. Eine solche Abdeckung wird typischerweise durch temperaturempfindliche
Einrichtungen (wie beispielsweise einen Bimetallstreifen) betätigt. Diese
Idee ist nützlich,
sie weist jedoch das Problem auf, dass die Abdeckung häufig keinen
ausreichend gasdichten Abschluss herstellt und der Verlust an Flüssigkeit
noch immer hoch ist. Eine weitere Lösung des Problems kann in der
internationalen Veröffentlichung
WO 03/086483 gefunden
werden.
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Es
ist nun bereits ermittelt worden, dass es möglich ist, dieses Problem mittels
eines einfachen Mechanismus teilweise oder vollständig zu überwinden.
Die Erfindung gibt daher ein Gerät
an, das zur Dissemination einer volatilen Flüssigkeit in eine Atmosphäre geeignet
ist, wobei das Gerät
einen Vorratsbehälter
aufweist, der die Flüssigkeit
enthält,
sowie ein poröses
Verdampfungselement, das sich von der Flüssigkeit in die Atmosphäre erstreckt,
wobei der Vorratsbehälter
zur Atmosphäre
hin nur durch einen Druckausgleichskanal direkt offen ist, der mit
einer Schließeinrichtung
versehen ist, die den Kanal in einem zunehmenden Ausmaß bei steigender
Atmosphärentemperatur
verengt und ggf. vollständig schließt.
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Die
Erfindung gibt zusätzlich
ein Verfahren zur Dissemination einer volatilen Flüssigkeit
in eine Atmosphäre
aus einem porösen
Verdampfungselement ab, von dem ein Ende die Flüssigkeit in einem Vorratsbehälter berührt, der
gegen einen direkten Kontakt mit der Atmosphäre nur durch einen Druckausgleichskanal
verbunden ist, und dessen anderes Ende zur Atmosphäre hin offen
ist, so dass die disseminierte Flüssigkeit bei steigender Temperatur
der Atmosphäre
abnimmt, wobei das Verfahren beinhaltet, den Kanal in einem zunehmenden
Ausmaß bei steigender
Temperatur zu verengen.
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Der
Vorratsbehälter
kann jedes Behältnis sein,
das zur Aufnahme einer gewünschten
volatilen Flüssigkeit
geeignet ist. Es kann in jeder geeigneten Form und aus jedem geeigneten
Material hergestellt sein, wobei Kunststoff speziell favorisiert
ist. Weil das poröse
Verdampfungselement der einzige Weg für die Flüssigkeit ist, in die Atmosphäre disseminiert
zu werden, sollte jede Konstruktion sicherstellen, dass dieses der
Fall ist. Eine bevorzugte Konstruktion (keinesfalls jedoch die einzige
Konstruktion) besteht darin, den Vorratsbehälter mit einem relativ engen
Hals zu versehen, durch den ein im Wesentlichen zylindrisches Verdampfungselement
verläuft,
das in dem Hals mittels einer Kappe abgeschlossen ist, die eng in
den Hals und um das Verdampfungselement passt.
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Das
poröse
Verdampfungselement kann jedes Element sein, das geeignet ist, Flüssigkeit
aus einem Vorratsbehälter
aufgrund seiner inneren Porosität
zu transportieren und es dieser dann zu ermöglichen, in die Atmosphäre zu verdampfen.
Es kann einer der porösen
Dochte sein, die in der Technik bekannt sind und verwendet werden,
und es kann aus jedem geeigneten Material bestehen (beispielsweise Faser,
Kohle, Keramiken, Kunststoffe) und durch jede geeignete Einrichtungen
(wie beispielsweise durch Extrusion oder Spritzen) hergestellt sein.
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Der
Druckausgleichskanal kann an jedem geeigneten Ort liegen. Im oben
erwähnten
Fall kann er in der Kappe sein, die das poröse Verdampfungselement im Vorratsbehälter abschließt. Andere
Konstruktionen sind jedoch möglich.
Der Kanal ist während
des Transports des Geräts
in geeigneter Weise abgedeckt, und die Abdeckung wird entfernt,
wenn das Gerät
in Benutzung genommen wird. Dieses wird im Allgemeinen mit einer
Kappe erreicht, die sowohl den Kanal als auch jenes Ende des porösen Verdampfungselements
abdeckt, das im Gebrauch der Atmosphäre ausgesetzt ist.
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Der
Kanal ist mit einer Schließeinrichtung versehen,
der den Kanal in zunehmendem Ausmaß bei steigender Atmosphärentemperatur
verschließt. Dies
bedeutet, dass wenn die Temperatur ansteigt, die wirksame Größe des Kanals
kleiner wird, so dass die Fähigkeit
des Geräts,
den Druck auszugleichen, vermindert wird und die Flüssigkeitsmenge,
die das poröse
Verdampfungselement hinauf strömen
kann, ebenfalls vermindert wird. Falls gewünscht, kann die Schließeinrichtung
den Kanal vollständig,
fast vollständig
verschließen,
was jeden Entweichen von Flüssigkeit
in die Atmosphäre
verhindert.
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Die
Schließeinrichtung
enthält
ein auf Temperatur ansprechendes, bewegliches Element und ein daran
befestigtes Schließelement.
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Das
auf Temperatur ansprechende, bewegliche Element kann jedes in der
Technik bekannte, geeignete Element sein, das bei steigender Temperatur bewirkt,
dass sich das Schließelement
bewegt, um den Kanal in zunehmenden Ausmaß zu verschließen. Zur
Vereinfachung und aus Kostengründen
ist es bevorzugt, dass es ein Element umfasst, dass sich bei steigender
Temperatur verformt, so dass das Schließelement sich in eine geeignete,
den Kanal verengende Richtung bewegt. Vorzugsweise ist das auf das
Temperatur ansprechende bewegliche Element ein einziges Bauteil,
das sich bei steigender Temperatur in einem Ausmaß verformt,
das ausreichend ist, die gewünschte
Schließwirkung
hervorzubringen.
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Ein
Beispiel eines solchen Elements ist eine Schraubenfeder. Von solchen
Federn ist bekannt, dass sie sich ausdehnen, wenn die Temperatur
ansteigt, und diese Eigenschaft kann ausgenutzt werden. Das bevorzugte,
auf Temperatur ansprechende bewegliche Element ist jedoch ein Bimetallelement. Dieses
ist ein Element, das durch Verschweißen zweier Metalle unterschiedlicher
Wärmeausdehnungskoeffizienten
hergestellt ist. Wenn die Temperatur ansteigt, bewirken die unterschiedlichen
Ausdehnungsgrößen, dass
sich das Element verformt. Das bekannteste Bimetallelement ist der
Bimetallstreifen, ein länglicher
Streifen aus zwei Metallstreifen gleicher Länge, die miteinander verschweißt sind. Beim
Erwärmen
biegt sich dieser Streifen in Richtung auf die Seite des Metalls
des geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Im vorliegenden Fall kann ein solcher Streifen also in Bezug auf
den Kanal so ausgerichtet sein, dass das Metall mit dem niedrigeren
Wärmeausdehnungskoeffizienten
dem Kanal näher
liegt, wobei ein Ende festgelegt ist und das andere Ende sich frei
bewegen kann, wobei an diesem freien Ende ein Schließelement
angebracht ist. Wenn sich der Streifen verbiegt, bringt er das Schließelement
dichter an den Kanal heran, nach Wahl kann es ihn ggf. vollständig verschließen. Eine
weitere Möglichkeit
ist eine Bimetallwendel, die sich mit steigender Temperatur auseinanderrollt,
so dass sie sich längs
der Längsachse
der Wendel ausdehnt.
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Das
Schließelement
kann jedes geeignete Schließelement
sein, und der Fachmann ist schnell in der Lage, viele geeignete
Schließelemente
für jeden gegebenen
Fall zu entwerten. Beispielsweise kann das Schließelement
ein konisches Element sein, das mit steigender Temperatur in Richtung
auf einen kreisförmigen
Kanal wie bei einem Nadelventil bewegt wird. Wenn das konische Element
sich an den Kanal dichter annähert,
vermindert es die Fläche
des Kanals und deshalb die Möglichkeit
eines Druckausgleichs zwischen der Innenseite und der Außenseite des
Vorratsbehälters
in einem immer größeren Ausmaß, wobei
es ihn ggf. sogar vollständig
verschließt.
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Alternativ
kann das Schließelement
eine Kappe sein, die in Richtung auf den Kanal bewegt wird und ihn
nach Wahl ggf. vollständig
verschließt. Der
Kanal kann an seinem oberen Ende in einem Loch enden, das koplanar
mit einer Oberfläche
ist, an der er endet, oder er kann in einem erhöhten Sitz enden, der über die
Oberfläche
vorsteht. Eine weitere Alternative ist ein becherförmiges Element,
das in Richtung auf einen Kanal bewegt wird, so dass der Becher
den Kanal immer mehr blockiert und ggf. sogar vollständig verschließt, der
wieder lediglich ein Loch oder ein Teil eines erhöhten Sitzes
sein kann. Eine weitere Möglichkeit
ist ein ringförmiges
Schließelement,
das sich in Richtung auf einen entsprechenden ringförmigen Kanal
bewegt, der beispielsweise in einer Dichtungskappe eines Vorratsbehälters ausgebildet
ist, wobei der Druckausgleichskanal sich vom unteren Ende des Kanals
zum Innenraum des Vorratsbehälters
erstreckt. Wenn ein vollständiger
Abschluss gewünscht
ist, kann der Teil des Schließelements,
der mit dem Kanal in Berührung
gelangt, mit einem Element oder Material versehen sein, das zur Bildung
einer guten Dichtung geeignet ist, beispielsweise ein Dichtungsring
aus einem geeigneten elastomeren Material, wie beispielsweise Gummi
oder Kunststoff. Der Fachmann ist in der Lage, viele mögliche Varianten
in Betracht zu ziehen, die innerhalb des Umfangs dieser Erfindung
liegen.
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Die
Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Diese zeigen bevorzugte Ausführungsformen und schränken die
Erfindung in keiner Weise ein.
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1 ist
ein Längsschnitt
durch eine erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
ein Längsschnitt
durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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3 ist
ein Längsschnitt
durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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4 ist
ein Längsschnitt
durch eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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5 ist
ein Längsschnitt
durch eine fünfte bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung.
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Ein
Duftstoffspender, der allgemein mit 1 angegeben ist, besteht
aus zwei Körperteilen,
einem oberen Teil 2 und einem unteren Vorratsbehälterteil 3,
wobei der Vorratsbehälter
einen volatilen, flüssigen
Duftstoff enthält,
der in die Atmosphäre
zu disseminieren ist. In einen Hals 4 des Vorratsbehälters ist ein
poröser
Docht 5 eingepasst, der durch einen Einsatz 6 an
seinem Platz gehalten wird, der eng in den Hals passt und eng am
Docht anliegt. Dieser Einsatz enthält einen Druckausgleichskanal 7,
der der einzige direkte Kontakt der Flüssigkeit im Vorratsbehälter mit
der Atmosphäre
ist und dazu dient, den Luftdruck auszugleichen. Bei dieser speziellen
Ausführungsform
weitet sich das obere Ende des Kanals 7, wenn er sich der
Oberseite des Einsatzes nähert
(Abhängig von
der Ausführungsform
kann eine solche Aufweitung nicht immer notwendig oder erwünscht sein.). Unmittelbar
oberhalb dieses erweiterten Endes des Kanals befindet sich ein konischer
Stopfen 8, dessen Profil zu dem des erweiterten Endes passt.
Dieser konische Stopfen ist am Ende eines Bimetallstreifens 9 angebracht,
der an einem Vorsprung 10 in der Wand des oberen Körperteils 2 angenietet
ist.
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Der
Bimetallstreifen und der konische Stopfen sind derart gelegen, dass
ein Temperaturanstieg zur Folge hat, dass sich der Streifen in Richtung
auf den Hals 4 verbiegt, was zur Folge hat, dass sich der konische
Stopfen in das erweiterte Ende des Kanals 7 bewegt und
somit die Luftströmung
einschränkt, was
den Druckausgleich behindert und die Verdampfungsrate aus dem Docht 5 herabsetzt.
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Bei
hohen Temperaturen (wie beispielsweise im Innern eines Kraftfahrzeugs
an einem heißen
Tag) geht somit nicht der gesamte Duftstoff verloren. Wenn die Temperatur
fällt,
zieht sich der Stopfen zurück,
was wieder eine erhöhte
Verdampfung erlaubt.
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Die
Ausführungsform
von 2 ähnelt
der von 1 sehr, wobei der Unterschied darin besteht, dass
der Vorsprung 10 von 1 durch einen
ringförmigen
Absatz 11 ersetzt ist, an dem der Bimetallstreifen 9 angenietet
ist, und dass der Streifen nicht gerade, sondern gebogen ist, was
die Verwendung von mehr Bimetallmaterial auf gleichem Raum und daher eine
größere Bewegung
am freien Ende ermöglicht.
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Die
Ausführungsform
von 3 unterscheidet sich davon, dass sich der Bimetallstreifen 9 vom Hals 4 weg
bewegt, wenn die Temperatur steigt. Bei normalen Temperaturen ruht
eine Kappe 12 am Ende des Bimetallstreifens 9 auf
dem Einsatz 6, der den Docht 5 am Platz hält. Die
Kappe ist über
einem Kanal 7 angeordnet, der einen Druckausgleich mit
der Atmosphäre
im Vorratsbehälter 3 ermöglicht.
Die Kappe ist hohl und hat Öffnungen 13,
die den Ausgleich ermöglichen.
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In
der Ausführungsform
von 3 wird ein teilweises oder vollständiges Verschließen des
Kanals durch einen Stift 14 erreicht, der von der Kappe 12 durch
den Kanal 7 herabhängt
und der an seinem unteren Ende ein konisches Element 15 aufweist. Dieses
konische Element ist dazu eingerichtet, die Luftströmung aus
der Atmosphäre
in den Vorratsbehälter 3 zu
behindern, und falls gewünscht,
ihn vollständig
zu verschließen
aufgrund der Tatsache, dass wenn sich der Bimetallstreifen unter
steigender Temperatur nach oben biegt, er den Stab und das zugehörige konische
Element dichter an die untere Öffnung
des Kanals heranzieht.
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Die
Ausführungsform
von 4 ist im Wesentlichen die gleiche wie die von 1,
jedoch ist in diesem Falle das obere Ende des Kanals 7 erhöht, um einen
Hals 16 zu bilden, und der konische Stopfen 8 ist
durch einen Becher 17 ersetzt, der so gestaltet ist, dass
er über
den Hals 16 passt und die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und
der Atmosphäre
vermindert und, falls gewünscht,
vollständig unterbricht.
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In
der Ausführungsform
von 5 ist das Schließelement ein ringförmiges Element 18,
das von dem oberen Körperteil 2 vermittels
einer Bimetallspule 19 herabhängt. Das ringförmige Schließelement
ist mit einem Kragen 20 versehen, durch den ein poröser Docht 5 vorsteht,
wobei der Kragen es dem Schließelement
erlaubt, sich auf dem Docht 5 gleitend zu bewegen. Der
Docht ist in dem Vorratsbehälter 3 mittels
eines Einsatzes 6 festgehalten, der eng in einen Hals 4 des
Vorratsbehälters
passt. An der Oberseite dieses Einsatzes ist ein Kanal 21 ausgebildet,
der so dimensioniert und positioniert ist, dass das Schließelement
in ihm hineinpasst. Aus diesem Kanal verläuft durch den Einsatz in den
Vorratsbehälter
ein Druckausgleichskanal 7. Wenn ein vollständiges Verschließen gewünscht ist,
trägt die
Unterseite des ringförmigen
Schließelements 18 typischerweise
eine Gummidichtung.
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Im
Betrieb dehnt sich die Bimetallspule 19 mit steigender
Temperatur aus und bewegt das ringförmige Schließelement 18 in
die Richtung des Kanals 21. Wenn es sich bewegt, unterbricht
es allmählich
den Kontakt zwischen dem Vorratsbehälter und der Atmosphäre, wodurch
die Fähigkeit
der volatilen Flüssigkeit
im Vorratsbehälter
eingeschränkt
wird, den Docht hinaufzusteigen. Falls gewünscht, kann das ringförmige Element
so gestaltet sein, dass es den Druckausgleichskanal vollständig verschließt.