CN100375638C - 包括预定孔隙率的虹吸芯的向周围空气扩散挥发性物质的装置 - Google Patents

Abstract

一种以虹吸芯为基础的发送系统，包括一个用于盛装液体的容器(1)。容器(1)在其顶表面上具有一个开口并且是不通气的。一个具有小于约4微米，并且优选地小于约1微米的预定的平均微孔尺寸的多孔虹吸芯(3)延伸穿过容器的开口。当给容器加入液体时，多孔虹吸芯的下部区域与液体接触，而所述多孔虹吸芯的上部区域暴露于周围空气。容器的开口也基本上由插入的多孔虹吸芯密封。

Description

包括预定孔隙率的虹吸芯的向周围空气扩散挥发性物质的装置

技术领域

本发明涉及一种用于从储存容器向暴露于周围空气的表面输送诸如驱虫剂、芬香剂或者杀虫剂之类的液体的装置。

背景技术

向周围空气中释放蒸汽的装置是本领域内众所周知的。一般地，这些装置的用途是对周围空气除臭或者消毒，或者向空气中散发毒素剂以杀灭或者驱除不利的害虫，譬如蚊子。

为了达到向空气中散布蒸汽的目的，已经采用了数种方法。例如，使用一种喷雾化剂容器在由使用者启动一个扳机时向空气中喷射蒸汽。然而，其它方法使利用液体或者其它可蒸发的物质的蒸发特性或者其它可蒸发的材料引起产生有所希望的特性的蒸汽散布分布到环境空气周围空气中。其它一种这样的蒸发方法利用一种虹吸芯从一个容器向暴露于周围空气的表面发送一种可蒸发的液体。当液体到达暴露的表面，液体蒸发并且散布到周围空气中。暴露的表面既可以是虹吸芯的表面也可以是与虹吸芯流体连通的其它物体的表面。

因为这种以虹吸芯为基础的发送系统要求需要把一个表面暴露于周围空气中以及并需要一个使可蒸发的液体达到达所述暴露的表面的路径，需要所以必须仔细地设计所述装置防止不希望需要的液体从装置泄露。而且，因为典型通常地要让这些液体只以其蒸发的形式散布，这些液体倾向于包括高浓度的活性成分(例如芬香剂或者杀虫剂)。因此，即使少量的泄露也会对用户造成麻烦，并且基于虹吸芯的发送系统的设计者的一个目标的是尽可能避免液体从容器中泄露。当然，以虹吸芯为基础的发送系统的制造商的希望的目标是制造一种操作简单而有效，以及制造简单和成本效益高的装置。

不论是在包装、运输还是在使用者使用的过程中，意外地翻倒以虹吸芯为基础的发送系统时，都可能发生液体的溢出或者泄露。这种泄露可以由虹吸芯本身发生，也可以经由以虹吸芯为基础的系统中的任何其它开口发生。泄露的一个特定的来源是经容器中的通气孔。通气孔在以虹吸芯为基础的发送系统中是常见的，因为它们通过防止在容器的顶部空间中形成真空而帮助维持液体进入周围空气的恒定的释放速率。

虹吸芯通过称为毛细作用的原理把液体输送到虹吸芯的表面上。特别地，所述虹吸芯材料含有许多微孔，并且这些微孔起毛细管作用，使液体能够吸入其中。随着液体从容器抽出并且沿多孔的虹吸芯向上输送，在容器的顶部空间中产生一个真空。容器的顶部空间中真空的形成降低了液体从储存容器虹吸到表面的速率。当然，这种虹吸速率的下降直接地导致液体向周围空气散布速率的降低。

为了防止顶部空间中形成真空，常规的以虹吸芯为基础的发送系统在容器的顶部空间附近有一个通气孔。这种通气孔防止在容器的顶部空间形成真空，进而防止液体向周围空气散布速率的下降。

然而，如上所述，在运输的过程中和/或由用户操作容器的过程中，通气孔是容器中液体的一个泄漏源。

美国专利4,915、301中描述了一个以虹吸芯为基础的、受控制的释放装置。该专利公开了一种用于以蒸汽状态散布液体的容器。特别地，该容器内含有一种液体，并且该液体由一个虹吸芯吸收并且传送到一个多孔体。然后液体经该多孔体扩散并且到达一个多微孔膜，所述多微孔膜使液体以蒸汽形态排放到大气中。该膜起液体蒸汽蒸发的同时防止液体本身通过。虽然该膜防止了液体经虹吸芯溢出，但是这种系统需要在容器的顶部空间有一个通风孔，经此通风孔液体可能溢出或者泄露。该系统还要求的制造和布置三个元件(即虹吸芯、多孔体和膜)以把液体从储存容器输送周围空气中。

美国专利4,419,326公开了一种蒸汽散布装置，其中延伸至少一个多孔虹吸芯以把一种蒸发剂从一个容器传送到一个暴露于环境的多孔的塑料元件。然而，该专利揭示在容器的顶部空间中的蒸汽压力压应当至少维持在环境气压的水准。为了达到此目的，该专利提出可以使用一种虹吸芯元件，起通风孔的作用，以减轻容器的顶部空间中的压力增长。

美国专利5,437,410公开了一种不需要通风孔的惰性芳香物质散布器。然而，该散布器的结构是倒置的，因此利用重力经散布器引出芳香物质。

美国专利6,109,539中公开了另一种倒置装置。该专利公开的装置包括一个壳、一种挥发性物质、一个多孔的塞予以及一个内部区域。所述壳由一种基本上对周围空气可渗透并基本上对壳内的挥发性物质不可通透的材料构成。

其它的专利公开使用让空气通过的塞子，从而产生一种有效的通风孔。例如，美国专利4,413,779涉及一种蒸汽散布装置，其中提供至少一个刚性的多孔虹吸芯以从容器向一个多孔的塑料元件传送液体，从该多孔的塑料元件的表面，液剂通过蒸发作用发生散布。通过使足够的空气通过一个位于储存容器与该塑料件之间的塞子而达到控制容器顶部空间压力的目的。美国专利4,413,779还公开了挥发性液体在容器内产生的气压等于或者超过环境压力，则液体可以防止在顶部空间形成真空。

美国专利3,550,853公开了另一种防止以虹吸芯为基础的发送系统中液体泄露的尝试。该专利涉及一种带有一个屏障或者多孔弹性塑料泡沫填充的散布器单元，饱和蒸汽向周围空气散发时必须通过所述屏障或者多孔弹性塑料泡沫填料。塑料泡沫材料的密度是选定的，以使蒸汽从一个存储容器通过，而不使液体通过。这有助于防止在装置颠倒时发生泄露。然而该设计要求一个虹吸芯和一种塑料泡沫材料以使挥发性物质散布到周围空气中。

然而，所有这些专利都没有提出以虹吸芯为基础的发送系统中使用一种非常小的多孔虹吸芯解决液体经暴露的表面或者经一个通风孔泄露的问题。使用非常小的多孔虹吸芯能够使释放速率稳定，不受容器顶部真空形成的影响。另外，使用一种非常小的多孔虹吸芯，不再需要通气孔，最大限度地降低了液体溢出的机会，同时最大限度底降低了可蒸发液体在虹吸芯的暴露表面溢出的机会。最后，因为一个小孔隙率的虹吸芯避免了从虹吸芯和通风孔的溢出，使用这一种虹吸芯的以虹吸芯为基础的发送系统设计简单且成本效益高。

发明内容

本发明提供了一种装置，包括：(a)一种用于盛装液体的容器，其中所述容器是不通气的，并且在顶面上具有一个开口，以及(b)一个多孔虹吸芯，其具有小于约1微米的预定的平均微孔尺寸。所述多孔虹吸芯延伸穿过容器开口，以使所述多孔虹吸芯的下部区域与容器中的液体接触，并使所述多孔虹吸芯的上部区域暴露于周围空气。容器的开口基本上由插入的多孔虹吸芯密封。所述装置还包括一个具有一个孔的瓶颈封闭件，其中所述瓶颈封闭件紧密地装配进所述容器的开口中，并且所述虹吸芯紧密地装配进所述瓶颈封闭件的所述孔中，使得所述容器的开口基本上由所述瓶颈封闭件和所述虹吸芯密封；以及一个包围所述虹吸芯的暴露于周围空气的表面的至少一部分的多孔材料制成的外层，其中所述外层的预定的平均微孔尺寸大于所述虹吸芯的预定的平均微孔尺寸。

参照描述本发明的优选实施例的附图和说明可以更好地理解本发明的特征和优点。

附图说明

图1示出根据本发明的第一优选实施方式的以虹吸芯为基础的发送系统的分解图。

图2示出根据本发明的另一个优选实施方式的侧视图。

图3示出与一个可选择的插入式电加热器联合使用的根据本发明的以虹吸芯为基础的发送系统。

在各图中，相同的或者对应的标号用于相同的或者对应的部件。

具体实施方式

本发明涉及一种用于从一个储存容器向一个暴露于周围空气的表面输送液体的以虹吸芯为基础的发送系统。在其最简单的形式中，本发明的系统包括一个用于盛装液体的容器和一个用于从容器向虹吸芯的上表面输送液体的虹吸芯。

容器可以是多种形状。例如，在图1中，容器是常规形状的瓶子1。瓶子1中加入一种可蒸发的液体。(图1未示出液体的液面。)一个虹吸芯3应当制成使它能紧密地装配进瓶子1的瓶颈5的形状。优选地采用一种诸如图1中所示的瓶颈封闭件2，以把虹吸芯3固定就位并且防止瓶子1的瓶颈5周围的泄露。瓶颈封闭件2与瓶子1之间应紧密安装以防止液体从瓶子1泄露。类似地，瓶颈封闭件2与虹吸芯3之间应足够紧密地安装，以防止液体从瓶子1泄露。

另外，瓶子1的瓶颈5可以制成使盖4可以牢靠地紧固在虹吸芯3和瓶颈封闭件2上的形状。例如，瓶子1的外瓶颈5可以有螺纹，以便在不使用所述装置时，可以把盖4拧到瓶子1的顶部上。

瓶子1和瓶颈封闭件2可以用适当的防漏材料制成。当然，瓶子1的开口尺寸和瓶颈封闭件2的尺寸彼此相关并且取决于装置使用的虹吸芯3的尺寸。

如前所述，当液体从瓶子1吸入并且向上输送到多孔虹吸芯3时，在瓶子1的顶部空间中产生真空。瓶子1顶部空间中形成的真空降低了从瓶子1向表面吸取液体的速率。当然，这种吸取速率的下降直接导致液体向周围空气散布的速率下降。

为了防止在瓶子1的顶部空间中形成真空，许多以虹吸芯为基础的发送系统在瓶子1的顶部空间附近有一个通风孔。这些通风孔防止在瓶子1的顶部空间中形成真空，进而防止液体向周围空气散布速率下降。

不论是在运输过程中，还是在以后用户操作容器的过程中，如果倾覆了瓶子1，瓶子1中的浓液体有可能从通风孔泄露。因此，优选设计一种不需要通风孔的装置。

我们发现，如果虹吸芯3的微孔的尺寸小于一个临界尺寸，就可以取消通风孔而不降低可蒸发液体向周围空气中释放的速率。因为毛细作用力随着虹吸芯3的微孔尺寸的减小而增加，孔隙率非常小的虹吸芯3具有非常强的毛细作用力。即使在瓶子1的顶部空间中形成真空的情况下，强大的毛细作用力仍使虹吸芯3能够继续从瓶子1向虹吸芯3的表面输送液体。换言之，微孔尺寸非常小的虹吸芯3能够克服存在于瓶子1的顶部空间中的真空作用的影响。

虹吸芯3的临界尺寸取决于液体的表面张力、虹吸芯3和液体的亲和性(即接触角)以及瓶子1的顶部空间中产生的真空度。特别地，我们发现，如果用小于约4微米的平均微孔尺寸制造虹吸芯3，瓶子1的顶部空间的真空作用可以大大地减小。特别地，我们发现，最优选地，虹吸芯3的平均微孔尺寸小于约1微米。当虹吸芯3的平均微孔尺寸小于4微米，并且优选地小于1微米时，我们发现虹吸芯3还是能够有效地发挥从瓶子1向虹吸芯3的表面输送液体的作用。

当使用本发明的装置时，不需要在瓶子1的上部或者在瓶颈封闭件2中提供一个通气孔，因为真空作用实质性地减小了。通过取消通气孔，也消除了由于存在通气孔所产生的溢出或泄露问题。

虹吸芯3的平均微孔尺寸可以通过任意用于测定孔隙率和微孔尺寸分布的标准检测测定。例如水银孔隙率测量是一种给出关于刚性的虹吸芯的孔隙率和多孔尺寸分布的信息的方法。它是基于作为增量施加的压力的函数而挤入虹吸芯3中的水银量的增加差量的测量。

我们发现，使用平均孔隙率小于约4微米，并且优选地小于约1微米的虹吸芯3的另一个优点是，小的孔隙率降低了液体经虹吸芯3本身溢出或者泄露的几率。因为虹吸芯3的上表面暴露于周围空气，如果颠倒了瓶子1，液体有可能经过常规微孔尺寸的虹吸芯泄露出。然而，使用本发明的较小孔隙率的虹吸芯3降低了瓶子1颠倒时液体穿过虹吸芯3的能力。

虹吸芯3可以由各种材料制成。优选地虹吸芯3具有足够的刚性以提供与虹吸芯3发生接触的表面的最小接触面积。例如，已经发现聚合物虹吸芯对于此目的是有效的。特别是，已经发现由超高分子量的、高密度聚乙烯(HDPE)构成的虹吸芯是适合的。这样的虹吸芯大体地由颗粒形式的HDPE的混合物构成，并且改进所述混合物以满足虹吸芯3的微孔指标特性。

优选地，在虹吸芯3中使用的聚合物的溶解性参数明显地有别于含在液体中任意组分的溶解性参数。这防止了虹吸芯3膨胀(或者其它改变)，而膨胀可能导致虹吸芯3的微孔尺寸和孔隙率的改变，这会因此影响可蒸发的液体向周围空气中释放的速率。

虹吸芯3也可以做成各种形状。例如图1示出带有一个狭窄的下部区域的圆柱形虹吸芯3。这种虹吸芯3形状的改变不是必需的。反之，这种形状的变化可能在增加虹吸芯3暴露于周围空气的表面面积以及帮助形成在瓶子1的瓶颈5区域处的较紧密的密封从而有助于防止液体从瓶子1溢出或者泄露两个方面都有用。可以通过许多不同的形状的虹吸芯得到上述使用平均微孔尺寸小于约4微米，并且优选地小于1微米的虹吸芯3的好处。

如图2中所示，还可以提供一种带有用较大的微孔尺寸的材料制成的一个外层的虹吸芯3。在图2中，所述较大微孔的外段3b完全地包围虹吸芯3的暴露的部分3a。小微孔尺寸段3a伸入进瓶子1中并且与液体发生接触。以此方式，虹吸芯3的内部3a的较小的微孔使得所述发送系统可以构造成没有一个通气孔，而外部3b的较大的微孔提供可蒸发的液体从虹吸芯3的暴露于周围空气的表面释放的最大速率。然而，应当指出的是，为了提供本发明的优点，较大微孔段3b不需要如图2中所示完全地包围小微孔段3a的上部区域。

我们还设想，我们的以虹吸芯为基础的发送系统可以结合一个电加热器以促进可蒸发的物质向周围空气中释放。图3示出可以用于此目的的电加热器7类型的例子。美国专利5,647,057描述了这样一种插入式电加热器，并且在这里参引该专利。还设想了其它便于使用本发明的以虹吸芯为基础的发送系统的装置。例如，本发明也可以结合一个电池供电的风扇。尽管不是必需的，优选地本发明的以虹吸芯为基础的发送系统以可拆卸的方式结合插入式电加热器或者风扇。例如，本发明的以虹吸芯为基础的发送系统可以构成为使瓶子1可以如图3所示的卡扣配合方式结合一个插入式电加热器7。

尽管图式和说明了本发明的具体实施方式，本领域内的技术人员可以理解，在不脱离本发明的要旨和范围的情况下，可以作各种变化和改进。因此权利要求书预覆盖所有在本发明的范围内的改进。

工业应用

本发明提供了一种可用作从储存容器向暴露于空气的表面输送液体的装置。我们设想这种装置例如可以优选地用于向周围空气中散布芬香剂、杀虫剂以及任何其它可蒸发的物质，以清新空气或者对空气除臭或者消灭气生害虫。

Claims (6)

1.一种装置，其包括：

一个用于盛装液体的容器，所述容器是不通气的，并且在所述容器的顶面上具有一个开口；以及

一个多孔虹吸芯，其具有小于约1微米的预定的平均微孔尺寸，所述虹吸芯延伸穿过所述容器的开口，以使所述虹吸芯的下部区域与所述容器中盛装的液体接触，并使所述虹吸芯的上部区域暴露于周围空气，

其中，所述容器的开口基本上由所述虹吸芯密封，并且

所述装置还包括一个具有一个孔的瓶颈封闭件，其中所述瓶颈封闭件紧密地装配进所述容器的开口中，并且所述虹吸芯紧密地装配进所述瓶颈封闭件的所述孔中，使得所述容器的开口基本上由所述瓶颈封闭件和所述虹吸芯密封；以及

一个包围所述虹吸芯的暴露于周围空气的表面的至少一部分的多孔材料制成的外层，其中所述外层的预定的平均微孔尺寸大于所述虹吸芯的预定的平均微孔尺寸。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述虹吸芯由高密度聚乙烯构成。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述外层完全地包围所述虹吸芯的暴露于周围空气的表面。

4.如权利要求1所述的装置，还包括一个布置在所述虹吸芯附近的加热器，所述加热器用于加热经所述虹吸芯吸入的液体。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述加热器是一种插入式电加热器。

6.如权利要求1所述的装置，还包括一个风扇。

Images