包括預定孔隙率的虹吸芯的向周圍空氣擴散揮發性物質的裝置的製作方法
2023-12-05 01:59:16 2
專利名稱：包括預定孔隙率的虹吸芯的向周圍空氣擴散揮發性物質的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於從儲存容器向暴露於周圍空氣的表面輸送諸如驅蟲劑、芬香劑或者殺蟲劑之類的液體的裝置。
背景技術：
向周圍空氣中釋放蒸汽的裝置是本領域內眾所周知的。一般地，這些裝置的用途是對周圍空氣除臭或者消毒，或者向空氣中散發毒素劑以殺滅或者驅除不利的害蟲，譬如蚊子。
為了達到向空氣中散布蒸汽的目的，已經採用了數種方法。例如，使用一種噴霧化劑容器在由使用者啟動一個扳機時向空氣中噴射蒸汽。然而，其它方法使利用液體或者其它可蒸發的物質的蒸發特性或者其它可蒸發的材料引起產生有所希望的特性的蒸汽散布分布到環境空氣周圍空氣中。其它一種這樣的蒸發方法利用一種虹吸芯從一個容器向暴露於周圍空氣的表面發送一種可蒸發的液體。當液體到達暴露的表面，液體蒸發並且散布到周圍空氣中。暴露的表面既可以是虹吸芯的表面也可以是與虹吸芯流體連通的其它物體的表面。
因為這種以虹吸芯為基礎的發送系統要求需要把一個表面暴露於周圍空氣中以及並需要一個使可蒸發的液體達到達所述暴露的表面的路徑，需要所以必須仔細地設計所述裝置防止不希望需要的液體從裝置洩露。而且，因為典型通常地要讓這些液體只以其蒸發的形式散布，這些液體傾向於包括高濃度的活性成分(例如芬香劑或者殺蟲劑)。因此，即使少量的洩露也會對用戶造成麻煩，並且基於虹吸芯的發送系統的設計者的一個目標的是儘可能避免液體從容器中洩露。當然，以虹吸芯為基礎的發送系統的製造商的希望的目標是製造一種操作簡單而有效，以及製造簡單和成本效益高的裝置。
不論是在包裝、運輸還是在使用者使用的過程中，意外地翻倒以虹吸芯為基礎的發送系統時，都可能發生液體的溢出或者洩露。這種洩露可以由虹吸芯本身發生，也可以經由以虹吸芯為基礎的系統中的任何其它開口發生。洩露的一個特定的來源是經容器中的通氣孔。通氣孔在以虹吸芯為基礎的發送系統中是常見的，因為它們通過防止在容器的頂部空間中形成真空而幫助維持液體進入周圍空氣的恆定的釋放速率。
虹吸芯通過稱為毛細作用的原理把液體輸送到虹吸芯的表面上。特別地，所述虹吸芯材料含有許多微孔，並且這些微孔起毛細管作用，使液體能夠吸入其中。隨著液體從容器抽出並且沿多孔的虹吸芯向上輸送，在容器的頂部空間中產生一個真空。容器的頂部空間中真空的形成降低了液體從儲存容器虹吸到表面的速率。當然，這種虹吸速率的下降直接地導致液體向周圍空氣散布速率的降低。
為了防止頂部空間中形成真空，常規的以虹吸芯為基礎的發送系統在容器的頂部空間附近有一個通氣孔。這種通氣孔防止在容器的頂部空間形成真空，進而防止液體向周圍空氣散布速率的下降。
然而，如上所述，在運輸的過程中和/或由用戶操作容器的過程中，通氣孔是容器中液體的一個洩漏源。
美國專利4,915、301中描述了一個以虹吸芯為基礎的、受控制的釋放裝置。該專利公開了一種用於以蒸汽狀態散布液體的容器。特別地，該容器內含有一種液體，並且該液體由一個虹吸芯吸收並且傳送到一個多孔體。然後液體經該多孔體擴散並且到達一個多微孔膜，所述多微孔膜使液體以蒸汽形態排放到大氣中。該膜起液體蒸汽蒸發的同時防止液體本身通過。雖然該膜防止了液體經虹吸芯溢出，但是這種系統需要在容器的頂部空間有一個通風孔，經此通風孔液體可能溢出或者洩露。該系統還要求的製造和布置三個元件(即虹吸芯、多孔體和膜)以把液體從儲存容器輸送周圍空氣中。
美國專利4,419,326公開了一種蒸汽散布裝置，其中延伸至少一個多孔虹吸芯以把一種蒸發劑從一個容器傳送到一個暴露於環境的多孔的塑料元件。然而，該專利揭示在容器的頂部空間中的蒸汽壓力壓應當至少維持在環境氣壓的水準。為了達到此目的，該專利提出可以使用一種虹吸芯元件，起通風孔的作用，以減輕容器的頂部空間中的壓力增長。
美國專利5,437,410公開了一種不需要通風孔的惰性芳香物質散布器。然而，該散布器的結構是倒置的，因此利用重力經散布器引出芳香物質。
美國專利6,109,539中公開了另一種倒置裝置。該專利公開的裝置包括一個殼、一種揮發性物質、一個多孔的塞子以及一個內部區域。所述殼由一種基本上對周圍空氣可滲透並基本上對殼內的揮發性物質不可通透的材料構成。
其它的專利公開使用讓空氣通過的塞子，從而產生一種有效的通風孔。例如，美國專利4,413,779涉及一種蒸汽散布裝置，其中提供至少一個剛性的多孔虹吸芯以從容器向一個多孔的塑料元件傳送液體，從該多孔的塑料元件的表面，液劑通過蒸發作用發生散布。通過使足夠的空氣通過一個位於儲存容器與該塑料件之間的塞子而達到控制容器頂部空間壓力的目的。美國專利4,413,779還公開了揮發性液體在容器內產生的氣壓等於或者超過環境壓力，則液體可以防止在頂部空間形成真空。
美國專利3,550,853公開了另一種防止以虹吸芯為基礎的發送系統中液體洩露的嘗試。該專利涉及一種帶有一個屏障或者多孔彈性塑料泡沫填充的散布器單元，飽和蒸汽向周圍空氣散發時必須通過所述屏障或者多孔彈性塑料泡沫填料。塑料泡沫材料的密度是選定的，以使蒸汽從一個存儲容器通過，而不使液體通過。這有助於防止在裝置顛倒時發生洩露。然而該設計要求一個虹吸芯和一種塑料泡沫材料以使揮發性物質散布到周圍空氣中。
然而，所有這些專利都沒有提出以虹吸芯為基礎的發送系統中使用一種非常小的多孔虹吸芯解決液體經暴露的表面或者經一個通風孔洩露的問題。使用非常小的多孔虹吸芯能夠使釋放速率穩定，不受容器頂部真空形成的影響。另外，使用一種非常小的多孔虹吸芯，不再需要通氣孔，最大限度地降低了液體溢出的機會，同時最大限度底降低了可蒸發液體在虹吸芯的暴露表面溢出的機會。最後，因為一個小孔隙率的虹吸芯避免了從虹吸芯和通風孔的溢出，使用這一種虹吸芯的以虹吸芯為基礎的發送系統設計簡單且成本效益高。
發明內容
一方面，本發明提出供了一種裝置，包括(a)一種用於盛裝液體的容器，其中所述容器是不通氣的，並且在頂面上具有一個開口，以及(b)一個多孔虹吸芯，其具有小於約4微米的預定的平均微孔尺寸。所述多孔虹吸芯延伸穿過容器開口，並且所述多孔虹吸芯的下部區域與容器中的液體接觸，所述多孔虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣。容器的開口基本上由插入的多孔虹吸芯密封。
另一個方面，本發明提供了一種裝置，包括(a)一種用於盛裝液體的容器，其中所述容器是不通氣的，並且在頂面上具有一個開口，以及(b)一個多孔虹吸芯，其具有小於約1微米的預定的平均微孔尺寸。所述多孔虹吸芯延伸穿過容器開口，並且所述多孔虹吸芯的下部區域與容器中的液體接觸，所述多孔虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣。容器的開口基本上由插入的多孔虹吸芯密封。
另一個方面，本發明提供了一種裝置，包括(a)一種液體，(b)一種用於盛裝所述液體的容器，其中所述容器是不通氣的，並且在頂面上具有一個開口，以及(c)一個多孔虹吸芯，其具有小於約4微米的預定的平均微孔尺寸。所述多孔虹吸芯延伸穿過容器開口，並且所述多孔虹吸芯的下部區域與容器中的液體接觸，所述多孔虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣。容器的開口也基本上由插入的多孔虹吸芯密封。
另一個方面，本發明提供了一種裝置，包括(a)一種液體，(b)一種用於盛裝所述液體的容器，其中所述容器是不通氣的，並且在頂面上具有一個開口，以及(c)一個多孔虹吸芯，其具有小於約1微米的預定的平均微孔尺寸。所述多孔虹吸芯延伸穿過容器開口，並且所述多孔虹吸芯的下部區域與容器中的液體接觸，所述多孔虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣。容器的開口也基本上由插入的多孔虹吸芯密封。
參照描述本發明的優選實施例的附圖和說明可以更好地理解本發明的特徵和優點。
圖1示出根據本發明的第一優選實施方式的以虹吸芯為基礎的發送系統的分解圖。
圖2示出根據本發明的另一個優選實施方式的側視圖。
圖3示出與一個可選擇的插入式電加熱器聯合使用的根據本發明的以虹吸芯為基礎的發送系統。
在各圖中，相同的或者對應的標號用於相同的或者對應的部件。
具體實施例方式
本發明涉及一種用於從一個儲存容器向一個暴露於周圍空氣的表面輸送液體的以虹吸芯為基礎的發送系統。在其最簡單的形式中，本發明的系統包括一個用於盛裝液體的容器和一個用於從容器向虹吸芯的上表面輸送液體的虹吸芯。
容器可以是多種形狀。例如，在圖1中，容器是常規形狀的瓶子1。瓶子1中加入一種可蒸發的液體。(圖1未示出液體的液面。)一個虹吸芯3應當製成使它能緊密地裝配進瓶子1的瓶頸5的形狀。優選地採用一種諸如圖1中所示的瓶頸封閉件2，以把虹吸芯3固定就位並且防止瓶子1的瓶頸5周圍的洩露。瓶頸封閉件2與瓶子1之間應緊密安裝以防止液體從瓶子1洩露。類似地，瓶頸封閉件2與虹吸芯3之間應足夠緊密地安裝，以防止液體從瓶子1洩露。
另外，瓶子1的瓶頸5可以製成使蓋4可以牢靠地緊固在虹吸芯3和瓶頸封閉件2上的形狀。例如，瓶子1的外瓶頸5可以有螺紋，以便在不使用所述裝置時，可以把蓋4擰到瓶子1的頂部上。
瓶子1和瓶頸封閉件2可以用適當的防漏材料製成。當然，瓶子1的開口尺寸和瓶頸封閉件2的尺寸彼此相關並且取決於裝置使用的虹吸芯3的尺寸。
如前所述，當液體從瓶子1吸入並且向上輸送到多孔虹吸芯3時，在瓶子1的頂部空間中產生真空。瓶子1頂部空間中形成的真空降低了從瓶子1向表面吸取液體的速率。當然，這種吸取速率的下降直接導致液體向周圍空氣散布的速率下降。
為了防止在瓶子1的頂部空間中形成真空，許多以虹吸芯為基礎的發送系統在瓶子1的頂部空間附近有一個通風孔。這些通風孔防止在瓶子1的頂部空間中形成真空，進而防止液體向周圍空氣散布速率下降。
不論是在運輸過程中，還是在以後用戶操作容器的過程中，如果傾覆了瓶子1，瓶子1中的濃液體有可能從通風孔洩露。因此，優選設計一種不需要通風孔的裝置。
我們發現，如果虹吸芯3的微孔的尺寸小於一個臨界尺寸，就可以取消通風孔而不降低可蒸發液體向周圍空氣中釋放的速率。因為毛細作用力隨著虹吸芯3的微孔尺寸的減小而增加，孔隙率非常小的虹吸芯3具有非常強的毛細作用力。即使在瓶子1的頂部空間中形成真空的情況下，強大的毛細作用力仍使虹吸芯3能夠繼續從瓶子1向虹吸芯3的表面輸送液體。換言之，微孔尺寸非常小的虹吸芯3能夠克服存在於瓶子1的頂部空間中的真空作用的影響。
虹吸芯3的臨界尺寸取決於液體的表面張力、虹吸芯3和液體的親和性(即接觸角)以及瓶子1的頂部空間中產生的真空度。特別地，我們發現，如果用小於約4微米的平均微孔尺寸製造虹吸芯3，瓶子1的頂部空間的真空作用可以大大地減小。特別地，我們發現，最優選地，虹吸芯3的平均微孔尺寸小於約1微米。當虹吸芯3的平均微孔尺寸小於4微米，並且優選地小於1微米時，我們發現虹吸芯3還是能夠有效地發揮從瓶子1向虹吸芯3的表面輸送液體的作用。
當使用本發明的裝置時，不需要在瓶子1的上部或者在瓶頸封閉件2中提供一個通氣孔，因為真空作用實質性地減小了。通過取消通氣孔，也消除了由於存在通氣孔所產生的溢出或洩露問題。
虹吸芯3的平均微孔尺寸可以通過任意用於測定孔隙率和微孔尺寸分布的標準檢測測定。例如水銀孔隙率測量是一種給出關於剛性的虹吸芯的孔隙率和多孔尺寸分布的信息的方法。它是基於作為增量施加的壓力的函數而擠入虹吸芯3中的水銀量的增加差量的測量。
我們發現，使用平均孔隙率小於約4微米，並且優選地小於約1微米的虹吸芯3的另一個優點是，小的孔隙率降低了液體經虹吸芯3本身溢出或者洩露的機率。因為虹吸芯3的上表面暴露於周圍空氣，如果顛倒了瓶子1，液體有可能經過常規微孔尺寸的虹吸芯洩露出。然而，使用本發明的較小孔隙率的虹吸芯3降低了瓶子1顛倒時液體穿過虹吸芯3的能力。
虹吸芯3可以由各種材料製成。優選地虹吸芯3具有足夠的剛性以提供與虹吸芯3發生接觸的表面的最小接觸面積。例如，已經發現聚合物虹吸芯對於此目的是有效的。特別是，已經發現由超高分子量的、高密度聚乙烯(HDPE)構成的虹吸芯是適合的。這樣的虹吸芯大體地由顆粒形式的HDPE的混合物構成，並且改進所述混合物以滿足虹吸芯3的微孔指標特性。
優選地，在虹吸芯3中使用的聚合物的溶解性參數明顯地有別於含在液體中任意組分的溶解性參數。這防止了虹吸芯3膨脹(或者其它改變)，而膨脹可能導致虹吸芯3的微孔尺寸和孔隙率的改變，這會因此影響可蒸發的液體向周圍空氣中釋放的速率。
虹吸芯3也可以做成各種形狀。例如圖1示出帶有一個狹窄的下部區域的圓柱形虹吸芯3。這種虹吸芯3形狀的改變不是必需的。反之，這種形狀的變化可能在增加虹吸芯3暴露於周圍空氣的表面面積以及幫助形成在瓶子1的瓶頸5區域處的較緊密的密封從而有助於防止液體從瓶子1溢出或者洩露兩個方面都有用。可以通過許多不同的形狀的虹吸芯得到上述使用平均微孔尺寸小於約4微米，並且優選地小於1微米的虹吸芯3的好處。
如圖2中所示，還可以提供一種帶有用較大的微孔尺寸的材料製成的一個外層的虹吸芯3。在圖2中，所述較大微孔的外段3b完全地包圍虹吸芯3的暴露的部分3a。小微孔尺寸段3a伸入進瓶子1中並且與液體發生接觸。以此方式，虹吸芯3的內部3a的較小的微孔使得所述發送系統可以構造成沒有一個通氣孔，而外部3b的較大的微孔提供可蒸發的液體從虹吸芯3的暴露於周圍空氣的表面釋放的速率。然而，應當指出的是，為了提供本發明的優點，較大微孔段3b不需要如圖2中所示完全地包圍小微孔段3a的上部區域。
我們還設想，我們的以虹吸芯為基礎的發送系統可以結合一個電加熱器以促進可蒸發的物質向周圍空氣中釋放。圖3示出可以用於此目的的電加熱器7類型的例子。美國專利5,647,057描述了這樣一種插入式電加熱器，並且在這裡參引該專利。還設想了其它便於使用本發明的以虹吸芯為基礎的發送系統的裝置。例如，本發明也可以結合一個電池供電的風扇。儘管不是必需的，優選地本發明的以虹吸芯為基礎的發送系統以可拆卸的方式結合插入式電加熱器或者風扇。例如，本發明的以虹吸芯為基礎的發送系統可以構成為使瓶子1可以如圖3所示的卡扣配合方式結合一個插入式電加熱器7。
儘管圖式和說明了本發明的具體實施方式
，本領域內的技術人員可以理解，在不脫離本發明的要旨和範圍的情況下，可以作各種變化和改進。因此權利要求書預覆蓋所有在本發明的範圍內的改進。
工業應用本發明提供了一種可用作從儲存容器向暴露於空氣的表面輸送液體的裝置。我們設想這種裝置例如可以優選地用於向周圍空氣中散布芬香劑、殺蟲劑以及任何其它可蒸發的物質，以清新空氣或者對空氣除臭或者消滅氣生害蟲。
權利要求
1.一種裝置，其包括一個用於盛裝液體的容器，所述容器是不通氣的，並且在所述容器的頂面上具有一個開口；以及一個多孔虹吸芯，其具有小於約4微米的預定的平均微孔尺寸，所述虹吸芯延伸穿過所述容器的開口，以使所述虹吸芯的下部區域與所述容器中盛裝的液體接觸，並使所述虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣，其中，所述容器的開口基本上由所述虹吸芯密封。
2.如權利要求1所述的裝置，還包括一個具有一個孔的瓶頸封閉件，其中所述瓶頸封閉件緊密地裝配進所述容器的開口中，並且所述虹吸芯緊密地裝配進所述瓶頸封閉件的所述孔中，使得所述容器的開口基本上由所述瓶頸封閉件和所述虹吸芯密封。
3.如權利要求2所述的裝置，其中，所述虹吸芯由高密度聚乙烯構成。
4.如權利要求2所述的裝置，還包括一個包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面的至少一部分的多孔材料製成的外層，其中所述外層的預定的平均微孔尺寸大於所述虹吸芯的預定的平均微孔尺寸。
5.如權利要求4所述的裝置，其中，所述外層完全地包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面。
6.如權利要求1所述的裝置，還包括一個布置在所述虹吸芯附近的加熱器，所述加熱器用於加熱經所述虹吸芯吸入的液體。
7.如權利要求6所述的裝置，其中，所述加熱器是一種插入式電加熱器。
8.一種裝置，其包括一個用於盛裝液體的容器，所述容器是不通氣的，並且在所述容器的頂面上具有一個開口；以及一個多孔虹吸芯，其具有小於約1微米的預定的平均微孔尺寸，所述虹吸芯延伸穿過所述容器的開口，以使所述虹吸芯的下部區域與所述容器中盛裝的液體接觸，並使所述虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣，其中，所述容器的開口基本上由所述虹吸芯密封。
9.如權利要求8所述的裝置，還包括一個具有一個孔的瓶頸封閉件，其中所述瓶頸封閉件緊密地裝配進所述容器的開口中，並且所述虹吸芯緊密地裝配進所述瓶頸封閉件的所述孔中，使得所述容器的開口基本上由所述瓶頸封閉件和所述虹吸芯密封。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述虹吸芯由高密度聚乙烯構成。
11.如權利要求9所述的裝置，還包括一個包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面的至少一部分的多孔材料製成的外層，其中所述外層的預定的平均微孔尺寸大於所述虹吸芯的預定的平均微孔尺寸。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，所述外層完全地包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面。
13.如權利要求8所述的裝置，還包括一個布置在所述虹吸芯附近的加熱器，所述加熱器用於加熱經所述虹吸芯吸入的液體。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述加熱器是一種插入式電加熱器。
15.一種裝置，其包括一種液體；一個用於盛裝所述液體的容器，所述容器是不通氣的，並且在所述容器的頂面上具有一個開口；以及一個多孔虹吸芯，其具有小於約4微米的預定的平均微孔尺寸，所述虹吸芯延伸穿過所述容器的開口，以使所述虹吸芯的下部區域與所述容器中盛裝的液體接觸，並使所述虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣，其中，所述容器的開口基本上由所述虹吸芯密封。
16.如權利要求15所述的裝置，還包括一個具有一個孔的瓶頸封閉件，其中所述瓶頸封閉件緊密地裝配進所述容器的開口中，並且所述虹吸芯緊密地裝配進所述瓶頸封閉件的孔中，使得所述容器的開口基本上由所述瓶頸封閉件和所述虹吸芯密封。
17.如權利要求16所述的裝置，其中，所述虹吸芯由高密度聚乙烯構成。
18.如權利要求16所述的裝置，其中，還包括一個包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面的至少一部分的多孔材料製成的外層，其中所述外層的預定的平均微孔尺寸大於所述虹吸芯的預定的平均微孔尺寸。
19.如權利要求18所述的裝置，其中，所述外層完全地包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面。
20.如權利要求15所述的裝置，還包括一個布置在所述虹吸芯附近的加熱器，所述加熱器用於加熱經所述虹吸芯吸入的液體。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述加熱器是一種插入式電加熱器。
22.一種裝置，其包括一種液體；一個用於盛裝所述液體的容器，所述容器是不通氣的，並且在所述容器的頂面上具有一個開口；以及一個多孔虹吸芯，其具有小於約1微米的預定的平均微孔尺寸，所述虹吸芯延伸穿過所述容器的開口，以使所述虹吸芯的下部區域與所述容器中盛裝的液體接觸，並使所述虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣，其中，所述容器的開口基本上由所述虹吸芯密封。
23.如權利要求22所述的裝置，還包括一個具有一個孔的瓶頸封閉件，其中所述瓶頸封閉件緊密地裝配進所述容器的開口中，並且所述虹吸芯緊密地裝配進所述瓶頸封閉件的所述孔中，使得所述容器的開口基本上由所述瓶頸封閉件和所述虹吸芯密封。
24.如權利要求23所述的裝置，其中，所述虹吸芯由高密度聚乙烯構成。
25.如權利要求23所述的裝置，還包括一個包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面的至少一部分的多孔材料製成的外層，其中所述外層的預定的平均微孔尺寸大於所述虹吸芯的預定的平均微孔尺寸。
26.如權利要求25所述的裝置，其中，所述外層完全地包圍所述虹吸芯的暴露於周圍空氣的表面。
27.如權利要求22所述的裝置，還包括一個布置在所述虹吸芯附近的加熱器，所述加熱器用於加熱經所述虹吸吸入的液體。
28.如權利要求27所述的裝置，其中，所述加熱器是一種插入式電加熱器。
全文摘要
一種以虹吸芯為基礎的發送系統，包括一個用於盛裝液體的容器(1)。容器(1)在其頂表面上具有一個開口並且是不通氣的。一個具有小於約4微米，並且優選地小於約1微米的預定的平均微孔尺寸的多孔虹吸芯(3)延伸穿過容器的開口。當給容器加入液體時，多孔虹吸芯的下部區域與液體接觸，而所述多孔虹吸芯的上部區域暴露於周圍空氣。容器的開口也基本上由插入的多孔虹吸芯密封。
文檔編號A61L9/12GK1700932SQ03825214
公開日2005年11月23日 申請日期2003年9月19日 優先權日2002年10月8日
發明者K·L·科塔裡, A·E·威克絲, P·P·瓦拉納斯 申請人:詹森父子公司