Устройство для выделения летучих веществ и выделительный мембранный элемент для данного устройства
Группа изобретений относится к устройствам для выделения летучих веществ. Выделительный мембранный элемент для выделения посредством испарения летучих веществ, нанесенных на него, содержит лист материала и отклоняющие средства, образованные на или в материале листа. Отклоняющие средства образуют траекторию минимальной длины на листе для летучего вещества, проходящего вдоль нее между по меньшей мере частью первого края и противоположным вторым краем листа, при этом длина траектории минимальной длины больше расстояния между первым и вторым краями вдоль поверхности листа. Группа изобретений относится также к выделительному устройству, содержащему указанный выделительный элемент. Группа изобретений позволяет повысить компактность выделительного мембранного элемента при одновременном увеличении времени испарения летучего вещества. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.
Настоящее изобретение относится к выделительному устройству для выделения летучих веществ, в частности, душистых веществ, инсектицидов, репеллентов для отпугивания насекомых, противовирусных/антибактериальных средств, противозастойных ингаляционных средств, феромонов и аттрактантов, но возможные летучие вещества не ограничены вышеуказанными.
Известны различные типы устройств для выделения душистых веществ. Некоторые состоят из куска материала, который пропитан летучими химическими веществами с запахом. Тем не менее, несмотря на то, что подобные изделия сначала обеспечивают высокие уровни выдачи запахов, данные уровни снижаются по мере уменьшения концентрации химических веществ с запахом в материале. Аналогичные недостатки существуют в случае освежителей воздуха на основе геля, в которых душистое вещество предусмотрено в виде геля и испаряется в воздух.
Известны выделительные устройства, в которых летучее вещество хранится в резервуаре и подается на выделительный материал и которые предназначены для преодоления подобных недостатков В частности, имеются так называемые «включаемые» выделительные устройства, в которых летучее вещество выделяется с помощью нагретого фитиля для ускорения испарения.
Кроме того, фитиль может быть использован для выделения душистого вещества из резервуара. Тем не менее, поскольку душистые вещества, как правило, содержат разные «ноты», которые испаряются с разными скоростями (при этом «начальные (головные, верхние)» ноты испаряются быстрее, чем «завершающие (конечные)» ноты), подобные фитили обычно становятся насыщенными и заполненными наименее летучими «завершающими нотами» душистого вещества и носителем, так что их эффективность, следовательно, снижается со временем. Душистое вещество может содержать ряд компонентов душистого вещества, растворители и остатки. Различные компоненты обеспечивают характер или профиль испарения душистого вещества, и они имеют разную летучесть в диапазоне от начальной ноты (головной, верхней) до завершающих нот (конечных). Исторически парфюмеры использовали завершающие ноты для сохранения характеристик обычных душистых продуктов в течение продолжительного времени, поскольку летучие начальные ноты имеют тенденцию не сохраняться длительно.
Задача настоящего изобретения состоит в преодолении или уменьшении, по меньшей мере, одного из недостатков предшествующего уровня техники.
В соответствии с одним аспектом изобретения разработан выделительный мембранный элемент, который содержит лист, который предпочтительно является по существу плоским и имеет извилистую траекторию, образованную между концом для нанесения, на котором наносят летучее вещество, как правило, содержащееся в жидкости-носителе, и противоположным концом, по направлению к которому летучее вещество проходит в жидкости-носителе за счет капиллярности, гравитации или комбинации капиллярности и гравитации, испаряясь по мере прохождения. Извилистая траектория обеспечивает регулирование скорости, с которой вещество проходит вдоль листа. В вариантах осуществления, в которых гравитация используется для «продвижения» потока вещества вниз по листу, извилистая траектория может уменьшить очевидное воздействие гравитации посредством предотвращения полностью вертикального потока вещества вниз по листу. Гравитационное течение устраняет необходимость в концевом источнике энергии, предназначенном для перекачивания вещества. Кроме того, нанесение нового летучего вещества на верхнюю часть листа в вариантах осуществления обеспечивает вымывание любого остатка от ранее нанесенного вещества при проходе вниз по листу для уменьшения засорения и обусловленного этим ухудшения эксплуатационных характеристик. Лист эффективно смачивается вновь нанесенной жидкостью-носителем и летучим веществом для «вымывания» вниз уже нанесенного вещества и поддержания листа чистым для удерживания большего количества вещества, подлежащего испарению. Извилистая траектория обеспечивает увеличение длины траектории для любого заданного размера листа. Следовательно, лист может быть выполнен более компактным, чем было бы возможно в противном случае, и можно уменьшить дополнительные конструктивные элементы, предназначенные для обеспечения опоры для листа. Данные факторы также могут служить для снижения затрат на изготовление листа.
Подобный мембранный элемент может обеспечить постоянное или почти постоянное испарение летучего вещества, а также постоянные соотношения различных химических соединений в летучем веществе в течение продолжительного времени. Следовательно, интенсивность запаха и особый запах не изменяются существенным образом в течение срока службы выделительного устройства. В случае использования инсектицида, репеллента для отпугивания насекомых, противовирусного/антибактериального средства, противозастойного ингаляционного средства, феромона или аттрактанта выделение является постоянным, так что дозировка выделяемых веществ также будет по существу постоянной.
Лист предпочтительно является проницаемым. Лист может быть пористым и/или представлять собой тканый материал, и/или проницаемость может быть обеспечена вследствие образования перфораций и/или выполнения сквозных отверстий в листе.
Лист может быть образован из бумаги или другого материала на основе целлюлозы. Там, где образованы отверстия, они могут быть круглыми или могут быть удлиненными в направлении поперек листа, но в вариантах осуществления - под углом к горизонтали, который может составлять приблизительно 30°. Подобные отверстия могут образовывать отклоняющие средства для образования извилистой траектории на листе. Они могут быть образованы с рисунком в елочку или с изометрическим рисунком, так что направления простирания отверстий, соседних в направлении между первым и вторым краями, проходят противоположно по отношению к направлению между первым и вторым краями. Выполнение подобных отверстий делает материал листа, находящийся между двумя основными противоположными поверхностями, открытым для воздействия атмосферы, и означает, что летучее вещество, носителем которого является внутренний материал листа, также будет открыто для воздействия атмосферы и может испаряться, что уменьшает блокирование центрального материала листа веществом-носителем, нанесенным на лист. Это также обеспечивает увеличение отношения площади поверхности к массе для листа. Кроме того, подобная проницаемость листа обеспечивает возможность размещения множества листов так, чтобы их основные поверхности были параллельны, для увеличения общей площади поверхности для испарения без увеличения размера используемого листа, в результате чего выделительное устройство, в котором закреплены листы, сохраняется компактным. Угловая подобная сетке форма может быть создана посредством подобных отверстий или посредством непроницаемого материала.
В вариантах осуществления изобретения на листе может быть предусмотрен непроницаемый материал, который фактически разделяет лист на две зоны. В первой зоне образованы отклоняющие средства, и летучее вещество нанесено на одном ее конце и перемещается к другому концу. На другом конце две зоны могут быть соединены так, что летучее вещество может при этом перемещаться обратно в другой зоне до места, в котором лист соединен со вторым листом, имеющим такую же или аналогичную форму и/или назначение, что и первый лист. В этом случае летучее вещество может перемещаться вниз по второму листу. Второй лист также может иметь две зоны или может иметь только одну зону с отклоняющими средствами. Это может повторяться необходимым образом для получения требуемой общей длины траектории для летучего вещества. В альтернативном варианте все листы могут иметь одну зону и могут быть соединены от основания первого листа до основания второго и от верхней части второго до верхней части третьего и т.д. для образования траектории потока. В альтернативном варианте множество листов могут быть установлены и могут снабжаться летучим веществом независимо. В частности, непроницаемый элемент может простираться от первого конца или края по направлению ко второму концу или краю для разделения первого края и, по меньшей мере, части листа на две части, при этом первая часть листа будет содержать отклоняющие средства и вторая часть листа будет обеспечивать прямой соединительный канал от зоны второго края до второй части первого края для того, чтобы вещество, которое достигло второго края, могло «вернуться» ко второй части первого края.
Лист может быть образован, например, из волокон тканого материала или из пластиков, таких как сложный полиэфир, или из целлюлозы. Непроницаемый материал может быть размещен на листе для образования извилистой траектории. Непроницаемые зоны могут простираться по существу параллельно друг другу, при этом соседние зоны будут простираться от противоположных боковых краев листа и каждая из зон будет обеспечивать образование зазора между противоположным краем и непроницаемой зоной, при этом сторона материала, на которой образован зазор, попеременно изменяется в направлении вниз на листе от первого края до второго края. Лист может быть образован из тканого материала, такого как сетчатая ткань с шестиугольными ячеями, при этом тканый материал образует по существу шестигранные промежутки типа сот. Шестиугольники могут быть правильными или неправильными; могут быть образованы промежутки другой формы, отличной от шестиугольной, такие как восьмиугольные и т.д. Промежутки образованы так, что тканый материал не проходит прямо от одного края листа до другого, но промежутки «прерывают» тканый материал. Таким образом, создается извилистая траектория между краями листа.
В соответствии с первым аспектом изобретения разработан лист по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные признаки первого аспекта приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В вариантах осуществления изобретения отклоняющие средства могут содержать непроницаемый материал или на поверхности листа, или проникающий в материал листа. Материал листа может содержать тканый полиэфирный материал. Непроницаемый материал может быть выполнен в виде ряда параллельных линий, образующих извилистую траекторию от верхней (при использовании) части листа до нижней (при использовании) части. Непроницаемый материал может быть нанесен на лист посредством использования гелевой ручки или тому подобного или может быть образован из таких же материалов, как используемые в гелевой ручке, или из материалов, аналогичных используемым в гелевой ручке, например, растворимых в воде биополимеров, таких как ксантановая камедь или трагантовая камедь, или полиакрилатные загустители разных типов. В альтернативном варианте может быть использован суперклей. Соседние линии могут проходить от чередующихся сторон листа на части протяженности листа в направлении поперек листа, по меньшей мере на половине протяженности в направлении поперек листа, чтобы оставить зазор, через который может проходить летучее вещество. Это создает извилистый или «змеевидный» проход вниз по листу. И в данном случае летучее вещество может проходить по листу или за счет капиллярности, или под действием гравитации, или за счет обоих данных факторов. Извилистая траектория ослабляет воздействие гравитации, а также обеспечивает получение удлиненного пути потока для того, чтобы можно было обеспечить больше времени для испарения летучего вещества из листа. Отклоняющие средства могут содержать непроницаемые элементы, которые могут быть образованы посредством сплавления материала листа. Это может обеспечить соединение волокон листа вместе для образования сплошного барьера, через который летучее вещество не проходит или который тормозит прохождение летучего вещества через него. Расплавление/размягчение может быть осуществлено посредством использования лазера или нагретого приспособления или штампа.
Лист может быть включен в выделительное устройство, например, как раскрыто в патенте США 6631891 или патенте США 7360671. В данном случае предусмотрен резервуар, в котором содержится летучее вещество. Фитиль простирается по существу вертикально вниз в резервуар. Лист может быть расположен относительно резервуара так, чтобы обеспечить возможность подачи летучего вещества сифонированием в верхнюю часть листа. В альтернативном варианте подача в фитиль может осуществляться за счет постоянного гидростатического напора, создаваемого посредством резервуара с компенсированным давлением, раскрытого в патенте США 7360671. Эффективная постоянная высота расположения дна резервуара при использовании выделительного устройства, описанного в данных двух документах, обеспечивает по существу постоянную скорость потока летучего вещества к верхней части листа.
Материал, используемый для листа в вышеуказанном патенте США 6631891, представляет собой ткань из полиэфирных волокон. Известно, что сложный полиэфир является стабильным материалом, на который многие летучие вещества не оказывают отрицательного воздействия и который широко используется для фитилей, предназначенных для перемещения душистого вещества за счет капиллярности и выделения душистого вещества из их наружной поверхности. Гладкость характеристической поверхности каждого полиэфирного элементарного волокна сделала его пригодным для использования в качестве фитиля вследствие липкости камедей и остатков, которые имеют тенденцию оставаться после испарения душистого вещества. В том случае, когда полиэфирные элементарные волокна собраны вместе для образования фитиля, он создает очень хорошее средство для обеспечения капиллярности. Несмотря на это, вследствие свойств душистого вещества он может постепенно «закупориваться» во время использования. В возможном варианте это может повлиять на его характеристики как средства перемещения и выделения душистого вещества.
В изобретении тканый полиэфирный материал может использоваться в качестве выделительного мембранного элемента, на который душистое вещество подают в верхнюю часть мембранного элемента для преодоления эффектов постепенного закупоривания вследствие накопления остатков. Сила тяжести и капиллярные силы действуют совместно для заполнения тканевого мембранного элемента душистым веществом. Принцип приведения системы в действие представляет собой сифон. Сторона подачи сифона, предусмотренная в резервуаре, удерживается на постоянном уровне высоты, в то время как выделительный мембранный элемент представляет собой другую «сторону» сифона. На сифон оказывается воздействие, заключающееся в том, что гравитация вызывает приложение большего усилия к столбу жидкости, находящейся на тканевом мембранном элементе. Душистое вещество непрерывно проходит вниз по мембранному элементу с регулируемой скоростью. Растворители в душистом веществе «промывают» питающий фитиль и мембранный элемент для предотвращения накапливания остатков. Это обеспечивает поддержание таких характеристик, что скорость испарения будет линейной. Нижняя часть мембранного элемента может быть соединена с приемником (например, поглощающими гранулами или пористыми пластиками), который принимает липкие остатки, которые вымываются вниз завершающими нотами душистого вещества.
Для получения наилучшего эффекта от душистого вещества необходимо ослабить воздействие гравитации и увеличить длину траектории, по которой душистое вещество проходит вниз по мембранному элементу. Дело обстоит так, что большая часть душистого вещества выходит из испарительного мембранного элемента, а не проходит слишком сильно вниз в приемник. Очевидно, требуется, чтобы некоторое количество доходило до приемника, чтобы предотвратить закупоривание/засорение мембранного элемента. В патенте США 6631891 описано изобретение, раскрывающее, каким образом это может быть осуществлено посредством способа физического изгибания мембранного элемента с приданием ему волнистости вокруг опорной рамы. Это обеспечивает увеличение длины траектории, так что жидкому продукту придется пройти на дополнительное расстояние, что обеспечивает больше времени для испарения летучих веществ из мембранного элемента. Душистое вещество конфигурируется в виде извилистой цепи молекул, и их полная суммарная угловая дислокация означает, что воздействие гравитации значительно уменьшается по сравнению с тем, которое было бы, если бы столб был расположен вертикально. Два фактора, а именно ослабленная гравитация и увеличенная длина траектории, действуют совместно для уменьшения скорости потока с целью максимизации испарительной способности мембранного элемента. Тем не менее, подобный изогнутый мембранный элемент приводит к увеличению размера устройства и требует дополнительных стадий изготовления.
Ранее полагали, что сложный полиэфир - это единственный тип материала, который может быть использован вследствие гладкой поверхности каждого из элементарных волокон. Однако теперь автор изобретения установил, что также могут быть использованы материалы других типов, например, поглощающая бумага/картон и пористые пластики. Мембранные элементы из поглощающей бумаги обладают высокой проницаемостью, поскольку большая часть поверхности обрезана. Это создает возможность размещения нескольких мембранных элементов рядом друг с другом. Это позволяет создать средство с высокой испарительной способностью в сравнительно компактном огороженном пространстве.
Высокая плотность расположения отклоняющих средств на листе, которые в вариантах осуществления имеют вид отверстий, обеспечивает большое отношение площади поверхности к объему. Использование рисунка «в елочку» для расположения отверстий с целью создания извилистых путей для потока обеспечивает уменьшение воздействия гравитации и замедление перемещения вещества вниз по листу, в результате чего увеличивается время нахождения вещества на листе.
Проницаемость перфорированного мембранного элемента делает его чувствительным к движению воздуха, так что выделение усиливается, когда, например, человек движется рядом с выделительным устройством.
Извилистая траектория обеспечивает подвод душистого вещества к краю каждого отверстия. Вырезание отверстий в поверхности листа обеспечивает возможность выделения душистого вещества из внутренних волокон бумаги.
Испарительное средство непрерывного действия особенно пригодно для выделения инсектицидов, а также душистых веществ. Кроме того, два или три мембранных элемента могут быть соединены последовательно, например, с расстоянием между ними, составляющим приблизительно 3 мм, для получения компактной системы с большой площадью поверхности. Однако для веществ с высокой летучестью может отсутствовать необходимость в нескольких листах.
Бумага (целлюлоза) используется в производстве душистых веществ/парфюмерной промышленности в целях функционирования в качестве резервуара и отклоняющего средства. Она представляет собой очень стандартный, простой и недорогой, но очень неэффективный материал с точки зрения постоянного выделения душистого вещества при ее использовании в обычных выделительных устройствах.
Было установлено, что поглощающая бумага и пористые пластиковые листы могут функционировать в вариантах осуществления настоящего изобретения при их модифицировании посредством перфорирования их поверхности или выполнения других отклоняющих средств для образования извилистой траектории, проходящей через лист. Например, отклоняющие средства могут содержать, по меньшей мере, один непроницаемый элемент, через который летучее вещество не может проходить. Отклоняющие средства могут содержать множество смещенных параллельных элементов. Элемент(-ы) может(могут) быть образован(-ы) посредством сплавления или термосварки материала листа.
Мембранный элемент может быть использован в качестве средства выделения для выделения летучих веществ, например, душистых веществ, инсектицидов, репеллентов для отпугивания насекомых, противовирусных/антибактериальных средств, противозастойных ингаляционных средств, феромонов и аттрактантов, но возможные летучие вещества не ограничены вышеуказанными. Кроме того, за счет перфорирования листовых материалов он представляет собой более простую, компактную и недорогую альтернативу по отношению к тканевой системе с опорными конструктивными элементами, используемой в патенте США 6631891.
Как описано выше, основные (выделяющие) поверхности листа образованы рассеивающим листом, на котором с высокой плотностью расположены отверстия с правильным рисунком «в елочку». Лист может быть образован из поглощающей бумаги, жесткого картона, ткани или пористого пластика. Толщина рассеивающего мембранного элемента может варьироваться в соответствии с тем, какой материал, например, бумага, картон или пористый пластик, используется. На поверхности мембранного элемента с высокой плотностью расположены отверстия, вырезанные на его поверхности, так что объем материала значительно уменьшен. Это уменьшает «нагружение» его душистым веществом и в результате создает ситуацию, при которой больше площади его поверхности по отношению к его объему будет открыто для воздействия в целях испарения душистого вещества.
В результате получают перфорированный рассеивающий лист, который обладает высокой проницаемостью, так что любое слабое возмущение, конвекционные потоки воздуха, притоки воздуха и движение людей и т.д. будут способствовать дополнительному испарению для распространения душистого вещества вокруг.
В альтернативном варианте может быть предусмотрено использование тканого материала, такого как сетчатая ткань с шестиугольными ячеями, который образует извилистую траекторию между противоположными краями листа и функционирует аналогично описанному выше материалу. Подобный материал имеет отверстия, которые образуют отклоняющие средства и извилистую траекторию.
Капиллярные силы и сила тяжести действуют совместно для нагружения/заполнения рассеивающего листа. Сила тяжести становится более доминирующей по мере уменьшения капиллярных сил при «нагружении» листа. Сила тяжести действует в вертикальном направлении вниз на каждую молекулу жидкости в столбе, на молекулу в отдельности и совокупность молекул. Следовательно, прямолинейная траектория, которая была выровнена в вертикальном направлении, заставляет жидкость течь вниз по листу слишком быстро, что не обеспечивает достаточно времени для испарения.
Можно видеть, что траектория, занимаемая одной молекулой на мембранном элементе с рисунком «в елочку»/сетчатой тканью с шестиугольными ячеями, является извилистой. Поскольку молекула перемещается из верхней части в нижнюю часть мембранного элемента вдоль «извилистой траектории», расстояние будет больше, чем фактическая длина мембранного элемента в вертикальном направлении. Испарительная способность может быть прямо пропорциональна площади поверхности мембранного элемента или каждого мембранного элемента.
Другим действующим фактором является гравитация, действующая на каждую молекулу в отдельности и весь столб молекул в совокупности. Большая часть траектории, занимаемой столбом жидкости, расположена под некоторым углом (в наклонной плоскости) относительно вертикали. Это уменьшает воздействие гравитации, действующей на столб жидкости. Перфорации на поверхности листа придают ему высокую проницаемость и, следовательно, делают его очень чувствительным к любому малому движению окружающего воздуха. Кроме того, в случае тканого материала, такого как сетчатая ткань с шестиугольными ячеями, сила натяжения, приложенная к противоположным краям, будет влиять на скорость перемещения жидкости на листе. В частности, при большем натяжении «пространства» растягиваются в одном направлении и имеют тенденцию к сдавливанию в направлении, перпендикулярном к данному направлению. Таким образом, степень извитости волокон тканого материала от противоположных краев уменьшается. Даже если лист не подвергается «сдавливанию» за счет приложенного растягивающего усилия в направлении, перпендикулярном к направлению его действия, участки тканого материала, которые образуют стороны, которые не являются ни горизонтальными, ни вертикальными, будут приближаться к вертикали, и, следовательно, под действием силы тяжести летучее вещество будет более быстро перемещаться вниз по листу. Материал может обладать высокой проницаемостью для воздуха вследствие большой площади поверхности нитей относительно площади поверхности листа в том случае, если бы он был сплошным. Нити могут представлять собой тонкие полиэфирные элементарные нити, которые могут быть сотканы в мембранный элемент. Материал может быть самопромывающимся.
Также можно видеть, что извилистая траектория влияет на то, что душистое вещество будет окружать все без исключения отверстия на поверхности выделительного мембранного элемента при перемещении душистого вещества от верхней части мембранного элемента по направлению к нижней части. Капиллярные силы вместе с силой тяжести способствуют равномерному распределению душистого вещества по поверхности перфорированного мембранного элемента. Система, в которой используются два мембранных элемента, может быть соединена таким образом, чтобы образовать систему «ленточных конвейеров» для выделения душистого вещества. Нижняя часть первого мембранного элемента может быть соединена с нижней частью второго мембранного элемента. В такой конструкции потоки на каждом мембранном элементе будут противоположными (один будет проходить вверх и один вниз). Мембранный элемент может быть установлен в выделительном устройстве, которое может включает в себя резервуар для хранения летучего вещества перед его выделением. Мембранный элемент устройства может быть намотан так, что боковые края мембранного элемента, простирающиеся между первым и вторым краями, будут соединены друг с другом вдоль, по меньшей мере, части их длины.
Выделительный мембранный элемент может быть закреплен вокруг резервуара. Может быть предусмотрен фитиль, простирающийся от резервуара до выделительного мембранного элемента и сообщающийся по текучей среде с верхней частью выделительного мембранного элемента или с зоной рядом с верхней частью выделительного мембранного элемента для подвода летучего вещества к ней.
В альтернативном варианте лист может быть свернут в цилиндр. В противном случае конфигурация листа может быть такой, как описанная выше. Цилиндрическая или другая конструкция в виде замкнутого контура с осью цилиндра или продольной осью, подлежащей размещению вертикально при использовании, позволяет разместить резервуар, который предусмотрен для хранения летучего вещества, подлежащего выделению, внутри цилиндра, который образует компактную и эффективную конструкцию. «Открытость» (отверстия) мембранного элемента позволяет видеть резервуар, находящийся внутри.
В соответствии со вторым аспектом изобретения разработано выделительное устройство, предназначенное для выделения летучих веществ посредством испарения. Устройство может содержать приемник, предназначенный для улавливания летучего вещества, которое не испарилось после нанесения на средство выделения. Приемник может включать в себя поглощающий материал для удерживания летучего вещества. Поглощающий материал может иметь вид поглощающих гранул или пористого пластика. Таким образом, летучее вещество и вещество-носитель, также обычно жидкость, которое улавливается в приемнике, может удерживаться, даже если ориентация приемника будет изменена. Предпочтительно, если приемник не касается непосредственно средства выделения для избежания ситуации, при которой поглощающий материал будет фактически всасывать вещество-носитель и летучее вещество, проходящие через средство выделения, в приемник более быстро, чем желательно, в результате чего время нахождения на средстве выделения будет уменьшено до продолжительности, меньшей чем желательная. Выделительное устройство может представлять собой автономное устройство или может быть встроено, например, в устройство бытового или промышленного назначения, предназначенное для кондиционирования воздуха или обеспечения циркуляции воздуха.
Приемник может быть предусмотрен в основании выделительного устройства в виде полости, которая может быть огорожена и может быть закрыта крышкой, которая имеет отверстие малого размера для приема дренажного элемента в виде, например, пористого стержня диаметром 3 мм. Полость может служить в качестве приемника, и она может быть заполнена пористым гранулированным материалом, кристаллами, целлюлозой или пористым пластиком, который будет принимать избыточное вещество из дренажного элемента. В вариантах осуществления в верхнюю часть мембранного элемента душистое вещество подается из фитиля за счет образования контакта с деформируемой прокладкой. Она может быть сдавливаемой для поглощения душистого вещества, которое может быть использовано для первоначального заполнения верхней части мембранного элемента, так что он может быть заполнен быстрее, чем только за счет капиллярности. Изолирующий элемент удаляют с поверхности прокладки, так что устройство может быть приведено в действие.
Приемник может улавливать остатки, перемещаемые менее летучими компонентами вещества. В результате лист может быть по существу свободным от остатков, что обеспечивает, следовательно, линейную характеристику потери массы душистого вещества в течение срока службы изделия. В резервуаре размещено средство поддержания постоянного уровня, описанное в патенте США 7360671, которое может представлять собой трубку, окружающую питающий фитиль. Когда резервуар опорожнится, в приемнике могут находиться поглощенные вымытые вниз остатки, включая летучие компоненты жидкости с более низкой летучестью. Замена модуля с резервуаром для душистого вещества может позволить устройству продолжать работать с максимальной эффективностью. При обычных обстоятельствах перфорированный рассеивающий мембранный элемент не потребует замены вследствие постоянного промывания системы на основе действия сифона. Приемник и резервуар могут быть выполнены в виде одного модуля, который может быть заменен за одно действие.
В альтернативных вариантах осуществления приемник может быть не предусмотрен, например, он может быть не предусмотрен в тех случаях, когда никакой остаток от вещества-носителя или вещества, подлежащего выделению, не достигает основания мембранного элемента до испарения. В этом случае основание резервуара, в котором содержится вещество-носитель, может быть расположено так, что оно будет находиться рядом с основанием выделительного устройства.
Основание выделительного устройства может полностью или частично соответствовать резервуару. Таким образом, вещество, подлежащее выделению, может храниться с наиболее низким возможным уровнем. Это создает стабильное выделительное устройство с более низко расположенным центром тяжести.
Резервуар, образованный так, может быть сменным. Резервуар, образованный таким образом, может быть выполнен из прозрачного материала, такого как пластик с защитой от ультрафиолетового излучения. Это позволит пользователю определить, когда вещество, подлежащее выделению, будет израсходовано.
Объем резервуара предпочтительно больше объема вещества, подлежащего выделению и подводимого посредством резервуара. Таким образом, если устройство будет опрокинуто на бок, получающийся в результате уровень жидкости может быть ниже уровня, при котором она может вытечь из резервуара. Например, он может быть ниже уровня приспособления, предназначенного для подачи вещества, подлежащего выделению, такого как фитиль, при опрокидывании приспособления.
Лист или листы по вариантам осуществления изобретения могут быть использованы в качестве средств выделения в выделительном устройстве в соответствии со вторым аспектом.
Далее детализированные варианты осуществления изобретения будут описаны только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг.1 показывает лист материала, предназначенный для выделения - путем испарения - летучего вещества, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
фиг.2а показывает лист материала в соответствии с модификацией первого варианта осуществления изобретения;
фиг.2b показывает лист материала в соответствии с дополнительной модификацией первого варианта осуществления изобретения;
фиг.3 показывает выделительное устройство, включающее в себя лист материала в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг.4 показывает лист в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
фиг.5 показывает лист материала в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
фиг.6 показывает разновидность второго варианта осуществления изобретения;
фиг.7 показывает вид в перспективе варианта по фиг.6;
фиг.8 представляет собой график, показывающий постоянную скорость испарения летучего вещества из листа в соответствии со вторым вариантом осуществления в выделительном устройстве;
фиг.9 и 10 показывают дополнительный вариант осуществления изобретения; и фиг.11 и 12 показывают еще один дополнительный вариант осуществления изобретения.
Фиг.1 показывает выделительный мембранный элемент 10 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, предназначенный для выделения посредством испарения летучих веществ, нанесенных на него, который содержит по существу плоский лист 20 материала и отклоняющие средства 30, образованные в плоскости листа 20, при этом отклоняющие средства 30 образуют траекторию минимальной длины в плоскости листа 20 между, по меньшей мере, частью первого края 40 и противоположным вторым краем 50 листа, при этом указанная траектория минимальной длины имеет большую длину по сравнению с расстоянием между первым и вторым краями 40, 50.
В данном варианте осуществления отклоняющие средства 30 выполнены в виде удлиненных отверстий 30 со скругленными или полукруглыми концами, направление удлинения которых проходит под некоторым углом относительно направления ширины листа 20. Соседние ряды отверстий 30 расположены под углом с чередованием направления наклона от первого края 40 до второго края 50 для образования рисунка «в елочку». Соседние отверстия 30 перекрываются в направлении от первого края ко второму краю, так что между первым 40 и вторым 50 краями нет никакого прямой линии материала. Таким образом, длина траектории пути летучего вещества и носителя, перемещающихся от первого края 40 ко второму краю 50, должна быть больше расстояния между первым 40 и вторым 50 краями.
При использовании лист устанавливают вертикально, при этом первый край 40 будет находиться по существу над вторым краем 50 в вертикальном направлении. На первом крае 40 образована принимающая зона 60 для приема летучего вещества и вещества-носителя. Для предотвращения перемещения летучего вещества прямо вниз по боковым краям и, тем самым, следования его не по извилистой траектории непроницаемый материал 70 размещен на листе 20 от краевых отверстий 30а, которые являются круглыми, а не удлиненными при их расположении на листе 20. Таким образом, поскольку летучее вещество не может перемещаться через непроницаемый материал, оно будет «вынуждено» перемещаться вокруг круглых отверстий 30а при перемещении от первого края 40 ко второму краю 50. Другой признак предусматривает пропитывание поверхности листа в разных местах для предотвращения наличия прямого пути для жидкости в вертикальном направлении вниз с каждой боковой стороны листа. Непроницаемый материал 70, которым пропитан лист 20, также обеспечивает механическую опору для листа 20.
Лист в данном варианте осуществления образован из бумаги. В данном варианте осуществления обозначение бумаги - 1783/1 Hollingsworth & Vose. Толщина бумаги составляет 0,4 мм. Тонкий материал используется для уменьшения объема душистого вещества, загружаемого на лист 20, так что он обеспечивает максимизацию отношения площади поверхности к объему жидкости, содержащейся в волокнистом бумажном материале. Другая причина использования тонкого материала состоит в том, что когда систему выделения первоначально приводят в действие (посредством подачи душистого вещества в верхнюю часть листа), очевидно, что система будет «заполняться» быстрее вследствие того, что требуется меньше жидкости, которая должна быть поглощена листом. Когда душистое вещество попадает на лист, душистое вещество выделяется. Вместо бумаги также может быть использован пористый пластик.-
Рисунок «в елочку» используется не только по эстетическим соображениям, но цель состоит в уменьшении скорости потока летучей жидкости вниз по листу с тем, чтобы было достаточно времени для того, чтобы большая часть душистого вещества испарилась с его поверхности. Рисунок может обеспечить данный эффект замедления двумя совершенно различными способами.
Во-первых, извилистый путь, по которому проходит жидкость в данном варианте осуществления, более чем в 1,75 раза длиннее вертикального пути от верхней части к нижней части листа 20. Это обусловлено наличием отверстий 30, образованных путем удаления материала из поверхности листа в виде рисунка «в елочку». Вследствие необходимости перемещения на большее расстояние имеется большее время для испарения жидкости при данной скорости потока.
Во-вторых, структура бумажного листа 20 вокруг отверстий 30 обеспечивает образование единственного пути/единственной траектории для перемещения жидкости. Данная траектория является извилистой вследствие наличия чередующихся отверстий, которые имеют угол наклона относительно вертикали, составляющий, по меньшей мере, 60 градусов. Силы, действующие на молекулы жидкости, как на отдельную молекулу, так и на совокупность молекул, представляют собой капиллярные силы и силу тяжести. Капиллярность представляет собой основной воздействующий фактор, когда происходит исходное заполнение контура, по которому течет текучая среда. Как только лист 20 будет заполнен веществом, наиболее сильное влияние будет оказывать сила тяжести. Извилистая траектория на листе 20 ослабляет воздействие гравитации на жидкость, так что скорость потока будет значительно меньше, чем она была бы, если бы жидкость перемещалась вертикально.
Два фактора, представляющие собой большую длину пути и ослабление воздействия гравитации, действуют совместно. Это обеспечивает больше времени для испарения большей части продукта, но, тем не менее, позволяет компонентам с более низкой летучестью (так называемым «завершающим/конечным нотам» душистого вещества) проходить в приемник для вымывания субстратов, что предотвращает накапливание липких остатков в волокнах листа.
Фиг.2а показывает разновидность первого варианта осуществления, которая аналогична варианту осуществления, показанному на фиг.1, так что в данном документе будут описаны только отличия данной разновидности. В данной разновидности лист 20 разделен на две зоны 82, 84 посредством непроницаемого элемента 80, простирающегося от первого края 40 по направлению ко второму краю 50 для разделения первого края и, по меньшей мере, части листа 20 на две части, а именно первую зону 82 листа, содержащую отклоняющие средства (в виде удлиненных отверстий 30), и вторую зону 84, образующую прямой канал для сообщения между сообщающейся зоной 86 рядом со вторым краем 50 и второй зоной 88 первого края 40 для обеспечения возможности возврата вещества, которое дошло до второго края, во вторую зону первого края.
Места соединения в верхней части листа отмечены на фигуре стрелками, которые показывают направление потока жидкости. Можно видеть, что основная часть снабжается жидкостью из одного из мест 60 соединения для обеспечения прохода жидкости вниз по листу 20. Напротив, другое место 88 соединения принимает жидкость (через посредством канала), проходящую из нижней части листа 20.
Можно видеть, что несколько листов могут быть соединены последовательно. Посредством выполнения дополнительного аналогичного листа 20, повернутого на 180° относительно его вертикальной оси, листы могут соединены вместе последовательно способом, который обеспечивает то, что поток жидкости всегда будет проходить вниз много раз в последовательности листов. Данный признак, возможность наличия которого обеспечивается за счет проницаемости системы выделения - создаваемой отверстиями 30, может обеспечить большую результативность при данных объеме/площади/высоте выделительного устройства и позволяет получить компактную конструкцию. Кольцевые проставки (непоказанные) размещены между соседними листами 20 для удерживания их на небольшом расстоянии друг от друга. Проставки могут быть выполнены из материалов двух типов: поглощающих и непоглощающих. Таким образом, при желании несколько листов могут быть соединены в виде стопы. Первый лист размещают рядом с поглощающим компонентом, который может быть расположен в фиксированном положении на коллекторе, так что он может принимать подаваемое вещество из прокладки, прижимаемой вниз к нему. Другой лист или листы может/могут быть собран/собраны при использовании проставки соответствующего типа между ними. В альтернативном варианте подаваемый жидкий продукт может быть подведен к первому листу через посредство коллектора, состоящего из двух цилиндрических стержней, перпендикулярных к мембранным элементам. Резервуар/фитиль обеспечивает подачу душистого вещества к прокладке, расположенной внутри верхней части наружного ограждающего элемента, которая прижимается вниз для входа в контакт с коллектором.
Высота выделительных листов 20 может варьироваться в соответствии с углами наклона отверстий 30 на поверхности и летучестью вещества, подлежащего выделению. Увеличение высоты мембранного элемента приводит к увеличению высоты столба жидкости, «опору» для которого обеспечивает выделительный лист. Это более эффективно при выделении продукта/вещества вследствие эффекта «утончения» столба жидкости под действием силы тяжести, действующей на более длинный столб жидкости, что обеспечивает увеличение площади поверхности испарения.
Непроницаемые элементы могут простираться на всей протяженности, по меньшей мере, боковых краев листа для обеспечения опоры для листа поглощающей бумаги.
Фиг.2b показывает дополнительный вариант конструкции по фиг.2а, который такой же, как конструкция по фиг.2а, за исключением того, что на втором крае выполнена выступающая часть 90, которая позволяет летучему веществу и веществу-носителю, которые достигли второго края 50 листа 20, капать вниз из листа 20, например, в приемный резервуар, такой как приемник, подобный описанному ниже. Кроме того, в данном варианте осуществления зона сообщения между первой и второй зонами 82, 84 рядом со вторым краем была перекрыта для предотвращения возврата вещества в верхнюю часть листа 20 через вторую часть. В альтернативном варианте вторая часть 84 и непроницаемый элемент 80 могут быть полностью исключены в данном варианте. Если некоторое количество листов будут соединены вместе последовательно, то последний лист будет иметь дренажный элемент в нижней части, который представляет собой самую низкую точку в гидростатической системе. Данный элемент входит в полость без какого-либо контакта, так что он может обеспечить капанье избыточной жидкость в приемник, содержащий гранулы с высокой поглощающей способностью или пористый пластик.
Фиг.3 показывает выделительное устройство 300, предназначенное для выделения летучих веществ посредством испарения, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Устройство 300 содержит резервуар 310 для вещества, подлежащего выдаче, средство 320 выделения, выполненное с конфигурацией, обеспечивающей возможность испарения вещества из резервуара, которое подлежит выделению, и приемник 330, расположенный при использовании ниже средства 320 выделения, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема и удерживания вещества из средства 320 выделения, которое не испарилось из средства 320 выделения.
Приемник 330 представляет собой огороженное пространство, заполненное в данном варианте осуществления поглощающими гранулами с широким спектром действия ABSOBAN PLUS типа 111/1 (111/R), при этом диаметр гранул составляет приблизительно 1 мм, и они представляют собой чрезвычайно эффективный поглотитель масел. Однако в зависимости от обстоятельств могут быть использованы другие поглощающие материалы, такие как пористый пластик.
Резервуар 310 соединен со средством 320 выделения посредством фитиля 340 и соединителя 350, с которым фитиль 340 входит в контактное взаимодействие, когда крышка 360 закрывается, что обеспечивает перемещение продукта за счет обеспечения возможности сообщения фитиля 340 с соединителем 350 и, следовательно, со средством 320 выделения, которое в настоящем изобретении представляет собой мембранный элемент, содержащий лист в соответствии с первым вариантом осуществления. В данном варианте осуществления фитиль обеспечивает подвод к листу за счет сифонирования. Тем не менее, в альтернативном варианте осуществления, в котором используется жидкость, имеющая высокую летучесть и низкую вязкость, сифонирование может не использоваться. Примером является жидкость EXXSOL D 40, ISOPAR-L и ISOPAR-M, которая используется в качестве носителя для ингредиента, предназначенного для уничтожения москитов/комаров.
Капиллярная система, обеспечивающая подвод к листу, будет такой же, но в данном случае приемник не требуется. Имеется место на листе, в котором «скорость распространения» равна «скорости испарения» (при данной температуре), и ниже данного места не будет никакого летучего вещества. Запас в резервуаре, подаваемый с постоянного уровня, в подобном варианте осуществления находится на более низком уровне по сравнению с уровнем в данной точке равновесия на выделительном листе для создания отрицательного гидростатического напора для обеспечения возможность контроля и изменяющегося регулирования. В этом случае в основе функционирования системы лежит не сифон, а капиллярность плюс испарение.
В данном варианте осуществления система в данном случае функционирует подобно сифону, и требуется большое положительное смещающее усилие для приведения жидкости в движение вниз по выделительному мембранному элементу.
Фиг.4 показывает выделительный мембранный элемент в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. В данном варианте осуществления лист предназначен главным образом для использования с инсектицидами, а не с душистыми веществами, подлежащими выделению.
Фигура показывает выделительное устройство 102, содержащее лист материала и резервуар 103 с компенсацией гидростатического давления.
Резервуар 103 с компенсацией гидростатического давления представляет собой резервуар такого типа, как показанный в патенте США 6631891 и патенте США 7360671, для получения резервуара, который может обеспечить подачу жидкого продукта с постоянного уровня при поддержании атмосферного давления. Он используется так же, как раскрыто в данных документах, для подачи летучего вещества к верхней части листа.
В составе жидкости 103, подлежащей испарению посредством данной системы выделения, используется низковязкое вещество-носитель с высокой летучестью, которое содержит активный ингредиент. Высокая летучесть и низкая вязкость жидкости обеспечивают ее перемещение сравнительно быстро по площади листа за счет капиллярности без «поддержки» со стороны гравитации. Кроме того, вследствие ее высокой летучести скорость ее испарения может быть неконтролируемо высокой, в особенности при более высоких температурах. Можно видеть, что для противодействия этому тканевый лист 108 выполнен с рядом чередующихся отклоняющих средств в виде непроницаемых зон, более точно - горизонтальных непроницаемых «стенок» 109, которые образуют траектории 118, которые в значительной степени ограничивают воздействие гравитации/силы тяжести, действующей на жидкость. Общая длина траектории с попеременно изменяющимся направлением, указанной стрелками 112/118, во много раз превышает длину листа 108 в вертикальном направлении. Данная конструкция сделает доминирующим воздействие капиллярности, поскольку горизонтальные стенки удерживают значительное количество жидкости от воздействия на нее силы тяжести. Кроме того, расстояние между непроницаемыми стенками 109 обеспечивает образование узкого прохода 123, который является одинаковым от верхней части до нижней части листа.
Путь 118/123 представляет собой однородно образованный канал, который изменяет свое направление с левого на правое и проходит вниз по листу от первого края, на котором летучее вещество добавляется, ко второму, противоположному, краю. В данном варианте осуществления отсутствует вероятность того, что жидкий продукт дойдет до нижней части листа, вследствие его летучести и при обычным диапазоне температур окружающей среды. Расстояние, на которое проходит жидкость 113, может определяться температурой окружающей среды и гидростатическими силами, создаваемыми за счет конструкции системы. Жидкость 113 будет перемещаться вдоль траектории до того места, в котором «скорость распространения равна скорости испарения». В этом месте позднее жидкость будет отсутствовать. При более высоких температурах окружающей среды жидкость перемещается на более короткие расстояния вдоль заданного пути. Обобщая данные эффекты, можно отметить, что при более низких температурах окружающей среды жидкий продукт испаряется с большей площади поверхности выделения, поскольку летучесть ниже и продукт может пройти дальше вперед вдоль его траектории до его испарения. При более высоких температурах окружающей среды жидкий продукт испаряется с меньшей площади поверхности выделения. Следовательно, выход (потеря массы) регулируется за счет данной присущей системе подачи способности компенсировать температуру, и при этом выход будет приблизительно одинаковым для некоторого диапазона температур.
Как показано на фиг.5, стенки 109 в тканевом листе 108 могут быть образованы за счет пропитывания его соответствующим материалом для образования барьера для жидкого продукта или - в альтернативном варианте - посредством лазерного средства, которое обеспечивает сварку волокон вместе в соответствующих местах. Вертикальные стенки 111 не имеют существенного значения для функционирования системы, но способствуют обеспечению механической опоры для ткани. Мембранный элемент из тканого полиэфирного материала представляет собой очень легкий материал. Его толщина составляет приблизительно 0,28 мм, и лист с длиной, составляющей 120 мм, и шириной, составляющей 60 мм, весит только приблизительно 0,75 г. Его легкость означает, что нагрузка со стороны жидкого продукта на мембранный элемент будет сравнительно низкой. Материал имеет сравнительно высокий коэффициент пористости, что обеспечивает придание ему высокой испарительной способности. Следует отметить, что имеются три «основные» волокнистые структуры, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга между любыми двумя стенками в данном варианте осуществления, хотя это может быть изменено требуемым образом. Данные структуры представляют собой пучки волокон, которые отвечают за перемещение жидкости 113 в горизонтальном направлении от одной боковой стороны к другой боковой стороне листа материала. Тонкие «уточные» структуры образуют траектории, проходящие в вертикальном направлении вниз и соединяющие все от верхней части до нижней части. Гелевая ручка с белой жидкостью была с успехом использована для образования стенок в данном варианте осуществления, несмотря на то, что также могут быть использованы другие соответствующие материалы, помимо сплавления волокон вместе для образования сплошной стенки из материала, через которую летучее вещество не может проходить.
Верхняя часть тканевого листа прикреплена к пористой пластиковой опоре 106 за счет стачивания или обжима. Зона склеивания между тканью и пористым пластиком может служить в качестве барьера, предотвращающего поток жидкости, так что в данном варианте осуществления склеивания избегают. Однако, если бы подобный барьер для потока жидкости не образовывался, то склеивание также можно было бы использовать. Два отверстия 107 служат для обеспечения опоры для тканевого листа в верхней части, так что лист свисает вертикально в направлении вниз внутри вентилируемого кожуха (непоказанного). Верхняя часть пористого листа имеет самую верхнюю поверхность 119 для образования соединения с поглощающей контактной прокладкой 105, которая окружена держателем 104. Контактная прокладка 105 находится в плотном контакте с одним концом фитиля 110В.
Контактная прокладка 105 может представлять собой часть вентилируемого кожуха, который может быть надвинут на лист так, что будет существовать контактное давление между прокладкой 105 и поверхностью 119 в верхней части листа 102. В альтернативном варианте может быть предусмотрено средство 120, в котором резьбовой компонент посредством поворота может обеспечить ввод прокладки 105 в контакт с самой верхней поверхностью 119 листа. Это представляет собой простое средство переключения выделительного устройства в состояния «включено или выключено». Фитиль 110А-110В соединяет резервуар с контактной прокладкой в верхней части выделительного устройства. Фитиль заключен внутрь гибкой трубки, так что отсутствуют потери, вызываемые испарением до попадания жидкости на лист 102.
В других вариантах осуществления резервуар 103 будет иметь жесткий наружный корпус 124, который является прозрачным, так что пользователь сможет определить, когда резервуар 103 будет опорожнен и требует замены. Тем не менее, в данном варианте осуществления активный ингредиент в составе разрушается в присутствии дневного света с течением времени, так что следует предотвратить проникновение света через стенку 124 резервуара, а также через гибкую трубку, ограждающую фитиль. Будет иметься «свежая» жидкость, поступающая вниз из верхней части листа постоянно в течение того времени, когда система включена. Система подачи обеспечивает пополнение активного ингредиента за счет непрерывного обновления и замены жидкости на поверхности выделения, при этом ограничивается количество времени, в течение которого активный ингредиент открыт для воздействия дневного света.
Были выполнены эксперименты с жидким носителем EXXSOL D 40, ISOPAR-L и ISOPAR-M без активного ингредиента. В данных вариантах осуществления активный ингредиент имеется в низкой концентрации, составляющей приблизительно 0,2%. Могут быть использованы другие возможные носители, подвергнутые испытаниям для определения летучести и рабочих характеристик. Это носители: EXXSOL D 80 и EXXSOL D100.
Фиг.6 показывает дополнительную разновидность мембранного элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Чертеж показывает выделительный узел 202, содержащий два основных компонента. Во многих отношениях он аналогичен описанному выше, так что ниже будут описаны только отличия.
Основная часть листа выполнена из тканого полиэфирного волокнистого материала 203, опора для которого обеспечивается в верхней части посредством пористого материала 204.
Пористый материал 204 может быть выполнен с пазом, так что он может проходить над верхним краем тканого материала, и затем он может быть скреплен вместе посредством скоб или обжимающего средства 210. В альтернативном варианте пористый материал может быть подвергнут вырубке и сгибанию в зоне 208 так, что две стороны будут проходить с обеих сторон ткани и затем будут скреплены скобами в зоне 210.
Пористый материал образует средство опоры для простирающегося вниз, тканевого материала и при этом также обеспечивает соединение между капиллярами пористой опоры 204 и капиллярами листа из ткани.
Отверстия 209 пористой опоры 204 образуют средство для крепления узла к верхней части ограждающего элемента (непоказанного) для средства выделения, так что тканевый лист 203 может свисать внутри ограждающего элемента, который обеспечивает возможность прохода воздуха насквозь с любой стороны ткани.
Верхняя часть 208 пористой опоры 204 образует средство контакта с прокладкой (непоказанной), которая может быть введена в контакт с ним. Жидкий продукт подается в прокладку из фитиля, который соединен с резервуаром с компенсацией гидростатического давления. Это означает, что средство выделения может быть включено или выключено.
Тканевый лист 203 выровнен так, что «уточные» структуры 206 расположены вертикально и «основные» структуры 205 расположены горизонтально. «Основные» структуры 205 содержат больше волокон в группе, чем уточные структуры 206 ткани, и, таким образом, имеют большую способность к удерживанию жидкого продукта (не показано). Зоны 207, которые являются не проницаемыми по отношению к жидкому продукту, образованы в ткани посредством сплавления волокон под действием тепла вдоль «основных» структур посредством использования автоматизированного лазерного средства. Стенки 207 чередуются в направлении слева направо и справа налево. Они расположены на одинаковых расстояниях друг от друга и заканчиваются недалеко от противоположного конца, так что у конца каждой стенки образуется зазор для обеспечения возможности перемещения жидкости вниз относительно «уточных» структур в следующее пространство между расположенной далее парой стенок. Это обеспечивает удлинение траектории в несколько раз и препятствует воздействию гравитации, действующей на жидкий продукт.
Можно видеть, что расстояние между стенками 207 обеспечивает образование постоянного однородного канала, предназначенного для прохода жидкого продукта и состоящего главным образом из трех «основных» структур 205, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга между любыми двумя горизонтальными стенками 207. Следовательно, способность каждого канала нести жидкий продукт будет одной и той же. Как было упомянуто, жидкий продукт обладает высокой летучестью, и в этом заключается причина того, что канал в ткани был выполнен с подобной конфигурацией посредством максимизации использования капиллярных сил. Тем не менее, гидростатические силы могут играть важную роль во взаимодействии с капиллярными силами за счет обеспечения переменного выхода, не более чем в четыре раза превышающего наименьшее количество (количество продукта, испарившегося за некоторый промежуток времени).
Это достигается за счет обеспечения возможности смещения резервуара вверх или вниз в вертикальной плоскости. При этом, само собой разумеется, используются преимущества резервуара с компенсацией давления при поддержании постоянного уровня независимо от высоты жидкого продукта в резервуаре. Подъем резервуара приводит к увеличению выхода и, наоборот, опускание резервуара приводит к уменьшению выхода. Кроме того, постоянный уровень гарантирует то, что выход будет по существу линейным в течение продолжительного периода.
Как рассмотрено выше, то, насколько далеко жидкость переместится по контуру в ткани, зависит от температуры. При увеличении температуры имеет место повышение летучести жидкого продукта, и, следовательно, жидкость будет испаряться с большей скоростью и переместится только на сравнительно короткое расстояние вдоль траектории. При более низкой температуре летучесть жидкости уменьшается, и жидкость испаряется с меньшей скоростью. Следовательно, жидкость в среднем перемещается до некоторого места, находящегося дальше вдоль траектории, перед испарением. Эффект компенсации температуры можно видеть, когда результат при более высокой летучести продукта, выделившегося с меньшей площади поверхности, сравняется с результатом при более низкой летучести продукта, испарившегося с большей площади поверхности.
Средство выделения для летучего продукта, представляющего собой инсектицид, в данном варианте осуществления не требует приемника, поскольку отсутствуют остатки, подлежащие улавливанию. Имеются только два основных компонента, а именно резервуар с компенсацией давления и выделительный узел, совместно образующие очень простую конструкцию.
Ткань обладает очень высокой проницаемостью вследствие того, что ее структура имеет высокий коэффициент пористости. Она имеет очень малую массу, составляющую 0,75 г, и толщину, составляющую 0,34 мм, и вследствие этого она имеет очень малый объем впитывания продукта. Она должна быть заключена внутри держателя, который имеет большую площадь перфораций, так что жидкий продукт может беспрепятственно испаряться в воздух.
К преимуществам выделительного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения относятся по существу постоянный выход продукта в течение продолжительного времени от начала до конца срока службы изделия. Кроме того, сменный картридж резервуара при опорожнении резервуара означает, что резервуар может быть использован повторно. Устройство допускает выключение, когда оно не используется, - поскольку оно может быть выключено, когда оно не используется, использование продукта может быть продлено, и продукт может быть перемещен и может храниться после начала исходного использования. Тем не менее, в других вариантах осуществления выключатель может быть исключен. Выход можно регулировать в зависимости от объема пространства, которое должно быть защищено. Как описано выше, система обеспечивает стабильные рабочие характеристики при изменяющихся температурах. Даже, несмотря на то, что с течением времени свет может оказывать отрицательное воздействие на активный ингредиент, система обеспечивает заполнение выделительного мембранного элемента очень малым количеством продукта; скорость его испарения является сравнительно высокой и время, когда он открыт для воздействия света, является коротким.
Фиг.8 показывает высокую линейность потерь массы в резервуаре по второму варианту осуществления изобретения в течение продолжительного времени при использовании и, следовательно, постоянное выделение летучей жидкости за счет испарения. В таблице 1 показаны экспериментальные данные по количеству испарившегося вещества в течение некоторого промежутка времени для выделительного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления при его использовании.
Дополнительный вариант осуществления изобретения будет описан далее со ссылкой на фиг.9 и 10. Фигуры показывают альтернативный вариант осуществления, который аналогичен варианту осуществления, показанному на фиг.3, и описан со ссылкой на фиг.3. Предусмотрен резервуар 910, который содержит летучее вещество. Внутри резервуара 910 предусмотрен фитиль 940, который простирается от зоны рядом с нижней частью резервуара 910, когда он находится в конфигурации, соответствующей использованию, через верхнюю часть резервуара 910 и герметично закрыт заглушкой 915, которая герметично закрывает верхнюю часть фитиля 940 до того, как резервуар 910 будет установлен в выделительном устройстве 900. Фитиль 940 окружен цилиндрическим закрывающим элементом 914, который позволяет летучему веществу входить в фитиль 940 только на его верхнем и нижнем концах. Фитиль 940 вставлен в резервуар 910 внутри ограждающего элемента 916, который простирается вокруг удлиненной оси фитиля 940 внутри резервуара 910. Ограждающий элемент 916 содержит воздушный канал 917, который проходит от внутреннего пространства к наружной стороне резервуара 910. На внутреннем конце ограждающего элемента 916 предусмотрен колпачок 918. Колпачок 918 сталкивается с конца ограждающего элемента 916 при вталкивании фитиля 940 в резервуар 910 из положения при хранении в рабочее положение, подобное показанному на фигуре. При снятии колпачка 918 с конца ограждающего элемента 916 летучее вещество образует поверхность контакта/зону взаимодействия со столбом воздуха внутри ограждающего элемента 916, что обеспечивает образование постоянного уровня, когда конец фитиля 940 проходит в зону, находящуюся непосредственно ниже поверхности жидкости, которая образует границу соприкосновения со столбом воздуха. Таким образом, воздушный канал 917 будет сообщаться с внутренним пространством резервуара 910.
Вокруг резервуара 910 расположен мембранный элемент 920. Мембранный элемент 920 образован из сетчатой ткани с шестиугольными ячеями. В данном варианте осуществления мембранный элемент (920) представляет собой расположенный вертикально, простирающийся по существу в виде цилиндра элемент с осью цилиндра, по существу параллельной оси цилиндра, образуемого фитилем 940. Мембранный элемент 920 прикреплен в верхней части устройства 900 к верхней опоре 960, которая простирается по существу горизонтально. В центре верхней опоры 960 имеется соединитель 950, проходящий через нее, который контактирует с верхней частью фитиля 940. Соединитель 950 является пористым и обеспечивает возможность прохода летучего вещества, выходящего из резервуара 910 через посредство фитиля 940, к диску 965, установленному над верхней опорой 960, который обеспечивает возможность прохода летучего вещества из фитиля 940 через пористый соединитель 950 и диск 965 к верхней части мембранного элемента 920. В данном варианте осуществления диск 965 образован из бумаги, хотя также могут быть использованы другие материалы, которые обеспечат проход летучего вещества из фитиля 940 в мембранный элемент 920 через них. Кольцевая пористая прокладка 967 также предусмотрена вокруг пористого соединителя 950, чтобы способствовать проходу летучего вещества из фитиля 940 в мембранный элемент 920. Прокладка 967, диск 965 и верхняя опора 960 зажаты вместе посредством зажимного средства 979, которое также обеспечивает фиксацию пористого соединителя 950 в заданном положении. Нижний конец мембранного элемента 920 зажат в нижней опоре 970. Верхняя и нижняя опоры 960, 970 соединены и постоянно удерживаются на определенном расстоянии друг от друга посредством по существу вертикальных опор 975. В данном варианте осуществления предусмотрены три опоры, хотя также может быть использовано любое другое соответствующее число. Нижняя опора 970 имеет кольцевой канал 974 под кольцевым уплотнением 976, который обеспечивает возможность зажима мембранного элемента 920 относительно нижней опоры 970 рядом с его нижним концом. Кольцевой канал 974 выполнен с некоторым числом дренажных элементов 978, которые обеспечивают возможность сбора/улавливания любого избыточного летучего вещества, которое достигло основания мембранного элемента 920, и выпуска этого избыточного количества из кольцевого канала 974.
Под резервуаром 910 и нижней опорой 970 предусмотрен приемник 930. Приемник 930 имеет центральную цилиндрическую центральную часть 932, которая выступает вверх. Данная часть входит в контактное взаимодействие с имеющей соответствующие размеры, выступающей частью нижней опоры 970, так что нижняя опора 970 удерживается посредством приемника 930 и опирается на приемник 930. Приемник 930 содержит корпус 934, на котором образована выступающая вверх часть 932. Внутри корпуса 934 имеется пористый пластик 936, который поглощает избыточное вещество, капающее из дренажных элементов 978 в приемник 930 через соответственно расположенные отверстия в корпусе 934. Пористый пластик 936 поглощает любое избыточное летучее вещество, которое дошло до нижнего конца мембранного элемента 920, как описано выше. Функционирование устройства с точки зрения испарения летучего вещества такое же, как описанное в предыдущих вариантах осуществления. В альтернативном варианте осуществления приемник 930 образован из одного блока пористого пластика 936, заключенного внутри кожуха. При приведении устройства в действие верхнюю и нижнюю опоры 960, 970 вместе с пористыми элементами, зафиксированными относительно них, размещают поверх резервуара 910, который удерживается на приемнике 930. При принудительном смещении элементов вниз на приемник 930 поверх резервуара 910, нижняя опора 970 входит в контактное взаимодействие с выступающей вверх частью 932 корпуса 934 приемника 930. Одновременно происходит принудительное смещение верхней опоры 960 и, в частности, пористого соединителя 950, вниз на контактную прокладку 912, которая, в свою очередь, обеспечивает толкание фитиля 940 в направлении вниз и вталкивание его в резервуар 910, что приводит к сталкиванию колпачка 918 с ограждающего элемента 916. Это позволяет летучему веществу, находящемуся в резервуаре 910, образовывать поверхность контакта/зону взаимодействия со столбом воздуха внутри ограждающего элемента 916, а также входить в контакт с внутренним концом фитиля 940. Затем летучее вещество перемещается вверх по фитилю 940 и к мембранному элементу 920 через пористый соединитель 950, кольцевую прокладку 967 и диск 965. После этого устройство функционирует так, как рассмотрено выше.
Фиг.10 показывает вид сверху варианта осуществления по фиг.9. Данный вид показывает отверстия 938 в поверхности приемника 930, через которые можно видеть пористый пластик 936. Три из данных отверстий (обозначенные ссылочной позицией 939) выполнены с такой конфигурацией, что они будут выровнены относительно дренажных элементов 978, при этом положение одного из дренажных элементов показано на выполненной с вырывом части изображения.
Данный вариант осуществления особенно подходит для душистых веществ в том случае, когда остается остаток от летучего вещества после того, как оно пройдет до конца вниз по мембранному элементу 920.
Фиг.11 показывает альтернативный вариант осуществления, в котором приемник 930 не требуется в том случае, когда никакого летучего вещества не остается у основания мембранного элемента 920, рядом с нижней опорой 970, поскольку все летучее вещество испарилось до того, как оно опустится в нижнюю часть мембранного элемента 920. Фигура показывает только различия между данным вариантом осуществления и вариантом осуществления, описанным со ссылкой на фиг.9. Таким образом, мембранный элемент 920, верхняя и нижняя опоры 960, 970 и взаимодействующие с ними компоненты не показаны. Резервуар 910, фитиль 940 и элемент, ограждающий фитиль, также такие же, как описанные в связи с фиг.9, и не будут дополнительно описаны здесь. Отличие состоит в том, что образовано основание 980. Основание 980 имеет цилиндрическое отверстие, которое выполнено с диаметром, соответствующим диаметру резервуара 910. В этом случае резервуар 910 вставляют в данное отверстие до тех пор, пока днище резервуара 910 не окажется расположенным на внутренней нижней поверхности основания 980 или не образует основание выделительного устройства. Поскольку в данном варианте осуществления не требуется никакого приемника 930, нижняя опора 970 (непоказанная) может быть изменена с удалением из нее дренажных элементов и кольцевого канала. Нижний элемент окружает верхнюю часть основания 980 и насажен на верхнюю часть основания 980, и образованы два вертикальных буртика, вокруг которых простираются выступающие части нижней опоры 970, например, установленные по фрикционной посадке.
Фиг.12 показывает вид сверху варианта осуществления по фиг.11.
И в этом случае функционирование устройства такое же, как описанное выше.
Имеется несколько поглощающих/пористых компонентов, которые соединены вместе для образования капиллярного контура, который создает канал для прохода жидкого продукта, который должен быть перемещен из резервуара 910 к мембранному элементу 920. Они соединены последовательно, начиная от фитиля 940, контактная прокладка 912, соединитель 950, пористая прокладка 967, диск 965 и мембранный элемент 920.
В случае средства подачи душистого вещества (фиг.9) продолжением нижней части мембранного элемента 920 являются три дренажных элемента 978, так что на нее оказывается воздействие гидростатического подпора для образования сифона для вымывания скопившихся остатков из мембранного элемента 920. Данная конструкция имеет гидростатический подпор для создания усилия, действующего в том же направлении, в каком проходит поток из резервуара к мембранному элементу. Следовательно, когда капиллярный контур полностью заполнен, капиллярная сила и сила тяжести, действующие в одном и том же направлении, «усиливают» друг друга.
Гидростатический подпор создается за счет того, что нижняя часть дренажных элементов 978 расположена ниже, чем средство (ограждающий элемент) 916, обеспечивающее постоянный уровень (см. фиг.9). В данной конструкции жидкий продукт присутствует в каждой части контура, образованного соединенными друг с другом, капиллярными компонентами. На конце контура находятся дренажные элементы 978, и они находятся в фиксированном положении. Резервуар 910, который включает в себя средство (ограждающий элемент) 916, обеспечивающее постоянный уровень, может быть перемещен в вертикальном направлении вверх относительно зафиксированных дренажных элементов 978. Это приведет к увеличению скорости потока жидкого продукта вследствие увеличения разности по высоте между нижней частью средства 916, обеспечивающего постоянный уровень, и нижней частью дренажных элементов 978. Это создает возможность точной настройки для оптимизации рабочих характеристик, так что скорость потока может быть сбалансирована со скоростью испарения продукта.
В случае средства для подачи инсектицида по фиг.11 можно видеть, что резервуар 910 находится в фиксированном положении в нижней части устройства. Отсутствует необходимость в том, чтобы дренажные элементы 978 обеспечивали удаление остатков, поскольку в составе используется растворитель (ISO PAR-M) в качестве носителя для активного ингредиента, и они оба являются летучими. В данной конструкции нижняя часть средства 916, обеспечивающего постоянный уровень, находится значительно ниже по сравнению с нижней частью мембранного элемента 920, который прикреплен к опоре 970. Данная конструкция не является сифоном, поскольку в ней имеется отрицательный гидростатический подпор по отношению к направлению потока жидкости из резервуара 910 к мембранному элементу 920, так что капиллярная сила и сила тяжести действуют в противоположных направлениях. Вследствие наличия сил, действующих в противоположных направлениях, мембранный элемент 920 будет заполняться меньшим количеством жидкости, и получающееся в результате большое отношение площади поверхности к объему приводит к получению сильного эффекта испарения при использовании данного отношения совместно с полиэфирным материалом, подобным материалу Litmans 573, для мембранного элемента 920. Данный материал представляет собой сетчатую ткань с шестиугольными ячеями, которая обладает высокой проницаемостью и является легкой.
Скорость выделения летучего вещества также можно регулировать посредством регулирования усилия натяжения, приложенного к материалу мембранного элемента 920. В вариантах осуществления, описанных со ссылкой на фиг.9 и 10, материал представляет собой сложный полиэфир. В варианте осуществления, описанном в связи с фиг.11 и 12, материал представляет собой сложный полиэфир 573 Litmans. В обоих вариантах осуществления, описанных со ссылкой на фиг.9-10 и 11-12, важно, чтобы мембранный элемент 920 удерживался на расстоянии от стоек, так как в противном случае летучее вещество может перемещаться на стойки и перемещаться прямо вниз к нижней опоре 970, в результате чего будет увеличиваться скорость выделения летучего вещества. В альтернативных вариантах осуществления мембранный элемент 920 может быть не цилиндрическим, а может иметь форму усеченного конуса. В данном варианте осуществления мембранный элемент 920 образован из двух половин из плоского материала, приваренных друг к другу на их боковых краях и изогнутых с образованием по существу цилиндрической формы или формы усеченного конуса. Форма двух половин мембранного элемента 920 может быть изменена для создания описанной формы требуемых трехмерных поверхностей. Кроме того, можно включить в конструкцию промежуточную горизонтальную опору на пути между верхней опорой и нижней опорой 970. Подобная промежуточная опора будет прикреплена к вертикальным опорным элементам и будет обеспечивать опору для мембранного элемента 920 между верхней и нижней опорами 960, 970.
Настоящее изобретение было описано только в качестве примера, и могут быть выполнены различные модификации, исправления, дополнения и исключения при условии, что они находятся в пределах объема и сущности изобретения. Термины «содержать/содержат», «содержащий», «содержит» и тому подобные, если контекст явным образом не подразумевает иное, следует понимать как подразумевающие включение, а не в исчерпывающем смысле, то есть «включающий в себя, но не ограниченный (чем-то)».
| Таблица 1 | |||
| Дата | время | масса | потеря массы |
| 27/07/10 | 10.30 утра | 65,23 г | |
| 0,99 г | |||
| 28/07/10 | 10.30 утра | 64,24 г | |
| 1,01 г | |||
| 29/07/10 | 10.30 утра | 63,23 г | |
| 0,96 г | |||
| 30/07/10 | 10.30 утра | 62,27 г | |
| 0,94 г | |||
| 31/07/10 | 10.30 утра | 61,33 г | |
| 0,98 г | |||
| 01/08/10 | 10.30 утра | 60,35 г | |
| 0,93 г | |||
| 02/08/10 | 10.30 утра | 59,42 г | |
| 0,94 г | |||
| 03/08/10 | 10.30 утра | 58,48 г | |
| 0,99 г | |||
| 04/08/10 | 10.30 утра | 57,49 г | |
| 0,91 г | |||
| 05/08/10 | 10.30 утра | 56,58 г |
| 0,90 г | |||
| 06/08/10 | 10.30 утра | 55,68 г | |
| 0,93 г | |||
| 07/08/10 | 10.30 утра | 54,75 г | |
| 0,95 г | |||
| 08/08/10 | 10.30 утра | 53,80 г | |
| 0,92 г | |||
| 09/08/10 | 10.30 утра | 52,88 г | |
| 0,94 г | |||
| 10/08/10 | 10.30 утра | 51,94 г |
1. Выделительный мембранный элемент для выделения посредством испарения летучих веществ, нанесенных на него, содержащий:
лист материала; и
отклоняющие средства, образованные на или в материале листа,
при этом отклоняющие средства образуют траекторию минимальной длины на листе для летучего вещества, проходящего вдоль нее между по меньшей мере частью первого края и противоположным вторым краем листа, при этом длина траектории минимальной длины больше расстояния между первым и вторым краями вдоль поверхности листа.
2. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором лист выполнен проницаемым.
3. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором лист образован из тканого полиэфирного волокна.
4. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором при использовании летучее вещество, нанесенное на первый край листа, перемещается ко второму краю по меньшей мере частично за счет капиллярности.
5. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором при использовании летучее вещество, нанесенное на первый край листа, перемещается по направлению ко второму краю по меньшей мере частично под действием гравитации.
6. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором отклоняющие средства содержат по меньшей мере одну перфорацию, образованную в листе.
7. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором отклоняющие средства содержат множество отверстий, образованных в листе.
8. Выделительный мембранный элемент по п. 7, в котором лист имеет соединяющие края, соединяющие первый и второй края, при этом отклоняющее средство дополнительно содержит непроницаемые зоны, простирающиеся от соединяющих краев до отверстий, ближайших к соединяющим краям.
9. Выделительный мембранный элемент по п. 8, в котором непроницаемые зоны обеспечивают конструктивную опору для листа.
10. Выделительный мембранный элемент по п. 7, в котором отверстия расположены с изометрической конфигурацией.
11. Выделительный мембранный элемент по п. 10, в котором изометрическая конфигурация имеет угол, составляющий по меньшей мере 60° относительно линии, перпендикулярной к по меньшей мере одному из первого и второго краев.
12. Выделительный мембранный элемент по п. 1, в котором лист закреплен в мембранном элементе в опоре, при этом опора содержит прокладку для приема летучего вещества из резервуара или фитиля, соединенного с ним и обеспечивающего подачу вещества к листу.
13. Выделительное устройство, содержащее выделительный мембранный элемент по любому предшествующему пункту.
14. Выделительное устройство по п. 13, дополнительно содержащее резервуар для хранения летучего вещества перед его выделением.
15. Выделительное устройство по п. 14, в котором боковые края выделительного мембранного элемента, простирающиеся между первым и вторым краями, соединены друг с другом вдоль по меньшей мере части их длины.
16. Выделительное устройство по п. 14, в котором выделительный мембранный элемент установлен вокруг резервуара.
17. Выделительное устройство по п. 14, дополнительно содержащее фитиль, простирающийся от резервуара до выделительного мембранного элемента и сообщающийся по текучей среде с верхней частью выделительного мембранного элемента или с зоной рядом с верхней частью выделительного мембранного элемента для подачи летучего вещества к ней.
18. Выделительное устройство по п. 13, дополнительно содержащее приемник, расположенный при использовании под выделительным мембранным элементом, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема и удерживания вещества из выделительного мембранного элемента, которое не испарилось из выделительного мембранного элемента.
