具有消耗指示器的加热挥发分配装置的制作方法

专利名称：具有消耗指示器的加热挥发分配装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向消费者提供关于可消耗空气处理产品消耗程度的 信息的指示器。更具体地，其涉及空气处理分配装置，其中加热器导 致空气处理化学品的分配，并且还启动作为迁移指示器染料形式的消 耗提示系统。
背景技术：
使用热来分配空气处理化学品的多种现有技术装置是已知的。例
如，已知可以用可挥发空气处理化学品来浸渍或涂布多孔的垫(pad)、 芯(wick)或其它基质。当对于基质施加热时，空气处理化学品被分配 到空气中。
在这些装置的一些中，部分基质(substrate)被浸入空气处理化 学品(典型地，溶剂与挥发性处理化学品的混合物)的相关储存器 (reservoir)中。然后当需要时，多孔基质用作将化学品芯吸至加热区的芯。
对于消费者，储存器中空气处理化学品/溶剂混合物的含量(level) 通常是可见的。因此，储存器的排空为消费者提供了一种何时需要更 多空气处理化学品的监控方式。然而，对于一些应用，优选不必使用 体积有些大的储藏器(storagereservoir)。而且，除尺寸之外，那种类型 的储存器系统可能具有某些其它缺点(例如成本高)。
因此，本领域已开发了多种在工厂中用空气处理化学品浸渍过的 多孔材料。然后将它们安放在加热器附近或加热器上面，加热使空气 处理化学品从厚片(slab)分配至空气中(单独地和/或借助风扇等)。 然而，加热这种基质通常不会显著地改变基质的外观，尤其当基质是 固体而不是凝胶时。
因此，这种产品的生产者经常估算这种产品在正常使用条件下的 平均有效期，并将该信息注在它们的包装上。然而，这些基质可能与多种不同类型的加热器一起使用，这些加热器在不同温度下进行加热 或以不同方式加热。甚至在仅单一类型的加热器与特定类型的基质一 起使用的情况中，随着时间的过去对于每个模型的加热器性能可能是 不一致的。
因此，尽管有效期的估算平均值能够提供关于有效期的大致的指 导，但是这种估算在多数情况中将是不准确的。结果， 一些公司宁愿
用以下方式提供预期的有效期信息鼓励在到达平均统计寿命之前丟 弃该产品。虽然这降低了在产品已经变得无效之后仍大量使用该产品 的风险，但却是以较高的浪费程度为代价，因为丟弃了一些仍具有一 些有效期的产 品。
甚至在制造者提供了关于预期有效期的信息的情况中， 一些消费 者将没有获悉或者没有应用该信息。甚至，他们将设想合适的有效期 是或应当是怎样的，因此在一些情况中，过早地丢弃该产品，并且在 其它情况中，在有效期结束后仍在使用该产品。而且，甚至在消费者 最初意识到了对于使用寿命的合适设想的情况中，他们也可能忘记需 要更换产品，直到该产品已经变得无效很久以后。
大量自动消耗提示系统已经被开发并应用于各种环境中，其依赖 于在使用指定时间之后会导致自动颜色改变的一些形式的化学反应。 然而，这种类型的系统难以可靠地应用于加热环境中，尤其在对产品 使用的精确加热条件不可控或不可预期的情况中。这是特别重要的， 因为依据环境温度，化学反应通常以非常不同的速度进行。
一些其它已知的指示器装置依赖染料向可见位置的迁移作为使 用程度或消耗(use-up)的指示器。参见，例如，美国专利4，212，153、 4,903,254和6,701,864。然而，这些装置通常需要消费者介入以启动染 料迁移，并且有时需要复杂的结构来控制染料的使用。因此它们不必 要地增加了指示器的成本，并且还可能降低了消费者接受的可能性， 尤其在产品的使用方式在概念上不易懂的情况中。还参见美国专利 4,987,849。
因此，在本领域中仍然需要加热挥发分配器具有改进的消耗提示 系统，其不依赖于观察储存器中的液位且对于各种加热条件能够进行 调节。

发明内容
一方面，本发明提供了 一种当加热基质时能够分配挥发性空气处 理化学品的基质。该基质包括消耗指示器，该消耗指示器与基质有关， 且设定成当基质被加热时自动传达空气处理化学品已从该基质分配的 程度。该指示器包括至少一种染料和覆盖物，该覆盖物设定成在加热 该覆盖物之前限制染料的迁移，并且随着对该覆盖物的加热而允许染 料向可见表面迁移。
在加热基质时，染料至少能部分地向可见表面迁移。染料在可见 表面变得可见的程度指示空气处理化学品从基质分配的程度。
在优选形式中，可见表面是在基质的外侧上表面(peripheral top surface)上，覆盖物由通过加热能够熔化的物质(如蜡或聚合物)制 成，并且沿基质的可见表面，该基质具有至少两个观察位置。迁移染 料能够首先到达观察位置中的第 一个，然后到达观察位置中的第二个， 并且与迁移染料在观察位置中的第 一个和第二个均可见相比，迁移染 料在所述观察位置中的第一个可见但在所述观察位置中的第二个不可 见将指示空气处理化学品的消耗程度较小。
在其它形式中，基质可具有从覆盖物延伸至可见表面附近的预先 形成的"快速迁移，，3各径才非歹寸(array of preformed "quick migration" pathways), —旦染料开始迁移开始，该路径排列用于使染料优先通过 路径迁移。这些路径可以横跨该基质而均匀地或不均勻地隔开。
在一些方面中，用符号标志或文字标志来预先标记基质的外表 面，使得染料到达该预先标记的标志附近时，它们指示空气处理化学 品的消耗程度。例如，标志%、 %、 %和"更换，，能够沿着基质的
可见表面出现。当小片(die)逐步到达每个标记时，传达关于消耗程度 的4言息。
在另一形式中，用符号标志或文字标志(例如"新")来预先标记 基质外表面，随后通过迁移染料来隐藏该标志以指示空气处理化学品 的消耗程度。
尽管在使用前可将染料储存在独立的腔室中，但也可在加热基质前将其预先置于基质的可扩大(expandable)通道中。例如，已知由 聚对苯二曱酸乙二酯("PET")或类似聚合物制成的基质的孔隙尺寸会 随着加热而变大。通过与将可迁移染料与其一起使用，可获得这种系 统。适合的染料的例子是克莱恩公司(Clariant Corporation)所售的 Cartasol染料。
在另一形式中，基质是阶梯式结构的基质材料。在加热覆盖物后， 迁移染料能够首先迁移到达基质堆(substrate stack )的第一阶(step) 的暴露表面，然后到达基质堆的另一阶的暴露表面。这有助于染料以 指定顺序来进行图案化显示，由此提供额外的信息。
在最优选的形式中，基质是浸有空气处理化学品如防虫活性物 (insect control actives)、香料、消毒杀菌剂和除臭剂的多孑L固体材料。 本发明尤其适用于分配防虫驱避剂(insect control repellents)和杀虫剂， 以及向公众提供关于下述问题的信息当已发生足够的分配时提供初 始保护，并且在已发生足够的分配时使基质由此无效。
一个可能的实施方式沿着基质的上表面提供了单个观察位置，在 该位置出现的染料越多，表明消耗的空气处理化学品就越多。例如， 观察位置处的颜色越深，则已发生的消耗越多。甚至能够有预先印刷 且附在观察位置附近的比色图表，从而提供与相关消耗级别的快速颜 色对比。
或者，基质能够沿基质或装置的可见表面具有多个观察位置。通 过厚度、优先流动通道或其它方式来将基质设定为使染料首先到达一 些观察位置，然后到达其它观察位置。在基质上可以存在预先的标记 以便向消费者指明染料首先到达某位置意味着开始或部分消耗，且 染料到达另 一位置表明更彻底的消耗或完全消耗。
表面上的标记可以是文字的或符号的。通过参照它们或参照特殊 符号，能够传达消耗信息。例如，可以将染料设置成首先填充圆圈的^
或矩形的j^，然后完成一半或更多。或者，基质的可见表面能够具有
许多条，这些条(bar)相继被填充或覆盖或连接。
而且，装置能够具有预先标记在上表面上的可见圆圈。它的中心 部分首先变色。然后变色扩大至外围圆圈能够表明进一步的消耗。在另一形式中，本发明提供了一种装置，其用于随着基质的加热 而将空气处理化学品分配至周围的空气环境中。该装置具有已经对其
施用了空气处理化学品的多孔基质；位于基质中、紧靠基质或位于基 质附近的染料；以及用于控制染料迁移的器件，由此限制了加热前的 染料迁移并促进了这种加热后的染料向可见表面的迁移。染料沿着可 见表面变得可见的程度构成了空气处理化学品已从基质分配的程度的
标志o
在最优选的形式中，用于控制开始的器件是可熔覆盖物或可熔外
套(encasement),例如由蜡或蜡/聚合物混合物制成的可熔涂层。优选 蜡在低于约50。C不会熔融，更优选在低于约6(TC不会熔融。微晶石蜡 适于该用途。特别优选的蜡/聚合物混合物的例子是微晶石蜡和高密度 聚乙烯。
在可选实施方式中，用于控制开始的器件可以是在即将加热前由 消费者物理移除的剥离层或插入层。在又一可选实施方式中，用于控 制开始的器件可以是具有下述性质的多孔物质其孔隙尺寸在加热时 会增大。可以选择染料，使其尺寸不适于通过该孔隙(因此被截留住)， 直到在加热条件下孔隙尺寸增加得足够多。
在又一形式中，本发明提供了 一种制造具有自动消耗指示器的空 气处理装置的方法。用可熔物质覆盖可迁移染料，并且将被覆盖的染 料紧邻已施用了空气处理化学品的多孔基质放置。
如本领域所公知的，能够通过加热挥发分配器来分配多种挥发性 空气处理化学品。这可以包括，例如，防虫活性物、香料、消毒杀菌 剂和除臭剂。尤其优选的防虫活性物是防虫驱避剂和杀虫剂，例如拟 除虫菊酯(例如四氟苯菊酯(transfluthrin)或甲氧千氟菊酯 (metofluthrin)),如果以液体形式4吏用，则与99至95重量°/。的适合的 挥发性溶剂混合。其例子是烃溶剂，例如埃克森公司(Exxon Corporation) 的Isopar溶剂。或者，甚至能够使用固体或凝胶形式的空气处理化学 品，条件是它们在加热时挥发。
优选的基质是多孔的热稳定厚片状基质，例如通常用于分配驱虫 剂的多孔基质之一。例子包括但不限于，烧结陶瓷、压缩纤维素材料、 多孔聚合物，以及通过树脂材料粘合成块的二氧化硅颗粒或其它颗粒。迁移染料可以是多种类型的染料。优选该染料是热稳定的。然而， 即使情况并非如此，染料的不稳定性也能够提供额外的信息。例如， 最初的迁移可能提供了 一种形式的信息，而在它最初出现之后的染料 颜色的进一步改变(由于进一步加热)能够传达另外的消耗。在任何情 况中， 一种优选的迁移染料是愈创蓝油烃染料。
应认识到，能够将本发明的原理应用于多种装置。例如，加热器 确切的性质不是关键的。尽管优选电加热器，但是甚至火焰加热器(例 如防虫提灯)也可以有效地应用本发明原理。在任何情况中，可与驱虫
剂厚片 一起使用的一种电加热器形式是商标为Raicf的美国 S.C.Johnson&Son, Inc.戶斤售的虫垫力口热器(insect mat heater)。
因此本发明提供了 一种向消费者指示空气处理装置的可消耗部分 已消耗程度的自动器件。本发明的基质制造成本低、可靠且概念上易 懂，使消费者有能力易于理解如何操作。它们有助于避免甚至当消费 品仍然具有相当可观的有效期时因过早丢弃该消费品而造成的浪费， 并且它们有助于减少消费者因使用了有效期已经结束的消耗品而导致 的不满。
才艮据以下描述，本发明的前述和其它优点将更加明显。在该描述 中，参照了附图，该附图构成描述的一部分，其中为说明的目的而不 是为限制而示出了本发明的优选实施方式。该实施方式不必代表本发 明的全部范围，因此解释本发明的范围应该参照本发明的权利要求。


图1是根据本发明的空气处理装置的示意性横截面图； 图2图示了一组横截面图和相应的平面图，其是图1的基质在加 热后不同阶段的视图，显示了半圆由可迁移染料逐步填充；
图3图示了另一组横截面图及相应的平面图，其是能够与图1的 加热器一起使用的另 一种可选基质在加热后不同阶段的视图，显示了 可以如何使用预先形成的可扩大通道来将可迁移染料首先引导至条状 图案，然后在半圆中填充，其中该可迁移染料(在加热前)被截留在这 些通道中；
图4图示了又一组横截面图及相应的平面图，其是能够与图l的加热器 一起使用的另 一种可选基质在加热后不同阶段的视图，显示了 可以如何使用另一种排列的预先形成的可扩大通道来将可迁移染料首 先引导至半圓的一部分，然后填充半圓的剩余部分，其中该可迁移染
料(在加热前)被截留在这些通道中；
图5图示了一组顶-现平面图(top plan view),其显示在另一种可 选基质(完全使用密集的优选路径或其它方式)中，阴影(shading)能够在 圓圈的中心处开始，然后填充圆圈的剩余部分；
图6图示了另一组顶视平面图，其显示在另一种可选基质(完全使 用密集的优选路径或其它方式)中，变色(coloration)能够完全填充中 心圓圏，然后填充外围较大圓形区域；
图7图示了一组顶视平面图，其显示另一种基质如何能够在加热 时使其整个上表面逐渐变色，且变色程度指示空气处理化学品的消耗 程度；以及
图8是与图7相似但稍有不同的实施方式的视图，其中在基质的 上表面上标有文字，当基质上表面的染色越来越重时，文字就变得看 不见了。
具体实施例方式
首先参见图1和图2，其中示出了空气处理装置10，该装置具有 带有底座(base)ll的基质；充有可迁移染料12的腔室；蜡覆盖层(wax layer coating) 13;薄的第一多孔基质层14;以及略厚的第二多孔基质 层15。底座ll是杯状、耐热且对染料来说不能渗透的。
染料腔室是半圆形的，并且与基质层14/15顶部的半圆形观察位 置29对齐。基质层14从上面看是圓形的。覆盖层13从上面看是半圓 形的，并且还可以沿着染料12的内径侧向下延伸。上基质层15构成 了 ^个圓圏。
多孔基质层14/15优选预先浸有防虫驱避剂17,该防虫驱避剂17 在加热基质时被分配至空气中。电加热器18加热该基质，并由常规电 连接19提供能量。
当加热器18接通时，其作用之一是熔融覆盖层13。这释放了染料12，使得它开始向上迁移至基质层14中。因为基质层14很薄，在 因此加热开始后不久第一个乂部分26将可见地被染色(参见图2的中
间图)。然而，染料再迁移通过与染料12上面的基质层15相对应的乂
圓圈将花费很长时间。
因此，直到更多时间之后，才会出现如图2中右面的图中的指示。 通过适当地选择染料、溶剂、孔隙结构、与染料或空气处理化学品混 合的可能的增稠剂、基质厚度和加热器，能够非常緩慢地填充该半圓 剩余的一半，并且优选仅在大约空气处理化学品被耗尽的时刻填充完 成。
如果需要，可将染料与另外的空气处理化学品混合，或者可以仅 提供染料。然而，在多数情况中，我们更喜欢在染料腔室之外使空气 处理化学品来单独浸渍基质。
图2证实基质层14和15形成阶梯式结构。因此，染料在到达第 一阶27的上暴露表面很长时间之后才能到达第二阶28的上暴露表面。
图3和图4图示了结构，其中在加热之前将染料储存在排列通道 30中。可以使这些通道的上端狭窄，使得它们不允许染料向上迁移至 可见表面31,直到加热发生。然后，在加热后，那些孔隙扩大的足够 大，从而使染料首先迁移通过一些较大的通道，与图3中相对应地迁 移至特定的条，并且与图4中相对应地迁移至条和区域。进一步的加 热导致孔隙进一步的扩大，从而填充完半圓32。尽管多种基质可具有 这种扩大能力， 一种可能实现该目的的物质是聚对苯二曱酸乙二酯。
图4显示如何能够使一些具有较大直径的通道集中在侧40,而其 它的41能够在其它位置被隔开。注意这导致片段42被首先填充。还 注意排成行的标号A、 B、 C、 D和E是永久的标记，其提供关于消耗 程度的信息。
如在图5和图6中所示，通过利用在基质中心附近密集的易流动 通道，可首先使中心变暗或变黑，由此提供另一种消耗程度指示。
对于图7和图8的可选设计，底部矩形染料腔室允许染料在加热 后均匀地向上迁移，导致基质的上表面随使用时间的延长而变色情况 逐渐加重。可将永久性的比色图表置于基质附近，从而可在具有指定消耗程度的任何给定时间来对比色调与具体的消耗程度。
图8的实施方式可以与图7的实施方式非常相似，不同之处仅在 于在基质上表面上存在文字"NEW"这个永久性标记。当染料迁移至 该表面时，标记逐渐被隐藏起来。为此，染料可以具有与文字颜色一 致的颜色。
如应该从上面提供的例子认识到的，能够以很多种方式实施本发 明。例如，基质可以是正方形的、球形的或具有许多其它形状。因此， 不应认为权利要求仅限于优选实施方式所公开的内容。
工业实用性
本发明提供了自动的迁移染料消耗提示，其与随着加热来分配挥 发性物质的装置一起使用。
权利要求
1. 一种基质，其能够在加热该基质时分配挥发性空气处理化学品，所述基质包括消耗指示器，其与所述基质有关，并且设定成当加热所述基质时自动传达所述空气处理化学品已从所述基质分配的程度，所述消耗指示器包括至少一种染料；和覆盖物，其设定成在加热所述覆盖物之前限制所述染料的迁移，并且随着对所述覆盖物的加热，允许所述染料向可见表面迁移；其中当加热所述基质时，所述染料能够至少部分地向所述可见表面迁移；和其中所述染料在所述可见表面上变得可见的程度指示所述空气处理化学品已从所述基质分配的程度。
2. 如权利要求1所述的基质，其中所述可见表面是在所述基质的 外表面上。
3. 如权利要求l所述的基质，其中所述覆盖物包含能够通过加热 而熔融的可熔物质。
4. 如权利要求3所述的基质，其中所述覆盖物包含蜡。
5. 如权利要求4所述的基质，其中所述覆盖物还包含聚合物。
6. 如权利要求l所述的基质，其中所述基质沿着所述基质的可见表面具有至少两个观察位置；所述染料能够首先到达所述观察位置中的第 一个，然后到达所述观察位置中的第二个；和与所述染料在所述观察位置中的第一个和第二个均可见相比，所述染料在所述观察位置中的第一个可见但在所述观察位置中的第二个不可见将指示所述空气处理化学品的消耗程度较低。
7. 如权利要求1所述的基质，其中所述基质具有从所述覆盖物附 近延伸至所述可见表面附近的预先形成的路径的排列， 一旦所述染料 开始迁移，所述路径排列用于使所述染料优先通过所述预先形成的路 径迁移。
8. 如权利要求7所述的基质，其中所述预先形成的路径横跨所述基质均匀地隔开。
9. 如权利要求1所述的基质，其中所述基质的外表面用符号标志 或文字标志来预先标记， 一旦所述染料到达该预先标记的标志附近， 则该符号标志或文字标志指示所述空气处理化学品的消耗程度。
10. 如权利要求l所述的基质，其中所述基质的外表面用符号标 志或文字标志来预先标记，且所述符号标志或文字标志能被迁移染料 隐藏起来，从而指示所述空气处理化学品的消耗程度。
11. 如权利要求l所述的基质，其中在加热所述基质前将所述染 料预先置于所述基质的可扩大通道中。
12. 如权利要求l所述的基质，其中所述基质具有阶梯式结构， 在加热所述覆盖物后，所述染料能够先到达基质堆的第一阶的暴露表 面，然后到达基质堆的第二阶的暴露表面。
13. 如权利要求l所述的基质，其中所述基质是浸有所述空气处 理化学品的多孔固体物质。
14. 如权利要求l所述的基质，其中所述空气处理化学品选自防 虫活性物、香料、消毒杀菌剂和除臭剂。
15. 如权利要求14所述的基质，其中所述防虫活性物选自防虫驱避剂和杀虫剂。
16. —种随着对基质的加热而将空气处理化学品分配至周围的空气环境中的装置，所述装置包括多孔基质，已经对该多孔基质施用了所述空气处理化学品； 染料，其位于所述基质中、紧靠着所述基质或位于所述基质附近；和控制染料迁移的器件，由此限制了所述加热前的染料迁移，并促 进了这种加热后的染料向可见表面的迁移。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述染料沿着所述可见表面 变得可见的程度构成了所述空气处理化学品已从所述基质分配的程度 的才示志。
18. —种制造具有自动消耗指示器的空气处理装置的方法，所述 方法包括用可熔物质覆盖可迁移染料；和将具有所述覆盖物的染料紧邻已施用了空气处理化学品的多孔基 质放置。
全文摘要
本发明公开了具有自动消耗指示器的加热挥发分配器。该指示器与多孔基质有关。用与基质相邻的可熔物质来覆盖可迁移染料。加热浸有驱虫剂的基质(如厚片)同时导致驱虫剂的分配和覆盖物的熔融。然后染料迁移至基质的可见表面以指示使用度。迁移程度和由迁移染料在可见表面上形成的图案指示挥发性空气处理化学品已被分配的程度。
文档编号G04F1/00GK101415574SQ200780011869
公开日2009年4月22日 申请日期2007年2月2日 优先权日2006年2月3日
发明者乔尔·E·阿代尔, 布赖恩·T·戴维斯, 帕德马·P·瓦拉纳西, 戈帕尔·P·阿南思 申请人:S.C.约翰逊父子公司