JP2008504932A - 液体溢れを抑制し放出率を制御する改良されたウィック - Google Patents

Abstract

下端から上端まで液体を引き上げる毛細管通路を有する多孔性部分と約５容積％以下の多孔率を有するほぼ非多孔性部分を含む中実で寸法安定性の高いウィック。該ウィックはリザーバから噴霧装置へ流体を供給する際に特に有用である。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００４年６月３０日に出願された米国仮出願第60/583,787号の特典を主張し、本明細書中に参照することによって組み込む。

本発明は、液体を輸送するために使用されるウィックに関する。具体的には、本発明は、芳香剤や殺虫剤などの液体をリザーバから周囲環境へ輸送するウィックベースの分配システムに関する。好ましくは、液体は液体を噴霧化し噴霧化された液滴を環境空気へ射出するオリフィス板の面へ輸送される。

環境空気へ蒸気を分配する装置は周知であり、多くのアプリケーションに有用である。一般に、これらの装置の目的は、環境空気を清浄または殺菌すること、あるいは、不必要な害虫を退治したり忌避したりするために空気中へ毒素を散布することである。

空気中へ蒸気を散布する一般的な方法は、リザーバから露出面へ気化可能な液体を分配するためにウィックを使用する。該ウィックは、毛管作用を利用して、リザーバからウィックの表面へ液体を輸送する。該液体が該ウィックの表面へ到達すると、該ウィックの多孔性材料を介して移行した後、液体は気化して空中へ散布される。

最近では、液体噴霧装置は環境空気へ芳香剤、殺虫剤などを散布するために使用されてきた。このような噴霧装置の例は、米国特許第6,450,419号に示されている。多くの場合、噴霧装置において、ウィックは、液体をリザーバからオリフィス板へ輸送するために使用される。オリフィス板の振動によって、液体が霧化され、微細な液滴が環境空気へ射出される。

しかしながら、ウィックによって分配される流体を用いた噴霧装置が作動しない場合、ウィックの毛管作用はいまだ活動中であり、このため、液体がアトマイザ（噴霧器）のいろいろな部分へ移行されてしまう。このような場合、液体の過剰な供給によってオリフィス板を溢れ、操作時にアトマイザの効力が低下することがある。このような液体溢れを抑制するために、該ウィックを介してオリフィス板への流体の移行率を低下させることが好ましい。ウィックの多孔率を減らしたり、ウィックの大きさを変更したりするなど、ウィックを介して液体流量を抑制するための従来の方法は、噴霧装置の適切な操作のために、ウィックの所望される寸法や圧縮性に左右されるという欠点を有する。従って、リザーバから噴霧装置のオリフィス板へ液体の流量を制限するとともに制御することができる一方、所望される霧化のために十分な量の液体をオリフィス板へ供給し、該ウィックの所望される寸法と圧縮性の一致も図れることができるウィックが要求される。

我々の発明は、ウィックを介した液体分配を改良することによって以上の問題をを解決する。より好ましくは、我々の発明は、リザーバから（好ましくは、噴霧装置のオリフィス板への）液体分配のための改良されたウィックを提供する。より具体的には、我々の発明は、液体溢れを抑制するためにウィックを介した流量を抑制すると共に、噴霧化に好適な流量だけでなく、ウィックの所望されるサイズおよび剛性を維持する。

ウィックは、下端から上端まで液体を引き上げる毛細管通路を有する多孔性部分と、殆どあるいはまったく液体を引き上げないほぼ非多孔性部分とを含む。多孔性部分と非多孔性部分の組合せによって該ウィックを介した液体の流量の抑制の好ましい制御が可能となる。

最も好ましくは、非多孔性部分は完全に非多孔性である。しかしながら、実践上の問題として、非多孔性のウィックの一部でありながら、製造上の制約を受けることによって非多孔性の達成が困難になることもある。用語「非多孔性」は、約５容積％未満の多孔性を有するウィックを称する。より好ましいウィックは、約４容積％未満の多孔性を有する非多孔（Ａｎｏｎ−ｐｏｒｏｕｓ＠）部分を有する。より一層好ましくは、ウィックは、約３容積％未満の非多孔性部分を有する。さらに一層好ましくは、該ウィックは、約２容積％未満の非多孔性部分を有する。より好ましくは、該ウィックは、約１容積％未満の非多孔性部分を有する。最も好ましくは、該ウィックは、０（ゼロ）容積％未満の非多孔性部分を有する。

好ましくは、本発明に記載されるウィックは、液体を、リザーバから、噴霧装置のオリフィス板へ輸送するために使用される。図１に示されるように、一般に、本発明による噴霧装置２０は、オリフィス板３７を含むアトマイザアセンブリ３４、交換可能なリザーバアセンブリ３０を含む。リザーバアセンブリ３０は、流体を含むリザーバ３１とウィック５６を含む。

本発明の好ましい実施の形態による圧電作動式噴霧装置２０は、中空のプラスチックシェル（容器）として形成され、平らな底壁２４によって閉成されるハウジング２２を含む。水平プラットフォーム２５は、ハウジング２２の内部を横切って延出する。電池２６は、ハウジング２２内のプラットフォーム２５の下側から下方へ演出する支持プロング２５ａによって支持されている。更に、プリント回路板２８は、プラットフォーム２５から上方へ延出する支持素子２５ｂ上で支持される。液体リザーバアセンブリ３０は、プラットフォーム２５上のドーム状形成物２５ｃの下側に交換可能に取り付けられる。

液体リザーバアセンブリ３０は、噴霧される液体を保持する液体容器３１、該容器の頂部を閉口するプラグ（栓）３３、および液体容器３１内部からプラグ３３を介して液体容器３１の上方の位置まで延出するウィック（ウィック）５６を含む。プラグ３３は、プラットフォーム２５上のドーム状の形成物２５ｃの下側からの完全な液体リザーバアセンブリ３０の着脱を可能とするように構成されている。好ましくは、プラグ３３とプラットフォームは、この用途の場合、バイオネット取付け（図示しない）によって形成される。交換可能な液体リザーバアセンブリ３０がプラットフォーム２５に取り付けられる時、該ウィック５６は、ドーム状の形成物２５ｃにおける中央の開口を介して上方へ延びる。以下に非常に詳細に記載されるが、ウィック５６は、液体容器３１の内部から、プラットフォーム２５上のドーム状に形成されたもの２５ｃの真上の位置まで、液体を分配するために毛管作用によって動作する。

アトマイザアセンブリ３４は、弾性の長形のワイヤ状の支持体２７によってカンチレバー（片持ち梁）式にプラットフォーム２５の上で支持される。ワイヤ状の支持体２７は、プラットフォーム２５から上方へ突出する端部に取り付けられる。該ワイヤ状の支持体２７は、オリフィス板３７の下部表面とスプリングハウジング３９を弾性的に支持するとともに、スプリング４３が該オリフィス板３７の上部表面を弾性的に押圧するように形付けられる。（該スプリング４３は、オリフィス板３７それ自体を押圧するというより、以下に説明されるとともに該オリフィス板３７に接続されたアクチュエータ素子３５などの部材を代替的または追加的に押圧し得る）。同時に、支持体２７とスプリング４３は、オリフィス板３７がワイヤ状支持体２７の弾性バイヤスに対して上下移動することができるようにオリフィス板３７を保持する。

アトマイザアセンブリ３４は、環状の圧電作動素子３５と該作動素子に横切って延出し、該素子に半田付けもしくは固定された円形オリフィス板３７からなる。交流電圧が作動装置３５の対向する上下側に印加されると、これらの電圧が作動素子を横切って電界を生成して該電界を放射状に拡大縮小させる。この拡大縮小は、オリフィス板３７に連絡され、該オリフィス板３７を屈曲させ得る。該オリフィス板の中心領域は、やや上方へドーム型に形成されている。該中心領域は、該オリフィス板３７の下部からまたは表面下から、オリフィス板３７を介して、その上面まで延出する複数の微細オリフィスによって形成され得る。フランジが該ドームの中心領域の周りに設けられる。

動作上、電池２６は、プリント回路板２８上の回路へ電力を供給し、これらの回路はこの電力を高周波数の交流電圧へ変換する。これらの電圧を生成するための好適な回路が示され、且つ前述された米国特許6,296,196号に記載されている。この特許に記載されているように、該装置は連続的な電源オンオフの間で動作され得る。これらのオンオフ時間の相対的な期間がハウジング２２の外側に配置され、プリント回路板２８上のスイッチ素子４２に連結された外部スイッチアクチュエータ４０によって調整され得る。

アトマイザアセンブリ３４が、支持部材２７によって支持されているとき、オリフィス板３７のフランジは、ウィック５６の上端と接触するように位置決めされる。これによって、アトマイザアセンブリ３４は、ウィック５６の上端がオリフィス板３７の下側に接触するように、液体リザーバアセンブリ３０の上方で支持される。ここで、ウィック５６は、毛管作用によって液体のリザーバ３１からオリフィス板３７の下側まで液体を分配し、振動時に液体をオリフィス通過させ、微細な液滴の形態でその反対側（即ち、上面から）射出される。

水平プラットフォーム２５が、液体リザーバアセンブリ３０とアトマイザアセンブリ３４の両方にとって共通の構造的支持体として作用することが以上により理解されよう。このように、水平のプラットフォーム２５は、液体リザーバアセンブリ３０、および特に、アトマイザアセンブリ３４のオリフィス板に位置合わせされたウィック５６の上端を維持することができる。更に、アトマイザアセンブリ３４とオリフィス板３７は弾性的に取り付けられているので、好ましくは、ウィック５６の上端は、一つの液体リザーバが他のリザーバと交換されるときの製造公差によって発生し得る寸法の変化とは無関係に、オリフィス板３７および／またはアクチュエータ素子３５の下面を押圧する。これは、交換用液体リザーバアセンブリ３０のウィックが、元の液体リザーバアセンブリのウィック５６の高さよりも高かったり低かったりした場合に、スプリング４３の作用によって、該交換リザーバアセンブリ３０におけるウィック５６の位置に応じて上下すること可能となる、これによって、ウィック５６は、オリフィス板３７および／またはアクチュエータ素子３５の下側に対して適切に押圧することが可能となる。好ましくは、弾性的に支持されるオリフィス板３７の下側へ押圧された時に変形することがないように、ウィック５６は、中実の寸法安定性の高い材料から形成される。

本発明における好ましいウィックは、多孔性部分とほぼ非多孔性部分からなる。多孔性部分は毛管作用によってリザーバからオリフィス板まで液体を輸送するが、非多孔性部分は該ウィックの一部を介して液体の流れを阻止する。ウィックの該ほぼ非多孔性部分の寸法は、液体溢れを抑制するには十分であるが、所望される量の液体が該オリフィス板に達成しなくなるほどではない程度に、液体の流量を抑制するために必要に応じて変更されされ得る。ウィックの該ほぼ非多孔性部分の追加によってウィックを介した流量の制御が容易になるだけでなく、噴霧装置の操作に必要な寸法を有するウィックを維持することができる。当然、本発明のウィックは、好ましい流量を達成するために、噴霧装置に限らず、他の装置にも適用することができる。

図２に示されるように、好ましいウィック２００のほぼ非多孔性部分２０１は、円筒形部分であり、新２００の多孔性部分／断面２０２は、非多孔性部分２０１を囲僥するとともに同心状の円筒形の環状断面である。図３は、図２のウィックの断面図を示し、図中、非多孔性部分２０１の長手方句小川が多孔性部分２０２に囲僥され、ウィック２００の全長に渡って延出し、ほぼ非多孔性部分２０１の端部が該ウィック２００の両端部で露出している。

一つの実施の形態において、ウィック２００のほぼ非多孔性部分２０１を含む好ましい円筒形は、約０．５乃至約５ｃｍの長さ、および約０．１乃至約２ｃｍの直径を有する。多孔性部分２０２を含む好ましい円筒形の環状断面は、約０．５乃至約５ｃｍの長さ、および約０．２乃至約２．２ｃｍの直径を有する。この寸法のウィックは、好ましい噴霧装置に適している。しかしながら、本発明はこれらのウィック寸法に限定されることがない。むしろ、大なり小なりのさまざまなウィックの寸法が想定され得る。

完全にウィックを介して延出し、円筒形の環状多孔性部分によって囲僥される円筒形のほぼ非多孔性部分が使用されているが、ウィックの多孔性部分または非多孔性部分の両方に対して多数の他の形状のいずれかを使用することが可能である。例えば、図４に示されるように、ウィック４００は、円筒形の多孔性部分４０２の内部にほぼ非多孔性部分４０１を有することができる。更に、図５に示されるように、ウィック５００のほぼ非多孔性部分５０１は、多孔性部分５０２内部に含まれる必要がなく、その代わりに、断面積５０１および５０２は互いに隣接して配置される。更に、図６に示されるように、複数のほぼ非多孔性部分６０１が多孔性部分６０２内部に分散されてウィック６００を形成してもよい。あるいはその逆も可能である。

図７に示されるように、ウィック７０２の多孔性部分内で、ウィック７００のほぼ非多孔性部分７０１は、設計上の好みに応じて、ほぼ非多孔性部分が、所望される方法で、流量を減少させることができる限り、該ウィックの全長にわたって延出される必要がない。

このようなほかの設計が使用される場合、多孔性部分およびほぼ非多孔性部分の好ましい寸法は、それぞれの部分に対する断面積の好ましいパーセンテージとして解析され得る。具体的には、好ましい実施の形態は、（それぞれの直径というよりはむしろ）ウィックのそれぞれの断面積に基づいて定義付けられてもよい。この断面はウィックの長さ（即ち、液体移行方向）にほぼ垂直な平面上の断面である。それぞれの断面がウィックの長さに沿って変化するとき、測定値は平均の断面積であってよい。

好ましい実施の形態において、ほぼ非多孔性部分が断面積（または平均断面積）の約２０乃至５０％を占め、多孔性部分が約８０％乃至約５０％を占める。

一つの実施の形態において、ウィックの多孔性部分およびほぼ非多孔性部分の両方に対して該ウィックを構成する材料は、好ましくは、高濃度のポリエチレンである。二つの断面が噴霧装置のウィックの寸法要件に合っているウィックを生成するために製造し易いため、高濃度のポリエチレンが選択されている。さらに、高濃度のポリエチレンは、所望の方法でウィックを介した流量を変化させるために選択された多孔性を有する中実の寸法安定性の高いウィックを生成することができる。高濃度のポリエチレンが好ましいが、例えば、ポリプロピレンを含む、多数の他の好適な材料を使用され得る。

本実施の形態において使用されるウィックを製造するための好ましい方法は、焼結処理である。焼結処理は、低コストの製造方法でウィックの所望される特性を生成するのを容易にするために好ましいとされる。この方法は、例えば、セラミック、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＨＤＰＥ（高濃度ポリエチレン）などの無機または有機のビーズを焼結することを含む。コアが一旦形成されると、コアの回りに他の部分（例えば、多孔性部分）に焼結される。焼結処理が好ましいとされるが、ウィックの完全に形成されたほぼ非多孔性部分を完全に形成された多孔性部分へ挿入するなどの他の製造技術が使用されてもよい。

オリフィス板に十分な液体を供給しながらも液体溢れを抑制するために、ウィックを介して液体の流量を制御するために、ウィックの多孔性部分は、好ましくは、約６容積％の多孔率を有し、理想的には、該ウィックのほぼ非多孔性部分は無多孔である。しかしながら、実践上では、多孔性部分のないウィックの断面は製造するのが難しい。従って、ウィックの内部の多孔性は、好ましくは、多孔率が約５容積％未満である。約５容積％未満の多孔率は、ウィックのほぼ非多孔性部分を生成し、オリフィス板の液体溢れを抑制するために必要とされる所望される制限量の流量を提供することができる。ウィックの多孔性部分に対しては約６０容積％の多孔率およびウィックのほぼ非多孔性部分に対しては約５容積％未満の多孔率が好ましいが、これらの数値も変化し得るし、他の実施の形態は、異なる多孔性部分を含み得る。

本発明の具体的な実施の形態が図示され、説明されているが、本発明の精神および範囲を逸脱することがない限りにおいて、あらゆる変更および変形が可能であることは当業者に容易に理解されよう。本発明において多くのさまざまな構成および構造が想定され、所望される結果を達成すべく使用され得る。本発明の範囲は、このような変形、同等の構成および機能を網羅するために最も広い解釈に基づくものである。

本発明は、流量が制御されたウィックを提供する。我々は、好ましくは、このウィックが、オリフィス板からの液体の流出を抑制しながら、液体をリザーバから、蒸気を環境空気へ散布するための噴霧装置のオリフィス板へ供給するために使用され得ることを想定している。ウィックは、オリフィス板の液体溢れを抑制するので、本発明は、空気の浄化または脱臭または不快な有害生物を忌避するために、芳香剤、防虫剤、および他の気化可能な物質を環境空気へ分配する噴霧装置の連続的な操作を容易にする。

本発明を具体化する噴霧装置を示す立面断面図である。 本発明の好ましい実施の形態によるウィックの平面図である。 図２のウィックの断面図である。 本発明の他の可能性のある実施の形態によるウィックの平面図である。 本発明の他の可能性のある実施の形態によるウィックの平面図である。 本発明の他の可能性のある実施の形態によるウィックの平面図である。 本発明の他の可能性のある実施の形態を示す断面側面図である。

Claims (17)

1. 下端から上端まで液体を引き上げる毛細管通路を有する多孔性部分と、
   約５容積％以下の多孔率を有するほぼ非多孔性部分と、
   を含む中実の寸法安定性の高いウィック。
2. ウィックの前記ほぼ非多孔性部分が前記ウィックの前記多孔性部分によって画定される領域内に含まれる、請求項１に記載のウィック。
3. ウィックの前記ほぼ非多孔性部分が円筒形状であり、ウィックの前記多孔性部分が円筒形であるとともにウィックの前記ほぼ非多孔性部分を囲僥する、請求項１に記載のウィック。
4. 該ウィックの前記ほぼ非多孔性部分が前記ウィックの全長にわたって延出する、請求項１に記載のウィック。
5. 前記ほぼ非多孔性部分と前記多孔性部分が同一材料から形成される、請求項１に記載のウィック。
6. 前記材料が高濃度ポリエチレンである、請求項５に記載のウィック。
7. ウィックの前記多孔性部分が約６０容積％以上の多孔性を有する、請求項１に記載のウィック。
8. 前記ほぼ非多孔性部分が前記ウィックの少なくとも一部を介して延出し、該ウィックの断面積の約２０％乃至約５０％を占める、請求項１に記載のウィック。
9. ウィックの前記ほぼ非多孔性部分がウィックの前記多孔性部分に含まれない、請求項１に記載のウィック。
10. ウィックの前記ほぼ非多孔性部分が前記ウィックの複数の端面積からなる、請求項１に記載のウィック。
11. 振動オリフィス板であって、該振動オリフィス板を介して形成される複数の微細オリフィスを有し、該振動オリフィス板が、前記微細オリフィスを介して前記オリフィス板の片面に供給される液体を射出すべく振動するように構成されている、前記振動オリフィス板と、
    前記オリフィス板へ供給される液体を含む容器と、
    前記容器内の液体内に浸漬される下端と該容器の上方に位置する上端を含む長形のウィックと、
    を含み、
    該ウィックの上端が前記振動オリフィス板に接触すると、噴霧のために前記ウィックが前記容器から該振動オリフィス板へ液体を供給し、
    前記ウィックが前記下端から前記上端へ液体を引き上げるための毛細管経路を有する多孔性部分と約５容積％以下の多孔率を有するほぼ非多孔性部分とを含む、
    噴霧装置。
12. 前記ほぼ非多孔性部分と前記多孔性部分が同一材料から形成されている、請求項１１に記載の噴霧装置。
    液体噴霧装置。
13. 前記材料が高濃度ポリエチレンである、請求項１２に記載の噴霧装置。
14. ウィックの前記多孔性部分が略６０容積％以上の多孔率を有する、請求項１１に記載の噴霧装置。
15. 前記ほぼ非多孔性部分が前記ウィックの少なくとも一部を介して延出し、前記ウィックの断面積の約２０％乃至約５０％を占める、請求項１１に記載の噴霧装置。
16. 下端から上端まで液体を引き上げる毛細管通路を有する多孔性部分と約５容積％以下の多孔率を有するほぼ非多孔性部分を含むウィックを提供するステップと、
    液体を含むリザーバを提供するステップと、
    液体を前記ウィックの下端から上端へ引き上げるために前記容器内に含まれる液体中に前記ウィックの下端を浸すステップと、
    を含む液体噴霧方法。
17. 振動オリフィス板を用いて前記ウィックの上端へ引き上げられた液体を噴射するステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
    

Images