ПОРТАТИВНАЯ ТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА ОТПУГИВАНИЯ НАСЕКОМЫХ
PORTABLE HEAT SYSTEM FOR REPELLING INSECTS

ССЫЛКА НА ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке США № 62/529193, поданной 6 июля 2017 года, которая полностью включается в этот документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к устройствам для высвобождения летучих веществ для отпугивания насекомых.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Охотники, туристы и путешественники, а также жители пригорода, проводящие время на своих приусадебных участках и внутренних двориках, часто подвергаются нападению комаров, мошек и других жалящих насекомых. Наиболее распространенными средствами борьбы, применяемыми против таких нападений, являются средства отпугивания насекомых и инсектициды. Известный уровень техники раскрывает устройства, которые используют топливный бак для подачи топлива в горелки, которые в свою очередь нагревают и испаряют средство отпугивания насекомых или инсектицидный состав. Типичные устройства описываются в патентах США №№ 4699123, 5700430 и 9497958, а также ссылках в них. Все содержимое каждого из этих более ранних патентов включается во всех отношениях в этот документ посредством ссылки.
Описанные в вышеупомянутых патентах устройства применяют неактивную пористую подложку, которая пропитана средством отпугивания или инсектицидным составом, также называемым действующим веществом либо летучими веществами. Подложка лежит на нагревательной пластине и служит в качестве хранилища для состава, так как тот постепенно улетучивается от подводимого тепла. Соответственно, устройства ограничены количеством доступного для использования средства отпугивания или инсектицида из-за конечного объема вещества, которым можно пропитать одну подложку. Газовые баллоны также представляют проблему для пассажиров, путешествующих самолетом, поскольку авиакомпании, как правило, запрещают проносить на пассажирский самолет сжатые газы.
Соответственно, существует потребность в устройствах с большей вместимостью для летучих веществ, которые предложили бы более продолжительную работу и меньший физический расход, чтобы уменьшить перерасход и предоставить пользователю возможность путешествовать самолетом с этим устройством. Одной из альтернатив нагреваемым подложкам является фитильная система улетучивания, в которой можно предусмотреть емкость с жидкими летучими веществами произвольного размера. Пористый фитиль в емкости впитывает жидкость, которая благодаря капиллярности переносится в зону испарения, которая может нагреваться до нужной степени. Типичные примеры этой последней технологии, которая обычно применяется при производстве комнатных освежителей воздуха, можно обнаружить в патентах США № 4913350, 5591395, 6123935, 6917754, 6931202 и ссылках в них. Все содержимое каждого из этих патентов включается во всех отношениях в этот документ посредством ссылки.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство согласно настоящему изобретению представляет собой испаритель, в котором используется емкость с летучим жидким средством отпугивания насекомых и/или инсектицидом (в этом документе называемым "летучими веществами"), фитиль для переноса жидкости в зону испарения и электрический нагреватель рядом с фитилем в зоне испарения. К нагревателю подключается батарея и под контролем снабжает его энергией.
Устройство обладает по меньшей мере двумя конфигурациями: открытая конфигурация, в которой пользователь способен снимать и/или устанавливать емкость, и закрытая, или рабочая, конфигурация, в которой емкость зафиксирована по месту, а фитиль расположен по центру нагревателя. Фитиль предпочтительно встроен в емкость, чтобы пользователю было удобно снимать и устанавливать только один предмет. Обратимо съемная крышка защищает фитиль и плотно закрывает емкость во время перевозки и хранения, и крышку можно возвращать обратно всякий раз, когда емкость убирают из устройства.
В предпочтительных вариантах реализации емкость имеет такую форму, что помещается в ответное углубление в устройстве, при этом подгонка достаточно точная, чтобы гарантировать, что фитиль расположен по центру в нагревателе, когда устройство переводят в рабочую конфигурацию. Неправильное размещение емкости и отсутствие емкости обнаруживается предпочтительно посредством электрических или механических блокировок, которые препятствуют переводу устройства в рабочую конфигурацию и препятствуют включению нагревателя до тех пор, пока емкость не будет вставлена должным образом. Емкости предпочтительно также придают форму либо изменяют ее так, чтобы по меньшей мере частично окружать фитиль, защищая его от физического повреждения.
Устройство содержит двухпозиционный переключатель для удобного управления нагревателем, а также оно предпочтительно содержит многопозиционный переключатель. Многопозиционный переключатель обеспечивает "заблокированный" режим, в котором случайное приведение в действие двухпозиционного переключателя не приводит в действие нагреватель; "режим нормальной работы", в котором двухпозиционный переключатель приводит нагреватель в действие; и "режим таймера", в котором нажатие на двухпозиционный переключатель инициирует запуск по времени.
Один аспект настоящего изобретения состоит в возможности точно управлять током, текущим в нагревательный элемент, чтобы создать температуру в зоне испарения, которая достаточно высока для испарения летучих веществ со скоростью, которая поддерживает эффективную и постоянную концентрацию летучих веществ в окружающем воздухе. Эффективное управление мощностью является важным аспектом безопасности, а также рабочей характеристикой устройства, потому что пользователь обычно не способен оценивать, что именно создает подходящую скорость высвобождения летучих веществ. Чрезмерный нагрев сверх оптимальной температуры бесполезно расходует энергию и преждевременно разрядит батарею. Устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает необходимое управление наряду с обеспечением простоты и удобства включения и выключения для пользователя.
Устройство согласно настоящему изобретению также отличает вытяжной канал, который создает конвекционный поток воздуха, который активно переносит испаренное вещество вверх и в сторону от устройства. Этот поток воздуха помогает минимизировать потери вещества из-за конденсации на более холодных частях устройства и улучшает работу устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Испаритель согласно изобретению подробнее показан на пояснительных чертежах, на которых:
ФИГ. 1 - чертеж в перспективе одного варианта реализации изобретения, показывающий крышку, емкость и основание устройства.
о
ФИГ. 2 - чертеж основания из ФИГ. 1 в перспективе под бльшим углом.
ФИГ. 3 - чертеж в перспективе некоторых элементов в крышке, показывающий нагреватель.
ФИГ. 4 - чертеж основания из ФИГ. 1 в перспективе снизу.
ФИГ. 5 - вид сверху альтернативного варианта реализации основания устройства.
ФИГ. 6 - вид в разрезе основания из ФИГ. 5.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В самых общих чертах изобретение предлагает портативный испаритель 8 с питанием от батареи для термического испарения летучих веществ из емкости с фитилем. Использование электрической энергии дает возможность быстрого и точного управления скоростью улетучивания.
Конкретнее, изобретение предлагает испаритель для использования вместе со съемной и заменяемой емкостью, содержащей летучую жидкость. В емкости расположен фитиль, нижняя часть которого соприкасается с летучей жидкостью, а верхняя часть выступает из емкости. Испаритель обычно содержит следующие элементы: (1) основание с первым углублением, в которое плотно входит емкость; (2) батарею, размещенную в основании; и (3) крышку, в которой находится цилиндрический нагреватель.
Крышка выполнена с возможностью закрытия на основании (или прикрепления к нему), и когда она закрыта или прикреплена к основанию, устанавливается функциональное электрическое соединение между батареей и нагревателем. При использовании в данном документе выражение "установление функционального электрического соединения" включает в себя как непосредственное создание токопроводящей дорожки между нагревателем и батареей посредством электрического соединения, например с помощью штекера в крышке, стыкующегося с ответным гнездом в основании, так и косвенное создание соединения, например путем замыкания переключателя, что позволяет току течь между батареей и нагревателем.
В емкости есть два или более выступающих направляющих элемента, которые располагаются более или менее симметрично вокруг фитиля и вертикально выходят за высоту фитиля. Направляющие элементы плотно входят в ответные углубления под направляющие в крышке, и когда направляющие элементы вставляются в эти углубления под направляющие, относительные положения емкости и крышки становятся фиксированными, с расположением фитиля по центру нагревателя. Если направляющие элементы не вставлены в углубления под направляющие, то крышку нельзя совместить должным образом с емкостью и/или основанием и нельзя закрыть или прикрепить к основанию.
Когда крышка закрыта или прикреплена к основанию, устанавливается функциональное электрическое соединение между нагревателем и батареей, но это может происходить, только если крышка и емкость правильно совмещены, и фитиль расположен по центру нагревателя. Наоборот, если фитиль расположен не по центру нагревателя, то нельзя установить функциональное электрическое соединение.
Чертежи показывают конкретный вариант реализации настоящего изобретения. ФИГ. 1 показывает вид в перспективе трех основных компонентов в типичном варианте реализации изобретения. Основание 12 содержит батарею 13 и углубление 14, в которое плотно входит емкость 11. Двухпозиционный переключатель 15 для удобства располагается на передней стороне основания. В емкость 11 устанавливается фитиль 16, который переходит во внутреннюю часть емкости (не показано). Содержащиеся в емкости жидкие летучие вещества отводятся посредством капиллярности из емкости в верхний конец фитиля 16. В других отношениях емкость герметична, что предотвращает контакт пользователя с жидким содержимым, которое сильно раздражает кожу. Жидкое содержимое также является активными органическими растворителями, и герметичная емкость предотвращает разбрызгивание или утечку и вызванное повреждение чистовых поверхностей и пластмассовых предметов.
В этом варианте реализации емкость содержит крылья 17, которые проходят вертикально за пределы фитиля 16. Крылья 17 служат для защиты фитиля от удара и физического повреждения, а благодаря плотному вхождению в углубления под направляющие в крышке 10 крылья также служат в качестве направляющих элементов для совмещения емкости с нагревателем (см. ниже), чтобы фитиль 16 был расположен по центру цилиндра нагревателя. Емкость содержит округлое дно, к которому полностью выдвинут фитиль, чтобы минимизировать остаточную неиспользуемую жидкость, когда емкость опустошена. Крышка 10, которая содержит нагреватель, надевается поверх емкости и фитиля. Вытяжной канал 18 располагается в центре крышки и служит для отвода испаренного вещества из зоны испарения в окружающий воздух. Вытяжной канал предпочтительно содержит на конце приподнятый ободок 19, который проходит на небольшое расстояние (порядка 0,5-2,0 мм) над верхней поверхностью крышки 10. Приподнятый ободок служит для минимизации контакта нагретого и испаренного вещества с поверхностью крышки, посредством этого предотвращая или минимизируя охлаждение и конденсацию летучих веществ на крышке. В показанном варианте реализации изогнутая поверхность крышки дополнительно содействует предотвращению конденсации путем увеличения эффективной высоты отверстия вытяжного канала над поверхностью.
ФИГ. 2 - вид основания 12 в перспективе, понятнее показывающий углубление 14 для емкости, а также показывающий электрическое соединение 20, посредством которого мощность передается от батареи нагревателю, который располагается в крышке. Батарея может относиться к любому подходящему типу, включая одноразовые батареи, но самым предпочтительным типом является перезаряжаемая литиево-ионная батарея. Батарея предпочтительно перезаряжается в месте ее установки (без снятия), и основание заключает в себе подходящую зарядную электронику. В предпочтительном варианте реализации зарядная электроника соответствует стандарту зарядки USB "BC1.1", и устройство можно перезаряжать посредством стандартного специального зарядного порта USB.
Некоторые компоненты нагревательной системы, расположенной в крышке 10, показаны на ФИГ. 3 в рабочем сопряжении с емкостью 11. Центральным элементом является цилиндр 30 нагревателя, который окружает фитиль и резистивно нагревается током от батареи. Когда фитиль нагревается до рабочей температуры, летучие вещества в фитиле испаряются и проходят через отверстие 18 вытяжного канала. Одной только конвекции достаточно для рассеивания эффективного количества средства отпугивания насекомых, хотя при желании может применяться необязательный вентилятор, также приводимый в действие батареей. Конвекцию можно улучшить путем обеспечения воздушных каналов, которые направляют воздух в нижнюю часть цилиндра 30 нагревателя и за пределы фитиля 16. Регулирование температуры нагревателя может проводиться встроенным программным обеспечением, установленным в микроконтроллере, и может осуществляться путем реагирования на обратную связь от терморезистора. Контроллер может постепенно повышать либо понижать напряжение или ток в попытке отыскать устойчивое состояние при целевой температуре, либо, в других вариантах реализации, подаваемое в нагреватель питание может включаться и отключаться в ответ на отклонения температуры от заданного диапазона. В других вариантах реализации можно вычислить тепловую мощность из измеренного энергопотребления и исходя из этого модулировать ток на основе известного отношения между энергопотреблением и температурой нагревателя. В некоторых вариантах реализации целевую температуру можно регулировать до разных значений, чтобы упростить улетучивание разных веществ или чтобы модулировать скорость улетучивания.
Встроенное программное обеспечение предпочтительно программируется для входа в сильноточный режим быстрого нагрева всякий раз, когда нагреватель запускается из холодного или относительно прохладного состояния. В результате устранения продолжительного периода прогрева, во время которого летучие вещества не испаряются с фитиля, устройство становится более чувствительным с меньшим запаздыванием между потребностью и результатами. Сокращение непроизводительного времени нагрева также улучшает энергоэффективность устройства.
ФИГ. 4 - вид в перспективе снизу испарителя 8 и основания 12, показывающий многопозиционный переключатель 40 режима. Как отмечалось выше, переключатель режима дает возможность переводить устройство в "заблокированный" режим, в котором случайное приведение в действие двухпозиционного переключателя не приведет в действие нагреватель. Второй "режим нормальной работы" позволяет двухпозиционному переключателю включать и отключать нагреватель; и третий "режим таймера" дает устройству возможность осуществлять запрограммированный запуск по времени, завершающийся автоматическим отключением. В этом режиме нажатие на двухпозиционный переключатель инициирует запуск по времени. В некоторых вариантах реализации устройство может позволять пользователю устанавливать длительность запуска по времени.
ФИГ. 5 - вид сверху альтернативного варианта реализации основания устройства. В этом варианте реализации в основании устройства предусмотрен канал 50. Когда устройство работает, воздух, ведомый конвекцией, вызванной нагревателем 30, втягивается в углубление 14 в устройстве через канал 50. Положение емкости 11 при ее установке показано пунктирными линиями. Ширина центральной прямоугольной части углубления 14 больше, чем у емкости, что обеспечивает открытый канал 60 для притока воздуха вверх за емкость 11.
ФИГ. 6 - вид в разрезе основания, показанного на ФИГ. 5. Канал 60 может обладать любой шириной, которая допускает прохождение воздуха, и предпочтительно составляет от 1 мм до 10 мм, а предпочтительнее между 2 и 5 мм по ширине между стенками углубления 14 и емкости 11. В альтернативных вариантах реализации можно предусмотреть два канала, по одному на каждой стенке емкости. Предусмотрен зазор 61 для притока воздуха под основание и в канал 50.
Следует понимать, что был описан предпочтительный вариант реализации для наилучшей иллюстрации принципов изобретения и его практического применения, чтобы посредством этого дать возможность среднему специалисту в данной области техники использовать изобретение в различных вариантах реализации и с различными модификациями, которые подходят для конкретного предполагаемого использования. Все такие модификации и разновидности входят в объем изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения, будучи интерпретированными в соответствии с объемом, на который они имеют законное право.