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Querverweis
auf artverwandte Anmeldungen
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Die
Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der in Mitinhaberschaft befindlichen
USA-Patentanmeldung
mit der laufenden Nr. 08/718,643 von Mark H. Miller et al., eingereicht
am 17. September 1996.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anlocken
und Fangen oder anderweitigen Unschädlichmachen von Insekten und
insbesondere eine Gegenstromvorrichtung, mit der CO2-Gas erzeugt
und dann das CO2-Gas zur Verwendung als
Insektenlockmittel gekühlt
wird, um es in einem Ausfluß aus
der Falle zu verwenden.
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Ansaugfallen
werden in einer Vielzahl von Konfigurationen verwendet, um Insekten
zu fangen oder zu töten.
Es ist bekannt, gesiebtes Material zum Fangen der mithin in die
Falle ge-saugten Insekten zu verwenden und mechanische, elektrische
oder Giftmittel zum Unschädlichmachen,
Verletzen oder Töten
der Insekten zu verwenden. Ebenso ist bekannt, Ventilatormechanismen
zur Erzeugung des Ansaugstroms zu verwenden, und Lampen oder in der
Luft schwebende Lockmittel wie CO2 und 1-Octen-3-ol (Octenol) zu verwenden,
um die Insekten in die Nähe
der Falle zu locken. Bei manchen Konfigurationen, wie sie beispielsweise
in den USA-Patenten Nr. 3,196,577 (Plunkett) und Nr. 5,157,090 (Cody)
offenbart sind, wird ein kleiner Strom eines Insektenlockmittels
aus der Vorrichtung auf die Außenseite
eines viel größeren Saugstroms
ausgestoßen.
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CO2-Gas, das als Lockmittel verwendet wird, wird
typischerweise aus einem unter Druck stehenden Kanister oder durch
die Sublimierung von Trockeneis bereitgestellt. Das auf diese Weise
hergestellte CO2-Gas weist Umgebungstemperatur
oder ei ne darunter auf und wird in im wesentlichen unverdünntem Zustand
in die Nähe
der Falle freigesetzt.
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In
US-A-5 669 176 (Miller) wird eine Falle gezeigt, in der CO2-Gas mit Hilfe einer Methanolbrennstoffzelle
erzeugt wird, und in US-A-4 519 778 (Detoreo et al.) wird eine Falle
gezeigt, in der CO2-Gas durch Verbrennung
erzeugt wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Mit
der Erfindung wird eine selbständige, transportable,
sich selbst antreibende Insektenfalle geschaffen, die etwa einen
Monat lang mit einem einzigen 20-Pound-Tank mit Propan-brennstoff
kontinuierlich funktionieren kann. Die Vorrichtung erzeugt ihre
eigenen Insekten-lockmittel aus Kohlendioxid (CO2),
Wärme und
Wasserdampf durch katalytische Umwandlung eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs
in einer Verbrennungskammer. Die Fallenvorrichtung umfaßt eine
im Gegenstrom wirkende Insektenfangvorrichtung von der Art, die
in der in Mitinhaberschaft befindlichen Patentanmeldung mit der
laufenden Nr. 08/718,643 offenbart ist, deren gesamte Offenbarung hier
durch Verweis auf diese eingefügt
ist. Die in der Verbrennungs-kammer erzeugten heißen Insektenlockmittel
werden durch Mischen mit Luft verdünnt und auf eine Temperatur über der
Umgebungstemperatur und unter etwa 115°F abgekühlt, anschließend wird
die Mischung durch ein Absaugrohr hindurch nach unten ausgestoßen. Durch
ein Ansaugrohr, welches das Absaugrohr konzentrisch umgibt, wird
ein Gegenstrom von Außenluft
in die Falle gesaugt. Stechende Insekten werden in einem porösen Wegwerfbeutel
gefangen, der mit dem anderen Ende des Ansaugrohrs verbunden ist.
Thermolelektrische Module, die mit der Verbrennungskammer verbunden
sind, erzeugen Energie für
Ventilatoren, die für
den Absaug-strom und den Ansaugstrom sorgen. Mit der Vorrichtung
können
zusätzliche
chemische Lock-mittel verwendet werden, um die Falle noch wirksamer zu
machen. Die Falle kann durch Ein-stellen von Luftstromgeschwindigkeiten
und Lockmitteln auf das Fangen unterschiedlicher Arten von Insekten
eingerichtet werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung wird mit der Erfindung eine Insektenfangvorrichtung
bereitgestellt, die eine Insektenfalle mit einem Falleneinlaß zum Eintritt
der Insekten, eine CO2-Gasquelle, die CO2-Gas mit einer Temperatur über der Übergebungstemperatur
liefern kann, und ein mit der CO2-Gasquelle
verbundenes Lockmittelabsaugsystem umfaßt. Das Lockmittelabsaugsystem
ist so strukturiert und angeordnet, daß es erwärmtes CO2-Gas
abkühlt
und ein das abgekühlte
CO2-Gas umfassendes Insektenlockmittel mit
einer Temperatur über
der Umgebungsemperatur und unter annähernd 115°F nahe an dem Falleneinlaß freisetzt.
Das Lockmittel kann weiter jede Kombination von Wasserdampf, Luft
und einem aromatischen Insektenlockmittel, beispielsweise Octenol,
umfassen.
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Das
Lockmittelabsaugsystem kann so strukturiert und angeordnet sein,
daß es
das Insektenlockmittel mit einer CO2-Konzentration
in einem Bereich zwischen etwa 500 ppm und etwa 2500 ppm freisetzt, oder
bevorzugterweise zum Locken von Stechmücken, die Jagd auf Menschen
machen, mit einer CO2-Konzentration in einem
Bereich zwischen etwa 1200 ppm und etwa 1800 ppm. Die Verbrennungsvorrichtung
kann so strukturiert und angeordnet sein, daß sie CO2-Gas
in einer Menge von etwa 300 ml/min bis etwa 500 ml/min liefert.
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Die
CO2-Gasquelle kann eine Verbrennungskammer mit einem Auslaß umfassen,
und das Lockmittelabsaugsystem kann ein Absaugrohr umfassen, das
mit dem Verbrennungskammerauslaß in Verbindung
steht. Das Absaugrohr weist einen Absaugrohrauslaß nahe an
dem Falleneinlaß und
einen Absaugrohreinlaß auf.
Das Lockmittelabsaugsystem umfaßt
weiter einen Absaugventilator, der so positioniert ist, daß er Luft
in den Absaugrohreinlaß eintreten
läßt und begünstigt,
daß das
Insektenlockmittel aus dem Lockmittelabsaugsystem ausströmt.
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Mit
dem Falleneinlaß kann über ein
Ansaugrohr ein Netz- oder Maschenbeutel verbunden sein, wobei sich
ein Abschnitt des Absaugrohrs innerhalb des Absaugrohrs und durch
dieses er-streckt und aus dem Falleneinlaß vorsteht. Die Falle kann
weiter einen Ansaugventilator umfassen, der zum Einsaugen eines
Luftstroms durch den Falleneinlaß und zum Absaugen durch den
Maschenbeutel angeordnet ist, wobei der in den Falleneinlaß eingesaugte
Luftstrom dem Absaugstrom des abgekühlten, durch den Auslaß des Absaugrohrs
freigesetzten CO2-Gases ent-gegen gerichtet
ist und diesen im wesentlichen umgibt. Der Ansaugventilator und
der Absaugventilator können
von einem thermoelektrischen Generator angetrieben werden, der ein
thermo-elektrisches Modul umfaßt,
das auf einer heißen
Seite mit der Verbrennungskammer thermisch verbunden ist und auf einer
kalten Seite mit einem Wärmetauscher
thermisch verbunden ist. Der Ansaugventilator kann zum Leiten des
Luftstroms von dem Maschenbeutel in Richtung zu dem Wärmetauscher
angeordnet sein. Der Ansaugventilator kann zum Hindurchsaugen des Luft-stroms
durch den Falleneinlaß mit
einer Strömungsgeschwindigkeit
von mindestens annähernd 250
cm/s angeordnet sein.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Fangen
von Insekten geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt. Bereitstellen
einer Falle mit einem Falleneinlaß, durch den Insekten in die
Falle eintreten können;
Bereitstellen einer Mischung, die CO2-Gas
und Luft umfaßt,
und Freisetzen der Mischung nahe an dem Falleneinlaß bei einer
Temperatur über
der Umgebungstemperatur und unter etwa 115°F. Das Bereitstellen der Mischung
kann folgendes umfassen: Erzeugung von erwärmtem CO2-Gas in einer Verbrennungskammer;
Leiten des erwärmten
CO2-Gases
aus der Verbrennungskammer in ein Absaugrohr, wobei das Absaugrohr
einen zur Luft offenen Absaugrohreinlaß und einen Auslaß nahe an
dem Falleneinlaß umfaßt; und
Verwendung eines Absaugzugventilators zum Mischen von Luft aus dem
Absaugrohreinlaß mit
dem erwärmten
CO2-Gas in dem Absaugrohr. Zur Herstellung
des erwärmtem
CO2-Gases in einer Verbrennungskammer kann
eine katalytische Verbrennung eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs
gehören.
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Das
Verfahren kann weiter den Schritt des Verwendens eines Ansaugventilators
zum Ein-saugen eines Luftzustroms in den Falleneinlaß in Aufwärtsrichtung
umfassen, wobei das Freiset-zen der Mischung das Leiten eines Absaugstroms
der Mischung in einer Abwärtsrichtung
und entgegen dem Zustrom von einem direkt unterhalb des Einlasses der
Falle positionierten Ab-saugrohrauslaß umfaßt. Das Verfahren kann auch
den Schritt des Verwendens eines thermoelektrischen Generators mit
einem thermoelektrischen Modul umfassen, um Elektroenergie zum Be-tätigen des
Ansaugventilators und des Ansaugventilators zu liefern, wobei das
thermoelektrische Modul auf einer hei ßen Seite mit der Verbrennungskammer
thermisch verbunden ist und auf einer kalten Seite mit einem Wärmetauscher
thermisch verbunden ist. Zur Verwendung des Ansaugventilators kann
das Einsaugen des Zustroms durch den Falleneinlaß mit einer Strömungs-geschwindigkeit von
mindestens annähernd
250 cm/s gehören.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausgestaltung wird mit der Erfindung eine Insektenfangvorrichtung geschaffen,
die ein Fallengehäuse;
eine Absaugleitung mit einem Abschnitt, der einen in dem Fallengehäuse positionierten
Ansaugleitungsauslaß beinhaltet
und einem nach unten weisenden An-saugleitungseinlaß, der mit
Luft außerhalb
des Fallengehäuses
in Verbindung steht; einem den Anaugleitungsauslaß bedeckenden
Maschenbeutel; einem Ansaugventilator, der so strukturiert und angeordnet
ist, daß er
einen Zustrom von Luft von außerhalb
des Fallengehäuses
durch den Falleneinlaß hindurch
und dann durch den Maschenbeutel hindurch in das Fallengehäuse saugt
und den Zustrom aus dem Fallengehäuse hinaus bläst; einer
Verbrennungsvorrichtung mit einem Verbrennungsvorrichtungsauslaß, wobei
die Verbrennungsvorrichtung CO2-Gas und Wasser-dampf
mit einer Temperatur über
der Umgebungstemperatur erzeugen kann; eine Absaugleitung mit dem
Auslaß der
Verbrennungsvorrichtung verbunden ist, ein Ende der Absaugleitung,
die einen zur Luft hin offenen Absaugleitungseinlaß aufweist,
ein anderes Ende der Absaugleitung, die einen nach unten weisenden
Absaugleitungsauslaß aufweist,
der direkt unterhalb des Absaugleitungs-einlasses außerhalb
des Fallengehäuses
positioniert ist; und einen Absaugventilator aufweist, der so strukturiert
und angeordnet ist, daß er
Luft in den Absaugleitungseinlaß eintreten
und sich mit erhitztem CO2-Gas und mit Wasserdampf
mischen läßt, die
vom Auslaß der
Verbrennungsvorrichtung in die Absaugleitung eintreten, um eine
Insekten anlockende Mischung zu schaffen und die Mischung mit einer
Temperatur über
der Umgebungstemperatur und unter annähernd 115°F aus der Absaugleitung hinaus
zu blasen.
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Gemäß einem
Merkmal kann die Insektenfangvorrichtung auch ein thermoelektrisches
Generatorsystem umfassen, das Elektroenergie zu dem Ansaugventilator
und zu dem Absaug-ventilator liefert. Das thermoelektrische Generatorsystem
umfaßt einen
Wärmetauscher
und ein thermoelektrisches Modul, wobei das thermoelektrische Modul
auf einer kalten Seite mit dem Wärmetauscher
thermisch verbunden ist und auf einer heißen Seite mit der Verbrennungskam-mer
thermisch verbunden ist. Der Ansaugventilator bläst den Zustrom von Luft auf
den Wärme-tauscher,
um den Wärmetauscher
zu kühlen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal umfaßt
die Insektenfangvorrichtung ferner ein Gehäuse, das die Verbrennungsvorrichtung,
das thermoelektrische Generatorsystem und einen Abschnitt der Absaugleitung
umfaßt,
der mit dem Auslaß der
Verbrennungvorrichtung verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Merkmal umfaßt
die Insektenfangvorrichtung auch einen mit Rädern versehenen Wagen, der
das Gehäuse
der Verbrennungsvorrichtung und das Fallengehäuse trägt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal wird mit der Erfindung eine Insektenfangvorrichtung
geschaffen, die eine Insektenfalle mit einem Falleneinlaß; eine CO2-Gasquelle; und ein mit der CO2-Gasquelle
verbundenes Lockmittelabsaugsystem umfaßt. Das Lockmittelabsaugsystem
ist so strukturiert und angeordnet, daß es eine Mischung von CO2-Gas und Luft mit einer CO2-Konzentration
innerhalb eines Bereichs von etwa 500 Teilen pro Million (ppm) bis
etwa 2500 ppm erzeugt und die Mischung nahe an dem Falleneinlaß freisetzt.
Das Absaugsystem kann ferner so strukturiert und angeordnet ein,
daß es
die Mischung mit einer Temperatur über der Umgebungs-tmperatur
und unter etwa 115°F
nahe an dem Falleneinlaß freisetzt.
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Die
Insektenfangvorrichtung gemäß der Erfindung
bietet mehrere Vorteile und Nutzen. Vor allem wird mit der Erfindung
eine äußerst wirksame
und ökonomische
Vorrichtung zum Fangen von Stechmücken und Kriebelmücken geschaffen.
Eine spezifische Spezies eines Insekts kann zum Fangen ins Auge
gefaßt
werden, indem die CO2-Konzentration in dem Absauggas eingestellt
wird und die Höhe
der Öffnungen
des Absaugrohrs und des Ansaugrohrs verändert wird.
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Die
Vorrichtung ist im wesentlichen wartungsfrei, wobei die erforderliche
Wartung hauptsächlich
aus dem gelegentlichen Wechseln des wegwerfbaren Netzbeutels, in
dem Insekten gefangen werden, und dem monatlichen Auffüllen des
Brennstofftanks besteht. Die Vorrichtung ist auf einer mit Rädern versehenen
Plattform aufgebaut, wodurch sie leicht zu einer gewünschten
Stelle transportiert werden kann und über lange Zeiträume unbeaufsichtigt
sein kann. Das thermoelektrische Generatorsystem stellt den gesamten
Elektroenergiebedarf der Fangvor-richtung bereit. Sie läuft sowohl
bei Tage als auch bei Nacht und benötigt kein Sonnenlicht oder die
Nähe zu
einer elektrischen Steckdose. Die Fangvorrichtung läuft auch
sehr ruhig – die
Ven-tilatoren sind in der Vorrichtung eingeschlossen, und der Netzbeutel
macht kein Geräusch – und mithin
stört sie nicht
die natürliche
Ruhe an irgendeiner Stelle, wo sie vielleicht aufgestellt wird.
Die Fangvorrichtung ist auch relativ umweltfreundlich – es wird
nur eine minimale Brennstoffmenge verbrannt, um eine mäßige Menge
an CO2-Gas und Wasserdampf zu erzeugen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Seitenansicht einer Insektenfangvorrichtung gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine Vorderansicht der in 1 dargestellten
Vorrichtung.
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3 ist
eine Schnittansicht durch die Linie 3-3 gemäß 2, die Einzelheiten
einer Saugfalle, eines elektrischen Energieerzeugungssystems und eines
CO2-Erzeugungssystems
dar-stellt.
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4 ist
eine Schnittansicht durch die Linie 4-4 gemäß 1.
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5 ist
eine Schnittansicht durch die Linie 5-5 gemäß 2.
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6 ist
eine Draufsicht von oben auf ein Gußteil für einen katalytischen Brenner.
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7 ist
eine Vorderansicht des in 6 dargestellten
Gußteils.
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8 ist
eine Schnittansicht durch die Linie 8-8 gemäß 6.
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9 ist
eine Draufsicht auf ein Prallblech des katalytischen Brenners in
der Verbren-nungskammer.
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10 ist
ein Schaltbild des elektrischen Systems zum Antreiben von Lüftern in
der in 1 dargestellten Vorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Zuerst
ist in 1 und 2 eine transportable Insektenfangvorrichtung 10 auf
einer mit Rädern
versehenen Plattform 12 konstruiert, mit der die Vorrichtung
leicht zu einer gewählten
Stelle im Freien transportiert werden kann. Wie im folgenden ausführlicher
beschrieben wird, er-zeugt die Fangvorrichtung 10 einen
Vorrat an CO2-Gas und Wasserdampf, der als
Insektenlockmittel freigegeben wird, und ist ebenso für die Erzeugung
der gesamten elektrischen Energie konfiguriert, die sie zum Betrieb
benötigt.
Die Fangvorrichtung 10 kann kontinuierlich laufen und praktisch
einen ganzen Monat lang mittels eines einzigen standardmäßigen 20-Pound-Tank 14 mit
flüssigem
Propanbrennstoff, der auf der Plattform 12 getragen wird,
unbeaufsichtigt bleiben.
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Die
Fangvorrichtung 10 umfaßt ein Fallengehäuse 16 und
ein Generatorgehäuse 18,
die beide durch einen aufrecht stehenden, hohlen Pfeiler 20 getragen
werden. Der Pfeiler 20 wiederum ist auf der Plattform 12 befestigt.
Eine flexible Brennstoffleitung 22 verbindet zwi-schen
dem Tank 14 und einem an dem Pfeiler 20 angebrachten
15-psi-Steuerschalter 24.
Der Tank 24 ist auf der Plattform 12 durch einen Haltehaken 26 gesichert,
der an dem Pfeiler 20 verschraubt oder in anderer Weise
gesichert ist.
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In 3 umfaßt die Fangvorrichtung 10 nunmehr
auch eine Gegenstrom-Insektenfalle 28 von
der Art, die in der in Mitinhaberschaft befindlichen Patentanmeldung
mit der laufenden Nr. 08/718,643 allgemein beschrieben ist. Die
Falle 28 umfaßt
ein Ansaugrohr 30 mit einem offenen Ende 32, das
von dem Fallengehäuse 16 ausgeht.
An dem anderen, dem Auslaßende 36,
des Saugrohrs 30 ist in dem Fallengehäuse 16 ein wegwerfbarer
Netzbeutel 34 zum Fangen von Insekten mit einer Zugschnur 35 angebunden.
An einer Öffnung 40 einer
Innenwand 42 des Fallengehäuses 28 ist ein Ansauglüfter 38 von
4,5 Zoll positioniert, um Luft und Insekten durch das Ansaugrohr 30,
durch den Netzbeutel 34, und Absaugluft aus dem Fallengehäuse 16 in
das Generatorgehäuse 18 einzusaugen.
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An
einer Seite des Fallengehäuses 16 befindet
sich über
dem Bereich des Netzbeutels 34 eine durchsichtige, angelenkte
Tür 39 aus
Kunststoff zum Beobachten des Fangs. Zum Wechseln des Netzbeutels 34 wird
die Tür 39 geöffnet, die
Zugschnur wird zum Herausnehmen des Netzbeutels 34 ausreichend
entspannt und dann zugezogen, um den Netzbeutel 34 vollständig zu
schließen.
In Fällen,
wo die Fangvorrichtung 10 zur Forschung verwendet wird, können die
Netzbeutel 34 wiederverwendbar sein.
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Ein
Absaugrohr 44 sorgt für
einen Strom eines Insektenlockmittels, beispielsweise CO2, in Gegenrichtung zu der Strömungsrichtung
der durch das Ansaugrohr 30 hindurch eingesaugten Luft.
Der Abgabestrom ist nach unten zum Boden gerichtet, während die
durch das Ansaugrohr 30 hindurch in die Falle 28 eingesaugte
Luft nach oben gerichtet ist. Das Absaugrohr 44 tritt durch
die Wand 42 in das Gehäuse 16 ein
und tritt dann durch eine seitliche Öffnung 46 in das Ansaugrohr 30 ein.
Das Absaugrohr 44 erstreckt sich dann etwa konzentrisch
innerhalb und durch das Ansaugrohr 30. Ein offenes Ende 48 des
Absaugrohrs 44 erstreckt sich an dem offenen Ende 32 des
Ansaugrohrs 30 vorbei um etwa drei Zoll nach unten. Mithin
ist ein Absaugstrom in der jeweils von den Pfeilen 50, 52 angegebenen
Weise von einem Zustrom umgeben.
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Der
größte Teil
des Absaugrohrs 44 besteht aus Abschnitten von ineinander
passendem PVC-Rohr. Eine Absaugrohrverlängerung 54, die sich
innerhalb des Generatorgehäuses 18 erstreckt, besteht
aus einem Metall. Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht die Verlängerung
aus Stahlrohr mit 2,375 Zoll Innendurchmesser. Das Ansaugrohr 30 ist
in erster Linie eine Vakuum-Form mit einem PVC-Abschnitt an dem
offenen Ende 32. Das Ansaugrohr 30 weist einen
Innendurchmesser von etwa 4 Zoll auf. Das Absaugrohr weist an seinem
offenen Ende 48 einen Innendurchmesser von etwa 2 Zoll
auf.
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Ein
Insektenlockmittel, das CO2-Gas und Wasserdampf
enthält,
wird durch Verbrennen von Propan oder eines anderen geeigneten Kohlenwasserstoffbrennstoffs
in einem katalytischen Brenner 56 erzeugt, der sich in
dem Generatorgehäuse 18 befindet.
Wie oben beschrieben, ist die Propanquelle der Propantank 14,
der die gleiche Art von Tank ist, die bei Freiluft-Gasgrills verwendet
wird. Mit einem Einlaß eines
Propan-Sicherheitsventils 58 ist
ein Auslaß des
Steuer-schalters 24 verbunden (siehe 1 und 2).
Mit einem Auslaß des
Sicherheitsventils 58 ist ein Brennstoffeinlaß eines
Vergasers 60 verbunden. Der Vergaser 60, der eine
einsaugende Venturi-Konstruktion sein kann, mischt das Propan mit
Luft und liefert die Mischung ins Innere des Brenners 56.
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Die
Verbrennungsgase mit erwärmten CO2-Gas und Wasserdampf werden durch einen Schlotabschnitt 62 des
Brenners 56 zu dem Absaugrohr 44 gebracht. An
einem offenen Einlaßende
des Absaugrohrs 44 ist ein zwei Zoll messender Absauglüfter 64 positioniert,
um Luft mit den Verbrennungsgasen zu mischen und die Mischung zum
Lauf durch das Absaugrohr 44 zu drücken.
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Nunmehr
auch in 6–9 wird ein
Brenner 56 aus einem Aluminiumgußteil 66 hergestellt, das
einen Schlot 62 und eine Verbrennungskammer 68 umfaßt. Eine
Deckplatte 70 dichtet die vordere Öffnung der Verbrennungskammer 68 mit
einer (nicht gezeigten) Dichtung ab und wird mit vier Schrauben 72 festgehalten.
Mehrere Finger 74 erstrecken sich horizontal durch die
Verbrennungskammer, um Wärme
zu einer Rückseite 76 derselben
zu leiten. Auf eine untere Reihe von Fingern 74 ist ein
welliges Sieb 78 oder dergleichen aufgesetzt. Ein flaches
Sieb 80 und ein Prallblech 82 mit zwei Schlitzen 83 sind
unmittelbar unter einer Reihe von Fin-gern 74 positioniert.
In der Verbrennungskammer 68 wird zwischen den Sieben 78 und 80 ein
katalytisches Kügelchenbett 84 gehalten,
das mit platinbeschichteten Aluminiumoxidkügelchen gefüllt ist.
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Die
Siebe 78, 80 bestehen aus Siebmaterial mit Maschenweite 20 mit
Draht aus rost-freiem Stahl von 0,015 Zoll in rechtwinkeliger Bindung.
Das Prallblech besteht aus 0,010 Zoll dickem rostfreien Stahl. Der
Innenraum der Verbrennungskammer ist etwa 2,25 Zoll breit, etwa
1,65 Zoll tief und etwa 1,6 Zoll hoch. Die platinbeschichteten Aluminiumoxidkügelchen
weisen einen Durchmesser auf, der nicht größer als etwa 0,125 Zoll ist.
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Ein
piezoelektrischer Hochspannungs-Funkenzünder 86 von einer
Art, die oft bei Gasgrills und Gasfeuerstellen vorhanden ist, weist
einen manuellen Taster 88 auf, der durch eine Frontplatte 90 des Brennergehäuses 18 hindurch
angebracht ist. Ein isolierter Hochspannungsleiter 92 verbindet
den Piezogenerator mit einer mit Keramik isolierten Elektrode 94,
die durch die Deckplatte 70 der Verbrennungskammer hindurch
angebracht ist. Wird der Taster 88 gedrückt, wird ein einzelner Funke
erzeugt, der die Brennstoffmischung aus Propan und Luft in der Verbrennungskammer 68 zünden soll.
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Ein
thermoelektrischer Generator umfaßt eine Aufreihung von vier
thermoelektrischen Wismut-Tellurid-Modulen 102, die parallel
hintereinandergeschaltet sind. Die Modulaufreihung 102 ist
zwischen der Rückseite 76 des
Brenners 66 und einem Kühlkörper 104 aus
extrudiertem Aluminium angebracht. Die Ausgangsspannung der thermoelektrischen
Modulaufreihung 102 wird zur Betätigung des Ansaugventilators 38 und
des Absaugventilators 64 verwendet, wie ausführlich weiter
unten beschrieben wird. Die thermoelektrischen Vorrichtungen erzeugen aufgrund
des Seebeck-Effekts Energie. Die Spannung und der Strom, die erzeugt
werden, sind eine direkte Funktion der Anzahl der Knotenpunkte,
der Temperaturdifferenz von einer heißen Seite der Module 102 angrenzend
an den Brenner 56 zu einer kalten Seite angrenzend an den
Kühlkörper 104 und
des Wärmestroms
durch die Module 102 hindurch. Zur Erhöhung des Temperaturgradienten
zwischen der heißen
Seite und der kalten Seite der Module 102 ist der Brenner 56 von
(nicht gezeigtem) Isoliermaterial umgeben, und der Ansaugventilator 38 bläst einen Luftstrom
auf den Kühlkörper 104,
um diesen zu kühlen.
Die Finger 74 führen
Wärme aus
dem Innenraum der Verbrennungskammer 66 auf die Rückseite 76 des
Brenners 66, die gegen die heiße Seite der Module 102 gedrückt wird.
Die thermoelektrische Modulanordnung 102 ist zwischen dem
Brenner 56 und dem Kühlkörper 104 geklemmt,
um einen guten Wärmekontakt
mit dem Brenner 56 und dem Kühlkörper 104 aufrechtzuerhalten.
Eine straffe Klemmung wird erhalten, indem ein Metallstab 106 auf
zwei Vorsprünge 108 aufgelegt
wird, die von den Seiten des Gußteils 66 und über der
Abdeckplatte 70 vorstehen, und indem der Stab 106 sicher
mit dem Kühlkörper 104 verschraubt
wird, wobei Tellerfederscheiben verwendet werden, um eine strafte
Klemmung während der
Wärmesteuerung
des Systems aufrechtzuerhalten.
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Der
Schlot 62 umfaßt
zwei Öffnungen 96,
in denen zwei Kupfer-Konstantan-Thermoele-mente 98 positioniert
sind. Eine kalte Seite der Thermoelemente 98 ist mit dem
Kühlkörper 104 thermisch
verbunden. Die Thermoelemente 98 sind seriell mit einem temperaturempfindlichen
Bimetallschalter 100 und mit dem Sicherheitsventil 58 verdrahtet.
Der Schalter 100 schließt das Sicherheitsventil 58,
wenn die Temperatur des Kühlkörpers 104 etwa
180°F übersteigt.
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In
Betrieb strömt
Gas aus dem Tank 14 durch das Absperrventil des Tanks und
die flexible Leitung 22 zu dem Steuerschalter 24,
der den Gasdruck auf 15 psi absenkt. Das Gas strömt mit 15 psi weiter zur Eingangsseite
des Sicherheitsventils 58, das eine Flammen fühlende Art
von Ventil ist. Eine Bedienungsperson schaltet das Ventil 58 durch
Drücken
eines Tasters 110 an der Frontplatte 90 des Brennergehäuses 18 mit
der Hand ein. Das Gas strömt
von der Ausgangsseite des Ventils 58 zu einem Scheibenfilter 112 aus
Sintermetall, der an einem Eingang zu dem Vergaser 60 angeordnet
ist. Das Filter 112 kann verhindern, daß Verunreinigungen im Gas eine Öffnungsdrossel
in dem Vergaser 60 verstopfen. Unmittelbar nach dem Durchlauf
durch das Filter 112 strömt das Gas bei atmosphärischem
Druck durch die Drossel 113 aus, die eine Öffnung mit
0,004 Zoll Durchmesser aufweist. Das Gas strömt mit einer Geschwindigkeit
von etwa einem Pound Propan in 36 Stunden durch die Drossel 113.
In den Vergaser 60 wird durch eine Druckdifferenz, die
mit zwei Strömungsdurchmessern
geschaffen wird (Venturi-Prinzip) atmosphärische Luft eingesaugt. Zum
Einstellen des Luftstroms in dem Vergaser 60 durch Einengen des
Bereichs des Lufteintritts wird eine (nicht gezeigte) Stellschraube
verwendet.
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Die
Luft-Brennstoff-Mischung tritt in die Verbrennungskammer 68 ein
und strömt
durch das Sieb 78 in das katalytische Kügelchenbett 84 ein.
Das Sieb 78 wirkt so, daß es eine rückwärtige Ausbreitung einer Flamme
in den Vergaser 60 verhindert. Am Oberteil des Kügelchenbetts 84 läuft die
Mischung durch das zweite Sieb 80 und dann durch Schlitze 83 in
dem Prallblech 82. Durch die Bereiche und Formen der Schlitze 83 kann
verhindert werden, daß eine Flamme,
die über
dem Prallblech 82 entstanden ist, durch die Schlitze 83 in
das Kügelchenbett 84 zu-rückschlägt. Die
Schlitzbereiche werden durch die Geschwindigkeit des Mischungsstroms
und die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung der Propan-Luft-Mischung
bestimmt. Wenn der Strom durch die Schlitze 83 auf einer
höheren
Geschwindigkeit als der Geschwindigkeit der rückwärtigen Flammenausbreitung gehalten
wird, breitet sich die Flamme nicht in das Kügelchenbett 84 zurück aus und
verlischt.
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Eine
Flamme wird mit dem Funkenzünder 86 über dem
Kügelchenbett 84 ausgelöst. Wenn
die Flamme brennt, erwärmt
die durch die Verbrennung erzeugte Wärme die Verbrennungskammer 68 und das
Kügelchenbett 84.
Wenn die Flamme etwa 30 Sekunden bis 45 Se-kunden lang gebrannt
hat, wird die Wärme
nach unten in das katalytische Kügelchenbett 84 re-flektiert.
Der Katalysator erwärmt
sich, und wenn sich der Katalysator erwärmt, erreicht er eine Oberflächenverbrennungstemperatur,
und die Flamme wandelt sich in eine katalytische Oberflä-chenverbrennung
in dem Kügelchenbett 84 um. Da
eine größere Menge
der Luft-Brennstoff-Mischung in dem Kügelchenbett 84 oxidiert,
mangelt es der Flamme an Brennstoff, und sie geht aus. Die Verbrennung
geht gänzlich
auf katalytischer Basis weiter.
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Das
Abgas von der Verbrennung tritt vertikal durch den Schlot 62 aus
und in die Verlängerung 54 des
Absaugrohrs 44 ein. Sobald die Verbrennung erzielt ist,
erzeugen die Thermoelemente 98 einen Strom, welcher der
Temperatur in dem Schlot 62 entspricht. Nach etwa 10 Sekunden
Verbrennung sind die Thermoelemente 98 ausreichend erwärmt, um
einen Strom zu liefern, der zum Erregen einer Spule ausreicht, die
das Sicherheitsventil 58 in offener Stellung hält, und
der Drucktaster 110 kann losgelassen werden. Bei der beschriebenen
Ausführungsform werden
zwei Thermoelemente verwendet, weil die Temperatur der Abgase weit
niedriger als die Temperatur einer Flammenfühlanwendung ist, wo diese Ventile
allgemein verwendet werden. Wenn die Verbrennung aus irgendeinem
Grund aufhört,
kühlen sich
die Thermoelemente 98 ab und lassen das Sicherheitsventil 58 schließen. Das
Sicherheitsventil 58 läßt sich
nur mit der Hand wieder öffnen.
In dem gleichen Schaltkreis ist der temperaturempfindliche Bimetall-schalter 100 an
dem Wärmetauscher 104 installiert.
Wenn aus irgendeinem Grund der Ansaugventilator 38 nicht
anlaufen sollte und die Temperatur des Kühlkörpers 104 über etwa
180°F anstiege,
würde der
Schalter 100 öffnen
und den Stromfluß von den
Thermoelementen 98 zu dem Sicherheitsventil 58 absperren,
und das Ventil 58 würde
schließen.
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Anfänglich strömen die
Verbrennungsgase durch eine Öffnung 114 in
der direkt über
dem Schlot 62 angeordneten Verlängerung 54 oder durch
ein offenes Ende 116 der Verlängerung 54 aus und
in das Brennergehäuse 18.
Dann laufen die Verbrennungsgase durch geformte Lamellen 118 nach
außen. Wenn
der thermoelektrische Generator genug Energie zum Betätigen des
kleinen Absaugventilators 64 entwickelt hat, mischt der
Ventilator 64 die warmen Abgase mit atmosphärischer
Luft und bläst
die Mischung durch die Öffnung 48 des
Absaugrohrs 44 aus. Die Lamellen dienen mithin zwei Zwecken – sie lassen
die Abgase ausströmen,
bevor der Ab-saugventilator 64 zu funk tionieren beginnt,
und sie lassen atmosphärische
Luft in das Gehäuse 18 strömen und sich
mit den Abgasen mischen, um das CO2-Gas
zu kühlen
und seine Konzen-tration zu vermindern, wenn der Ventilator 64 läuft.
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Die
Ausgangsspannung der thermoelektrischen Modulaufreihung 102 reicht
nicht aus, um den Ansaugventilator 38 und den Ansaugventilator 64 direkt
zu betätigen.
Nunmehr auch in 10 wird der Ausgang der thermoelektrischen
Modulaufreihung 102 zu dem Eingang eines Aufwärtssteuerschalters 120 geführt, der
sich auf einer Schaltkreisplatte 122 befindet. Wenn die
Spannung etwa 2 V Gs erreicht, schaltet der Steuerschalter 120 ein
und liefert einen Ausgang von etwa 4 V Gs. Diese Spannung reicht nicht
aus, um die Lüfter
anlaufen zu lassen, sie liefert jedoch Energie zu einem Komparatorschaltkreis 124. Der
Komparatorschaltkreis 124 mißt das Energievermögen der
thermoelektrischen Modulaufreihung 102 und moduliert durch
eine Rückkopplungsstrecke 125 zu
dem Steuerschalter 120 die Ausgangsspannung der thermoelektrischen
Modulaufreihung 102, um die Spitzenenergie aufrechtzuerhalten.
Ohne Rückkopplung
würde die
Modulaufreihung 102 Strom erzeugen können, bis die innere Impedanz
die Ausgangsspannung regelte. Auf diese Weise würde sich der Leistungspunkt
stets auf der falschen Seite der umge-kehrten parabolischen Funktionskurve
einstellen. Durch den beschriebenen Schaltkreis kann die thermoelektrische
Modulaufreihung 102 die Spitzenenergie von kurz nach dem
Anlaufen bis zur Betriebstemperatur verfolgen und aufrechterhalten.
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Der
Ansaugventilator 38 beginnt zu laufen, wenn die Ausgangsspannung
7 V Gs erreicht. Das kommt zustande, wenn die Temperatur des katalytischen
Kügelchenbetts 84 etwa
150°F erreicht.
Die Temperatur des Kügelchenbetts
steigt weiter bis zu einer Lauftemperatur von etwa 320°F an. Der
Ansaugventilator 38 erzeugt einen Zustrom von Luft durch
das Saugrohr 30 in die Falle 28, während er gleichzeitig
den kaltseitigen Wärmetauscher 104 kühlt, um
die Tempe-raturdifferenz in der thermoelektrischen Modulaufreihung 102 zu
erhöhen,
um mehr Energie zu produzieren. Die Ausgangsspannung erhöht sich
mit größeren Temperaturdifferenzen
in der ther-moelektrischen Modulaufreihung 102 weiter,
bis sie den eingestellten Ausgang des Steuerschal-ters 120 bei
11 V Gs erreicht, und die Temperaturen werden auf ihren Maxima stabilisiert.
Wenn die Spannung über
etwa 10 V Gs hinausgeht, läßt ein zweiter Komparatorschaltkreis 127 mit
festgelegter Hysterese den Absaugventilator 64 einschalten.
Die zu dem Absaugventilator 64 fließende Spannung und mithin die
Geschwindigkeit des Absaugstroms und die CO2-Konzentration
in dem Absaugstrom wird von einem Regler 126 eingestellt.
Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist der Aufwärtsregelschalter 120 ein
Regelschalter Maxim 608, und der Spannungsregler 126 ist
ein Regler LM2931. Bei einem Pegel von etwa 8,4 V Gs wird ein Absaugstrom
mit einer CO2-Konzentration von etwa 1500
ppm in dem Absaugrohr 44 geliefert, was sich besonders
bei dem Anlocken von Stechmücken
eignet, die Jagd auf Menschen machen.
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Es
ist ein Potentiometer 128 vorgesehen, um die Drehzahl des
Absaugventilators 64 einzustellen und dabei die CO2-Konzentration in dem Absaugrohr 44 zu
messen. Mithin kann die Drehzahl des Absaugventilators 64 nach
oben oder nach unten eingestellt werden, um eine CO2-Konzentration
in dem Absaugrohr 44 zwischen etwa 500 ppm und etwa 2500
ppm einzustellen, um Stechmücken
anzulocken, die Jagd auf kleinere bzw. auf größere Tiere machen. Bei Konzen-trationen,
die außerhalb
dieses Bereichs liegen, werden keine Stechmücken in sehr großer Anzahl angelockt.
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Durch
Mischen von Umgebungsluft mit heißen Verbrennungsgasen von dem
Brenner 56 vermindert der Absaugventilator 64 nicht
nur die CO2-Konzentration, sondern senkt
auch die Temperatur des Abgasstroms auf weniger als etwa 30–45°F über der
Umgebungstemperatur. Es ist wichtig, daß die Temperatur des Abgasstroms
höher als
die Umgebungstemperatur ist, weil Stechmücken von Wärme angelockt werden, es ist
jedoch ebenso wichtig, daß die
Temperatur des Abgases nicht höher
als etwa 115°C
ist, wenn es aus dem Absaugrohr 44 ausströmt. Stechmücken zieht
es zu keiner Quelle, die über
dieser Temperatur liegt.
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Die
Falle 28 ist so konfiguriert, daß sie für einen Zustrom von Luft mit
einer Luftgeschwindigkeit von etwa 550 ft/min in das Saugrohr 30 sorgt.
Durch diese Geschwindigkeit können
die meisten Stechmücken
nicht entgegen dem Zustrom und aus der Falle 28 heraus
fliegen.
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Bei
dem Generatorschaltkreis werden wirksame Bauteile verwendet, um
maximale Energie aus der minimalen Menge an verbranntem Brennstoff
herauszuholen. Die Brennstoffver-brauchsmenge ist so eingestellt,
daß etwa
300 bis etwa 500 ml CO2 pro Minute freigesetzt
wer-den. Dieser Bereich ist etwa das, was ein erwachsener Mensch
bei normaler Atmung erzeugt. Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist die Brennstoffverbrauchsmenge so eingestellt, daß etwa 350
ml CO2 pro Minute freigesetzt werden und dabei
eine Quelle von zwanzig Pound Brennstoff etwa einen ganzen Monat
reicht.
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Die
Fangvorrichtung 10 umfaßt auch einen Bimetall-Temperatursensor 130,
dessen Fuß 131 durch
die Deckplatte 70 des Brenners 56 hindurch eingeführt ist
und dessen Anzeigefläche 132 durch die
Frontplatte 90 des Brennergehäuses 18 hindurch freiliegt.
Der Sensor 130 beginnt sofort einen Temperaturanstieg anzuzeigen,
nachdem der Brenner 56 gezündet ist. Auf der An-zeigefläche 132 ist
ein Punkt markiert, um die Bedienungsperson zum Loslassen des Gasven-tiltasters 110 aufzufordern,
wenn die Temperatur über
diesen Punkt ansteigt. Um die Bedie-nungsperson nicht so sehr zu
verwirren, weist die Anzeigefläche 132 Betriebsbereiche
(Bereit; Zündung
erreicht; Anlauf; und Normal) auf und keine markierten Temperaturgrade.
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Die
Erhebung der Einlaßöffnung 32 des Saugrohrs 30 läßt sich
so einstellen, daß die
Effektivität
der Vorrichtung beim Fangen verschiedener Arten von Insekten optimiert
wird. Bei-spielsweise wird zum Fangen von gemeinen nordamerikanischen Stechmükken und
Kriebel-mucken die Höhenlage der
Einlaßöffnung 32 auf
etwa 18 Zoll über
dem Boden optimiert. Für
Malariamoskitos Anopheles in Afrika kann der Eingang der Einlaßöffnung 32 auf
nur etwa 6 Zoll über
dem Boden optimiert werden. Zum Verstellen der Höhe der Einlaßöffnung 32 können Verlängerungsrohre
verwendet werden.
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Mit
der Falle 28 können
auch andere Insekten schadlos machende Vorrichtungen als der Netzbeutel 34 verwendet
werden. Beispielsweise kann Gift in das Gehäuse 16 eingebracht
wer-den, oder ein elektronischer „Insektenkiller" kann positioniert
werden, um Insekten aufzuneh-men, die durch das Saugrohr 30 hindurch
eingesaugt werden.
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Mit
der Falle 28 können
auch flüchtige,
Insekten anlockende Verbindungen wie beispielsweise Octenol verwendet
werden. Eine kleine offene Phiole 134 (3),
die eine flüchtige,
Insekten anlockende Verbindung enthält, kann in jedem der Gehäuse 16 oder 18 unter-gebracht
werden. Die verdunstende Verbindung wird von dem Absaugventilator 64 in
den Ab-gasstrom eingesaugt.
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CO2-Gas kann von einer anderen Quelle als dem
Brenner 56 geliefert werden und mit anderen Mitteln als
den in der oben beschriebenen spezifischen Ausführungsform offenbarten erwärmt und/oder
verdünnt
werden. Als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend gilt jede
Insektenfalle, die eine Mischung von CO2-Gas
und Luft mit einer CO2-Konzentration in
einem Bereich zwischen etwa 500 ppm und etwa 2500 ppm und/oder bei
einer Temperatur über
der Umgebungstemperatur und unter etwa 115°F freisetzt.
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Andere
Ausführungsformen
liegen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche.