ES2300589T3

ES2300589T3 - Volatilizacion de superficie localizada.

Info

Publication number: ES2300589T3
Application number: ES03736864T
Authority: ES
Inventors: Jeffrey L. Harwig; Brian E. Healy; James F. Kimball; Stephen B. Leonard; Maude C. Meier; Ralph W. Oakeson
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-06-16
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: MXPA04012161A; AU2003237409A1; JP2005528122A; US20040035409A1; DE60320100D1; CA2487267C; US6909840B2; ZA200409733B; BR0305014A; CN100435632C; AR040165A1; ATE390840T1; DE60320100T2; EP1509081B1; EP1509081A2; WO2003103387A2; CA2487267A1; KR20050009738A; CN1665387A; WO2003103387A3

Abstract

Un aparato portátil (1) para dispersar múltiples activos volátiles en el aire, que comprende: una base (2) un primero y un segundo depósitos (23, 24) que contienen, cada uno, una composición con activo volátil; múltiples emanadores, que comprenden un primero y un segundo emanadores (11, 12) montados en la base, comprendiendo cada uno: i. una mecha (19, 20) con una superficie de emanación y que comunica con dicha composición respectiva de un primero y un segundo depósitos (23, 24) con el fin de entregar dicha composición a dicha superficie de emanación; y ii. un elemento de calentamiento (21, 22) en contacto con dicha superficie de emanación; y una fuente de alimentación, que comunica con dicho elemento de calentamiento (21, 22) y que incluye circuitería electrónica para entregar impulsos de alimentación, selectivamente, a los calentadores de dichos primero y segundo emanadores para calentar dicho elemento de calentamiento respectivo y vaporizar dicho activo volátil.

Description

Volatilización de superficie localizada.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato y un método para la volatilización rápida a modo de ráfaga de componentes de alta y baja presión de vapor a partir de emanadores líquidos o sólidos en contacto con una fuente de calor puntual o localizada. La vaporización se facilita mediante un material calentador pequeño, desde el punto de vista geométrico, y resistivo, desde el punto de vista eléctrico, con activación variable para calentar, mediante impulsos o de modo cíclico, la superficie de emanación que contenga los componentes volátiles.

El campo de la invención se dirige, principalmente, al tratamiento de aire residencial para la distribución de fragancias, la eliminación de olores, el tratamiento contra insectos o plagas, la desinfección de aire, el tratamiento antibacterial o antimicrobial de aire y superficies, u otra modificación de aire ambiente o superficies mediante la distribución de gas o vapor. Las aplicaciones pueden ser portátiles, de modo que, por ejemplo, un usuario pueda llevarlas en el cinturón, fijas, para un tratamiento localizado, por ejemplo, de una zona relativamente pequeña, o fijas, para un tratamiento espacial, por ejemplo, de todo un recinto de una casa o edificio. Otros campos de uso podrían incluir entornos comerciales y entornos públicos de otro tipo que requieran modificación de aire o de superficies mediante tratamiento gaseoso.

Tradicionalmente, la modificación y el tratamiento del aire ha formado parte de la estética y la funcionalidad de entornos residenciales, recreativos, de trabajo y otros entornos interiores y exteriores localizados. Un problema inherente ha sido que los productos volátiles estética o funcionalmente apropiados, con presión de vapor lo bastante elevada como para tratar adecuadamente el ambiente merced a medios no asistidos, son limitados en cuanto a número y ventajas de tratamiento. En consecuencia, ha habido una larga historia de uso de calor para facilitar la vaporización de compuestos de peso molecular elevado y presión de vapor reducida.

El uso de calor ha aumentado la gama de compuestos estéticos y funcionales que pueden usarse para la gestión de la calidad del aire. Algunos de los más antiguos requerían el uso de llama (sistemas de velas, parte superior de un fogón, etc.). Aunque es efectivo y todavía se usa en la actualidad, el calor de una llama puede ser difícil de usar por la dificultad de regulación de la magnitud de calor, y una llama, típicamente, presenta grandes fluctuaciones de intervalos de temperatura. Otros problemas incluyen el efecto en superficies mayores, por ejemplo, pueden calentarse zonas no previstas, el hollín de una llama puede ennegrecer los componentes, una llama puede producir un olor desagradable, la solución a volatilizar puede deteriorarse rápidamente, y pueden hacerse pocos ajustes. En consecuencia, se excluyen muchos materiales para uso con sistemas de llama.

Además de sistemas a base de llama, han aparecido mejoradores de emanación por calor químico. Hay disponible muchos productos químicos bien conocidos y simples, como los descritos en los documentos de patente norteamericanos 6.248.257 y 6.289.889, e incluyen óxidos de calcio, sulfato de cobre-aluminio, clorato potásico, sulfato cálcico, óxido de hierro, ácidos, bases y otros. Las fuentes de calor químico adolecen de medios poco adecuados para controlar estrechamente la temperatura y detener la reacción, y muchas incluyen, antes o después de la reacción, componentes agresivos.

Otra generación de métodos de entrega incluye dispositivos tales como gases comprimidos o aerosoles, que impulsan gotas diminutas que crean una gran superficie de agregados para la volatilización de una composición líquida en el aire. Estos sistemas funcionan bien en el caso de aplicaciones instantáneas o en ciertas situaciones, pero, por el momento, no son muy prácticos para un tratamiento continuo del aire. Un pequeño grupo de tecnologías que enfocan esta área de interés han ofrecido dispositivos con materiales gelatinosos, fibrosos o de otro tipo, soportados, abiertos o semicerrados, de activos y mejoradores, absorbidos o adsorbidos, que facilitan una emanación pasiva merced a un incremento superficial. Las grandes superficies necesarias hacen que estos productos sean voluminosos, pesados y presenten particularidades de uso poco estéticas ya que los geles encogen, las estructuras están expuestas, las superficies se ensucian, etc.

Otros sistemas de regulación pasivos que han aparecido y han sido usados incluyen membranas semipermeables, mechas, capilares, materiales porosos u otras superficies de transporte y emanación de fluidos. Otros productos tales como bloques de desodorante y sublimación se usan, también, para distribuir vapores de tratamiento de aire en la atmósfera por evaporación. El comportamiento de estos sistemas varía ampliamente, y aunque hay sistemas híbridos de materiales y diseños nuevos que facilitan la vaporización mediante métodos pasivos, pueden adolecer de los mismos inconvenientes descritos en relación con los sistemas gelatinosos y fibrosos, y, en general, no ofrecen prestaciones óptimas.

Ha habido un aumento del uso de sistemas eléctricos para facilitar una volatilización mejorada, mediante el uso de calor, movimiento de aire, difusores electromecánicos u otros métodos o combinaciones de los mismos. Se han combinado calor y/o flujo de aire con muchos de los métodos pasivos de modificación de aire mencionados en lo que antecede. Los sistemas de flujo de aire son algo mejores que los sistemas pasivos, y siguen requiriendo superficies de emanación un tanto mayores para lograr mejoras. La energía de sistema añadida ha proporcionado mayor eficacia a los activos, y, en función de la complejidad de estos dispositivos, mejores prestaciones de entrega. Aunque estos sistemas son generalmente satisfactorios, presentan importantes características de funcionamiento sin tratar. El documento WO 97/28830 describe un vaporizador accionado eléctricamente para un líquido volátil en el que se calienta una mecha a temperatura constante mediante una resistencia de coeficiente positivo (CTP). El coeficiente de temperatura positivo está destinado a mantener una temperatura de funcionamiento constante, ya que los cambios de temperatura debidos a influencias externas se compensan automáticamente mediante cargas de energía eléctrica. El documento US-5484086 describe un dispositivo que genera un gas de perfume.

Compendio de la invención

La presente invención ofrece un aparato definido mediante la reivindicación 1 que sigue. Las realizaciones usan un calentador localizado activado mediante impulsos que puede incorporarse para uso con aplicaciones domésticas o comerciales, interiores o exteriores, fijas o portátiles. En una realización, el aparato incluye un elemento de calentamiento electrorresistivo, tal como un calentador resistivo de alambre, película delgada o película gruesa, en contacto con la superficie de emanación, o fijado en ella, a partir de la cual pueda vaporizarse un compuesto volátil merced al calor generado por la aplicación de impulsos eléctricos. Preferiblemente, el calentador incluye un alambre Nichrome en contacto con una mecha que se calienta con el fin de vaporizar un activo de la superficie de la mecha en el aire circundante. Preferiblemente, el calentamiento se consigue usando pilas alcalinas o recargables, y se contemplan, también, dispositivos de mesa así como portátiles, que puedan ser llevados puestos. El calentador localizado y los ciclos de impulsos funcionan conjuntamente para producir calentamientos y enfriamientos rápidos y conductividades térmicas limitadas lejos de la zona de calor local, para regular la liberación de efluente merced a la magnitud, duración y frecuencia de los ciclos eléctricos, y para minimizar los daños en el efluente. El calentador es un componente tecnológico que puede integrarse con otros métodos de mejora de la emanación, tales como movimiento de aire, y con estímulos visibles o audibles.

La presente invención enfoca muchos de los atributos de funcionamiento no satisfechos por los dispositivos anteriores. Uno de ellos es la necesidad de portabilidad. Los dispositivos pasivos son portátiles, pero generalmente ineficaces. Los dispositivos eléctricos son más eficaces, pero están sometidos a restricciones, por tener que estar relativamente cerca de tomas de corriente, y los dispositivos accionados mediante pilas presentan la limitación de tener que usar tecnologías de mejora de emanación con menor consumo de energía, tales como ventiladores, ya que los calentadores resistivos consumen rápidamente la energía de pila disponible. La incapacidad de usar calor, también, limita sustancialmente el número de activos que pueden usarse de manera efectiva con la unidad. Además, todos los dispositivos actuales siguen sin dar respuesta, relativamente, a las necesidades y preferencias funcionales o estéticas para las que el producto está previsto, tales como tratamiento de espacios completos, intensidad de tratamiento variable, adaptación de sistemas a diferentes productos químicos, etc. La presente invención supera estos problemas al enfocar el importante problema operativo de usar un calentador resistivo eficaz y minimizar el tamaño del calentador de modo que presente, solamente, la superficie más pequeña posible necesaria para conseguir la emanación deseada.

Otra ventaja de esta invención consiste en ofrecer mejoras en la volatilización que aumentan la eficacia del tratamiento del aire. Específicamente, ello implica el uso de calentamiento por impulsos mediante un calentador de película delgada de baja masa térmica que se calienta y enfría rápidamente. Ello permite usar el calentador para regular la cantidad de activo emanado de acuerdo con la magnitud, la duración y la frecuencia de calentamiento. La modificación de estos parámetros ofrece capacidad de ajuste para tratar ambientes con tamaños, necesidades de tratamiento de aire, preferencias personales y características diferentes mediante activos y soluciones diferentes. Tales particularidades no han estado disponibles con sistemas de calor constante, tanto si la fuente es una llama, calor resistivo eléctrico, una reacción química, etc. Además, generalmente, los sistemas de movimiento de aire presentan un flujo de aire fijo, e incluso en caso de ser ajustable, el uso de flujo de aire puede limitarse a componentes con presión de vapor pequeña.

Esta invención ofrece, también, la ventaja de usar calentamiento localizado y por impulsos con el fin de reducir los cambios de la composición del efluente de emanación. Típicamente, el uso de calor para la mejora de la emanación ha significado poner la solución a temperatura constante y elevada. El resultado es que no sólo se calientan mucho el calentador, relativamente grande, y la zona inmediata a la superficie de emanación, sino que, rápidamente, se eleva la temperatura, también, del dispositivo, de la matriz o recipiente y de su contenido. Ello no sólo hace aumentar la emanación general, sino que la aplicación constante de calor acelera un cambio de concentración a medida que los componentes con mayor presión de vapor emanen más rápidamente que los de menor presión de vapor. Ello provocará un cambio continuo de la concentración de la solución y modificará la composición deseada del efluente.

Por otro lado, la aplicación constante de calor eleva la temperatura y la energía molecular de los componentes, lo que acelera la cinética de degradación molecular. A modo de ejemplo, los compuestos a base de carbono más comunes y más débiles son C-C, C-H, C-N y C-O, todos ellos con energía de enlace inferior a 100 kcal/mol. Con una energía de enlace media de, aproximadamente, 80 kcal/mol, a estos enlaces se les entregaría energía en medida suficiente para su degradación a temperaturas elevadas constantes. De acuerdo con la ley de Joule, puede conseguirse un valor significativo de calor merced al flujo de corriente por un conductor. A saber, Q = KI^{2}Rt = KtP, siendo: Q = calor (calorías), K = constante de proporcionalidad, igual a 0,2390 (cal/j), I = intensidad de la corriente (A), R = resistencia del conductor (\Omega), t = tiempo (s) y P = potencia (wat = j/s). Los valores típicos del calentador resistivo localizado y por impulsos pueden variar entre 0,25-3 segundos de tiempo de impulso de activación, 0,2-25 ohms y 0,2-1 amperios por ciclo. Como mucho, ello representa un calor Q << 80 kcal/mol durante los ciclos de impulsos cortos. Sin embargo, en el caso de calentamiento constante, en pocas horas se alimenta al sistema energía en medida suficiente para degradar los enlaces químicos. Esta energía se disipa por toda la solución, el recipiente, la mecha y otros componentes estructurales. La aplicación constante de calor contribuye significativamente a acelerar la cinética de degradación. Estos resultados no deseables pueden minimizarse o eliminarse sustancialmente merced al efecto combinado del calentamiento cíclico y localizado.

El calentamiento localizado implica el uso de superficies de emanación reducidas. Ello es posible porque el calentamiento por impulsos puede variar en magnitud, duración y frecuencia para conseguir los valores necesarios para una emanación equivalente mediante una superficie menor. La ventaja de una superficie menor consiste en menos superficie para la liberación a baja temperatura de los componentes con mayor presión de vapor, lo que da lugar a un producto más uniforme a lo largo del tiempo. Además, por la naturaleza del calentamiento por impulsos, el emanador y efluente en la proximidad del calentador, generalmente, no se encuentra en un entorno caliente y el efluente no está sometido a temperaturas elevadas durante largo tiempo y de modo continuo. Por otro lado, como consecuencia de la aplicación discontinua de calor, la transmisión de calor es limitada cerca y lejos del calentador. Estas condiciones reducen la posible degradación del efluente y aumentan la estabilidad del efluente a lo largo del tiempo.

Cuando se aplica calor mediante un calentador cíclico localizado, el calor puede controlarse y dirigirse de manera que pueda optimizarse la vaporización. La presión de vapor de un líquido se produce porque, a cualquier temperatura, existe energía cinética distribuida en las moléculas en solución. Las moléculas con energías más altas, suficientes para escapar de la superficie del líquido, son vaporizadas, y se alcanza un equilibrio entre vaporización y condensación en las condiciones existentes. Al añadir calor al líquido, la distribución de moléculas con energía de escape suficiente aumenta, aumentando el régimen de vaporización y la presión de vapor. Teniendo en cuenta que la vaporización es un fenómeno superficial, y que lo que se desea, simplemente, es el proceso de vaporización del líquido, el calentamiento superficial ofrece el método más eficaz para transmitir calor a las moléculas superficiales y para minimizar la transmisión de calor a todo el líquido y los procesos de degradación. Un mecanismo de vaporización de este tipo puede aumentar la eficacia energética del sistema. Al sumergir un calentador se transmite la energía correspondiente, pero la energía se disipa en el líquido de modo subsiguiente. En la interfaz de líquido pueden escapar moléculas con energía elevada, o pueden difundirse cerca de la superficie y luego escapar en forma de vapor. En el interior del líquido, las moléculas con energía elevada transmiten su energía, por colisión, a otras moléculas antes de escapar, lo que da lugar al calentamiento global del líquido. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, a las que no se acumulen vapores para formar burbujas que puedan proteger el vapor de manera que suba rápidamente a la superficie, muchas moléculas con energía elevada no llegan a la superficie para poder escapar, disminuyendo así la eficacia de la vaporización en el caso de entregas de energía pequeñas. En consecuencia, la profundidad de la superficie puede sobrepasar la distancia de algunas moléculas necesaria para la transición entre las propiedades moleculares de la interfaz de líquido y las propiedades moleculares de la masa de líquido. La naturaleza de la viscosidad, la interacción molecular y otras características de la solución, sus diversos constituyentes y su capacidad específica para llegar a la superficie, por su tamaño molecular, funcionalidad, estructura, grado de interacción molecular y otras consideraciones, determinará el grosor superficial efectivo que permitirá una vaporización rápida de tales constituyentes sin pérdida significativa en calentamiento global. Una consideración práctica desde el punto de vista de la eficacia consiste en que casi todas las moléculas vaporizadas escapen de la superficie de modo que incluyan las vaporizadas debajo del calentador o frente a la superficie, si tal condición existe, y que generarían trayectorias de escape más largas. Una definición práctica de este grosor superficial puede ser del orden de 300 \mum o superior, preferiblemente, 100 \mum, debiendo entenderse que, con frecuencia, las líneas térmicas de un calentador se extienden a partir del mismo en una distancia igual a un diámetro o grosor del calentador, y ello representa la zona de calentamiento mediante procesos conductivos mínimos. El calentamiento superficial es esencial en el diseño de fuentes de calor portátiles, de baja energía. El calentamiento cíclico permite el uso de intervalos de temperatura más amplios con cambios de concentración de efluentes y moleculares mínimos.

Un calentamiento localizado y cíclico que pueda variar en magnitud, duración y frecuencia puede compararse con la relación proporcional que existe entre aumento de temperatura y aumento de vaporización. En consecuencia, puede tener lugar una evaporación óptima independientemente de las características químicas y físicas de la sustancia a evaporar. Esta relación sigue el equilibrio de fase condensada-fase de vapor de la expresión log P = -\DeltaH/RT + C, siendo P = presión, \DeltaH = entalpía de interacción del sistema, R = constante de los gases, T = temperatura (K), y C = constante. Log de P se representa en función de 1/T y muestra un aumento de la presión de vapor cuando aumenta la temperatura entre una fase condensada y una fase de vapor. La entrega de poco calor durante ciclos más largos o la entrega de mucho calor durante ciclos más cortos y frecuencias más bajas consiguen magnitudes similares de líquido vaporizado. Los calentadores localizados de masa reducida permiten un calentamiento rápido a temperaturas, preferiblemente próximas a los puntos de ebullición, pero por debajo de ellos. No es necesario alcanzarlos, ya que las mezclas de componentes de muchas soluciones e incluso las mezclas complejas de soluciones de fragancias presentarán intervalos amplios de puntos de ebullición de los constituyentes. Es más importante que se produzca un ciclo de calentamiento y, luego, enfriamiento, rápidos, que facilite una evaporación uniforme de todos los componentes merced a una vaporización rápida o a modo de ráfaga. Este mecanismo permite un tratamiento rápido de un espacio mientras que se mantiene la concentración y la estabilidad molecular de la solución. Pueden usarse temperaturas más bajas y tiempos de ciclo de activación más largos para conseguir un tratamiento inicial o de mantenimiento del vapor en el espacio, pero, en ese caso, la aplicación presenta reminiscencias de los sistemas actuales, que adolecen de calentamiento prolongado. Se prefiere que el mantenimiento se consiga mediante calentamiento y, luego, enfriamiento rápidos, pero con menor frecuencia. De ese modo se mantiene la concentración de la solución y la estabilidad molecular. En consecuencia, usando calentamiento cíclico localizado la magnitud y la duración del ciclo de calentamiento permiten regular el régimen a lo largo del tiempo, o la cantidad vaporizada por ciclo.

Típicamente, la adición de calor mediante el calentador cíclico localizado genera, preferiblemente, calor rápidamente para dar lugar a una evaporación a modo de ráfaga. De ese modo se limita el flujo de calor lejos de la fuente de calor, de acuerdo con la ley de Fourier q = kA(MT/Mx), siendo q = transmisión de calor, k = conductividad térmica del material, A = superficie unitaria de transmisión, (MT/Mx) = gradiente de temperatura. El valor de k para aceites de hidrocarburos ligeros, representativos de líquidos orgánicos, es de 3,3 x 10^{-4} cal/(s)(cm^{2})(ºC/cm), para soluciones acuosas, de 4,3 x 10^{-5} (cal)(g)/(s)(cm^{2})(ºC), y para aire, 60,3 x 10^{-6} cal/(s)(cm^{2})(ºC/cm). Estos valores indican que la conductividad térmica del aire crea una barrera aislante que no permite una transmisión térmica efectiva a partir de fuentes de calor sin contacto, comunes en muchas aplicaciones. Esta invención se beneficia de una transmisión de calor reducida mediante un calentamiento rápido por contacto, un tiempo de ciclo limitado, y el uso de la baja conductividad térmica inherente a los hidrocarburos ligeros comunes o las soluciones acuosas, de conductividad térmica entre 10^{-4} - 10^{-5}, con el fin de ofrecer un volatilizador óptimo de efluentes para la modificación de aire mediante un uso limitado de energía y mayor estabilidad del producto.

Además, un calentamiento localizado y por impulsos permite la posibilidad de mayor portabilidad de un producto que emplee esta tecnología. El calentamiento localizado implica que el calor está limitado en una zona específica. Ello puede conseguirse limitando la magnitud, la duración y la frecuencia de calentamiento y aprovechando las propiedades del material para limitar la transmisión térmica no deseada. Además, el tamaño y la forma del calentador puede limitar localmente el efecto del calor. Otro aspecto menos obvio del calentamiento localizado consiste en la composición, el funcionamiento, el posicionamiento espacial, las dimensiones y el diseño específicos del calentador con objeto de producir un calentamiento dirigido. Una selección apropiada de estos elementos permite un calentamiento localizado. El tamaño más pequeño permite mayor flexibilidad de diseño en el caso de productos en los que el tamaño sea un factor a considerar. La sencillez del calentador permite un uso más amplio e incluso múltiples usos para una misma aplicación. Merced a las consideraciones anteriores así como los criterios para un uso eficaz de la energía, puede concebirse un calentador alimentado de modo convencional o mediante una pila con vida útil de pila y características de funcionamiento del calentador deseables. La activación del calentador mediante impulsos es esencial para permitir un uso prolongado de la pila o un uso eficaz de la red eléctrica, y mayor seguridad, ya que el circuito del calentador generalmente está abierto y sin consumir energía.

Otra ventaja de esta tecnología consiste en la sencillez que permite aplicaciones con múltiples calentadores independientes, impracticables anteriormente a causa del tamaño del calentador. Por ejemplo, el control del calentador puede ser analógico o digital, o, incluso, el calentador puede ser accionable por control remoto. Ello no ha sido posible anteriormente por la falta de respuesta térmica de enfriamiento y calentamiento, que hacía que los efluentes emanasen simultáneamente, a no ser que ello fuera deseable, etc. La sencillez del calentamiento eléctrico junto con las ventajas del calentamiento localizado y por impulsos permite la incorporación de múltiples emanadores. Una realización de este tipo permite productos que entreguen múltiples fragancias con el fin de superar la adaptabilidad de las personas, que se manifiesta por la incapacidad de detectar la presencia de una fragancia después de cierto tiempo. Al cambiar de fragancia merced a la activación por impulsos de diferentes emanadores de vez en cuando, se reduce la capacidad de adaptación, ya que los cambios fisiológicos asociados con el entorno cambian y son detectados. Una aplicación con múltiples emanadores podría incluir, también, una combinación de fragancias, desodorantes, repelentes de insectos, insecticidas, fungicidas, bactericidas, etc.

Para la eficacia de la volatilización y del uso de la energía del calentador localizado y por impulsos es esencial su localización espacial en relación con el emanador. Es preferible que el calentador se encuentre muy cerca de la superficie del emanador, incluso en contacto con ella o montado en ella. Como sólo se requiere un calentador de tamaño pequeño, el emanador tampoco debería de ser grande, y, es preferible que sea pequeño. Esta estrecha asociación no se prefiere por el hecho de que la matriz del emanador puede absorber calor, que, entonces, no estará disponible para la vaporización, sino que tal posición cercana a la matriz de liberación hace que el calentador, también, se encuentre en la proximidad inmediata del efluente. Debido a las propiedades aislantes de muchos medios, tales como aire, cerámica, etc., resulta ventajoso disponer el calentador en contacto con el efluente, con el fin de hacer posible que la transmisión del calor y la volatilización sean lo más eficaces posible. Al respecto, el calentador estará mejor soportado o fijado en la matriz, será más robusto y mantendrá una proximidad espacial al efluente más consistente.

Todavía otra ventaja de esta invención consiste en el uso de un calentador previsto con la recarga de efluente. Así, el conjunto de recarga puede incluir no sólo un depósito que contenga una composición con un activo volátil y una mecha con una superficie para la emanación del activo, sino, también, el propio elemento de calentamiento. La incorporación de estos elementos permite la consistencia y la robustez indicadas en lo que antecede en relación con el calentador. Un calentador fijado en el recargador permite una relación espacial más eficaz para la volatilización de líquido superficial. Por otro lado proporciona un calentador nuevo con cada compra de recarga, de manera que se reduce el riesgo de incrustaciones en la matriz cerca del calentador o de incrustaciones y poca eficacia en la transmisión de calor entre calentador y efluente. Permite, también, una interfaz exclusiva entre recargador y sistema de soporte, que garantice la seguridad, las prestaciones, el uso de los efluentes previstos específicamente y otros factores mediante el uso de recargadores apropiados.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista, en perspectiva, de un calentador localizado cíclico, de acuerdo con la presente invención, que usa alambre resistivo NiCr con múltiples emanadores;

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la figura 2 es una vista, en perspectiva, del calentador de la figura 1, sin cubierta, que muestra componentes seleccionados de la circuitería y la interfaz de usuario;

la figura 3 es una ilustración, esquemática, de la circuitería electrónica del calentador de las figuras 1 y 2 destinada a permitir un calentamiento localizado cíclico de múltiples emanadores;

las figuras 4a-4e muestran, esquemáticamente, distintos diseños de calentador de alambre resistivo que permiten variar las características térmicas del calentador;

las figuras 5a-5e muestran, esquemáticamente, distintos diseños de calentador resistivo de película delgada que permiten variar las características del calentador;

la figura 6 es un gráfico que muestra la capacidad de regulación del calentador con una fragancia;

la figura 7 es un gráfico que muestra la capacidad de regulación del calentador con un insecticida;

la figura 8 es un gráfico que ilustra la eficacia del calentador para eliminar (matar) mosquitos Aedes aegypti hembra, en relación con controles experimentales y un producto disponible en el mercado que usa un alambre resistivo NiCr y un dispositivo alimentado mediante la red;

la figura 9 es un gráfico que ilustra el tamaño de partícula generado mediante el calentador, que facilita una re-evaporización rápida y una impulsión continua, sin precipitación;

la figura 10 es un gráfico que muestra la capacidad de respuesta de temperatura de un calentador resistivo de película delgada después de 0,5 a 2 segundos de alimentación de corriente;

la figura 11 muestra, esquemáticamente, una vista de extremo de un elemento de calentamiento de alambre puesto en contacto con la punta de una mecha mediante un muelle helicoidal;

la figura 12 es una vista, desde arriba, de la realización de la figura 11, sin el muelle, para mayor claridad;

la figura 13 es una vista, en planta, del montaje del alambre usado en la realización de la figura 11;

la figura 14 muestra, esquemáticamente, un par de dedos elásticos usados para aplicar una fuerza elástica en el elemento de calentamiento de alambre;

la figura 15 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica mediante un par de secciones helicoidales del propio elemento de calentamiento de alambre;

la figura 16 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica mediante ondulaciones formadas, de modo enterizo, en el propio elemento de calentamiento de alambre;

la figura 17 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica por estiramiento de un elemento de calentamiento de alambre;

la figura 18 muestra, esquemáticamente, una realización de montaje lateral de la presente invención;

las figuras 19a y 19b muestran el uso de muescas formadas en una mecha para recibir un elemento de calentamiento de alambre;

la figura 20 muestra todavía otra realización que utiliza un par de elementos de calentamiento de alambre;

las figuras 21a y 21b muestran una mecha con múltiples partes para entregar activo a un elemento de calentamiento de alambre;

la figura 22 muestra una unidad de recarga combinada de la presente invención;

la figura 23 muestra el uso de un ventilador y un deflector;

la figura 24 muestra el uso de un ventilador y una cámara separada que contiene el elemento de calentamiento de alambre;

la figura 25 muestra el uso de un ventilador y la variación de la superficie de sección transversal del alojamiento del elemento de calentamiento de alambre para controlar el movimiento del aire en torno al elemento de calentamiento de alambre;

la figura 26 muestra el uso de un tapón que cubre un elemento de calentamiento de alambre; y

la figura 27 muestra un alojamiento ventilado.

Descripción detallada de la invención

El calentador 1 localizado y por impulsos funciona a modo de sistema integrado por sistemas eléctricos, mecánicos y de fluidos, como se muestra en las figuras 1 y 2. Las realizaciones descritas en este documento han sido concebidas, específicamente, para dispositivos portátiles y semiportátiles de entrega de fragancias e insecticidas. Aunque un objeto principal de la invención consiste en ofrecer un dispositivo portátil de dispensación de vapor de fragancia o de repelente de insectos, debe entenderse que se consideran dentro del alcance de la presente invención otros fluidos vaporizables, tales como ambientadores, perfumes, desodorantes, medicamentos y similares.

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En las figuras 1 y 2 se muestra una realización de un calentador 1 localizado y cíclico, portátil, construido de acuerdo con los principios de la presente invención. Más específicamente, el calentador 1 incluye un alojamiento que comprende una base 2 que soporta los componentes internos del calentador 1, y una cubierta 3, para encerrar los componentes. La base 2 está configurada a modo de bandeja poco profunda e incluye un labio 4 en su borde periférico que se aplica con un labio correspondiente 5 formado en la cubierta 3, de modo que la cubierta 3 pueda unirse con la base 2 merced a una disposición de salto elástico. Así, la cubierta 3 puede ser desmontada, con el fin de permitir el acceso al interior del calentador 1, si se desea.

La base 2 y la cubierta 3 pueden estar hechas de cualquier material ligero adecuado de entre una amplia diversidad de plásticos disponibles comercialmente fabricados mediante procesos convencionales y conocidos por los expertos en la técnica. Pero el material de plástico del alojamiento seleccionado tiene que ser compatible con el fluido volátil activo particular que tenga que vaporizarse. Típicamente, la base 2 y la cubierta 3 pueden hacerse de un material de policarbonato, disponible en el mercado, fabricado mediante métodos de moldeo por inyección conocidos. Por tanto, la base 2 y la cubierta 3 pueden hacerse de cualquier tamaño adecuado, de manera que puedan transportarse fácilmente si se desea.

Como se muestra de mejor manera en la figura 1, el calentador 1 incluye un mando 6 selector de duración de desactivación en la cubierta 3, conectado con un potenciómetro 25 de duración de desactivación previsto en una placa 8 de circuito, prevista, a su vez, en la base 2. El mando 6 puede ser hecho rotar con el fin de variar el intervalo entre ciclos de vaporización. En la figura 1 se muestra, también, un mando 9 selector de emanador, conectado con un conmutador de selección 10 de la placa 8 de circuito. El mando de selección 9 puede ser hecho deslizar en una dirección para seleccionar el emanador correspondiente 11, o en dirección opuesta, para seleccionar el emanador 12. Por ejemplo, el emanador 11 puede vaporizar un repelente de insectos mientras que el emanador 12 podría vaporizar una fragancia, de manera que un usuario pueda seleccionar el activo particular que quiera vaporizar. La figura 1 muestra, también, un par de aberturas separadas 13, 14 previstas en la cubierta 3 alineadas con los emanadores 11 y 12, respectivamente. Así, las aberturas 13, 14 permiten al activo a vaporizar salir del calentador 1 hacia la atmósfera. Finalmente, un botón 15 de acción instantánea atraviesa la cubierta 3, y cuando se aprieta, anula el retardo de tiempo establecido mediante el mando 6 de duración de desactivación y permite a un usuario conseguir una descarga instantánea o inmediata de activo a partir de uno o ambos emanadores 11, 12, en función de la posición del mando 9 de selección.

Con referencia ahora a la figura 2, la placa 8 de circuito está montada en soportes 16 de modo que se encuentre por encima de la base 2 y permita que haya espacio en medida suficiente para que exista un receptáculo 17 destinado a recibir una pluralidad de pilas 7 (mostradas esquemáticamente en la figura 3) para alimentar el calentador 1. Alternativamente, el calentador 1 puede ser alimentado mediante un cable 18 y una clavija para su inserción en un enchufe de pared.

La figura 2 muestra, también, los emanadores 11, 12. Cada emanador 11, 12 comprende una mecha 19, 20, respectivamente, y un elemento de calentamiento de alambre 21, 22, respectivamente. Cada mecha 19, 20 presenta un extremo inferior recibido en un depósito 23, 24, respectivamente, que contiene una solución de un activo, tal como un insecticida, un pesticida o una fragancia, y un extremo superior con una punta relativamente plana en la que se extienden, respectivamente, los elementos de calentamiento de alambre 21, 22. Así, a medida que el activo sea hecho subir por capilaridad a través de las mechas 19, 20, la solución es volatilizada cuando se haga pasar corriente por los alambres 21, 22, dando lugar al calentamiento de la solución y a la vaporización del activo.

Cada depósito 23, 24 contiene una solución o un fluido volátiles, preferiblemente activos biológicamente, tales como un insecticida, un repelente de insectos, una fragancia o similar, líquidos evaporables. Los depósitos 23, 24 pueden estar hechos de modo unitario con la base 2 y, por tanto, pueden formar parte integrante de la misma. Alternativamente, cada depósito 23, 24 puede formarse por separado y, luego, unirse con la base 2, de manera que los depósitos 23, 24 puedan desmontarse para permitir la sustitución de cada depósito después de la vaporización deseada del fluido que contengan. Ello permitiría la intercambiabilidad entre una pluralidad de depósitos con dimensiones similares que contengan una amplia diversidad de sustancias líquidas vaporizables. En consecuencia, los depósitos 23, 24 pueden construirse de modo desechable y reemplazable por nuevos depósitos que contengan una nueva entrega de activo. Además, si se desea, los depósitos 23, 24 pueden ser transparentes, con el fin de ofrecer al usuario la posibilidad de observar la cantidad de activo o líquido vaporizable que quede en el calentador 1. Por otro lado, aunque se prefiere que la composición contenga el ingrediente activo en solución líquida, la composición puede ser, también, una formulación sólida, semisólida o gelatinosa en condiciones ambientales. En cada caso, la composición incluye el ingrediente activo y un vehículo para el mismo. El vehículo puede incluir uno o más agentes expansores, disolventes, estabilizadores, sinergistas, tintes y perfumes. Los agentes expansores incluyen azodicarbonamida, dinitrosopentametilentetramina, azobisisobutironitrilo y sus combinaciones. Agentes expansores adecuados se describen en la patente norteamericana nº 4.228.124, que se incluye en este documento como referencia.

Los disolventes incluyen alcoholes, tales como alcohol cetílico, alcohol estearílico y sus mezclas.

Los estabilizadores (por ejemplo, para proporcionar estabilidad en relación con el calor, la luz y la oxidación) incluyen antioxidantes tales como 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol ("BHT"), 3-terc-butil-4-hidroxianisola ("BHA"), 2,2'-metilen-bis(4-etil-6-terc-butilfenol), 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-butiliden-bis(5-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-metilen-bis(2-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-tio-bis(3-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-metilen-bis(2,6-di-terc-butilfenol), estearil-beta(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenol)-propionato, 1,3,5-trimetil-2,4-6-tris(3,5-di-terc-butil-4-hi-
droxibencilbenceno), 1,1,3-tris(2-metil-4-hidroxi-5-terc-butil)-butano, tetrakis[metilen(3,5-di-terc-butil-4-hidroxicinamato)]metano, tiodipropionato de dilaurilo, tiodipropionato de distearilo, absorbentes de radiación ultravioleta derivados de compuestos de benzofenona, triazola, salicilato y sus combinaciones. Estabilizadores adecuados se describen en las patentes norteamericanas nos. 4.874.787 y 4.515.768.

Los sinergistas incluyen alfa-[2-(2-butoxietoxi)etoxi]-4,5-metilen-dioxi-2-propiltolueno, octacloro dipropil éter, y N-(2-etilhexil)-biciclo-[2,3,2]-hept-5-en-2,3-dicarboxiimida. Sinergistas adecuados se describen en las patentes norteamericanas nos. 4.874.787 y 4.515.768.

Pueden usarse tintes en la composición para que pueda verse si el repelente de insectos se ha gastado. Por ejemplo, tintes adecuados incluyen 3-etoestearato de 9-orto-carboxifenil-6-dietilamino-3-etilamino-3-isoxanteno y tintes donantes de electrones. Tintes se describen en las publicaciones de patente japonesa nos. 09-175906A y JP 07-324003A, la publicación de patente internacional WO 96/33605 A1 y la patente norteamericana nº 5.891.811.

La composición puede incluir, también, perfumes. Pueden usarse perfumes, por ejemplo, para mostrar cuándo se haya gastado el repelente de insectos o por motivos estéticos. Los perfumes tienen que presentar una volatilidad similar al repelente de insectos y no deben atraer insectos. Ejemplos de perfumes adecuados incluyen citronela, que puede usarse en este caso como perfume, no como repelente de insectos.

Los ciclos de impulsos eléctricos del calentador 1 se consiguen mediante circuitería electrónica de estado sólido, como se muestra de mejor manera en la figura 3, pero la circuitería específica ilustrada no es limitativa. La función principal de la electrónica consiste en activar y desactivar el calentador 1 a intervalos predeterminados. El ciclo de funcionamiento en modo de activación-desactivación reduce el consumo de energía y aumenta la vida útil de la pila en comparación con un dispositivo que funcione de manera continua. La temporización de control del calentador puede ajustarse para un funcionamiento con una duración específica predeterminada, por ejemplo, 2 horas, 4 horas, 8 horas, etc., o puede ajustarse para activar y desactivar el calentador 1 durante periodos de tiempo predeterminados, por ejemplo, activación durante 5 segundos y a continuación, desactivación durante 5 segundos, siempre que el detector de tensión baja indique buen estado de la pila o las pilas. El ciclo de trabajo podrá ajustarse cambiando una resistencia 28 en la placa de circuito impreso.

Una función secundaria de la electrónica consiste en proteger la pila o las pilas 7 contra los daños vigilando la tensión de la pila y desactivando el circuito cuando la tensión disminuya a un valor de referencia. Cuando la tensión de la pila caiga por debajo de un valor predeterminado, la electrónica pasará al modo de tensión baja de pila. Está previsto que en este modo los controles del calentador desactiven el mismo. La detección de pila con tensión baja se realiza solamente durante el estado de desactivación del calentador, con el fin de evitar una detección falsa debido al consumo de corriente durante el estado de activación. El circuito realizará tres muestreos de la tensión de la pila, justo antes del ciclo de activación del calentador, y determinará si el estado siguiente será de tensión baja o normal (calentador activado). Además, el circuito de detección de tensión baja presentará cierto valor de histéresis para eliminar oscilaciones de estimación en torno al nivel de tensión baja.

La figura 3 representa un circuito electrónico potencial para el calentador 1. Es un sencillo circuito de bajo coste y permitirá al calentador ser activado durante un tiempo predeterminado (ciclo de trabajo). El circuito integrado de aplicación específica (ASIC), microcontrolador o componente de lógica discreta 29, incorpora un circuito convencional de detección de tensión baja de pila, como es bien conocido en esta técnica.

El circuito de la figura 3 activará o desactivará el calentador. En función de la configuración del calentador seleccionado definitivamente, los dos estados, activación y desactivación, pueden no ser suficientes. Considérese, por ejemplo, la situación en la que con la activación se produzca una tensión demasiado elevada en el calentador, dando lugar a una temperatura muy elevada. En ese caso, el ASIC, microcontrolador o componente de lógica discreta 29, modulará la salida, reduciendo la tensión en el calentador. Un método de control por modulación de anchura de impulso (PWM) sería un esquema eficaz para mantener la tensión apropiada en el elemento 21 o 22 de calentador merced a una activación incompleta.

La ecuación siguiente se usa para formas de onda PWM:

V_{RMS} = V_{pk}\sqrt{t_{ACT} / T}

Siendo V_{pk} = V_{pila}

t_{act} = tiempo de activación del calentador (segundos)

T = periodo de tiempo de salida PWM (segundos)

\vskip1.000000\baselineskip

Como puede verse a partir de la ecuación, si se vigila la tensión de la pila (V_{pk}) y luego se ajusta t_{act}, puede mantenerse V_{RMS} constante.

Una consecuencia beneficiosa del uso de electrónica consiste en la incorporación de un reloj en el circuito para generar periodos de bloqueo durante el día cuando no se necesite el dispositivo y pueda conservarse la energía de la pila. En consecuencia, una vez activado, el calentador 1 no requiere un conmutador de activación/desactivación, tal como el mostrado con 30 en la figura 3, para desactivar la placa. Hay controles específicos de activación por impulsos del calentador proporcionados por tres subcircuitos. El potenciómetro 25 puede ajustarse para controlar la duración de los ciclos de desactivación del calentador desde 5 segundos a 30 segundos. El potenciómetro 26 permite la gestión de la energía de la pila por modulación de anchura de impulsos variable, que regula el uso de la pila durante el ciclo de activación, con un subciclo de activación y desactivación para gestionar las necesidades de energía. Si se desea podrían usarse otros métodos de ahorro de energía. El potenciómetro 27 se incluye con el fin de regular la duración del ciclo de activación desde 0,25 segundos a 2 segundos. Podría incluirse otra subcircuitería para la conmutación por detección de movimiento, luz, u otros, de manera que la unidad pueda estar en estado de espera hasta que sea necesaria.

La alimentación es proporcionada mediante pilas 7, y podrían ser de tipo AA, C, D o transformadores de corriente alterna a continua de 3 volt. Además, las pilas 7 pueden ser recargables. La alimentación puede proporcionarla, también, de manera señalizada o simultánea, una fuente de alimentación permanente, con cables o sin ellos.

Las mechas 19, 20 pueden estar hechas de materiales naturales, fibras, telas no tejidas, polímeros sinterizados, cerámica, espumas de metal, tubos capilares abiertos de cerámica, vidrio u otro material. Una consideración crítica para la selección de cualquiera de estos materiales es la temperatura requerida para el calentamiento superficial del efluente a volatilizar. El material de mecha preferido es cerámica, en parte, por su elevada tolerancia térmica. Comparte otras particularidades con algunas otras mechas, con la posibilidad de prever a la medida el tamaño de poro para enfocar los regímenes de impregnación por capilaridad y las incrustaciones, presenta propiedades aislantes para minimizar adicionalmente la transmisión de calor y es un material que puede conseguirse con facilidad. Si el sustrato de la mecha es conductivo, entonces, tiene que posicionarse, entre el calentador resistivo y el sustrato, una capa de material dieléctrico de algunas milésimas de centímetro de espesor. Se prefieren materiales que no requieran dieléctricos por su coste reducido, poros con capacidad de retención capilar para un efecto de mecha, estabilidad térmica, etc. Por otro lado, las mechas cerámicas son preferibles porque, si es necesario, pueden soportar temperaturas para el tratamiento de depósitos en el calentador. Otros materiales de mecha incluyen mezclas de serrín y sílice/arena capaces de soportar las temperaturas necesarias para volatilizar los activos.

Es esencial para el éxito de esta invención la selección o fabricación de un elemento de calentamiento electrorresistivo adecuado. Un material estable térmicamente que funcione como calentador cuando la corriente de una pila fluya a su través puede conseguirse a partir de una amplia variedad de materiales de calentamiento. Por la importancia de la pequeña escala geométrica y la economía de energía necesarias, los elementos calentadores de materiales y fuentes tradicionales se han limitado a alambres, películas gruesas y películas delgadas. Generalmente, los elementos de calentamiento de alambre están asociados con aleaciones con nombres comerciales tales como Nichrome, Ohmax, Radiohm, Nirex, Nilvar y otras (Omega Engineering, Inc., Handbook and Encyclopedia, Electric Heaters, 200, pág. z-38). Los metales puros que pueden usarse, pero que presentan menor resistividad, incluyen platino, hierro, zinc, molibdeno, tungsteno y otros (Omega Engineering, Inc., Handbook and Encyclopedia, Electric Heaters, 200, pág. z-38). Pueden conseguirse películas delgadas a partir de películas metálicas, películas de óxido, materiales de nitruros, boruros, carburos, estannuros y similares. Pueden depositarse óxidos estánnicos (SnO_{2}) o de estaño a modo de película muy delgada, de 2 \mum o menos. Los otros óxidos de metal se forman a modo de película más gruesa o intermedia, pero se consideran, también, películas delgadas. Asimismo, las películas gruesas son fuentes potenciales de elementos de calentamiento resistivo. Pueden incluir pastas de resina de polímero termoendurecible o termoplástico adhesivo, conductivo eléctricamente, con polvo de cobre o plata a modo de conductor. Se han usado como películas gruesas matrices no resínicas de vidrio y cerámica con metales puros u óxidos de metal tales como Al_{2}O_{3}, BeO, Pd/Ag, SiO_{2}, PbO, CaO, B_{2}O_{3}, Na_{2}O, K_{2}O, MgO y otros dopantes. Casi todos los elementos de calentamiento pueden conseguirse con diferentes formas y tamaños de modo que mantengan propiedades físicas tales como resistividad eléctrica, densidad, conductividad térmica y calor específico. Estas propiedades vienen determinadas por los elementos constituyentes, los métodos de tratamiento y las técnicas de post-tratamiento.

De entre los elementos calentadores resistivos anteriores se prefieren el alambre Nichrome de calibre 49 o una película delgada de óxido de estaño. Es importante para la selección de estos elementos de calentamiento resistivos su eficacia en la volatilización de soluciones y su eficacia energética. El calibre del alambre se seleccionó por su mayor resistencia y menor gasto de energía para conseguir las temperaturas de alambre necesarias. Al igual que en el caso de otros materiales resistivos, existe una relación entre adelgazamiento del diámetro del alambre y propensión a fallos. Los alambres Nichrome de calibre grande son relativamente frágiles y son susceptibles de fallo mecánico durante la fabricación, el transporte, la manipulación por el consumidor y el uso. De modo más significativo, las ciclos térmicos inducen tensiones y fatiga en los elementos de calentamiento, que pueden provocar el fallo del calentador. Puede producirse oxidación no deseada del material del calentador con el consiguiente debilitamiento y la posibilidad de fallo. Las figuras 4a a 4f muestran distintos diseños de calentador de alambre resistivo, con un elemento de calentamiento 123a-123f en contacto con una superficie de emanación 124a-124f situada en la punta de una mecha cerámica 125a-125f, respectivamente. Más concretamente, la figura 4a muestra un único elemento de calentamiento de alambre recto 123a en contacto con una superficie de emanación plana 124a en el extremo de la punta exterior de la mecha 125a. La figura 4b muestra un elemento de alambre 123b a modo de serpentín sencillo o único en contacto con la superficie de emanación plana 124b del extremo de la punta de la mecha cerámica 125b. La figura 4c muestra un diseño de elemento calentador de alambre 123c a modo de serpentín múltiple en contacto con la superficie de emanación plana 124c del extremo de la punta de la mecha 125c. La figura 4d muestra un elemento de calentamiento de alambre 123d arrollado en torno a la circunferencia del extremo de la punta de la mecha 125d, de manera que la superficie de emanación 124d comprenda la superficie circunferencial exterior de la mecha 125d. La figura 4e muestra un par de elementos de calentamiento de alambre 123e separados en contacto con la superficie de emanación plana 124e del extremo de la punta de la mecha 125e. Debe hacerse notar que aunque se muestren dos alambres 123e, podrían usarse, también, múltiples alambres, por ejemplo 2, 3 o más, si de desea. La figura 4f muestra una realización de montaje lateral en la que el elemento de calentamiento de alambre 123f está en contacto con un lado del extremo de la punta de la mecha 125f, de manera que una parte arqueada de la superficie circunferencial de la mecha 125f comprenda la superficie de emanación 124f.

Otro tipo de elemento resistivo de calentamiento preferido consiste en una película delgada depositada de vapor de óxido de estaño (SnO_{2}) u otras películas depositadas resistivas. Una consideración importante es la deposición directa del óxido en el sustrato cerámico, que da lugar a un calentador robusto desde el punto de vista mecánico, poco propenso a fallos mecánicos. Por otro lado no adolece de posición inconsistente en relación con la mecha durante la fabricación y los cambios que se produzcan con el uso, a diferencia de un calentador resistivo. Otra consideración importante en relación con el uso de SnO_{2} consiste en que su dilatación térmica y la de la cerámica no difieren sustancialmente. En consecuencia, no se producen ni desunión ni otros fallos por las tensiones térmicas causadas por el calentamiento mediante impulsos o por ciclos. Además, el SnO_{2} no se oxida adicionalmente con el uso, lo que podría ser perjudicial.

Con el fin de minimizar el consumo de energía, el material del elemento de calentamiento tiene que tener una resistividad lo bastante baja como para permitir un calentamiento y un enfriamiento rápidos. Para ello, es deseable que la resistencia del calentador corresponda a la densidad de energía de la fuente de alimentación. Pueden conseguirse materiales de calentamiento de masa reducida adecuados, tales como SnO_{2}, con densidad muy baja. Al respecto, no sólo es importante la composición del material resistivo, sino, también, el grosor y otras consideraciones geométricas, de acuerdo con la relación R = \rho(L/(AG)), en la que R es la resistencia del calentador, \rho es la resistividad del material del calentador, L es la longitud, A es la anchura y G el grosor. La deposición de la película delgada a presión atmosférica, en vacío, por electropulverización, térmicamente, u otro tipo de deposición de vapor permite al óxido resistivo ser aplicado en superficies contorneadas, que incluyen, también, algunas superficies de poros internas.

Otra ventaja de un elemento de calentamiento de película delgada puede ser el aumento de superficie. Ello permite un mayor contacto del líquido con el elemento de calentamiento con el fin de conseguir una transmisión del calor y una volatilización de la solución más eficaces. Merced al método de deposición de vapor, esta cobertura superficial puede extenderse, también, a los poros de la mecha, los capilares u otras estructuras. Además, por la delgadez de la película de óxido, ésta no cierra la estructura porosa y no reduce la eficacia de carga ni obstaculiza los sitios de volatilización. Las películas delgadas de 2 \mum de grosor permiten la posibilidad de disponer capas de película delgada, si es necesario, para conseguir la resistividad deseada del material del calentador, conjuntamente con la composición del calentador y las variables de diseño del mismo. Las desventajas posibles de las resistencias de película delgada incluyen: (1) algunos diseños pueden requerir más energía para conseguir la misma temperatura que el alambre Nichrome; (2) algunos diseños pueden volverse frágiles, especialmente si el sustrato de depósito es delgado, también, para contribuir a minimizar la transmisión de calor; y (3) pueden producirse variaciones de temperatura aleatorias en toda la película, en función del grosor de la misma. Las figuras 5a-5e muestran distintos diseños de calentador de película delgada resistiva con un elemento calentador de película delgada 126a-126e respectivo situado en la punta de una mecha cerámica 127a-127e. Más concretamente, la figura 5a muestra un elemento de calentamiento de película delgada 126a depositado en el extremo de la punta plana de la mecha 127a. La figura 5b muestra un elemento de calentamiento de película delgada 126b depositado en el extremo de la punta plana de la mecha 127b, así como en la superficie circunferencial exterior de la mecha 127b adyacente al extremo de la punta plana, y que comprende el margen de borde exterior de la mecha 127b. La figura 5c muestra un elemento de calentamiento de película delgada 126c depositado sólo en torno a la superficie circunferencial exterior, en el margen del borde y junto al extremo de la punta plana de la mecha 127c. La figura 5d muestra un elemento de calentamiento de película delgada 126c, a modo de retícula, depositado en el extremo de la punta plana de la mecha 127d. Debe hacerse notar que podrían preverse otros diseños distintos en el extremo de la punta plana o en la superficie circunferencial de la mecha 127d, por ejemplo, una malla, una espiral, una retícula poligonal o cualquier otra red de líneas separadas. La figura 5e muestra un elemento de calentamiento de película delgada 126e en forma de cinta delgada depositada en el extremo de la punta plana de la mecha 127e.

Como se ha establecido en lo que antecede, uno de los usos principales del calentador 1 consiste en ofrecer las funciones de repelente de insectos e insecticida. Los fluidos evaporables insecticidas o repelentes de insectos utilizables con el calentador 1 se seleccionan solamente por su capacidad de vaporización en virtud de su composición, y su uso con personas tiene que estar permitido. La composición comprende uno o más repelentes de insectos activos y uno o más ingredientes opcionales a modo de vehículo. Ingredientes opcionales a modo de vehículo incluyen agentes expansores, disolventes, estabilizadores, sinergistas, tintes y fragancias, bien conocidos por los expertos en esta técnica. Ejemplos de repelentes de insectos adecuados son DEET, piretrinas, derivados del ácido crisantémico y piretroides. Ejemplos de algunos piretroides adecuados son Aletrina, d-Aletrina, Bioaletrina, S-Bioaletrina, Empentrina, Praletrina y Transflutrina. Una sustancia fluida insecticida volátil preferida es 3-alil-2-metilciclopent-2-en-4-ona, vendida con el nombre comercial Pynamin-Forte por Sumitomo Chemical Co., Ltd., de Japón. Una sustancia fluida repelente de insectos volátil preferida es N,N-dietil-meta-toluamida (conocida generalmente como DEET).

Además de repelentes de insectos, insecticidas y pesticidas, el dispositivo portátil de la presente invención puede ser utilizado, también, para evaporar otras sustancias fluidas, tales como antisépticos fluidos evaporables, fungicidas agrícolas fluidos evaporables, reguladores del crecimiento de plantas fluidos evaporables, por ejemplo, fertilizantes y similares, herbicidas fluidos evaporables, ambientadores, perfumes, desodorantes, medicamentos y similares.

Un alambre Nichrome se dilatará y contraerá, aproximadamente, 0,002 cm durante el proceso de calentamiento a 160ºC y enfriamiento. Un mecanismo elástico tiene que ser usado para mantener cada alambre Nichrome en tensión constante contra su mecha correspondiente. Pero una fuerza excesiva sobre el alambre producirá su deformación (estiramiento) permanente o incluso su rotura. El límite elástico es el valor de la tensión necesaria para deformar permanentemente el alambre. La carga de rotura es la tensión que rompería el alambre. El conjunto de calentador tiene que ser construido de modo que las tensiones en el alambre no excedan la mitad del límite elástico. Típicamente, el límite elástico y la carga de rotura de un alambre Nichrome 35 AWG es de, respectivamente, 550 MPa (megapascal) y 880 MPa. Por tanto, una tensión inferior o igual a 300 MPa podría ser un objetivo probable para el mecanismo
elástico.

Las figuras 11-13 muestran, esquemáticamente, una realización de un elemento o filamento 32 de calentamiento de alambre electrorresistivo mantenido en contacto con el extremo 33 de la punta plana de una mecha 34. El extremo opuesto de la mecha 34 está en comunicación con una composición que contiene un ingrediente activo, dentro del depósito o vial 35. Una cubeta 36 con una abertura central (no mostrada) se usa para soportar la mecha 34 en dirección vertical, y una unión estanca de la abertura con la mecha 34 impide la evaporación excesiva y los vertidos de la composición del interior del vial 35.

Como se muestra de mejor manera en la figura 13, el elemento de calentamiento de alambre 32 está montado en una placa 37 a modo de pajarita que incluye un miembro anular central 38 y miembros 39 y 40 de ala en forma de triángulo que se extienden en sentidos opuestos. El miembro central 38 presenta una abertura con un diámetro sustancialmente igual al diámetro de la mecha 34. El alambre 32 está dispuesto a lo ancho de la abertura 41, con sus extremos opuestos fijados en la placa 37 mediante remaches 41 y 42, que, a su vez, están conectados eléctricamente con una pila 7 mediante conductores 43 y 44, respectivamente.

La placa 37 y el elemento de calentamiento de alambre 32 están encerrados en un alojamiento cilíndrico elástico 45 de tal manera que la placa 37 pueda deslizar libremente en él en dirección vertical, es decir, que pueda flotar libremente en el alojamiento 45. El alojamiento 45 incluye, en su extremo superior, un labio anular 46 que sobresale hacia dentro y que proporciona una superficie anular inferior 47. Un extremo de un muelle helicoidal 48 apoya contra la superficie 47 y el otro extremo del muelle 48 apoya contra la placa 37, con el fin de ejercer una fuerza hacia abajo que mantenga el elemento de calentamiento de alambre 32 contra la superficie de emanación, es decir, el extremo 33 de la punta plana de la mecha 34, como se indica mediante la flecha 49.

Aunque en la figura 11 se muestra un muelle helicoidal 48, pueden considerarse, también, otros tipos de muelles para uso con el presente conjunto. La figura 14 muestra, esquemáticamente, un elemento de calentamiento de alambre 50 flotante, montado entre un par de dedos elásticos 51, 52 movibles en la dirección de la flecha 53. La figura 15 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica mediante un par de secciones helicoidales 54 y 55 formadas de modo enterizo con el elemento de calentamiento de alambre 56. La figura 16 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica mediante ondulaciones 57 formadas de modo enterizo con un miembro de calentamiento de alambre 58. La figura 17 muestra, esquemáticamente, la aplicación de fuerza elástica merced al estiramiento de un elemento de calentamiento de alambre 59. En esta realización, la mecha 60 es empujada contra el lado inferior de la placa 61 de manera que el extremo de su punta plana sobresalga por la abertura central de la misma con el fin de estirar hacia arriba el elemento de alambre 59, que ejerce una fuerza hacia abajo contra la mecha 60.

La figura 18 muestra, esquemáticamente, una realización de montaje lateral de la presente invención, en la que un elemento de calentamiento de alambre 62 está montado contra un lado de una mecha 63, por debajo del extremo de su punta plana y por encima del tapón 65 del vial o depósito 66. El alambre 62 está fijado en una placa 67 en U y se extiende a través de la abertura formada por la U para aplicarse con un lado de la mecha 63, o apoyar contra él. Un par de conductores 68 y 69 separados permiten la conexión eléctrica con la circuitería electrónica, ilustrada esquemáticamente con 70, y la pila 71. Preferiblemente, los conductores 68 y 69 están hechos de acero para muelles, de manera que, inherentemente, funcionen a modo de muelle para ejercer una fuerza que mantenga el elemento de calentamiento de alambre 62 en contacto con la superficie de emanación, es decir, el lado de la mecha 63.

La figura 18 muestra, también, un soporte para montar, de modo amovible, el depósito 66, el tapón 65 y la mecha 63 (que comprende una realización de un conjunto de recarga) en el aparato. El soporte comprende un miembro de base 72 para soportar el lado inferior del depósito 66, y un par de miembros de dedo elástico 73 y 74 opuestos que agarran el depósito 66 por lados opuestos. Así, los miembros de dedo 73 y 74 proporcionan un conjunto de montaje por salto elástico para montar, de modo amovible, el depósito 66, el tapón 65 y la mecha 63.

La figura 19a muestra que una mecha 75 puede presentar una muesca 76 formada en el extremo de su punta plana 77 para recibir un elemento de calentamiento de alambre 78. La muesca 76 soporta el elemento de calentamiento de alambre 78 en posición apropiada y, también, aumenta el efecto humectante en el elemento de calentamiento de alambre 78. La figura 19b muestra una muesca 79 formada en un lado de una mecha 80 para recibir un elemento de calentamiento de alambre 81 por las mismas razones indicadas en relación con la figura 19a.

La figura 20 muestra todavía otra realización en la que dos elementos de calentamiento de alambre 82 y 83, separados, están en contacto con el extremo de la punta plana 84 de una mecha 85. Opcionalmente podrían usarse múltiples elementos de calentamiento de alambre para volatilizar de manera más efectiva, para aumentar el régimen de volatilización o si se desea un sistema redundante.

La figura 21a muestra un sistema de entrega con múltiples partes en el que el dispositivo incluye una mecha de dos piezas (o más) compuesta por una parte de mecha permanente 86 y una parte de mecha de recarga 87. La parte de mecha permanente 86 y un elemento de calentamiento de alambre 88 se fijarían en el dispositivo, o se unirían con él, de modo no amovible, mientras que la parte de mecha de recarga 87 formaría parte de un conjunto de recarga amovible y reemplazable por el usuario. En caso de recarga, un usuario tiene que interactuar con el dispositivo y, por tanto, puede ser ventajoso aislar el elemento de calentamiento 88 de la interacción con el usuario, evitando así daños en el calentador, manteniendo la relación del calentador con la mecha, evitando el contacto con una superficie caliente, y permitiendo el uso de una mecha de recarga de baja temperatura, más económica (la parte de mecha permanente 86 sería de alta temperatura).

La figura 21b muestra que cuando se usa una mecha de dos o múltiples piezas puede ser preciso disponer un medio de acoplamiento 89 en la interfaz entre las partes 86 y 87, con el fin de mejorar la transferencia de fluido entre la parte de mecha de recarga 87 y la parte de mecha permanente 86. Ejemplos de medio de acoplamiento 89 incluyen materiales del tipo de fieltro, algodón, papel absorbente (por ejemplo, papel de filtro) y telas tejidas. El medio de acoplamiento 89 podría fijarse en la parte de mecha de recarga 87 o en la parte de mecha permanente 86.

La figura 22 muestra un conjunto o unidad de recarga "combinado" compuesto por un elemento de calentamiento de alambre 90, una mecha 91 y un depósito 92 de solución activa. El depósito 92 puede estar formado de modo enterizo como parte de un envase 93 de película de plástico estratificada. Los bordes exteriores del estratificado 93 pueden contener agujeros 94 o cualesquiera otros medios deseados y convenientes, para alinear la unidad de recarga combinada con el dispositivo.

Los contactos 95 y 96 permiten la conexión eléctrica del elemento de calentamiento de alambre 90 con una pila u otra fuente de alimentación por medio de una circuitería electrónica (no mostrada). Una unidad de recarga combinada en la que un sencillo conjunto de reemplazo proporcione, al mismo tiempo, un calentador nuevo, un sistema de entrega (mecha) nuevo y la solución activa de recarga, ofrece ventajas. Este método permite reducir la vida útil necesaria de los componentes y elimina la necesidad de equipos robustos costosos.

Con el fin de ahorrar energía, es deseable minimizar la velocidad del aire en contacto con el elemento calentador. Ello es debido a que el aire en movimiento enfría el elemento calentador y quita el calor, y, en consecuencia, tendría que alimentarse más energía al elemento calentador para mantener una temperatura deseada. Pero, también, podría ser ventajoso evacuar el aire del interior del alojamiento rápidamente, con el fin de reducir la concentración de activo que rodee al minúsculo calentador, ya que una concentración menor facilita la volatilización. Por tanto, es deseable mover el aire en el interior del alojamiento, pero utilizando medios de regulación de aire para reducir su velocidad en torno al elemento de calentamiento. Las figuras 23-26 muestran varios métodos diferentes para conseguir este objetivo, en combinación con un ventilador, mientras la figura 27 muestra otra disposición sin ventilador.

La figura 23 muestra el uso de un deflector 97 a modo de medios de regulación de aire. El deflector 97 está previsto entre un ventilador 98 y un elemento de calentamiento de alambre 99, en la trayectoria de las corrientes de aire 100 generadas por el ventilador 98, con el fin de evitar el contacto directo de las corrientes de aire 100 con el elemento de calentamiento de alambre 99.

La figura 24 muestra la provisión de una cámara 101 para recibir un elemento de calentamiento de alambre 102 por debajo (o por encima) del paso 103, a modo de medios de regulación de aire. En la figura 24, el paso 103 incluye una entrada de aire 104 y una salida de aire 105, previstas junto a la cámara 101, y por las que se mueven corrientes de aire 106 producidas por un ventilador 107. El paso 103 comunica, a través de una abertura 108, con la cámara 101, de manera que a medida que las corrientes de aire 106 sobrepasen la abertura 108 el activo vaporizado mediante el elemento calentador 102 sea hecho entrar en el paso 103 de modo que fluya aguas abajo y salga del dispositivo por la salida 105 de aire.

La figura 25 ilustra la variación de la superficie de sección transversal de un alojamiento que contiene un elemento calentador de alambre 109, a modo de medios de regulación de aire. En ella se muestra un paso 110, formado aguas abajo de un ventilador 111, por el que se mueven corrientes de aire 112. El paso 110 presenta una superficie de sección transversal definida y desemboca en una cámara mayor 113, con superficie de sección transversal mayor que el paso 110, que contiene el elemento calentador 109. En consecuencia, se reduce la velocidad de las corrientes de aire 112 que atraviesen la cámara 113 y, por tanto, en torno al elemento calentador de alambre 109, en comparación con la velocidad de las corrientes de aire en el paso 110.

La figura 26 muestra una realización en la que los medios de regulación de aire comprenden un tapón 114 que cubre un elemento calentador de alambre 115 posicionado en contacto con el extremo de la punta plana 116 de una mecha 117. El tapón 114 funciona de manera similar al deflector 97 de la figura 23, con el fin de evitar el contacto directo del aire proveniente de un ventilador (no mostrado) con el elemento calentador de alambre 115. En esta realización, el tapón 114 incluye, también, una pluralidad de ranuras 118 formadas en él para permitir escapar de su interior al activo volatilizado por el elemento calentador de alambre 115. El tapón 114 puede retenerse en la mecha 117 mediante una o más pinzas elásticas 119 que proporcionen un elemento de retención de montaje por salto elástico al tapón 114.

La figura 27 muestra todavía otra realización en la que se usa un alojamiento ventilado 120 a modo de medios de regulación de aire. El alojamiento 120 presenta una pluralidad de aberturas 121 separadas, previstas de modo que el movimiento de aire ambiente a su través expulse activo volatilizado del interior del alojamiento 120. Alternativamente, el alojamiento 120 puede fijarse a un usuario por medio de una banda de muñeca 122, de modo que cuando el usuario haga oscilar o mueva su brazo, se mueva aire por las aberturas 121 con objeto de expulsar activo volatilizado.

Debe hacerse notar que todas las realizaciones ilustradas y descritas en este documento son susceptibles de ser fijadas a un usuario y ser llevadas puestas, de modo que el dispositivo es portátil y puede ser llevado puesto. Además de la banda de muñeca 122 mencionada, otros medios de fijación podrían incluir una pluralidad de pinzas, espigas, adhesivos, sujetadores de gancho y lazo, imanes, corbatas, collares, correas, bandas y hebillas, como es bien conocido en la técnica.

Debe señalarse, también, que pueden incorporarse distintos tipos de ventiladores en el dispositivo para mejorar la eficacia de la distribución del activo volatilizado y su alejamiento de la mecha. Por ejemplo, además de un ventilador convencional que utilice una paleta giratoria accionada mediante un motor, podría usarse, también, un dispositivo de batiente piezoeléctrico. El batiente piezoeléctrico comprende un dispositivo piezoeléctrico que vibra, haciendo que un material asociado vibre y mueva el aire (caudal bajo). Alternativamente, puede usarse un ventilador convencional para proporcionar mayor velocidad de aire, medida en litros por segundo. Un batiente piezoeléctrico usa un disco cerámico piezoeléctrico o un material de película unido con un "batiente" rectangular. El elemento piezoeléctrico vibra a baja frecuencia (típicamente, 100 hz) cuando se excita mediante la tensión adecuada. La vibración es transmitida mecánicamente al batiente, que actúa a modo de ventilador, moviendo el aire. La ventajas principales de los batientes piezoeléctricos son la poca energía requerida para activar el dispositivo, su pequeño tamaño y su gran fiabilidad. Tales ventiladores son vendidos con los nombres comerciales de Piezoelectric Bender, Piezoelectric Flapper o Piezoelectric Chopper, por compañías tales como Piezo Systems, Physik Instrumente GmbH & Co., y East Electronics. La figura 3 muestra un circuito electrónico que incorpora un subcircuito que incluye un potenciómetro 128 para controlar un ventilador piezoeléctrico 129.

Ejemplos

La figura 6 es un gráfico que ilustra la capacidad de calentamiento localizado y cíclico del calentador 1 para regular la liberación de una fragancia. Este método de dispensación permite mayor control y mayor flexibilidad. La liberación de los sistemas de calentamiento actuales supone un equilibrio entre temperatura, superficie y propiedades físicas del efluente. Al controlar la magnitud del calor o, más concretamente, la magnitud de la temperatura alcanzada, la duración del tiempo de activación y la frecuencia del ciclo, este método de calentamiento ofrece un amplio abanico de liberación de efluente, como se muestra. Este experimento se realizó como se muestra en la Tabla 1, con un elemento de calentamiento resistivo de alambre NiCr de calibre 15.

TABLA 1

1

Se hizo pasar corriente de la red por el alambre durante 1 minuto y luego se cortó la corriente. Los amperios se controlaron de modo que la máxima temperatura alcanzada fuera la mostrada. Al aumentar la corriente aumentaba la temperatura y, subsiguientemente, aumentaba la pérdida de peso por ciclo. Se realizaron de 10 a trece ciclos para conseguir una pérdida de peso media. La inflexión del perfil indica que hay temperaturas que volatilizan fragancias con un régimen más rápido que el de alimentación de fragancia a la zona de calentamiento durante el ciclo activo de volatilización. En consecuencia, la pérdida de peso por dispensación empieza a reducirse al aumentar la temperatura hasta que se estabiliza. Durante el ciclo de desactivación hay tiempo para que pueda recargarse el emanador para otro ciclo de calentamiento.

La figura 7 es un ejemplo del control de un insecticida mediante un protocolo experimental similar al descrito en relación con la figura 6. Este experimento se realizó como se muestra en la Tabla 2, también con un elemento de calentamiento resistivo de alambre NiCr de calibre 15.

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TABLA 2

2

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Los insecticidas mostraron, con el aumento de temperatura, un comportamiento limitativo de régimen similar al de las fragancias.

La figura 8 representa un ejemplo de bioeficacia con el mismo dispositivo de calentamiento localizado y cíclico y el mismo control usados en la figura 7. La figura 8 representa el funcionamiento ajustable del calentamiento localizado y cíclico en comparación con controles experimentales y productos comercializados. Los datos se obtuvieron preparando una cámara cerrada de 6,12 m^{3} con control de ventilación. La cámara se limpió con jabón y agua para eliminar restos de insecticida de pruebas anteriores con la ventilación desactivada. Se liberaron 100 hembras de mosquito Aedes Aegypti en la cámara y se observó el número de mosquitos que caían, sin capacidad de reacción, a lo largo del tiempo. La figura 8 indica que no se perdieron mosquitos durante el experimento de control. La referencia de eficacia de los tratamientos para matar o eliminar mosquitos es la hélice pre-quemada. Consiste en una hélice estándar tratada con una solución de insecticida que es quemada. Al quemarse, se libera el insecticida y llena la cámara. Se liberó una muestra de 100 mosquitos en esta cámara tratada y se observó la tasa de eliminación a lo largo del tiempo. Se observó que un 90% de los insectos morían en, aproximadamente, tres minutos de exposición y el resto en pocos minutos. La designación "45 noches" representa un producto comercializado actualmente en forma común, que proporciona 45 noches de protección. En este y el resto de experimentos de este ejemplo las cámaras se prepararon de acuerdo con las normas de control, se liberaron los mosquitos y, luego, se liberó el producto insecticida mediante los distintos dispositivos o de acuerdo con los distintos métodos. Estos experimentos requerían el tratamiento del recinto mediante el dispositivo para iniciar la eliminación de insectos. El producto "45 noches" presentó un retardo de primera eficacia de doce minutos. A partir de un inicio en frío, la espiral presentó un retardo de siete minutos, con un efecto más rápido contra los mosquitos. CLC representa el calentador localizado y cíclico y muestra que puede ser hecho funcionar con temperatura, duración de activación y frecuencia ajustables de manera que presente un inicio muy rápido, de dos minutos, y una pendiente de bioeficacia elevada, como tratamiento inicial del espacio, y, luego, puede ajustarse con un inicio más lento, de siete minutos, y menor pendiente, que puede representar un tratamiento de mantenimiento, un ajuste para un espacio menor o una preferencia personal.

La tabla 3 muestra otra conclusión importante de este ejemplo: el activo del insecticida no resultó destruido por el calentamiento localizado intensivo. Se ha comprobado que la cantidad de activo liberado es la necesaria, teóricamente, para la eliminación. Tales valores teóricos se han comprobado experimentalmente y corresponden a las prestaciones de esta tecnología. Ello indica que se produce una destrucción limitada de la entidad química a causa del calentamiento localizado cíclico.

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TABLA 3

: Activo entregado:

3

Prueba 1:

Prueba: cámara de 0,42 m^{3}

Insecto: A. aegypti

Fórmula: 45 noches, de Raid Electric: 3% EBT, 1% BHT, 96% Isopar V

Tiempo de ciclo de calentador: 1:03 min

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4

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De manera similar, las pruebas realizadas por expertos en fragancias han mostrado, también, que la calidad de una fragancia no se degrada por el calentamiento localizado cíclico. El calentamiento a temperatura elevada por ráfagas facilita, prioritariamente, la volatilización en lugar de la degradación.

La figura 9 y la tabla 4 ilustran los tamaños de partícula favorables generados mediante el calentamiento localizado y cíclico del calentador 1.

TABLA 4

6

El mecanismo de volatilización molecular y la detección de partículas es consecuencia de la condensación del vapor en la proximidad del emanador. El tamaño y la energía (calor retenido) de estas partículas es importante en su comportamiento de post-condensación. Las partículas muy grandes adolecen de poco tiempo en el aire y falta de superficie. Las partículas en suspensión grandes, de 2-3 \mum de diámetro, y, particularmente, de 10 \mum de diámetro o más, resultan afectadas por la gravedad y precipitarán en el aire cercano al emanador. Por falta de impulso las partículas no pueden derivar a zonas menos concentradas en las que puedan volver a vaporizarse. A la dificultad de revolatilización contribuye la pequeña superficie por unidad de volumen de las partículas más grandes, que limita la proporción de superficie disponible para volatilizaciones. Justo lo opuesto se consigue mediante el método de calentamiento localizado cíclico de la presente invención. Estas partículas presentan un diámetro reducido, inferior a 1 \mum, lo que hace que sean muy pequeñas para que puedan depositarse por gravedad, o puedan depositarse en el sistema respiratorio de las personas, y presentan razones superficie/volumen elevadas, de manera se favorece rápidamente la revolatilización. Las partículas provenientes de la fuente de calor localizado cíclico del calentador 1 se dispersan eficazmente y permanecen dispersas en el aire.

La figura 10 y la tabla 5 muestran las temperaturas variables que pueden conseguirse con un sencillo calentador de película de óxido delgada con alimentación de corriente variable.

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TABLA 5

7

Este ejemplo ilustra una composición con temperaturas superficiales variables en intervalos amplios. Representa, también, que, en general, se alcanzan las temperaturas finales durante la primera mitad de segundo de aplicación de corriente. Hay poca variación de temperatura entre la primera mitad de segundo y dos segundos. Este ejemplo confirma las características de calentamiento rápido del elemento de calentamiento de película delgada, con límites apropiados para uso en los campos descritos mediante esta aplicación.

Claims

1. Un aparato portátil (1) para dispersar múltiples activos volátiles en el aire, que comprende:

una base (2)

un primero y un segundo depósitos (23, 24) que contienen, cada uno, una composición con activo volátil;

múltiples emanadores, que comprenden un primero y un segundo emanadores (11, 12) montados en la base, comprendiendo cada uno:

i. una mecha (19, 20) con una superficie de emanación y que comunica con dicha composición respectiva de un primero y un segundo depósitos (23, 24) con el fin de entregar dicha composición a dicha superficie de emanación; y

ii. un elemento de calentamiento (21, 22) en contacto con dicha superficie de emanación; y

una fuente de alimentación, que comunica con dicho elemento de calentamiento (21, 22) y que incluye circuitería electrónica para entregar impulsos de alimentación, selectivamente, a los calentadores de dichos primero y segundo emanadores para calentar dicho elemento de calentamiento respectivo y vaporizar dicho activo volátil.

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada emanador (11, 12) puede ser desmontado junto con su depósito respectivo (23, 24), y que forman un conjunto de recarga reemplazable.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que está previsto un soporte que permite un montaje por salto elástico de cada conjunto de recarga en el aparato (1).

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que dichas mechas (19, 20) están hechas de un material seleccionado del grupo que consiste en materiales naturales, fibras, no tejidos, polímeros sinterizados, cerámica, espumas de metal y vidrio.

5. El aparato de la reivindicación 1, que incluye, además, un muelle que ejerce una fuerza destinada a mantener dicho elemento de calentamiento en contacto con dicha superficie de emanación.

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que dicha mecha (19, 20) incluye un extremo de punta relativamente plana que define dicha superficie de emanación, y dicho elemento de calentamiento (21, 22) está en contacto con dicho extremo de punta plana.

7. El aparato de la reivindicación 5, en el que dicha mecha (19, 20) incluye extremos opuestos y, al menos, una superficie lateral, entre dichos extremos opuestos, que define dicha superficie de emanación, y dicho elemento de calentamiento (21, 22) está en contacto con dicha superficie lateral.

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho elemento de calentamiento (21, 22) consiste en un elemento de calentamiento electrorresistivo seleccionado de entre el grupo que consiste en un alambre, una película delgada y una película gruesa.

9. El aparato de la reivindicación 1, en el que dichos activos volátiles se seleccionan de entre el grupo que consiste en un repelente de insectos, un insecticida, un pesticida, un antiséptico, un fungicida, un regulador de crecimiento de plantas, un herbicida, un ambientador, un perfume, un desodorante, un medicamento y sus mezclas.

10. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho impulso de alimentación consiste en 0,2-1 amperios entregados a un calentador resistivo de 0,2-0,25 ohms durante 0,25-3 segundos.