ES2911336T3

ES2911336T3 - Generador de aerosol

Info

Publication number: ES2911336T3
Application number: ES16183639T
Authority: ES
Inventors: Christopher Tucker; Walter Nichols
Original assignee: Philip Morris Products SA
Current assignee: Philip Morris Products SA
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: IN2012DN02648A; CA2777414C; US9526808B2; CA2941724C; EP3132806B1; BR112012008596B1; CN106267289B; PL3132806T3; BR112012008596A2; CN102596264B; HUE058021T2; US20170087267A1; AU2010308089B2; NZ599202A; AU2010308089A1; CA2777414A1; MX344098B; WO2011045672A1; US20110253798A1; CN102596264A

Abstract

Un generador de aerosol (100) que comprende: un material de la malla conductora (30) de malla 200 (74 μm) ± 10 % a malla 600 (22 μm) ± 10 % para retener un líquido (10) en los intersticios del mismo; una mecha (20) en contacto con el material de la malla conductora (30) para transferir material líquido (10) a la malla conductora; y al menos dos conductores eléctricos (50) unidos a ubicaciones separadas a lo largo del material de la malla (30) para suministrar energía que calienta resistivamente el material de la malla.

Description

DESCRIPCIÓN

Generador de aerosol

El documento WO-A-03103387 describe un ambientador en el que se extrae líquido de un depósito mediante una mecha a un elemento de calentamiento de cable eléctrico donde se volatiliza. El suministro de electricidad al elemento de calentamiento de cable se conecta y desconecta periódicamente mediante circuitos electrónicos.

Resumen

Se proporciona un generador de aerosol que comprende un material de la malla conductora de malla 200 (74 pm) ± 10 % a malla 600 (22 pm) ± 10 % para retener un líquido en los intersticios del mismo. El generador de aerosol también comprende una mecha en contacto con el material de la malla conductora para transferir material líquido a la malla conductora, y al menos dos conductores eléctricos unidos a ubicaciones separadas a lo largo del material de la malla para suministrar energía que calienta resistivamente el material de la malla.

El material de la malla conductora puede comprender al menos un material seleccionado del grupo que consiste en acero inoxidable, cobre, aleaciones de cobre, materiales cerámicos porosos recubiertos con material de película resistiva, aleaciones de níquel-cromo y sus combinaciones. Preferentemente, el material de la malla conductora es malla 400 ± 10 %. El material de la malla conductora se forma preferentemente con cable de 0,025 mm (0,001 pulgadas) de diámetro y puede comprender una o más capas de cable tejido.

Preferentemente, la mecha comprende al menos un polímero. También preferentemente, la mecha comprende una mecha de plástico poroso.

En una modalidad preferida, el dispositivo ambientador también puede incluir un tubo capilar que subyace el material de la malla conductora. El tubo capilar incluye un extremo de entrada en comunicación continua con la mecha y un extremo de salida operable para suministrar líquido al material de la malla por acción capilar o dirigir el material líquido sobre la malla como resultado del calentamiento del tubo capilar. Preferentemente, el conducto capilar tiene un diámetro interno de 0,05 mm ± 10 % a 0,4 mm ± 10 % y una longitud de 5 mm ± 10 % a 100 mm ± 10 %, con mayor preferencia de 10 mm ± 10 % a 40 mm ± 10 %. En una modalidad, el conducto capilar comprende el interior de un tubo de acero inoxidable o el interior de un tubo no metálico.

En una modalidad, el suministro de energía incluye un supercondensador que suministra un pulso de energía al calentador. El dispositivo ambientador también puede incluir circuitos de control operables para suministrar energía desde el suministro de energía a la malla en ciclos de calentamiento cronometrados de manera que el material líquido se vaporice al menos parcialmente después de llenar los intersticios de la malla.

También se describe en la presente descripción un método para la generación de material vaporizado. El método incluye extraer material líquido hacia un material de la malla y aplicar tensión periódicamente a través del material de la malla para calentar rápidamente el material líquido en los intersticios del material de la malla a una temperatura suficiente para vaporizar al menos parcialmente el material líquido de manera que el material líquido forme un material vaporizado. El método también puede incluir extraer el material líquido hacia una mecha desde un suministro de líquido, y extraer el material líquido hacia los intersticios del material de la malla desde la mecha. El método también puede incluir a) generar material vaporizado, b) enfriar el material de la malla y c) repetir las etapas a) y b). Preferentemente, el material de la malla se enfría en menos de 10 segundos. También preferentemente, el material vaporizado se genera aproximadamente cada 2 a 100 segundos. En la modalidad preferida, el material vaporizado se genera al menos una vez por hora. El método también puede incluir aplicar periódicamente tensión al calentador desde un supercondensador.

En otra modalidad, el método incluye extraer material líquido hacia un tubo capilar, aplicar tensión al tubo capilar para volatilizar y expulsar al menos parcialmente el material líquido, atrapar el material líquido restante en el material de la malla y aplicar tensión al material de la malla para vaporizar al menos parcialmente el material líquido contenido en los intersticios del material de la malla al calentar el líquido.

Cuando se forma, el líquido vaporizado se descarga al aire ambiente.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración de una primera modalidad de un dispositivo ambientador que incluye un material de la malla y un tubo capilar.

La Figura 2 es una vista ampliada del dispositivo ambientador de la Figura 1 que muestra el tubo capilar y el material de la malla.

La Figura 3 es una ilustración de una primera modalidad de un material de la malla.

La Figura 4 es una ilustración de una segunda modalidad de un material de la malla.

La Figura 5 es una ilustración de una tercera modalidad de un material de la malla.

La Figura 6 es una ilustración de una segunda modalidad de un dispositivo ambientador que incluye un material de la malla.

La Figura 7 es una ilustración de una tercera modalidad de un dispositivo ambientador que incluye un material de la malla.

Las Figuras 8A, 8B y 8C son fotografías que muestran la deposición creada por un dispositivo ambientador que incluye solo un tubo capilar, un dispositivo ambientador que incluye un tubo capilar y una malla como se describe en la presente descripción, y un dispositivo ambientador que incluye solo una malla como se describe en la presente descripción.

La Figura 9 es un esquema de un primer circuito de control ilustrativo para su uso con el dispositivo ambientador. La Figura 10 es un esquema de un segundo circuito de control ilustrativo para su uso con el dispositivo ambientador.

Descripción detallada

Se proporciona un generador de vapor y/o aerosol. Preferentemente, el generador de vapor y/o aerosol es un dispositivo ambientador para generar material de fragancia vaporizado y/o aerosolizado. El dispositivo ambientador es operable para evitar esencialmente la deposición del líquido vaporizado y proporcionar un vapor y/o aerosol que tiene un tamaño de partícula esencialmente uniforme.

Como se muestra en la Figura 1, en una primera modalidad, el dispositivo ambientador 100 incluye un suministro de líquido 10, una mecha 20 en contacto con el suministro de líquido 10, un tubo capilar 40 en comunicación continua con la mecha 20, un material de la malla conductora 30 en comunicación con el tubo capilar 40 y un suministro de energía 60 operable para aplicar tensión a través del material de la malla 30. El suministro de líquido 10 es operable para suministrar material de fragancia líquido a la mecha 20, que está en comunicación continua con un tubo capilar 40. El tubo capilar 40 subyace el material de la malla 30 y transfiere al menos parte del líquido de la mecha 20 al material de la malla 30 después de que se aplica tensión al tubo capilar 40 en una cantidad suficiente para volatilizar al menos parcialmente el material líquido contenido en el tubo capilar 40, que actúa como un primer calentador. En una modalidad preferida, el tubo capilar 40 contacta con el material de la malla 30. Una vez que el líquido 10 se ha entregado al material de la malla 30, el material de la malla 30 retiene el material líquido en los intersticios 35 del mismo. Luego, el suministro de energía 60 es operable para calentar rápidamente el material de la malla 30, que actúa como un segundo calentador. El líquido se calienta rápidamente por encima de su punto de ebullición y luego se libera como vapor. En una modalidad, el vapor se condensa al menos parcialmente para formar un aerosol. Preferentemente, el líquido se calienta en menos de aproximadamente 1 segundo. Por tanto, el material líquido contenido en los intersticios 35 del material de la malla 30 se calienta a una temperatura suficiente para vaporizar el líquido 10 una vez que se calienta el material de la malla 30.

En la modalidad preferida, el material de la malla 30 y el tubo capilar 40 se forman de materiales conductores y, por lo tanto, cada uno actúa como un calentador. Preferentemente, el tubo capilar 40 se calienta antes de calentar el material de la malla 30. Al calentar el tubo capilar 40, al menos parte del líquido se volatiliza y el líquido restante se atrapa por el material de la malla 30, que luego se calienta para vaporizar el material líquido restante.

En la modalidad preferida, el material de la malla 30 se forma de un material conductor térmicamente y/o eléctricamente. Los materiales adecuados para formar el material de la malla 30 se seleccionan del grupo que consiste en acero inoxidable, cobre, aleaciones de cobre, materiales cerámicos porosos recubiertos con material de película resistiva, Inconel® disponible de Corporación de Metales Especiales, que es una aleación de níquel-cromo, Nichrome®, que también es una aleación de níquel-cromo, y sus combinaciones.

Durante el uso, una vez que se calienta el tubo capilar 40, el material líquido contenido dentro de una porción calentada del tubo capilar 40 se volatiliza y se expulsa de la salida 42. Cualquier líquido restante se impulsa hacia el material de la malla 30, donde se mantiene en los intersticios 35 del material de la malla 30. Para evitar el avance del líquido a través del material de la malla 30, puede agregarse una película 55 a la porción superior 45 del material de la malla 30. Luego puede aplicarse tensión al material de la malla 30 para calentar rápidamente el líquido 10 y vaporizar cualquier líquido en los intersticios 35 del material de la malla 30. El material vaporizado se libera a través de una salida 200 en la película 55, cuando está presente y en la parte superior del material de la malla 30, una vez que la presión del líquido en expansión 10 obliga al material vaporizado a salir de la salida 200. La salida 200 puede colocarse en una abertura de la película 55. Alternativamente, la salida 200 puede ubicarse en la parte inferior del material de la malla 30. En la Figura 2 se muestra una vista ampliada que muestra la relación del tubo capilar 40 con el material de la malla 30.

En una modalidad preferida, una porción superior 45 del material de la malla 30 puede cubrirse al menos parcialmente con una película 55, tal como una película de poliimida. Las películas de poliimida adecuadas incluyen Kapton®, que está disponible de DuPont. Preferentemente, la película 55 es una película no porosa que evita que el material líquido atraviese la película 55.

En una modalidad, el material vaporizado formado como se describe en la presente descripción puede condensarse al menos parcialmente para formar un aerosol que incluye partículas. Preferentemente, las partículas contenidas en el vapor y/o aerosol varían en tamaño de aproximadamente 0,5 micras a aproximadamente 4 micras, preferentemente aproximadamente 1 micra a aproximadamente 4 micras. En la modalidad preferida, el vapor y/o el aerosol tiene partículas de aproximadamente 3,3 micras o menos. También preferentemente, las partículas son esencialmente uniformes a través del vapor y/o aerosol.

El tamaño de la partícula puede analizarse mediante el uso de un detector Spraytec® que tenga los siguientes ajustes y condiciones: una lente de 300 mm, un índice de refracción de partículas de 1,40 0,00 i, un índice de refracción de dispersión de 1,00, una longitud de trayectoria de 25,4000 mm, una densidad de partículas de 0,90 g/cc, un factor de malla de 0 %, una longitud de onda de 632,8 mm, un diámetro de haz de 10,00 mm y una transmisión de 98,719543457 %. Cuando se prueban, los valores del diámetro medio de las partículas del volumen son los siguientes: dv(10) de aproximadamente 0,198 pm (micras) (dv(10) es el tamaño de partícula por debajo del cual existe el 10 % del volumen de partículas), dv(50) de aproximadamente 0,598 pm (dv(50) es el tamaño de partícula por debajo del cual existe el 50 % del volumen de partículas) y dv(90) de aproximadamente 3,300 pm (dv(90) es el tamaño de partícula por debajo del cual existe el 90 % del volumen de partículas).

En la modalidad preferida, el material de la malla 30 puede variar en tamaño de aproximadamente malla 200 a aproximadamente malla 600. En la modalidad preferida, el material de la malla 30 es de aproximadamente malla 400 e incluye pequeños vacíos/intersticios 35 entre los cables que forman el material de la malla 30. Preferentemente, el material de la malla 30 se forma con cable de 0,025 mm (0,001 pulgadas) de diámetro, tal como el cable disponible de Smallparts, Inc. Preferentemente, el cable es sólido y no hueco y/o en forma de tubo. También preferentemente, el material de la malla 30 tiene un patrón de tipo tablero de ajedrez entrecruzado con intersticios 35 en el mismo. En la modalidad preferida, el material de la malla 30 es una sola capa plana de material de la malla.

En la modalidad preferida, el material de la malla 30 se forma como un rectángulo (mostrado en la Figura 3) que tiene dimensiones que varían de aproximadamente 2,0 mm a aproximadamente 10 mm en ancho y aproximadamente 15 mm a aproximadamente 40 mm en longitud. En la modalidad preferida, el material de la malla 30 tiene unas dimensiones de aproximadamente 2,75 mm en ancho y aproximadamente 23 mm en longitud. Preferentemente, el material de la malla 30 logra una resistencia eléctrica que varía de aproximadamente 0,1 O (ohm) a aproximadamente 50 O, con mayor preferencia aproximadamente 0,8 O a aproximadamente 2,5 O. En la modalidad preferida, el material de la malla 30 tiene una resistencia eléctrica de aproximadamente 2,0 O. Preferentemente, el tamaño del material de la malla 30 y, por lo tanto, los intersticios 35 determinarán la cantidad de material vaporizado que se libera del mismo.

El material de la malla 30 puede formarse con otras geometrías como se muestra en las Figuras 4 y 5. Como se muestra en la Figura 4, el material de la malla 30 puede formarse en forma de barra que tiene extremos 33 y una región central estrecha 31. Como se muestra en la Figura 5, el material de la malla 30 puede formarse en forma trapezoidal.

Sin pretender restringirse con condiciones teóricas, se cree que al cambiar la geometría del material de la malla 30, puede alterarse el perfil de temperatura del calentador (material de la malla). Alterar el perfil de temperatura del calentador puede resultar en el uso de menos energía para formar el vapor. Por ejemplo, el material de la malla de forma rectangular 30 mostrado en la Figura 3 es esencialmente uniforme en temperatura a través de la longitud y ancho del calentador. Por el contrario, un material de la malla 30 en forma de barra, como se muestra en la Figura 4, se configura de manera que el calentamiento puede focalizarse preferentemente en la región central 31, lo que deja los extremos 33 del material de la malla 30 más fríos. Por lo tanto, el material de la malla 30 en forma de barra proporciona un sistema de calentamiento eficiente donde se genera calor cuando el material de la malla 30 contacta con la mecha en una zona de retención de líquido 300 (mostrado en la Figura 7) y, por lo tanto, cuando el líquido se contiene en los intersticios 35 del material de la malla 30. La forma trapezoidal de la Figura 5, puede usarse para proporcionar un medio para aumentar la temperatura de derecha a izquierda, lo que permite de esta manera la liberación de vapor con el tiempo. Al juntar diferentes geometrías de mecha con diferentes geometrías de calentador, puede lograrse un diseño de calentador rápido y eficiente.

Preferentemente, al menos dos conductores eléctricos 50 se unen al material de la malla 30. En la modalidad preferida, los al menos dos conductores eléctricos 50 se sueldan al material de la malla 30. Preferentemente, un conductor eléctrico 50 se suelda a un primer extremo 101 del material de la malla 30 y un segundo conductor eléctrico 50 se suelda a un segundo extremo 102 del material de la malla 30, como se muestra en las Figuras 6 y 7.

En una modalidad preferida, la mecha 20 se sumerge en el suministro de líquido 10. Aunque la mecha 20 puede fabricarse de una variedad de materiales, las mechas de plástico poroso son preferidas. Un ejemplo de una mecha de plástico poroso es una mecha 20 compuesta de polietileno de alta densidad (HDPE), de ultra alto peso molecular. Tales mechas 20 se fabrican generalmente de mezclas de HDPE en forma de partícula, y las mezclas se desarrollan para satisfacer las características del poro objetivo de la mecha 20. Preferentemente, el parámetro de solubilidad del polímero es significativamente diferente al del material líquido, el cual evita que la mecha 20 se hinche u otros cambios que puedan llevar a un cambio en el tamaño de los poros y en la porosidad de la mecha 20.

Preferentemente, la mecha 20 se coloca para estar lejos de la fuente de calor para evitar daños a la mecha 20. Sin embargo, en una modalidad preferida, la mecha 20 contacta con el material de la malla 30. También preferentemente, la mecha 20 es cilíndrica y tiene un diámetro de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 5 mm. En la modalidad preferida, el diámetro de la mecha es aproximadamente 4,8 mm.

En la modalidad preferida, el suministro de líquido 10 incluye material de fragancia líquido, que puede ser cualquier material de fragancia líquido adecuado que pueda suministrarse al material de la malla 30 y/o al tubo capilar 40 para la generación de vapor y/o aerosol. Por ejemplo, el material líquido puede ser cualquier material líquido comercialmente disponible adecuado para su uso en generadores de fragancias vaporizadas y/o aerosolizadas comerciales. El material líquido es preferentemente a base de agua, a base de alcohol, tal como, por ejemplo, metanol, o a base de propilenglicol. En una modalidad alternativa, el dispositivo ambientador 100 puede usarse como un generador de vapor y/o aerosol para su uso con suministros líquidos que incluyen, sin limitación, insecticidas, desinfectantes, desodorantes, lubricantes, fumigantes, agentes de control de plagas y malas hierbas y sus combinaciones.

En una modalidad, como se muestra en la Figura 1, un extremo de entrada 41 de un tubo capilar 40 contacta con la mecha 20 y transporta el líquido desde la mecha 20 a través del tubo capilar 40 por acción capilar. El tubo capilar 40 tiene preferentemente un diámetro interno de 0,01 mm a 10 mm, preferentemente de 0,05 mm a 1 mm y con mayor preferencia de 0,05 mm a 0,4 mm. Por ejemplo, el tubo capilar puede tener un diámetro interno de aproximadamente 0,05 mm. Se prefieren más los tubos capilares que tienen un diámetro más pequeño debido a la transferencia de calor al fluido porque cuanto más corta es la distancia al centro del fluido, menor es la cantidad de energía y el tiempo para vaporizar. Alternativamente, el tubo capilar tiene un área de sección transversal interna de 8 x 10-5 mm2 a 80 mm2, preferentemente 0,002 mm2 a 0,8 mm2, con mayor preferencia 0,002 mm2 a 0,05 mm2. Por ejemplo, el tubo capilar puede tener un área de sección transversal interna de aproximadamente 0,002 mm2.

El tubo capilar 40 puede tener una longitud de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 100 mm, con mayor preferencia de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 40 mm, por ejemplo, aproximadamente 25 mm o aproximadamente 50 mm. Preferentemente, el tubo capilar 40 es un tubo capilar de acero inoxidable 40 y sirve como un segundo calentador mediante conductores eléctricos 50 unidos al mismo para el paso de corriente continua o alterna a lo largo de una longitud del tubo 40. Por lo tanto, el tubo de acero inoxidable 40 se calienta mediante calentamiento por resistencia. El tubo de acero inoxidable 40 es preferentemente circular en sección transversal. El tubo 40 puede ser de tubería adecuada para su uso como una aguja hipodérmica de varios calibres. Por ejemplo, una aguja de calibre 32 tiene un diámetro interno de 0,11 mm y una aguja de calibre 26 tiene un diámetro interno de 0,26 mm.

Sin embargo, el tubo capilar 40 puede ser cualquier material eléctricamente conductor capaz de calentarse resistivamente, mientras retiene la integridad estructural necesaria en las temperaturas de operación experimentadas por el tubo capilar 40, y el cual es lo suficientemente no reactivo con el material de líquido. Tales materiales incluyen, pero no se limitan a, acero inoxidable, INCONEL, compuestos metálicos, u otros metales y aleaciones.

En una modalidad adicional, el tubo capilar 40 puede ser un tubo no metálico tal como, por ejemplo, un tubo de vidrio. En tal modalidad, el calentador, se forma de un material conductor capaz de calentarse resistivamente, tal como, por ejemplo, acero inoxidable, NICHROME o cable de platino, dispuesto a lo largo del tubo de vidrio. Cuando el calentador dispuesto a lo largo del tubo de vidrio se calienta, el material líquido en el tubo capilar 40 se calienta hasta una temperatura suficiente para al menos parcialmente volatilizar el material líquido en el tubo capilar 40. El suministro de energía 60 para aplicar una tensión puede incluir una fuente de tensión y al menos dos conductores eléctricos 50 como se describe en la comúnmente asignada Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos No. 2009/0194607 archivada el 28 de agosto de 2008, de la cual todo el contenido se incorpora en la presente descripción por referencia. Al menos dos conductores eléctricos 50 se conectan al material de la malla 30 y al menos dos conductores eléctricos 50 se conectan al tubo capilar 40. Preferentemente, el tubo capilar 40 incluye una primera fuente de tensión y el material de la malla 30 incluye una segunda fuente de tensión. En una modalidad, la fuente de tensión puede ser una batería de corriente continua. La batería puede ser una batería recargable. En otra modalidad, la fuente de tensión proporciona una corriente alterna. El dispositivo ambientador 100 puede conectarse a la fuente de tensión de manera conectada y/o no conectada. En la modalidad preferida, los conductores eléctricos 50 se unen a ubicaciones separadas a lo largo de la malla 30 y/o el tubo capilar 40 para suministrar energía que calienta resistivamente el material de la malla 30 y/o el tubo capilar 40. El tubo capilar 40 y el material de la malla 30 pueden energizarse por la misma o diferente fuente de tensión.

El suministro de energía 60 preferentemente suministra un pulso de energía al material de la malla 30 y/o al tubo capilar 40 a través de los conductores eléctricos 50. La tensión elegida determina la cantidad de energía que se usará para calentar el material de la malla 30 y/o el tubo capilar 40 en cada pulso. La energía transferida al material de la malla 30 y/o al tubo capilar 40 de la fuente de tensión se rige por la Ley de Ohm.

V (tensión) = I (corriente) ■ R (resistencia) (1)

Energía = V ■ I = V2/ R (2)

Preferentemente, el suministro de líquido 10 se ventila. El suministro de líquido 10 puede incluir una mecha 20 que suministra material líquido desde el suministro de líquido a la entrada del tubo capilar 40 a través de la acción capilar. Preferentemente, el material de mecha contiene numerosos poros, y estos poros actúan como conductos capilares, los cuales provocan que el material líquido se extraiga hacia ellos y luego hacia una entrada del tubo capilar 40.

Sin pretender restringirse con condiciones teóricas, se cree que la manipulación de parámetros del dispositivo ambientador, tal como, por ejemplo, el diámetro interno del tubo capilar 40, la geometría de la mecha 20 y/o el material de la malla 30 y/o las características de transferencia de calor del material que define el tubo capilar 40 y/o el material de la malla 30, pueden seleccionarse para controlar la temperatura del calentador y el diámetro de la partícula de masa mediana. Además, la elección del material líquido puede afectar la temperatura del calentador y el diámetro de la partícula de masa mediana del material vaporizado.

El dispositivo ambientador 100 puede ser un pequeño dispositivo portátil que incluye un suministro de energía 60 en la forma de batería. En una segunda modalidad, el suministro de energía 60 puede ser una fuente de corriente alterna (AC), tal como una salida de AC y el dispositivo ambientador puede incluir si se desea un convertidor para convertir la corriente AC a continua suministrada al calentador. El dispositivo ambientador 100 puede operarse por el circuito de control 70 (mostrado en las Figuras 6 y 7) operable para suministrar energía desde el suministro de energía 60 al calentador (material de la malla 30 y/o tubo capilar 40) en ciclos de calentamiento cronometrados. Por lo tanto, el circuito de control 70 controla la aplicación y/o la frecuencia de la tensión a través del material de la malla 30 y/o el tubo capilar 40 para vaporizar el material líquido.

El circuito de control 70 puede controlar automáticamente la frecuencia de vaporización pulsada repetida del material líquido. Alternativamente, la frecuencia de generación pulsada repetida del material vaporizado puede preestablecerse o establecerse manualmente, con el circuito de control 70 que controla la generación de material vaporizado de conformidad con la frecuencia preestablecida o seleccionada manualmente. Si se desea, el circuito de control 70/suministro de energía 60 puede incluir células primarias y/o secundarias, preferentemente células primarias, condensadores que incluyan supercondensadores, bombas de carga, y sus combinaciones. El uso de un supercondensador puede extender la vida útil de la batería y/o permitir para su uso menos o más pequeñas baterías. Es conveniente para un dispositivo ambientador 100, producir un tamaño de partícula tan pequeño como sea posible. La Ley de Stokes predice la velocidad de sedimentación de pequeñas esferas en un fluido tal como aire o agua. La ecuación de la Ley de Stokes es:

donde w es la velocidad de sedimentación, p es la densidad (los subíndices p y f indican partícula y fluido respectivamente), g es la aceleración debida a la gravedad, r es el radio de la partícula y p es la viscosidad dinámica del fluido. La Tabla 1 muestra la velocidad de sedimentación en el aire para una serie de tamaños de partículas de 1 |jm a 50 |jm.

TABLA 1

Durante el ciclo de energía, cualquier tendencia de extraer el líquido hacia la zona calentada 90 que incluye el tubo capilar 40 y/o el material de la malla 30 se interrumpe por el calentamiento del líquido que ya está dentro de la zona calentada 90, y preferentemente se aplica suficiente energía a lo largo de la porción calentada del tubo capilar 40 y/o material de la malla 30 para evacuar completamente el líquido a lo largo de la zona calentada 90 para la conclusión del ciclo de energía. La energía necesaria se determina rápidamente al conocer el volumen y por lo tanto la masa del líquido contenido a lo largo de la zona calentada 90 del tubo capilar 40 y/o material de la malla 30, el calor latente de esa masa más el calor específico del volumen/masa, con la adición de un margen de aproximadamente el 25 % para ajustar variaciones y pérdidas. Tal operación garantiza que el líquido se evacue completamente y que no quede en ninguna ubicación a lo largo de la zona calentada 90 del tubo capilar 40 y/o material de la malla 30, de manera que la alimentación de líquido a la zona calentada 90 puede continuar después de completar el ciclo de energía y no se bloquee. El tiempo entre ciclos de energía es preferentemente mayor que el tiempo requerido por la acción capilar para extraer líquido desde el suministro de líquido 10 y rellenar la zona calentada 90.

La Figura 9 es un esquema de un circuito del temporizador 555 básico para su uso con el dispositivo de ambientador 100. Se usan dos potenciómetros resistivos (POT) para establecer el tiempo de la señal de pulso de onda cuadrada. La señal se envía a un transistor de efecto de campo (FET) que conecta el suministro de energía al calentador. Alternativamente, pueden usarse circuitos programables, tales como los descritos anteriormente.

La Figura 10 es un esquema del circuito de control ilustrativo, que incluye un calentador para el tubo capilar y/o material de la malla (“capilar” en la Figura 10) y los conductores eléctricos (“Caplry ” y “Caplry - ”). Estos conductores pueden unirse en ubicaciones separadas a lo largo de un tubo capilar de acero inoxidable y/o material de la malla en el cual se calienta el material líquido al pulsar energía a través de los conductores. Mientras el circuito de control puede energizarse mediante una o más baterías, tales como células AA, el circuito de control se energiza mediante una batería B. El circuito de control comprende preferentemente un interruptor de energía principal SW1, así como también un microcontrolador U1, tal como un PIC12F675, fabricado por Microchip. El microcontrolador U1 ha inutilizado las salidas 2, 3, 5, 7, las cuales pueden emplearse en dependencia de la complejidad del circuito de control. El tiempo de energizar el calentador del ambientador se establece preferentemente mediante un reloj interno del microcontrolador. Para un tiempo ajustable, un interruptor de botón puede presionarse una o más veces para establecer el intervalo de tiempo entre suministros de vapor. Un indicador LED que muestra información tal como el intervalo de tiempo establecido puede también controlarse mediante el microcontrolador. El transistor de efecto de campo Q1, tal como, por ejemplo, el Si4876, se usa para conmutar la energía al calentador capilar bajo el control del microcontrolador. Mientras la energía puede suministrarse directamente al calentador mediante la batería, el circuito de control tiene un suministro de energía que incluye un supercondensador C1, el cual suministra energía como un pulso de energía al calentador capilar, es decir, el supercondensador descarga un pulso de energía al calentador suficiente para volatizar el material de fragancia líquido en el tubo capilar y/o vaporizar el material de la malla del material de fragancia líquido. El microcontrolador U1 se preprograma o se establece manualmente para un ciclo de tiempo cuya duración es menor que el tiempo requerido por el supercondensador C1 para recargar. Los elementos adicionales del circuito de control incluyen un condensador C2 y las resistencias R1, R2, R3, R4.

La Figura 6 muestra una segunda modalidad de un dispositivo ambientador 100 que incluye un material de la malla 30 que forma tanto la mecha 20 como un calentador. El material de la malla 30 puede formar una pieza en forma de L, con una porción al menos parcialmente sumergida en un suministro de líquido 10 y una segunda porción perpendicular a la porción sumergida y no en contacto con el suministro de líquido 10. Preferentemente, el material de la malla es plano, tiene un patrón entrecruzado y es aproximadamente malla 400 a aproximadamente malla 600. La porción que no está en contacto con el suministro de líquido 10 forma una porción calentada 204 operable para vaporizar el material líquido contenido en los intersticios 35 del material de la malla 30. La porción sumergida forma una porción no calentada 202 que actúa como una mecha para transferir líquido 10 desde el suministro de líquido a la porción calentada 204. El líquido se contiene en los intersticios de la mecha 20 y luego se empuja hacia los intersticios de las porciones de la porción no calentada 202 en contacto con los intersticios de la porción no calentada 202 que contiene líquido. Luego se calienta el líquido a una temperatura suficiente para vaporizar el líquido contenido en los intersticios 35 del material de la malla 30. Los conductores eléctricos 50 se unen a la porción calentada 204 del material de la malla 30 en un primer extremo 101 y un segundo extremo 102 de la porción calentada 204.

La Figura 7 muestra una tercera modalidad de un dispositivo ambientador 100 que incluye un material de la malla 30 en contacto con una mecha 20, que se sumerge en un suministro de líquido 10. Preferentemente, el material de la malla 30 es una sola capa delgada de malla de cable que se coloca en la parte superior y contacta con la punta de la mecha 20. El material de la malla 30 se desmonta de la mecha 20 y, por lo tanto, no se conecta permanentemente o se fija de cualquier otra manera a la mecha 20. En otras modalidades, el material de la malla 30 puede envolverse alrededor del extremo de la mecha 20 y/o el material de la malla 30 puede contactar con la parte superior y los lados de la mecha 20. Preferentemente, la mecha 20 es una mecha polimérica porosa como se describió anteriormente. El material de la malla 30 contacta con la mecha de manera que el líquido se transfiere a los intersticios 35 del material de la malla 30 donde el material de la malla 30 contacta con la mecha 20. Preferentemente, no se usa la acción capilar para extraer líquido hacia los intersticios 35 del material de la malla 30. En cambio, el líquido se transfiere a los intersticios por contacto con los mismos. Los conductores eléctricos 50 se unen a un primer extremo 101 y un segundo extremo 102 del material de la malla 30. Se forma una zona calentada 90 entre los conductores eléctricos 50 cuando se aplica tensión. El dispositivo ambientador 100 puede operarse por un circuito de control 70 operable para suministrar energía desde el suministro de energía al calentador. El suministro de energía es operable para aplicar tensión a través de la malla para calentar el material líquido contenido en los intersticios del material de la malla a una temperatura suficiente para vaporizar el líquido. Luego, el material vaporizado se libera a través de una salida en la parte superior de la malla.

En la modalidad preferida, el líquido contenido en los intersticios del material de la malla se vaporiza en menos de aproximadamente 1 segundo, con mayor preferencia en menos de aproximadamente 0,5 segundos y con la máxima preferencia en menos de aproximadamente 0,2 segundos.

Los siguientes ejemplos son ilustrativos y no pretenden limitar ningún aspecto de las modalidades descritas en la presente descripción.

Ejemplo 1

Se formó un dispositivo ambientador que incluye un material de la malla fabricado de cables de acero inoxidable que tienen un diámetro de aproximadamente 0,025 mm (0,001 pulgadas). El material de la malla tiene unas dimensiones de aproximadamente 2,75 mm por aproximadamente 23 mm para proporcionar un calentador que no extraiga demasiada corriente y cubra la mayoría de la parte superior de una mecha polimérica. El material de la malla tiene una resistencia teórica de aproximadamente 0,793 O y una resistencia medida de aproximadamente 0,84 O. En cada extremo del material de la malla, se soldó un conductor eléctrico a través del ancho del material de la malla. La unidad de calentamiento se unió a un circuito del temporizador 555 de modulación de ancho de pulso accionado con 5 V (voltios). El circuito del temporizador 555 se estableció para funcionar en ciclos durante 0,14 segundos, cada 7 segundos. La salida del circuito del temporizador 555 activó un transistor de efecto de campo para aplicar 5 voltios a través del calentador. El calentador se montó en la parte superior de la mecha polimérica que se extiende hacia un depósito de material de fragancia líquido. Cuando el calentador de malla contactó con la parte superior de la mecha, el líquido extraído por la acción capilar hacia la parte superior de la mecha llenó los intersticios del material de la malla que estaba en contacto con la mecha. Ninguna acción capilar movió líquido a lo largo de la longitud del calentador. Se encendió el circuito y se midió la salida de fragancia al cabo de una hora. La salida de fragancia líquida fue de aproximadamente 114 mg/h.

La salida del dispositivo ambientador del Ejemplo 1 se correlaciona con el cálculo teórico del área intersticial del calentador sobre la mecha y un grosor de película líquida dentro de los intersticios de aproximadamente 0,04 mm (0,0015 pulgadas). Esta correlación soporta además que la acción capilar no se produce a lo largo de la longitud del material de la malla. Además, no se observa signos de degradación o fusión de la mecha.

Además, se proporciona un método para la generación de material vaporizado, que incluye extraer material líquido hacia una entrada 41 de un tubo capilar 40 solo a través de la acción capilar. El líquido entra en los intersticios 35 del material de la malla 30 al contactar el material de la malla 30 y la mecha 20. El método también incluye aplicar tensión periódicamente a través del material de la malla 30 y el tubo capilar 40 en una primera modalidad, o solo al material de la malla 30 en una segunda modalidad, para calentar el material líquido en el material de la malla 30 y/o el tubo capilar 40 a una temperatura suficiente para vaporizar al menos parcialmente el material líquido.

En la modalidad preferida, cuando se usan tanto un tubo capilar 40 como un material de la malla 30, el líquido se extrae hacia el tubo capilar 40 por la acción capilar. Luego, se aplica tensión al tubo capilar 40 para volatilizar al menos parcialmente el material líquido contenido en el mismo y expulsar el material de fragancia de la salida 42 del tubo capilar y, por lo tanto, del dispositivo 100. Cualquier líquido restante expulsado junto con el material de fragancia se atrapa por el material de la malla 30 donde el líquido se contiene en los intersticios 35 del mismo. Luego, se aplica tensión al material de la malla 30 para calentar rápidamente el material de la malla 30 y provocar que el material líquido atrapado por el material de la malla 30 y contenido en los intersticios 35 del mismo forme un vapor. Por tanto, tanto el tubo capilar 40 como el material de la malla 30 son calentadores que tienen circuitos individuales que incluyen dos conductores eléctricos y un suministro de energía.

Después de aplicar la tensión a través de una malla y/o un tubo capilar, el material líquido se vaporiza y la malla y/o el tubo capilar se enfrían y se rellenan. El tiempo de rellenado del tubo capilar y/o la malla es una función de la longitud del material de la malla y/o longitud y diámetro del tubo capilar, así como también de las propiedades de la mecha y del material líquido. Por ejemplo, para un tubo capilar de 25 mm de largo y 0,15 mm de diámetro interno, el rellenado puede ocurrir en menos de 10 segundos. Una vez que el tubo capilar y/o el material de la malla se enfrían, se extrae más material líquido hacia el tubo capilar y los intersticios del material de la malla se llenan con material líquido donde el material de la malla contacta con la mecha. El circuito de control puede activarse periódicamente para aplicar tensión a través de la malla y/o el tubo capilar para calentar el material líquido en los intersticios de la malla y/o contenido en el tubo capilar. En consecuencia, un método para la generación pulsada repetida de material vaporizado incluye vaporizar material líquido, enfriar la malla y/o el tubo capilar y repetir las etapas de llenado y vaporización.

La frecuencia de generación pulsada repetida del material vaporizado se limita por el tiempo de rellenado del tubo capilar y/o la malla. Por lo tanto, en dependencia de la longitud del material de la malla y la longitud y el diámetro del tubo capilar y del material líquido, el material de fragancia vaporizado puede generarse tan frecuentemente como cada 2 a 100 segundos, quizás al menos una vez por minuto, o menos frecuentemente, tal como, por ejemplo, al menos una vez por hora o al menos una vez al día. Para que la malla y/o el tubo capilar se rellenen de manera efectiva, esencialmente todo el material líquido contenido en la malla y/o el tubo capilar se expulsa de la malla y/o del tubo capilar mediante calentamiento, lo que proporciona por tanto una malla y/o tubo capilar esencialmente seco. Para determinar la deposición de producto de material líquido vaporizado por el dispositivo ambientador de la Figura 1 y la Figura 2 en comparación con los dispositivos ambientadores de la técnica anterior que incluyen sólo un tubo capilar y ningún material de la malla, los dispositivos ambientadores se prepararon y llenaron con el mismo material líquido. Luego, cada dispositivo ambientador se calentó cada 15 segundos durante aproximadamente una hora. Se colocó un trozo de papel térmico debajo y en el extremo de salida de cada dispositivo ambientador. Cuando se expone a gotas de líquido, el papel térmico muestra un contraste de color donde el líquido ha contactado con el papel térmico. Los resultados se muestran en la Figura 8A, la Figura 8B y la Figura 8C.

La Figura 8A muestra una deposición esencial de material líquido por un dispositivo ambientador que incluye solo un tubo capilar calentado y ningún material de la malla. La Figura 8B muestra una deposición esencialmente menor por un dispositivo ambientador que incluye un tubo capilar calentado y material de la malla calentado en comparación con un dispositivo ambientador que incluye solo un tubo capilar. La Figura 8C muestra que al menos se produce deposición como resultado del uso de un dispositivo ambientador que incluye solo un material de la malla calentado sin un tubo capilar calentado.

En esta especificación, la palabra "aproximadamente" se usa a menudo en relación con un valor numérico para indicar que no se pretende la precisión matemática de dicho valor. En consecuencia, se pretende que donde se use "aproximadamente" con un valor numérico, se contemple una tolerancia del 10 % para ese valor numérico.

Además, cuando las palabras "generalmente" y "esencialmente" se usan en relación con formas geométricas, se pretende que no se requiere precisión de la forma geométrica, pero que la amplitud de la forma está dentro del alcance de la descripción. Cuando se usan con términos geométricos, las palabras "generalmente" y "esencialmente" pretenden abarcar no solo características que cumplen con las definiciones estrictas, sino también características que se aproximan bastante a las definiciones estrictas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un generador de aerosol (100) que comprende:

un material de la malla conductora (30) de malla 200 (74 |jm) ± 10 % a malla 600 (22 |jm) ± 10 % para retener un líquido (10) en los intersticios del mismo;

una mecha (20) en contacto con el material de la malla conductora (30) para transferir material líquido (10) a la malla conductora; y

al menos dos conductores eléctricos (50) unidos a ubicaciones separadas a lo largo del material de la malla (30) para suministrar energía que calienta resistivamente el material de la malla.

2. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material de la malla conductora (30) comprende al menos un material seleccionado del grupo que consiste en acero inoxidable, cobre, aleaciones de cobre, materiales cerámicos porosos recubiertos con un material de película resistiva, aleaciones de níquel-cromo, y sus combinaciones.

3. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material de la malla conductora (30) es malla 400 (37 jm ) ± 10 %.

4. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el material de la malla conductora (30) se forma con un cable de diámetro de 0,025 mm (0,001 pulgadas).

5. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde la mecha (20) comprende al menos un polímero, preferentemente en donde la mecha (20) comprende una mecha de plástico poroso.

6. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un tubo capilar (40) subyacente al material de la malla conductora (30) y que tiene una entrada (41) en comunicación con la mecha (20) y una salida (42) en comunicación continua con el material de la malla conductora (30), dicho tubo capilar (40) operable para extraer material líquido (10) de la mecha (20) a través de la acción capilar y suministrar el material líquido al material de la malla conductora (30).

7. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tubo capilar (40) tiene un diámetro interno de 0,05 mm ± 10 % a 0,4 mm ± 10 % y una longitud de 5 mm ± 10 % a 100 mm ± 10 % o 10 mm ± 10 % a 40 mm ± 10 %.

8. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, operable para vaporizar material líquido (10) para formar un aerosol que tiene un tamaño de partícula esencialmente uniforme, y en donde el aerosol tiene partículas que varían en tamaño desde 0,5 jm ± 10 % hasta 4 jm ± 10 % o 1 jm ± 10 % a 4 jm ±10 %.

9. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el suministro de energía incluye un supercondensador (C1) que suministra un pulso de energía al material de la malla conductora (30).

10. Un generador de aerosol (100) de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además un circuito de control (70) operable para aplicar tensión desde un suministro de energía (60) al material de la malla conductora (30) en ciclos de calentamiento cronometrados de manera que el material líquido (10) al menos se vaporice parcialmente después del llenado de una zona de retención de líquido del material de la malla (30).