WO2004035098A1 - Dispositivo para la evaporacion de sustancias activas por combustion catalitica - Google Patents

Dispositivo para la evaporacion de sustancias activas por combustion catalitica Download PDF

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Andrea Caserta
Ruben Garcia Fabrega
Cedric Morhain
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Zobele España, S.A.
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    • A61L9/02—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone using substances evaporated in the air by heating or combustion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23D2900/03081—Catalytic wick burners

Definitions

  • the present invention relates to a device for the evaporation of active substances, which has the particularity that the necessary heat to be generated to evaporate the active substance is obtained by catalytic combustion through a wick contained in a fuel container arranged in proximity to the container of the active substance.
  • diffuser devices and devices of active substances Numerous types of diffuser devices and devices of active substances are known, and among them those that evaporation of the active substance is carried out by heat of combustion catalytic, structurally based on a liquid fuel container with the active substance in solution, the fuel being conducted through a wick to the corresponding combustion and evaporation zone.
  • the combustion zone generally consists of a ceramic or porous piece with a catalytic coating, while the evaporation zone can be a part of that ceramic piece or an independent ceramic piece or even a piece of porous material not ceramic
  • the presence of the catalyst allows the activation of a chemical reaction of combustion of the mixture that forms the fuel with the active substance, without the presence of flame, allowing the heat of that combustion to evaporate the mixture in the evaporation zone itself
  • This type of apparatus has a series of drawbacks such as the dissolution of the active substance in the fuel, since on the one hand the active substances are burned and on the other the fuel evaporates.
  • Another drawback is that the supply of the fuel load in a container from which to be poured into the device carries a risk of accidental spillage and direct contact with the consumer.
  • the device that is recommended has been designed to solve the problem described above, based on a simple and highly effective solution, based on the evaporation of the active substance is carried out through a wick contained in a container close to which It contains the fuel through which catalytic combustion is carried out.
  • the device of the invention comprises two independent containers, but not necessarily separable, and arranged close to each other, intended to contain, one of them, the active substance and, the other, the fuel, both being containers equipped with individual wicks, also independent, incorporating the end of the wick corresponding to the fuel container a burner with catalyst, all in such a way that through the wick of the container the fuel reaches the burner, while through the wick of the other container, the active substance reaches the outside through the upper end of the wick.
  • the catalytic combustion provides sufficient heat to the emerging end of the wick belonging to the active substance container, for the heating of this, and the corresponding evaporation, being able to collaborate in a better heat transfer from the burner to the wick of the active substance, a heat diffuser.
  • the device is also complemented by a metallic flame shield, designed to prevent the burner flame from advancing inside the fuel container, when the device is started up, including an external and enclosure protection corresponding to the area where evaporation occurs, to avoid user contact with the burner and evaporation wick, during use.
  • Both the heat diffuser and the external protector will have openings to allow air circulation and to establish and maintain combustion and corresponding evaporation to the outside of the active substance.
  • the fuel container can be disposable, so it would not be necessary to transfer the fuel from a container or container to the container corresponding to the device of the invention, avoiding contact with the fuel and possible accidental spills.
  • the replacement of the fuel container can be done by keeping the burner in place, specifically attached to the body or sheet that constitutes the flame protector. Evaporation of fuel is avoided since, although the burner is exposed to air, the entire exposed surface is coated with catalyst, so all fuel will be burned. There is no degradation of active substance, since it is not subjected to high combustion temperatures, but only the temperature necessary for evaporation.
  • the device may include a plug for catalytic combustion shutdown, a plug that will be incorporated into a cavity or protruding part of the device, which facilitates its use at the necessary time while reducing the risk of loss.
  • means that regulate the evaporation of the active substance can also be included, either by an appropriate design of the heat diffuser that would become a mobile element, or by any other system that achieves the same purpose.
  • - Substance containers can be arranged different active agents, for example different perfumes, and replace them without the need to handle the fuel.
  • the fact that the fuel container is irrelevant can be cited, so that only the fuel sold by the manufacturer can be used.
  • the device of the invention comprises a pair of containers (1) and (2) independent but collaterally arranged with each other, one of them for the active substance (3), and the other for the fuel (4), so that both one and another container incorporate a wick
  • the device is complemented with a heat diffuser (9), an external protector (10) and a shut-off cap (11), which is arranged on a projection or cavity established for that purpose in the protector itself (8), so that the User can use it at the time that is convenient and always keep it in that place without getting lost.
  • the operation of the device is as follows:
  • the device is switched off by extinguishing the catalytic combustion process, and it can be carried out by means of a plug (11) as previously stated, through which oxygen access to the burner (7) will be prevented, prior to the arrangement of the plug (11 ) covering that burner (7), or switching off by separating the burner (7) and the upper end of the wick (6), whose separation or elimination of contact between the two elements can be carried out by displacement of one of the components or both.
  • any of the containers (1) and (2) can be replaced independently, so that when the container is removed
  • the active substance can be an organic volatile compound with the effect of air freshener, insecticide, deodorant, disinfectant, bactericidal, therapeutic, etc.
  • the fuel may be a short chain linear alcohol, such as isopropanol or ethanol.
  • the burner will be made of 5 porous ceramic with high resistance to thermal shocks, being able to use as materials the mullite aluminosilicate, cordierite, and kaolinite, which is a mineral of the group of zeolites.
  • the catalyst medium it may be constituted in noble metal, such as platinum, palladium, rhodium or an alloy or binary or tertiary mixture of said metals, obtaining the catalytic coating in the

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Abstract

El dispositivo está previsto para producir la evaporación de una sustancia activa mediante calor producido por una combustión catalítica, comprendiendo para ello un contenedor (1) de la sustancia activa (3), un contenedor (2) de combustible (4), siendo ambos contenedores (1) y (2) independientes y dotados ambos de una mecha interna (5) y (6), respectivamente para la sustancia activa y para el combustible, estando en contacto el extremo de la mecha (6) con un quemador (7) cuyo encendido origina calor y la correspondiente evaporación de la sustancia activa (3) a través del extremo (5') de la propia mecha (5) sumergida en el contenedor (1) de la sustancia activa (3), viéndose favorecidos la combustión y calentamiento por medio de un difusor de calor (9), complementándose todo el conjunto con un protector externo (10).

Description

DISPOSITIVO PARA LA EVAPORACIÓN DE SUSTANCIAS ACTIVAS POR
COMBUSTIÓN CATALÍTICA
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo para la evaporación de sustancias activas, que presenta la particularidad de que el calor necesario que hay que generar para evaporar la sustancia activa se obtiene por una combustión catalítica a través de una mecha contenida en un contenedor de combustible dispuesto en proximidad al contenedor de la sustancia activa.
Es objeto de la invención proporcionar un dispositivo del tipo referido, para evaporar cualquier sustancia activa de las utilizadas como ambientador, insecticida, desodorizante, etc., en donde el calor generado por combustión catalítica se trasmite a una mecha de evaporación, gracias a una pieza difusora de calor, habiéndose previsto que el contacto entre el quemador catalítico correspondiente y la mecha que aporta el combustible, se realice opcionalmente mediante la inserción de un extremo del quemador en un extremo de la mecha.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conocen numerosos tipos de aparatos y dispositivos difusores de sustancias activas, y entre ellos cabe citar aquellos que la evaporación de la sustancia activa se realiza por calor de combustión catalítica, basándose estructuralmente en un contenedor de combustible líquido con la sustancia activa en disolución, siendo el combustible conducido a través de una mecha hasta la zona de combustión y evaporación correspondiente .
En este tipo de aparatos, la zona de combustión consiste generalmente en una pieza cerámica o porosa con un recubrimiento catalítico, mientras que la zona de evaporación puede ser una parte de esa pieza cerámica o bien una pieza cerámica independiente o incluso una pieza de material poroso no cerámico.
Pues bien, la presencia del catalizador permite la activación de una reacción química de combustión de la mezcla que forma el combustible con la sustancia activa, sin presencia de llama, permitiendo el calor de esa combustión la evaporación de la mezcla en la zona de evaporación propiamente dicha.
Este tipo de aparatos presentan una serie de inconvenientes tales como la disolución de la sustancia activa en el combustible, ya que por un lado se queman las sustancias activas y por otro se evapora el combustible.
Otro inconveniente es que el suministro de la carga de combustible en un contenedor desde el cual ser vierta al interior del dispositivo, lleva consigo un riesgo de vertido accidental y de contacto directo con el consumidor .
También supone un inconveniente en este tipo de dispositivos, la incorporación de dos tapones, uno como protector para colocarlo durante el funcionamiento y otro para apagar el quemador, al objeto en este segundo caso de cortar el acceso de oxígeno a la zona de combustión, todo ello de manera tal que ese tapón de apagado es susceptible de ser extraviado puesto que no se puede vincular al aparato .
Asimismo, supone un inconveniente el tener que cambiar el tipo de sustancia activa que se quiere evaporar, ya que cuando ésta está disuelta en el combustible, el cambio requiere vaciar el contenedor del combustible y drenarlo con otro combustible que contenga la sustancia activa disuelta.
Parte de estos problemas e inconvenientes se resuelven con el dispositivo descrito en la patente francesa FR2579465, en donde el calor de una combustión catalítica evapora la sustancia activa en fase líquida o impregnada en soporte absorbente, aunque la evaporación no se realiza a través de una mecha sino calentando toda la sustancia activa.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El dispositivo que se preconiza, ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, en base a una solución sencilla y de gran eficacia, basándose en que la evaporación de la sustancia activa se realiza a través de una mecha contenida en un recipiente próximo al que contiene el combustible a través del cual se realiza la combustión catalítica.
Más concretamente, el dispositivo de la invención comprende dos contenedores independientes, pero no necesariamente separables, y dispuestos cerca uno respecto del otro, destinados a contener, uno de ellos, la sustancia activa y, el otro, el combustible, estando ambos contenedores dotados de sendas mechas, también independientes, incorporando el extremo de la mecha correspondiente al contenedor de combustible un quemador con catalizador, todo ello de manera tal que a través de la mecha del contenedor el combustible alcanza el quemador, mientras que a través de la mecha del otro contenedor, la sustancia activa alcanza el exterior a través del extremo superior de la mecha .
En estas condiciones, cuando se realiza el encendido del quemador, que puede ser mediante llama o por cualquier otro sistema convencional de calentamiento, la combustión catalítica proporciona el calor suficiente al extremo emergente de la mecha perteneciente al contenedor de sustancia activa, para el calentamiento de ésta, y la correspondiente evaporación, pudiendo colaborar en una mejor transferencia de calor del quemador a la mecha de la sustancia activa, un difusor de calor.
El dispositivo se complementa además con un protector de llama, metálico, destinado a impedir el avance de la llama del quemador al interior del contenedor de combustible, en la puesta en marcha del dispositivo, incluyendo además una protección exterior y envolvente en correspondencia con la zona donde se produce la evaporación, para evitar el contacto del usuario con el quemador y la mecha de evaporación, durante el uso.
Tanto el difusor de calor como el protector externo, contarán con aberturas para permitir la circulación de aire y poder establecerse y mantenerse la combustión y correspondiente evaporación al exterior de la sustancia activa.
Entre las ventajas que puedan derivarse del dispositivo referido, pueden citarse las siguientes:
El contenedor de combustible puede ser desechable, por lo que no sería necesario hacer un trasvase del combustible desde un contenedor o recipiente al contenedor correspondiente al dispositivo de la invención, evitando el contacto con el combustible y posibles vertidos accidentales. - La sustitución del contenedor del combustible puede realizarse manteniendo el quemador en su lugar, concretamente unido al cuerpo o lámina que constituye el protector de llama. Se evita la evaporación de combustible puesto que, aunque el quemador está expuesto al aire, toda la superficie expuesta está recubierta de catalizador, por lo que todo el combustible será quemado. No existe degradación de sustancia activa, ya que no se somete a temperaturas elevadas de combustión, sino únicamente la temperatura necesaria para su evaporación.
El dispositivo puede incluir un tapón para apagado de la combustión catalítica, tapón que se incorporará en una cavidad o parte saliente del dispositivo, lo que facilita su uso en el momento necesario a la vez que se ve disminuido el riesgo de extravío. Opcionalmente también se pueden incluir medios que regulen la evaporación de la sustancia activa, bien mediante un diseño adecuado del difusor de calor que pasaría a ser un elemento móvil, bien por cualquier otro sistema que consiga el mismo fin. - Pueden disponerse contenedores de sustancias activas diferentes, por ejemplo distintos perfumes, y sustituirlos sin necesidad de manipular el combustible.
En cuanto a las ventajas que derivarán del dispositivo referido sobre el propio fabricante, puede citarse el hecho de resultar irrellenable el contenedor de combustible, por lo que solamente podrá utilizarse el combustible comercializado por el fabricante.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos, en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado una vista esquemática de un ejemplo de realización del dispositivo para la evaporación de sustancias activas por calor de combustión catalítica, realizado de acuerdo con el objeto de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de la figura reseñada puede observarse como el dispositivo de la invención comprende una pareja de contenedores (1) y (2) independientes pero dispuestos colateralmente entre sí, uno de ellos para la sustancia activa (3) , y el otro para el combustible (4) , de manera que tanto uno como otro contenedor incorporan una mecha
(5) y (6) , respectivamente, que constituyen un medio de transmisión, en el primer caso de la sustancia activa (3) , y en el segundo caso de combustible (4) , hacia el exterior, de manera que el extremo superior de la mecha (6) correspondiente al contenedor (2) de combustible (4), estará en contacto con un quemador (7) que va dispuesto sobre un protector de llama (8) establecido en la parte superior de ambos contenedores (1) y (2), mientras que el extremo de la mecha (5) correspondiente al contenedor (1) de sustancia activa (3) aflora al exterior, a través de ese protector (8) .
El dispositivo se complementa con un difusor de calor (9) , un protector exterior (10) y un tapón de apagado (11) , yendo éste dispuesto sobre un resalte o cavidad establecida al efecto en el propio protector (8) , para que el usuario pueda utilizarlo en el momento que le sea oportuno y mantenerlo siempre en ese lugar sin que se extravíe .
De acuerdo con estas características, el funcionamiento del dispositivo es como sigue:
Aplicando calor, a través de un elemento calefactor eléctrico o bien a través de una llama, al quemador (7) , se producirá la combustión por vía catalítica, todo ello previa retirada del difusor de calor
(9) y protector exterior (10) . Lógicamente, la combustión por vía catalítica se efectúa sin llama, manteniéndose la superficie del quemador (7) a una temperatura entre 350 y
550° C.
Una vez encendido ese quemador (7) de la manera referida, se disponen el difusor de calor (9) y el protector exterior (10) , de manera que el extremo superior
(5') de la mecha (5) correspondiente a la sustancia activa (3), se calienta hasta la temperatura de evaporación, por la proximidad con el quemador (7) y por la presencia opcional del difusor (9) , saliendo el vapor de la sustancia activa (3) a través de las aberturas con que al efecto cuentan el difusor de calor (9) y el protector exterior (10) .
El apagado del dispositivo se realiza por extinción del proceso de combustión catalítica, pudiéndose realizar mediante un tapón (11) como anteriormente se ha dicho, a través del cual se impedirá el acceso de oxígeno al quemador (7) , previa disposición del tapón (11) cubriendo ese quemador (7) , o bien realizarse el apagado mediante la separación entre el quemador (7) y el extremo superior de la mecha (6) , cuya separación o eliminación del contacto entre ambos elementos se puede realizar por desplazamiento de uno de los componentes o de ambos.
Como ya se ha dicho con anterioridad, cualquiera de los contenedores (1) y (2) puede sustituirse de forma independiente, de manera que en la retirada del contenedor
(2) de combustible el quemador (7) se mantiene sujeto al protector de llama (8) .
En el caso de utilizar para el encendido del quemador (7) un elemento calefactor eléctrico, entonces no es necesario retirar previamente el difusor (9) ni el protector exterior (10) , puesto que no es necesario conseguir llama para el encendido.
En cuanto a los elementos o componentes podrán ser variables, de la siguientes manera:
La sustancia activa puede ser un compuesto volátil orgánico con efecto de ambientador, insecticida, desodorantizante, desinfectante, bactericida, terapéutico, etc, mientras que el combustible podrá ser un alcohol lineal de cadena corta, como isopropanol o etanol . Por su parte, el quemador será de cerámica 5 porosa con alta resistencia a choques térmicos, pudiendo utilizar como materiales el aluminosilicato tipo mullita, cordierita, y caolinita, que es un mineral del grupo de las zeolitas .
10 - En cuanto al medio catalizador, podrá estar constituido en metal noble, como puede ser platino, paladio, rodio o una aleación o mezcla binaria o terciaria de dichos metales, obteniéndose el recubrimiento catalítico en el
15 quemador por impregnación de una sal del metal noble en solución líquida, seguido de una reducción por calentamiento.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas por combustión catalítica que se caracteriza porque comprende dos contenedores independientes (1) y (2), pero no necesariamente separables, dispuestos cercanos entre sí para contener la sustancia activa (3) y combustible (4) , respectivamente, contenedores en los que se encuentran inmersas sendas mechas (5) y (6) , la primera de ellas para el transporte de la sustancia activa (3) hacia el exterior del contenedor (1) , y la segunda destinada a mantenerse en contacto con un quemador (7) dotado de catalizador, en donde el calor generado por dicho quemador (7) alimentado por el combustible (4) a través de la mecha (6) del contenedor (2), produce el calentamiento y correspondiente evaporación de la sustancia activa (3) que alcanza el extremo superior y emergente (5') de la mecha (5) correspondiente al contenedor (1) de dicha sustancia activa.
2. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (2) que contiene el combustible (4) es desechable.
3. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un protector de llama metálico (8) previsto en la parte superior del contenedor de combustible o de ambos contenedores (1) y
(2) y al que está vinculado el quemador (7), permitiendo el intercambio del contenedor (2) de combustible (4) y manteniendo el quemador (7) en dicho protector de llama (8) .
4. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un protector exterior (10) que evita el contacto con las partes activas del dispositivo
5. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque opcionalmente incorpora un difusor de calor (9) bajo el cual queda parte o todo el extremo superior (5') de la mecha (5) y el propio quemador (7) , favoreciendo el proceso de calentamiento y correspondiente evaporación de la sustancia activa (3) .
6.- Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque tanto el difusor de calor (9) como el protector exterior (10) cuentan con aberturas o ventanas que permiten el paso de aire para la combustión y la salida del vapor de sustancia activa producido.
7. - Dispositivo para la evaporación de sustancias activas, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un tapón (11) montado de manera independizable sobre el propio dispositivo, para el apagado del quemador (7) .
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US2997869A (en) * 1954-07-27 1961-08-29 Weiss Gerhart Catalytic heating device
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