IT201600074867A1 - Dispositivo di riscaldamento, uso e kit - Google Patents
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Classifications
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Description
Dispositivo di riscaldamento, uso e kit
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di riscaldamento comprendente un elemento induttore, un elemento indotto monolitico o multistrato con stratigrafia a comportamento metallico e/o dielettrico e un dielettrico posto tra essi. Dispositivi di riscaldamento a induzione di questo tipo possono essere utilizzati per riscaldare ambienti e/o oggetti, sui quali il dispositivo di riscaldamento sia posto o integrato oppure per riscaldare o cuocere cibi, fluidi, e altro, oppure per riscaldare componenti o macchine in processi industriali.
Stato dell'arte
E' noto che sottoponendo un elemento metallico ad un campo magnetico variabile nello spazio e/o nel tempo si inducono nell'elemento stesso delle correnti elettriche; queste correnti elettriche sono definite correnti parassite (o correnti di Eddy) e a loro volta riscaldano l'elemento metallico per effetto Joule, il quale coopera con l'effetto dissipativo di riorientamento dei domini magnetici noto in letteratura come ciclo di isteresi tipico e caratteristico dei materiali ferromagnetici.
Numerose applicazioni pratiche sfruttano questo fenomeno. Ad esempio tra le più conosciute vanno annoverate il riscaldamento di pentole su piani cottura ad induzione e la produzione di freni elettromagnetici in alcuni tipi di veicoli pesanti.
Non tutti i materiali a comportamento metallico sono adatti per realizzare oggetti d'interesse pratico che sfruttino questo fenomeno.
Ad esempio per la realizzazione di pentole per piani cottura a induzione è necessario utilizzare un metallo che abbia resistenza elettrica sufficientemente bassa per condurre in modo efficiente le correnti parassite indotte, ma oltre un certo limite inferiore della resistenza elettrica non si ottiene la sufficiente dissipazione di energia per riscaldare la pentola per effetto Joule.
Lo stesso inconveniente è riscontrabile anche in altri settori tecnologici.
Pertanto nel tempo alcuni metalli sono stati preferiti ad altri, tanto che si sono creati degli standard di fatto nei mercati di riferimento.
Riferendosi ancora una volta all'esempio delle pentole per piani cottura a induzione, la ghisa e alcuni acciai sono stati preferiti all'alluminio, sebbene quest'ultimo abbia un peso specifico minore - aspetto questo che permetterebbe di realizzare pentole leggere e più economiche - e un'elevata conducibilità termica che lo rende più adatto per la cottura dei cibi.
Anche nel settore ferroviario, nell 'automotive e nell'automazione industriale il ferro e alcuni acciai sono alcuni tra i metalli preferiti per realizzare freni elettromagnetici.
In altre parole ad alcuni metalli che hanno proprietà fisico chimiche più adatte per un particolare utilizzo sono stati preferiti altri metalli meno performanti da questi punti di vista, ma che rispondono meglio ai campi magnetici generati a potenze compatibili con l'uso civile o industriale nell'ambito del fenomeno sopradescritto.
In generale i metalli che presentano elevati valori di conducibilità termica vantano anche un'elevata conducibilità elettrica, ma a volte eccessiva per ottenere un'efficiente produzione di calore causata con l'induzione. Ad esempio argento, oro e alluminio si caratterizzano per le ottime conducibilità termica ed elettrica, ma sono scarsamente reattivi ai campi magnetici variabili con potenze e/o frequenze civili ed industriali.
Notoriamente i metalli possono essere classificati in base all'attitudine a magnetizzarsi in presenza di un campo magnetico. A livello quantitativo e pratico i metalli sono classificati come ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici a seconda del valore della permeabilità magnetica relativa , a sua volta corrispondente al rapporto: (1) Ur = μ/μο,
tra la permeabilità magnetica assoluta del metallo e la permeabilità magnetica μο del vuoto. La permeabilità magnetica assoluta è definita come rapporto tra l'induzione magnetica B e l'intensità H del campo magnetizzante, ovvero :
(2) μ = B/H.
La permeabilità magnetica del vuoto μο è una delle costanti fisiche fondamentali; il suo valore è espresso in Henry/metro nel Sistema Internazionale:
(3) μ0= 4n-lCr<7>H/m.
La permeabilità magnetica relativa è costante nei metalli diamagnetici (μ <μο) e di poco inferiore all'unità. Nei metalli paramagnetici la permeabilità magnetica relativa è di poco maggiore dell'unità ed è inversamente proporzionale alla temperatura. Nei metalli ferromagnetici la permeabilità magnetica relativa è di molto maggiore dell'unità (μ >> μο) e varia, oltre che con la temperatura, anche al variare del campo magnetizzante.
Sono pochi i metalli che presentano proprietà ferromagnetiche o ferrimagnetiche a temperatura ambiente, come ad esempio ferro, cobalto e nichel. Alcune terre rare sono ferromagnetiche a temperature anche molto inferiori alla temperatura ambiente.
La seguente tabella 1 riassume la classificazione.
Tabella 1
Metallo permeabilità magnetica relativa Ferromagnetico μΓ>> 1
Diamagnetico Pr < 1 Paramagnetico Pr > 1
La differenza tra i valori della permeabilità magnetica relativa dei metalli paramagnetici rispetto ai metalli diamagnetici è minima e spesso trascurabile ai fini pratici, in particolare per quanto riguarda il riscaldamento a induzione.
Indipendentemente dalla classificazione appena riassunta, per semplicità nella descrizione che segue i metalli paramagnetici e i metalli diamagnetici verranno definiti semplicemente metalli amagnetici o non magnetici, alla stregua di metalli che in generale non interagiscono in maniera apprezzabile con i campi magnetici, tra i quali è possibile menzionare ad esempio alluminio, rame, titanio, tungsteno.
Come si è accennato sopra, alcuni metalli amagnetici hanno ottime proprietà fisiche ed in particolare di conducibilità termica, ma non sono direttamente utilizzati nelle applicazioni che prevedono il riscaldamento con correnti parassite proprio perché a questi si preferiscono altri metalli come il ferro, la ghisa o alcuni specifici acciai che hanno una risposta più efficace ai campi magnetici. L'uso dei metalli amagnetici è possibile solamente in combinazione con metalli ferromagnetici, ad esempio assemblando parti realizzate con metalli diversi come descritto sopra nell'esempio delle pentole in alluminio .
Ad esempio l'alluminio (laminato) ha una conducibilità termica pari a 190 kcal/m°C - cioè almeno sette volte maggiore di un comune acciaio inox, e il rame (elettrolitico) ha una conducibilità termica pari a 335 kcal/m°C - cioè almeno dodici volte maggiore dell'acciaio inox. Pertanto in un'applicazione che prevede il riscaldamento, che sia per induzione o per qualsiasi altro sistema, e per la quale avere la massima conducibilità termica è importante, il rame sarà preferibile all'alluminio e quest'ultimo all'acciaio.
È auspicabile quindi riuscire a superare i limiti sopra descritti per sfruttare anche i metalli amagnetici in tutte le applicazioni pratiche che prevedono il riscaldamento causato dalle correnti parassite indotte da campi magnetici.
È inoltre auspicabile realizzare un dispositivo di riscaldamento a induzione basato sull'uso di tali metalli amagnetici .
È infine auspicabile realizzare il dispositivo di riscaldamento a induzione in maniera tale da renderlo integrabile o associabile in diversi elementi, per esempio in elementi di arredo e/o costruzione o per la cottura di cibi, così da fornire la possibilità di avere un riscaldamento non visibile e/o non intrusivo.
Sommario dell'invenzione
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di ottenere un dispositivo di riscaldamento, o un kit per la realizzazione dello stesso, migliorato, preferibilmente in grado di risolvere uno o più dei problemi sopra menzionati. Una forma d'implement az ione della presente invenzione si può riferire a un dispositivo di riscaldamento comprendente: un elemento induttore, un elemento indotto, e un primo elemento dielettrico, posto tra elemento induttore ed elemento indotto, eventualmente dove l'elemento dielettrico è costituito da vuoto, o gas, in particolare da aria, dove l'elemento indotto comprende, o è costituito da, una lega metallica contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa tra il 90% e il 99% in peso sul totale e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa tra 1% e 10% in peso sul totale; dove il primo metallo è un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, o dal fatto che la prima miscela di metalli è amagnetica e/o può comprendere esclusivamente metalli non magnetici, e dove il secondo metallo è un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico, o dal fatto che la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici. In alternativa ai metalli è possibile usare materiali a comportamento metallico, come ad esempio i tecnopolimeri elettroconduttivi.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile realizzare un dispositivo di riscaldamento compatto, anche flessibile, che può essere vantaggiosamente integrato in diversi dispositivi o materiali, e/o che può essere vantaggiosamente applicato a superfici curve, eventualmente aventi un raggio variabile.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto può avere uno spessore minore o uguale a 10 cm.
Lo spessore totale dell'indotto può essere rappresentato da una lamina compatta o da una sovrapposizione di più lamine che può includere almeno un elemento dielettrico, ad esempio aria, colla, o altro.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile mantenere compatto lo spessore del dispositivo di riscaldamento .
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto può avere uno spessore compreso tra 5 μπι e 700 μπι, e più preferibilmente compreso tra 5 μπι e 200 μπι.
In alcune forme d'implement azione , la lega può contenere meno di 1% in peso di uno o più elementi delle terre rare, dove le terre rare sono identificate secondo la definizione IUPAC, o un suo ossido, oppure di MishMetal, a sua volta composto da 50% di cerio , 25% di lantanio e una piccola percentuale di neodimio e praseodimio; di non metalli, come carbonio, e/o semimetalli, come il silicio.
Grazie a questa forma d'implementazione, è possibile avere un elemento indotto aventi eccellenti caratteristiche fisiche e/o chimiche.
In alcune forme d'implementazione, il contenuto in peso del primo metallo o della prima miscela di metalli, rispetto al totale della lega, può essere compreso tra il 95% e il 99%, e il contenuto in peso del secondo metallo o della seconda miscela di metalli, rispetto al totale della lega, può essere compreso tra 1% e 5%, preferibilmente tra 1% e 3%.
Grazie a questa forma d'implementazione, è possibile avere un elemento indotto aventi eccellenti caratteristiche fisiche e/o chimiche ed un'ottima efficienza di conversione di energia elettrica in energia termica.
In alcune forme d'implementazione, il primo metallo può essere uno tra oro, argento, rame, alluminio, platino, boro, o dove la prima miscela può essere una miscela di due o più tra oro, argento, rame, alluminio, platino, boro, e il secondo metallo può essere uno tra nichel, ferro, cobalto, e la seconda miscela può essere di due o più tra nichel, ferro, cobalto.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile avere un elemento indotto aventi eccellenti caratteristiche fisiche e/o chimiche.
In alcune forme d' implement azione, il contenuto di titanio nella lega, se presente, può essere inferiore allo 0,5% in peso sul totale, e può essere preferibilmente compreso nell'intervallo 0,1% - 0,2%; il contenuto di boro nella lega, se presente, può essere inferiore allo 0,5% in peso sul totale, e può essere preferibilmente compreso nell'intervallo 0,1% - 0,2%; il contenuto di ferro nella lega, se presente, può essere inferiore al 3% in peso sul totale, e può essere preferibilmente compreso nell'intervallo 1% - 3%.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile avere un elemento indotto aventi eccellenti caratteristiche fisiche e/o chimiche.
In alcune forme d'implement azione , l'elemento induttore può comprendere un primo elemento conduttore almeno parte del quale è a forma di spirale.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile realizzare in maniera semplice e compatta l'elemento induttore .
In alcune forme d'implement azione , l'elemento induttore può comprendere un secondo elemento conduttore almeno parte del quale è a forma di spirale.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile realizzare in maniera semplice e compatta l'elemento induttore. Inoltre, la presenza di due o più elementi induttori permette una vantaggiosa libertà di posizionamento degli stessi rispetto all'elemento indotto.
In alcune forme d'implementaz ione, il primo elemento conduttore può comprendere delle estremità, e dove il secondo elemento conduttore può comprendere delle estremità, e dove le prime estremità e le seconde estremità possono essere connettibili sullo stesso lato del dispositivo .
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile connettere facilmente più elementi conduttori a un generatore di potenza.
In alcune forme d'implementaz ione, il primo elemento dielettrico può avere uno spessore da Ιμπι a 10cm.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile ottenere un dispositivo di riscaldamento molto compatto e flessibile, oppure posizionare l'elemento indotto e l'elemento induttore a una distanza più grande, integrandoli in elementi o prodotti più spessi, per esempio materiali da costruzione o simili, oppure processi industriali .
In alcune forme d'implementaz ione, il primo elemento dielettrico può essere avvolto intorno all'elemento induttore .
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile implementare l'elemento induttore e l'elemento dielettrico con un cavo elettrico avente una guaina, o simili.
In alcune forme d'implementazione, il dispositivo può inoltre comprendere: un secondo elemento dielettrico, posto sull'elemento induttore dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile isolare ulteriormente, in maniera elettrica e/o fisicamente, il dispositivo dall'ambiente circondante.
In alcune forme d'implementazione, il dispositivo può inoltre comprendere: un terzo elemento dielettrico, posto sull'elemento indotto dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile isolare ulteriormente, in maniera elettrica e/o fisicamente, il dispositivo dall'ambiente circondante.
In alcune forme d'implementazione, il primo elemento dielettrico e/o il secondo elemento dielettrico e/o il terzo elemento dielettrico può comprendere uno o più materiali, ad esempio plastica, resina, vetro, ceramica, legno, conglomerato di ossidi in polvere, pietra.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile integrare il dispositivo all'interno di elementi, strumenti o articoli per la persona o per la casa, per esempio delle piastrelle, ottenendo un dispositivo per il riscaldamento ambientale non visivamente invasivo. Oppure è possibile realizzare strumenti di cucina resistenti a graffi e tagli, oppure strumenti per la stiratura più maneggevoli.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto può comprendere una goffratura.
Grazie a questa forma d'implement azione è possibile aumentare il trasferimento di energia dall'elemento induttore all'elemento indotto integrando eventualmente anche elementi di design.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto può comprendere una pluralità di lamine.
Grazie a questa forma d'implement azione è possibile realizzare il dispositivo in maniera ancora più flessibile, in particolare nel caso in cui le lamine siano mobili tra di loro, o addirittura non connesse tra di loro.
In alcune forme d'implementaz ione, le lamine possono essere parallele e/o incrociate, affiancate e/o sovrapposte tra di loro.
Grazie a questa forma d'implement azione è possibile realizzare diverse trame con le lamine, così da meglio adattarsi al tipo di utilizzo specifico del dispositivo di riscaldamento .
Grazie a questa forma d' implement azione inoltre è possibile raggiungere gli spessori idonei e funzionali al sistema di riscaldamento sopra descritto per le miscele amagnetiche. L'indotto può dunque presentarsi come unica lamina compatta o come lamine sovrapposte che si interpongono con elementi dielettrici, quali per esempio aria, o sistemi di incollaggio, resine, ecc.
In alcune forme d'implementazione, le lamine possono essere compattate a fisarmonica.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile ottenere una maggiore generazione di calore per unità di volume e/o una maggiore resistenza strutturale dell'elemento indotto.
In alcune forme d'implementazione, almeno l'elemento indotto può comprendere una superficie convessa.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile adattare il dispositivo a superfici curve o curvilinee, eventualmente con un raggio variabile e/o flessibile.
Una forma d'implementazione può inoltre riferirsi a un uso di un dispositivo secondo una qualsiasi delle forme d'implementazione precedenti per il riscaldamento ambientale, riscaldamento e cottura dei cibi, riscaldamento della persona attraverso dispositivi e vestiario, riscaldamento e cottura in processi industriali.
Grazie a questa forma d'implementazione è possibile ottenere un riscaldamento ambientale con un dispositivo di riscaldamento particolarmente compatto e facilmente integrabile nei dispositivi e negli oggetti da riscaldare.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto può aver subito un processo di anodizzazione.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile realizzare un elemento indotto dalle eccellenti qualità chimico-fisiche, ottima resistenza e protezione verso graffi e condizioni ambientali diversificate, variabilità dei colori e della struttura superficiale dell'indotto.
Una forma d'implement azione può inoltre riferirsi a un kit per la realizzazione di un dispositivo secondo una qualsiasi delle forme d'implement azione precedenti comprendente: un elemento induttore, e/o un elemento indotto, e/o un primo elemento dielettrico, da porsi tra l'elemento induttore ed elemento indotto, dove l'elemento indotto può comprendere una lega di materiale a comportamento metallico contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa tra il 90% e il 99% in peso sul totale e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa tra 1% e 10% in peso sul totale; dove il primo metallo può essere un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, o dove la prima miscela di metalli è amagnetica e/o può comprendere esclusivamente metalli non magnetici, e dove il secondo metallo può essere un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico, o dove la seconda miscela di metalli può comprendere esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici. In alternativa ai metalli è possibile usare materiali a comportamento metallico, come ad esempio i tecnopolimeri elettroconduttivi. Grazie a questa forma d'implementazione è possibile commercializzare in maniera separata l'elemento indotto, l'elemento induttore e il dielettrico, per poi unirli solo nel momento di realizzazione del dispositivo.
I vantaggi descritti sopra in relazione al dispositivo, al relativo uso e al kit, sono ottenibili anche utilizzando, in alternativa ai metalli e alle leghe metalliche, materiali non metallici che però manifestano comportamento metallico, come ad esempio i tecnopolimeri elettroconduttivi.
Breve elenco delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio evidenziati dall'esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 mostra schematicamente una vista in sezione di un dispositivo di riscaldamento a induzione secondo una forma d'implementazione della presente invenzione ;
- le figure 2A-2G mostrano schematicamente viste dall'alto di diversi elementi induttori secondo diverse forme d'implement azione della presente invenzione;
- la figura 3 mostra schematicamente una vista in sezione di un dispositivo di riscaldamento a induzione secondo una forma d'implementazione della presente invenzione ;
- la figura 4 mostra schematicamente una vista in sezione di un dispositivo di riscaldamento a induzione secondo una forma d'implementazione della presente invenzione ;
- le figure 5A-5G mostrano schematicamente viste dall'alto di diversi elementi indotti secondo diverse forme d'implement azione della presente invenzione;
- la figura 6 mostra schematicamente una vista tridimensionale di un elemento indotto secondo una forma d'implement azione della presente invenzione.
- la figura 7 mostra schematicamente una vista tridimensionale di un elemento indotto secondo una forma d'implement azione della presente invenzione, a lamine sovrapposte .
Descrizione dettagliata dell'invenzione
In una forma d'implement azione della presente invenzione, un primo metallo, che ha un comportamento non magnetico - nel senso che a temperatura ambiente non interagisce in modo evidente con i campi magnetici - e un secondo metallo ferromagnetico - cioè che a temperatura ambiente interagisce con i campi magnetici - sono utilizzati per realizzare una lega di materiale a comportamento metallico. Le proporzioni dei due metalli sono quelle descritte sopra e nelle rivendicazioni.
La lega è ottenibile con diverse tecniche, ad esempio fusione, sinterizzazione, dispersione di un metallo in polvere in una fase liquida.
Riferendosi per semplicità alla fusione, la lega viene solidificata in billette che vengono poi usate ad esempio in un laminatoio per ottenere una pellicola, o elemento indotto, dello spessore desiderato.
La tecnica della laminazione è ben nota e non occorre descriverla in dettaglio. Ad esempio il seguente filmato disponibile sulla piattaforma internet YouTube spiega come in un laminatoio vengono prodotte le pellicole in alluminio per alimenti: https://www.youtube.com/watch?v=f40Tj9yN0ak.
La produzione può avvenire ad esempio proprio con la laminazione, che è la tecnica preferita.
La pellicola così prodotta è così utilizzabile come elemento indotto in un dispositivo di riscaldamento a induzione, come sarà descritto in seguito.
La lega è ottenibile anche a partire da più primi metalli, e più secondi metalli, come descritto sopra.
I seguenti esempi descrivono il fenomeno.
ESEMPI
Esempio 1
Lega costituita da argento, rame, nichel e terre rare nelle percentuali in peso indicate nella tabella sotto.
Argento Rame metalli diamagnetici
47% 49,5%
Nichel
Metallo ferromagnetico
3%
Siliciuro di Terre Rare 0,5% Altri metalli
oppure MishMetal 0,5% Spessore della pellicola 2 00 pm
A sua volta il siliciuro di terre rare è composto da Si=40%-45%, terre rare 8%-10% e ferro per la parte restante; il MishMetal, che è tipicamente composto da 50% di cerio, il 25% di lantanio e una piccola percentuale di neodimio e praseodimio.
La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione il regolato alla potenza di 1000W e ha raggiunto la temperatura di circa 800°C (colore rosso) dopo poco meno di 10 secondi.
Esempio 2
Lega costituita da rame, nichel e terre rare nelle percentuali in peso indicate nella tabella sotto.
Rame
metalli diamagnetici
89,5%
Nichel
Metallo ferromagnetico
10%
Siliciuro di Terre Rare 0,5% Altri metalli
oppure MishMetal 0,5% Spessore della pellicola 100 pm
A sua volta il siliciuro di terre rare è composto da Si=40%-45%, terre rare 8%-10% e ferro per la parte restante; il MishMetal è tipicamente composto d
La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione il regolato alla potenza di 1000W e ha raggiunto la temperatura di circa 1100°C (colore rosso vivo) in poco meno di 10 secondi.
Esempio 3
Lega costituita da alluminio e ferro nelle percentuali in peso indicate nella tabella sotto.
alluminio metalli diamagnetici
97,3%
Ferro
Metallo ferromagnetico
2,7%
Spessore della pellicola 100 pm
La pellicola è stata riscaldata con il piano ad induzione il regolato alla potenza di 250W e ha raggiunto la temperatura di circa 350°C in poco meno di 10 secondi.
* **
In alcune forme d'implementazione della presente invenzione, la pellicola sopra descritta, corrispondente all'elemento indotto, può essere goffrata per aumentare l'interazione con il campo magnetico generato da un elemento induttore, che sarà descritto in seguito.
In una forma d'implementazione della presente invenzione, la pellicola è realizzata in lega di alluminio e ferro, con l'alluminio presente in quantità compresa fra il 97% e il 99% in peso (%wt) e il ferro presente in quantità compresa fra i'1% e il 3% (%wt), vantaggiosamente fra i'1% e i'1,8% (%wt). La lega può comprendere inoltre titanio e/o boro, ciascuno in quantità non superiore allo 0,5%, vantaggiosamente compresa fra lo 0,1% e lo 0,2%. Questi metalli hanno lo scopo di realizzare una soddisfacente affinazione della lega, permettendo la formazione di grani più piccoli e di forma sostanzialmente sferica e migliorandone le caratteristiche meccaniche complessive. Possono inoltre essere presenti altri elementi (metallici e non) in tracce, generalmente in una quantità complessiva inferiore allo 0,1%.
La pellicola ha uno spessore pari o inferiore a 10 cm. Lo spessore totale dell'indotto può essere rappresentato da una lamina compatta o da una sovrapposizione di più lamine, che può includere almeno un elemento dielettrico tra le lamine, per esempio uno strato di aria può essere interposto tra due lamine in modo da formare una struttura del tipo laminal-aria-lamina2; in alternativa o in aggiunta uno strato di colla può essere interposto tra due lamine in modo da formare una struttura del tipo lamina3-colla-lamina4, etc...
La figura 1 è una vista in sezione schematica di un dispositivo di riscaldamento 10 secondo una forma
d'implementazione della presente invenzione.
In particolare, il dispositivo di riscaldamento 10 può essere del tipo a induzione, e comprende un elemento induttore il, un elemento indotto 13, e un primo elemento dielettrico 12, posto tra elemento induttore il ed elemento indotto 13.
In alcune forme d'implementazione, l'elemento induttore il può essere un qualsiasi elemento capace di generare un campo magnetico variabile, per esempio una bobina, una spirale, o più generalmente un elemento conduttore o qualunque dispositivo configurato così da poter generare un campo magnetico variabile.
In alcune forme d'implementazione, il primo elemento dielettrico 12 può essere un qualsiasi elemento capace di isolare elettricamente elemento induttore il dall'elemento indotto 13, per esempio anche dello spazio vuoto oppure uno strato di aria.
In alcune forme d'implementazione, l'elemento indotto può essere uno qualsiasi delle pellicole descritte precedentemente. Più generalmente, l'elemento indotto può essere un qualsiasi materiale del quale sia possibile generare del calore tramite induzione da un campo elettromagnetico, per esempio dei metalli ferromagnetici.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto 13 comprende una lega metallica contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa tra il 90% e il 99% in peso sul totale e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa tra 1% e 10% in peso sul totale. Come descritto precedentemente, il primo metallo è un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, o la prima miscela di metalli è amagnetica e può comprendere esclusivamente metalli non magnetici. Inoltre, sempre come descritto precedentemente, il secondo metallo è un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico, o la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici.
Grazie a questa forma d'implementaz ione, è possibile realizzare un dispositivo di riscaldamento ad induzione avente una forma vantaggiosamente compatta e delle eccellenti caratteristiche di funzionamento.
Resta inteso che con la parola metalli può intendersi anche qualsiasi materiale a comportamento metallico, come a pure titolo di esempio i tecnopolimeri elettroconduttivi.
In alcune forme d'implementazione , l'elemento indotto 13 ha uno spessore inferiore o uguale a 10 cm, come precedentemente descritto. In alternativa, in altre forme preferite d' implementazione, l'elemento indotto 13 ha uno spessore compreso tra 5 μπι e 700 μπι, e più preferibilmente compreso tra 5 μπι e 200 μπι. Grazie a queste forme d'implement azione , e possibile realizzare un dispositivo di riscaldamento a induzione 10 particolarmente compatto. Come sarà descritto in seguito, questo permette eventualmente di realizzare un dispositivo di riscaldamento a induzione 10 flessibile che può essere applicato a superfici curve, eventualmente flessibili o con curvatura variabile. In altre forme d' implementazione, come sarà descritto in seguito, un tale spessore dell'elemento indotto 13 permette una facile integrazione con diversi materiali da costruzione o alimentari o d'arredo o per la persona senza avere un impatto negativo sullo spessore degli stessi.
La figura 2A illustra schematicamente una vista dall'alto di un dispositivo di riscaldamento a induzione 10A. in particolare, nella figura è visibile una forma d'implement azione specifica dell'elemento induttore il. Come visibile in figura, l'elemento induttore il comprende un primo elemento conduttore 14 almeno parte del quale è a forma di spirale o equipollente. L'elemento conduttore 14 può essere un qualsiasi elemento capace di condurre elettricità, per esempio un cavo elettrico, avente sezione piena o sezione cava, una pista elettrica depositatasi di una PCB, delle linee metalliche depositate e/o stampate sull'elemento dielettrico 12, eventualmente multi cavo, etc. In aggiunta, o in alternativa, come sarà descritto in seguito, l'elemento conduttore 14 può essere rivestito da resina, plastiche, o un qualsiasi tipo di guaina dielettrica in aggiunta, o in sostituzione, all'elemento dielettrico 12.
In alcune forme d'implementaz ione , l'elemento conduttivo 14 potrà comprendere una pluralità di elementi conduttivi simili o diversi tra di loro.
Nella specifica forma d'implementazione illustrata in figura 2A, l'elemento conduttore 14 è avvolto a forma di spirale, con due estremità 14A e 14B. La spirale non ha una specifica configurazione geometrica. Diversi tipi di spirali saranno implementabile e generalmente il termine spirale va inteso come una figura che si avvolge attorno a un determinato punto centrale, avvicinandosi o allontanandosi progressivamente, a seconda di come si percorre la curva. In particolare, come verrà illustrato in seguito, anche spirali a sviluppo triangolare, quadrato, o più generalmente a sviluppo almeno parzialmente rettilineo e non completamente curvilineo potranno essere implementate.
In alcune forme d'implementazione specifica della presente invenzione, il diametro della spirale o diametro equivalente della piastra misura da 1 mm a 1 m, più preferibilmente da 3 cm a 30 cm. In alcune forme d'implementazione specifica della presente invenzione, l'elemento conduttore 14 comprende uno o più materiali conduttivi scelti, per esempio, nel gruppo comprendente il rame, tungsteno, ottone, alluminio, ferro, e le leghe comprendenti gli stessi.
Nella specifica forma d'implementazione illustrata in figura 2A, le due estremità 14A e 14B della spirale terminano su due lati diversi dell'elemento di riscaldamento a induzione 10A. tuttavia, la presente invenzione non è limitata a questo caso e le due estremità 14A e 14B possono, indipendentemente l'una dall'altra, terminare su un qualsiasi lato dell'elemento di riscaldamento a induzione. Per esempio, come illustrato in figura 2B, le due estremità 14A e 14B possono terminare sullo stesso lato dell'elemento di riscaldamento a induzione 10B, così da vantaggiosamente permettere una semplice connessione elettrica delle due estremità ad un generatore o più generalmente una sorgente di potenza elettrica.
In figura 2A e 2B la forma a spirale dell'elemento conduttore 14 è realizzata da un singolo avvolgimento dell'elemento conduttore 14. La presente invenzione non è tuttavia limitata a questa specifica forma d'implement azione e, come per esempio illustrato in figura 2C, anche un doppio avvolgimento dell'elemento conduttore 14 è possibile.
Le figure 2D e 2E illustrano schematicamente due forme d'implement azione nelle quali la spirale dell'elemento conduttore 14 ha uno sviluppo poligonale, rispettivamente quadrato in figura 2D e triangolare in figura 2E. In generale, ogni sviluppo curvilineo o rettilineo della spirale, con avvolgimento singolo o doppio sullo stesso lato o su i due lati diversi dell'indotto rivestito da guaina di elettrica o schermato, è possibile.
Nella forma d'implement azione illustrata in figura 2F, sono presenti due elementi conduttori 14 e 15. Il primo elemento conduttore 14 comprende delle estremità 14A, 14B, e il secondo elemento conduttore 15 comprende delle estremità 15A, 15B. Anche in forme d'implement azione con più di un elemento conduttore 14, 15, la posizione delle estremità è liberamente configurabile. Nel caso specifico in figura, le estremità 14A, 4B e le estremità 15A, 5B sono connettibili sullo stesso lato del dispositivo, il che vantaggiosamente semplifica la connessione a un generatore. Sebbene nelle due spirali di figura 2F siano illustrate come avvolte in direzioni opposte, in particolare in direzione antioraria per l'elemento conduttore 14 e in direzione oraria per l'elemento conduttore 15, la presente invenzione non è limitata a questa configurazione e gli elementi conduttori 14, 15 potranno eventualmente avere la stessa direzione di avvolgimento in altre forme d'implementazione .
Il numero di elementi conduttori non è inoltre limitato a uno o due ma può essere un numero qualsiasi. Per esempio, come illustrato in figura 2G, un dispositivo di riscaldamento a induzione 10G comprende sei elementi conduttori 14-19. In aggiunta, nonostante il tipo di spirale della pluralità degli elementi conduttori 14-19 sia lo stesso, la presente invenzione non è limitata a questa forma d'implement azione e differenti tipi di spirali, eventualmente anche con dimensioni diverse, potranno essere implementate nello stesso dispositivo di riscaldamento a induzione .
In alcune forme d'implement az ione nel caso di assemblaggi monolaterali, cioè con l'induzione da una sola parte dell'elemento induttore 11 nell'elemento indotto 13, è possibile prevedere l'aggiunta di campi magnetici generati da magneti o vernici magnetiche sulla superficie dell'elemento induttore preferibilmente sul lato dell'elemento induttore 11 non rivolto verso l'elemento indotto 13.
In alcune forme d'implementazione dell'invenzione, l'elemento dielettrico 12 ha uno spessore da Ιμπι a 10cm. In particolare, nei casi in cui l'elemento dielettrico 12 abbia uno spessore molto sottile, e possibile ottenere un dispositivo di riscaldamento a induzione avente uno spessore contenuto e che permette di avere un dispositivo di riscaldamento a induzione flessibile, e quindi applicabile a superfici curve, eventualmente anche a curvatura variabile. Al contrario, quando lo spessore dell'elemento dielettrico 12 e più importante, è possibile utilizzare come elemento dielettrico uno o più materiali ad esempio plastica, resina, vetro, ceramica, legno, conglomerato di ossidi in polvere, pietra. In questo caso, sarà quindi possibile ottenere un dispositivo di riscaldamento a induzione integrato con i suddetti materiali e quindi facilmente integrabile nell'ambiente senza che si rendono necessari elementi di riscaldamento aggiuntivi, quali per esempio dei termosifoni. Il dispositivo è inoltre facilmente integrabile in oggetti, strumenti e dispositivi, articoli per la casa e la persona, strutture, etc.
In aggiunta, o in alternativa, in alcune forme d'implement azione , il primo elemento dielettrico 12 è avvolto intorno all'elemento induttore il. Questo può essere il caso, per esempio, di una guaina d'isolamento avvolta intorno ad un filo conduttore.
La figura 3 illustra schematicamente una vista in sezione di un dispositivo di riscaldamento a induzione 30 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. In particolare, il dispositivo 30 differisce dal dispositivo 10 a causa della presenza di un secondo elemento dielettrico 31, flessibile o rigido, posto sull'elemento induttore il dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico 12.
La figura 4 illustra schematicamente una vista in sezione di un dispositivo di riscaldamento a induzione 40 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. In particolare, il dispositivo 40 differisce dal dispositivo 10 a causa della presenza di un terzo elemento dielettrico 41, flessibile o rigido, posto sull'elemento indotto 13 dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico 12.
Le considerazioni precedentemente esposte per l'elemento dielettrico 12 si possono applicare anche a uno o più degli elementi dielettrici 31 e 41, flessibili o rigidi. Inoltre, le forme d'implement azione di figura 3 e figura 4 sono combinabili tra di loro, così da ottenere un dispositivo di riscaldamento a induzione comprendente sia l'elemento dielettrico 31 che l'elemento dielettrico 41.
ESEMPI
Esempio 4
Un elemento di riscaldamento a induzione a tre strati comprendente un elemento induttore il avente uno spessore da 3 pm a 2 cm, uno strato dielettrico di spessore da 1 pm a 10 cm, e un elemento indotto 13 avente uno spessore uguale o inferiore a 10 cm, più preferibilmente compreso tra 10 e 700 micron.
Esempio 5
Un elemento di riscaldamento a induzione a cinque strati comprendente un elemento dielettrico 31 avente uno spessore da 5 pm a 20 cm, preferibilmente da 5 pm a 1 cm, un elemento induttore il avente uno spessore da 3 pm a 2 cm, uno strato dielettrico 12 di spessore da 1 pm a 10 cm, un elemento indotto 13 avente uno spessore uguale o inferiore a 10 cm, più preferibilmente compreso tra 10 e 700 micron, e un elemento dielettrico 41 avente uno spessore da 1 pm a 20 cm.
Esempio 6
Un elemento di riscaldamento a induzione comprendente: - una lamina di vetro, avente preferibilmente uno spessore di 4 mm, con dimensioni da 32x36cm, come elemento dielettrico 41;
- uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una lamina composta da 97% di alluminio e 3% di ferro, avente preferibilmente uno spessore di 10 μπι, come elemento indotto 13;
- Uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una lamina di vetro, avente preferibilmente uno spessore di 4 mm, con dimensioni da 32x36cm, come elemento dielettrico 12;
- uno strato di resina dello spessore di 20 μπι;
- una spirale metallica dal diametro di 25 cm realizzata con filo di rame dal diametro di 1,5 mm, come elemento induttore 11, rivestita da una guaina dielettrica dello spessore di 200 micrometri;
- uno strato di resina dello spessore di 20 μπι;
- una lamina di vetro, avente preferibilmente uno spessore di 4 mm, con dimensioni da 32x36cm, come elemento dielettrico 12;
- Uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una lamina composta da 97% di alluminio e 3% di ferro, avente preferibilmente uno spessore di 10 μπι, come elemento indotto 13;
- Uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una lamina di vetro, avente preferibilmente uno spessore di 4 mm, con dimensioni da 32x36cm, come elemento dielettrico 31.
Lo spessore totale dell'elemento di riscaldamento è quindi di circa 25 mm. La termografia rileva campi riscaldati fino a 126° sulla superficie più esterna in circa 25 minuti di tempo e con un'efficienza di conversione dell'energia elettrica in energia termica superiore al 92%.
Esempio 7
Un elemento di riscaldamento a induzione comprendente: - una lamina di vetro, avente preferibilmente uno spessore di 4 mm, con dimensioni da 45x27cm, come elemento dielettrico 41;
- uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una lamina composta da circa 97% di alluminio e circa 3% di ferro, avente preferibilmente uno spessore di 10 pm, come elemento indotto 13;
- Uno strato di colla dello spessore di 10 micrometri; - una spirale metallica rettangolare di dimensioni 40x20 cm realizzata con multifilo di alluminio dal diametro di 1,8 mm, come elemento induttore il, ciascun filo rivestito da una guaina dielettrica dello spessore inferiore a 1 micrometro;
Lo spessore totale dell'elemento di riscaldamento è quindi di circa 6 mm. La termografia rileva campi riscaldati fino a 250°C sulla superficie più esterna.
Con una potenza di 600 watt per 10 minuti (consumo totale di 100 watt*h che, con un costo medio Nazionale italiano di 0,20 euro/kwh. corrispondono a 2 centesimi di euro) sono state cotte 3 bistecche dello spessore di 2 cm e della superficie di 50 cm (tempo e consumo sono state paragonati ad un sistema con grill e resistenza termica di potenza pari a 800 watt di pari dimensioni che ha registrato per 10 minuti consumi superiore del 30% e una cottura della carne inferiore).
In alcune forme d'implementaz ione, è inoltre possibile posizionare un elemento indotto 13 da ambo i lati dell'elemento induttore il. In questo caso, un secondo elemento dielettrico 12 sarà posizionato tra l'elemento induttore il e il secondo elemento indotto 13.
In alcune forme d'implement azione , sarà inoltre possibile prevedere uno strato di materiale adesivo sull'elemento indotto 13, così da facilitarne l'adesione. II materiale adesivo può avere uno spessore da 3 a lOOpm.
Le figure 5A-5G illustra schematicamente diverse forme d'implement azione dell'elemento indotto 13-13G.
In particolare, in figura 5A, l'elemento indotto 13 ha forma di una pellicola o lamina piana, come precedentemente descritto .
In figura 5B, l'elemento indotto 13B presenta una goffratura 53B, che aumenta la superficie di scambio con il campo magnetico generato dall'elemento induttore il.
Nelle figure 5C-5E, gli elementi indotti 13C-13E sono costituiti da strisce 53C-53E di elemento indotto affiancate o sovrapposte o incrociate, di pari o diversa dimensione una dall'altra, con pari o diversi spaziamenti relativi, in singolo strato o in multistrato, con orientamento rispettivamente verticale, orizzontale, e obliquo. Ciascuna delle lamine 53C-53E può essere realizzata come precedentemente descritto per la lamina, o pellicola, singola, e successivamente unita alle altre. In alcune forme d'implementazione specifica, ciascuna delle lamine può avere la dimensione più piccola tipicamente compresa tra 4μπι e 3 cm.
Nella figura 5F l'elemento indotto 13F è realizzato incrociando e sovrapponendo le lamine orizzontali 53D e le lamine verticali 53C.
Nella figura 5G l'elemento indotto 13G è realizzato compattando le lamine a fisarmonica.
Grazie alle forme d'implementazione descritte è quindi possibile realizzare un dispositivo di riscaldamento particolarmente vantaggioso per il riscaldamento ambientale e facilmente integrabile in elementi da costruzione, oppure per realizzare un dispositivo di riscaldamento o di cottura di cibi ad alta efficienza.
Inoltre, in una forma d'implementazione, il dispositivo di riscaldamento a induzione può presentare una forma convessa. In particolare, almeno l'elemento indotto può presentare una superficie convessa, preferibilmente sostanzialmente chiusa su se stessa, o comunque con un angolo di almeno 180°. Detto in altri termini, il dispositivo di riscaldamento a induzione non è piatto ma presenta una forma almeno parzialmente richiusa.
In alcune forme d'implementazione, anche l'elemento induttore 11, o la superficie definita dall'elemento induttore 11, può avere una superficie convessa, con considerazioni simili a quelle fatte per l'elemento indotto. Lo stesso vale per uno qualsiasi degli elementi dielettrici 12, 31 e 41.
In maniera più specifica, come illustrato in Figura 6, un dispositivo di riscaldamento ad induzione 60 può avere una forma sostanzialmente tubolare, ottenuta arrotolando uno qualsiasi dei dispositivi di riscaldamento precedentemente descritti, eventualmente al di sopra di un tubo di supporto 61. Le dimensioni del raggio possono essere tipicamente da 5mm a lm. La sezione del tubo di supporto 61 può essere circolare, ovale, o poligonale, o più in generale una qualsiasi sezione che presenti almeno una superficie convessa.
In alcune forme d'implementazione, come quella illustrata, il tubo di supporto 61 può essere completamente chiuso su 360 gradi nel piano XY, mentre il dispositivo di riscaldamento a induzione 10, posto sul tubo di supporto 61, può essere solo parzialmente richiuso su sé stesso nel piano XY, può cioè presentare una superfice convessa che definisce un angolo inferiore a 360 gradi, ma preferibilmente superiore a 180 gradi.
In altre forme d'implementazione, il tubo di supporto può non essere presente e il dispositivo di riscaldamento ad induzione 60 può essere ottenuto richiudendo su sé stesso il dispositivo di riscaldamento a induzione 10, o uno qualsiasi dei dispositivi di riscaldamento a induzione descritti, così da formare un tubo.
Grazie al dispositivo di riscaldamento ad induzione 60 è possibile, per esempio, fare scorrere dei fluidi, come aria, più generalmente gas, acqua o olio, oppure dei solidi come granaglie o polveri all'interno del dispositivo 60, scaldandoli.
Nel caso in cui il dispositivo 60 sia ottenuto senza un tubo di supporto 61 i fluidi o i solidi scorrono direttamente in contatto con lo strato più interno del dispositivo, per esempio l'elemento indotto 13 o l'elemento dielettrico 41.
Nel caso in cui invece sia presente il tubo di supporto 61, i fluidi o i solidi potranno essere: unicamente in contatto con il tubo di supporto 61, nel caso in cui il dispositivo di riscaldamento 10 sia posizionato esternamente al tubo di supporto 61 a rivestire integralmente o parzialmente il tubo supporto 61 come illustrato in figura 6, o saranno in contatto con il dispositivo di riscaldamento 10 integralmente o parzialmente nel caso in cui il dispositivo di riscaldamento 10 sia posizionato internamente al tubo di supporto 61, rivestendolo parzialmente o integralmente. Nel caso in cui il dispositivo di riscaldamento 10 sia posizionato esternamente al tubo di supporto 61 è vantaggiosamente possibile far circolare all'interno del tubo di supporto 61 dei fluidi o solidi che potrebbero corrodere o compromettere il funzionamento del dispositivo 60.
In alcune forme d'implementaz ione, il tubo di supporto 61 può essere, per esempio, un tubo in plastica, un tubo per tubature in PVC, un tubo dell'acqua potabile o un tubo in vetro, per esempio per applicazioni per la vetreria da laboratorio .
In Figura 7 è rappresentato in forma tridimensionale l'elemento indotto composto da lamine sovrapposte 53R.. Tra una lamina e l'altra è possibile prevedere la presenza di un elemento dielettrico, preferibilmente l'aria.
ESEMPIO
Esempio 8
L ' elemento indotto 13 è uno qualsiasi degli elementi indotti precedentemente descritti .
L'elemento indotto 13 presenta una sezione circolare del diametro di 80 mm e lunghezza di 60 cm. la lamina che costituisce il tubo è a fisarmonica per favorire l'alloggio dell'elemento induttore il, costituito da filo di rame smaltato da 1,2 mm di diametro.
È stata applicata una potenza di 60 W, una tensione di 30 V e una corrente di 2 ampere. La termografia rileva una temperatura di 50 °C all'interno del tubo in meno di 10 minuti .
Una forma di realizzazione della presente invenzione si riferisce inoltre a un kit per la realizzazione di un dispositivo secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedenti e comprende un elemento induttore il, e/o un elemento indotto 13, e/o un primo elemento dielettrico 12, da porsi tra l'elemento induttore il ed elemento indotto 13. In particolare, uno o più di questi tre elementi possono essere forniti in maniera separata e assemblati solo al momento dell'installazione e/o dell' utilizzo del dispositivo.
Nelle forme di realizzazione descritte, il dispositivo di riscaldamento ad induzione comprende almeno un elemento induttore il e un elemento indotto 13. Sarà tuttavia chiaro che, particolarmente in considerazione degli spessori ottenibili con i materiali precedentemente descritti è possibile realizzare dispositivi di riscaldamento a induzione nei quali siano presenti più strati di elementi induttori 11 e/o elementi indotti 13. Per esempio, un singolo elemento indotto 13 potrebbe essere combinato con due elementi induttori 11, uno per lato dell'elemento indotto 13, così da raddoppiare la potenza disponibile. Alternativamente, per esempio, un singolo elemento induttore 11 potrebbe essere combinato con due elementi indotti 13, sullo stesso lato oppure uno per lato dell'elemento induttore 11, così da scaldare da ambo le parti del dispositivo.
Nonostante diverse forme d'implementaz ione siano state descritte in maniera separata, sarà chiaro all'esperto nel settore che esse possono essere combinate tra di loro, senza necessariamente combinare tutte le caratteristiche delle stesse, ma solo quelle necessarie a ottenere un effetto desiderato.
Lista numeri di riferimento
10: dispositivo di riscaldamento a induzione 11: elemento induttore
12: elemento dielettrico
13: elemento indotto
13B: elemento indotto
13C: elemento indotto
13D: elemento indotto
13E: elemento indotto
13F: elemento indotto
13G: elemento indotto
14: elemento conduttore
14A: estremità
14B: estremità
15: elemento conduttore
15A: estremità
15B: estremità
16: elemento conduttore
17: elemento conduttore
18: elemento conduttore
19: elemento conduttore
30: dispositivo di riscaldamento a induzione 31: elemento dielettrico
40: dispositivo di riscaldamento a induzione 41: elemento dielettrico
53B: goffratura
53C: lamina
53D: lamina
53E: lamina
53G: lamina
53R: lamine sovrapposte
60: dispositivo di riscaldamento a induzione 61: tubo di supporto
Claims (26)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di riscaldamento comprendente: - un elemento induttore (11), - un elemento indotto (13), e - un primo elemento dielettrico (12), posto tra elemento induttore (11) ed elemento indotto (13), eventualmente dove l'elemento dielettrico (12) è realizzato da del vuoto, o del gas, in particolare dell'aria, dove l'elemento indotto (13) comprende una lega metallica contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa tra il 90% e il 99% in peso sul totale e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa tra 1% e 10% in peso sul totale; caratterizzato dal fatto che il primo metallo è un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, o dal fatto che la prima miscela di metalli è amagnetica e/o può comprendere esclusivamente metalli non magnetici, e dal fatto che il secondo metallo è un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico, o dal fatto che la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici.
- 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento indotto (13) ha uno spessore inferiore o uguale a 10 cm e in cui lo spessore totale dell'elemento indotto può essere determinato da un'unica lamina compatta, o da più lamine sovrapposte tra le quali può essere interposto almeno un elemento dielettrico.
- 3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 e 2, in cui l'elemento indotto (13) ha uno spessore compreso tra 5 μπι e 700 μπι, e più preferibilmente compreso tra 5 μπι e 200 μπι.
- 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la lega contiene meno di 1% in peso: - di uno o più elementi delle terre rare, dove le terre rare sono identificate secondo la definizione IUPAC, o un suo ossido, oppure - di MishMetal, a sua volta composto da 50% di cerio , 25% di lantanio e una piccola percentuale di neodimio e praseodimio ; - di non metalli, come carbonio, e/o semimetalli, come il silicio.
- 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, - in cui il contenuto in peso del primo metallo o della prima miscela di metalli, rispetto al totale della lega, è compreso tra il 95% e il 99%, e - in cui il contenuto in peso del secondo metallo o della seconda miscela di metalli, rispetto al totale della lega, è compreso tra 1% e 5%, preferibilmente tra 1% e 2%.
- 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, - in cui il primo metallo è uno tra oro, argento, rame, alluminio, platino, boro, o dove la prima miscela è una miscela di due o più tra oro, argento, rame, alluminio, platino, boro, e - in cui il secondo metallo è uno tra nichel, ferro, cobalto, e la seconda miscela è di due o più tra nichel, ferro, cobalto.
- 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui: - il contenuto di titanio nella lega, se presente, è inferiore allo 0,5% in peso sul totale, ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,1% - 0,2%; - il contenuto di boro nella lega, se presente, è inferiore allo 0,5% in peso sul totale, ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 0,1% - 0,2%; - il contenuto di ferro nella lega, se presente, è inferiore al 3% in peso sul totale, ed è preferibilmente compreso nell'intervallo 1% - 3%.
- 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento induttore (11) comprende un primo elemento conduttore (14) almeno parte del quale è a forma di spirale.
- 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, in cui l'elemento induttore (11) comprende un secondo elemento conduttore (15) almeno parte del quale è a forma di spirale.
- 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui il primo elemento conduttore (14) comprende delle estremità (14A, 14B), e in cui il secondo elemento conduttore (15) comprende delle estremità (15A, 15B), e in cui le prime estremità (14A, 14B) e le seconde estremità (15A, 15B) sono connettibili sullo stesso lato del dispositivo.
- 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo elemento dielettrico (12) ha uno spessore da Ιμπιa 10cm.
- 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo elemento dielettrico (12) è avvolto o avvolge l'elemento induttore (11).
- 13. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre: un secondo elemento dielettrico (31), posto sull'elemento induttore (11) dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico (12).
- 14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre: - un terzo elemento dielettrico (41), posto sull'elemento indotto (13) dal lato opposto rispetto al primo elemento dielettrico (12).
- 15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo elemento dielettrico (12) e/o il secondo elemento dielettrico (31) e/o il terzo elemento dielettrico (41) comprende uno o più materiali da costruzione o idonei per alimenti o per indumenti o per processi industriali, ad esempio materiale plastico, polimeri, resina, vetro, ceramica, legno, conglomerato di ossidi in polvere, pietra.
- 16. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento indotto (13B) comprende una goffratura.
- 17. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento indotto (13B) ha subito precedentemente un processo di anodizzazione.
- 18. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento indotto (13C, 13D, 13E, 13F, 13G) comprende una pluralità di lamine (53C, 53D, 53E, 53G, 53R).
- 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 18, in cui le lamine (53C, 53D, 53E, 53G, 53R) sono parallele e/o incrociate tra di loro.
- 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 18, in cui le lamine (53G) sono compattate a fisarmonica.
- 21. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno l'elemento indotto comprende una superficie convessa.
- 22. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui in alternativa alla lega metallica, l'elemento indotto (13) comprende una lega di materiale a comportamento metallico, ad esempio tecnopolimeri elettroconduttivi .
- 23. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento induttore (11) è conformato almeno in parte a spirale, è rivestito da una guaina dielettrica oppure è schermato da materiale dielettrico, e in cui tale spirale attraversa l'elemento indotto (13) in modo che due parti della spirale si trovano da lati opposti dell'elemento indotto (13).
- 24. Uso di un dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per il riscaldamento ambientale.
- 25. Kit per la realizzazione di un dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente: - un elemento induttore (11), e/o - un elemento indotto (13), e/o - un primo elemento dielettrico (12), da porsi tra 1'elemento induttore (11) ed elemento indotto (13), dove l'elemento indotto (13) comprende una lega metallica contenente un primo metallo o una prima miscela di metalli in percentuale compresa tra il 90% e il 99% in peso sul totale e contenente un secondo metallo o una seconda miscela di metalli in percentuale compresa tra 1% e 10% in peso sul totale; caratterizzato dal fatto che il primo metallo è un metallo amagnetico, ad esempio diamagnetico o paramagnetico o antiferromagnetico, o dal fatto che la prima miscela di metalli comprende esclusivamente metalli non magnetici, e dal fatto che il secondo metallo è un metallo ferromagnetico o ferrimagnetico, o dal fatto che la seconda miscela di metalli comprende esclusivamente metalli ferromagnetici o ferrimagnetici.
- 26. Kit secondo la rivendicazione 24, in cui in alternativa alla lega metallica, l'elemento indotto (13) comprende una lega di materiale a comportamento metallico, ad esempio tecnopolimeri elettroconduttivi.
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