IT201600100583A1 - Mattonella per pavimentazione - Google Patents

Mattonella per pavimentazione

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IT201600100583A1
IT201600100583A1 IT102016000100583A IT201600100583A IT201600100583A1 IT 201600100583 A1 IT201600100583 A1 IT 201600100583A1 IT 102016000100583 A IT102016000100583 A IT 102016000100583A IT 201600100583 A IT201600100583 A IT 201600100583A IT 201600100583 A1 IT201600100583 A1 IT 201600100583A1
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piezoelectric
tile
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Alessio Calcagni
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Luche S R L
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    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F15/00Flooring
    • E04F15/02Flooring or floor layers composed of a number of similar elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure with non-rectangular cross-section orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal, circular
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Description

“Mattonella per pavimentazione”
La presente invenzione riguarda il campo della produzione di energia elettrica.
In particolare, la presente invenzione ha per oggetto mattonella per pavimentazione in grado di produrre energia elettrica.
La continua crescita del fabbisogno energetico mondiale ha reso necessario un continuo sviluppo della tecnica nel campo della produzione di energia.
La necessità di ottenere energia, evitando al contempo di produrre i danni ambientali propri per esempio dei combustibili fossili, ha fatto si che negli ultimi anni si tentasse di indirizzare la ricerca verso possibili fonti per la produzione di energia pulita.
Fra le numerosi soluzioni possibili una in particolare si basa sullo sfruttamento dell’effetto piezoelettrico, ovvero la proprietà di alcuni materiali cristallini di polarizzarsi, generando una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione, producendo in questo modo una corrente elettrica che può essere immagazzinata ed in seguito utilizzata.
Un possibile modo noto per sfruttare in maniera efficiente la piezoelettricità di alcuni materiali è quello di inserirli all’interno di contenitori destinati ad essere installati al di sotto della pavimentazione di luoghi ad elevata affluenza di visitatori.
In questo modo le persone che passano sopra il dispositivo garantiscono un continuo sollecitamento del materiale piezoelettrico permettendo di ottenere buoni risultati in termini di produzione energetica.
Tuttavia i sistemi presentati dall’arte nota, anche a causa della natura innovativa di questo tipo di approccio, presentano una serie di problematiche che ne rendono non sufficientemente vantaggioso un utilizzo su larga scala.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre una mattonella per pavimentazione che superi almeno alcuni degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione una mattonella per pavimentazione facilmente installabile, sulla quale sia semplice eseguire operazioni di manutenzione e che permetta di ottimizzare l’efficienza di conversione dell’energia meccanica applicata sulla mattonella in energia elettrica.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una mattonella per pavimentazione, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. Secondo la presente invenzione viene realizzata mattonella per pavimentazione che comprende: una pluralità di pile piezoelettriche, ciascuna di queste pile è realizzata sovrapponendo una pluralità di elementi piezoelettrici ed una prima pluralità di distanziatori elastici isolanti interposti fra ciascuna coppia di elementi piezoelettrici adiacenti; una pluralità di contenitori plastici ciascuno configurato per contenere una rispettiva pila piezoelettrica; almeno una scatola configurata per alloggiare almeno due contenitori plastici.
La mattonella comprende inoltre una scocca, configurata per alloggiare l’almeno una scatola, che comprende: una superficie superiore configurata per supportare una pavimentazione; un elemento di trasferimento della pressione, configurato per trasformare la pressione esercitata sulla superficie superiore della scocca in una compressione omogenea di tutte le pile piezoelettriche in essa contenute; un elemento di contenimento della almeno una scatola configurato per vincolare la scatola all’interno della scocca; dei mezzi elastici configurati per favorire il ritorno da una configurazione di compressione ad una configurazione di riposo quando viene rimossa la pressione esercitata sulla superficie superiore della scocca; un elemento inferiore di chiusura della scocca.
La presente invenzione riguarda inoltre un kit per la realizzazione di un pavimento che generi energia che comprende: una pluralità di mattonelle per pavimentazione secondo le rivendicazioni secondo la presente invenzione ed almeno una batteria configurata per essere connessa elettricamente alle mattonelle.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una mattonella per pavimentazione, come illustrato negli uniti disegni in cui:
- la figura 1a mostra un esploso di una pila piezoelettrica di una mattonella per pavimentazione secondo una possibile forma realizzativa;
- la figura 1b mostra la stessa pila assemblata;
- la figura 2 mostra un esploso di un contenitore plastico di una mattonella per pavimentazione secondo la presente invenzione;
- la figura 3 mostra un esploso di una scatola di una mattonella per pavimentazione secondo la presente invenzione;
- la figura 4 mostra un esploso di una scocca secondo la presente invenzione.
- la figura 5 mostra una sezione della mattonella secondo la presente invenzione assemblata, è possibile vedere al suo interno i suoi elementi costitutivi.
Nelle Fig. 1a e 1b con 1 viene genericamente indicata una pila piezoelettrica che costituisce l’elemento di base della presente invenzione. La pila piezoelettrica viene realizzata sovrapponendo una pluralità di elementi piezoelettrici 2, secondo una forma realizzativa preferita sono presenti almeno 5 elementi piezoelettrici 2 realizzati tramite diaframmi in piezotite®, le polarità degli elementi piezoelettrici 2 vengono collegate elettricamente in parallelo.
Il cablaggio necessario a collegare gli elementi piezoelettrici 2 di ogni pila piezoelettrica 1 della mattonella per pavimentazione 100 converge in un elemento elettronico di controllo che permette di convertire il segnale prodotto dalla pila piezoelettrica 1 in corrente elettrica direttamente utilizzabile, per esempio da un sensore di temperatura, un ripetitore per almeno un segnale wireless, un sensore di pressione, un contapassi, un sistema di illuminazione, un interruttore contenuti nella mattonella, oppure immagazzinabile in una batteria esterna.
Tra ogni coppia di elementi piezoelettrici 2 adiacenti viene inserito un distanziatore 3, realizzato con un materiale elastico ed elettricamente isolante, preferibilmente siliconi, che consente di trasferire la pressione a tutti gli elementi piezoelettrici 2 della pila piezoelettrica 1 senza che ci sia però il rischio di sottoporla ad un’eccessiva sollecitazione. Il loro compito è infatti anche quello di smorzare parte della pressione esercitata permettendo di allungare la vita della pila stessa.
Vengono posti dei primi distanziatori 3 anche alle estremità della pila piezoelettrica, questi possono avere dimensioni differenti rispetto ai primi elementi distanziatori elastici 3 interposti fra due elementi piezoelettrici 2 adiacenti.
Quando la pila piezoelettrica 1 viene sottoposta ad una deformazione meccanica, nel caso qui descritto una compressione, gli elementi piezoelettrici 2 si polarizzano generando una differenza di potenziale che permette la generazione di energia elettrica.
Secondo una possibile forma realizzativa la pila piezoelettrica 1 comprende anche una pluralità di secondi distanziatori 4 aventi una forma anellare aperta realizzati anch’essi con un materiale elastico ed elettricamente isolante, ma più rigidi rispetto ai primi distanziatori 3.
Questi secondi distanziatori 4 sono disposti in maniera circonferenziale rispetto agli altri elementi costitutivi della pila piezoelettrica 1 in modo tale che una loro prima porzione racchiude almeno una parte di una rispettivo primo distanziatore ed in una seconda porzione almeno una parte di un rispettivo elemento piezoelettrico 2.
La funzione dei secondi distanziatori 4 è quella di massimizzare la deflessione dell’elemento piezoelettrico 2 durante la compressione della pila, andando in questo modo aumentare la produzione energetica, questo è possibile in quanto ciascun secondo distanziatore 4 è configurato per sostenere solamente un bordo esterno del rispettivo elemento piezoelettrico 2.
Inoltre, la struttura ad anello aperto dei secondi distanziatori 4 fornisce una guida per il cablaggio necessario al funzionamento della pila.
Preferibilmente, gli elementi piezoelettrici 2, i primi distanziatori 3 ed i secondi distanziatori 4 hanno una sezione circolare o quadrangolare con la dimensione laterale maggiore rispetto all’altezza.
In Fig. 1b viene mostrata nel dettaglio una pila piezoelettrica assemblata secondo la forma realizzativa che comprende i secondi distanziatori 4, viene anche mostrato come la seconda porzione del secondo distanziatore 4 posto alla base della pila circoscriva una spazio 5 vuoto, in quanto non ci sono ulteriori elementi piezoelettrici 2 al di sotto, che garantisce lo spazio necessario alla deformazione degli elementi piezoelettrici 2 durante la compressione della pila.
La pila piezoelettrica 1 appena definita è configurata per essere inserita in un contenitore plastico 6 di cui viene mostrato un esploso in Fig.2a.
Il contenitore plastico svolge la funzione di isolare la pila piezoelettrica dagli altri eventuali componenti della mattonella, è inoltre presente un foro passante 7 attraverso il quale può comodamente passare il cablaggio della pila piezoelettrica 1.
Il contenitore plastico 6 è a sua volta configurato per essere inserito in una scatola 8, della quale viene mostrato un esploso in Fig. 3, all’interno della quale possono essere alloggiate almeno due contenitori plastici 6, con la relativa pila piezoelettrica1.
Secondo una forma realizzativa preferita, mostrata nelle figure allegate a titolo esemplificativo e non limitativo, le scatole hanno una base quadrangolare e sono configurate per alloggiare 4 pile piezoelettriche 1. La scatola è divisa in compartimenti da un separatore dotato di fori passanti 10 che sono configurati per permettere il passaggio del cablaggio di ogni singola pila piezoelettrica 1 contenuta nella scatola 8.
In Fig.4 viene illustrato un esploso di una scocca 11 realizzata secondo la presente invenzione.
la struttura della scocca 11 comprende un elemento superficiale superiore 12 configurata per supportare una pavimentazione, per esempio: parquet, linoleum, moquette, piastrelle in ceramica o altri tipi di piastrelle.
È inoltre presente un elemento di trasferimento della pressione 13, configurato per trasformare la pressione esercitata sulla superficie superiore della scocca 11 in una compressione omogenea di tutte le pile piezoelettriche 1 in essa contenute.
L’elemento di trasferimento della pressione è formato da due piastre 13a e 13b ed un elemento di collegamento 13c. L’elemento di collegamento è configurato per collegare l’elemento di trasferimento della pressione ad un Elemento di contenimento 14 configurato per vincolare almeno una scatola 8 all’interno della scocca 11.
La piastra 13b è vincolata all’elemento di collegamento 13c e collegata alla piastra 13a tramite degli elementi elastici, per esempio delle molle. La struttura della scocca 11 è completata da un elemento inferiore di chiusura della scocca.
In uso, la mattonella per pavimentazione 100 completamente assemblata, di cui viene mostrata una sezione in Fig. 5, può assumere due configurazioni.
Nel caso in cui non sia esercitata nessuna pressione sulla mattonella essa assume una configurazione di riposo, nel momento in cui, per esempio, una persona cammina sulla mattonella, la pressione esercitata la fa passare in una configurazione di compressione, nella quale gli elementi piezoelettrici 2 vengono deformati meccanicamente.
Questa deformazione degli elementi piezoelettrici 2 ne causa la polarizzazione generando una differenza di potenziale, ai capi della pila piezoelettrica 1, che produce così una corrente elettrica.
Quando la pressione viene meno, perché la persona si è spostata, la mattonella ritorno nella configurazione di riposo.
La presente invenzione riguarda inoltre un kit per la realizzazione di un pavimento che generi energia. Il kit comprende una pluralità di mattonelle per pavimentazione 1 secondo la presente invenzione ed almeno una batteria adatta ad essere collegata elettricamente alle mattonelle e ad accumulare l’energia elettrica da esse prodotta.
Opzionalmente l’energia elettrica potrebbe essere utilizzata da degli attuatori in grado di sfruttare l’energia contenuta nelle batteria, o anche direttamente quella prodotta dalle mattonelle, per il proprio funzionamento, per esempio, si potrebbe connettere elettricamente alle batterie un sistema di illuminazione.
Vantaggiosamente la presenza di elementi elastici nella scocca e le caratteristiche meccaniche dei primi distanziatori elastici isolanti favoriscono il ritorno della mattonella per pavimentazione 100 dalla configurazione di compressione alla configurazione di riposo.
Questa caratteristica garantisce che dopo una sollecitazione la mattonella per pavimentazione 1 faccia in tempo a tornare in una configurazione di riposo prima di ricevere un’ulteriore sollecitazione, massimizzando l’efficienza riducendo il rischio che la mattonella rimanga sempre nella configurazione di compressione se le sollecitazioni a cui è sottoposta hanno una frequenza troppo elevata.
Inoltre, la forma e le dimensioni della scocca 11 possono essere facilmente adattate al tipo di pavimento al di sotto del quale si vuole installarla. Se si installa una pavimentazione a piastrelle la mattonella verrà realizzata della stessa dimensione della piastrella, nel caso invece di pavimentazioni a parquet o soluzioni simili la dimensione della mattonella non è influente è potrà essere decisa per esempio in funzione di criteri quali la facilità di trasporto e di posa.
La particolare forma strutturale della mattonella per pavimentazione secondo la presente invenzione permette ulteriormente un’elevata modularità della stessa, garantendo in questo modo un’elevata facilità di sostituzione delle singole componenti, per esempio nel caso in cui si verifichino guasti, senza dovere necessariamente l’intera mattonella per pavimentazione.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Mattonella per pavimentazione comprendente: - una pluralità di pile piezoelettriche, ciascuna di dette pile essendo realizzata mediante la sovrapposizione di una pluralità di elementi piezoelettrici ed una prima pluralità di distanziatori elastici isolanti interposti fra ciascuna coppia di elementi piezoelettrici adiacenti; - una pluralità di contenitori plastici ciascuno configurato per contenere una rispettiva pila piezoelettrica; - almeno una scatola configurata per alloggiare almeno due contenitori plastici; caratterizzata dal fatto di comprendere una scocca, configurata per alloggiare l’almeno una scatola, comprendente: - una superficie superiore configurata per supportare una pavimentazione; - un elemento di trasferimento della pressione, configurato per trasformare la pressione esercitata sulla superficie superiore della scocca in una compressione omogenea di tutte le pile piezoelettriche in essa contenute; - un elemento di contenimento della almeno una scatola configurato per vincolare la scatola all’interno della scocca; - mezzi elastici configurati per favorire il ritorno da una configurazione di compressione ad una configurazione di riposo quando viene rimossa la pressione esercitata sulla superficie superiore della scocca; - un elemento inferiore di chiusura della scocca.
  2. 2. Mattonella secondo la rivendicazione 1 in cui è compresa una seconda pluralità di distanziatori elastici isolanti, ciascun secondo distanziatore essendo un corpo anulare aperto e configurato per racchiudere in maniera circonferenziale in una sua prima porzione almeno una parte di un rispettivo primo distanziatore elastico isolante ed in una sua seconda porzione almeno una parte di un rispettivo elemento piezoelettrico.
  3. 3. Mattonella secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui gli elementi piezoelettrici, i primi distanziatori elastici isolanti ed i secondi distanziatori elastici isolanti hanno sezione circolare o quadrangolare con la dimensione laterale maggiore rispetto all’altezza.
  4. 4. Mattonella secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui ciascuna pila piezoelettrica presenta in ciascuna delle sue estremità un rispettivo distanziatore di dimensione differenti rispetto a quelle dei distanziatori elastici isolanti interposti fra due elementi piezoelettrici successivi della pila piezoelettrica.
  5. 5. Mattonella secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui è presente un cablaggio configurato per collegare elettricamente ciascuna pila piezoelettrica almeno con un rispettivo elemento elettronico di controllo.
  6. 6. Mattonella secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui in ogni elemento compreso in detta mattonella è presente almeno un passaggio configurato per permettere il passaggio di detto cablaggio.
  7. 7. Mattonella secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui la mattonella per pavimentazione è configurata per alloggiare almeno uno tra: un sensore di temperatura, un ripetitore per almeno un segnale wireless, un sensore di pressione, un contapassi, un sistema di illuminazione, un interruttore.
  8. 8. Mattonella secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui la scocca è configurata per supportare una tipologia di pavimentazione tra almeno: parquet, linoleum, moquette, piastrelle in ceramica. 9. kit per la realizzazione di un pavimento che generi energia caratterizzato dal fatto di comprendente: - una pluralità di mattonelle per pavimentazione secondo le rivendicazioni 1-8; - almeno una batteria configurata per essere connessa elettricamente a detta pluralità di mattonelle. 10. kit secondo la rivendicazione 9 in cui la batteria è configurata per alimentare un sistema almeno di illuminazione.
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WO2012080636A1 (fr) * 2010-12-17 2012-06-21 Ludovic Giraud Element de sol generateur d'energie electrique
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