IT201900015488A1 - Riscaldatore elettrico per elettrodomestico - Google Patents

Riscaldatore elettrico per elettrodomestico Download PDF

Info

Publication number
IT201900015488A1
IT201900015488A1 IT102019000015488A IT201900015488A IT201900015488A1 IT 201900015488 A1 IT201900015488 A1 IT 201900015488A1 IT 102019000015488 A IT102019000015488 A IT 102019000015488A IT 201900015488 A IT201900015488 A IT 201900015488A IT 201900015488 A1 IT201900015488 A1 IT 201900015488A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
electric heater
heating device
metal body
electric heating
heat
Prior art date
Application number
IT102019000015488A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Irca Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Irca Spa filed Critical Irca Spa
Priority to IT102019000015488A priority Critical patent/IT201900015488A1/it
Priority to EP20780338.8A priority patent/EP4025843B1/en
Priority to PCT/IB2020/058202 priority patent/WO2021044333A1/en
Publication of IT201900015488A1 publication Critical patent/IT201900015488A1/it

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2028—Continuous-flow heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F24H7/04—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
    • F24H7/0408—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply
    • F24H7/0433—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using electrical energy supply the transfer medium being water
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Cookers (AREA)

Description

RISCALDATORE ELETTRICO PER ELETTRODOMESTICO
Campo dell’invenzione
La presente invenzione riguarda un riscaldatore elettrico per un elettrodomestico, ad esempio per una macchina per la preparazione di bevande calde, un forno, una lavastoviglie, una lavabiancheria e/o asciugabiancheria.
Stato della tecnica
Gli elettrodomestici in cui è previsto il riscaldamento di un fluido, ad esempio acqua, prevedono uno o più riscaldatori che assolvono questa funzione.
La massa del riscaldatore è un fattore critico per assicurare il corretto funzionamento del riscaldatore e per poterlo controllare adeguatamente.
In particolare, la massa è un fattore critico per i riscaldatori che devono lavorare in un intervallo di temperatura controllato e più in particolare quando si ha uno scambio termico irregolare con il fluido da riscaldare.
E’ infatti richiesta una grande massa di materiale per poter mitigare le irregolarità di riscaldamento degli elementi scaldanti elettrici.
Una grande massa di materiale è importante anche per garantire l’inerzia termica che consente ai dispositivi di sicurezza di avere abbastanza tempo per intervenire, ad esempio interrompendo l’alimentazione elettrica, in caso di surriscaldamenti. Tipicamente, i dispositivi di sicurezza più semplici ed economici richiedono tempi relativamente lunghi per poter intervenire e richiedono perciò l’impiego di una grande quantità di massa di materiale.
Per poter utilizzare una quantità di massa inferiore, è necessario utilizzare dispositivi di sicurezza elettronici particolarmente complessi, e perciò costosi, per poter regolare l’elemento scaldante elettrico anche durante improvvisi sbalzi di temperatura che si possono verificare sia in caso di funzionamento normale sia di funzionamento anomalo.
E’ quindi sentita l’esigenza di riscaldatori elettrici per elettrodomestici più leggeri, ossia aventi una massa minore, e che possano essere controllati con dispositivi di sicurezza semplici ed economici.
Sommario dell’invenzione
Uno scopo della presente invenzione è di realizzare un riscaldatore elettrico per elettrodomestici che sia leggero, poco ingombrante e che possa essere efficacemente controllato con dispositivi di sicurezza semplici ed economici.
Un altro scopo della presente invenzione è di realizzare un riscaldatore elettrico che possa riscaldare più rapidamente il fluido e che possa essere controllato con dispositivi di sicurezza semplici ed economici, ad esempio di tipo elettromeccanico. Un ulteriore scopo della presente invenzione è di realizzare un tale riscaldatore elettrico che sia anche energeticamente efficiente.
La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante un riscaldatore elettrico per elettrodomestico comprendente
- un corpo metallico definente o provvisto di almeno un condotto per il passaggio di un fluido, in particolare acqua, da riscaldare;
- almeno un dispositivo scaldante elettrico, fissato al corpo metallico, atto a generare calore quando è alimentato elettricamente, e a trasmettere calore al corpo metallico per riscaldare il fluido in detto almeno un condotto;
- mezzi, in particolare mezzi di accumulo di calore, comprendenti un materiale a cambiamento di fase, o phase change material (PCM), vincolati al corpo metallico, il materiale a cambiamento di fase essendo atto a passare almeno da una prima fase ad una seconda fase, e viceversa, in un intervallo di temperatura da 80 a 140 °C o da 120 a 140 °C.
L’invenzione riguarda anche un elettrodomestico secondo la rivendicazione 12. Vantaggiosamente, il riscaldatore elettrico, in particolare il corpo metallico, è più leggero e perciò consente di avere un rapido riscaldamento, in particolare in una fase iniziale, ad esempio fino alla temperatura di utilizzo. Inoltre, il riscaldatore elettrico può essere equipaggiato con un dispositivo di sicurezza economico, ad esempio di tipo elettromeccanico, che di per sé richiede tempi di reazione relativamente lunghi. Infatti, il materiale a cambiamento di fase, o materiale PCM (phase change material), permette, in un prestabilito intervallo di temperatura, l’assorbimento di una quantità di calore che, venendo incamerata, rallenta in un intervallo di tempo l’incremento di temperatura dell’intero sistema, in particolare del corpo metallico, permettendo perciò al dispositivo di sicurezza elettromeccanico di interrompere l’alimentazione elettrica al dispositivo scaldante elettrico.
Vantaggiosamente, il materiale PCM assorbe poco calore in fase di riscaldamento iniziale, (che è perciò rapido), e consente di rallentare l’aumento di temperatura in un preciso intervallo della rampa di riscaldamento. L’energia assorbita, vantaggiosamente, può essere ceduta al fluido in un secondo momento.
In particolare, vantaggiosamente, il materiale PCM presenta un calore specifico relativamente basso quando è in una fase fisica, e un calore latente di cambio di fase alto ad una temperatura prestabilita.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell’invenzione.
Breve descrizione delle figure
Nella descrizione dell’invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che sono fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:
la Fig. 1 illustra schematicamente un primo esempio di riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;
la Fig.2 illustra schematicamente un’altra vista del riscaldatore elettrico di Fig.1; la Fig.3 illustra un grafico comparativo dell’andamento della temperatura nel tempo in un riscaldatore elettrico secondo l’invenzione e in un riscaldatore elettrico di confronto.
la Fig.4 illustra schematicamente un altro esempio di riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;
la Fig.5 illustra schematicamente un’altra vista del riscaldatore elettrico di Fig.4; la Fig.6 illustra schematicamente un altro esempio di riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;
la Fig.7 illustra schematicamente una parte del riscaldatore elettrico di Fig.6; la Fig.8 illustra schematicamente un altro esempio di riscaldatore elettrico secondo l’invenzione.
Gli stessi elementi o componenti hanno lo stesso numero di riferimento.
Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione
Con riferimento alle Figure, vengono descritte forme di realizzazione di un riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 secondo l’invenzione.
Un riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 è in particolare per un elettrodomestico, come ad esempio una macchina per la preparazione di bevande calde (ad esempio caffè o cappuccino), oppure un forno, in particolare un forno a vapore, oppure una lavastoviglie, oppure una lavabiancheria e/o asciugabiancheria.
Il riscaldatore 100, 200, 300, 400 serve in particolare per riscaldare un fluido, in particolare acqua o una soluzione acquosa. Ad esempio, il riscaldatore 100, 200, 300, 400 serve per riscaldare acqua allo stato liquido in modo da produrre acqua calda allo stato liquido o vapore.
Il riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 comprende:
un corpo metallico 101, 201, 301, 401 definente o provvisto di almeno un condotto 102, 202, 302, 402 per il passaggio di un fluido, in particolare acqua, da riscaldare; almeno un dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404, vincolato al corpo metallico 101, 201, 301, 401, atto a generare calore quando è alimentato elettricamente, e a trasmettere calore al corpo metallico 101, 201, 301, 401 per riscaldare il fluido in detto almeno un condotto 102, 202, 302, 402;
- mezzi 105, 205, 305, 405, in particolare mezzi di accumulo di calore, comprendenti un materiale a cambiamento di fase, o phase change material (PCM), vincolati al corpo metallico 101, 201, 301, 401,
il materiale a cambiamento di fase essendo atto a passare almeno da una prima fase ad una seconda fase, e viceversa, in un intervallo di temperatura da 80 a 140 °C, preferibilmente da 120 a 140 °C.
Vantaggiosamente, detti mezzi 105, 205, 305, 405 sono preferibilmente disposti in modo da poter assorbire parte del calore generato dall’almeno un dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404 e in modo da poter trasmettere il calore accumulato al corpo metallico 101, 201, 301, 401 per riscaldare il fluido in detto almeno un condotto 102, 202, 302, 402.
Più in particolare, il materiale a cambiamento di fase può assorbire il calore generato dal dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404 durante il cambiamento di fase. Preferibilmente, la suddetta prima fase è una fase solida, e la suddetta seconda fase è anch’essa una fase solida. Più in particolare, la prima fase è una fase solida e la seconda fase è una fase solida ricristallizzata. In altri termini, preferibilmente, il cambio di fase avviene mantenendo la consistenza solida.
I mezzi 105, 205, 305, 405 sono preferibilmente a contatto, preferibilmente direttamente a contatto, con detto almeno un dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404 e/o con detto corpo metallico 101, 201, 301, 401.
Preferibilmente, il rapporto m/M tra la massa “m” del materiale a cambiamento di fase e la massa “M” del corpo metallico 101, 201, 301, 401 è da 5 a 2. Preferibilmente, detto materiale a cambiamento di fase è selezionato dal gruppo comprendente tris(idrossimetil)etano, pentaeritritolo e un sale o una combinazione di sali.
Con particolare riferimento alle Fig. 1 e 2, un esempio di riscaldatore elettrico 100 secondo l’invenzione comprende un corpo metallico 101 realizzato preferibilmente in alluminio o lega di alluminio.
Nel corpo metallico 101 è inserito un tubo 103, che definisce il condotto 102 per il fluido da riscaldare. La parete esterna del tubo 103 è a contatto, in particolare direttamente a contatto, con una parete interna del corpo metallico 101. In questo modo, il corpo metallico 101 può trasmettere calore al tubo 103. Il tubo 103 è preferibilmente metallico, e preferibilmente è realizzato in acciaio.
Il tubo 103 comprende preferibilmente una o due porzioni di estremità che fuoriescono dal corpo metallico 101.
In una variante non illustrata, il tubo 103 non è previsto, e il corpo metallico 101 definisce il condotto 102 di passaggio per il fluido da riscaldare.
Sebbene sia illustrato un solo condotto 102, è possibile prevedere una pluralità di condotti 102, ad esempio due condotti 102.
Nel corpo metallico 101 è inserito un dispositivo scaldante elettrico 104. Il dispositivo scaldante elettrico 104 è preferibilmente un resistore corazzato. In particolare, il dispositivo scaldante elettrico 104 comprende un involucro metallico, ad esempio di acciaio, contenente almeno un elemento resistivo, ad esempio almeno un filo resistivo, che genera calore quando è alimentato elettricamente.
La superficie esterna del dispositivo scaldante elettrico 104, in particolare la superficie esterna del suo involucro, è a contatto, in particolare direttamente a contatto, con una parete interna del corpo metallico 101.
Il dispositivo scaldante elettrico 104 comprende preferibilmente una o due estremità che fuoriescono dal corpo metallico 101.
Sebbene sia illustrato un solo dispositivo scaldante elettrico 104, è possibile prevedere una pluralità di dispositivi scaldanti elettrici 104, ad esempio due dispositivi scaldanti elettrici 104.
Il dispositivo scaldante elettrico 104 e il condotto 102, in particolare il tubo 103, si estendono preferibilmente parallelamente fra loro.
I mezzi 105 sono disposti tra il condotto 102 e il dispositivo scaldante elettrico 104. In particolare, i mezzi 105 sono disposti in una cavità del corpo metallico 101. La cavità è sigillata, in modo da impedire la fuoriuscita dei mezzi 105.
La cavità, preferibilmente longitudinale, in cui sono disposti i mezzi 105 si estende preferibilmente parallelamente al condotto 102 e/o al dispositivo scaldante elettrico 104. Preferibilmente, la cavità, e perciò i mezzi 105, si estendono per tutta o parte, ad esempio dal 50 al 100%, della lunghezza della porzione del condotto 102 e/o della porzione del dispositivo scaldante elettrico 104 che sono all’interno del corpo metallico 101.
I mezzi 105 comprendono o sono costituiti da una massa di materiale a cambiamento di fase. Tale massa di materiale a cambiamento di fase è in particolare sigillata all’interno della cavità del corpo metallico 101.
Il riscaldatore elettrico 101 è preferibilmente un riscaldatore del tipo “flow through heater”. Preferibilmente, il riscaldatore elettrico 101 definisce un asse longitudinale. Preferibilmente, il dispositivo scaldante elettrico 104, il condotto 102 e detti mezzi 105 si estendono parallelamente a detto asse longitudinale.
Il riscaldatore elettrico 100 comprende almeno un almeno un dispositivo di sicurezza (non illustrato), preferibilmente elettromeccanico, atto ad interrompere l’alimentazione elettrica al dispositivo scaldante elettrico 104 quando raggiunge una temperatura prestabilita, preferibilmente maggiore o uguale a 130 °C. Preferibilmente il dispositivo di sicurezza elettromeccanico comprende almeno un fusibile e/o almeno un elemento bimetallico. Il dispositivo di sicurezza è fissato al corpo metallico 101. In particolare, il dispositivo di sicurezza è preferibilmente fissato alla superficie esterna del corpo metallico 101.
Con particolare riferimento alle Fig.4 e 5, un altro esempio di riscaldatore elettrico 200 secondo l’invenzione comprende un corpo metallico 201 realizzato preferibilmente in alluminio o lega di alluminio.
Nel corpo metallico 201 è inserito un tubo 203, che definisce il condotto 202 per il fluido da riscaldare. La parete esterna del tubo 203 è a contatto, in particolare direttamente a contatto, con una parete interna del corpo metallico 201. In questo modo, il corpo metallico 201 può trasmettere calore al tubo 203. Il tubo 203 è preferibilmente metallico, e preferibilmente è realizzato in acciaio.
Il tubo 203 comprende preferibilmente una o due porzioni di estremità che fuoriescono dal corpo metallico 201.
In una variante non illustrata, il tubo 203 non è previsto, e il corpo metallico 201 definisce il condotto 202 di passaggio per il fluido da riscaldare.
Sebbene sia illustrato un solo condotto 202, è possibile prevedere una pluralità di condotti 202, ad esempio due condotti 202.
Nel corpo metallico 201 è inserito un dispositivo scaldante elettrico 204. Il dispositivo scaldante elettrico 204 è preferibilmente un resistore corazzato. In particolare, il dispositivo scaldante elettrico 204 comprende un involucro metallico, ad esempio di acciaio, contenente almeno un elemento resistivo, ad esempio almeno un filo resistivo, che genera calore quando è alimentato elettricamente.
La superficie esterna del dispositivo scaldante elettrico 204, in particolare la superficie esterna del suo involucro, è a contatto, in particolare direttamente a contatto, con una parete interna del corpo metallico 201.
Il dispositivo scaldante elettrico 204 comprende preferibilmente una o due estremità che fuoriescono dal corpo metallico 201.
Sebbene sia illustrato un solo dispositivo scaldante elettrico 204, è possibile prevedere una pluralità di dispositivi scaldanti elettrici 204, ad esempio due dispositivi scaldanti elettrici 204.
Il dispositivo scaldante elettrico 204 e il condotto 202, in particolare il tubo 203, si estendono preferibilmente parallelamente fra loro.
I mezzi 205 sono preferibilmente disposti, almeno parzialmente, intorno a detto almeno un condotto 202 e a detto dispositivo scaldante elettrico 204.
In particolare, i mezzi 205 sono disposti in una rispettiva cavità del corpo metallico 201. Il corpo metallico 201 è infatti provvisto di una pluralità di cavità, separate fra loro da pareti di separazione o setti 208. Alcune cavità affiancano almeno il condotto 202 e altre cavità affiancano il dispositivo scaldante elettrico 204.
Le cavità sono sigillate, in modo da impedire la fuoriuscita dei mezzi 205.
Le cavità, preferibilmente longitudinali, in cui sono disposti i mezzi 205 si estendono preferibilmente parallelamente al condotto 202 e/o al dispositivo scaldante elettrico 204. Preferibilmente, le cavità, e perciò i mezzi 205, si estendono per tutta o parte, ad esempio dal 50 al 100%, della lunghezza della porzione del condotto 202 e/o della porzione del dispositivo scaldante elettrico 204 che sono all’interno del corpo metallico 201.
I mezzi 205 comprendono o sono costituiti da una massa di materiale a cambiamento di fase. Sono perciò previste una pluralità di masse di materiale a cambiamento di fase, e ciascuna massa è sigillata in una rispettiva cavità.
Il riscaldatore elettrico 201 è preferibilmente un riscaldatore del tipo “flow through heater”. Preferibilmente, il riscaldatore elettrico 201 definisce un asse longitudinale. Preferibilmente, il dispositivo scaldante elettrico 204, il condotto 202 e detti mezzi 205 si estendono parallelamente a detto asse longitudinale.
Il riscaldatore elettrico 200 comprende almeno un almeno un dispositivo di sicurezza 209, preferibilmente elettromeccanico, atto ad interrompere l’alimentazione elettrica al dispositivo scaldante elettrico 204 quando raggiunge una temperatura prestabilita, preferibilmente maggiore o uguale a 130 °C. Preferibilmente il dispositivo di sicurezza elettromeccanico 209 comprende almeno un fusibile e/o almeno un elemento bimetallico. Il dispositivo di sicurezza è fissato al corpo metallico 201. In particolare, il dispositivo di sicurezza 209 è preferibilmente fissato alla superficie esterna del corpo metallico 201.
Con particolare riferimento alle Fig. 6 e 7, viene descritto un altro esempio di riscaldatore elettrico 300 secondo l’invenzione. Il corpo metallico 301 del riscaldatore elettrico 300 è in particolare un tubo, il quale definisce il condotto 302 per il fluido da riscaldare.
Il corpo metallico 301 è preferibilmente realizzato in acciaio. Il corpo metallico 301, ossia il tubo, ha preferibilmente sezione circolare.
Il dispositivo scaldante elettrico 304, preferibilmente, comprende almeno una pista elettricamente conduttiva 341 atta a generare calore quando è alimentata elettricamente. La pista conduttiva 341 è in particolare realizzata in metallo. La pista conduttiva 341 è preferibilmente vincolata ad almeno uno strato elettricamente isolante. Ad esempio, la pista conduttiva 341 è disposta su almeno uno strato elettricamente isolante, ad esempio elastomerico.
La pista conduttiva 341 può essere ad esempio realizzata mediante asportazione di materiale da una lamina metallica, ad esempio mediante etching chimico, per cui è sostanzialmente una lamina conduttiva; oppure può essere realizzata mediante la tecnologia thick film.
La pista conduttiva 341 ha preferibilmente uno spessore da 10 a 100 µm (micron). Il dispositivo scaldante elettrico 304 è disposto almeno parzialmente intorno al condotto 302. In particolare, il dispositivo scaldante elettrico 304 è disposto almeno parzialmente intorno al corpo metallico 301, e preferibilmente è a contatto, in particolare direttamente a contatto, con la superficie esterna del corpo metallico 301 che delimita il condotto 302.
Preferibilmente, dispositivo scaldante elettrico 304 è avvolto intorno, ad esempio completamente intorno, al corpo metallico 301.
Il dispositivo scaldante elettrico 304 è disposto tra il condotto 302 e i mezzi 305, ossia tra il corpo metallico 301 e i mezzi 305.
I mezzi 305 comprendono o sono costituiti da almeno un foglio o strato, ad esempio un foglio o uno strato. Il foglio può essere realizzato in materiale a cambiamento di fase, e preferibilmente il foglio è solido, in particolare sostanzialmente non-poroso. In alternativa, particelle, ad esempio micro-particelle, di materiale a cambiamento di fase sono inglobate nel foglio. Il foglio è ad esempio spugnoso, o poroso, e comprende al suo interno le particelle di materiale a cambiamento di fase. Il foglio è preferibilmente realizzato in materiale diverso rispetto al materiale a cambiamento di fase, ed è ad esempio realizzato in un materiale metallico termicamente conduttivo.
I mezzi 305, in particolare il foglio, sono preferibilmente a contatto, preferibilmente direttamente a contatto, con il dispositivo scaldante elettrico 304.
I mezzi 305, in particolare il foglio, sono disposti almeno parzialmente intorno al dispositivo scaldante elettrico 304. Ad esempio, i mezzi 305, in particolare il foglio, sono disposti completamente intorno al dispositivo scaldante elettrico 304.
Preferibilmente, il corpo metallico 301, il dispositivo scaldante elettrico 304 e i mezzi 305 sono coassiali fra loro.
Preferibilmente, i mezzi 305 e il dispositivo scaldante elettrico 304 hanno sostanzialmente la stessa estensione longitudinale.
Preferibilmente, i mezzi 305 e il dispositivo scaldante elettrico 304 si estendono dal 50 al 100% dell’estensione longitudinale del corpo metallico 301.
Il riscaldatore elettrico 300 comprende almeno un dispositivo di sicurezza 309, preferibilmente elettromeccanico, atto ad interrompere l’alimentazione elettrica al dispositivo scaldante elettrico 304 quando raggiunge una temperatura prestabilita, preferibilmente maggiore o uguale a 130 °C. Preferibilmente il dispositivo di sicurezza elettromeccanico 309 comprende almeno un fusibile e/o almeno un elemento bimetallico. Il dispositivo di sicurezza 309 è fissato ai mezzi 305. In particolare, il dispositivo di sicurezza 309 è preferibilmente fissato alla superficie esterna dei mezzi 305.
Con particolare riferimento alla Fig. 8, viene descritto un altro esempio di riscaldatore elettrico 400 secondo l’invenzione. Il corpo metallico 401 del riscaldatore elettrico 400 è in particolare un tubo, il quale definisce il condotto 402 per il fluido da riscaldare.
Il corpo metallico 401 è preferibilmente realizzato in acciaio. Il corpo metallico 401, ossia il tubo, ha preferibilmente sezione circolare.
I mezzi 405 comprendono o sono costituiti da almeno un foglio o strato, ad esempio un foglio o uno strato. Il foglio può essere realizzato in materiale a cambiamento di fase, e preferibilmente il foglio è solido, in particolare sostanzialmente non-poroso. In alternativa, particelle, ad esempio micro-particelle, di materiale a cambiamento di fase sono inglobate nel foglio. Il foglio è ad esempio spugnoso, o poroso, e comprende al suo interno le particelle di materiale a cambiamento di fase. Il foglio è preferibilmente realizzato in materiale diverso rispetto al materiale a cambiamento di fase, ed è ad esempio realizzato in un materiale metallico termicamente conduttivo.
I mezzi 405, in particolare il foglio, sono preferibilmente a contatto, preferibilmente direttamente a contatto, con la superficie esterna del corpo metallico 401 che delimita il condotto 402.
I mezzi 405, in particolare il foglio, sono disposti almeno parzialmente intorno al corpo metallico 401. Ad esempio, i mezzi 405, in particolare il foglio, sono disposti completamente intorno al corpo metallico 401.
I mezzi 405 sono preferibilmente a contatto, preferibilmente direttamente a contatto, con il dispositivo scaldante elettrico 404.
Il dispositivo scaldante elettrico 404, preferibilmente, comprende almeno una pista elettricamente conduttiva 441, atta a generare calore quando è alimentata elettricamente. La pista elettricamente conduttiva è ad esempio realizzata in metallo. La pista conduttiva 441 è preferibilmente vincolata ad almeno uno strato elettricamente isolante. Ad esempio, la pista conduttiva 441 è disposta su almeno uno strato elettricamente isolante, ad esempio elastomerico.
La pista conduttiva 441 può essere ad esempio realizzata mediante asportazione di materiale da una lamina metallica, ad esempio mediante etching chimico, per cui è sostanzialmente una lamina conduttiva; oppure può essere realizzata mediante la tecnologia thick film.
La pista conduttiva 441 ha preferibilmente uno spessore da 10 a 100 µm (micron). Il dispositivo scaldante elettrico 404 è disposto almeno parzialmente intorno ai mezzi 405, e perciò anche al condotto 402. Preferibilmente, dispositivo scaldante elettrico 404 è avvolto intorno, ad esempio completamente intorno, ai mezzi 405. I mezzi 405, in particolare il foglio, sono disposti tra il condotto 302 e il dispositivo scaldante elettrico 404, ossia tra il corpo metallico 401 e il dispositivo scaldante elettrico 404.
Preferibilmente, il corpo metallico 401, il dispositivo scaldante elettrico 404 e i mezzi 405 sono coassiali fra loro.
Preferibilmente, i mezzi 405 e il dispositivo scaldante elettrico 404 hanno sostanzialmente la stessa estensione longitudinale.
Preferibilmente, i mezzi 405 e il dispositivo scaldante elettrico 404 si estendono dal 50 al 100% dell’estensione longitudinale del corpo metallico 401.
Il riscaldatore elettrico 400 comprende almeno un almeno un dispositivo di sicurezza (non illustrato), preferibilmente elettromeccanico, atto ad interrompere l’alimentazione elettrica al dispositivo scaldante elettrico 404 quando raggiunge una temperatura prestabilita, preferibilmente maggiore o uguale a 130 °C. Preferibilmente, il dispositivo di sicurezza elettromeccanico comprende almeno un fusibile e/o almeno un elemento bimetallico. Il dispositivo di sicurezza è fissato, ad esempio, al corpo metallico 401.
In tutte le forme di realizzazione, preferibilmente, il riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 è configurato come descritto di seguito.
Considerando una rampa di temperatura crescente – ad esempio da 20 a 160°C – generata dal calore prodotto dall’almeno un dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404 – il quale preferibilmente sviluppa una potenza costante – e dividendo tale rampa in due tratti consecutivi definenti un intervallo di temperatura uguale fra loro, il primo tratto (ad esempio da 20 a 90 °C) avente un primo massimo di temperatura raggiunto in un primo tempo “t1” e il secondo tratto (ad esempio da 90 a 160 °C) avente un secondo massimo di temperatura, maggiore del primo massimo, raggiunto in un secondo tempo “t2”;
in cui durante il primo tratto l’assorbimento di calore di detto materiale a cambiamento di fase è determinato solo dal suo calore specifico, e durante il secondo tratto l’assorbimento di calore di detto materiale a cambiamento di fase è determinato dalla sommatoria del calore specifico e del calore latente di cambio fase di detto materiale a cambiamento di fase;
il riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 è configurato in modo che il rapporto tra il primo tempo “t1” e il secondo tempo “t2” è minore di 1.
Con riferimento alla Fig. 3 è descritto un effetto vantaggioso di un riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 secondo l’invenzione, in particolare rispetto ad un riscaldatore elettrico di confronto, che invece non è provvisto dei mezzi 105, 205, 305, 405.
In particolare, la curva β rappresenta l’andamento della temperatura nel tempo in un riscaldatore di confronto, e la curva γ rappresenta l’andamento della temperatura nel tempo in un riscaldatore 100, 200, 300, 400.
La pendenza della curva β, che è lineare o sostanzialmente lineare, dipende sostanzialmente solo dalla massa da riscaldare e dalla potenza erogata dal dispositivo scaldante.
Considerando, ad esempio, che il punto di funzionamento desiderato sia in entrambi i casi intorno a 120 °C, il riscaldatore elettrico di confronto raggiunge tale temperatura in circa 7 secondi. Inoltre, si nota che un dispositivo di sicurezza avrebbe circa 5 secondi per interrompere l’alimentazione elettrica prima che il riscaldatore elettrico di confronto raggiunga una temperatura critica pari, ad esempio, a 180 °C.
Dalla curva γ si nota che, vantaggiosamente, si ha un iniziale aumento di velocità di riscaldamento, in particolare circa due volte più rapida rispetto al riscaldatore di confronto. Nel tratto A-B, in cui si ha una transizione di fase del materiale PCM, si ha invece un drastico rallentamento della velocità di riscaldamento, in particolare del corpo metallico 101, 201, 301, 401. Infatti, nell’intervallo A-B, il materiale PCM assorbe molto calore a causa del cambio di fase in atto. Perciò, nel tratto A-B, il dispositivo di sicurezza ha più tempo per intervenire interrompendo l’alimentazione elettrica del dispositivo scaldante elettrico 104, 204, 304, 404. Il calore assorbito dal materiale PCM può essere successivamente trasmesso al corpo metallico 101, 201, 301, 401 per riscaldare il fluido nel condotto 102, 202, 302, 402.
Vantaggiosamente, il riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400 può avere un peso complessivo inferiore rispetto al riscaldatore di confronto, in particolare il corpo metallico 101, 201, 301, 401 può essere più leggero, e si può utilizzare un dispositivo di sicurezza elettromeccanico.
L’invenzione riguarda anche un elettrodomestico (non illustrato) comprendente almeno un riscaldatore elettrico 100, 200, 300, 400, detto elettrodomestico essendo preferibilmente una macchina per la preparazione di bevande calde, oppure un forno, oppure una lavastoviglie, oppure una lavabiancheria e/o asciugabiancheria.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) per elettrodomestico comprendente - un corpo metallico (101, 201, 301, 401) definente o provvisto di almeno un condotto (102, 202, 302, 402) per il passaggio di un fluido, in particolare acqua, da riscaldare; - almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404), fissato al corpo metallico (101, 201, 301, 401), atto a generare calore quando è alimentato elettricamente, e a trasmettere calore al corpo metallico (101, 201, 301, 401) per riscaldare il fluido in detto almeno un condotto (102, 202, 302, 402); - mezzi (105, 205, 305, 405), in particolare mezzi di accumulo di calore, comprendenti un materiale a cambiamento di fase, o phase change material (PCM), vincolati al corpo metallico (101, 201, 301, 401), il materiale a cambiamento di fase essendo atto a passare almeno da una prima fase ad una seconda fase, e viceversa, in un intervallo di temperatura da 80 a 140 °C o da 120 a 140 °C.
  2. 2. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi (105, 205, 305, 405) sono disposti in modo da poter assorbire parte del calore generato dall’almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404) e in modo da poter trasmettere il calore accumulato al corpo metallico (101, 201, 301, 401) per riscaldare il fluido in detto almeno un condotto (102, 202, 302, 402).
  3. 3. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi (105, 205, 305, 405) sono a contatto, preferibilmente direttamente a contatto, con detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404) e/o con detto corpo metallico (101, 201, 301, 401).
  4. 4. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (105, 405) sono disposti, almeno parzialmente, tra detto almeno un condotto (102, 402) e detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 404); oppure in cui detto dispositivo scaldante elettrico (304) è disposto tra detto almeno un condotto (302) e detti mezzi (305).
  5. 5. Riscaldatore elettrico (100, 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (105, 205) sono disposti in almeno una cavità del corpo metallico (101, 201).
  6. 6. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204) è un resistore corazzato disposto nel corpo metallico (101, 201), oppure in cui detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (304, 404) comprende almeno una pista elettricamente conduttiva (341, 441) vincolata ad almeno uno strato elettricamente isolante.
  7. 7. Riscaldatore elettrico (200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (205, 305, 405) sono disposti almeno parzialmente intorno al condotto (202, 302, 402) e/o in cui detti mezzi (205, 305) sono disposti almeno parzialmente intorno a detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (204, 304).
  8. 8. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale a cambiamento di fase è selezionato dal gruppo comprendente tris(idrossimetil)etano, pentaeritritolo e un sale o una combinazione di sali.
  9. 9. Riscaldatore elettrico (300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (305, 405) comprendono almeno un foglio, in cui detto almeno un foglio è realizzato in detto materiale a cambiamento di fase oppure in cui particelle di detto materiale a cambiamento di fase sono inglobate in detto almeno un foglio.
  10. 10. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un dispositivo di sicurezza (209, 309), in particolare elettromeccanico, atto ad interrompere l’alimentazione elettrica all’almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404) quando detto almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404) raggiunge una temperatura prestabilita, preferibilmente maggiore o uguale a 130 °C; preferibilmente in cui detto dispositivo di sicurezza (209, 309) comprende almeno un fusibile e/o almeno un elemento bimetallico.
  11. 11. Riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui considerando una rampa di temperatura crescente generata dal calore prodotto dall’almeno un dispositivo scaldante elettrico (104, 204, 304, 404) e dividendo tale rampa in due tratti consecutivi definenti un intervallo di temperatura uguale fra loro, il primo tratto avente un primo massimo di temperatura raggiunto in un primo tempo (t1) e il secondo tratto avente un secondo massimo di temperatura, maggiore del primo massimo, raggiunto in un secondo tempo (t2); in cui durante il primo tratto l’assorbimento di calore di detto materiale a cambiamento di fase è determinato solo dal suo calore specifico, e durante il secondo tratto l’assorbimento di calore di detto materiale a cambiamento di fase è determinato dalla sommatoria del calore specifico e del calore latente di cambio fase di detto materiale a cambiamento di fase; il riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) è configurato in modo che il rapporto tra il primo tempo (t1) e il secondo tempo (t2) è minore di 1.
  12. 12. Elettrodomestico comprendente almeno un riscaldatore elettrico (100, 200, 300, 400) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto elettrodomestico essendo preferibilmente una macchina per la preparazione di bevande calde, oppure un forno, oppure una lavastoviglie, oppure una lavabiancheria e/o asciugabiancheria.
IT102019000015488A 2019-09-03 2019-09-03 Riscaldatore elettrico per elettrodomestico IT201900015488A1 (it)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102019000015488A IT201900015488A1 (it) 2019-09-03 2019-09-03 Riscaldatore elettrico per elettrodomestico
EP20780338.8A EP4025843B1 (en) 2019-09-03 2020-09-03 Electric heater for household appliance
PCT/IB2020/058202 WO2021044333A1 (en) 2019-09-03 2020-09-03 Electric heater for household appliance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102019000015488A IT201900015488A1 (it) 2019-09-03 2019-09-03 Riscaldatore elettrico per elettrodomestico

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201900015488A1 true IT201900015488A1 (it) 2021-03-03

Family

ID=69158235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102019000015488A IT201900015488A1 (it) 2019-09-03 2019-09-03 Riscaldatore elettrico per elettrodomestico

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4025843B1 (it)
IT (1) IT201900015488A1 (it)
WO (1) WO2021044333A1 (it)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687706A (en) * 1995-04-25 1997-11-18 University Of Florida Phase change material storage heater
DE102009057904A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertragungsrohr
WO2016016428A1 (fr) * 2014-07-31 2016-02-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de stockage d'énergie par matériau à changement de phase et un procédé de stockage associé
WO2017099512A1 (ko) * 2015-12-10 2017-06-15 박정준 온수가열장치 및 이를 이용한 전기 보일러
CH711968A1 (de) * 2015-12-28 2017-06-30 C3 Casting Competence Center Gmbh Durchlauferhitzer.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687706A (en) * 1995-04-25 1997-11-18 University Of Florida Phase change material storage heater
DE102009057904A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertragungsrohr
WO2016016428A1 (fr) * 2014-07-31 2016-02-04 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de stockage d'énergie par matériau à changement de phase et un procédé de stockage associé
WO2017099512A1 (ko) * 2015-12-10 2017-06-15 박정준 온수가열장치 및 이를 이용한 전기 보일러
CH711968A1 (de) * 2015-12-28 2017-06-30 C3 Casting Competence Center Gmbh Durchlauferhitzer.

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021044333A1 (en) 2021-03-11
EP4025843B1 (en) 2024-06-19
EP4025843A1 (en) 2022-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1217477A (en) Heat pipe apparatus
US7286752B2 (en) Device for heating a liquid for domestic appliance, domestic appliance fitted with said device
US9322126B2 (en) Domestic appliance comprising a thermoelectric heat pump
CA2690268A1 (en) Steam generator, cooking device, method for the operation and manufacture of a steam generator and method for cooling of a heating device
WO2013024286A2 (en) Flow heaters
WO2008044180A2 (en) Steam generator having a hot surface and means for spraying water on the hot surface
JP6001889B2 (ja) 複合サイクル発電システムの起動装置および同システムを組み立てる方法
IT201900015488A1 (it) Riscaldatore elettrico per elettrodomestico
CN210538917U (zh) 冷却构件及其低温烟具
US8285128B2 (en) Steam generator for a household appliance, heatable using a heat accumulator
KR100445007B1 (ko) 전자사진 화상형성장치의 정착 장치
WO2016192685A1 (zh) 一种便携式蒸汽发生器
JP2016213074A (ja) 流体加熱装置
JP2002005522A (ja) 立ち上がりの早い電気温水器
JP2019190668A (ja) 蓄熱式温水装置
KR101633320B1 (ko) 초절전 전기 순간 온수기
JP2009030912A (ja) 蓄熱装置
JP4481870B2 (ja) 加熱調理器
JP5875024B2 (ja) 過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法
CN108618606B (zh) 电水壶
EP1998597B1 (en) Heating device
ATE453307T1 (de) Beheizbare leitung
KR102363738B1 (ko) 이탈방지기능과 방수기능을 갖는 선택발열형 카트리지히터
EP3879200B1 (en) Radiator with temperature limitation
KR20030073283A (ko) 전기 히터장치