ITMI970464U1 - Dispositivo per il condizionamento termico di oggetti suscettibili di essere contattati dal corpo umano particolarmente per letti o simili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo per il condizionamento termico di oggetti suscettibili di essere contattati dal corpo umano, particolarmente per letti o sim

La possibilità di condizionare termicamente la camera da letto o più semplicemente il letto in modo tale da creare condizioni ambientali di benessere svincolate dallo stato climatico esterno è un'esigenza sempre più sentita soprattutto in quei luoghi dove più estreme sono le temperature notturne.

Benché molto sia stato fatto nell'ambito del riscaldamento, ad esempio mediante il riscaldamento globale della camera attraverso condizionatori termici, superfici radianti a pavimento, a parete, mobili, ecc., oppure riscaldamento locale del letto attraverso termocoperte ad alimentazione elettrica o più semplicemente con piccoli contenitori di acqua calda, sono sicuramente più limitate, a tutt'oggi, le proposte commerciali nell'ambito del raffreddamento.

Tra i vari sistemi attualmente impiegati per ottenere condizioni ambientali più favorevoli, in presenza di temperature esterne elevate, uno dei più diffusi ed economici è costituito dalla ventilazione forzata che si basa sull'uso della convezione forzata quale veicolo per l'asportazione del calore corporeo in esubero. Questo sistema presenta però diversi lmit, tra i quali una ridotta efficacia globale con temperature ambientali superiori ai 30°C e praticamente un effetto nullo su quelle parti del corpo a diretto contatto del letto o comunque schermate dal flusso di aria generato dalla ventilazione forzata.

Inoltre, i dispositivi impiegati per ottenere una ventilazione forzata, come ad esempio pale rotanti, o ventilatori in genere, sono molto spesso sorgente di rumori fastidiosi e le correnti d'aria generate possono risultare dannose per l'organismo.

Per migliorare le condizioni ambientali quando la temperatura esterna è eccessivamente elevata, vengono anche impiegati condizionatori termici. I condizionatori termici realizzano, nell'ambiente in cui sono installati, la temperatura di comfort voluta e modificano, per un più alto benessere, l'umidità relativa dell'aria. Anche questi apparecchi non sono però esenti da inconvenienti in quanto, ad esempio, presentano elevati costi d'acquisto e necessitano di personale specializzato per la messa in opera. Inoltre, tali dispositivi presentano anche consumi considerevoli di energia elettrica e possono favorire l'insorgere di problemi fisici, particolarmente a carico delle vie respiratorie, nonché di dolori muscolari dovuti al repentino "passaggio da un ambiente caldo all'ambiente condizionato e viceversa.

Per creare condizioni ambientali più favorevoli, atte a consentire il sonno nonostante le elevate temperature esterne, sono anche impiegati materassi ad acqua. In questo caso, la presenza di una grossa quantità di acqua a diretto contatto con il corpo e ad una temperatura inferiore alla temperatura corporea promuove un flusso termico determinando così l'asporl:azione, almeno parziale, del calore corporeo in esubero. Anche questo accorgimento non è però esente da inconvenienti in quanto presenta una limitata efficacia di asportazione dovuta alla stratificazione termica all'interno del materasso che ostacola il flusso di calore verso le parti inferiori più fredde. Inoltre, si riscontra una diminuzione dell'efficacia nel tempo a causa del graduale riscaldamento dell'acqua. I materassi ad acqua presentano anche una ridotta confortevolezza globale che è dovuta agli spostamenti indesiderati della massa liquida e alla completa impermeabilità delle pareti che ostacola la traspirazione.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere il problema sopra esposto realizzando un dispositivo in grado di eseguire il condizionamento termico di letti ottenendo condizioni ambientali di benessere svincolate dallo stato climatico esterno senza dar luogo agli inconvenienti lamentati in riferimento alle tecniche di tipo noto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo che risulti estremamente confortevole e semplice da utilizzare.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo che offra le massime garanzie di affidabilità e di sicurezza durante l 'impieg°-Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo strutturalmente semplice che possa presentare costi di acquisto e di esercizio estremamente contenuti.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo per il condizionamento termico di oggetti suscettibili di essere contattati dal corpo umano, particolarmente per letti o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere: un elemento sostanzialmente lastriforme con definito internamente un circuito di circolazione di un fluido ed atto ad essere appoggiato superiormente ad un materasso, o ad altro oggetto definente una superficie di appoggio per il corpo umano, mezzi di circolazione di detto fluido lungo detto circuito e mezzi di condizionamento termico di detto fluido.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo secondo il trovato, illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente il dispositivo secondo il trovato accostato ad un letto;

la figura 2 illustra, in alzato laterale, il dispositivo, secondo il trovato, installato;

la figura 3 illustra, in vista prospettica e parzialmente sezionato, l'elemento sostanzialmente lastriforme;

la figura 4 è una sezione ingrandita della figura 3 eseguita lungo l'asse IV-IV;

la figura 5 illustra schematicamente, in sezione, un serbatoio di accumulo del fluido con attivati i mezzi di condizionamento termico per il riscaldamento del fluido;

la figura 6 illustra schematicamente il serbatoio di accumulo del fluido con attivati i mezzi di condizionamento termico per il raffreddamento del fluido;

le figure 7 e 8 illustrano schematicamente il funzionamento del dispositivo nella stagione invernale, rispettivamente nelle ore diurne e nelle ore notturne;

le figure 9 e 10 illustrano schematicamente il funzionamento del dispositivo nella stagione estiva, rispettivamente nelle ore diurne e nelle ore notturne.

Con riferimento alle figure citate, il dispositivo secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un eiemento sostanzialmente lastriforme 2 all'interno del quale è definito un circuito di circolazione di un fluido e che è conformato in modo tale da poter essere appoggiato superiormente ad un materasso 3 di un letto o ad altro oggetto che definisce una superficie di appoggio per il corpo umano, come ad esempio la seduta di un divano, di una poltrona oppure lo stesso schienale del divano o della poltrona, o simili.

Più particolarmente, il circuito di circolazione di un fluido nell'elemento sostanzialmente lastriforme 2 è definito da un condotto 4 che si sviluppa a serpentina nell'elemento sostanzialmente lastriforme 2.

L'elemento sostanzialmente lastriforme 2 è preferibilmente realizzato in materiale elasticamente deformabile, come ad esempio gomma, e può essere ottenuto semplicemente mediante l'incollaggio di due strati di materiale stampati, su una faccia dei quali sono definite cavità in modo tale che, accoppiando tali due strati, ad esempio mediante incollaggio, con le loro facce portanti queste cavità reciprocamente affacciate, risulti definito il condotto a serpentina 4 che presenta un imbocco 5 e uno sbocco 6, in corrispondenza di un lato perimetrale del corpo sostanzialmente lastriforme 2.

Vantaggiosamente, nelle zone dell'elemento sostanzialmente lastriforme 2 che non sono interessate dal condotto a serpentina 4, sono definite forature di aereazione 7 per favorire la traspirazione.

Il dispositivo secondo il trovato comprende mezzi di circolazione del fluido lungo il circuito definito dal condotto a serpentina 4.

Tali mezzi di circolazione comprendono una pompa 8, costituita preferibilmente da una micropompa, che è connessa con il suo condotto di mandata 9 all'imbocco 5 del condotto a serpentina 4 e che è collegata, con il suo condotto di alimentazione 10, ad un serbatoio di accumulo 11 all'interno del quale è posta una quantità adeguata di fluido.

Lo sbocco 6 del condotto a serpentina 4 è collegato, attraverso un condotto di uscita 12, allo stesso serbatoio di accumulo 11.

Il dispositivo comprende anche_mezzi di condizionamento termico del fluido. Tali mezzi di condizionamento termico del fluido comprendono mezzi di riscaldamento e mezzi di raffreddamento del fluido, preferibilmente connessi al serbatoio di accumulo 11.

I mezzi di riscaldamento comprendono una resistenza elettrica 13 che è posta internamente al serbatoio di accumulo 11, mentre i mezzi di raffreddamento sono preferibilmente costituiti da un apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier 14.

L'apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier 14 comprende un assorbitore termico 15 che è posto internamente al serbatoio di accumulo 11 ed un dissipatore termico 16 che è posto sulla superficie esterna del serbatoio di accumulo 11 e, tra l'assorbitore termico 15 e il dissipa:ore termico 16, è interposta una cella Peltier 17.

I mezzi di riscaldamento, in alternativa alla resistenza elettrica 13, possono essere costituiti dallo stesso apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier a ciclo invertito.

II condotto di uscita 12 è collegato al condotto di alimentazione 10 della pompa 8 attraverso un condotto di by-pass 18 e, in corrispondenza della zona di connessione del condotto di by-pass 18 al condotto di uscita 12 oppure al condotto di alimentazione 10, è disposta una valvola miscelatrice 19 a tre vie regolabile a seconda della temperatura richiesta per il fluido che viene immesso all'interno del condotto a serpentina 4.

Più particolarmente, mediante la valvola di miscelazione 19 è possibile riconvogliare parte del fluido in uscita dal condotto a serpentina 4, nuovamente all'interno del condotto a serpentina 4 miscelandola con un'opportuna quantità di fluido proveniente dal serbatoio di accumulo 11, a seconda delle esigenze di temperatura richieste all'elemento sostanzialmente lastriforme 2.

Il fluido di lavoro è preferibilmente costituito da acqua che viene immessa all'interno del serbatoio di accumulo 11 attraverso un'apertura opportunamente chiusa da un tappo asportabile 20.

Il serbatoio di accumulo 11 costituisce un vero e proprio elemento di accumulo di caldo o freddo in quanto i mezzi di riscaldamento o i mezzi di raffreddamento del fluido possono essere attivati senza azionare la pompa 8 mentre l'elemento sostanzialmente lastriforme 2 non è utilizzato in modo tale da portare la massa di fluido contenuta all'interno del serbatoio di accumulo 11 ad una temperatura idonea per essere poi utilizzata successi'/amente, come meglio apparirà in seguito.

Il funzionamento del dispositivo secondo il trovato è il seguente. Nella stagione estiva, durante le ore diurne, la pompa 8 è disattivata, mentre viene attivato l'apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier 14 che, con un limitatissimo consumo di energia elettrica (da prove sperimentali si è rilevato che questo consumo, per un letto ad una piazza è di circa 50 watt) prepara il fabbisogno energetico notturno (fig.9).

Durante le ore notturne, viene attivata la pompa 8 che trasferisce gradualmente all'elemento sostanzialmente lastriforme 2, e quindi al corpo che vi si appoggia, il freddo accumulato durante il giorno (fig. 10). Grazie all'elevato coefficiente di scambio termico dell'acqua in movimento e all'uniformità di temperatura sull'elemento sostanzialmente lastriforme 2, è possibile assorbire una buona parte del calore in esubero prodotto dal corpo umano utilizzando acqua con una temperatura che è preferibilmente di 30'C. Grazie inoltre all'accumulo è possibile dosare in modo semplice ed efficace il fabbisogno energetico nel tempo. La temperatura dell'elemento sostanzialmente lastriforme 2 può essere variata, a seconda delle esigenze, agendo opportunamente sulla valvola miscelatrice 19.

Nella stagione invernale, in modo analogo a quanto descritto in riferimento al funzionamento durante la stagione estiva, durante le ore diurne non è attivata la pompa 8, mentre viene attivato il sistema di accumulo di calore azionando la resistenza elettrica 13, oppure l'apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier con ciclo invertito. Anche in questo caso con un limitatissimo consumo di energia elettrica (da prove sperimentali si è rilevato che per un letto ad una piazza tale consumo è all'incirca di 30 watt) viene preparato il fabbisogno energetico notturno (fig.

7).

Durante le ore notturne, viene attivata la pompa 8 che trasferisce gradualmente all'elemento sostanzialmente lastriforme 2, e quindi al corpo che vi si appoggia, il calore accumulato durante il giorno (fig. 8). Grazie all'uniformità di temperatura sull'elemento sostanzialmente lastriforme 2, è possibile ottenere ottimi livelli di comfort utilizzando acqua con una temperatura di circa 32°C. Anche in questo caso, la temperatura dell'acqua e quindi dell'elemento sostanzialmente lastriforme 2 può essere opportunamente variata agendo sulla valvola miscelatrice 19.

Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto è in grado di creare condizioni ambientali di benessere svincolate dallo stato climatico esterno.

Il dispositivo secondo il trovato presenta un'elevata sicurezza in quanto il corpo umano è a contatto esclusivamente con l'elemento sostanzialmente lastriforme nel quale circola acqua tiepida o fredda escludendo qualsiasi possibilità di contatto con cavi elettrici.

Inoltre, le basse differenze di temperatura tra corpo ed acqua utilizzata come fluido di lavoro non bloccano la possibilità di traspirazione del corpo.

Un ulteriore vantaggio del dispositivo secondo il trovato è quello di essere estremamente silenzioso durante il funzionamento e di presentare un ridotto consumo di energia elettrica. La messa in opera del dispositivo risulta estremamente facile in quanto richiede il solo riempimento del serbatoio di accumulo e il suo impiego è estremamente semplice in quanto, per regolare la temperatura dell'elemento sostanzialmente lastriforme a contatto con il corpo, è sufficiente agire sulla valvola miscelatrice.

L'assenza di sofisticati sistemi di controllo e l'uso di bassissime potenze elettriche rende il dispositivo estremamente affidabile.

Benché il dispositivo secondo il trovato sia stato concepito in particolare per il condizionamento termico di letti, potrà comunque essere utilizzato per condizionare altri oggetti suscettibili di essere contattati per tempi relativamente lunghi dal corpo umano, come ad esempio divani, poltrone, sedili in genere, ecc.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il condizionamento termico di oggetti suscettibili di essere contattati dal corpo umano, particolarmente per letti o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere: un elemento sostanzialmente lastriforme con definito internamente un circuito di circolazione di un fluido ed atto ad essere appoggiato superiormente ad un materasso o ad altro oggetto definente una superficie di appoggio per il corpo umano, mezzi di circolazione di detto fluido lungo detto circuito e mezzi di condizionamento termico di detto fluido.
2. 2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito è definito da almeno un condotto sviluppantesi a serpentina in detto elemento sostanzialmente lastriforme.
3. 3. Dispositivo, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento sostanzialmente lastriforme presenta, nelle zone non interessate da detto condotto a serpentina, forature di aereazione.
4. 4. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di circolazione di detto fluido comprendono una pompa connessa con il suo condotto di alimentazione ad un serbatoio di accumulo di detto fluido e con il suo condotto di mandata ad un imbocco di detto condotto a serpentina presentante uno sbocco in collegamento, attraverso un condotto di uscita, con detto serbatoio di accumulo.
5. 5. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un condotto di by-pass collegante detto condotto di uscita con il condotto di alimentazione di detta pompa, nel punto di unione di detto condotto di by-pass con detto condotto di uscita o con detto condotto di alimentazione essendo disposta una valvola miscelatrice regolabile.
6. 6. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di condizionamento termico dì detto fluido, comprendono mezzi di riscaldamento di detto fluido.
7. 7. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento di detto*fluido comprendono una resistenza elettrica posta in detto serbatoio di accumulo.
8. 8. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di condizionamento termico di detto fluido comprendono mezzi di raffreddamento di detto fluido.
9. 9. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento di detto fluido comprendono un apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier connesso a detto serbatoio di accumulo.
10. 10. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono detto apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier a ciclo invertito vi.
11. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto apparecchio frigorifero elettronico ad effetto Peltier comprende un assorbitore termico posto internamente a detto serbatoio di accumulo, un dissipatore termico posto esternamente a detto serbatoio di accumulo con interposta una cella Peltier.
12. 12. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto fluido è costituito da acqua.
13. 13. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento sostanzialmente lastriforme è realizzato in materiale elasticamente deformabile.
14. 14. Dispositivo per il condizionamento termico di oggetti suscettibili di essere contattati dal corpo umano, particolarmente per letti o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.