ITMO20110248A1 - Apparato di riscaldamento. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Apparato di riscaldamentoâ€

L’invenzione concerne un apparato di riscaldamento, in grado di emettere una potenza termica capace di riscaldare un ambiente in cui l’apparato à ̈ installato. L’apparato secondo l’invenzione può essere utilizzato per riscaldare ambienti esterni, in particolare ambienti disposti all’esterno di locali commerciali quali ristoranti, bar, negozi e simili, ma anche giardini e terrazzi, privati oppure no.

In alternativa, l’apparato secondo l’invenzione può essere utilizzato per riscaldare ambienti interni, per esempio ambienti domestici o uffici.

Sono noti apparati di riscaldamento, destinati ad essere impiegati prevalentemente per riscaldare ambienti esterni, comprendenti una base dalla quale si proietta verso l’alto un tubo di vetro. All’interno del tubo di vetro à ̈ presente una fiamma, generata da un bruciatore a gas. Il bruciatore a gas à ̈ alimentato col gas contenuto all’interno di una bombola, alloggiata in una base dell’apparato di riscaldamento.

La fiamma disposta all’interno di un tubo di vetro consente di riscaldare efficacemente le zone circostanti l’apparato e, al tempo stesso, risulta particolarmente gradevole dal punto di vista estetico.

E’ stato proposto di aggiungere agli apparati di riscaldamento del tipo sopra descritto un sistema di illuminazione, comprendente una pluralità di luci posizionate in modo da illuminare la base, avente una parete laterale in materiale traslucido. In questo modo à ̈ possibile migliorare ulteriormente l’aspetto estetico dell’apparato, in quanto alla gradevole impressione prodotta dalla fiamma contenuta nel tubo di vetro si aggiunge l’effetto della base illuminata. Inoltre, si ottiene un apparato di riscaldamento che à ̈ in grado anche di illuminare efficacemente la zona in cui si trova.

Prevedere un sistema di illuminazione della base provoca tuttavia una serie di difficoltà non trascurabili. Infatti, il sistema di illuminazione necessita di essere connesso ad una rete elettrica, il che può risultare complicato nel caso di apparati di riscaldamento destinati ad essere posizionati all’esterno di edifici. In alternativa, à ̈ possibile prevedere una batteria per alimentare il sistema di illuminazione. In questo caso, occorre tuttavia prevedere operazioni di manutenzione aggiuntiva e interventi per sostituire la batteria.

Analoghe difficoltà possono presentarsi negli apparati di riscaldamento per riscaldare ambienti interni, nei quali può essere desiderabile prevedere funzioni accessorie che necessitano di un’alimentazione elettrica, quali ad esempio sistemi di illuminazione o di ventilazione. Anche negli ambienti interni, può infatti risultare disagevole collegare l’apparato di riscaldamento ad una rete elettrica, soprattutto se l’apparato di riscaldamento viene inserito in un ambiente già arredato nel quale non si ha la possibilità di intervenire sulla disposizione delle prese elettriche esistenti.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ migliorare gli apparati di riscaldamento esistenti, siano essi destinati a riscaldare ambienti esterni o ambienti disposti all’interno di edifici.

Un altro scopo à ̈ fornire un apparato di riscaldamento che possa essere equipaggiato con un dispositivo elettrico senza essere permanentemente connesso alla rete elettrica o senza essere permanentemente alimentato da batterie.

Ancora un altro scopo à ̈ fornire un apparato di riscaldamento che, oltre a riscaldare un ambiente, sia in grado di rendere disponibili altre funzionalità aggiuntive che richiedono un’alimentazione elettrica. Un altro scopo à ̈ fornire un apparato di riscaldamento in grado di produrre una quantità di calore sufficiente a riscaldare un ambiente, ed in cui il calore prodotto possa essere sfruttato nel modo più efficiente possibile.

Secondo l’invenzione, à ̈ previsto un apparato comprendente un generatore di calore capace di generare una quantità di calore sufficiente a riscaldare un ambiente, caratterizzato dal fatto che l’apparato comprende inoltre un dispositivo di conversione per convertire in energia elettrica una parte del calore generato dal generatore di calore.

Grazie al dispositivo di conversione, à ̈ possibile rendere disponibile, nell’apparato secondo l’invenzione, una certa quantità di energia elettrica che può essere utilizzata per alimentare un desiderato dispositivo aggiuntivo posizionato a bordo dell’apparato, per esempio un dispositivo di illuminazione, un caricabatteria, una porta di alimentazione USB o un ventilatore. In questo modo, il dispositivo aggiuntivo può essere alimentato elettricamente senza connettere l’apparato ad una rete elettrica, oppure senza prevedere sull’apparato batterie dedicate che richiederebbero periodiche operazioni di sostituzione. Nei casi più critici, il dispositivo aggiuntivo può tutt’al più necessitare di una batteria tampone che il dispositivo di conversione à ̈ tuttavia in grado di ricaricare.

Ciò risulta particolarmente comodo negli apparati destinati ad essere installati all’aperto per riscaldare un ambiente esterno, ma può essere sfruttato con grande beneficio anche negli apparati destinati a riscaldare un ambiente chiuso.

Inoltre, grazie al dispositivo di conversione l’energia elettrica necessaria per far funzionare il dispositivo aggiuntivo desiderato viene ricavata direttamente dal calore prodotto dal generatore di calore, senza costi di esercizio aggiuntivi.

In una versione, il dispositivo di conversione comprende un dispositivo di conversione a effetto Seebeck.

Il dispositivo di conversione a effetto Seebeck permette di ottenere energia elettrica sfruttando la differenza di temperatura fra un componente riscaldato dal generatore di calore ed un ulteriore componente raffreddato dall’aria che circola nell’ambiente.

In particolare, il dispositivo di conversione a effetto Seebeck può consentire di produrre una potenza elettrica indicativamente compresa fra 5 W e 100 W.

In una versione, il dispositivo di conversione comprende una pluralità di moduli di conversione distribuiti attorno ad una fiamma prodotta dal generatore di calore. Utilizzando una pluralità di moduli di conversione, à ̈ possibile generare una quantità di energia elettrica sufficiente per alimentare dispositivi aggiuntivi complessi.

In una versione, l’apparato comprende inoltre un dispositivo di illuminazione alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione.

Il dispositivo di illuminazione consente di illuminare l’ambiente in cui à ̈ installato l’apparato e al tempo stesso può essere utilizzato per creare giochi di luce che rendano l’apparato particolarmente pregevole dal punto di vista estetico.

In una versione, l’apparato comprende inoltre un ventilatore disposto per convogliare aria riscaldata dal generatore di calore in una zona desiderata di detto ambiente, il ventilatore essendo alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione.

E’ così possibile sfruttare l’energia elettrica ottenuta dal dispositivo di conversione per convogliare l’aria calda in una zona desiderata dell’ambiente che si desidera riscaldare, per esempio in una zona nella quale ci si aspetta che soggiornino le persone.

L’apparato può comprendere un elemento tubolare all’interno del quale si estende una fiamma generata dal generatore di calore.

L’elemento tubolare agisce come elemento di contenimento all’interno del quale può svilupparsi la fiamma.

In una versione, l’elemento tubolare à ̈ realizzato in materiale trasparente, per esempio vetro.

Grazie all’elemento tubolare realizzato in materiale trasparente, la fiamma rimane visibile nell’ambiente riscaldato dall’apparato, il che risulta molto gradevole per le persone che si trovano nelle vicinanze dell’apparato.

Il generatore di calore può essere disposto ad una estremità inferiore dell’elemento tubolare.

Il ventilatore può essere disposto ad una estremità superiore dell’elemento tubolare, così da convogliare verso il basso l’aria riscaldata dalla fiamma.

Questa disposizione del ventilatore consente di riportare verso il basso, ossia verso la zona dell’ambiente da riscaldare in cui verosimilmente soggiornano le persone, l’aria riscaldata dalla fiamma che tenderebbe naturalmente a salire verso l’alto. E’ così possibile rendere disponibile per le persone che si trovano nell’ambiente una massa di aria riscaldata che, in assenza del ventilatore, sarebbe inevitabilmente dispersa verso l’alto.

In una versione, l’apparato comprende un dispositivo di ventilazione per convogliare aria fredda lungo un percorso verso un elemento dissipatore di calore del dispositivo di conversione, il dispositivo di ventilazione essendo alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione.

Il dispositivo di ventilazione consente di mantenere la temperatura dell’elemento dissipatore di calore al di sotto di un livello desiderato, il che permette di aumentare l’efficacia del dispositivo di conversione. In una versione, il dispositivo di ventilazione à ̈ posizionato a monte del generatore di calore, cosicché l’aria fredda convogliata dal dispositivo di ventilazione, dopo aver raffreddato l’elemento dissipatore di calore, si riscaldi interagendo con il generatore di calore e venga quindi distribuita nell’ambiente circostante.

Posizionando il dispositivo di ventilazione a monte del generatore di calore rispetto ad un verso del percorso dell’aria fredda, à ̈ possibile ottenere un apparato avente una struttura particolarmente semplice ed efficace. Infatti, un unico dispositivo di ventilazione consente sia di mantenere bassa la temperatura dell’elemento dissipatore di calore che di convogliare nell’ambiente l’aria dopo che quest’ultima si à ̈ riscaldata.

In una versione, à ̈ definito un percorso di ingresso attraverso il quale un flusso di aria viene aspirato dal generatore di calore affinchà ̈ il flusso di aria possa agire come comburente, l’elemento dissipatore di calore essendo posizionato lungo detto percorso di ingresso a monte del generatore di calore. Il flusso di aria aspirata viene così utilizzato sia per procurare al generatore di calore la necessaria quantità di comburente, che per raffreddare l’elemento dissipatore di calore, al fine di aumentare il rendimento del dispositivo di conversione. Ciò consente di aumentare l’efficacia dell’apparato, senza tuttavia complicarne la struttura.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano alcune versioni esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

Figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un apparato per riscaldare un ambiente, particolarmente un ambiente esterno;

Figura 2 à ̈ uno schema mostrante un circuito elettrico che funziona secondo il principio utilizzato nell’apparato di Figura 1;

Figura 3 à ̈ una vista prospettica, ingrandita ed interrotta, di una porzione centrale dell’apparato di Figura 1, sezionata lungo un piano verticale;

Figura 4 à ̈ una vista prospettica, ingrandita e parzialmente esplosa, mostrante un dispositivo di conversione dell’apparato di Figura 1;

Figura 5 Ã ̈ una vista prospettica e ingrandita mostrante un elemento catturatore di calore del dispositivo di conversione di Figura 4;

Figura 6 Ã ̈ una vista prospettica ed ingrandita mostrante un elemento dissipatore di calore del dispositivo di conversione di Figura 4;

Figura 7 Ã ̈ una sezione schematica ed interrotta, mostrante una porzione centrale di un apparato di riscaldamento secondo una versione alternativa;

Figura 8 à ̈ una vista laterale schematica di un apparato di riscaldamento secondo una versione alternativa, in cui alcune parti esterne dell’apparato sono state rimosse per evidenziare i componenti interni;

Figura 9 à ̈ una sezione, schematica ed ingrandita, mostrante uno scambiatore di calore dell’apparato di Figura 8;

Figura 10 à ̈ una vista come quella di Figura 1, mostrante un apparato di riscaldamento secondo un’ulteriore versione alternativa;

Figura 11 à ̈ una vista prospettica ingrandita, parzialmente esplosa, mostrante un dispositivo di conversione dell’apparato di Figura 10;

Figura 12 à ̈ una vista schematica dall’alto, evidenziante una porzione centrale di un apparato di riscaldamento, secondo un’altra versione alternativa;

Figura 13 Ã ̈ una sezione schematica, presa lungo il piano XIII-XIII di Figura 12.

La Figura 1 mostra un apparato 1 per riscaldare un ambiente. L’apparato 1 à ̈ destinato ad essere impiegato prevalentemente per uso esterno, per esempio per riscaldare un ambiente disposto all’esterno di un locale commerciale, quale un ristorante, un bar, un negozio o simili, oppure un giardino o un terrazzo, sia esso privato o pubblico.

L’apparato 1 comprende un generatore di calore dimensionato in modo tale da generare una quantità di calore sufficiente a riscaldare l’ambiente in cui l’apparato 1 à ̈ inserito. Per esempio, il generatore di calore può avere una potenza maggiore di 5 kW, in particolare compresa fra 8 e 12 kW.

Il generatore di calore può essere di tipo a gas. In questo caso, il generatore di calore può comprendere un bruciatore 2 a gas, mostrato in Figura 3, atto ad essere alimentato con un combustibile gassoso, ad esempio metano o GPL, contenuto in un serbatoio conformato come una bombola 3.

La bombola 3 à ̈ alloggiata in una base 4 dell’apparato 1. La base 4 à ̈ destinata ad essere appoggiata su una superficie di supporto, per esempio un pavimento o la terra. La base 4 à ̈ delimitata da una parete laterale, avente ad esempio una geometria asialsimmetrica, nella quale à ̈ ricavata una porta che può essere selettivamente aperta o chiusa per introdurre nella base 4 una nuova bombola 3, o per rimuovere dalla base 4 una bombola 3 esaurita.

La parete laterale della base 4 può essere realizzata in materiale semitrasparente, per esempio materiale polimerico semitrasparente.

L’apparato 1 comprende inoltre un elemento tubolare 5 atto a ricevere e contenere una fiamma generata dal bruciatore 2. L’elemento tubolare 5 si estende lungo un asse Z che, durante il funzionamento dell’apparato 1, à ̈ sostanzialmente verticale. L’elemento tubolare 5 à ̈ disposto al di sopra del bruciatore 2, in maniera tale che la fiamma generata dal bruciatore 2, che tende naturalmente a salire verso l’alto, si estenda all’interno dell’elemento tubolare 5.

L’elemento tubolare 5 può essere realizzato in materiale trasparente, particolarmente vetro, in modo tale che la fiamma contenuta al suo interno sia visibile da un osservatore.

Nell’esempio raffigurato, l’elemento tubolare 5 ha una sezione trasversale circolare, anche se altri tipi di sezione trasversale, per esempio esagonale, pentagonale o ellittica, sono teoricamente adottabili.

Al di sopra dell’elemento tubolare 5 può essere previsto un elemento di copertura 6, attraverso il quale i fumi generati dalla combustione che avviene nel bruciatore 2 lasciano l’apparato 1.

Una griglia di protezione 7 può essere disposta attorno all’elemento tubolare 5 ed eventualmente anche attorno alla base 4. La griglia di protezione 7, realizzata ad esempio in filo metallico, impedisce ad un osservatore di avvicinarsi eccessivamente all’elemento tubolare 5. In questo modo si evita che l’osservatore si bruci toccando l’elemento tubolare 5, che viene riscaldato ad una temperatura elevata dalla fiamma presente al suo interno.

Nell’esempio raffigurato, la griglia di protezione 7 ha una conformazione che si restringe progressivamente passando dalla base 4 all’elemento di copertura 6, in modo da ricordare la forma di una bottiglia, il che conferisce all’apparato 1 un aspetto estetico particolarmente gradevole. Naturalmente, la griglia di protezione 7 potrebbe essere sagomata anche secondo forme diverse da quella raffigurata.

Durante il funzionamento, il bruciatore 2, alimentato dal combustibile gassoso contenuto nella bombola 3, genera una fiamma che si estende verso l’alto all’interno dell’elemento tubolare 5. La fiamma riscalda l’ambiente in cui l’apparato 1 à ̈ inserito, principalmente per irraggiamento. I fumi generati dalla fiamma vengono espulsi attraverso l’elemento di copertura 6.

L’apparato 1 comprende inoltre un dispositivo di conversione 8 per convertire una parte del calore generato dalla fiamma in energia elettrica. Il dispositivo di conversione 8 può essere un dispositivo di conversione a effetto Seebeck.

L’effetto Seebeck, chiamato anche effetto termoelettrico, à ̈ un fenomeno in base al quale, in un circuito formato da materiali conduttori metallici o semiconduttori, una differenza di temperatura genera elettricità. In particolare, in un circuito nel quale siano presenti due giunzioni fra due diversi metalli o fra due diversi semiconduttori e le giunzioni siano poste a temperature diverse l’una dall’altra, si genera una differenza di potenziale che provoca un passaggio di corrente elettrica nel circuito. Il valore della differenza di potenziale così generata à ̈ proporzionale alla differenza di temperatura fra le due giunzioni e, nel caso di materiali metallici, à ̈ dell’ordine di alcuni µV per ogni grado Kelvin di differenza nella temperatura.

Si consideri ad esempio il circuito mostrato in Figura 2, formato da due materiali A e B diversi (metallici o semiconduttori), posti a contatto reciproco in due giunzioni rispettivamente alla temperatura T1e T2.

Grazie all’effetto Seebeck, nel circuito si genera una tensione data da:

V = SAB× (T2– T1)

dove SABÃ ̈ il coefficiente di Seebeck della termocoppia formata dai materiali A e B, chiamato anche potere termoelettrico della termocoppia.

Il coefficiente di Seebeck varia con la temperatura in modo non lineare e dipende dai materiali che compongono la termocoppia, dalla loro temperatura assoluta e dalla loro struttura molecolare. La formula sopra indicata à ̈ stata ricavata supponendo che il coefficiente di Seebeck possa ritenersi costante nell’intervallo di temperatura considerato.

L’effetto Seebeck à ̈ stato sfruttato nei generatori termoelettrici per produrre energia elettrica grazie al flusso di calore fra due componenti posti a temperature differenti fra loro. Nei generatori termoelettrici di questo tipo, il calore viene convertito direttamente in energia elettrica, senza utilizzare fluidi sottoposti a cicli termodinamici e senza utilizzare parti in movimento. E’ infatti sufficiente posizionare un modulo di conversione o convertitore termoelettrico che sfrutta l’effetto Seebeck (TEGM) fra i due componenti a temperature differenti. Il convertitore termoelettrico agisce in questo modo come un ponte termico fra i due componenti e il calore che lo attraversa à ̈ in parte convertito in energia elettrica.

Nell’esempio raffigurato, il dispositivo di conversione 8 à ̈ interposto fra il bruciatore 2 e l’elemento tubolare 5, ossia à ̈ posizionato ad un’estremità inferiore dell’elemento tubolare 5, così da interagire con la fiamma generata dal bruciatore 2. In particolare, il dispositivo di conversione 8 può essere supportato da una struttura lastriforme 9, mostrata nelle Figure 3 e 4, provvista di un foro centrale attraverso il quale passa la fiamma. La lastra di supporto 9 à ̈ posizionata al di sopra del bruciatore 2. Come visibile in Figura 4, da una zona perimetrale della struttura lastriforme 9, che può essere ad esempio circolare, si proiettano una pluralità di protrusioni 10 atte a fissare la struttura lastriforme 9 alla base 4.

Un membro di copertura 11, mostrato in Figura 1, à ̈ disposto al di sopra del dispositivo di conversione 8 per proteggere dall’alto il dispositivo di conversione 8. Il membro di copertura 11 à ̈ provvisto di un foro centrale attraverso il quale può passare la fiamma.

Come mostrato nelle Figure 3 e 4, il dispositivo di conversione 8 comprende una pluralità di moduli di conversione 12 distribuiti attorno alla fiamma generata dal bruciatore 2. I moduli di conversione 12 sono interposti fra un elemento catturatore di calore 13, mostrato in dettaglio in Figura 5, e mezzi dissipatori di calore. L’elemento catturatore di calore 13 à ̈ posizionato così da essere lambito dalla fiamma e dai gas caldi prodotti dalla combustione che si verifica nel bruciatore 2. In questo modo, l’elemento catturatore di calore 13 viene riscaldato, particolarmente per convezione e irraggiamento, e può trasferire il calore ricevuto verso i moduli di conversione 12. L’elemento catturatore di calore consente così di mantenere caldo un lato di ciascun modulo di conversione 12.

I mezzi dissipatori di calore sono invece progettati per dissipare calore grazie al contatto con l’aria dell’ambiente in cui l’apparato 1 à ̈ inserito. I mezzi dissipatori di calore consentono di mantenere freddo un ulteriore lato di ciascun modulo di conversione 12. La differenza di temperatura fra il lato freddo e il lato caldo di ciascun modulo di conversione 12 viene sfruttata per generare energia elettrica.

L’elemento catturatore di calore 13 à ̈ progettato in modo da avere una bassa resistenza termica, così da minimizzare le perdite di calore che si verificano quando il calore viene trasferito dalla fiamma verso un lato caldo del modulo di conversione 12.

L’elemento catturatore di calore 13 à ̈ inoltre progettato in modo da garantire che la temperatura raggiunta sul lato caldo del modulo di conversione 12 sia mantenuta il più possibile costante, cosicché fra i due lati del modulo di conversione sia presente una differenza di temperatura elevata.

Inoltre, l’elemento catturatore di calore 13 agisce come filtro termico o volano termico, smorzando o limitando eventuali picchi di calore che potrebbero riscaldare eccessivamente il modulo di conversione 12 e danneggiarlo, superandone la massima temperatura di esercizio.

L’elemento catturatore di calore 13 può essere realizzato in materiale metallico, per esempio alluminio.

Nell’esempio raffigurato, l’elemento catturatore di calore 13 comprende un elemento anulare 15, mostrato in Figura 5, al cui interno à ̈ definita almeno un’apertura di passaggio 16 per la fiamma. Una pluralità di alette si proiettano da una superficie laterale dell’elemento anulare 15 verso l’interno dell’elemento anulare 15, in modo da aumentare la superficie di contatto fra il materiale che forma l’elemento catturatore di calore 13 e la fiamma o i gas combusti. Le alette dell’elemento catturatore di calore 13 possono comprendere una pluralità di alette principali 17, fra le quali à ̈ interposta una pluralità di alette secondarie 18, che sono più corte delle alette principali 17. Le alette principali 17 e/o le alette secondarie 18 possono estendersi radialmente all’interno dell’elemento anulare 15.

Nell’esempio raffigurato, sono previste tre alette principali 17, angolarmente equidistanziate attorno al’asse Z. Le alette principali 17 hanno rispettive estremità che arrivano fino all’asse Z, cosicché le alette principali 17 si tocchino l’una con l’altra al centro dell’elemento anulare 15. In questo modo, all’interno dell’elemento anulare 15 sono definite tre aperture di passaggio 16, ciascuna apertura di passaggio 16 estendendosi fra due alette principali 17 consecutive.

In una versione non raffigurata, le alette principali 17 possono tuttavia essere più corte di quanto mostrato in Figura 5, così da non toccarsi al centro dell’elemento anulare 15. In questo caso, all’interno dell’elemento anulare 15 à ̈ definita un’unica apertura di passaggio 16. Nell’esempio raffigurato, fra due alette principali 17 consecutive sono previste due alette secondarie 18. In totale sono dunque previste sei alette secondarie 18. Il numero, la disposizione e la forma delle alette principali 17 e delle alette secondarie 18 può tuttavia essere diverso rispetto a quanto precedentemente descritto.

L’elemento anulare 15 à ̈ delimitato da una superficie laterale esterna sulla quale à ̈ ricavata almeno una superficie di battuta 19 contro la quale può essere spinto un modulo di conversione 12. La superficie di battuta 19 à ̈ sagomata come una superficie piana, che durante il funzionamento dell’apparato 1 può estendersi in un piano verticale.

Nell’esempio raffigurato, sono previste più superfici di battuta 19 cosicché contro l’elemento anulare 15 possano essere disposti più moduli di conversione 12. Nella versione mostrata in Figura 4, tre moduli di conversione 12 sono distribuiti attorno all’elemento catturatore di calore 13, così da risultare angolarmente equidistanziati.

La superficie laterale esterna dell’elemento anulare 15 può avere forma esagonale, in maniera tale che su di essa siano definite sei superfici piane ciascuna delle quali può essere indifferentemente utilizzata come superficie di battuta 19. Durante il funzionamento, tre superfici piane dell’elemento anulare 15 ricevono in appoggio i moduli di conversione 12 ed agiscono come superfici di battuta 19. Due superfici di battuta 19 adiacenti sono separate da superfici piane che restano inattive, ossia che non interagiscono con i moduli di conversione 12.

In particolare, i moduli di conversione 12 possono essere posizionati sulle superfici piane dietro le quali si proiettano le alette principali 17. In questo modo, viene massimizzata la quantità di calore trasmessa ai moduli di conversione 12 dall’elemento catturatore di calore 13.

In una versione non raffigurata, à ̈ possibile utilizzare un numero di moduli di conversione 12 diverso da tre, per esempio sei moduli di conversione 12. Quando le dimensioni lo consentono, à ̈ infatti consigliabile usare tanti moduli di conversione 12 quante sono le superfici di battuta 19, cosicché i moduli di conversione 12 coprano sostanzialmente l’intera superficie laterale dell’elemento anulare 15.

In una regione superiore dell’elemento catturatore di calore 13, à ̈ previsto un bordo di centraggio 20 che può essere inserito all’interno dell’elemento tubolare 5 cosicché l’elemento catturatore di calore 13 supporti, in maniera centrata, l’elemento tubolare 5.

Come mostrato nelle Figure 3 e 4, un anello 21 può essere fissato all’elemento catturatore di calore 13, in modo tale che, fra il bordo di centraggio 20 e l’anello 21, sia definita una sede anulare nella quale può essere ricevuta l’estremità inferiore dell’elemento tubolare 5. I moduli di conversione 12 sono di tipo noto, normalmente reperibili sul mercato. All’interno dei moduli di conversione 12 sono presenti le giunzioni fra materiali differenti (per esempio i materiali A e B di Figura 2), che generano energia elettrica per effetto Seebeck.

I moduli di conversione 12 sono scelti in maniera tale da essere strutturalmente, chimicamente e fisicamente stabili quando vengono sottoposti alle normali condizioni di funzionamento. Ipotizzando che al centro della fiamma le temperature siano dell’ordine di 900°C, la temperatura presente sul lato caldo di un modulo di conversione 12, ossia sul lato affacciato all’elemento catturatore di calore 13, può essere realisticamente stimata in circa 280-300°C. La temperatura presente sul lato freddo di un modulo di conversione 12, ossia sul lato affacciato all’elemento dissipatore di calore 14, può invece essere realisticamente stimata in circa 80-100°C.

Per queste differenze di temperatura, si possono utilizzare moduli di conversione 12 basati su leghe di semiconduttori della classe Bi2Te3. In alternativa, à ̈ possibile utilizzare moduli di conversione 12 basati su leghe della classe piombo-tellurio (PbTe, che consentono di raggiungere temperature più elevate sul lato caldo, fino a circa 450°C), oppure della classe dei siliciuri di magnesio o manganese (Mg2Si o MnSi, che consentono di raggiungere temperature sul lato caldo fino a circa 500°C), o ancora siliciuri di germanio (SiGe, che consentono di raggiungere temperature sul lato caldo fino a circ 750°C).

I moduli di conversione 12 possono inoltre essere dotati di gusci protettivi che preservano un’atmosfera di gas inerte intorno ai materiali fra cui si verifica l’effetto Seebeck, al fine di proteggere tali materiali da effetti negativi di ossidazione e sublimazione ad alta temperatura.

Come mostrato in Figura 4, da ciascun modulo di conversione 12 escono due poli 22, che possono essere collegati in serie o in parallelo con un circuito elettrico non raffigurato. Collegando ad esempio i tre moduli di conversione 12 in serie, à ̈ possibile ottenere una tensione di uscita tripla rispetto alla tensione di uscita derivante da un singolo modulo di conversione 12. In questo modo, à ̈ possibile alimentare elettricamente anche dispositivi ausiliari abbastanza complessi, come sarà meglio descritto nel seguito.

Nell’esempio raffigurato, i mezzi dissipatori di calore comprendono una pluralità di elementi dissipatori di calore 14, uno dei quali à ̈ mostrato in dettaglio in Figura 6. Sono previsti in particolare tre elementi dissipatori di calore 14, ciascuno dei quali si impegna con un modulo di conversione 12.

E’ tuttavia possibile prevedere un numero di elementi dissipatori di calore 14 diverso da tre.

Ciascun elemento dissipatore di calore 14 comprende una faccia di battuta 23 atta ad essere spinta contro il modulo di conversione 12. Nell’esempio raffigurato, la faccia di battuta 23 à ̈ piana e, durante il funzionamento, à ̈ posizionata in un piano verticale.

Da una regione dell’elemento dissipatore di calore 14 opposta alla faccia di battuta 23, ossia posta dietro la faccia di battuta 23, si proietta una disposizione di alette dissipatrici 24, atte ad essere operativamente posizionate in una regione più lontana dalla fiamma rispetto alla faccia di battuta 23. Le alette dissipatrici 24 vengono così lambite dall’aria dell’ambiente, il che permette di raffreddare le alette dissipatrici 24, che tenderebbero altrimenti a riscaldarsi per mezzo del calore ceduto dalla fiamma. Nell’esempio raffigurato, le alette dissipatrici 24 comprendono due alette primarie 25, che formano fra di loro un angolo compreso ad esempio fra 80 e 130°. Una pluralità di alette laterali 26 si proiettano da ciascuna aletta primaria 25.

Gli elementi dissipatori di calore 14 possono essere ottenuti tagliando ad una lunghezza desiderata barre profilate esistenti, che siano di per sé provviste di un opportuno sistema di alettature. In alternativa, gli elementi dissipatori di calore 14 possono essere fabbricati sulla base di un disegno specifico.

Gli elementi dissipatori di calore 14 sono realizzati con un materiale dotato di una bassa resistenza termica, per esempio alluminio, così da dissipare calore in maniera efficiente. In questo modo, gli elementi dissipatori di calore 14 garantiscono che sul lato freddo del modulo di conversione 12 venga raggiunta e mantenuta una temperatura il più possibile bassa e vicina a quella dell’ambiente circostante, in modo che fra il lato caldo e il lato freddo del modulo di conversione 12 sia presente un gradiente termico elevato.

Gli elementi dissipatori di calore 14 sono inoltre in grado di smorzare o limitare temporanei picchi di temperatura sul lato freddo del modulo di conversione 12, che potrebbero danneggiare quest’ultimo.

Come mostrato in Figura 4, il dispositivo di conversione 14 comprende inoltre un primo elemento di interfaccia 27 interposto fra l’elemento catturatore di calore 13 e il modulo di conversione 12. Il primo elemento di interfaccia 27 può avere la forma di un foglio interposto fra la superficie di battuta 19 e il lato caldo del modulo di conversione 12.

Un secondo elemento di interfaccia 28 à ̈ interposto fra il modulo di conversione 12 e l’elemento dissipatore di calore 14. Il secondo elemento di interfaccia 28 può avere la forma di un foglio posizionato fra il lato freddo del modulo di conversione 12 e la faccia di battuta 23 dell’elemento dissipatore di calore 14.

Gli elementi di interfaccia 27, 28 hanno lo scopo di stabilire una continuità meccanica e termica fra l’elemento catturatore di calore 13 e il lato caldo del modulo di conversione 12, come pure fra l’elemento dissipatore di calore 14 e il lato freddo del modulo di conversione 12. Grazie agli elementi di interfaccia 27, 28, il calore può essere trasferito in maniera uniforme dall’elemento catturatore di calore 13 al modulo di conversione 12 e da quest’ultimo all’elemento dissipatore di calore 14. E’ inoltre possibile distribuire uniformemente la pressione con cui il modulo di conversione 12 à ̈ serrato fra l’elemento catturatore di calore 13 e l’elemento dissipatore di calore 14.

I materiali del primo elemento di interfaccia 27 e del secondo elemento di interfaccia 28 sono scelti in funzione delle rispettive temperature di lavoro. Per esempio, il primo elemento di interfaccia 27 può essere realizzato con un materiale a base di grafite naturale. Il secondo elemento di interfaccia 28 può invece essere realizzato con un materiale cambiamento di fase (PCM o “phase change material†) a base paraffinica.

L’apparato 1 comprende inoltre un sistema di fissaggio attraverso il quale ciascun elemento dissipatore di calore 14 spinge il corrispondente modulo di conversione 12, interposto fra gli elementi di interfaccia 27, 28, contro la relativa superficie di battuta 19.

Il sistema di fissaggio comprende un dispositivo di fissaggio 29 per ciascun modulo di conversione 12, i dispositivi di fissaggio 29 essendo indipendenti l’uno dall’altro.

Come mostrato in Figura 4, ciascun dispositivo di fissaggio 29 comprende una staffa 30, per esempio sagomata a “L†, atta ad essere fissata alla struttura lastriforme 9 tramite uno o più elementi di fissaggio non raffigurati che si impegnano in almeno un foro di fissaggio 31 della staffa 30.

Il dispositivo di fissaggio 29 comprende inoltre un elemento pressore atto ad esercitare una pressione contro l’elemento dissipatore di calore 14. L’elemento pressore può comprendere un elemento elastico 32, per esempio una molla elicoidale di torsione, montata in una regione di estremità di un perno filettato 33 tramite un dado e una rondella. Il perno filettato 33 si impegna a sua volta in un foro filettato ricavato nella staffa 30. Il dado e la rondella assicurano che l’elemento elastico 32 venga mantenuto lontano dalla staffa 30. In questo modo, l’elemento elastico 32 viene spinto a contatto con una porzione centrale dell’elemento dissipatore di calore 14, cosicché quest’ultimo spinga il modulo di conversione 12, con l’interposizione degli elementi di interfaccia 27 e 28, contro la superficie di battuta 19. E’ così possibile generare una forza di compressione che, oltre a mantenere in posizione fissa l’elemento dissipatore di calore 14, il modulo di conversione 12 e gli elementi di interfaccia 27 e 28, permette di compensare le dilatazioni termiche dei materiali che formano il modulo di conversione 12 e di stabilizzarne lo stato di sollecitazione.

E’ infine prevista un’unità di controllo non raffigurata che controlla il dispositivo di conversione 8 e i dispositivi aggiuntivi che funzionano con l’energia elettrica generata dal dispositivo di conversione 8.

L’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione 8 viene utilizzata per alimentare un qualsiasi dispositivo aggiuntivo che necessita di energia elettrica per funzionare.

Il dispositivo aggiuntivo può comprendere un dispositivo di illuminazione disposto per generare luce in una porzione di spazio adiacente all’apparato 1.

Il dispositivo di illuminazione può comprendere una pluralità di LED 34, uno dei quali à ̈ visibile in Figura 3, posizionati ad esempio lungo una zona perimetrale inferiore della struttura lastriforme 9. In questo modo, i LED 34 permettono di illuminare la base 4 dell’apparato 1. Poiché la base 4 à ̈ realizzata in materiale semitrasparente o traslucido, l’osservatore percepisce sia la luce emanata dalla fiamma, che la luce che illumina la base 4, ricavando un’impressione estetica molto gradevole.

Il dispositivo di illuminazione può comprendere, al posto dei LED 34, una o più sorgenti di illuminazione di altro tipo.

Inoltre, il dispositivo di illuminazione può essere disposto in posizioni diverse da quanto mostrato in Figura 3. Per esempio, il dispositivo di illuminazione potrebbe essere montato sull’elemento di copertura 6, oppure su una parete inferiore della base 4.

In ogni caso, il dispositivo di illuminazione funziona grazie all’energia elettrica generata dal dispositivo di conversione 8, senza necessità di connessioni alla rete elettrica principale o di batterie, ed anzi consentendo di recuperare una parte di calore emesso dalla fiamma che andrebbe altrimenti dispersa.

La Figura 7 mostra una porzione centrale di un apparato 101 secondo una versione alternativa. Le parti dell’apparato 101 comuni all’apparato 1 mostrato nelle Figure da 1 a 6 verranno indicate con il medesimo numero di riferimento impiegato nelle Figure da 1 a 6, preceduto dalla cifra “1†, e non verranno nuovamente descritte in dettaglio.

L’apparato 101 comprende un generatore di calore includente ad esempio un bruciatore 102 a gas, atto ad essere alimentato con il gas contenuto in una bombola non raffigurata, che giunge nel bruciatore 102 attraverso un condotto di alimentazione 140. Il bruciatore 102 genera una fiamma che si estende verso l’alto all’interno di un elemento tubolare 105.

Fra il generatore di calore e l’elemento tubolare 105 à ̈ interposto un dispositivo di conversione 108 per convertire in energia elettrica una parte del calore prodotto dal generatore di calore.

Il dispositivo di conversione 108 comprende un elemento catturatore di calore 113, atto ad essere posizionato ad una estremità inferiore dell’elemento tubolare 105 per essere lambito dalla fiamma e dai gas prodotti dalla combustione. L’elemento catturatore di calore può comprendere un elemento anulare al cui interno sono disposte una pluralità di alette.

Il dispositivo di conversione 108 comprende inoltre una pluralità di elementi dissipatori di calore 114, distribuiti attorno all’elemento catturatore di calore 113. Ciascun elemento dissipatore di calore 114 può essere provvisto di alette dissipatrici che si estendono verso l’esterno rispetto all’elemento catturatore di calore 113.

Fra l’elemento catturatore di calore 113 e ciascun elemento dissipatore di calore 114 à ̈ interposto un modulo di conversione termica 112, con eventuale interposizione di elementi di interfaccia.

Un dispositivo di fissaggio 129 spinge ciascun elemento dissipatore di calore 114 contro l’elemento catturatore di calore 113, in modo tale che il corrispondente modulo di conversione termica 112 sia compresso fra l’elemento dissipatore di calore 114 e l’elemento catturatore di calore 113.

All’interno dell’apparato 101 à ̈ definito un percorso di ingresso attraverso il quale un flusso di aria, proveniente dall’ambiente in cui à ̈ installato l’apparato 101, viene inviato verso il generatore di calore per agire come comburente. Il flusso di aria contiene infatti l’ossigeno necessario affinché nel bruciatore 102 possa avvenire la combustione.

Il percorso di ingresso à ̈ indicato dalle frecce P1 in Figura 7.

Ciascun elemento dissipatore di calore 114 à ̈ posizionato lungo il percorso di ingresso P1 a monte del bruciatore 102, in maniera tale che l’aria proveniente dall’ambiente, prima di interagire con il bruciatore 102 che la riscalderà, venga a contatto con l’elemento dissipatore di calore 114. Di conseguenza, l’elemento dissipatore di calore 114 si raffredda cedendo calore al flusso di aria diretto verso il bruciatore 102. Ciò consente di mantenere sul lato freddo del modulo di conversione 112 una temperatura più bassa di quella che si avrebbe se l’elemento dissipatore di calore 114 non fosse raffreddato dal flusso di aria diretto verso il bruciatore 102. In questo modo, a parità di temperatura del lato caldo del modulo di conversione 112, à ̈ possibile ottenere una differenza di temperatura più elevata fra il lato caldo e il lato freddo, aumentando così l’efficienza della conversione di calore in energia elettrica.

Inoltre, l’aria entra nel bruciatore ad una temperatura più elevata di quella che avrebbe se non interagisse con l’elemento dissipatore di calore 114, il che consente di aumentare l’efficacia della combustione (rigenerazione). Per posizionare gli elementi dissipatori di calore 114 lungo il percorso di ingresso P1, à ̈ possibile interporre gli elementi dissipatori di calore fra un elemento di supporto inferiore 141 ed un membro di copertura 111. L’elemento di supporto inferiore 141 à ̈ provvisto di un’apertura centrale per consentire al bruciatore 102 di essere collegato alla bombola. L’elemento di supporto inferiore 141 può supportare i dispositivi di fissaggio 129.

Il membro di copertura 111 Ã ̈ provvisto di un foro centrale attraverso il quale passa la fiamma.

Fra l’elemento di supporto inferiore 141 e il membro di copertura 111 à ̈ definita una fascia laterale aperta 142 attraverso la quale può passare il flusso di aria in ingresso che, prima di arrivare al bruciatore 102, lambisce gli elementi dissipatori di calore 114.

Ciò consente di raffreddare gli elementi dissipatori di calore 114 in maniera particolarmente semplice, senza consumare energia e senza complicare la struttura dell’apparato 101 con l’aggiunta di un ventilatore.

Il percorso di ingresso P1 mostrato in Figura 7 può essere previsto anche nell’apparato di riscaldamento 1 mostrato nelle Figure da 1 a 6.

In una versione non raffigurata, l’apparato può comprendere un dispositivo di ventilazione per convogliare aria fredda proveniente dall’ambiente circostante verso gli elementi dissipatori di calore. Il dispositivo di ventilazione può essere alimentato dall’energia elettrica prodotta per mezzo del dispositivo di conversione.

Il dispositivo di ventilazione può essere disposto a monte della fascia laterale aperta 142, così da convogliare l’aria lungo il percorso P1 in maniera forzata. E’ tuttavia possibile anche prevedere un dispositivo di ventilazione che convoglia un flusso di aria fredda verso l’elemento dissipatore di calore lungo un percorso diverso dal percorso P1 mostrato in Figura 7, eventualmente senza interagire con il generatore di calore. In altre parole, l’elemento dissipatore di calore potrebbe essere raffreddato anche da un flusso di aria che non agisce come comburente.

In una versione alternativa, l’apparato di riscaldamento può comprendere un ventilatore disposto per convogliare aria riscaldata dal generatore di calore in una zona desiderata dell’ambiente in cui à ̈ installato l’apparato. Il ventilatore può essere alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione. Il ventilatore può essere previsto in aggiunta a, o in sostituzione di, il dispositivo di illuminazione.

Per esempio, il ventilatore potrebbe essere posizionato ad una estremità superiore dell’elemento tubolare nel quale à ̈ contenuta la fiamma, in maniera tale da convogliare verso il basso l’aria riscaldata che tende naturalmente ad andare verso l’alto. Ciò consentirebbe di inviare nuovamente aria calda verso una zona dove soggiornano le persone, limitando la quantità di aria calda che si disperde verso l’alto in regioni in cui il calore non può essere sfruttato.

Il ventilatore potrebbe essere posizionato al posto dell’elemento di copertura 6, o immediatamente al di sopra dell’elemento di copertura 6, o ancora attorno all’elemento di copertura 6. Il ventilatore potrebbe essere del tipo ad effetto Coanda. Questo tipo di ventilatore si presta particolarmente bene ad essere montato all’estremità superiore dell’elemento tubolare, perché, essendo privo di pale rotanti, non interferisce eccessivamente con i fumi che escono dall’elemento tubolare.

E’ anche possibile posizionare il ventilatore alla base dell’elemento tubolare, come avviene nella versione schematicamente mostrata nelle Figure 12 e 13.

Le Figure 12 e 13 mostrano una porzione centrale di un apparato di riscaldamento analogo all’apparato mostrato nelle Figure da 1 a 6. In particolare, l’apparato delle Figure 12 e 13 comprende una base non raffigurata, all’interno della quale à ̈ alloggiata una bombola, ed un bruciatore non raffigurato alimentato con il gas contenuto nella bombola. Al di sopra del bruciatore à ̈ previsto un elemento tubolare 405, nel quale si estende una fiamma generata dalla combustione che avviene nel bruciatore. L’elemento tubolare 405 può essere realizzato in vetro ed à ̈ simile all’elemento tubolare 5 mostrato in Figura 1.

L’elemento tubolare 405 si estende attorno ad un asse Z che, durante il funzionamento, à ̈ disposto in posizione verticale.

Un ventilatore 451 à ̈ posizionato alla base dell’elemento tubolare 405, il ventilatore 451 essendo dotato di una struttura circolare estendentesi attorno all’asse Z. In particolare, il ventilatore 451 può comprendere una struttura girevole includente un supporto anulare 470, che supporta una pluralità di pale 471 le quali si proiettano verso l’esterno del supporto anulare 470. Le pale 471 possono essere inclinate rispetto ad una direzione radiale del supporto anulare 470. In particolare, le pale 471 possono essere inclinate all’indietro rispetto ad un verso di rotazione R del supporto anulare 470.

Un dispositivo di rotazione consente di ruotare la struttura girevole del ventilatore 451 attorno all’asse Z. Il dispositivo di rotazione può comprendere un motore 472, posizionato in prossimità del supporto anulare 470, in una posizione periferica rispetto all’asse Z1.

Nella versione raffigurata, il motore 472 fa ruotare una ruota motrice 473, la quale a sua volta ruota il supporto anulare 470. La ruota motrice 473 può ruotare il supporto anulare 470 semplicemente per attrito, o grazie a mezzi di trasmissione non raffigurati, per esempio mezzi di trasmissione dentati.

Sono inoltre previste due ruote di supporto 474, che possono essere liberamente girevoli, sulle quali si appoggia il supporto anulare 470.

Le ruote di supporto 474 e la ruota motrice 473 sono disposte in maniera equidistanziata attorno all’asse Z1. In particolare, gli assi delle suddette ruote possono formare angoli di 120° fra di loro.

Il motore 472, come pure i perni di rotazione delle ruote 473, 474, sono fissi rispetto ad una intelaiatura dell’apparato di riscaldamento.

Alla base dell’elemento tubolare 405 può essere presente un elemento deviatore 475, avente ad esempio la forma di un piatto forato con una zona centrale che si proietta verso l’alto. L’elemento deviatore 475 consente di deviare un flusso d’aria, secondo quanto verrà di seguito spiegato.

Un ulteriore elemento tubolare 476 à ̈ disposto attorno all’elemento tubolare 405, in maniera tale che fra l’elemento tubolare 405 e l’ulteriore elemento tubolare 476 resti definita una intercapedine. Anche l’ulteriore elemento tubolare 476 può essere realizzato in materiale trasparente, cosicché la fiamma risulti visibile.

In una versione alternativa non raffigurata, l’ulteriore elemento tubolare 476 può essere assente.

Un elemento deflettore 477 può essere posizionato alla base dell’ulteriore elemento tubolare 476. L’elemento deflettore 477 può essere sagomato come un piatto forato, una porzione centrale del quale si proietta verso l’alto così da raccordarsi con la base dell’ulteriore elemento tubolare 476.

Poiché la struttura girevole del ventilatore 451 ha la forma di una corona circolare e il motore 472 à ̈ disposto perifericamente rispetto all’asse Z, all’interno della struttura girevole del ventilatore 451 à ̈ definito uno spazio nel quale può essere alloggiato un dispositivo di conversione 408, del tutto analogo al dispositivo di conversione 8 descritto precedentemente. In particolare, il dispositivo di conversione 408 può comprendere un elemento catturatore di calore 413 ed uno o più elementi dissipatori di calore 414, fra i quali sono disposti uno o più moduli di conversione.

Durante il funzionamento, il dispositivo di conversione 408 converte il calore prodotto dalla fiamma in energia elettrica, che viene utilizzata per far funzionare il ventilatore 451 e, opzionalmente, anche un sistema di illuminazione.

In particolare, l’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione 408 alimenta il motore 472, che mette in rotazione il supporto anulare 470 e le pale 471 da esso supportate. Durante la rotazione, le pale aspirano un flusso di aria calda F10 proveniente dall’alto, precedentemente riscaldato dalla fiamma. Il flusso di aria calda F10 viene così richiamato verso il basso passando all’esterno dell’elemento tubolare 405. In particolare, il flusso di aria calda F10 passa nell’intercapedine definita fra l’elemento tubolare 405 e l’ulteriore elemento tubolare 476, se presente, dopodiché viene deviato dall’elemento deviatore 475 e dall’elemento deflettore 477 e si diffonde verso l’ambiente da riscaldare, seguendo percorsi radiali e approssimativamente orizzontali, come indicato dalle frecce F11 in Figura 12. Il flusso di aria calda viene così riportato al livello delle persone che si trovano attorno all’apparato di riscaldamento.

Il ventilatore 451 può inoltre consentire di aspirare dal basso un flusso di aria fredda F20 che lambisce gli elementi dissipatori 414, consentendo di diminuire la loro temperatura e quindi aumentando l’efficacia della conversione.

La Figura 10 mostra un apparato di riscaldamento 301 secondo un’altra versione alternativa. L’apparato di riscaldamento 301 mostrato nella Figura 10 differisce dall’apparato di riscaldamento 301 mostrato nelle Figure da 1 a 6 perché comprende un dispositivo di conversione 308 disposto in una posizione differente. Il dispositivo di conversione 308 à ̈ infatti posizionato in una regione di estremità superiore dell’apparato di riscaldamento 301. In particolare, il dispositivo di conversione 308 può essere supportato da un elemento di copertura 306 dell’apparato 301. L’elemento di copertura 306 à ̈ a sua volta posizionato ad una estremità superiore di un elemento tubolare 305, nel quale si estende la fiamma. Come mostrato in Figura 11, il dispositivo di conversione 308 comprende un elemento catturatore di calore 313 atto ad essere riscaldato dalla fiamma e dai fumi prodotti dalla combustione prima che questi ultimi lascino l’apparato 301. A tal fine, l’elemento catturatore di calore 313 può essere posizionato in una regione centrale dell’elemento di copertura 306, così da trovarsi al di sopra dell’estremità superiore dell’elemento tubolare 305. L’elemento catturatore di calore 313 può comprendere un blocco di materiale metallico, per esempio alluminio, avente ad esempio una forma di parallelepipedo, fissato ad una superficie superiore dell’elemento di copertura 306.

Il dispositivo di conversione 308 comprende inoltre una coppia di elementi dissipatori di calore 314, disposti da due parti oppose dell’elemento catturatore di calore 313. Ciascun dissipatore di calore 314 à ̈ provvisto di una pluralità di alette 317 che si estendono verso una regione periferica dell’elemento di copertura 306, in maniera tale da dissipare calore nell’ambiente circostante.

Fra ciascun dissipatore di calore 314 ed una faccia di battuta 319 dell’elemento catturatore di calore 313 à ̈ interposto un modulo di conversione 312, del tutto analogo ai moduli di conversione 12 descritti con riferimento alle Figure da 1 a 6.

Un primo elemento di interfaccia 327 à ̈ interposto fra un modulo di conversione 312 e l’elemento catturatore di calore 313. Un secondo elemento di interfaccia non raffigurato può essere interposto fra ciascun modulo di conversione 312 e l’elemento dissipatore di calore 314.

Un sistema di fissaggio consente di fissare i due elementi dissipatori di calore 314 l’uno all’altro e di mantenere fermi i moduli di conversione 312. Il sistema di fissaggio comprende un perno di fissaggio 333 atto ad essere posizionato al di sopra dell’elemento catturatore di calore 313 in maniera tale che ciascuna estremità del perno di fissaggio 333 passi attraverso un foro passante ricavato in un elemento catturatore di calore 313.

Un dado di fissaggio 370 si impegna con ciascuna estremità del perno di fissaggio 333.

Un elemento pressore 332, comprendente ad esempio una molla elicoidale, à ̈ mantenuto all’estremità del perno di fissaggio 333 dal dado di fissaggio 370. L’elemento pressore 332 consente di esercitare sull’elemento dissipatore di calore 314 una pressione, cosicché l’elemento dissipatore di calore 314 spinga il modulo di conversione 312, con gli eventuali elementi di interfaccia, contro l’elemento catturatore di calore 313. Ciascun modulo di conversione 312 risulta così compresso fra il corrispondente elemento dissipatore di calore 314 e l’elemento catturatore di calore 313.

Durante il funzionamento, l’elemento catturatore di calore 313 si riscalda ricevendo calore dalla fiamma e soprattutto dai fumi che salgono per essere scaricati nell’ambiente attraverso l’estremità superiore dell’elemento tubolare 305. L’elemento catturatore di calore 313 riscalda il lato caldo di ciascun modulo di conversione 312. Il lato di ciascun modulo di conversione 312 opposto al lato caldo viene invece mantenuto a temperatura più bassa grazie al corrispondente elemento dissipatore di calore 314.

Grazie alla differenza di temperatura esistente fra il lato caldo ed il lato freddo di ciascun modulo di conversione 312, à ̈ possibile generare elettricità per effetto Seebeck. L’elettricità così generata può essere utilizzata per molteplici funzioni, per esempio per alimentare un dispositivo di illuminazione, possibilmente analogo a quello descritto con riferimento alle Figure da 1 a 6, oppure per alimentare un ventilatore, o ancora per alimentare elettricamente altri dispositivi accessori.

La Figura 8 mostra un apparato di riscaldamento 201 secondo una versione alternativa. L’apparato di riscaldamento 201 à ̈ adatto a riscaldare un ambiente interno, per esempio una stanza di un’abitazione o un ufficio. L’apparato di riscaldamento 201 può essere classificato nella categoria dei termoconvettori.

L’apparato 201 comprende mezzi di ancoraggio non raffigurati che permettono di fissare l’apparato 201 ad una parete 250, per esempio ad una parete verticale.

L’apparato 201 comprende un dispositivo di ventilazione 251, disposto per prelevare aria dall’ambiente in cui à ̈ installato l’apparato 201 attraverso un’apertura di ingresso 252 che può essere provvista di una griglia 253. Il dispositivo di ventilazione 251 può essere disposto in una regione inferiore dell’apparato 201.

Il dispositivo di ventilazione 251 convoglia l’aria all’interno di un involucro 254 dell’apparato 201 lungo un percorso P2.

L’apparato 201 comprende inoltre un generatore di calore disposto all’interno dell’involucro 254 lungo il percorso P2 per riscaldare l’aria fredda convogliata dal dispositivo di ventilazione 251. Il generatore di calore può comprendere un bruciatore 202, per esempio alimentato con un gas.

Il bruciatore 202 à ̈ adiacente ad uno scambiatore di calore 255, mostrato in dettaglio in Figura 9, nel quale i fumi derivanti dalla combustione che avviene nel bruciatore 202 cedono calore all’aria fredda che il dispositivo di ventilazione 251 ha prelevato dall’ambiente. L’aria viene così riscaldata, dopodiché essa può essere reintrodotta nell’ambiente lungo un percorso di uscita P3, per esempio attraverso un elemento a griglia 256. Quest’ultimo può essere disposto in una regione superiore dell’apparato 201. In questo modo l’aria riscalda l’ambiente in cui l’apparato 201 à ̈ installato.

Come mostrato in Figura 9, lo scambiatore di calore 255 comprende un componente tubolare 257 nel quale si estende la fiamma prodotta dal bruciatore 202. Lo scambiatore di calore 255 comprende inoltre un collettore di uscita 258 nel quale vengono raccolti i fumi che hanno ceduto calore all’aria. Il collettore di uscita 258 comunica con un camino non raffigurato attraverso un foro di uscita 259, attraverso il quale i fumi possono essere scaricati.

Tra il componente tubolare 257 e il collettore di uscita 258 à ̈ interposta una regione di scambio 260 nella quale i fumi cedono calore all’aria.

I fumi vengono dunque generati all’interno del componente tubolare 257, dopodiché salgono attraverso la regione di scambio 260 fino a raggiungere il collettore di uscita 258, come mostrato dalle frecce P4.

All’interno della regione di scambio 260 possono proiettarsi una pluralità di prime alette 261, che si estendono da una parete laterale 262 dello scambiatore di calore 255. Dalla parete laterale 262 possono inoltre proiettarsi, verso l’esterno della regione di scambio 260, una pluralità di seconde alette 263. Le prime alette 261 consentono di aumentare la superficie dello scambiatore di calore 255 che viene a contatto con i fumi, mentre le seconde alette 263 permettono di aumentare la superficie che viene a contatto con l’aria da riscaldare.

Un dispositivo di conversione 208 à ̈ montato sullo scambiatore di calore 255, particolarmente in una regione inferiore dello scambiatore di calore 255, così da essere vicino al bruciatore 202. Il dispositivo di conversione 208 comprende almeno un modulo di conversione 212, analogo ai moduli di conversione 12, 112 e 312 descritti precedentemente, nel quale una parte di calore generato dal bruciatore 202 può essere convertito in energia elettrica. Il modulo di conversione 212 à ̈ interposto fra la parete laterale 262 dello scambiatore di calore 255 e un elemento dissipatore di calore 214. L’elemento dissipatore di calore 214 può comprendere una o più alette dissipatrici 224 che si proiettano da una parete di battuta 223, atta ad essere premuta contro il modulo di conversione 212, con eventuale interposizione di un elemento di interfaccia.

La porzione di parete laterale 262 contro cui à ̈ montato il modulo di conversione 212, insieme con la porzione delle prime alette 261 vicina al componente tubolare 257, agisce in questo caso come catturatore di calore. Non à ̈ dunque necessario prevedere un catturatore di calore dedicato come nel caso delle Figure da 1 a 7.

In una versione non raffigurata, le prime alette 261 potrebbero essere omesse, nel qual caso soltanto la porzione di parete laterale 262 adiacente al modulo di conversione 212 agirebbe come catturatore di calore.

Un dispositivo di fissaggio non raffigurato mantiene l’elemento dissipatore di calore 214 premuto contro il modulo di conversione 212. Quest’ultimo risulta così compresso fra la parete laterale 262 e l’elemento dissipatore di calore 214.

Sebbene nella Figura 9 sia mostrato un unico modulo di conversione 212, à ̈ possibile prevedere una pluralità di moduli di conversione 212, disposti ad esempio lungo una fila che si sviluppa lungo una direzione perpendicolare al piano di Figura 9.

L’elemento dissipatore di calore 214 à ̈ disposto lungo il percorso P2 dell’aria che deve essere riscaldata dallo scambiatore di calore 255. Il lato del modulo di conversione 212 affacciato alla parete laterale 262 si riscalda grazie alla fiamma contenuta nel componente tubolare 257 e ai fumi caldi circolanti nella regione di scambio 260. In questo modo, il lato del modulo di conversione 212 affacciato alla parete laterale 262 raggiunge e mantiene una temperatura elevata.

Il lato del modulo di conversione 212 affacciato all’elemento dissipatore di calore 214 viene invece mantenuto ad una bassa temperatura grazie all’aria convogliata dal dispositivo di ventilazione 251, che sottrae calore all’elemento dissipatore di calore 214. Viene così mantenuta una differenza di temperatura elevata fra il lato caldo e il lato freddo del modulo di conversione 212. Grazie a questa differenza di temperatura elevata, à ̈ possibile convertire efficacemente il calore in energia elettrica, ricavando una differenza di potenziale elevata.

L’energia elettrica così ottenuta può essere utilizzata per alimentare il dispositivo di ventilazione 251, senza dover ricorrere a batterie o a collegamenti alla rete elettrica principale.

Con un unico dispositivo di ventilazione 251, à ̈ inoltre possibile sia convogliare verso lo scambiatore di calore 255 l’aria da riscaldare, che raffreddare l’elemento dissipatore di calore 214, aumentando così l’efficienza della conversione di calore in energia elettrica. Questo consente di semplificare la struttura dell’apparato 201 e di ridurre il numero dei suoi componenti.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato comprendente un generatore di calore (2; 102; 202) capace di generare calore per riscaldare un ambiente, caratterizzato dal fatto che l’apparato (1; 101; 201; 301) comprende inoltre un dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408) per convertire in energia elettrica una parte del calore generato dal generatore di calore (2; 102; 202).
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408) comprende almeno un modulo di conversione (12; 112; 212; 312) a effetto Seebeck.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 2, in cui il dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408) comprende un elemento dissipatore di calore (14; 114; 214; 314; 414) atto ad essere raffreddato dall’aria di detto ambiente al fine di sottrarre calore a detto almeno un modulo di conversione (12; 112; 212; 312).
4. 4. Apparato secondo la rivendicazione 3, in cui il dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408) comprende un elemento catturatore di calore (13; 113; 261, 262; 313; 413) atto ad essere riscaldato dal generatore di calore (2; 102; 202), detto almeno un modulo di conversione (12; 112; 212; 312) essendo interposto fra l’elemento catturatore di calore (13; 113; 261, 262; 313; 413) e l’elemento dissipatore di calore (14; 114; 214; 314; 414).
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 4, e comprendente inoltre un elemento pressore (32; 332) per spingere l’elemento dissipatore di calore (14; 114; 214; 314; 414) contro l’elemento catturatore di calore (13; 113; 261, 262; 313; 413), cosicché detto almeno un modulo di conversione (12; 112; 212; 312) sia compresso fra l’elemento catturatore di calore (13; 113; 261, 262; 313; 413) e l’elemento dissipatore di calore (14; 114; 214; 314; 414).
6. 6. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un elemento tubolare (5; 105; 405) atto a contenere una fiamma generata dal generatore di calore (2; 102).
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6, quando dipendente dalla rivendicazione 4 oppure 5, in cui l’elemento catturatore di calore (13; 113; 413) comprende un elemento anulare (15) attraverso il quale può passare la fiamma, l’elemento anulare (15) essendo preferibilmente provvisto di una pluralità di alette (17, 18) che si proiettano all’interno dell’elemento anulare (15).
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 7, in cui l’elemento tubolare (5; 105; 405) si impegna con un’estremità dell’elemento anulare (15), cosicché il dispositivo di conversione (8; 108; 408) sia interposto fra il generatore di calore (2; 102) e l’elemento tubolare (5; 105; 405).
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 6, in cui il dispositivo di conversione (308) à ̈ supportato da un elemento di copertura (306) posizionato ad un’estremità dell’elemento tubolare (305), l’elemento tubolare (305) essendo interposto fra il generatore di calore e l’elemento di copertura (306).
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 2, oppure secondo una delle rivendicazioni da 3 a 9, quando dipendenti dalla rivendicazione 2, in cui il dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408) comprende una pluralità di moduli di conversione (12; 112; 212; 312) collegati elettricamente fra di loro.
11. 11. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un dispositivo di illuminazione (34) alimentato dall’energia elettrica ottenuta per mezzo del dispositivo di conversione (8; 108; 208; 308; 408).
12. 12. Apparato secondo la rivendicazione 11, e comprendente inoltre una base (4) atta ad alloggiare un serbatoio (3) di combustibile per il generatore di calore (2; 102), il dispositivo di illuminazione (34) essendo così posizionato da illuminare la base.
13. 13. Apparato secondo la rivendicazione 3, oppure secondo una delle rivendicazioni da 4 a 12, quando dipendenti dalla rivendicazione 3, e comprendente inoltre un percorso di ingresso (P1; P2) attraverso il quale un flusso di aria può raggiungere il generatore di calore (102; 202) per agire come comburente, l’elemento dissipatore di calore (114; 214) essendo posizionato lungo detto percorso di ingresso (P1; P2) a monte del generatore di calore (102; 202).
14. 14. Apparato secondo la rivendicazione 3, oppure secondo una delle rivendicazioni da 4 a 13, quando dipendenti dalla rivendicazione 3, e comprendente inoltre un dispositivo di ventilazione (251; 451) per convogliare aria fredda verso l’elemento dissipatore di calore (214; 414), il dispositivo di ventilazione (251; 451) essendo alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione (208; 408).
15. 15. Apparato secondo la rivendicazione 14, in cui il dispositivo di ventilazione (251) à ̈ posizionato a monte del generatore di calore (202), cosicché l’aria fredda convogliata dal dispositivo di ventilazione (251) venga riscaldata dal generatore di calore (202) dopo aver interagito con l’elemento dissipatore di calore (214).
16. 16. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un ventilatore (451) per convogliare aria riscaldata dal generatore di calore in una zona desiderata di detto ambiente, il ventilatore (451) essendo alimentato dall’energia elettrica prodotta dal dispositivo di conversione.
17. 17. Apparato secondo la rivendicazione 16, quando dipendente dalla rivendicazione 6, in cui il ventilatore (451) comprende una struttura girevole (470, 471) posizionata attorno ad una regione inferiore dell’elemento tubolare (405) per aspirare verso il basso l’aria riscaldata dalla fiamma.
18. 18. Apparato secondo la rivendicazione 16, quando dipendente dalla rivendicazione 6, in cui il ventilatore à ̈ posizionato ad una estremità superiore dell’elemento tubolare (5; 105) per convogliare verso il basso l’aria riscaldata dalla fiamma.