ITRM20100034A1 - Generatore elettrico alimentato mediante fonti di calore - Google Patents

Description

Domanda di brevetto per Invenzione industriale dai titolo:

Generatore elettrico alimentato mediante fonti di calore

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo in grado di convertire opportunamente l’energia termica in corrente elettrica e quindi alimentare piccoli dispositivi elettrici portatili.

Stato dell’arte

L’effetto Seebeck si basa sul principio che un circuito contenente più metalli, conduttori o semiconduttori, opportunamente accoppiati generano una differenza di potenziale in corrispondenza di una differenza di temperatura tra due diverse regioni del circuito. Sulla base di questo principio sono stati realizzati moduli termoelettrici, come ad esempio i moduli Peltier, i quali possono alternativamente generare energia in corrispondenza di una differenza di temperatura o, in alternativa, generare un gradiente termico qualora sia applicata una differenza di potenziale ai due capi del circuito.

La possibilità di generare energia grazie all'effetto Seebeck è ad esempio descritta nel brevetto US2006/0254638. In questo caso sono alimentati piccoli dispositivi elettronici come ad esempio rasoi o spazzolini da denti e l’energia necessaria per il loro funzionamento è ottenuta sfruttando la differenza di temperatura tra il manico (e la mano dell’utilizzatore) e l’acqua calda necessaria per le operazioni di igiene personale. Tuttavia tali dispositivi non consentono una ‘‘portabilità” diffusa del dispositivo, in quanto è necessario comunque disporre di una sorgente di acqua calda. Inoltre le suddette differenze di temperatura sono assai ridotte e conseguentemente consentono dì alimentare solo piccoli dispositivi, come quelli indicati nel brevetto stesso.

Un altro dispositivo che consente la ricarica di batterie portatili, grazie all’utilizzo di moduli Peltier, è descrìtto nel brevetto US2008/01 36364. Tale invenzione si basa sull’accoppiamento di due moduli termoelettrici: il primo contiene un modulo di Peltier ed è collegato ad una sorgente elettrica. In seguito all’azionamento della sorgente elettrica il modulo Peltier genera una differenza di temperatura che agisce sul secondo modulo termoelettrico, anch’esso basato sull’effetto Seebeck. In questo modo è generata una seconda corrente, di tipo DC, in grado di ricaricare una batteria. Tuttavia anche in questo caso non è garantita la portabilità del sistema in quanto è comunque necessaria a monte una sorgente elettrica che generi il gradiente di temperatura.

Non risulta quindi soddisfatta la necessità di disporre di un dispositivo in grado di alimentare dispositivi portatili sia di piccole che di grandi dimensioni (telefoni cellulari, computer portatili, lettori mp3, ...) senza l'ausilio di una fornitura centralizzata, sia di energia elettrica che idrica.

Breve descrizione delle figure

Fig. 1 la rappresentazione schematica frontale del dispositivo oggetto dell’invenzione.

Fig. 2 la rappresentazione schematica dall’alto del dispositivo oggetto dell’invenzione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

L’oggetto di questa invenzione è un dispositivo in grado di generare corrente elettrica mediante la conversione dell'energia termica, prodotta dalla fiamma di una candela o in alternativa di un piccolo bruciatore, in energia elettrica. Tale generatore funziona grazie a un elemento Peltier opportunamente interfacciato con un circuito elettrico in grado di collegare il generatore con dispositivi portatili.

Come visibile in Figura 1 , il dispositivo è costituito preferìbilmente da un contenitore 1 all'interno del quale è collocato un combustibile, sia esso sotto forma di liquido (es. alcool, benzina, kerosene, etc) o di solido (es. cera). Il tubo 2 consente per capillarità la fuoriuscita di vapori del combustibile liquido e quindi l'alimentazione delia fiamma, che si trova all’estremità superiore del tubo, in seguito ad opportuna accensione. La vite 5 svolge una duplice funzione: qualora completamente rimossa consente la ricarica del combustibile. Per convogliare il combustibile durante tale fase è stata posta in prossimità del foro di riempimento una “vaschetta” convogliatrìce 4. La parziale rotazione della vite 5 invece regola la quantità di aria immessa nel serbatoio 1 e di conseguenza l’intensità della fiamma. Il componente 3 consiste in una guarnizione (come ad esempio un o-ring) che impedisce la fuoriuscita del combustibile durante il suo trasporto, anche in condizioni disagiate. L’elemento chiave dei dispositivo oggetto della presente invenzione è costituito dalla cella Peltier 9, in grado di tramutare l’energia termica in energia elettrica. Per generare una differenza di potenziale e conseguentemente corrente elettrica i due lati della cella devono essere esposti ad un gradiente di temperatura. Per garantire un adeguato ed uniforme riscaldamento del “lato caldo” della cella è prevista la collocazione di un blocco metallico 7 termicamente conduttivo (costituito da un metallo come ad esempio ma non solo alluminio, acciaio, rame, etc). Tale blocco è fissato a diretto contatto con il lato caldo della cella Peltier. Dalla parte opposta il “lato freddo” della cella Peltier è a diretto contatto con un dissipatore di calore 8 opportunamente scanalato, in modo da garantire un’opportuna ventilazione di tale estremità. Qualora necessario la ventilazione può essere implementata mediante l’ausilio di miniventilatori alimentati anch’essi dal dispositivo stesso.

Per poter prevenire il contatto deH’utilizzatore finale con i componenti caldi del dispositivo, tutta la struttura è delimitata da una ghiera esterna forata 6, che previene inoltre l'accidentale spegnimento della fiamma in seguito a ventate non controllabili. Il tal modo il dispositivo è messo in sicurezza e può autonomamente generare corrente (e ricaricare dispositivi elettronici) per tutta la durata del combustibile. La ghiera interna 10 invece mantiene i vari componenti interni (cella Peltier, diffusore di calore, etc) strettamente uniti fra loro.

Le batterìe ed i dispositivi elettrici portatili che costituiscono gli utilizzatori finali del dispositivo richiedono un adeguato interfacciamento elettrico tra il proprio voltaggio e la tensione e la corrente prodotta dalla cella Peltier. A tale scopo il dispositivo contiene un circuito elettronico 11 basato su uno step-up converter da 1 W, in grado di raggiungere una tensione fino a 5-6V.

L’energia fornita dal generatore oggetto dell’invenzione può essere utilizzata sia per ricaricare le batterie di piccoli elettrodomestici (come ad esempio telefoni cellulari, computer portatili, lettori audio e video) che direttamente. Nel secondo caso infatti è sufficiente un collegamento diretto che alimenta il dispositivo finale di utilizzo. Tale dispositivo può essere ad esempio ma non solo una torcia (a led o a lampadine ad incandescenza), un mini-ventilatore, un diffusore elettrico di fragranze (profumato o insetticida), etc.

Claims (3)

1. Rivendicazioni: 1. un dispositivo portatile in grado di generare corrente elettrica mediante la conversione dell’energia termica in energia eletrica mediante impiego di una cella Peltier.
2. 2. un dispositivo portatile di cui al punto 1 in cui l’energia termica è prodota mediante la combustione di combustibili liquidi o solidi contenuto in un serbatoio metallico.
3. 3. Un dispositivo portatile di cui al punto 2 in cui il lato freddo della cella Peltier è raffreddato mediante radiatore ausiliario e il lato caldo è riscaldato attraverso un blocco metallico conduttivo posto in prossimità della fiamma. 4. un dispositivo portatile di cui al punto 3 contenente un circuito eletrico in grado di convertire la corrente e la tensione prodoti dalla cella Peltier a valori compatibili con quelli necessari per alimentare direttamente apparecchiature elettriche portatili o in alternativa le loro batterie ricaricabiii. 5. un dispositivo portatile di cui al punto 4 adatto ad alimentare diretamente piccoli elettrodomestici come torce elettriche, ventilatori e diffusori di fragranze o le batterie di dispositivi come telefoni cellulari, computer portatili e letori audio e video.