ITRM20100484A1 - Dispositivo economizzatore perfezionato di acqua ed energia per scaldabagni elettrici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

DISPOSITIVO ECONOMIZZATORE PERFEZIONATO DI ACQUA ED ENERGIA PER SCALDABAGNI ELETTRICI

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L’invenzione concerne il settore degli apparecchi idraulici e sanitari ed in particolare degli scaldabagni elettrici.

Più in dettaglio riguarda un dispositivo economizzatore atto a ridurre i consumi idrici ed elettrici di tale categoria di elettrodomestici.

Come noto, il funzionamento dei tradizionali scaldabagni elettrici prevede che ogni singola erogazione di acqua calda sia compensata dall’ immissione negli stessi di un equivalente quantitativo di acqua fredda proveniente dall’impianto idraulico domestico, in modo tale che, mantenendo tali apparecchi costantemente a pieno carico, sia possibile assicurare una costante riserva di acqua calda all’utente.

E’ altresì noto che ogni immissione di acqua fredda contribuisce a determinare un proporzionale raffreddamento dell’acqua calda prodotta ed immagazzinata all’interno di tali apparecchi, richiedendo di conseguenza il reiterato riscaldamento dell’intero contenuto degli stessi, al solo scopo di mantenerne la temperatura sui livelli desiderati dall’utente.

Risulta evidente come la suddetta categoria di elettrodomestici, richiedendo un ciclo di rifornimento ed un corrispondente ciclo di riscaldamento ad ogni singolo consumo, anche minimo, di acqua calda, sia contraddistinta negativamente da consumi idrici ed elettrici incompatibili con le attuali esigenze di rispetto ambientale e di risparmio energetico, e tali da renderne economicamente sconveniente l’utilizzo in ambito domestico.

In una precedente domanda di brevetto depositata con il N. PCT/IT93/00142, a nome dello stesso autore della presente domanda, è descritto un dispositivo economizzatore atto a ridurre i consumi di acqua ed elettricità degli scaldabagni elettrici di tipo tradizionale attraverso la trasformazione dei medesimi in boiler elettrici idonei alla produzione di quantità differenziate di acqua calda per uso giornaliero, a temperatura costante.

Nel suo funzionamento di base tale dispositivo consente di immettere in uno scaldabagno elettrico di tipo tradizionale l’esatto quantitativo di acqua necessario all’utente e, a riscaldamento avvenuto, consente di utilizzarne l’intero quantitativo, senza la necessita di compensare le singole erogazioni con equivalenti quantità di acqua fredda, eliminando così il progressivo raffreddamento del contenuto dell’apparecchio e di conseguenza il reiterato riscaldamento dello stesso.

Il dispositivo oggetto del succitato brevetto evidenzia alcuni importanti difetti strutturali, quali, ad esempio:

- la mancanza di mezzi automatici atti a visualizzare in tempo reale, ed in modo continuo, l’esatto quantitativo di acqua calda a disposizione dell’utente, in quanto tale funzione è svolta da un misuratore di livello ad azionamento manuale, comprendente una valvola, atta a consentire l’ingresso dell’acqua nel misuratore, un galleggiante alloggiato in una cannula trasparente, atto a visualizzare il livello dell’acqua neH’apparecchio, ed un sensore di massimo livello, atto a prevenire la fuoriuscita del galleggiantè dalla summenzionata cannula;

- la mancanza di mezzi automatici atti a prevenire il surriscaldamento, ed il conseguente danneggiamento, dell’elemento termico dello scaldabagno collegato al dispositivo economizzatore, in quanto tale funzione è svolta da un sensore di minimo livello associato al summenzionato misuratore;

- una generale complessità di utilizzo.

E’ scopo della presente invenzione il superamento di tali limiti e difetti.

Lo scopo è raggiunto per mezzo di un dispositivo economizzatore perfezionato di acqua ed energia elettrica per scaldabagni elettrici inserito tra le condotte dell’impianto idraulico domestico e le tubature, rispettivamente dell’acqua fredda e calda, dello scaldabagno, comprendente:

- un condotto atto a consentire l’ingresso nel dispositivo dell’acqua fredda proveniente dall’impianto idraulico domestico;

- un condotto atto a consentire l’uscita dal dispositivo dell’acqua calda proveniente dallo scaldabagno;

- una pompa idraulica, preposta al convogliamento dell’acqua calda, attraverso 1’impianto idraulico domestico, verso i sanitari dell’utente;

- un.condotto atto a consentire l’ingresso di aria esterna nello scaldabagno;

- una coppia di idro-deviatori, atti a gestire le fasi di ingresso ed uscita dell’acqua dallo scaldabagno, attraverso il dispositivo, è regolare l’afflusso di aria esterna nel medesimo;

caratterizzato dal fatto che comprende un sensore preposto al rilevamento in tempo reale, ed in modo continuo, dell’esatto quantitativo di acqua contenuto nello scaldabagno ed una centralina di controllo, collegata a detto sensore, atta ad elaborare i dati rilevati ed a sovrintendere al funzionamento di base del dispositivo stesso.

L’invenzione presenta i seguenti vantaggi:

- permette la visualizzazione in tempo reale, ed in modo continuo, dell’esatto quantitativo di acqua contenuto nello scaldabagno collegato al dispositivo;

- permette lo spegnimento reversibile dell’elemento termico dello scaldabagno collegato al dispositivo, evitandone l’eventuale surriscaldamento e di conseguenza il danneggiamento;

- presenta un funzionamento semplificato, assistito da un’apposita centralina di controllo.

L’invenzione è evidenziata in dettaglio nel seguito con l’aiuto delle accluse figure che ne rappresentano, a scopo puramente esemplificativo e non limitativo, un esempio di esecuzione.

La fig. 1 mostra, in forma schematica, la conformazione strutturale di un dispositivo economizzatore secondo l’invenzione, applicato ad uno scaldabagno elettrico di tipo tradizionale.

La fig. 2 mostra, in forma schematica, il suddetto dispositivo in fase di riposo.

Le figg. 3-4 mostrano, in forma schematica, le fasi di azionamento dello stesso.

Con riferimento ai particolari delle figure il dispositivo è costituito essenzialmente da:

- un condotto 1, atto a consentire l’ingresso nel dispositivo dell’acqua fredda proveniente daH’impianto idraulico domestico;

- una valvola di ritenzione 2, applicata su detto condotto 1, atta ad impedire il reflusso dell’acqua restante nel condotto stesso verso l’impianto idraulico domestico;

- un condotto 3, atto a consentire l’uscita dal dispositivo dell’acqua calda prodotta dallo scaldabagno S;

- una pompa idraulica 4, applicata su detto condotto 3, preposta al convogliamento dell’acqua calda, attraverso rimpianto idraulico domestico, verso i sanitari dell’utente;

- un condotto 5, atto a consentire l’ingresso di aria esterna nello scaldabagno S allo scopo di agevolare l’uscita dell’acqua calda dal medesimo;

- una vaschetta di raccolta 6, applicata su detto condotto 5, per il recupero di piccoli quantitativi d’acqua penetrati in detto condotto dallo scaldabagno S, o derivanti dalla formazione di acque di condensa;

- un idro-deviatore 7, ad azionamento manuale e/o elettrico, interposto tra il condotto 1 di ingresso dell’acqua fredda nel dispositivo ed il condotto 3 di uscita dell’acqua calda dal medesimo, e comunicante con la tubazione A dello scaldabagno S;

- un idro-deviatore 8, ad azionamento manuale e/o elettrico, interposto tra il condotto 3 di uscita dell’acqua calda dal dispositivo ed il condotto 5 di ingresso dell’aria esterna nello scaldabagno S, e comunicante con la tubazione B del medesimo;

- un sensore 10, preposto al rilevamento in tempo reale, ed in modo continuo, dell’esatto quantitativo di acqua contenuto nello scaldabagno S attraverso la misurazione della pressione idraulica esercitata da tale massa liquida sullo stesso.

Il funzionamento del suddetto dispositivo è inoltre assistito da un’apposita centralina di controllo 9, costituita essenzialmente da:

- un display 11, atto a visualizzare numericamente l’entità del contenuto dello scaldabagno S, rilevato in tempo reale, ed in modo continuo, dal sopracitato sensore 10;

- un organo di comando 12, del tipo a relè o similare, atto a determinare lo spegnimento reversibile dell’elemento termico T dello scaldabagno S;

- un mezzo di regolazione 13, atto a consentire l’azionamento automatico del suddetto organo di comando 12 al raggiungimento del minimo quantitativo d’acqua necessario a determinare la completa immersione in tale liquido dell’elemento termico T dello scaldabagno S, al fine di evitare il surriscaldamento ed il conseguente danneggiamento dello stesso;

- una scheda a microcontrollore 14, atta a gestire e coordinare il funzionamento dei summenzionati elementi.

Conformemente all’ invenzione, il dispositivo economizzatore risulta inserito, come mostrato in fig. 1, tra le condotte dell’impianto idraulico domestico e le tubature A-B, rispettivamente dell’acqua fredda e calda, di uno scaldabagno S di tipo tradizionale.

Come mostrato in fig. 2, la contemporanea apertura degli idrodeviatori 7-8, corrispondente alla posizione X degli stessi, determina la posizione di riposo della componente idraulica del dispositivo economizzatore, e di conseguenza permette il normale funzionamento dello scaldabagno S collegato al medesimo, monitorato costantemente dalla centralina elettronica 9 associata al suddetto dispositivo.

In tal caso, il flusso di acqua fredda proveniente dall’impianto idraulico domestico può attraversare liberamente il dispositivo economizzatore, a seguito del superamento della valvola di ritenzione 2 presente sul condotto di ingresso 1 dello stesso, e quindi affluire all’intemo dello scaldabagno S per mezzo della tubatura A, presente all’ interno dello stesso e comunicante con il suddetto dispositivo, fino a determinarne il completo, o parziale, riempimento.

Al termine del riscaldamento dell’intero contenuto dello stesso, ad opera dell’elemento termico T, ogni singola erogazione di acqua calda può defluire dello scaldabagno S per mezzo della tubatura B, anch’essa interna allo stesso e comunicante con il dispositivo economizzatore, ed essere convogliata per mezzo del condotto di uscita 3 di detto dispositivo, verso rimpianto idraulico domestico ed i sanitari ad esso correlati.

Le singole erogazioni di acqua calda saranno compensate, come di consueto, con equivalenti quantitativi di acqua fredda provenienti dall’impianto idraulico domestico.

Durante l’immissione nello scaldabagno S dell’acqua fredda proveniente dall’impianto idraulico domèstico, la centralina di controllo 9 associata al dispositivo economizzatore provvede a monitorare, attraverso un segnale proveniente da un apposito sensore 10, inserito all’interno della tubatura A, il contenuto del suddetto scaldabagno S, in modo tale da visualizzare in tempo reale, ed in modo continuo, per mezzo di un apposito display 11, l’esatto quantitativo di acqua immagazzinato all’interno dello stesso.

In tal modo, come mostrato in fig. 3, l’azionamento del dispositivo economizzatore per mezzo della chiusura del relativo idro-deviatore 7, corrispondente alla posizione Y dello stesso, consente di arrestare Γ immissione di acqua fredda nello scaldabagno S al raggiungimento del quantitativo d’acqua atto a soddisfare di volta in volta le specifiche esigenze dell’utente, in modo tale da determinarne il temporaneo immagazzinamento nell’apparecchio, e permetterne il successivo riscaldamento per mezzo dell’elemento termico T.

A riscaldamento ultimato, la successiva chiusura dell’idro-deviatore 8, corrispondente alla posizione Y dello stesso, permette all’acqua calda immagazzinata nell’apparecchio di defluire liberamente attraverso la tubatura A, come mostrato in fig. 4, e di essere poi convogliata dalla pompa idraulica 4, per mezzo del condotto di uscita 3 del dispositivo economizzatore, verso rimpianto idraulico domestico ed i sanitari ad esso correlati, sotto forma di erogazioni complete o parziali.

La chiusura del suddetto idro-deviatore 8 permette inoltre di immettere aria esterna nello scaldabagno S, attraverso il condotto 5 e la tubazione B con esso comunicante, allo scopo di agevolare la fuoriuscita dell’acqua calda dal medesimo.

Un’apposita vaschetta di raccolta 6, applicata su detto condotto 5, permette il recupero di piccoli quantitativi d’acqua penetrati all’intemo dello stesso attraverso la tubatura B dello scaldabagno S, o derivanti dalla formazione di acque di condensa.

La centralina di controllo 9 associata al dispositivo economizzatore provvede al costante monitoraggio del contenuto dello scaldabagno S anche durante la fase di erogazione dell’acqua calda, allo scopo di visualizzarne, in tal caso, sul display 11 l’esatto quantitativo ancora a disposizione dell’utente.

Tale procedura di monitoraggio consente inoltre alla centralina di controllo 9 di determinare, attraverso l’apposito organo di comando 12, lo spegnimento dell’elemento termico T dello scaldabagno S nel momento in cui lo stesso non risulti completamente sommerso dall’acqua immagazzinata nelTapparecchio, in modo tale da prevenirne il surriscaldamento ed il conseguente danneggiamento.

La soglia di attivazione di detta centralina 9 è determinata per mezzo di un apposito mezzo di regolazione 13, atto a consentirne la taratura sul minimo quantitativo d’acqua necessario a determinare la completa immersione in tale liquido dell’elemento termico T dello specifico scaldabagno S collegato al dispositivo economizzatore.

La logica di funzionamento della suddetta centralina di controllo 9 è regolata da.un’apposita scheda a microcontrollore 14, atta a gestire in maniera coordinata gli input provenienti del sensore 10, gli output indirizzati verso il display 11, nonché il controllo dell’organo di comando 12, sulla base dell’impostazione del relativo mezzo di regolazione 13.

Varianti più complesse della suddetta scheda 14, possono permettere il controllo diretto degli idro-deviatori 7-8, il controllo della temperatura dell’acqua contenuta nello scaldabagno S, l’accensione temporizzata dello stesso, ed in genere di tutte quelle funzioni atte a rendere completamente automatizzato il funzionamento del suddescritto dispositivo economizzatore.

Naturalmente fermo restando il principio del trovato, le forme di realizzazione e i particolari di costruzione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto e illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI. 1) Dispositivo economizzatore perfezionato di acqua ed energia elettrica per scaldabagni elettrici inserito tra le condotte dell’impianto idraulico domestico e le tubature, rispettivamente dell’acqua fredda e calda, dello scaldabagno, comprendente: - un condotto (1), atto a consentire l’ingresso nel dispositivo dell’acqua fredda proveniente dall’impianto idraulico domestico; - un condotto (3), atto a consentire l’uscita dal dispositivo dell’acqua calda proveniente dallo scaldabagno (S); - una pompa idraulica (4), preposta al convogliamento dell’acqua calda, attraverso l’impianto idraulico domestico, verso i sanitari dell’utente; - un condotto (5), atto a consentire l’ingresso di aria esterna nello scaldabagno (S); - una coppia di idro-deviatori (7-8), atti a gestire le fasi di ingresso ed uscita dell’acqua dallo scaldabagno (S), attraverso il dispositivo, e regolare l’afflusso di aria esterna nel medesimo; caratterizzato dal fatto che comprende un sensore (10), preposto al rilevamento in tempo reale, ed in modo continuo, dell’esatto quantitativo di acqua contenuto nello scaldabagno (S) ed una centralina di controllo (9), collegata a detto sensore, atta ad elaborare i dati rilevati ed a sovrintendere al funzionamento di base del dispositivo stesso.
2. 2) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che il sensore (10) è posizionato sulla tubatura (A) dello scaldabagno (S).
3. 3) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che la centralina di controllo (9) comprende: - un display (11), atto a visualizzare in forma numerica l’entità del contenuto del suddetto scaldabagno (S); - un organo di comando (12), atto a determinare lo spegnimento reversibile dell’elemento termico (T) dello scaldabagno (S); - un mezzo di regolazione (13), atto a consentire l’impostazione di un valore di soglia atto a determinare l’attivazione automatica del suddetto organo di comando (12); - una scheda a microcontrollore (14), atta a gestire e coordinare il funzionamento dei summenzionati elementi. Dispositivo economizzatore per scaldabagni elettrici, secondo la riv. 3, caratterizzato dal fatto che il valore di soglia atto a determinare l’attivazione automatica dell’organo di comando (12) è rappresentato dalla presenza nello scaldabagno (S) del minimo quantitativo d’acqua necessario a determinare la completa immersione in tale liquido dell’elemento termico (T) dello stesso.