MX2014005567A - Generador electrico. - Google Patents
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Abstract
Generador eléctrico de tipo portátil que comprende una placa calentable y unos medios de refrigeración entre los que se dispone al menos una placa termoeléctrica donde se recoge la corriente eléctrica generada entre la placa calentable y los medios de refrigeración cuando la placa se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración, estableciéndose en consecuencia una diferencia de potencial.
Description
GENERADOR ELECTRICO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un generador eléctrico que permite llevar a cabo la aplicación del efecto Seebeck a fuentes de energía calorífica a pequeña escala obteniendo una tensión de salida que se puede emplear en alimentar dispositivos electrónicos de uso portátil de manera sencilla e intuitiva o fuentes lumínicas en zonas donde no es posible su conexión a la red eléctrica.
El objeto de la invención consiste en un generador eléctrico de tipo portátil que comprende una placa calentable y unos medios de refrigeración entre los que se dispone al menos una placa termoeléctrica donde se recoge la corriente eléctrica generada entre la placa calentable y los medios de refrigeración cuando la placa se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración, estableciéndose en consecuencia una diferencia de potencial.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conocen en el estado de la técnica los fenómenos asociados a la generación de electricidad mediante la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este es el conocido efecto Seebeck.
Este efecto es de aplicación en grandes instalaciones que aprovechan una gran energía calorífica residual para obtener una diferencia de tensión que se emplea para alimentar diferentes dispositivos.
El solicitante desconoce la existencia de dispositivos que permitan llevar a cabo la aplicación de este efecto a fuentes de energía calorífica a pequeña escala obteniendo una tensión de salida que se puede emplear en alimentar dispositivos electrónicos de uso portátil de manera sencilla e intuitiva o fuentes lumínicas en zonas
donde no es posible su conexión a la red eléctrica.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un generador eléctrico que comprende una placa calentable mediante una fuente externa de calor que transmite el calor a unos medios de refrigeración, y al menos una placa termoeléctrica dispuesta entre la placa calentable y los medios de refrigeración donde se produce una fuerza electromotriz que genera una corriente eléctrica cuando la placa se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración caracterizado porque comprende unos medios aislantes que rodean la placa o placas termoeléctricas dispuestos entre la placa calentable y los medios de refrigeración. La corriente eléctrica generada se conduce al exterior del generador a través de un cableado que es continuación del cableado que comprende la placa termoeléctrica y en cuyo extremo libre se sitúa un terminal (29) de salida del potencial eléctrico generado en dicha placa (15).
Dichos medios aislantes son preferiblemente una columna de aire o elemento que soporta temperaturas de hasta 1500 0 C, tal como placas cerámicas de manera que aislan el calor de la placa calentable e impiden que el calor llegue a los medios de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento de dichos medios de refrigeración.
Cuando los medios aislantes son aire, la placa calentable presenta un grosor mayor frente a otras construcciones objeto de la presente invención, de manera que la mayor disipación del calor se hace en dicha placa calentable y se evita que la placa termoeléctrica alcance temperaturas superiores a 400°C.
Los medios de refrigeración pueden ser diferentes, preferiblemente un líquido para lo cual el generador presenta un recipiente cuya base es una placa superior situada sobre la placa o placas termoeléctricas; un ventilador, alimentado por la corriente eléctrica generada por el propio generador; o una placa conductora.
Para su funcionamiento y generación de energía eléctrica, el generador se dispone sobre una fuente externa de calor que incide sobre la placa calentable que en combinación con los medios de refrigeración provocan debido a la diferencia de
temperatura que la placa o placas termoeléctricas produzcan una fuerza electromotriz que genera la corriente eléctrica. En el caso de que los medios refrigerantes sean líquidos, preferiblemente agua, es necesario que el recipiente mantenga un nivel mínimo de líquido para posibilitar la diferencia de temperatura y evitar que la placa o placas termoeléctricas se quemen. Por lo tanto, en este supuesto y teniendo en cuenta que el líquido se evapora debido al calentamiento del mismo, es necesario para mantener el nivel mínimo de líquido, proveer al generador de medios de alimentación de líquido, que pueden ser automáticos o manuales.
El dispositivo puede presentar un mango que soporta la placa calentable y la placa termoeléctrica y comprende además un terminal de salida del potencial eléctrico generado en la placa termoeléctrica conectado con dicha placa mediante un cableado que discurre por el interior del mango.
Alternativamente, el cableado de la placa o placas termoeléctricas, en lugar de salir al exterior a través del citado mango, atraviesa la placa superior, pasando por el recipiente destinado a contener los medios de refrigeración. El cableado está debidamente aislado y las conexiones son estancas para evitar el contacto con los medios de refrigeración que preferiblemente son agua. En el extremo de dicho cableado se dispone un terminal de salida del potencial eléctrico generado en la placa o placas termoeléctricas. Dicho terminal puede ser tipo mechero, o reductor de voltaje para USB o cualquier otro terminal conocido. Al pasar el cableado por el recipiente que contiene el medio refrigerante, se evita el contacto de dicho cableado con la fuente externa de calor sobre la que se apoya la placa calentable del generador y a la vez se evita el sobrecalentamiento del cable al encontrarse refrigerado por el medio refrigerante.
Como se ha mencionado, los medios de refrigeración también pueden consistir en un ventilador conectado a la placa o placas termoeléctricas del generador y dispuesto sobre la placa o placas termoeléctricas. Esta construcción también comprende un cableado para la salida, a través de un mango, del potencial eléctrico restante no empleado por el ventilador.
En otra construcción alternativa, el recipiente conformado sobre la placa superior presenta al menos un orificio para la entrada o salida de los medios de
refrigeración, en concreto medios líquidos, y preferiblemente agua. Sobre dicho orificio es posible conectar una manguera para la circulación del líquido. Preferiblemente el recipiente presenta dos orificios, uno de entrada y otro de salida, posibilitando de esta manera la recirculación del líquido y permitiendo por tanto diferentes aplicaciones utilizando el líquido recirculado contenido en el recipiente. Combinando el generador con una bomba es posible recircular el agua, extrayendo el agua caliente para ser empleada como calefacción en un radiador e impulsándola de nuevo hacia el recipiente una vez atravesado el mismo para que vuelva a ser calentada y mantener el circuito cerrado. . Mediante esta construcción se consigue no solamente energía eléctrica sino también una fuente de agua caliente.
Por otro lado, el generador eléctrico puede comprender una placa separadora dispuesta en el lado de la placa calentable opuesto al lado en que están dispuestas las placas termoeléctricas y que permite aislar parcialmente la placa calentable de una fuente de calor para que dicha placa calentable no supere una temperatura predeterminada.
El generador eléctrico puede comprender también unos medios de control de la temperatura que emiten una señal acústica o aislan la placa calentable de la fuente de energía calorífica cuando dicha placa calentable alcanza una temperatura predeterminada.
Estos dispositivos son de especial utilización en lugares donde no existe suministro eléctrico o este es de baja fiabilidad, principalmente localizaciones remotas en países subdesarrollados o en desarrollo, y en los que un dispositivo como los de la presente invención permitirá la obtención de energía eléctrica suficiente para funciones de iluminación, carga de pequeños dispositivos eléctricos (móviles, baterías, ipads, ipods, etc.) o incluso para calentamiento de agua con fines incluso de calefacción.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista en sección en alzado de un primer ejemplo de realización del generador eléctrico de la presente invención.
La figura 2 muestra una vista en alzado parcialmente seccionado de un segundo ejemplo de realización del generador eléctrico de la presente invención.
La figura 3 muestra una vista en planta del generador eléctrico de la figura 2.
La figura 4 muestra una vista en sección AA de la figura 3.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva explosionada del generador eléctrico de la Figura 2.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva explosionada de un tercer ejemplo de realización del generador eléctrico de la presente invención.
La figura 7 muestra una vista en sección de un cuarto ejemplo de realización de la invención de un generador refrigerado con líquido.
La figura 8 muestra una vista en perspectiva de la figura 7.
La figura 9 muestra una vista en planta del ejemplo de las figuras 7 y 8 en la que se ve el generador abierto.
La figura 10 muestra una vista en sección de un quinto ejemplo de realización de la invención de un generador refrigerado con líquido.
La figura 11 muestra una vista en perspectiva del ejemplo de la figura 9.
Las figuras 12a y 12b muestran, respectivamente, una vista en planta y una sección de la figura 12a, de la placa calentable empleada en el ejemplo de realización de las figuras 10 y 11.
REALIZACIONES PREFERENTES DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras se describen a continuación diferentes realizaciones preferentes de generadores eléctricos de la presente invención que comprenden una placa calentable (7) circular y unos medios de refrigeración (10, 26) entre los que se dispone al menos una placa termoeléctrica (15), y si son más de una se encuentran dispuestas en serie, donde se recoge la corriente eléctrica generada entre la placa calentable (7) y los medios de refrigeración (10, 26) cuando la placa calentable (7) se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración (10, 26) debido al contacto con una fuente de calor, estableciéndose en consecuencia una diferencia de potencial.
En un primer ejemplo de realización, la placa calentable (7) circular presenta una pared perimetral (16) y un resalte central (20) entre los que se define un hueco donde se disponen unos medios aislantes (8) que son un disco de papel o placa ignífuga de fibra de cerámica, que soporta temperaturas de hasta 1500 0 C. En esta forma de realización el generador presenta cuatro placas termoeléctricas (15) dispuestas en serie.
Los medios aislantes (8) aislan el calor innecesario de la placa calentable (7) para evitar que sobrecaliente una placa superior (21 ) que conforma la base de un recipiente (22) donde van dispuestos los medios de refrigeración, que en este ejemplo de realización son agua (26) dispuesta en el interior de dicho recipiente (22). De igual manera, los medios aislantes (8) aislan los cables de las placas termoeléctricas (15) tanto eléctrica como térmicamente. Sobre dichas placas termoeléctricas (15) se encuentra dispuesta una capa (23) de silicona o resina termoconductora.
Sobre la pared perimetral (16) de la placa calentable (7) está dispuesto un anillo o junta deformable (24) de material ignífugo de manera que la altura de la placa calentable (7) más la altura del anillo deformable (24) en la zona de la pared perimetral (16) es la misma que la altura de la placa calentable (7) más la altura de las placas termoeléctricas (15) más la altura de la capa (23) de silicona o resina
termoconductora en la zona del resalte central (20).
Bajo la placa calentable (7) se encuentra dispuesta una placa separadora (9) que evita la fundición de la placa calentable (7) circular en caso de que la fuente de calor esté a una elevada temperatura. El generador eléctrico comprende además unos medios de control de la temperatura que comprenden unas varillas bimetálicas (17) unidas por uno de sus extremos a la placa separadora (9) y por el otro a la placa calentable (7) circular que aislan la placa calentable (7) circular de una fuente de energía calorífica cuando se sobrepasa una predeterminada temperatura, en este caso 100 ° C.
El recipiente (22) comprende un mango (27) con un orificio (28) para el paso de los cables de conexión de las placas termoeléctricas (15), mango en cuyo extremo se encuentra acoplado un terminal (29) de salida de potencial eléctrico tipo mechero de 12 V.
En un segundo ejemplo de realización mostrado en las Figuras 2 a 5, la placa calentable (7) circular presenta una pared perimetral (16) que define un hueco donde se disponen unos medios aislantes (8) que son un disco de papel o placa ignífuga de fibra de cerámica, que soporta temperaturas de hasta 1500 0 C, y las placas termoeléctricas (15), que están dispuestas en un orificio (25) central de los medios aislantes (8). De esta manera los medios aislantes (8) se encuentran dispuestos entre las placas termoeléctricas (15) y la pared perimetral (16) en la dirección radial.
Los medios aislantes (8) aislan el calor innecesario de la placa calentable (7) para evitar que sobrecaliente los elementos que van dispuestos sobre ella y que se describirán a continuación y aislan los cables de las placas termoeléctricas (15) tanto eléctrica como térmicamente. Sobre las placas termoeléctricas (15) está dispuesta una capa (no mostrada en las Figuras 2 a 5) de silicona o resina termoconductora.
Sobre el conjunto formado por la placa calentable (7) circular, los medios aislantes (8) y las placas termoeléctricas (15) está dispuesto un disipador (2) de aluminio de superficie inferior pulida en espejo y con aletas en rejilla para evacuar el calor que proviene de la placa calentable (7) . A través del disipador (2) pasan los cables de las placas termoeléctricas (15) .
Sobre el disipador (2) se encuentran dispuestos unos medios de refrigeración que en este ejemplo de realización preferente son un ventilador (10) que está conectado al cableado de las placas termoeléctricas (15) y que funciona al mismo voltaje que se obtiene del terminal de salida de potencial, que son 12 V y a una corriente de 0, 2 A y que se activa cuando la corriente generada al empezar a calentar el generador alcance los 2, 2 V. Las conexiones a los cables de las placas termoeléctricas (15) están dispuestas sobre las aletas del disipador (2) (no mostradas) y a los lados del ventilador. El generador eléctrico comprende un voltímetro digital alimentado por la propia corriente obtenida por las placas termoeléctricas (15). Este ejemplo puede presentar un mango (3) para la salida del cableado o por el contrario no presentarlo, de manera que toda la potencia generada por el generador se destina a la alimentación del ventilador, de manera que el dispositivo se convierte en un difusor de aire caliente al poder situarse sobre fuentes de calor y limitarse a distribuir el calor por la estancia donde se emplee.
La capa calentable (7) circular se atornilla al disipador (2) a través de unos primeros tornillos (11 ) dispuestos en unos orificios tanto de la capa calentable (7) como de los medios aislantes (8) como del disipador (2).
Debajo de la placa calentable (7) circular se dispone una placa separadora (9) que evita la fundición de la placa calentable (7) circular en caso de que la fuente de calor esté a una elevada temperatura.
El generador eléctrico comprende además unos medios de control de la temperatura que comprenden un zumbador (no mostrado) conectado a un termostato (no mostrado) que emite una señal acústica cuando dicha placa calentable (7) alcanza una temperatura predeterminada o bien unas varillas bimetálicas (no mostradas en las Figuras 2 a 5) unidas por uno de sus extremos a la placa separadora (9) y por el otro a la placa calentable (7) circular que aislan la placa calentable (7) circular de una fuente de energía calorífica cuando se sobrepasa una predeterminada temperatura, en este caso 100 0 C.
Sobre el disipador (2) y recubriendo el ventilador se encuentra dispuesta una tapa (1) de chapa o aluminio con orificios con dimensiones adecuadas para la toma de aire por parte del ventilador y a la vez para impedir la entrada accidental de objetos
extraños y especialmente dedos humanos. La tapa (1 ) se une al ventilador y al disipador (2) a través de unos segundos tornillos (12) y unos distanciadores (6).
Sobre el centro de la tapa (1 ) se encuentra dispuesto un casquillo de bombilla (no mostrado) para la iluminación de una bombilla cuando se comienza a generar corriente, un LED posicional, o cualquier fuente de iluminación presencial, testigo, o de potencia. Asimismo, el generador dispone de un interruptor para si se quiere interrumpir esta fuente y obtener mayor carga de la toma de 12 V.
La corriente eléctrica se extrae de las placas termoeléctricas (15) por medio de los cables conductores que se conectan a un terminal (29) de salida de potencial eléctrico tipo mechero de 12 V (no mostrado) dispuesto en un mango unido a la tapa (1) . El mango comprende un cuerpo principal (3) , una estructura (5) de unión del mango a la tapa (1 ) y una tapeta de cierre (4) que fija la estructura (5) de unión del mango a la tapa (1 ) , al cuerpo principal (3) . Esta fijación se lleva a cabo mediante unos terceros tornillos (13) . La estructura (5) de unión del mango a la tapa (1) se une a dicha tapa (1 ) por medio de unos cuartos tornillos (14).
El cuerpo principal (3) del mango comprende un orificio (18) para el paso de los cables de conexión que emergen a través de un orificio perimetral (19) de la tapa (1 ) y que están conectados a un terminal (29) de salida de potencial tipo mechero de 12 V.
De esta manera la toma de corriente para un usuario está alejada de la placa calentable (7), lo que permite la conexión de alargadores de 12 V, reductores de voltaje para USB e inversores de corriente a 220 V.
El generador eléctrico de este segundo ejemplo de realización preferente proporciona 20 V y 2 A en vacío y 12 V y 1 , 6 A en régimen de carga, lo que permite iluminar una bombilla de neón de bajo consumo de 15 W (igual a 75 W de incandescencia) o una de 10 W y, al mismo tiempo que la bombilla, un cargador de baterías, un cargador de teléfonos móviles, u otros dispositivos electrónicos como Ipods o Ipads. Al mismo tiempo, puede iluminar hasta 5 bombillas LED de 3 W (igual a 75 W de incandescencia cada una) o bien cualquier aparato que se alimente de una toma USB.
En un tercer ejemplo de realización mostrado en la Figura 6, la placa calentable (7) circular presenta una pared perimetral (16) que define un hueco con el
resalte central (20) en el que se sitúa la placa termoeléctrica ( 5), hueco en el que se disponen unos medios aislantes (8) que son un disco de papel o placa ignífuga de fibra de cerámica, que soporta temperaturas de hasta 1500 0 C, y las placas termoeléctricas (15), que están dispuestas en un orificio (25) central de los medios aislantes (8). De esta manera los medios aislantes (8) se encuentran dispuestos entre las placas termoeléctricas (15) y la pared perimetral (16) en la dirección radial. Sobre los medios aislantes (8) y las placas termoeléctricas (15) se encuentra dispuesta una placa conductora (30) que actúa como medios de refrigeración.
Los cables de las placas termoeléctricas (15) se pueden conectar a un terminal (29) de salida de potencial eléctrico de tipo mechero de 12 V o reductor de voltaje para USB dispuesto en una funda flexible protectora (31) ignífuga.
En un cuarto ejemplo de realización, mostrado en las figuras 7 a 9, el generador eléctrico (100) comprende una placa calentable circular (7) con una pared perimetral (16) sobre la que se dispone una placa termoeléctricas(15), preferiblemente unida a la superficie superior de la placa calentable (7) mediante un adhesivo para facilitar su montaje, y actuando preferiblemente el aire como medio aislante (8) entre la placa termoeléctrica (15) y la pared perimetral (16). Es posible emplear también dos placas termoeléctricas conectadas en serie, para lo cual se emplean elementos aislantes e ignífugos en la conexión de los cables entre placas (15) para evitar el contacto de dicho cableado con el material del generador. El medio aislante puede ser también, como en casos anteriores una placa cerámica o un gas adecuado. Sobre la placa termoeléctrica (15), y apoyada sobre la pared perimetral (16), se sitúa la placa superior (21 ) que representa la base inferior del recipiente (22) en el que se introducen los medios de refrigeración (26) del generador (100), preferiblemente agua. Entre la placa superior (21 ) y la pared perimetral (16) se dispone un anillo o junta (24) ignífuga y deformable. El recipiente (22) queda sujeto a la placa calentable (7) mediante unos tornillos (55) que atraviesan la placa calentable (7) hasta la placa superior (21 ) que es la base inferior del recipiente (22). Dicho recipiente comprende en su base superior, opuesta a la placa superior (21 ) o base inferior del recipiente (22), un asa (41) que permite transportar el generador (100). Asimismo, comprende una tapa (40) que se dispone sobre dicha base superior del recipiente (22). La placa
calentable (7) se une a la placa superior (21 ) preferiblemente mediante tornillos (55).
Dicha placa o placas termoeléctricas (15) se encuentran, tras el montaje del dispositivo, en contacto directo con la superficie superior de la placa calentable (7) y con la superficie inferior de la placa superior (21 ), presionadas entre ellas, estando dichas superficies de contacto de la placa calentable (7) y de la placa superior (21) pulidas en espejo.
El cableado o cables que salen de la placa termoeléctrica (15) discurren entre la placa calentable (7) y la placa superior (21 ). Dicha placa superior (21 ) presenta un orificio roscado (46) que conecta con un conducto o funda (43) flexible, aislante y estanca que se enrosca al orificio roscado (46) de la placa superior (21 ). El acoplamiento entre el conducto (43) y el orificio roscado (46) de la placa es estanco. El cableado de la placa termoeléctrica (15) sale del interior del generador (100) por el interior del conducto (43) conectándose a un terminal (29) de salida de potencial eléctrico de tipo mechero de 12 V o reductor de voltaje para USB. Cuando el generador (100) no está en uso, es posible almacenar el conducto o funda (43) en el interior del recipiente (22) y cerrar el mismo con la tapa (40), que preferiblemente va roscada sobre el recipiente (22).
Por lo tanto, la electricidad generada se extrae del generador (100) atravesando los medios de refrigeración (26) impidiendo la exposición del cableado a la fuente de calor sobre la que se dispone el generador (100) y evitando así un sobrecalentamiento de dicho cableado. Como se ha mencionado, dicha funda (43) es estanca e ignífuga y comprende juntas de estanquidad en los extremos.
El generador (100) de esta realización presenta todos sus componentes preferiblemente fabricados en aluminio, siendo dichas piezas anodizadas con el fin de proteger el material de la oxidación. El espesor de la placa superior (21), que es la placa fría del dispositivo presenta un espesor preferiblemente de entre 7 y 10 mm y la placa calentable (7) un espesor de entre 8 y 12 mm. Estos espesores, unidos al material, permite que los medios aislantes (8) empleados sean aire en lugar de otros elementos, ya que una placa de este espesor permite una mejor y mayor disipación del calor evitando que la temperatura de la placa termoeléctrica supere los 400°C, temperatura límite de uso.
El generador objeto de este ejemplo presenta como ventajas frente a las demás construcciones un menor peso, de aproximadamente 535 g. al no incluir componentes tales como el disipador o el ventilador, más compacto debido a su menor tamaño, más robusto debido a la inexistencia de componentes móviles que evitan reparaciones y toda la potencia generada se destina a ser utilizada por elementos externos y no a la alimentación de componentes propios tales como el ventilador.
Un generador (100) como el descrito en este último ejemplo de realización preferiblemente presenta, una vez montados los diferentes componentes, una altura de 48 mm y un diámetro de 100 mm. La tapa (40) presenta una altura de 8 mm. Las placas termoeléctricas (15) empleadas tienen unas dimensiones de 40 mm x 40 mm.
En un quinto y último ejemplo de realización de la presente invención, figuras 10 a 12, el generador (200) comprende, al igual que en el ejemplo anterior, una placa calentable circular (7) con una pared perimetral (16), disponiendo dicha placa (7) tres resaltes (20) en su superficie superior para aumentar la distancia entre las placas termoeléctricas (15) respecto de la fuente de calor, ya que sobre cada resalte (20) se disponen una placa termoeléctrica (15) preferiblemente unidas con un adhesivo para facilitar su montaje, actuando el aire como medio aislante (8) entre las placas termoeléctricas (15) y la pared perimetral (16). El medios aislante (8), al igual que en el caso anterior puede ser una placa cerámica. Dichas placas termoeléctricas (15) están conectadas en serie y en sus puntos de conexión están recubiertas por un material aislante e ignífugo que impide el contacto de los cables con el material del generador (200).
Sobre las placas termoeléctricas (15) y apoyada sobre la pared perimetral (16) se sitúa la placa superior (45) que representa la base inferior del recipiente en el que se introducen los medios de refrigeración (26) del generador (200), preferiblemente agua. Entre dicha pared perimetral (16) y la placa superior (45) se dispone un anillo o junta (24) ignífuga y deformable. Dicho recipiente puede conformase en una única pieza o estar conformado, como se ha mostrado en las figuras, por una pared cilindrica (44) enroscada a la placa superior (45) que representa la base inferior del
recipiente. Bajo la placa calentable (7) se puede disponer una placa separadora (9), de acero inoxidable, que evita la fundición de la placa calentable (7) circular en caso de que la fuente de calor esté a una elevada temperatura. Aunque esta placa separadora (9) no es estrictamente necesaria y dependerá de las condiciones de uso del generador (200), permite alargar la vida útil de la placa calentable (7) fabricada en aluminio que con el calor y el oxígeno se deteriora.
La placa calentable (7) se une a la placa superior (45) preferiblemente mediante tornillos (54), y si el generador (200) presenta una placa separadora (9) esta se une a la placa calentable (7) preferiblemente también mediante tornillos (53).
Al igual que en los ejemplos anteriores, y como se ha detallado en el ejemplo anterior, las placas termoeléctricas (15) van en contacto directo con y bajo presión entre la superficie superior de la placa calentable (7) y la superficie inferior de la placa superior (45), estando estas dos superficies pulidas en espejo.
El recipiente (45, 44) queda sujeto a la placa calentable (7) mediante unos tornillos (54) que atraviesan la placa calentable (7) hasta la placa superior (45) base del recipiente. La placa separadora (9) queda sujeta a la placa calentable (7) mediante tornillos (54).
Dicho recipiente comprende en su base superior, opuesta a la placa superior (45) o base inferior del recipiente, un asa (41 ) que permite transportar el generador (100). Asimismo, comprende próximo a dicha base superior dos orificios (51 , 52), aunque podría ser únicamente uno. Dichos orificios (51 , 52) permiten la conexión de mangueras para lograr la extracción del agua calentada evitando la evaporación de la misma. Mediante dicha recirculación se aprovecha dicha agua caliente, de manera que por ejemplo se puede recircular al recipiente tras pasar por un radiador, en cuyo caso la pared del recipiente dispondría de dos orificios (51 , 52), uno para la salida y otro para la entrada del agua, o únicamente se extrae para aprovechar el agua caliente por ejemplo para el lavado. En este último caso únicamente sería necesario un orificio, por lo que la pared del recipiente (44) puede tener un único orificio o bien taponar uno de los dos si tiene dos orificios.
El cableado o cables que salen de las placas termoeléctricas (15) discurren entre la placa calentable (7) y la placa superior (44). Dicha placa superior (21 )
presenta un orificio roscado (47) que conecta con un conducto flexible (42) que se enrosca al orificio roscado (47) de la placa superior (44). Dicho conducto flexible (42) conduce en su interior el cableado que proviene de las placas termoeléctricas (15) estando dicho cableado preferiblemente introducido en una funda estanca e ignífuga. En los extremos del conducto se disponen juntas de estanqueidad. El acoplamiento entre el conducto (42) y el orificio roscado (47) de la placa (44) es estanco. El cableado de las placas termoeléctricas (15) dispuestas en serie sale del interior del generador (200) por el interior del conducto (42) conectándose a un terminal (29) de salida de potencial eléctrico de tipo mechero de 12 V o reductor de voltaje para USB.
Por lo tanto, la electricidad generada se extrae del generador (200) atravesando los medios de refrigeración (26) impidiendo la exposición del cableado a la fuente de calor sobre la que se dispone el generador (200) y evitando así un sobrecalentamiento de dicho cableado.
Al igual que en el ejemplo anterior, el generador (200) de esta realización presenta todos sus componentes preferiblemente fabricados en aluminio, a excepción de la placa separadora (9) de acero inoxidable, siendo dichas piezas anodizadas con el fin de proteger el material de la oxidación. El espesor de la placa superior (21), que es la placa fría del dispositivo presenta un espesor preferiblemente de entre 7 y 10 mm y la placa calentable (7), o placa caliente, un espesor de entre 8 y 12 mm. Estos espesores, unidos al material, permite que los medios aislantes (8) empleados sean preferiblemente aire en lugar de otros elementos, ya que una placa de este espesor permite una mejor y mayor disipación del calor evitando que la temperatura de la placa termoeléctrica supere los 400°C, temperatura límite de uso. Asimismo, es posible emplear como medios aislantes (8) una placa cerámica, si las condiciones lo precisan.
Mediante el generador (200) de este último ejemplo de realización, es posible aprovechar el agua calentada de los medios de refrigeración (26), así como obtener energía eléctrica.
Las ventajas de este generador (200) frente a los anteriormente descritos son que permite una mayor autonomía, una mayor robustez al carecer de componentes móviles evitando reparaciones, el reciclado del agua de refrigeración, uso del agua
como calefacción y destinar toda la potencia generada para su uso.
Un generador (200) como el descrito en este último ejemplo de realización, preferiblemente presenta, una vez montados los diferentes componentes, una altura de 160 mm y un diámetro de 130 mm. Las placas termoeléctricas (15) empleadas tienen unas dimensiones de 40 mm x 40 mm.
En general, los dos últimos generadores (100, 200) presentan como ventaja frente a los anteriormente descritos la inexistencia de componentes móviles lo que facilita su mantenimiento y alarga su duración al reducirse los posibles fallos tanto de montaje como de uso ya que preferentemente los generadores objetos de la invención están ideados para su uso en lugares remotos con pocos recursos energéticos y sin medios para la reparación de los generadores. Por lo tanto, estos últimos generadores son más compactos y resistentes como se puede deducir de la explicación anterior.
En cualquier caso, y a partir de los diferentes ejemplos, se podrían combinar y aplicar características de los mismos entre diferentes generadores con el fin de llevar a cabo aplicaciones concretas en función de diferentes necesidades. Por ejemplo, se puede disponer en cualquiera de los generadores un termostato o dispositivo de control de la temperatura asociado a un dispositivo que emita una señal acústica o luminosa.
Conviene destacar que en los generadores que empleen agua como elemento de refrigeración, será necesario asegurar que en el recipiente siempre existe un nivel mínimo de agua, de manera que se garantiza el funcionamiento del generador, y a su vez se evita que las placas termoeléctricas se quemen o dañen. Para asegurar dicho suministro de agua se pueden emplear diferentes medios, por ejemplo manuales, de manera que alguien se encargue de mantener el nivel del agua, o bien autónomos, tales como disponer un contenedor con agua sobre el generador y regular el suministro de agua desde dicho contenedor.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle
de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.
Claims (21)
1. Generador eléctrico que comprende una placa calentable (7) que transmite calor a unos medios de refrigeración (10, 26, 30) , y al menos una placa termoeléctrica (15) dispuesta entre la placa calentable (7) y los medios de refrigeración (10, 26, 30) donde se produce una fuerza electromotriz que genera una corriente eléctrica cuando la placa (7) calentable, situada sobre una fuente externa de calor, se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración (10, 26, 30) caracterizado porque comprende además una placa separadora (9) dispuesta bajo la placa calentable (7) y unos medios aislantes (8) que rodean la al menos una placa termoeléctrica (15) y dispuestos entre la placa calentable (7) y los medios de refrigeración (10, 26, 30).
2. Generador, según reivindicación 1, caracterizado porque la placa termoeléctrica (15) comprende un cableado en cuyo extremo libre se sitúa un terminal (29) de salida del potencial eléctrico generado en dicha placa (15).
3. Generador, según reivindicación 2, caracterizado porque el cableado de la placa termoeléctrica (15) sale del generador atravesando los medios de refrigeración (26) sin exponerse a la fuente externa de calor.
4. Generador según reivindicación 1 caracterizado porque sobre la placa calentable (7) se dispone una placa superior (21 , 45) que conforma la base inferior de un recipiente (22, 44) donde se disponen los medios de refrigeración (26).
5. Generador, según reivindicación 2 y 4, caracterizado porque el cableado atraviesa la placa superior (21 , 45) y los medios de refrigeración (26) sin exponerse a la fuente externa de calor.
6. Generador según reivindicación 1 caracterizado porque la placa calentable (7) presenta una pared perimetral (16) que define un hueco entre dicha pared y la placa termoeléctrica (15) donde están dispuestos los medios aislantes (8).
7. Generador según reivindicación 6 caracterizado porque la placa calentable (7) comprende al menos un resalte central (20) sobre el que se dispone la placa termoeléctrica (15).
8. Generador, según reivindicación 1 , caracterizado porque los medios aislantes (8) son aire que rodea la al menos una placa termoeléctrica.
9. Generador, según reivindicaciones 1 caracterizado porque los medios de refrigeración son agua (26).
10. Generador, según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de refrigeración son una placa conductora (30) dispuesta sobre los medios aislantes (8) y las placas termoeléctricas (15).
11. Generador, según reivindicación 1 caracterizado porque comprende una capa (23) de silicona o resina termoconductora dispuesta sobre la placa termoeléctrica (15).
12. Generador, según reivindicación 6 caracterizado porque comprende un anillo deformable (24) de material ignífugo dispuesto sobre la pared perimetral (16) de la placa calentable (7).
13. Generador, según reivindicaciones 4, 6 y 12, caracterizado porque entre la placa calentable (7) y la placa superior (21 , 45) se dispone el anillo deformable (24), los medios aislantes (8) y la capa (23) de silicona o resina termoconductora.
14. Generador según reivindicación 1 caracterizado porque comprende un disipador (2) de aluminio de superficie inferior pulida en espejo y con aletas en rejilla dispuesto sobre el conjunto formado por la placa calentable (7), los medios aislantes (8) y las placas termoeléctricas (15) para evacuar el calor que proviene de la placa calentable (7).
15. Generador según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de refrigeración son un ventilador (10) conectado al cableado de las placas termoeléctricas (15) que funciona al mismo voltaje que se obtiene del terminal (29) de salida de potencial.
16. Generador, según reivindicación 4, caracterizado porque la pared del recipiente (44) comprende al menos un orificio (51 , 52) para la salida o entrada de los medios de refrigeración (26).
17. Generador, según reivindicación 16, caracterizado porque comprende dos orificios (51 , 52), una para la salida de los medios de refrigeración (26) y una para la entrada de dichos medios de refrigeración (26).
18. Generador según reivindicación 1 caracterizado porque comprende unos medios de control de la temperatura que emiten una señal acústica cuando la placa calentable (7) alcanza una temperatura predeterminada.
19. Generador según reivindicación 2 caracterizado porque el terminal (29) de salida de potencial es de tipo mechero de 12 V.
20. Generador según reivindicación 2 caracterizado porque el terminal (29) de salida de potencial es de tipo reductor de voltaje para USB.
21. Generador, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grosor de la placa calentable (7) y la placa superior (21 , 45) es de entre 7 y 12 mm.
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