ITBS20130181A1

ITBS20130181A1 - Stufa elettrica

Info

Publication number: ITBS20130181A1
Application number: IT000181A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Giacomini; Mauro Ronchi
Original assignee: Giovanni Giacomini; Mauro Ronchi
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-13

Description

Stufa elettrica

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una stufa elettrica, in particolare una stufa elettrica ad accumulo di calore e ad alta efficienza, per usi civili e industriali.

Stato dell’arte

Le stufe elettriche sono largamente utilizzate in ambito civile, ad esempio per impieghi domestici, negli uffici, nei locali pubblici, ecc., e in ambito industriale, ad esempio nei laboratori, nelle officine, ecc., per riscaldare gli ambienti dove le persone soggiornano.

Tali stufe si differenziano da altri tipi di dispositivi riscaldanti che utilizzano fluidi diversi dall’aria, ad esempio liquidi, o che prevedono una combustione interna, come ad esempio le stufe a gas. Nell’ambito della presente invenzione con l’espressione ‘stufa elettrica’ si identifica un dispositivo configurato per scaldare l’aria sfruttando il calore prodotto da uno o più resistori, più comunemente indicati con il termine ‘resistenze’, senza combustione.

Normalmente le stufe elettriche comprendono un corpo nel quale le resistenze sono alloggiate. Una tradizionale stufa elettrica riscalda l’ambiente nel quale si trova grazie a due effetti legati all’alta temperatura delle resistenze elettricamente alimentate: il riscaldamento dell’aria, che genera a sua volta moti convettivi nell’ambiente, e l’irraggiamento diretto delle superfici e delle persone, anche con luce infrarossa.

Per ottenere i due effetti le resistenze sono posizionate nel corpo della stufa in posizione tale da essere visibili dall’esterno; opportune griglie di protezione impediscono alle persone di toccare le resistenze. La maglia delle griglie è comunque sufficientemente ampia da non schermare in modo significativo l’irraggiamento generato dalle resistenze.

In una tipica e decisamente diffusa forma di realizzazione il corpo della stufa presenta una superficie concava riflettente e le resistenze sono posizionate tra la superficie riflettente e una griglia di protezione che guarda verso l’esterno. Ad esempio la domanda di brevetto giapponese JP 2005-180840 descrive una soluzione di questo tipo.

Sono state proposte inoltre soluzioni che prevedono l’installazione nel corpo della stufa di una o più ventole che forzano l’aria aspirata dall’ambiente ad attraversare le resistenze elettriche prima di essere reimmessa nell’ambiente. Una soluzione di questo tipo è descritta ad esempio in US 6973260.

Le stufe elettriche tradizionali soffrono di almeno due inconvenienti.

In primo luogo hanno per lo più un’efficienza energetica bassa. Il mercato richiede stufe a basso costo e questo limita la libertà del designer. Gli elementi che normalmente compongono una stufa elettrica non creano una grande sinergia; questo fa sì che solo una parte del calore generato dalle resistenze elettriche per effetto Joule sia rapidamente trasferito all’aria e alle superfici dell’ambiente circostante. Una parte del calore viene ‘persa’ per riscaldare il corpo della stufa. Certamente il corpo, raffreddandosi nel momento in cui la stufa viene spenta, cede a sua volta calore all’ambiente, ma questo avviene in un momento in cui la cessione del calore non serve. In questi termini l’efficienza di una stufa tradizionale è bassa, perché non tutto il calore generato dalle resistenze è immediatamente trasferito all’ambiente. E’ invece auspicabile poter disporre di stufe configurate per avere un’elevata efficienza.

Secondariamente le stufe elettriche tradizionali non hanno una particolare valenza estetica e certamente non costituiscono oggetti apprezzabili dal punto di vista visivo. Al contrario, tendenzialmente in ambito domestico gli utilizzatori tendono a nascondere le stufe alla vista degli ospiti.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione una stufa elettrica che risolva in modo semplice ed efficace gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali, risultando semplice da realizzare, ragionevolmente economica, e al tempo stesso dotata di elevata efficienza e valenza estetica.

La presente invenzione concerne pertanto una stufa elettrica secondo la rivendicazione 1.

In particolare la stufa comprende un corpo, nel quale è definita una camera di contenimento, e una o più resistenze elettriche alloggiate nella camera di contenimento. Vantaggiosamente la camera di contenimento è opaca all’irraggiamento delle resistenze elettriche, per favorire l’accumulo di calore nella stessa camera. Sono previste due o più aperture per l’ingresso dell’aria fresca dall’ambiente nel quale la stufa si trova e l’uscita nello stesso ambiente dell’aria riscaldata dalle resistenze.

Sostanzialmente la camera di contenimento confina l’irraggiamento delle resistenze al suo interno, impedendo la dispersione di questa forma di trasmissione di calore direttamente verso l’ambiente. Si crea così un effetto di accumulo di calore nella camera di contenimento, nel senso che la quota parte di calore che in una stufa tradizionale viene subito ceduta all’ambiente circostante per effetto dell’irraggiamento, nella stufa secondo la presente invenzione è utilizzata per ottenere un corrispondente ulteriore riscaldamento dell’aria, in aggiunta al calore ceduto per convezione.

Il vantaggio principale offerto da questa soluzione è quello di ottenere un’elevata efficienza nei termini ora specificati. Test condotti dalla Richiedente hanno dimostrato che a parità di consumo di energia elettrica in un determinato lasso di tempo, la stufa secondo la presente invenzione permette di riscaldare l’ambiente circostante più rapidamente e ad una maggiore temperatura rispetto ad una tradizionale stufa elettrica della stessa potenza.

Preferibilmente le resistenze elettriche sono più di una e sono alimentabili selettivamente. Ad esempio le resistenze sono singoli elementi resistori oppure gruppi di elementi connessi in serie e/o in parallelo.

Nella forma di realizzazione preferita, la camera di contenimento è definita da uno o più primi elementi schermanti, definiti elementi schermanti esterni. Tali elementi sono privi di fori passanti in modo da intercettare l’irraggiamento creato dalle resistenze elettriche accese. Inoltre gli elementi schermanti sono configurati, per numero, forma, dimensione, accoppiamenti, ecc., per definire uno spazio sostanzialmente chiuso attorno alle resistenze elettriche; le uniche aperture degne di nota restano quelle di ingresso e uscita dell’aria.

In una forma di realizzazione la camera di contenimento è un interstizio definito tra le pareti interne dei primi elementi schermanti e le pareti esterne di secondi elementi schermanti, equivalenti ai primi elementi schermanti. Questa configurazione massimizza l’effetto di accumulare il calore nella camera di confinamento e riscaldare l’aria al suo interno con la massima efficienza, dato che le resistenze si trovano in pratica circondate da superfici che riflettono in modo significativo l’irraggiamento.

Preferibilmente gli elementi schermanti sono realizzati in un materiale metallico, ad esempio in rame, oppure in pietra, ad esempio marmo, o in ceramica, ad esempio maiolica, o ancora in un altro materiale refrattario. In alternativa gli elementi schermanti sono elementi stratificati, cioè ottenuti sovrapponendo almeno due strati, ad esempio uno strato in materiale metallico e uno strato in un materiale refrattario.

Nella forma di realizzazione preferita le resistenze elettriche si sviluppano lungo una direzione longitudinale, ad esempio in verticale o in orizzontale, e i primi elementi schermanti si estendono circonferenzialmente attorno alle resistenze per schermarne l’irraggiamento in direzione radiale. Se presenti, i secondi elementi schermanti si estendono circonferenzialmente tra le resistenze elettriche. Come descritto sopra, l’interstizio presente tra le resistenze e gli elementi schermanti è dedicato al passaggio dell’aria.

Più preferibilmente gli elementi schermanti sono cilindrici e sono impilabili per modificare l’estensione longitudinale della camera di contenimento in modo corrispondente all’estensione longitudinale e/o al numero delle resistenze elettriche.

In alternativa gli elementi schermanti hanno forme differenti, ad esempio a sezione quadrata, triangolare, romboidale, ellittica, ecc..

Con questa struttura la stufa si configura sostanzialmente come un totem verticale, o come un elemento sostanzialmente tubolare (anche a sezione non circolare) orizzontale. In ogni caso la stufa è configurabile come un complemento di arredo.

In quest’ottica, preferibilmente la stufa comprende uno o più elementi esterni di copertura della camera di contenimento; gli elementi di copertura sono personalizzabili con la finitura estetica desiderata, ad esempio con verniciatura, applicazione di film adesivi, poster o fotografie. Gli elementi di copertura della stufa, ad esempio cilindri metallici impilabili o elementi di design, costituiscono un supporto decorabile a piacimento, in modo tale da integrare la stufa nell’ambiente nel quale deve operare, ad esempio un appartamento arredato con un particolare stile, oppure un locale pubblico, come un ristorante. Chiaramente gli elementi di copertura sono personalizzabili anche nella forma, oltre che nella grafica.

Opzionalmente la stufa comprende inoltre una o più ventole, alloggiate nel relativo corpo per forzare il flusso di aria ad attraversare la camera di contenimento ed essere espulsa nell’ambiente circostante. In altre parole la ventola, o le ventole, generano un flusso di aria forzato nella camera di contenimento. Viceversa se la ventola o le ventole non sono presenti, il flusso d’aria è soggetto a moti esclusivamente convettivi.

Opzionalmente la stufa comprende mezzi di connessione a sorgenti esterne di un gas caldo, ad esempio una pompa di calore tradizionale, e le resistenze elettriche sono tubi nei quali è convogliabile il gas caldo, ad esempio tubi in rame cavi, serpentine, ecc..

La stufa secondo la presente invenzione può essere corredata, all’occorrenza, di accessori quali porta salviette, attaccapanni, appendi abito, ecc., e può essere provvista di ruote per consentire un agevole riposizionamento.

Preferibilmente la stufa è provvista di un termostato che rileva la temperatura dell’aria nella camera di contenimento o in uscita da questa e regolare, in retroazione, l’accensione e lo spegnimento selettivo delle resistenze e, se presente, della ventola.

Breve elenco delle figure allegate

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione e in prospettiva di una prima forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in sezione verticale di una seconda forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 3 è una vista in prospettiva della stufa mostrata in figura 2, parzialmente disassemblata;

- la figura 4 è una vista in sezione verticale di una terza forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 5 è una vista in prospettiva della stufa mostrata in figura 4, parzialmente disassemblata;

- la figura 6 è una vista in sezione verticale di una quarta forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 7 è una vista in prospettiva della stufa mostrata in figura 6, parzialmente disassemblata;

- la figura 8 è una vista in sezione verticale di una quinta forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 9 è una vista in prospettiva della stufa mostrata in figura 8, parzialmente disassemblata;

- la figura 10 è una vista in sezione verticale di una sesta forma di realizzazione della stufa secondo la presente invenzione;

- la figura 11 è una vista in prospettiva della stufa mostrata in figura 10, parzialmente disassemblata.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La descrizione dettagliata seguente si riferisce a più forme realizzative della stufa 1 secondo la presente invenzione.

La figura 1 mostra una prima forma di realizzazione in una vista in elevazione e in prospettiva frontale. La stufa 1 comprende un corpo 2, che nell’esempio specifico è vincolato ad una base 3 provvista di piedini o ruote, e uno o più elementi di copertura 4. Questi ultimi sono personalizzati con la grafica desiderata. In figura 1 sono visibili alcuni esempi.

La stufa 1 mostrata in figura 1 ha una forma sostanzialmente cilindrica, in quanto gli elementi di copertura 4 sono cilindrici e sono impilati uno sull’altro, e quando è posizionata verticalmente assomiglia ad un totem. In alternativa gli elementi di copertura possono avere forme differenti, ad esempio possono essere provvisti di appendiabiti, porta salviette, alette, ecc.

La figura 2 mostra una seconda forma di realizzazione della stufa 1, in una vista in sezione considerata in un piano verticale. La stessa stufa 1 è mostrata parzialmente disassemblata, per motivi di chiarezza, in figura 3, in prospettiva.

Come è apprezzabile, il corpo 2 comprende almeno due elementi, uno inferiore 2’ e uno superiore 2” uniti da un tirante in metallo 10. All’occorrenza possono essere presenti uno o più setti intermedi.

Una o più resistenze elettriche 5 si estendono verticalmente lungo una corrispondente direzione di sviluppo longitudinale tra gli elementi 2’ e 2’’ del corpo della stufa 1. Nell’esempio mostrato nelle figure 2 e 3 le resistenze 5 sono sei elementi in acciaio, alimentati a 220V, aventi diametro compreso tra 1 e 4 cm e lunghezza compresa nell’intervallo 5-60 cm. Le resistenze 5 sono alimentate selettivamente, nel senso che possono essere alimentate tutte contemporaneamente oppure una o più resistenze alla volta.

In generale le resistenze possono avere forme differenti, ad esempio possono essere serpentine ondulate, elementi quadrati, triangolari, tubi alettati, ecc..

Un quadro di comando 6 posizionato alla base della stufa 1, sull’elemento 2’, permette all’utente di accendere e spegnere la stufa e regolarne il funzionamento.

La base 3 definisce un passaggio radiale di adduzione dell’aria ambiente, ovvero un passaggio attraverso il quale l’aria relativamente fresca dell’ambiente viene richiamata nella stufa per essere riscaldata dalle resistenze 5. Le frecce nelle figure 2 e 3 indicano il percorso teorico dell’aria fresca C in ingresso nella stufa, in risalita lungo le resistenze, dove subisce il riscaldamento e in uscita come aria calda H dalla parte superiore della stufa 1.

Preferibilmente un termostato (non mostrato) è posizionato in corrispondenza dell’uscita dell’aria calda per misurarne la temperatura. Il segnale generato dal termostato viene utilizzato dal quadro di comando per regolare in retroazione l’accensione e lo spegnimento di ciascuna resistenza 5 in modo da rispettare la regolazione di temperatura imposta dall’utente, ad esempio 250W, 300W, 430W, 550W, ecc..

Vantaggiosamente le resistenze 5 sono confinate in una camera 7 definita da elementi schermanti 8 impilati. Nella forma di realizzazione mostrata gli elementi schermanti sono cilindrici e circondano le resistenze 5 sostanzialmente per tutto il relativo sviluppo per intercettare il calore per irraggiamento da queste prodotto. La camera 7 è aperta verso l’ambiente in corrispondenza dell’apertura 3’ per l’aria fresca C e dell’uscita 9 (non visibile) per l‘aria calda H. In sostanza l’aria calda sale nella camera di confinamento 7 fino a superare il bordo superiore dell’ultimo elemento schermante 8 ed esce dalle fessure praticate negli elementi di copertura 4 a tutti i livelli.

Nell’esempio mostrato in figura gli elementi schermanti 8 sono realizzati in un materiale refrattario, ad esempio ceramica. In sostanza l’energia radiante prodotta dalle resistenze non fuoriesce dalla camera di confinamento 7 e dalla stufa 1 in generale, ma viene riflessa o assorbita dagli elementi schermanti 8 per ottenere il massimo riscaldamento dell’aria. In questo senso la stufa 1 può essere definita ‘ad accumulo di calore’.

In alternativa gli elementi schermanti 8 possono essere realizzati in metallo, ad esempio in rame, oppure possono essere realizzati stratificati, con strati di metalli e/o materiali refrattari differenti.

Le figure 4 e 5 mostrano un’altra forma di realizzazione della stufa 1 secondo la presente invenzione, equivalente a quella mostrata nelle figure 2 e 3, con la differenza che in questa variante gli elementi di copertura 4 personalizzabili sono configurati alcuni a botte ed altri come iperboloidi, e sono alternati per creare una superficie esterna ondulata, ovvero per definire una colonna con restringimenti di sezione alternati a rigonfiamenti. In figura 4 è visibile l’uscita 11 dell’aria calda dalla camera di confinamento 7. Per maggiore chiarezza le fessure di scarico dell’aria calda H attraverso gli elementi di copertura 4 non sono mostrate. Con il riferimento 12 è indicato uno dei setti menzionati sopra.

Le figure 6 e 7 mostrano ancora un’altra forma di realizzazione equivalente alle precedenti tranne per il fatto che gli elementi di copertura presentano una pluralità di fori passanti circolari per lo scarico nell’ambiente dell’aria calda H.

Le figure 8 e 9 mostrano ancora un’altra forma di realizzazione equivalente alle precedenti tranne per il fatto che la camera di confinamento 7 è definita da elementi schermanti 8 costituiti a loro volta da una moltitudine di profili 8’ interconnessi, ad esempio con un accoppiamento di forma.

Le figure 10 e 11 mostrano una variante a doppia camera nella quale la camera di confinamento 7 non si estende radialmente fino al tirante 10, come nelle varianti precedenti, ma è limitata da secondi elementi schermanti 8”, equivalenti agli elementi 8 ma di diametro minore, impilati uno sull’altro coassiali ai primi elementi schermanti 8. In questa variante gli elementi schermanti 8 si configurano essi stessi come elementi di copertura o, in alternativa, possono essere ulteriormente rivestiti da elementi di copertura 4.

Gli elementi di copertura interni 8” definiscono una seconda camera 7’, come mostrato al meglio in figura 11.

Tutte le forme di realizzazione possono all’occorrenza essere provviste di una ventola, alloggiata ad esempio nella base 2’ o nella porzione superiore 2” del corpo 2 della stufa 1 per forzare il flusso d’aria in aspirazione o in mandata attraverso la camera di confinamento 7.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una stufa (1) comprendente un corpo (2) associato ad una camera di contenimento (7), e una o più resistenze elettriche (5) alloggiate nella camera di contenimento (7), caratterizzata dal fatto che la camera di contenimento (7) è opaca all’irraggiamento prodotto dalle resistenze elettriche (5), per favorire l’accumulo di calore nella stessa camera (7), e presenta almeno una apertura (3’) per l’ingresso dell’aria fresca (C) e almeno un’apertura (11) per l’uscita dell’aria (H) riscaldata dalle resistenze (5).
2. Stufa (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la camera di contenimento (7) è definita da uno o più primi elementi schermanti (8) privi di fori passanti rivolti verso la direzione di irraggiamento delle resistenze elettriche (5) e configurati per definire uno spazio sostanzialmente chiuso attorno alle resistenze elettriche (5), se non per dette aperture di ingresso (3’) e uscita (11) dell’aria.
3. Stufa (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detta camera di contenimento (7) si estende tra le pareti interne di detti primi elementi schermanti (8) e le pareti esterne di secondi elementi schermanti (8”), equivalenti a detti primi elementi schermanti (8).
4. Stufa (1) secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3, in cui detta camera di confinamento (7) è configurata per favorire il surriscaldamento dell’aria, anche per effetto dell’irraggiamento generato dalle resistenze elettriche (5), nel relativo percorso tra l’apertura di ingresso (3’) e l’apertura di uscita (11).
5. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-4, in cui detti elementi schermanti (8, 8”) sono realizzati in un materiale scelto nel gruppo comprendente i materiali refrattari, i materiali metallici, la ceramica, la pietra, o sono elementi stratificati comprendenti almeno due strati ciascuno dei quali è di uno di tali materiali.
6. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 2-5, in cui le resistenze elettriche (5) si sviluppano lungo una direzione longitudinale, i primi elementi schermanti (8) si estendono circonferenzialmente attorno alle resistenze (5) per schermarne l’irraggiamento in direzione radiale e, se presenti, i secondi elementi schermanti (8”) si estendono circonferenzialmente tra le resistenze elettriche (5), l’interstizio presente tra le resistenze (5) e gli elementi schermanti (8, 8”) essendo dedicato al passaggio dell’aria.
7. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-6, in cui gli elementi schermanti (8, 8”) sono sostanzialmente cilindrici e sono impilabili per modificare l’altezza della camera di contenimento (7) in modo corrispondente all’estensione e/o al numero delle resistenze elettriche (5).
8. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1-6, in cui le resistenze elettriche (5) sono più di una e sono alimentabili selettivamente.
9. Stufa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente uno o più elementi esterni (4) di copertura della camera di contenimento (7), gli elementi di copertura (4) essendo personalizzabili con la finitura estetica desiderata, ad esempio con verniciatura, applicazione di film adesivi, applicazione di poster o fotografie.
10. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre una ventola, alloggiata nel corpo della stufa per forzare il flusso di aria ad attraversare la camera di contenimento ed essere espulsa nell’ambiente circostante.
11. Stufa (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente mezzi di connessione a sorgenti esterne di gas caldo e in cui le resistenze elettriche sono tubi nei quali è convogliabile il gas caldo.