OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo auxiliar para un generador eléctrico y un sistema, siendo el generador del 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. El dispositivo auxiliar permite la utilización del generador eléctrico con su placa calentable en disposición vertical.

Lo anterior 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.

La presente invención es de especial aplicación en el sector de generación de energía eléctrica a partir de fuentes de calor, y de especial aplicación en aquellos lugares donde la energía eléctrica es inexistente por no haber red eléctrica.

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 y en concreto, dispositivos que permiten 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.

En concreto la solicitud internacional número WO2012070772 describe varios dispositivos con el objetivo anterior y en concreto el dispositivo mostrado en la figura 1. Dicho dispositivo se sitúa sobre una fuente de calor horizontal y en combinación con el líquido, preferiblemente agua, introducido en el recipiente del dispositivo, se obtiene dicha tensión de salida.

El dispositivo anterior presenta algunas limitaciones en cuanto a su aplicación como son:

Utilización únicamente sobre fuentes de calor horizontales ya que debido a la altura de las paredes del recipiente, cualquier inclinación del mismo provocaría la salida del agua y por lo tanto evitaría el correcto funcionamiento del dispositivo, además de que es necesario que la base del dispositivo esté en contacto con la fuente de calor.

- Imposibilidad de utilizar un mismo foco de calor para dos funciones diferentes, ya que si se apoya el dispositivo generador sobre la fuente de calor se imposibilita el uso de dicho foco para otros fines como puede ser emplearlo para cocinar. Hay que tener en cuenta que el dispositivo generador es de especial utilidad en localizaciones en las que no existe red eléctrica, como en poblados del tercer mundo, donde se cocina con un fuego alimentado por combustibles fósiles, de manera que si se emplea dicho fuego para cocinar no hay posibilidad de utilizar el dispositivo a la vez.

En ocasiones es necesario que el dispositivo generador mantenga sus dimensiones y peso lo más reducidos posibles, para facilitar su transporte así como para reducir su precio, por lo que la capacidad de agua y por lo tanto su autonomía (hay que ir rellenando el recipiente) se ve limitada para un uso continuado en el tiempo.

En ocasiones, la fuente de calor se encuentra en un plano vertical y no es posible situar el dispositivo generador horizontalmente por lo que su uso queda imposibilitado.

Con el objetivo de resolver estos problemas así como otros que pudieran surgir se ha desarrollado el dispositivo auxiliar para generadores eléctricos así como el sistema objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo auxiliar, de aplicación a un generador eléctrico, según la reivindicación 1. Dicho generador eléctrico es del tipo que comprende una placa calentable mediante una fuente externa de calor que transmite el calor a unos medios de refrigeración alojados en un recipiente del dispositivo generador, 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. 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 de salida del potencial eléctrico generado en dicha placa termoeléctrica.

Los medios de refrigeración pueden ser diferentes, preferiblemente un líquido como el agua alojado en el recipiente del generador cuya base es una placa superior situada sobre la placa o placas termoeléctricas.

Para su funcionamiento y generación de energía eléctrica, el generador se sitúa en contacto con 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. Al ser los medios refrigerantes 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, 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 cableado de la placa o placas termoeléctricas atraviesa la placa superior, pasando por el recipiente destinado a contener el líquido. 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 con la que está en contacto la placa calentable del generador y a la vez se evita el sobrecalentamiento del cable al encontrarse refrigerado por el medio refrigerante.

Cuando la fuente de calor se sitúa en un plano horizontal y es posible apoyar el generador de energía sobre la misma, en concreto la placa calentable, las paredes verticales del recipiente permiten almacenar el líquido como medio de refrigeración, sin embargo, cuando no se puede apoyar el generador sobre la fuente de calor horizontal, por ejemplo porque esta debe ser utilizada para cocinar, ya no es posible apoyar dicho generador sobre la misma y por lo tanto no es posible la generación de energía eléctrica. Por lo tanto, en ocasiones puede ser necesario situar el generador eléctrico de manera que la placa calentable reciba el calor de la fuente lateralmente, es decir, disponiendo dicha placa calentable verticalmente en lugar de horizontalmente. Con esta situación, las paredes del recipiente del generador ya no pueden alojar el líquido y por lo tanto el generador no puede ser utilizado. Para estas situaciones se ha desarrollado el dispositivo auxiliar objeto de la presente solicitud. El dispositivo auxiliar comprende un cuerpo tubular doblado hueco con una primera embocadura en un primer extremo libre y una segunda embocadura en un segundo extremo, presentando dicha segunda embocadura unos medios de conexión para su acoplamiento al generador eléctrico.

Cada una de dichas embocaduras presenta preferiblemente un área circular, de manera que el eje central perpendicular a la primera embocadura y el eje central perpendicular a la segunda embocadura forman un ángulo de entre 45° y 135°. Asimismo, el diámetro de la primera embocadura y el diámetro de la segunda embocadura pueden ser iguales o diferentes. Las embocaduras preferiblemente serán circulares, y principalmente la segunda de ellas que se acopla al generador eléctrico, que preferiblemente también es circular, aunque podrían tener otra forma, principalmente la primera embocadura en el extremo libre, por ejemplo, rectangular. Asimismo, preferiblemente las embocaduras presentan el mismo diámetro, el mismo que el tubo que forma el dispositivo y que se encuentra doblado 90°, formando un codo, pero también es posible que el diámetro de la primera embocadura sea de mayores dimensiones, de manera que el diámetro no se mantiene constante a lo largo del dispositivo, pudiendo estar formado por una parte con un diámetro constante y una parte con un diámetro variable determinando un extremo cónico, en particular el primer extremo del dispositivo o extremo libre, por el que se introduce el líquido.

El segundo extremo debe tener una dimensión similar a la del recipiente del generador para permitir un acoplamiento estanco entre ambos elementos, y preferiblemente se emplearán unos medios de conexión roscados, aunque evidentemente no se pueden descartar otros medios de conexión tales como un adhesivo aislante, silicona resistente a altas temperaturas y estanca, o tornillos adicionales para asegurar la conexión, o una combinación de los anteriores.

De esta manera es posible, situando la placa calentable del generador en vertical y las paredes del recipiente en horizontal, utilizar dicho generador, ya que tras el acoplamiento del dispositivo auxiliar al recipiente del generador, se puede verter el líquido, que actúa como medio de refrigeración, en el interior del tubo del dispositivo auxiliar a través del primer extremo o extremo libre, haciendo así el dispositivo auxiliar de recipiente. Asimismo, desacoplando el dispositivo y el generador, se puede utilizar este sobre una fuente de calor horizontal.

Un segundo objeto de la invención es un sistema de generación eléctrica conforme a la reivindicación 6, y que está formado por un dispositivo auxiliar como el descrito anteriormente acoplado a un generador eléctrico a través de la segunda embocadura del dispositivo auxiliar conectada al contenedor del generador eléctrico. Para ello, la segunda embocadura y el contenedor presentan diámetros que permiten su acoplamiento que debe ser estanco para evitar la fuga del líquido de refrigeración. Un ejemplo de los medios de acoplamiento son medios de roscado dispuestos en el extremo del recipiente y en la segunda embocadura del dispositivo auxiliar, así como otros, tal y como se ha citado anteriormente.

Al ser necesario situar la placa calentable del generador eléctrico verticalmente, se precisan unos medios de conexión entre el generador eléctrico y dicha fuente de calor. Dicha fuente de calor es preferiblemente un recipiente, o jiko, que habitualmente comprende dos partes, una parte superior en la se recoge el combustible, carbón o leña, y una parte inferior para recoger las cenizas, estando ambas partes conectadas por una placa perforada que permite la caída de las cenizas desde la parte superior a la inferior. La parte superior comprende en su periferia unos medios para apoyar un contenedor tal como una olla, de manera que permite cocinar. Alternativamente, otras fuentes de calor que requieran la utilización del generador en posición vertical pueden ser estufas de leña y/o carbón.

Por lo tanto, otro elemento del sistema es el citado recipiente, o jiko, adaptado para recibir un dispositivo generador como el comentado, comprendiendo dicho recipiente, tal y como se ha descrito, la fuente de calor, y unos salientes en su perímetro superior para el apoyo de una olla o elemento similar para cocinar. Con esta estructura, donde no existe una superficie de apoyo, no es posible por lo tanto situar el generador eléctrico horizontalmente y para poder utilizarlo, el recipiente comprende un orificio, pasante o no, en una de sus paredes laterales para la introducción en el mismo de la placa base calentable, de manera que la misma esté lo más próxima posible, o incluso en contacto, con la fuente de calor. El generador, con el dispositivo auxiliar ya acoplado, se conecta a dicho recipiente o jiko mediante unos medios de sujeción adecuados. Dichos medios de sujeción, cuando el agujero es pasante, están preferiblemente formados por al menos tres tornillos que se alojan en sendos orificios roscados dispuestos en la placa base, de manera que dos tornillos quedan situados fuera del recipiente uno de los tornillos queda dentro del recipiente, evitando así que el conjunto formado por el generador y el dispositivo auxiliar se descuelgue del recipiente.

Otros medios de sujeción adecuados podrían ser, cuando el agujero no es pasante y determina así un alojamiento en la pared del recipiente o jiko para albergar al menos la base del dispositivo generador, unos tornillos que atraviesen la pared del recipiente o jiko desde el interior del mismo para roscarse en la base del dispositivo generador.

En el caso de que la fuente de calor fuese una estufa de leña o carbón, en la que es necesario disponer verticalmente el dispositivo generador, se pueden emplear diferentes medios de sujeción, tales como los descritos para el recipiente o jiko, o abrazaderas, o medios que permitan colgar el dispositivo generador desde la parte superior de la estufa, etc.

Como se ha mencionado, estos generadores eléctricos 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, ¡Pad, ¡Pod, 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 de un ejemplo de realización de un generador refrigerado con líquido como medio de refrigeración.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva del generador de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva explosionada del dispositivo auxiliar objeto de la invención y un generador.

La figura 4 muestra una vista explosionada desde otra perspectiva del dispositivo auxiliar objeto de la invención y un generador.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una realización de un recipiente o jiko según la invención.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva superior de una parte del recipiente o jiko en la que se observa un agujero pasante.

La figura 7 muestra una vista en perspectiva superior de una parte del recipiente o jiko de la figura 6 con el dispositivo auxiliar y el generador acoplados al mismo.

La figura 8 muestra una vista del sistema objeto de la invención con un dispositivo auxiliar, recipiente o jiko y dispositivo generador, en la que se ve el combustible.

La figura 9 muestra una sección de una parte del sistema de la figura 8 en la que se observa el dispositivo auxiliar y el generador situados en el agujero de la pared del recipiente o jiko, atravesando la misma.

La figura 10 muestra una sección de una parte del sistema en el que se emplea un recipiente o jiko alternativo, que comprende un alojamiento en su pared para recibir el generador conectado al dispositivo auxiliar.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A partir de las figuras, a continuación se describirán varios ejemplos de realización de la invención.

En las figuras 1 y 2 se muestra un posible generador eléctrico 100 (otros podrían ser también utilizados), conocido en el estado de la técnica, que comprende una placa calentable circular 7 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 al menos una placa termoeléctrica 15 y la pared perimetral 10 de la placa calentables 7. El medio aislante 8 puede ser también una placa cerámica o un gas adecuado. Sobre la placa termoeléctrica 15, y apoyada sobre la pared perimetral 10, se sitúa la placa superior 21 que representa la base inferior del contenedor 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 10 se dispone un anillo o junta 24 ignífuga y deformable. El contenedor 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 contenedor 22 puede comprender 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.

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 (no mostrado en estas figuras) 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 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 15 supere los 400°C, temperatura límite de uso.

Las figuras 3 y 4 muestran un despiece del sistema objeto de la presente invención formado por un dispositivo auxiliar 30 y un generador 100. En concreto, el dispositivo auxiliar 30 que permite la disposición de la placa calentable 7 del generador 100 en posición vertical comprende un cuerpo tubular 30 doblado hueco con una primera embocadura 31 en un primer extremo libre y una segunda embocadura 32 en un segundo extremo, presentando dicha segunda embocadura unos medios de conexión 33 para su acoplamiento al generador eléctrico 100. Asimismo, el generador eléctrico 100 comprende una placa base calentable 7, un contenedor 22 para albergar unos medios de refrigeración 26, y al menos una placa termoeléctrica 15 dispuesta entre la placa calentable 7 y los medios de refrigeración 26 donde se produce una fuerza electromotriz que genera una corriente eléctrica cuando la placa calentable 7, en contacto con una fuente externa de calor, se encuentra a una temperatura superior a la de los medios de refrigeración 26.

En el ejemplo mostrado, el cuerpo 30 tubular presenta el mismo diámetro en la primera embocadura 31 , por la que se verterá el líquido refrigerante 26 del generador 100, seguido por un cuerpo cilindrico 34, que la segunda embocadura 32 coincidente con el diámetro del extremo libre del contenedor 22 del generador 100. El acoplamiento o conexión entre dicha segunda embocadura 32 y el contenedor 22 del generador 100 se puede hacer por diferentes medios 33, siendo preferido la utilización de una silicona resistente a altas temperaturas y asimismo estanca. También se podría emplear una conexión roscada entre ambos elementos 30, 100.

El cableado 28, conectado a las placas termoeléctricas a través del conducto 43, cruza el contenedor 22 del generador 100 y a traviesa el dispositivo auxiliar 30, hasta que el terminal de salida 29 se encuentra fuera de dicho dispositivo auxiliar 30. A dicho terminal de salida 29 se podrán conectar los diferentes dispositivos que requieran la energía eléctrica que se genere, como por ejemplo fuentes de luz B o dispositivos móviles M.

Las figuras 5 y 6 muestran un recipiente o jiko en el que se acopla el sistema anterior para la obtención de energía eléctrica y que actúa como fuente de calor.

Dicha fuente de calor es preferiblemente un recipiente 60, o jiko, preferiblemente metálico, que comprende dos partes, una parte superior 61 en la se recoge el combustible C, carbón o leña, y una parte inferior 62 para recoger las cenizas generadas al quemarse el combustible C. Dicha parte inferior 62 comprende una puerta 65 que evita la salida de las cenizas cuando está cerrada y permite la extracción de las mismas al abrirla. Para que las cenizas puedan caer desde la parte superior 61 hasta la parte inferior 62se dispone entre ambas partes una placa perforada 64. La parte superior 61 comprende asimismo en su periferia unos medios 66 para apoyar un contenedor tal como una olla "O" que permite cocinar. Dicho recipiente 60, o jiko, comprende en la pared de la parte superior 61 un agujero 62 para recibir dispositivo generador 100, y en concreto, al menos la placa calentable 7 del mismo.

En las figuras 7, 8 y 9, se observa el recipiente 60, o jiko, que comprende en la pared de la parte superior 61 el agujero 63 adaptado para recibir al menos la placa calentable 7 de un dispositivo generador 100 como el descrito. Dicho recipiente 60, tal y como se ha descrito, comprende la fuente de calor C, y unos salientes en su perímetro superior 66 para el apoyo de una olla "O" o elemento similar para cocinar.

El generador 100, con el dispositivo auxiliar 30 ya acoplado mediante los medios de conexión 33, se conecta a dicho recipiente 60 o jiko mediante unos medios de sujeción formados por al menos tres tornillos 67 que se alojan en sendos orificios roscados dispuestos en la placa base o calentable 7, de manera que dos tornillos 67 quedan situados fuera del recipiente 60 y al menos uno de los tornillos 67 queda dentro del recipiente 60, evitando así que el conjunto formado por el generador 100 y el dispositivo auxiliar 30 se descuelgue del recipiente 60. De esta manera, la placa calentable 7 del generador 100 se encuentra muy próxima o en contacto directo con el combustible C de la fuente de calor.

Una vez sujeto el conjunto formado por el generador 100 y el dispositivo auxiliar 30 al recipiente 60 o jiko, se vierte el medios refrigerante 26, preferiblemente agua, a través de la embocadura libre 31 del dispositivo auxiliar y se enciende el combustible C en el interior de la parte superior 61 del recipiente, de manera que una vez alcanzada una temperatura determinada, las placas termoeléctricas 15 comienzan a generar electricidad que es conducida desde dichas placas 15 hasta el terminal 29 a través del cable 28 y de conector 43. El agua vertida en el interior debe en todo momento cubrir el interior o base inferior 21 del contenedor 22 del generador 100. A dicho terminal 29 se pueden acoplar diferentes dispositivos que requieran electricidad tales como puntos de luz o dispositivos móviles.

En una construcción alternativa, mostrada en la figura 10, el recipiente 600 o jiko, comprende, en lugar de un agujero pasante 63, un alojamiento 630 practicado en la pared de la parte superior 610 del recipiente 600 o jiko. Esta construcción puede ser necesaria en aquellos supuestos en los que la temperatura alcanzada por la fuente de calor sea superior a la que soportan las placas termoeléctricas y por esa razón es necesario alejarlos. Asimismo, es posible incluir elementos aislantes entre la placa calentable 7 y la pared del alojamiento 630. Para conectar el dispositivo generador 100 al recipiente 600 o jiko, se pueden emplear tornillos 660 pasantes que introducidos desde el interior de la parte superior 610 se enrosquen en agujeros practicados a tal efecto en la placa calentable 7 del generador 100.

Una vez sujeto el dispositivo generador 100 y el dispositivo auxiliar 30 al recipiente 600 o jiko, el modo de operación es igual que el descrito anteriormente.