Se describe un generador eléctrico concebido y diseñado para aprovechar las corrientes de convección que se originan a través de los tubos de evacuación que comunican un ambiente interior con un ambiente exterior,

entre cuyos ambientes existe una cierta diferencia de temperatura. El generador incluye un molino-extractor compuesto por álabes y capacitado para girar sustentado por un eje vertical concéntrico con el tubo, e incorpora un dispositivo de tipo alternador con el rotor unido a un faldón proyectado desde el molino-extractor y concéntrico con la porción de tubo de evacuación en la que se acopla, y un estator solidario con dicho tubo de evacuación. La realización preferente prevé imanes de neodimio dispuestos en corona para la formación del rotor, y bobinados en "U" para la realización del estator. En una versión alternativa, el generador puede incluir un sistema de carenado orientable, para el direccionamiento del aire incidente a favor del giro del molino-extractor

Generador eléctrico termodinámico.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un generador eléctrico termodinámico, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un generador eléctrico obtenido a partir de un molino-extractor al que se acopla un dispositivo de generación de corriente eléctrica, tal como una dinamo, un alternador u otro apropiado, estando el conjunto concebido y diseñado para ser acoplado, por ejemplo, a conductos de evacuación, o a otros de naturaleza similar que permitan aprovechar las corrientes de convección originadas como consecuencia de las diferencias de temperatura existentes entre el interior y el exterior de un recinto. Adicionalmente, la configuración adoptada por el molino-extractor permite que éste pueda ser también impulsado por el viento que se mueve por el exterior, incrementando con ello el rendimiento y la capacidad productora de energía eléctrica del generador.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector industrial dedicado a la fabricación e instalación de aparatos, dispositivos y medios para la generación de energía eléctrica a partir de otras energías alternativas.

Antecedentes y sumario de la invención

Es conocido por todos en general el paulatino agotamiento que están experimentando los recursos naturales a nivel mundial. Los combustibles fósiles utilizados como fuentes de energía reducen sus niveles de reserva a una velocidad cada vez mayor debido al incesante aumento de las necesidades energéticas por parte tanto de los países más desarrollados como por parte de aquellos otros que están en vías de desarrollo. Estas circunstancias, junto con otras consecuencias adversas del tipo del aumento global de temperaturas que se está produciendo como resultado del calentamiento ocasionado por la emisión de las enormes cantidades de gases de efecto invernadero que se generan a diario a nivel mundial, ha hecho que desde hace ya varias décadas se estén realizando esfuerzos considerables por aprovechar otras fuentes de energías limpias e inagotables como son las energías alternativas. A tal efecto, las energías solar y eólica son objeto de interés principal, y como resultado son visibles en la actualidad un sin fin de instalaciones que ocupan extensiones de terreno considerables, con un impacto ambiental importante, en las que se genera una cantidad de energía eléctrica que una vez acondicionada es inyectada en la red eléctrica para su consumo en cualquier lugar remoto. En la actualidad, la cantidad de energía eléctrica generada mediante este tipo de instalaciones alternativas, supone ya un porcentaje nada despreciable que en el caso de España, por ejemplo, está en torno al 7-8% del total de la energía eléctrica consumida.

Ahora bien, las instalaciones para aprovechamiento de fuentes de energía renovables, solamente son rentables cuando se diseñan para la generación de una cantidad de energía por encima de unos niveles mínimos preestablecidos. El coste de este tipo de instalaciones es elevado, y por lo tanto es necesario que se cumplan unas exigencias mínimas de producción de energía que justifiquen la inversión.

Sin embargo, como reconocen los expertos, existen otras múltiples situaciones a nivel doméstico en las que se generan cantidades apreciables de energía que no tienen aprovechamiento alguno, y que con una inversión reducida podrían ser transformadas en energía eléctrica suficiente como para atender determinadas necesidades internas, como por ejemplo, iluminación de zonas comunes en edificaciones de cualquier tipo, alimentación de bombas de agua o de bombas de gasoil para calefacción central, alimentación eléctrica de alarmas, porteros automáticos, etc. Éste es el caso, de por ejemplo, las corrientes de convección que se crean cuando existen diferencias de temperatura entre el interior y el exterior de un recinto. No se tiene conocimiento de la existencia en el mercado de dispositivos que permitan realizar un aprovechamiento adecuado de estas cantidades de energía, ahora desperdiciadas.

Teniendo en cuenta los comentarios anteriores, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo y fabricación de un dispositivo, del tipo de un generador eléctrico termodinámico, mediante el que resulte posible generar energía eléctrica por aprovechamiento de las corrientes de aire que se originan en conducciones tales como colectores de evacuación de gases de edificios, huecos de escalera, huecos de ascensores, y en general, en cualquier conducto preferentemente vertical que comunique una zona interior con una zona exterior, con una temperatura algo más elevada en el interior que en el exterior. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el generador que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, cuyas características principales están recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

En esencia, el generador eléctrico termodinámico propuesto por la invención consiste en un molino-extractor preparado para ser acoplado en el exterior en comunicación con una conducción cualquiera del tipo comentado anteriormente, de manera que la corriente de convección incida directamente sobre parte giratoria del molino, compuesta por una multiplicidad de álabes especialmente diseñados al efecto, y provoque el movimiento de esta parte giratoria. El molino extractor incluye en su interior un trípode helicoidal que direcciona la corriente hacia los álabes de manera optimizada. En la forma de realización preferida del generador de la invención, el acoplamiento del molino-extractor con el conducto de salida se realiza por medio de un faldón del molino extractor, guardando una distancia de separación con el conducto de evacuación, suficiente para albergar un dispositivo generador de electricidad diseñado específicamente para tal aplicación, aunque el movimiento de giro del molino-extractor puede ser comunicado a cualquier dispositivo generador convencional, ya sea acoplado directamente al eje de giro del molino o ya sea por medio de una transmisión en cuyo caso se prevé que el molino-generador incorpore un trípode externo que evite cabeceos indeseados. Adicionalmente, el molino-extractor puede incluir un carenado que facilite un efecto de impulsión suplementaria por parte del viento que se mueva por el ambiente exterior. A tal efecto, para un aprovechamiento óptimo de cualquier corriente exterior de viento, la invención prevé una forma de realización alternativa que incluye la mejora de asociar dicho carenado a un dispositivo de veleta que permita la orientación automática del mismo para dejar siempre al descubierto la parte del molino-extractor que esté a favor de la dirección en la que sople el viento.

En la forma de realización preferida de la invención, según se ha dicho, el dispositivo de generación de electricidad se implementa de modo que admite ser incorporado en la distancia de separación existente entre el faldón del molino-extractor y el tubo de evacuación. A tal efecto, el dispositivo de generación de energía eléctrica se estructura en base a una pluralidad de imanes permanentes, de neodimio, solidarios con la parte giratoria del molino-extractor y alineados circunferencialmente a modo de corona, de posicionamiento sucesivamente invertido, dimensionados de manera que pasan por el interior de un bobinado en forma de "U" en el que se genera una corriente alterna, de frecuencia variable en función de la velocidad de giro del molino-extractor, que es a continuación sometida a una operación de rectificado para su almacenamiento o su tratamiento, según corresponda.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática, en alzado, de un generador eléctrico termodinámico diseñado de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 muestra una vista esquemática, en perspectiva desde arriba, del mismo generador eléctrico termodinámico de la Figura 1;

La Figura 3 ilustra un conjunto de representaciones (a) a (e) de un dispositivo de generación de energía...

1. Generador eléctrico termodinámico, en particular un generador que aprovecha las corrientes de convección termodinámicas establecidas de forma natural entre posiciones del interior y del exterior de un recinto entre los que existe una diferencia de temperatura, concebido y diseñado para su acoplamiento a cualquier conducción (1) tubular del tipo de los colectores de evacuación de gases de edificios, huecos de escalera, huecos de ascensores, y en general, en cualquier conducto de posicionamiento preferentemente vertical que comunique con el exterior, caracterizado porque comprende un molino-extractor (2) constituido por una pluralidad de álabes (6) proyectados radialmente desde un eje (3) vertical central, dotado de un faldón (5) proyectado a modo de porción tubular y con un diámetro de una dimensión más grande que el diámetro de dicho conducción (1) para dejar un espacio circundante de separación entre el tubo (1) y el faldón (5) que alberga en su interior un dispositivo alternador encargado de la generación de una corriente alterna con el giro de dicho molino-extractor (2), con un rotor (7) solidarizado con el mencionado faldón (5) tubular y un estator solidarizado a la superficie exterior de la conducción (1).

2. Generador según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un trípode (9) ubicado en el interior del mencionado molino-extractor (2), conformado en espiral para dirección los gases de evacuación hacia los álabes (6) a favor del sentido de giro del molino-extractor (2).

3. Generador según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la porción de rotor (7) del dispositivo alternador que monta el generador, está compuesto por una multiplicidad de imanes (11) de neodimio, alineados circunferencialmente entre si formando una corona (12), y cada uno de ellos orientado inversamente con respecto al que le antecede y al que le sigue, estando cada imán (11) configurado en forma escalonada para proporcionar un plano superior más delgado con un orificio de fijación,

y porque la porción de estator del alternador consiste en bobinados (13) en forma de "U", dispuestos circunferencialmente alrededor de la superficie del conducto (1) de evacuación, en los que el hueco de la "U" proporciona un canal circunferencial que está dimensionado de manera que alberga y admite el desplazamiento de los imanes (11) del rotor a lo largo de su recorrido circunferencial cuando se produce la rotación del molino-extractor (2).

4. Generador según la reivindicación 3, caracterizado porque los bobinados del estator adoptan una configuración (13') plana y están situados por debajo de la posición de los imanes (11) del rotor.

5. Generador según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende un alternador convencional (14) interno, acoplado al eje (3) vertical central y accionado por el giro del molino-extractor (2) a través de un grupo de engranajes multiplicadores.

6. Generador según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende un alternador convencional (14') externo, que recibe movimiento desde una polea acoplada al eje (3) vertical central, y que a través de una correa (15) transmite dicho movimiento hasta el alternador (14') a través de una polea acoplada al eje de rotación del rotor,

siendo el diámetro de la polea solidaria con el eje (3) vertical central de un diámetro sustancialmente mayor que la polea asociada al eje de rotación del alternador (14') con el fin de proporcionar a este último un efecto multiplicador deseado,

y contando además el conjunto con un trípode (16) externo de estabilización contra cabeceos u otros efectos indeseados, que por la parte inferior está solidarizado a la conducción (1) tubular por medio de una abrazadera (18), y que por la parte superior está asociado al propio eje (3) vertical central por medio de un rodamiento (17).

7. Generador según la reivindicación 1, caracterizado porque en una versión alternativa de realización, el molino-extractor (2) del conjunto de generación de energía eléctrica está sustentado por un eje (3') que por su extremo inferior dispone de patas (22) apoyadas en soportes (21) solidarizados a la superficie interior de la conducción (1) tubular, dispone de un anillo (23) en posición intermedia y sujeto a dicho eje (3') mediante cartelas radiales dotadas de curvatura que pre-direccionan el flujo ascendente en espiral, y la parte superior de dicho eje sustenta el conjunto de álabes (6) del molino-extractor (2) en colaboración con un rodamiento que a su vez permite el direccionamiento de un sistema de deriva de dirección configurado por uno de los extremos a modo de veleta (20) y que incluye por el extremo opuesto un sistema de carenado (19) dotado de una curvatura superficial que direcciona la totalidad del aire incidente a ambos lados del plano medio del molino-extractor (2) hacia la parte desprovista de carenado del citado molino-extractor (2), para su incidencia sobre los álabes (6) al descubierto y para un incremento de la velocidad de rotación del conjunto, estando el efecto de rotación del sistema de deriva de dirección y carenado ayudado por la incorporación de un aro (26) dotado de rodamientos (27) que apoyan directamente sobre la superficie exterior del conducto (1) de evacuación en la posición de acoplamiento.