APARATO FRIGORIFICO Y PROCESO PARA EL MANTENIMIENTO CONSTANTE DE UNA TEMPERATURA PREDEFINIDA EN UNA CAMARA FRIGORIFICA DEL APARATO FRIGORI FICO.
Aparato frigorífico (10) con: al menos una primera cámara frigorífica (22) y al menos una segunda cámara frigorífica (24),
las cuales están separadas entre sí por medio de una pared de separación (26) aislante al calor; al menos una máquina frigorífica (34) con un sistema de transporte de calor comunicado con las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10), para enfriar la primera cámara frigorífica (22) a una primera temperatura (T1) mediante el transporte de un primer flujo térmico principal (Q{sub,H1}) desde la primera cámara frigorífica (22) a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10); una máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a una segunda temperatura (T2) mediante el transporte de un segundo flujo térmico principal (Q{sub,H2}); y un dispositivo de transporte de calor (36; 40) para transportar controladamente un flujo térmico auxiliar (Q{sub,Aux}) de la segunda cámara frigorífica (24) a la primera cámara frigorífica (22), o al revés, para el mantenido constante de la segunda temperatura (T2) a una temperatura consignada predefinida (T2Soll)
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200701914.
Solicitante: BSH ELECTRODOMESTICOS ESPAA, S.A..
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: ZARAGOZA.
Inventor/es: ALEMAN EZCARAY,FRANCISCO J, ASTRAIN ULIBARRENA,DAVID, CALVILLO,JUAN ANTONIO, GARCIA SANTAMARIA,SALVADOR MANUEL, GONZALEZ VIAN,JOSE.
Fecha de Solicitud: 29 de Junio de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 31 de Agosto de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F25B21/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES. › F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › F25B 21/00 Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan efectos eléctricos o magnéticos. › utilizando el efecto Peltier; utilizando el efecto Nerns-Ettinghausen (elementos termoeléctricos H01L 35/00, H01L 37/00).
- F25B25/00 F25B […] › Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan una combinación de los principios de funcionamiento comprendidos en dos o más de los grupos F25B 1/00 - F25B 23/00 (combinaciones de dos o más principios de funcionamiento comprendidos en un solo grupo principal, véase el grupo apropiado).
- F25D11/02 F25 […] › F25D REFRIGERADORES; CAMARAS FRIGORIFICAS; NEVERAS; APARATOS DE ENFRIAMIENTO O CONGELACION NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (escaparates refrigerados A47F 3/04; recipientes con aislamiento térmico para uso doméstico A47J 41/00; vehículos frigoríficos, véanse las subclases apropiadas correspondientes a las clases B60 - B64; recipientes con aislamiento térmico en general B65D 81/38; sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; recipientes con aislamiento térmico para gases licuados o solidificados F17C; acondicionamiento o humidificación del aire F24F; máquinas, instalaciones o sistemas frigoríficos F25B; enfriamiento sin refrigeración de los instrumentos o aparatos similares G12B; enfriamiento de motores o bombas, véanse las clases apropiadas). › F25D 11/00 Dispositivos autónomos desplazables asociados con maquinaria de refrigeración, p. ej. refrigeradores domésticos. › con compartimientos de refrigeración a temperaturas diferentes.
Clasificación PCT:
- F25B21/02 F25B 21/00 […] › utilizando el efecto Peltier; utilizando el efecto Nerns-Ettinghausen (elementos termoeléctricos H01L 35/00, H01L 37/00).
- F25B25/00 F25B […] › Máquinas, instalaciones o sistemas que utilizan una combinación de los principios de funcionamiento comprendidos en dos o más de los grupos F25B 1/00 - F25B 23/00 (combinaciones de dos o más principios de funcionamiento comprendidos en un solo grupo principal, véase el grupo apropiado).
- F25D11/02 F25D 11/00 […] › con compartimientos de refrigeración a temperaturas diferentes.
Fragmento de la descripción:
Aparato frigorífico y proceso para el mantenimiento constante de una temperatura predefinida en una cámara frigorífica del aparato frigorífico.
La presente invención se refiere a un aparato frigorífico y a un proceso para el mantenimiento constante de una temperatura predefinida en una cámara frigorífica del aparato frigorífico.
Máquinas frigoríficas para aparatos frigoríficos, especialmente para aparatos frigoríficos para el hogar, son comúnmente máquinas frigoríficas a compresión con un compresor. Debido a los necesarios ciclos de desactivado y activado del compresor, en este tipo de máquina frigorífica, se producen cambios de temperatura en el interior del aparato frigorífico, es decir en sus cámaras frigoríficas, de hasta +/- 8 K. Así no reina en las cámaras frigoríficas ninguna constante temperatura. Las antedichas variaciones de temperatura, pueden conducir a daños en los respectivos productos guardados en el aparato frigorífico, como por ejemplo medicamentos o alimentos. Estos daños pueden por ejemplo ser daños en la estructura interior de los alimentos e influir negativamente en la calidad de los alimentos. Especialmente para alimentos sensibles, como por ejemplo pescado, carne, fruta, son dañinas ese tipo de variaciones de temperatura, ya que la conservabilidad de los alimentos puede ser considerablemente reducida.
Son conocidos aparatos frigoríficos para el hogar, que poseen un compartimiento frigorífico, en los cuales la máquina frigorífica a compresión, enfría el compartimiento frigorífico a una temperatura de aproximadamente 0ºC, para mejorar la conservación de determinados alimentos. Se ha comprobado sin embargo, que en esos aparatos frigoríficos para el hogar, la temperatura en este compartimiento frigorífico varía alrededor de aprox. +/- 2,5 K, lo que tampoco es apropiado para el guardado de alimentos sensibles.
Aún más, son conocidas también máquinas frigoríficas termoeléctricas, las que posibilitan una buena regulación de temperatura interior. Sin embargo, acusan estas máquinas frigoríficas una muy baja potencia o bien un bajo grado de rendimiento, lo que tiene como consecuencia un alto consumo de corriente y trae por ello consigo desventajas desde puntos de vista del medio ambiente.
Objeto de la invención es, lograr un aparato frigorífico así como un proceso, los cuales posibiliten unir, las ventajas de la buena potencia de la máquina frigorífica a compresión con las ventajas de la mejor regulación de temperatura de las máquinas frigoríficas termoeléctricas, sin aumentar el consumo de energía total en comparación con aparatos frigoríficos convencionales o bien procesos, mantener en lo posible de forma exacta una temperatura de frío predefinida, y de garantizar una posible larga y confiable conservabilidad de productos guardados.
Esta tarea será solucionada por medio de un aparato frigorífico con las características de la reivindicación 1.
Este aparato frigorífico en conformidad con la invención está provisto con: al menos una primer cámara frigorífica y al menos una segunda cámara frigorífica, que están separadas entre sí por medio de una pared de separación aislante térmica; al menos una máquina frigorífica con un sistema de transporte de calor comunicado con las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico, para enfriar la primera cámara frigorífica a una primera temperatura, mediante el transporte de un primer flujo térmico principal desde la primera cámara frigorífica a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico; una máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica a una segunda temperatura, mediante el transporte de un segundo flujo térmico principal; y un dispositivo de transporte de calor para transportar controladamente un flujo térmico auxiliar de la segunda cámara frigorífica a la primera cámara frigorífica, o al revés, para el mantenimiento constante de la segunda temperatura a una temperatura consignada predefinida.
El aparato frigorífico en conformidad con la invención, el cual representa una especie de aparato frigorífico híbrido, posibilita la unión de las ventajas de la buena potencia de la máquina frigorífica convencional, en especial máquinas frigoríficas a compresión, con las ventajas de la mejor regulación de temperatura de las máquinas frigoríficas termoeléctricas, sin aumentar el consumo de energía total en comparación con aparatos frigoríficos convencionales o bien procesos. El aparato frigorífico en conformidad con la invención permite además, mantener muy exactamente temperaturas de enfriado predefinidas, es decir mantener constante, y con ello de garantizar una más larga y más confiable conservabilidad de los productos guardados.
El dispositivo de transporte de calor de ayuda es preferentemente un dispositivo de transporte de calor termoeléctrico activo, pero no está limitado a este. El dispositivo de transporte de calor termoeléctrico está dispuesto en o adosado a la pared de separación, atravesando esta, o en un sitio cualquiera adosado a o en el aparato frigorífico, como por ejemplo una pared lateral, pared posterior o una puerta, y posibilita un acertado transporte de calor de un flujo térmico auxiliar entre las respectivas cámaras frigoríficas. Acertado, o bien transporte de calor controlado de un flujo térmico auxiliar, significa aquí, que la cantidad de calor, la duración y la dirección del transporte de calor del flujo térmico auxiliar son exactamente controlables. La separación, como así también las otras paredes que definen la cámara frigorífica, están confeccionadas preferentemente a partir de un material térmico aislante.
La máquina frigorífica, la cual cuenta con un sistema de transporte de calor comunicado con las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico, es preferentemente una máquina frigorífica a compresión. La invención no está sin embargo limitada a este tipo de máquina frigorífica. La máquina frigorífica está unida con un sistema de evacuación de calor, que está comunicado con las inmediaciones exteriores, así que la primera cámara frigorífica es enfriable a una primera temperatura predefinida mediante la evacuación de un flujo térmico a las inmediaciones exteriores. Preferentemente puede esta máquina frigorífica enfriar también la segunda cámara frigorífica a la segunda temperatura predefinida. La máquina frigorífica y el dispositivo de transporte de calor termoeléctrico, pueden, preferentemente en actuación conjunta, enfriar las respectivas cámaras frigoríficas a temperaturas predefinidas diferentes o iguales y mantener estas temperaturas constantes. Esto tiene lugar con ayuda del dispositivo de transporte de calor (termoeléctrico), que evacua controladamente un flujo térmico, desde la respectiva cámara frigorífica en la cual se debe mantener la temperatura constante. Además, la máquina frigorífica y el dispositivo de transporte de calor termoeléctrico, pueden ser puestos en funcionamiento de actuación alternada entre los mismos, de tal modo que una de las dos máquinas frigoríficas pueda evacuar el calor adicional producido por el funcionamiento de la otra máquina frigorífica. Por medio de ello, se minimiza el aumento de temperatura durante el interrumpido de una de las dos máquinas frigoríficas. Por medio de un puente térmico entre cada una de las cámaras frigoríficas, es controlable además el flujo de calor entre las cámaras frigoríficas de tal modo, que se minimizan las variaciones de temperatura.
El dispositivo de transporte de calor termoeléctrico presenta de manera ventajosa al menos un Elemento-Peltier y al menos un sistema de intercambio de calor, el cual puede estar provisto por ejemplo con dos disipadores por cada Elemento-Peltier como elementos de intercambio de calor. Con ello puede ser generada, en al menos una de las cámaras frigoríficas, una temperatura más baja que en la otra cámara frigorífica.
El Elemento-Peltier está ubicado de manera ventajosa adosado directamente a uno de los elementos de intercambio de calor, y está unido por intermedio de una capa conductora térmica o un elemento conductor térmico con el otro elemento de intercambio de calor. De esta manera se encuentra el Elemento-Peltier en la pared de separación o la pared lateral, por lo que se posibilita un transporte térmico (de calor) entre las cámaras frigoríficas. Térmico conductible significa aquí, que la capacidad de conductibilidad térmica del elemento es considerablemente más alta que la del material circundante o bien material aislante.
La máquina frigorífica, está adaptada de manera ventajosa para evacuar...
Reivindicaciones:
1. Aparato frigorífico (10) con
al menos una primera cámara frigorífica (22) y al menos una segunda cámara frigorífica (24), las cuales están separadas entre sí por una pared de separación (26) aislante al calor;
al menos una máquina frigorífica (34) con un sistema de transporte de calor comunicado con las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10), para enfriar la primera cámara frigorífica (22) a una primera temperatura (T1) mediante el transporte de un primer flujo térmico principal (QH1), desde la primera cámara frigorífica (22), a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10);
una máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a una segunda temperatura (T2) mediante el transporte de un segundo flujo térmico principal (QH2); y
un dispositivo de transporte de calor (36; 40) para transportar controladamente un flujo térmico auxiliar (QAux) de la segunda cámara frigorífica (24) a la primera cámara frigorífica (22), o al revés, para el mantenimiento constante de la segunda temperatura (T2) a una temperatura consignada (T2Soll) predefinida.
2. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque, la máquina frigorífica (34) para enfriar la primera cámara frigorífica (22) a la primera temperatura (T1) y la máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a la segunda temperatura (T2) es la misma máquina frigorífica (34).
3. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque, la máquina frigorífica (34) para enfriar la primera cámara frigorífica (22) a la primera temperatura (T1) y la máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a la segunda temperatura (T2) son máquinas frigoríficas separadas.
4. Aparato frigorífico (10) según una o varias de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, en la pared de separación (26) está previsto un puente térmico (46) predeterminado, delimitado localmente;
el dispositivo de transporte de calor (36; 40) está dispuesto en la zona del puente térmico (46), y
el flujo térmico auxiliar (QAux) es transportable mediante el dispositivo de transporte de calor (36; 40) a través del puente térmico (46).
5. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 3, caracterizado porque, la máquina frigorífica para enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a la segunda temperatura (T2), es aquél dispositivo de transporte de calor (36; 40) que está dispuesto en la zona del puente térmico (46).
6. Aparato frigorífico (10) según una de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, la dirección de transporte del dispositivo de transporte de calor (36) es reversible.
7. Aparato frigorífico (10) según una o varias de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, el dispositivo de transporte de calor (36) es un dispositivo de transporte de calor termoeléctrico (36).
8. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque, el dispositivo de transporte de calor termoeléctrico (36) presenta al menos un Elemento-Peltier (40).
9. Aparato frigorífico (10) según una o varias de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, el dispositivo de transporte de calor (36) presenta un sistema de intercambio de calor (42, 44) para intercambiar energía (auxiliar) térmica entre la primera y la segunda cámara frigorífica (22, 24).
10. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 9, caracterizado porque, el sistema de intercambio de calor presenta al menos dos elementos de intercambio de calor (42, 44), de los cuales el primero (42) está asignado a la primera cámara frigorífica (22) y el segundo (44) a la segunda cámara frigorífica (24).
11. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 10, caracterizado porque, el Elemento-Peltier (40) está dispuesto entre o adosado a los elementos de intercambio de calor (42, 44) y dentro de la pared de separación (26), y está unido con los elementos de intercambio de calor (42, 44) de forma termoconductiva.
12. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 11, caracterizado porque, dentro de la pared de separación (26) está dispuesto un conductor térmico (46) con una conductividad térmica alta comparada con la de la pared de separación (26), tal conductor térmico (46) forma una parte esencial del puente térmico entre la primera y la segunda cámara frigorífica (42, 44); y el Elemento-Peltier (40) está unido a través de éste conductor térmico (46) con los elementos de intercambio de calor (42, 44).
13. Aparato frigorífico (10) según la reivindicación 12, caracterizado porque, el conductor térmico (46) presenta en su dirección de paso de calor, dicha dirección de paso de calor esta definida referida al espesor de la pared de separación (26), una superficie de corte transversal, que es más pequeña o considerablemente más pequeño que una superficie de corte transversal respectiva del primero y del segundo elemento de intercambio de calor (42, 44) en la misma dirección.
14. Aparato frigorífico (10) según una o varias de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, la máquina frigorífica (34) presenta un dispositivo de evacuado de calor, para evacuar al menos una parte del calor perdido producido durante el funcionamiento del dispositivo de transporte de calor (36).
15. Aparato frigorífico (10) según una o varias de las antes mencionadas reivindicaciones, caracterizado porque, el aparato frigorífico (10) presenta un dispositivo de control para controlar el dispositivo de transporte de calor (36) y/o la máquina frigorífica (34).
16. Proceso para el mantenimiento constante de una temperatura predefinida en una cámara frigorífica (24) de un aparato frigorífico (10), el cual presenta al menos dos cámaras frigoríficas (22, 24) separadas (26) entre sí, dicho proceso comprende los siguientes pasos:
17. Proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque, en el paso b), el enfriar la segunda cámara de calor (24) a la segunda temperatura (T2), tiene lugar mediante el primer flujo térmico principal (QH1).
18. Proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque, en el paso b), el enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a la segunda temperatura (T2), tiene lugar por medio de derivar un segundo flujo térmico principal (QH2) de la segunda cámara frigorífica (24) a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10).
19. Proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque, al menos una parte del segundo flujo térmico principal (QH2) es unido con el primer flujo térmico principal (QH1) y es conducido entonces junto con éste a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10).
20. Proceso según la reivindicación 19, caracterizado porque, en el paso b), el enfriar la segunda cámara frigorífica (24) a la segunda temperatura (T2), tiene lugar por medio de derivar un segundo flujo térmico principal (QH2) de la segunda cámara frigorífica (24) a la primera cámara frigorífica (22).
21. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 20, caracterizado por mantener la primera temperatura (T1) en un rango de variación de temperatura predefinido amplio, por medio de regular el primer flujo térmico principal (QH1).
22. Proceso según la reivindicación 16, caracterizado porque, el transporte controlado del flujo térmico auxiliar (QAux), tiene lugar mediante una diferencia de temperatura generada entre la primera y la segunda cámara frigorífica (22, 24) mediante abastecer una energía auxiliar (We), y pasa a través de un recorrido de transporte (46) predeterminado, donde
la energía auxiliar (We) es abastecida por los lados de la segunda cámara frigorífica (24), cuando la segunda temperatura (T2) es más baja que la temperatura consignada (T2Soll), y/o
la energía auxiliar (We) es abastecida por los lados de la primera cámara frigorífica (22), cuando la segunda temperatura (T2) es más alta que la temperatura consignada (T2Soll).
23. Proceso según la reivindicación 22, caracterizado porque, la energía auxiliar (We) abastecida es una energía termoeléctrica.
24. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 23, caracterizado porque, la primera (T1) y la segunda temperatura (T2) son iguales.
25. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 23, caracterizado porque, la primera (T1) y la segunda temperatura (T2) son diferentes.
26. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 25, caracterizado porque, el derivado del primer flujo térmico principal (QH1) y/o del segundo flujo térmico principal (QH2) tiene lugar en forma intermitente.
27. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 26, caracterizado porque, el transporte controlado del flujo térmico auxiliar (QAux) tiene lugar en forma permanente.
28. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 26, caracterizado porque, el transporte controlado del flujo térmico auxiliar (QAux) tiene lugar en forma intermitente.
29. Proceso según una de las reivindicaciones 16 hasta 28, caracterizado porque, el flujo térmico auxiliar (QAux) transportado a la primera cámara frigorífica (22), es derivado en parte o completamente por medio del primer flujo térmico principal (QH1) a las inmediaciones exteriores del aparato frigorífico (10), de tal modo que la primera temperatura (T1) permanece en esencia sin alteración por el flujo térmico auxiliar (QAux).
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