ES2205671T3 - Carcasa aislada termicamente. - Google Patents

Abstract

El armario aislado para almacenamiento de artículos refrigerados o congelados, tiene paneles aislados por vacío y aislamiento por espuma, con paneles aislados por vació del calor de curación de la espuma. El armario (10) tiene un volumen (11) definido por las paredes laterales, superior (17), y fondo (18) y una puerta (20), para mantener los artículos refrigerados. El armario tiene un aislamiento de espuma (19) y paneles aislados por vacío (23,27) que comprenden un alojamiento de soporte de gránulos de lámina a prueba de difusión (24) y planchas de protección (26,30).

Description

Carcasa aislada térmicamente.

La invención se refiere a una carcasa calorifugada destinada a contener productos refrigerados, con una puerta calorifugada y unos paneles de aislamiento al vacío, que llevan unos cuerpos de apoyo sellados dentro de una lámina de protección contra la difusión y que al menos en su mayor parte están empotrados en un material para el aislamiento térmico de la carcasa y/o de la puerta, obtenido por espumado.

En los aparatos frigoríficos tales como, por ejemplo, armarios frigoríficos, aparatos congeladores o similares, se ha tratado de mejorar sus características de aislamiento térmico y, por lo tanto, de reducir su consumo de energía, al incorporar en el material de aislamiento térmico convencional producido por espumado los así llamados paneles de aislamiento al vacío. (Véase, por ejemplo, la patente JP-A-06 194 030). Éstos comprenden unos materiales que sirven de cuerpo de apoyo, introducidos en una lámina de protección contra la difusión en la que se puede hacer el vacío como, por ejemplo, aerogeles, ácido silícico o fibras de vidrio prensados para obtener cuerpos de forma, o de cuerpos de placas formados a partir de espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, tales como espuma de poliuretano, espuma de poliisocianurato o espuma de poliestireno. Al elegir los paneles de aislamiento al vacío, para su empleo en aparatos frigoríficos fabricados en grandes series, se pretende encontrar una solución de compromiso para los paneles de aislamiento al vacío que se vayan a utilizar, entre su coste por una parte y su conductividad térmica o peso por otra. En relación con esta solución de compromiso, se consideran especialmente idóneos los paneles de aislamiento al vacío con cuerpos de apoyo a base de espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, donde dentro de este marco los cuerpos de apoyo de espuma de poliestireno de células abiertas ocupan un lugar destacado. En las espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, especialmente en los cuerpos de apoyo formados de espumas de poliestireno, existe sin embargo el peligro de que debido al calor producido por la reacción exotérmica del material de aislamiento térmico convencional, introducido en forma de componentes de partida líquidos, por una parte y la presión que se produce al espumar el material de aislamiento térmico por otra, sufran daños y pierdan, al menos en parte, sus excelentes propiedades de aislamiento térmico.

La invención tiene como objetivo proponer unas medidas mediante las cuales, en las carcasas conforme al preámbulo de la reivindicación 1 y utilizando material de calorifugado que se endurezca con una reacción exotérmica, sea posible emplear paneles de aislamiento al vacío con cuerpos de apoyo formados por espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, manteniendo sus propiedades de aislamiento térmico.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención por el hecho de que los paneles de aislamiento al vacío están dotados, por lo menos en sus superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico, con unos medios mediante los cuales el calor que se produce al endurecerse el material de aislamiento térmico queda alejado, al menos en su mayor parte, de los paneles de aislamiento al vacío.

Gracias a la medida objeto de la invención se crea la posibilidad de poder utilizar no solamente paneles de aislamiento al vacío, cuyos materiales de apoyo sean adecuados por sí mismos, debido a la composición de sus materias primas, para soportar sin sufrir daño el calor que se desprende en la reacción exotérmica del proceso de espumado, sino que ahora se pueden considerar también para los cuerpos de apoyo materiales que podrían sufrir daños debido al calor desprendido en el proceso de espumado, pero que teniendo en cuenta su peso propio, su coste y también su escasa conductibilidad térmica ofrecen ventajas claras con respecto a los citados en primer lugar y que, por lo tanto, son especialmente adecuados para la producción a gran escala de carcasas de aparatos frigoríficos domésticos. De esta manera se pueden utilizar ahora paneles de aislamiento al vacío con cuerpos de apoyo de espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, en particular, espumas de poliestireno.

Debe entenderse por sellado el cierre al vacío de la lámina de protección contra la difusión, después del proceso de evacuación del cuerpo de apoyo introducido en la lámina de protección contra la difusión, en forma de caperuza y del espacio que está rodeado por la lámina de protección contra la difusión.

Además de una forma de realización preferida del objeto de la invención, está previsto que los medios tengan una capacidad de absorción de calor que permita absorber, al menos en su mayor parte, el calor desprendido al endurecer el material de aislamiento térmico y que de esta manera se mantenga alejado de los paneles de aislamiento al vacío.

Mediante el empleo de esta clase de materiales se consigue, con un gasto técnico de fabricación especialmente reducido, una protección suficiente de los paneles de aislamiento al vacío, en especial para su cuerpo de apoyo, contra el calor que se produce durante el proceso de espumado.

De acuerdo con la siguiente forma de realización preferida del objeto de la invención, está previsto que los medios estén realizados como materiales no metálicos en forma de plancha, cuya capacidad térmica específica c_{p} se encuentre en la gama entre 1 y 2,5 kJ/kg K y su conductividad térmica \lambda entre 0,04 y 0,40 W/(m\cdotK).

Deben entenderse por materiales en forma de plancha unas placas de material con un reducido espesor de material.

Mediante el empleo de esta clase de materiales, dentro de los cuales encajan, por ejemplo, un High Impact Polystyrol (poliestireno de elevado impacto), poliolefinas, polietilentereftalatos y polibutilentereftalatos, poliamidas y otros polímeros termoplásticos parcialmente cristalinos y amorfos con una temperatura de transición al vidrio en la gama de más o menos 100ºC, se pueden proteger los paneles de aislamiento al vacío o sus cuerpos de apoyo de una forma esencialmente sencilla pero sin embargo eficaz, ya que la medida de protección, por su realización en forma de plancha, se puede posicionar de manera especialmente sencilla y en posición exacta en las superficies de los paneles de aislamiento al vacío orientadas hacia el material de aislamiento térmico que se va a espumar, produciendo al mismo tiempo un elevado efecto aislante con un escaso incremento de peso provocado por las medidas de protección.

Pueden obtenerse unas propiedades de aislamiento térmico de una calidad parecida a la de los dos materiales no metálicos y al mismo tiempo un apantallamiento sencillo y sin embargo eficaz contra el calor desprendido en la reacción exotérmica del proceso de espumado si, de acuerdo con una forma de realización alternativa del objeto de la invención, está previsto que los medios estén realizados como materiales metálicos en forma de plancha, cuya capacidad térmica específica c_{p} sea de 0,4 a 1,0 kJ (kg K) y su conductividad térmica \lambda esté entre 0,15 y 220 W/(m\cdotK).

De acuerdo con otra forma de realización preferida del objeto de la invención, está previsto que los materiales en forma de plancha se fijen sobre el panel aislante al vacío con pegamentos que impidan, al menos en gran parte, la conducción del calor.

Resultan especialmente económicos de fabricar los paneles de aislamiento al vacío protegidos mediante planchas de cuerpos sólidos si, de acuerdo con una forma de realización alternativa del objeto de la invención, está previsto que los materiales en forma de plancha estén dispuestos en el cuerpo de apoyo y vayan sellados dentro de la lámina de protección contra la difusión.

El cuerpo de apoyo queda protegido de forma especialmente segura, rápida y económica contra el calor que se desprende debido a la reacción exotérmica del material aislante térmico si, de acuerdo con otra forma de realización alternativa del objeto de la invención, está previsto que los medios estén realizados como una lámina de material plástico, que recubre el cuerpo de apoyo por lo menos en sus superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico y que el cuerpo de apoyo, recubierto de la lámina de plástico, esté sellado dentro de la lámina de protección contra la difusión.

Como materiales para las láminas se consideran aquí, por ejemplo, plásticos de alta capacidad térmica específica, tales como el polietileno de 2,5 kJ/(kg\cdotK).

De esta manera se dispone no solamente de una medida para la fijación de los materiales en forma de plancha, en el panel de aislamiento al vacío, económica y que por lo tanto se puede realizar con un proceso seguro en grandes series, sino que al mismo tiempo se contrarresta la conductividad térmica, en particular, la de los materiales metálicos.

Los paneles de aislamiento al vacío dispuestos en todas partes, en el interior del material aislante térmico, quedan protegidos de forma especialmente sencilla y eficaz con pocas manipulaciones si, de acuerdo con otra forma de realización preferente del objeto de la invención, está previsto que los materiales en forma de plancha estén realizados formando una especie de capota de protección que se coloca encima del panel de aislamiento al vacío.

Los materiales no metálicos en forma de plancha son especialmente insensibles en cuanto a su manipulación, en el curso de la fabricación si, de acuerdo con una siguiente realización ventajosa del objeto de la invención está previsto que los materiales no metálicos en forma de plancha estén formados por planchas de cuerpo sólido reticuladas.

Los materiales no metálicos en forma de plancha tienen un peso especialmente reducido si, de acuerdo con una forma de realización alternativa del objeto de la invención, está previsto que los materiales no metálicos en forma de plancha estén formados por un material espumable, que en estado espumado presente una estructura de poros cerrados.

De acuerdo con otra forma de realización del objeto de la invención, está previsto que los paneles de aislamiento al vacío estén equipados con un revestimiento de isocianato congelado, al menos en sus superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico.

Debido a la reacción exotérmica del espumado, el isocianato previsto en los paneles de aislamiento al vacío en estado congelado se funde, con lo cual se contrarresta el calor que se produce al espumar y por lo tanto se evita que el panel de aislamiento al vacío esté expuesto a unas influencias de temperatura que pudieran provocar en éste un efecto nocivo. Cuando se utilice isocianato congelado se modifica la formulación del poliol a utilizar en los componentes de partida líquidos para el material de aislamiento térmico, en el sentido de que la proporción de isocianato en el material de aislamiento térmico se reduce en la cantidad ya adherida a los paneles de aislamiento al vacío. El isocianato de los paneles de aislamiento al vacío que se funde se combina con la formulación modificada del poliol del material de aislamiento térmico, de tal manera que con un dimensionado adecuado se asegura que los dos componentes se mezclen sin dejar residuos.

De acuerdo con otra forma alternativa de realización del objeto de la invención, está previsto que se reduzca la energía del sistema de fonones de los paneles de aislamiento al vacío.

Mediante esta medida se consigue que los materiales de los cuerpos de apoyo que de por sí son sensibles frente al calor de reacción exotérmico del espumado, estén en condiciones de absorber una mayor cantidad de calor, debido al aumento de la diferencia de temperatura entre los paneles de aislamiento al vacío y el calor desprendido en el espumado, sin que este calor desprendido pueda provocar modificaciones de estado o destrucciones en los materiales de los cuerpos de apoyo. Además, al igual que en los paneles de aislamiento al vacío recubiertos de isocianato congelado se puede suscribir un paso intermedio en la fabricación, concretamente la aplicación de las medidas de protección contra el calor en forma de plancha metálica o no metálica, que según las circunstancias puede suponer un freno para la rapidez en el proceso de fabricación de las carcasas calorifugadas.

Dentro del proceso de fabricación los paneles de aislamiento al vacío se pueden manejar de forma especialmente sencilla si, de acuerdo con la siguiente forma de realización alternativa del objeto de la invención, está previsto que el panel de aislamiento al vacío esté rodeado por lo menos de una funda de protección, que esté distanciada, al menos parcialmente y por medio de cojines de aire, de la lámina de protección contra la difusión que rodea el cuerpo de apoyo.

Las carcasas calorifugadas para un aparato frigorífico doméstico se pueden fabricar con un proceso especialmente seguro si, de acuerdo con una última forma de realización preferida del objeto de la invención, está previsto que un aparato frigorífico doméstico, tal como un frigorífico y/o congelador esté enchufado con una carcasa calorifugada según una de las reivindicaciones 1 a 11.

La invención se describe en la descripción siguiente sirviéndose de un ejemplo de un armario frigorífico doméstico representado de forma simplificada en el dibujo adjunto.

En los dibujos puede verse:

Fig. 1 un armario frigorífico doméstico con la puerta cerrada, en una vista en perspectiva desde delante,

Fig. 2 el armario frigorífico doméstico con paneles de aislamiento al vacío introducidos en el aislamiento térmico de sus paredes laterales, en una sección conforme a la línea de corte II-II y

Fig. 3 el armario frigorífico doméstico con un panel de aislamiento al vacío dispuesto en su pared posterior y en su puerta, de acuerdo con la línea de corte III-III.

De acuerdo con las Figs. 1 y 2 se muestra en una representación esquemática simplificada una carcasa 10 calorifugada, adecuada para ser utilizada en un armario frigorífico doméstico, en cuyo interior está dispuesto un recinto refrigerado 11. Éste está revestido con un revestimiento interior 12, formado mediante conformado sin arranque de viruta de una plancha de plástico, que por su cara posterior, en la cara exterior alejada del recinto refrigerado 11, está provista de un evaporador 13 que está en contacto térmicamente conductor con la cara posterior. A distancia del revestimiento interior 12, la carcasa 10 calorifugada presenta un revestimiento exterior 14, compuesto en la forma usual de varias piezas (pero que aquí no están representadas de forma detallada), de las cuales, la pieza que forma su pared posterior 15 está formada por un cartón revestido de aluminio, las piezas que forman sus paredes laterales 16 son en forma de planchas de chapa de acero conformadas en arranque de viruta y las piezas que forman su cubierta 17 o su fondo 18 son de plástico. Entre el revestimiento exterior 14 y el revestimiento interior 12 está previsto un material de aislamiento térmico 19, introducido en sus componentes líquidos, tal como, por ejemplo, espuma de poliuretano que, por su efecto adhesivo, une entre sí el revestimiento interior 12 y el revestimiento exterior 14, formando una estructura de forma rígida y que se espuma y endurece en una reacción exotérmica. La carcasa calorifugada 12 lleva en su lado opuesto a la pared posterior 15 una puerta calorifugada 20 con suspensión giratoria, a través de la cual queda accesible el recinto refrigerado 11. La puerta 20 lleva un revestimiento exterior 21 fabricado en chapa de acero y un revestimiento interior de plástico 22 separado de aquél y formado sin arranque de viruta, que está unido al revestimiento exterior 21 mediante el material de aislamiento térmico 19 formando una estructura de forma rígida.

Como puede verse especialmente por las Figuras 2 y 3, tanto la carcasa 10 calorifugada, en sus dos paredes laterales y en su pared posterior, como también la puerta 20 están equipadas con unos paneles de aislamiento al vacío dispuestos dentro del material de aislamiento térmico 19, de los cuales el panel de aislamiento al vacío 23 previsto en el interior de la respectiva pared lateral de la carcasa, así como el previsto en el interior de la puerta 20, tienen la misma estructura. Los paneles de aislamiento al vacío 23, que están dispuestos al menos de forma aproximada cubriendo la altura y la anchura de la puerta 20 y de las paredes laterales de la carcasa 10, comprenden un núcleo de apoyo 24 paralelepipédico, fabricado, por ejemplo, de espuma de polímero orgánico de células abiertas, como por ejemplo, espuma de poliestireno, que está colocado en el interior de una bolsa de protección 25 hermética a la difusión, por ejemplo, cubierta de aluminio, que después de un proceso de evacuación se cierra estanca al vacío. En el presente ejemplo de realización, una de las caras exteriores de gran superficie de los paneles de aislamiento de vacío 23, está dotada de un cuerpo de apoyo 26 fabricado de un material no metálico en forma de plancha, como por ejemplo, poliestireno de alto impacto, polietilentereftalato, polibutilentereftalato o poliamida, donde el cuerpo de protección en forma de plancha que recubre la cara exterior de la bolsa de protección 25 orientada hacia el mismo, va fijado a la bolsa de protección 25 con un adhesivo que impide al menos en gran medida la conducción del calor. La cara exterior de la superficie de la bolsa de protección 25, opuesta al cuerpo de protección 26, sirve para fijar el panel de aislamiento al vacío 23 en las paredes laterales 16 o en el revestimiento exterior 21, donde el panel de aislamiento al vacío 23 recubre en su estado de fijación, al menos en su mayor parte, la superficie de las paredes laterales 16 o del revestimiento exterior 21.

Un panel de aislamiento al vacío 27, similar al panel de aislamiento al vacío 23, está previsto en la cara posterior de la carcasa 10 en la que va el evaporador 13. El panel de aislamiento al vacío 27 presenta, al igual que el panel de aislamiento al vacío 23, un núcleo de apoyo 28 fabricado de espuma de poliestireno de células abiertas, que está rodeado por todos sus lados de una bolsa de protección 29, quedando encerrado estanco al vacío por ésta después del proceso de evacuación. A diferencia del panel de aislamiento al vacío 23, el panel de aislamiento al vacío 27, adaptado esencialmente en cuanto a su contorno al contorno de la pared posterior de la carcasa 10, presenta en sus dos caras exteriores de gran superficie, respectivamente, un cuerpo de apoyo 30, que recubre la superficie de la cara exterior, que sirve igual que el cuerpo de apoyo 26, para aislar el panel de aislamiento al vacío 27 del calor desprendido por la reacción exotérmica al espumar el material de aislamiento térmico 19 y que va fijado, respectivamente, a la cara exterior de la bolsa de protección 29 mediante un pegamento que impide la conducción del calor.

Tal como se deduce especialmente de la Fig. 3, el panel de aislamiento al vacío 27 no va fijado con una de sus caras exteriores de gran superficie al revestimiento interior 12 o al revestimiento interior 14, sino que está posicionado, aproximadamente centrado, entre estos dos y por lo tanto, está empotrado por todos los lados dentro del material de aislamiento térmico 19.

Durante el proceso de espumado de la carcasa 10 calorifugada o de la puerta 20, los paneles de aislamiento al vacío 23 ó 27, respectivamente, quedan recubiertos por sus superficies exteriores libres por el material de aislamiento térmico 19, donde el panel de aislamiento al vacío 27 provisto de los cuerpos de protección 30 está aislado por sus caras exteriores de gran superficie contra la influencia térmica del material de aislamiento térmico 19, mientras que los paneles de aislamiento al vacío 23, provistos de los cuerpos de protección 26, están dispuestos descentrados en el interior de las paredes laterales de la carcasa 10 o de la puerta 20, de manera que solamente una de las caras exteriores de gran superficie queda expuesta a la influencia térmica de la reacción exotérmica del material de aislamiento térmico 19.

A diferencia de los ejemplos de realización presentados y descritos, los paneles de aislamiento al vacío 23 y 27 pueden estar provistos también por sus caras exteriores, de pequeña superficie, de unos cuerpos de protección que también rechacen el calor de la reacción exotérmica del proceso de espumado. En el caso del panel de aislamiento al vacío 23, puede utilizarse, por ejemplo, un cuerpo de protección en forma de bolsa fabricado por conformado sin arranque de viruta de una plancha de plástico, cuyo espacio de alojamiento esté previsto para alojar el panel de aislamiento al vacío 27 y cuyo lado abierto de la bolsa se puede cerrar o bien por medio de un cuerpo de protección independiente o por el saliente de los bordes libres del cuerpo de protección en forma de bolsa.

Claims (14)

1. Carcasa calorifugada destinada a contener productos refrigerados, con una puerta calorifugada y unos paneles de aislamiento al vacío, que llevan unos cuerpos de apoyo sellados dentro de una lámina de protección contra la difusión y que al menos en su mayor parte están empotrados en un material para el aislamiento térmico de la carcasa y/o de la puerta, obtenido por espumado, caracterizada porque los paneles de aislamiento al vacío (23, 27) están dotados, en gran medida, en sus superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico (19), con unos medios (26, 30), mediante los cuales se impide en gran medida que los paneles de aislamiento al vacío (23, 27) queden expuestos al calor producido durante el endurecimiento del material de aislamiento térmico (29).

2. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios (26, 30) tienen una capacidad de absorción de calor que están en condiciones de absorber en gran medida el calor producido durante el endurecimiento del material de aislamiento térmico (19) y por lo tanto, impedir que éste llegue a los paneles de aislamiento al vacío (23, 27).

3. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30), cuya capacidad térmica específica c_{p} se encuentra en la gama entre 1 y 2,5 kJ/kg K y su conductividad térmica \lambda entre 0,04 y 0,40 W/(m\cdotK).

4. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como materiales metálicos en forma de plancha, cuya capacidad térmica específica c_{p} se encuentra entre 0,4 y 1,0 kJ/(kg K) y su conductividad térmica \lambda entre 0,15 y 220 W/(m K).

5. Carcasa calorifugada según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque los materiales en forma de plancha (26, 30) van fijados al panel de aislamiento al vacío (23, 27) con adhesivos que impiden en muy gran medida la conducción del calor.

6. Carcasa calorifugada según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque los materiales en forma de plancha (26, 30) están dispuestos en el cuerpo de apoyo (24) y van sellados dentro de la lámina de protección contra la difusión (25).

7. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como lámina que recubre el cuerpo de apoyo (24) al menos en sus superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico (19) y porque el cuerpo de apoyo (24) recubierto de la lámina va sellado dentro de la lámina de protección contra la difusión (25).

8. Carcasa calorifugada con por lo menos un panel de aislamiento al vacío empotrado por todos los lados en el interior de su material de aislamiento térmico, según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los materiales en forma de plancha (26, 30) forman una especie de capota de protección que va colocada encima del panel de aislamiento al vacío (30) o del cuerpo de apoyo (24).

9. Carcasa calorifugada según una de las reivindicaciones 3, 5, 6 u 8, caracterizada porque los materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30) están formados por planchas reticuladas de cuerpos sólidos.

10. Carcasa calorifugada según una de las reivindicaciones 3, 5, 6 u 8, caracterizada porque los materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30) están formados por un material espumable que en estado espumado presenta una estructura de poros cerrados.

11. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1, caracterizada porque los paneles de aislamiento al vacío (23, 27) están equipados con un recubrimiento de isocianato congelado.

12. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1, caracterizada porque la energía del sistema de fonones de los paneles de aislamiento al vacío (23, 27), está reducida con respecto a su valor a la temperatura ambiente.

13. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1, caracterizada porque el panel de aislamiento al vacío (23, 27) está rodeado por lo menos por una funda de protección, que está separada al menos parcialmente y mediante cojines de aire con respecto a la lámina de protección contra la difusión (25, 29) que rodea el cuerpo de apoyo (24, 28).

14. Aparato frigorífico, tal como un frigorífico y/o un congelador, caracterizado por una carcasa (10) calorifugada según una de las reivindicaciones 1 a 13.