ES2322436T3 - Un armario frigorifico aislado al vacio y metodo para evaluar la conductividad termica del mismo. - Google Patents

Abstract

Un armario frigorífico aislado al vacío que comprende un sistema de evacuación para evacuar un espacio (10) de aislamiento del armario cuando la presión dentro de ese espacio es mayor que un valor predeterminado, caracterizado porque comprende un dispositivo sensor que tiene un elemento (14) de referencia de aislamiento situado sobre un lado de dicho espacio (10) de aislamiento y sensores (A, B, C) de temperatura para determinar las diferencias de temperatura (DeltaT 1, DeltaT 2) a través del espacio (10) de instalación y a través del elemento (14) de referencia de aislamiento, proporcionando ese dispositivo sensor al sistema de evacuación una señal relativa a la relación de las diferencias anteriores de temperatura, que es indicativa del valor de la presión dentro del espacio de aislamiento.

Description

Un armario frigorífico aislado al vacío y método para evaluar la conductividad térmica del mismo.

La presente invención se refiere a un armario frigorífico aislado al vacío que comprende un sistema de evacuación para evacuar un espacio de aislamiento del armario cuando la presión interior en ese espacio es mayor que un valor predeterminado, así como a un método para evaluar la presión dentro de un espacio de aislamiento de un armario aislado al vacío de un frigorífico.

Con el término "frigorífico" se hace referencia a cualquier clase de electrodoméstico en el que la temperatura interior es inferior a la temperatura ambiente, es decir, a frigoríficos domésticos, congeladores verticales, congelador de cajones o similares. Un armario aislado al vacío (VIC) para refrigeración puede ser fabricado construyendo un armario de refrigeración que tenga un espacio de aislamiento sellado herméticamente y llenando ese espacio con un material poroso para sostener las paredes frente a la presión atmosférica tras evacuar el espacio de aislamiento. Un sistema de bombeo puede ser necesario para volver a evacuar intermitentemente este espacio de aislamiento debido a la penetración de aire y vapor de agua por infiltración. Una solución para proporcionar a un frigorífico una bomba de vacío que funciona casi continuamente se muestra en EP-A-587546, pero esta solución aumenta demasiado el consumo total de energía del frigorífico. Es ventajoso para el consumo de energía volver a evacuar solamente cuando sea realmente necesario. Por lo tanto existe en la técnica la necesidad de un sistema sencillo y económico de medición del aislamiento que sea aplicable para accionar una bomba de vacío de un armario frigorífico o un sistema similar de evacuación solamente cuando sea realmente necesario.

La presente invención proporciona un armario frigorífico aislado al vacío que tiene ese sistema de medición del aislamiento, según las reivindicaciones adjuntas.

Según la invención el sistema sensor es un sistema que compara el valor de aislamiento del armario aislado al vacío con un aislamiento estándar. Las mediciones de la temperatura se efectúan todas en el mismo punto del armario. Una almohadilla de un material con propiedades conocidas, preferiblemente un aislante estándar que no envejezca, cubre este punto. Las características de aislamiento de ese aislante estándar preferiblemente no cambian con el tiempo. Los aislantes que no envejecen deben ser por ejemplo rígidos de PU de celda abierta y de aislante de fibra de vidrio rígida. El aislante de celda cerrada tal como el PS o el PU se prefieren menos puesto que sus características de aislamiento pueden cambiar con la edad a causa del cambio de la composición del gas de la celda. Las mediciones de la temperatura se efectúan preferiblemente en un punto situado sobre o cerca de la superficie exterior de la almohadilla de aislamiento, en la interfaz de la almohadilla y el guarnecido del armario (o alternativamente en la envoltura, es decir, en la superficie exterior del armario) y en un punto en el lado opuesto de la almohadilla. La diferencia de temperatura a través de la almohadilla es comparada con la diferencia de temperatura a través del aislamiento al vacío. Cuando la relación de las diferencias de temperatura cambie, ello indicará que el aislamiento al vacío se está deteriorando. Un criterio para el funcionamiento de la bomba de vacío basado en esta relación de temperaturas garantizará que el aislamiento está funcionando siempre de una manera eficiente. El funcionamiento del sistema sensor según la invención no es afectado por el cambio de las condiciones ambientales, como sería afectado un sistema sensor basado en los valores de la temperatura. De todas maneras, a causa de unas condiciones ambientales cambiantes, pueden ser tomados valores medios. Cualquiera de los diversos dispositivos de medición de la temperatura puede ser utilizado, algunos de los cuales pueden medir las diferencias directamente. Termopares y termómetros de resistencia son ejemplos útiles de tales dispositivos.

La invención se explicará ahora con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos, que muestran:

- la Figura 1 es una vista transversal esquemática de un armario aislado al vacío según la invención;

- la Figura 2 es una vista ampliada de un detalle de la Figura 1; y

- la Figura 3 es un diagrama esquemático que muestra la relación entre el cociente de las diferencias de temperatura a través del armario y a través de la almohadilla de aislamiento y las características de aislamiento.

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Cuando se hace referencia a las Figuras 1 y 2, un armario frigorífico comprende una doble pared 10 aislada que tiene dos paredes 10a (guarnecido) y 10b (envoltura) relativamente impermeables a los gases, llenas de un material 12 de aislamiento que puede ser evacuado. Tanto el guarnecido 10a como la envoltura 10b, pueden ser de material polímero. El material de aislamiento 12 puede ser un polvo inorgánico tal como alúmina y sílice, fibras inorgánicas y orgánicas, un objeto espumado por inyección de estructura de celdas abiertas o de celdas semiabiertas tal como espuma de poliuretano, o una espuma de poliestireno de celdas abiertas que está extruida como una placa y montada en el armario. El material 12 de aislamiento está conectado a un sistema de evacuación conocido (no mostrado) que puede ser una fase o etapa de adsorción física (o de más fases o etapas en serie), o una bomba de vacío mecánica o una combinación de las mismas.

Según la invención, sobre la envoltura 10b de la doble pared 10 está encolada o soldada una almohadilla 14 de un aislante que no envejece estándar, por ejemplo una almohadilla de fibra de vidrio rígida. Sensores de temperatura, tales como termopares, están colocados en los puntos A, B y C de la Figura 2 y están conectados a una unidad de tratamiento central de la aplicación (no mostrada) para proporcionar a ésta una relación \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} entre la diferencia de temperaturas a través de los puntos A,B y B,C respectivamente.

En la unidad de tratamiento central de la aplicación cada relación \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} es comparada con un valor umbral mínimo indicativo de una presión incrementada dentro de la doble pared 10 del armario. En la Figura 3 hay una indicación de cómo cambia el coeficiente \lambda de transmisión del calor con el tiempo, mostrando un incremento de la presión dentro de la doble pared. En la Figura 3 el valor umbral de \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} se indica con la referencia K.

Una explicación técnica sobre el comportamiento anterior puede ser hallada en la ley de Fourier para la difusión de calor q = k\timesA\times\partialT/\partialn (para la difusión de calor de carácter uniforme a través de las paredes del frigorífico), resuelta para condiciones unidimensionales como es típicamente el caso en los frigoríficos domésticos donde una de las dimensiones (espesor) es generalmente mucho menor que las otras dos (altura y anchura).

La ley de Fourier revela que la relación de temperatura de las temperaturas diferenciales a través de la pared al vacío y a través de una almohadilla de un aislamiento estándar \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} puede ser finalmente expresada como((k2\times\ell1)/(k1\times\ell2)), donde "K" representa la conductividad térmica, y "\ell" el espesor.

De lo expuesto, se deduce inmediatamente que manteniendo todos los términos constantes a excepción de k_{1}, el parámetro descrito en la presente invención para medir las características de aislamiento -de nuevo \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2}- aumentará al disminuir k_{1}, y disminuirá al aumentar k_{1}, como se muestra en la Figura 3.

Algunas otras observaciones pueden hacerse con respecto al sistema de medición según la presente invención. Bajo condiciones de funcionamiento uniformes, la ecuación \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} es independiente de las temperaturas interiores del frigorífico y la del ambiente, reflejando por tanto apropiadamente la variación del "factor k" (conductividad térmica) del aislamiento al vacío.

Aumentando el espesor de la almohadilla 14, o disminuyendo su conductividad térmica, la precisión del valor calculado por la ecuación \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} mejorará. En segundo lugar aunque el esquema propuesto no depende de la historia de la temperatura de los lugares medidos, este puede ser sensible a la temperatura instantánea.

Para eliminar o reducir los efectos laterales anteriores, se prefiere definir un valor de disparo para la bomba de vacío que conmuta basada en un incremento del 10% en el valor de k.

Este puede ser adecuado desde el punto de vista de mantenimiento del aislamiento, y podría ser puesto en práctica con una precisión razonable.

Además se prefiere usar una "almohadilla de aislamiento estándar" tan gruesa como sea posible y con la menor conductividad térmica posible (k) en atención a la precisión de la medición de la temperatura. Los termistores para la medición de la temperatura deben ser preferiblemente escogidos con una precisión mayor de 0,2ºC, y el efecto de la apertura de puerta debe ser preferiblemente eliminado por medio de sensores de puerta que adviertan el "estado de la puerta". Como una alternativa, es posible usar la estrategia de diversas mediciones consecutivas para confirmar la degradación del aislamiento térmico (degradación de vacío) y evitar los picos en el valor de \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2} puesto que el efecto de la apertura de la puerta tiende a estar concentrado en un corto periodo de tiempo y se desvanece rápidamente. Si la variación de la temperatura ambiente puede ser debida a una emisión flujo (como por ejemplo en lugares próximos a salidas de aire acondicionado/calefacción), un sensor de temperatura externa puede ayudar a purgar esas variaciones fuera del cálculo de \DeltaT_{1}/\DeltaT_{2}.

Claims (7)

1. Un armario frigorífico aislado al vacío que comprende un sistema de evacuación para evacuar un espacio (10) de aislamiento del armario cuando la presión dentro de ese espacio es mayor que un valor predeterminado, caracterizado porque comprende un dispositivo sensor que tiene un elemento (14) de referencia de aislamiento situado sobre un lado de dicho espacio (10) de aislamiento y sensores (A, B, C) de temperatura para determinar las diferencias de temperatura (\DeltaT_{1}, \DeltaT_{2}) a través del espacio (10) de instalación y a través del elemento (14) de referencia de aislamiento, proporcionando ese dispositivo sensor al sistema de evacuación una señal relativa a la relación de las diferencias anteriores de temperatura, que es indicativa del valor de la presión dentro del espacio de aislamiento.

2. Un armario frigorífico aislado al vacío según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento (14) de referencia de aislamiento está situado sobre el lado externo del armario.

3. Un armario frigorífico aislado al vacío según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los sensores de temperatura son tres termopares (A, B, C) situados sobre una superficie del espacio (10) de aislamiento opuesta al elemento (14) de referencia de aislamiento, entre el espacio de aislamiento y el elemento de referencia de aislamiento y sobre una superficie del elemento de referencia de aislamiento opuesta al espacio de aislamiento.

4. Un armario frigorífico aislado al vacío según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los sensores
(A, B, C) de temperatura son termómetros de resistencia.

5. Un armario frigorífico aislado al vacío según la reivindicación 4, caracterizado porque los sensores (A, B, C) de temperatura tienen una precisión de al menos 0,2ºC.

6. Un armario frigorífico aislado al vacío según la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de evacuación está adaptado para ser disparado cuando dicha relación de las diferencias anteriores de temperatura corresponde a un cambio en el coeficiente de transferencia de calor mayor que el 10%.

7. Método para determinar la presión dentro de un espacio (10) de aislamiento de un armario aislado al vacío de un frigorífico, caracterizado porque comprende las operaciones de evaluar las diferencias de temperatura (\DeltaT_{1}/\DeltaT_{2}) a través del espacio (10) de aislamiento y a través de un elemento (14) de referencia colocado sobre un lado de ese espacio de aislamiento, siendo efectuada la evaluación de la misma zona del armario aislado al vacío en la que el elemento de referencia de aislamiento está también colocado, y proporcionando un sistema de control del frigorífico con una señal relativa a la relación (\DeltaT_{1}/\DeltaT_{2}) de las diferencias anteriores de temperatura, siendo esa relación indicativa del valor de la presión dentro del espacio de aislamiento.