ES2327631T3 - Refrigerador de alimentos provisto de un sistema de conductos de aire. - Google Patents
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Abstract
Un refrigerador (14) de alimentos, que comprende: una base (1) de soporte que incluye una pared interna (7) cóncava hacia el exterior y una porción base que define un interior abierto; el interior de la porción base está dividida por una placa (13) de la base generalmente plana en una cámara de aire refrigerante externo y una cámara de aire ambiental interno; un dispositivo termoeléctrico (12) de efecto Peltier montado en la placa (13) de la base y conectado térmicamente a un disipador (10) de frío en la cámara de aire refrigerante y a un disipador (11) de calor en la cámara de aire ambiental; un recipiente (2) encajado dentro de la pared interna (7) cóncava de la base (1), teniendo dicho recipiente (2) una pared externa (6) que incluye una primera porción de pared que define con dicha pared base interna (7) un primer conducto (8) anular semiesférico de aire y una segunda porción de pared que cubre dicha cámara de aire refrigerante; un borde periférico externo de dicha primera porción (6) de pared que define una primera ranura de transferencia de aire de dicho primer conducto (8) de aire, y teniendo la segunda porción de pared una abertura (5) de salida de aire a la cámara de aire refrigerante; una tapa (3) que encierra el recipiente (2) y soportada sobre un borde periférico de dicha pared base interna (7), teniendo dicha tapa (3) una capa externa (37) y una capa interna (38) que definen entre ellas un segundo conducto anular semiesférico (39) de aire que se extiende entre una segunda ranura de transferencia de aire en comunicación con dicha primera ranura de transferencia de aire y una abertura (4) de entrada de aire en la capa interna (38) de la tapa, de forma que el aire refrigerante rodea de manera uniforme sustancialmente la pared externa (6) completa del recipiente y la capa interna (38) de la tapa; formando la cámara de refrigeración y los conductos anulares primero y segundo (8, 39) un sistema de conductos de aire refrigerante; y, un ventilador (9) montado en la cámara de aire refrigerante entre la abertura (5) de salida de aire y el disipador (10) de frío operativo para generar un flujo de aire que circula a través del sistema de conductos y el recipiente (2).
Description
Refrigerador de alimentos provisto de un sistema
de conductos de aire.
La presente invención versa acerca de un
dispositivo para refrigerar fruta fresca y otros productos
alimenticios frescos y, más en particular, acerca de un
refrigerador mejorado de fruta de encimera que utiliza un
dispositivo termoeléctrico de efecto Peltier.
Los dispositivos termoeléctricos que funcionan
conforme al bien conocido efecto Peltier han sido utilizados como
dispositivos de refrigeración/calefacción durante muchos años. Tal
dispositivo termoeléctrico comprende una disposición de pares
semiconductores conectados eléctricamente en serie y térmicamente en
paralelo. Los pares semiconductores están intercalados entre
sustratos cerámicos metalizados. Cuando se aplica corriente
eléctrica Cc en serie al dispositivo termoeléctrico actúa como una
bomba de calor con el calor siendo absorbido en el lado frío,
refrigerándolo de ese modo, mientras que se disipa el calor en el
otro lado. Invertir la corriente hace que se invierta la dirección
del flujo de calor. Fijar un disipador de calor y un disipador de
frío a los lados respectivos caliente y frío puede mejorar la
eficacia del dispositivo termoeléctrico.
Los dispositivos de efecto Peltier han sido
utilizados durante mucho tiempo para proporcionar refrigeradores
y/o calentadores para mantener los alimentos frescos o para calentar
alimentos para ser servidos. También se ha descubierto y es bien
conocido el uso de convección de aire forzado para ayudar a la
transferencia de calor. Normalmente, se utiliza un pequeño
ventilador eléctrico para hacer circular aire por el disipador de
frío y dentro y a través de un recipiente para los alimentos,
mientras que otro ventilador mueve el aire ambiental externo a
través del disipador de calor para disipar calor del mismo.
Aunque los refrigerados para fruta fresca y
otros productos alimenticios perecederos son bien conocidos en la
técnica, el éxito comercial de dichos dispositivos ha sido limitado.
Parece que hay un número de razones de esta falta de éxito
comercial. Uno es el coste y la eficacia de la transferencia de
calor de los módulos termoeléctricos de estado sólido. Además, la
necesidad de proporcionar circulación de aire fresco para lograr la
máxima eficacia de refrigeración ha dado lugar a sistemas complejos
de conductos que añaden sustancialmente al coste de los
recipientes, normalmente fabricados de materiales plásticos
moldeados. Otro problema con los anteriores refrigeradores es la
distribución inadecuada del aire fresco entre los alimentos que van
a ser refrigerados. Los alimentos almacenados en las zonas
superiores de algunos refrigeradores son refrigerados de manera
inadecuada porque el aire frío no alcanza esta porción del
recipiente de alimentos y porque la convección natural hace que el
aire más caliente se eleve hasta la parte superior del recipiente de
alimentos. Todos estos problemas señalados con los refrigerados
actuales han sido abordados en la invención que se revela en el
presente documento.
El documento US 5.718.124 versa acerca de un bol
para servir refrigerado que comprende una estructura de soporte,
que define una cámara alrededor de un bol cóncavo. El bol tiene una
pluralidad de aberturas dispuestas alrededor de su periferia para
una comunicación fluida entre la cámara y el interior del bol. Se
proporciona un número de chips termoeléctricos adyacentes a la base
del bol para controlar la temperatura del aire en la cámara. Se
proporciona un ventilador para hacer circular el aire por los chips
termoeléctricos y dentro de la cámara y se proporciona una tapa
para que case con la estructura de soporte y forme un cierre
hermético sobre el bol.
Conforme a la presente invención, un
refrigerador para fruta fresca u otros productos alimenticios
perecederos utiliza una construcción que optimiza un flujo de aire
refrigerante y, por lo tanto, la eficacia de la transferencia de
calor con una construcción del recipiente que es menos cara de
fabricar y que permite el uso de un módulo termoeléctrico
relativamente más pequeño. Los módulos termoeléctricos de eficacia
mejorada, como los revelados en la patente U.S. nº 5.448.149 son
particularmente adecuados para su uso en el refrigerador de fruta de
la invención objeto.
En su aspecto más amplio, el refrigerador de
alimentos de la presente invención comprende un alojamiento base
para montar un módulo termoeléctrico de efecto Peltier intercalado
entre un disipador de frío y un disipador opuesto de calor. Hay un
bol interno o una porción del recipiente de alimentos adyacente al
alojamiento base y contiene una pared lateral que encierra y una
tapa separable o practicable para la retirada de los alimentos. El
alojamiento, junto con una chapa divisora interna y el recipiente de
los alimentos, también define un sistema de conductos que incluye
un conducto de suministro de aire frío en comunicación de
transferencia de calor con el disipador de frío, un conducto de
aire de retorno, y un ventilador de circulación del aire fresco, en
el sistema de conductos para hacer circular aire a través del mismo.
La tapa separable está compuesto de una estructura externa y un
revestimiento interno. El conducto de suministro de aire fresco se
extiende dentro de la tapa separable entre la estructura externa y
el revestimiento interno. El aire frío entra a la zona del
recipiente de alimentos a través de una pluralidad de agujeros en la
capa interna de la tapa y sale de la zona del recipiente de
alimentos a través de una pluralidad de agujeros de salida en la
porción inferior del recipiente de alimentos.
Normalmente, la porción del recipiente de
alimentos está cerrada con una tapa separable o practicable de forma
que se hace recircular continuamente el aire refrigerante. Sin
embargo, en una realización, un conducto de suministro de aire
ambiental externo se comunica con el sistema de conductos de
refrigeración e incluye un dispositivo de dosificación para admitir
un flujo controlado de aire externo para asistir en la purgación el
sistema de conductos de refrigeración de gas etileno y otros
subproductos de la maduración de la fruta. El dispositivo de
dosificación puede comprender un tubo de diámetro pequeño conectado
al sistema de conductos corriente arriba desde el ventilador.
Para ayudar a mantener la temperatura interior
del recipiente, se puede insertar una camisa aislante extraíble en
el recipiente. La camisa tiene una forma para ajustarse al interior
de la pared lateral que encierra. La tapa separable también puede
estar provisto de un revestimiento aislante.
Se pueden colocar diversas disposiciones de
particiones dentro del recipiente para dividir el recipiente en
distintas zonas de temperatura al variar el flujo de aire
refrigerante a través de las zonas. Dichas particiones pueden estar
dispuestas verticalmente para extenderse hacia arriba desde la pared
inferior del recipiente o pueden estar dispuestas horizontalmente y
fijadas, por ejemplo, a una torre central o a la pared lateral del
recipiente.
La Figura 1 es una vista en perspectiva que
muestra la disposición general del refrigerador de fruta de la
invención objeto.
La Figura 2 es una vista en perspectiva del
refrigerador de fruta de la Figura 1 cortado por la mitad para ver
los componentes interiores.
La Figura 3 es una sección vertical a través del
refrigerador de fruta mostrado en la Figura 1.
La Figura 4 es una perspectiva de la tapa del
refrigerador de fruta de la Figura 1 cortado por la mitad para ver
los aspectos estructurales.
La Figura 5 es una sección vertical a través del
refrigerador de fruta mostrado en la Figura 5.
En las Figuras 1 a 3, se muestra un refrigerador
14 de fruta conforme a una realización de la presente invención. El
refrigerador de fruta incluye una base 1 de soporte para soportar el
refrigerador en una superficie horizontal. Hay espacio dentro de la
base para alojar diversos componentes del sistema de refrigeración,
que serán descritos en detalle en el presente documento. Hay
asentado un recipiente 2 de alimentos dentro de la base 1. La base
1 rodea los lados y la parte inferior del recipiente 2 de alimentos.
Una tapa separable 3 proporciona acceso a los alimentos que van a
ser conservados. El aire refrigerado se desplaza a través de un
espacio anular entre el recipiente 2 de alimentos y el alojamiento
1 y entre una capa interna 38 de la tapa 3 y una capa externa 37 de
la tapa 3. El aire entra a la zona 24 del recipiente de alimentos
por medio de agujeros 4 en la capa interna 38 de la tapa 3. Los
agujeros 5 ubicados centralmente en la parte inferior del recipiente
2 de alimentos proporcionan una vía de retorno para el aire. Al
pasar a través de los agujeros 5, el aire se refrigera de nuevo y
se descarga a través de los agujeros 4. Aunque esta es la
realización preferente, también es posible invertir el flujo de
aire, utilizando por lo tanto los agujeros 5 como puertos de
descarga y los agujeros 4 como un puerto de aire de retorno. La
base 1, el recipiente 2 y la tapa separable 3 pueden estar
fabricados todos de materiales plásticos moldeados por inyección.
Preferentemente, la base 1 y el recipiente 2 son opacos y la tapa 3
es transparente.
Haciendo también referencia a las Figuras 2 y 3,
la base 1 está soportada de manera adecuada sobre pies 15 para
proporcionar un espacio abierto bajo la base para la entrada de aire
ambiente refrigerante a través de las ranuras 35. El interior
inferior de la base 1 define una cámara sustancialmente abierta de
aire ambiental definida, en general, por paredes laterales 17 de la
base y una chapa divisoria 13 de la base.
El recipiente 2 y los productos alimenticios
contenidos en el mismo están refrigerados con el módulo
termoeléctrico 12 utilizando el bien conocido efecto Peltier. El
módulo termoeléctrico 12 está montado en la chapa divisoria 13 de
la base y está colocado generalmente en horizontal en el plano de la
chapa divisoria 13. Al aplicar una corriente CC al módulo, se
absorberá el calor en una cara (en este caso en el lado superior de
12), refrigerándola de ese modo. Se disipará el calor en la otra
cara del módulo (en este caso el lado inferior de 12), calentándola
de ese modo. Como también es bien conocido en la técnica anterior,
hay fijado un disipador 10 de frío a la cara superior y hay fijado
un disipador 11 de calor a la cara inferior del módulo. Normalmente,
el disipador 10 de frío está fabricado de aluminio e incluye una
placa de la base y una serie de aletas ligeramente separadas. De
manera similar, el disipador 11 de calor incluye una placa de la
base de aluminio y aletas integrales ligeramente separadas. El
calor rechazado por el módulo termoeléctrico 12 que funciona en el
disipador 11 de calor se disipa mediante un flujo de aire ambiental
a través de la cámara de aire ambiental por medio de las ranuras
35.
Una pared superior 7 interna de la base 1 rodea
la pared externa 6 del recipiente 2 y define entre los mismos un
conducto anular inferior 8 de aire que forma parte de un sistema de
conductos. De manera similar, la capa interna 38 y la capa externa
37 de la tapa forman un conducto o espacio 39 anular superior de
aire que se encuentra en comunicación fluida con el conducto 8 y
forma otra parte del sistema de conductos. La comunicación fluida
entre el conducto inferior 8 de aire y el conducto superior 39 de
aire está proporcionada por medio de la alineación directa entre
una ranura de transferencia inferior de aire en la parte superior
del conducto 8 y una ranura de transferencia superior de aire en la
parte inferior del conducto 39. La geometría de la tapa se ve mejor
en la Figura 4. Una placa de la base proporciona un suelo inferior
de una cámara de aire fresco que forma otra parte del sistema de
conductos y la separa del calor en la cámara de aire ambiental. Una
porción inferior de pared del recipiente está sobre la cámara de
aire fresco y la rodea. El sistema de conductos se encuentra en
comunicación fluida con el interior 24 del recipiente por medio de
agujeros 4 de entrada y agujeros 5 de salida. Un ventilador 9
introduce aire dentro del sistema de conductos a través de los
agujeros 5. Según se expulsa el aire de la porción inferior del
ventilador 9 pasa por encima del disipador 10 de frío, dentro del
sistema de conductos, incluyendo la cámara de aire fresco y los
conductos 8 y 39, y vuelve a entrar en el interior 24 del
recipiente a través de los agujeros 4 de entrada. Por lo tanto, se
hace recircular y se enfría el aire dentro del interior 24 del
recipiente. Este sistema de conductos y de agujeros de entrada y de
salida asegura que los alimentos almacenados en la zona superior del
recipiente de alimentos está refrigerada de manera adecuada. Este
sistema maximiza la distancia entre los agujeros de entrada y los
agujeros de salida de aire fresco, maximizando por lo tanto el
tiempo que el aire fresco permanece dentro del recipiente de
alimentos.
Se sabe que la fruta en proceso de maduración
emite gas etileno y otros subproductos de la descomposición
orgánica. Puede ser deseable expulsar estos gases mediante
sustitución regular o periódica del aire refrigerante que recircula
dentro del interior 24 del recipiente. Haciendo referencia en
particular a la Figura 5, un conducto 29 de aire ambiental que
comprende un tubo de dosificación de diámetro pequeño se extiende
desde la pared lateral 17 de la base hasta dentro del sistema 8 de
conductos donde se introduce un pequeño volumen de flujo de aire
ambiental externo por el ventilador 9 del disipador de frío y se
mezcla con el aire refrigerante que se hace recircular. Como se
muestra, el conducto 29 de aire ambiental se abre en el sistema 8 de
conductos dentro del ventilador 9. Sin embargo, se cree que el
conducto podría conectarse al sistema de conductos en otra
ubicación en el mismo. El flujo de entrada de aire ambiental puede
regularse con el uso de una válvula opcional de pinza o de una
válvula dosificadora 30 en el extremo de entrada del conducto 29.
Para permitir la expulsión correspondiente de etileno y de otros
subproductos gaseosos, se prefiere proporcionar un pequeño escape
en la zona 24 del recipiente, sin embargo, también se puede utilizar
una ranura de ventilación ajustable manualmente. La ranura podría
estar ubicada bien en el recipiente o bien en la tapa 3.
Como se ha indicado anteriormente, el módulo
termoeléctrico 12 está configurado normalmente de forma que la cara
superior esté fría mientra que la cara inferior esté caliente.
Debido a que la inversión de la polaridad de la corriente
suministrada al módulo termoeléctrico provoca que se invierta la
dirección del flujo de calor, los refrigeradores de fruta de
cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento
también pueden ser utilizados para calentar la fruta para promover
o potenciar la maduración. En esta configuración alternativa la
capa superior del módulo termoeléctrico 12 está caliente mientras
que la cara inferior está fría.
A menudo, se pueden comprar ciertas frutas en
una condición verde o semimadura. Un ejemplo son los plátanos que
son comprados a menudo en una condición semimadura y permitidos que
maduren al aire libre. Mediante la inversión de la corriente
suministrada al módulo termoeléctrico 12, se puede madurar una fruta
verde o semimadura más rápidamente mediante el calentamiento y,
cuando haya madurado, conservar durante más tiempo al invertir de
nuevo la corriente para proporcionar un suministro de aire
refrigerante al recipiente 24.
En general, el control de la temperatura es un
medio excelente, y de lejos el mejor, para controlar la maduración
de la fruta. Como se ha tratado anteriormente, se puede utilizar el
calentamiento para potenciar y promover la maduración de fruta
verde o semimadura, pero después de que ha madurado la fruta, la
refrigeración es el mejor medio disponible para ralentizar los
procesos biológicos de maduración y conservar la fruta durante un
periodo más largo de tiempo.
La dirección de la transferencia de calor del
módulo termoeléctrico 12 puede ser invertida como se ha mencionado
anteriormente. También se puede controlar el nivel de calentamiento
y refrigeración mediante el control del nivel de corriente y
voltaje suministrados. De esta forma, el usuario puede, por ejemplo,
seleccionar un valor de referencia para madurar fruta a una
velocidad deseable o, si no, un valor de referencia de refrigeración
para mantener la fruta madura a una temperatura que se ha
descubierto que hace a la fruta más apetecible. También se pueden
utilizar otras estrategias de refrigeración o de calentamiento, bien
con ajustes manuales por parte del usuario o al utilizar un control
programado del microprocesador.
Claims (9)
1. Un refrigerador (14) de alimentos, que
comprende:
- una base (1) de soporte que incluye una pared interna (7) cóncava hacia el exterior y una porción base que define un interior abierto;
- el interior de la porción base está dividida por una placa (13) de la base generalmente plana en una cámara de aire refrigerante externo y una cámara de aire ambiental interno;
- un dispositivo termoeléctrico (12) de efecto Peltier montado en la placa (13) de la base y conectado térmicamente a un disipador (10) de frío en la cámara de aire refrigerante y a un disipador (11) de calor en la cámara de aire ambiental;
- un recipiente (2) encajado dentro de la pared interna (7) cóncava de la base (1), teniendo dicho recipiente (2) una pared externa (6) que incluye una primera porción de pared que define con dicha pared base interna (7) un primer conducto (8) anular semiesférico de aire y una segunda porción de pared que cubre dicha cámara de aire refrigerante;
- un borde periférico externo de dicha primera porción (6) de pared que define una primera ranura de transferencia de aire de dicho primer conducto (8) de aire, y teniendo la segunda porción de pared una abertura (5) de salida de aire a la cámara de aire refrigerante;
- una tapa (3) que encierra el recipiente (2) y soportada sobre un borde periférico de dicha pared base interna (7), teniendo dicha tapa (3) una capa externa (37) y una capa interna (38) que definen entre ellas un segundo conducto anular semiesférico (39) de aire que se extiende entre una segunda ranura de transferencia de aire en comunicación con dicha primera ranura de transferencia de aire y una abertura (4) de entrada de aire en la capa interna (38) de la tapa, de forma que el aire refrigerante rodea de manera uniforme sustancialmente la pared externa (6) completa del recipiente y la capa interna (38) de la tapa;
- formando la cámara de refrigeración y los conductos anulares primero y segundo (8, 39) un sistema de conductos de aire refrigerante; y,
- un ventilador (9) montado en la cámara de aire refrigerante entre la abertura (5) de salida de aire y el disipador (10) de frío operativo para generar un flujo de aire que circula a través del sistema de conductos y el recipiente (2).
2. El aparato como se expone en la
reivindicación 1, en el que la abertura (4) de entrada de aire en la
capa interna (38) de la tapa comprende una pluralidad de agujeros
(4) centrados, en general, en la porción más externa de dicha capa
interna (38).
3. El aparato como se expone en la
reivindicación 1, que incluye un conducto (29) que conecta el
sistema de conductos con el aire ambiental externo.
4. El aparato como se expone en la
reivindicación 3, que incluye una válvula (30) en dicho conducto
(29) para controlar el flujo de aire ambiental externo.
5. El aparato como se expone en la
reivindicación 1, que incluye un medio de control para dicho
dispositivo termoeléctrico (12) para controlar la temperatura del
flujo de aire.
6. El aparato como se expone en la
reivindicación 5, en el que dicho medio de control comprende un
medio para invertir la polaridad de la corriente suministrada al
dispositivo termoeléctrico (12).
7. El aparato como se expone en la
reivindicación 5, en el que dicho medio de control comprende un
medio para controlar la magnitud de la corriente y del voltaje
suministrados al dispositivo termoeléctrico (12).
8. El aparato como se expone en la
reivindicación 1, que comprende una abertura de salida desde el
interior del recipiente (2).
9. El aparato como se expone en la
reivindicación 8, en el que dicho agujero de ventilación comprende
una ranura ajustable en el recipiente (2) o en la tapa (3).
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