ES2379933A1 - Aparato congelador y método de control de dicho aparato congelador. - Google Patents

Aparato congelador y método de control de dicho aparato congelador. Download PDF

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Abstract

Aparato congelador que comprende un sistema de refrigeración previsto para ejecutar ciclos de refrigeración y refrigerar un compartimento congelador térmicamente aislado, un termostato que limita la temperatura máxima (Ta, Tc) en el interior del compartimento congelador y un programador con un temporizador.El programador dispone de un programa de almacenamiento de energía en el que en el temporizador se puede programar al menos una hora valle (h{sub,i) de inicio de periodo de almacenamiento y al menos una hora punta (hf) de fin de periodo de almacenamiento para, durante el periodo de almacenamiento, refrigerar el compartimento congelador a una temperatura máxima de almacenamiento (Ta) más baja que la temperatura máxima de congelación (Tc) fuera del periodo de almacenamiento (Pr).

Description

APARATO CONGELADOR Y METODO DE CONTROL DE DICHO APARATO
CONGELADOR
CAMPO DE LA INVENCION
La invenci6n se encuentra en el campo de los aparatos congeladores que comprenden un sistema de refrigeraci6n previsto para ejecutar ciclos de refrigeraci6n y refrigerar un compartimento congelador termicamente aislado, un termostato que limita la temperatura maxima en el interior del compartimento congelador y un programador con un temporizador asi como en el campo de los metodos de control de aparatos congeladores.
ESTADO DE LA TECNICA
La demanda de energia al sistema electrico no es uniforme a lo largo de una jornada, con "horas punta" de maxima demanda y "horas valle" de minima demanda.
En muchos paises existen tarifas que discriminan este hecho y esta previsto implantar en los pr6ximos anos medidas tecnicas que permitan una tarificaci6n horaria para promover mediante tarifas mas ventajosas el consumo en horas valle.
Existen aparatos refrigeradores como el de la solicitud de patente WO 2005059454, en el que los ciclos de descongelaci6n se ajustan de acuerdo a la tarifa electrica de tal manera que se reduzcan al minimo los gastos de consumo de energia. Estos aparatos disponen de un compresor para realizar los ciclos de refrigeraci6n, un evaporador para refrigerar el interior del aparato refrigeraci6n, una unidad de descongelaci6n prevista para eliminar el hielo acumulado en el evaporador. Ademas disponen de un dispositivo de control que controla el horario de funcionamiento de la unidad de descongelaci6n donde los periodos de descongelaci6n en los que se consume mucha cantidad de energia son ajustados a una hora de inicio y fin del periodo de tarificaci6n mas barata determinada por la compania electrica para reducir el gasto de funcionamiento del aparato. Esto ademas desplaza algo la demanda hacia el periodo "valle".
Los ciclos de refrigeraci6n del aparato se mantienen por lo que no hay variaciones en ese aspecto en el funcionamiento. Como desplazar mas la demanda o incluso almacenar energia en los momentos valle y usarla en los momentos punta son problemas a resolver en los aparatos refrigeradores/congeladores para la necesaria mejora de su eficiencia y de su estabilidad evitando puntas en el sistema electrico que impliquen interrupciones de suministro.
OBJETO DE LA INVENCION
La invenci6n tiene por objeto un aparato congelador mas eficiente que con su funcionamiento favorezca la estabilidad de la red electrica evitando puntas en el sistema que impliquen interrupciones de suministro.
Esta tarea se resuelve mediante un aparato congelador que comprende un sistema de refrigeraci6n previsto para ejecutar ciclos de refrigeraci6n y refrigerar un compartimento congelador termicamente aislado, un termostato que limita la temperatura maxima en el interior del compartimento congelador y un dispositivo de control con un temporizador donde en el dispositivo de control dispone de un programa de almacenamiento de energia en el que en el temporizador se puede programar al menos una hora valle de inicio de periodo de almacenamiento y al menos una hora punta de fin de periodo de almacenamiento para, durante el periodo de almacenamiento, refrigerar el compartimento congelador a una temperatura maxima de almacenamiento mas baja que la temperatura maxima de congelaci6n fuera del periodo de almacenamiento.
De esta forma, con el aparato congelador trabajando a la temperatura maxima de almacenamiento durante el periodo de almacenamiento mas baja que la temperatura maxima de congelaci6n, al llegar la hora punta el dispositivo de control cambia la limitaci6n de temperatura controlada con el termostato subiendola hasta la temperatura maxima de congelaci6n por lo que, el sistema de refrigeraci6n dejara de funcionar el tiempo que tarde en alcanzarse en el interior del compartimento congelador la temperatura maxima de congelaci6n sin consumir energia electrica durante el periodo de alta demanda. Si ademas la compania electrica tiene una tarifa reducida para este periodo de almacenamiento, se producira un ahorro econ6mico para el usuario del aparato congelador.
En una realizaci6n preferida el dispositivo de control tiene medios de memoria para memorizar al menos una hora valle, una hora punta, una temperatura maxima de almacenamiento y una temperatura maxima de congelaci6n facilitando el funcionamiento del aparato, haciendolo mas efectivo en su programa de almacenamiento de energia.
Preferentemente al menos la hora valle, la hora punta, la temperatura maxima de almacenamiento y/o la temperatura maxima de congelaci6n pueden ser variados y ajustados al periodo de baja demanda y ademas con la temperatura maxima deseada ajustada a los productos que se encuentran en el compartimento congelador.
E dispositivo de control / programador puede ser conectado a una fuente de informaci6n externa al aparato congelador, por ejemplo Internet, para tomar datos de hora valle y/u hora punta. La compania de red electrica puede variar los periodos de tarificaci6n de dia a dia o durante el mismo dia y emitir esos datos para ser recibidos por el aparato congelador y los usa en los periodos inmediatos.
El aparato tiene un panel de control con elementos de control accionables por un usuario para modificar al menos la hora valle, la hora punta, la temperatura maxima de almacenamiento y/o la temperatura maxima de congelaci6n. De este modo el usuario lo puede programar segun la informaci6n que le ofrezca la compania electrica en cuanto a la tarifa reducida de su contrato.
El aparato puede ser un aparato congelador convencional con un sistema de refrigeraci6n que tiene al menos un compresor, al menos un evaporador y al menos un condensador del tipo arc6n congelador o bien un aparato frigorifico del tipo que tienen al menos un segundo compartimento congelador.
Un segundo objeto de la invenci6n es proveer a los aparatos congeladores con un metodo de control que reduzca el gasto econ6mico de funcionamiento de este y que permita ajustar el funcionamiento de este a la demanda de energia en la red electrica.
Este objeto se consigue mediante un metodo de control de un aparato congelador que entre la hora valle y la hora punta el sistema de refrigeraci6n es activado cuando la temperatura en el interior del compartimento congelador es mayor que la temperatura maxima de almacenamiento, y entre la hora punta y la hora valle, el sistema de refrigeraci6n es activado cuando la temperatura en el interior del compartimento congelador es mayor que la temperatura maxima de congelaci6n siendo esta mas alta que la temperatura maxima de almacenamiento. Un metodo de control de este tipo puede ser implementado en los actuales aparatos congeladores o refrigeradores en lo que la hora valle, la hora punta, y las temperaturas maximas en los periodos pueden estar fijadas de fabrica, y no es necesario que puedan ser variadas por el usuario.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La invenci6n se explica en la descripci6n siguiente con la ayuda de un ejemplo de realizaci6n representado simplificado en el dibujo adjunto.
En este caso:
La figura 1 muestra una grafica en la que se representan enlazadas la demanda de energia a la red electrica frente al tiempo y sobre la misma grafica, la temperatura frente al tiempo.
DESCRIPCION DE UNA REALIZACION DE LA INVENCION
La figura 1 muestra una grafica en la que estan superpuestas en un periodo de un poco mas de un dia de duraci6n, la demanda de energia electrica a la red electrica de un pais. A la izquierda de la grafica comienza el tiempo aproximadamente las 21 horas, la curva de la demanda de energia electrica D, comienza a decrecer hasta su minimo que se extiende por el horario nocturno que se puede relacionar facilmente con el cese de actividad privado y comercial, entre otros. A primeras horas de la manana, empieza a crecer de nuevo la demanda y al medio dia vuelve a bajar ligeramente la curva de la demanda D, relacionado con el cese comercial, para volver a elevarse a maximos a ultima hora de la tarde, las 20 horas. Esta curva esta medida en un dia entre semana del mes de noviembre. La curva en fin de semana es diferente pero tambien se aprecia el valle del horario nocturno.
Esta informaci6n es muy relevante para el funcionamiento del aparato congelador de la invenci6n que comprende un sistema de refrigeraci6n con el que se ejecutan los ciclos de refrigeraci6n para refrigerar el compartimento congelador termicamente aislado. El aparato tiene un termostato que limita la temperatura maxima en el interior Ti del compartimento congelador como se ve en la grafica y un dispositivo de control con un temporizador como un reloj con fecha. El dispositivo de control dispone de un programa/metodo de almacenamiento de energia en el que en el reloj se ha programado una hora valle hi de inicio de periodo de almacenamiento Pr y al menos una hora punta hf de fin de periodo de almacenamiento Pr para, durante el periodo de almacenamiento, refrigerar el compartimento congelador a una temperatura maxima de almacenamiento Ta mas baja que la temperatura maxima de congelaci6n Tc fuera del periodo de almacenamiento. En el ejemplo, el periodo de almacenamiento Pr empieza a las 22 horas y finaliza a las 8 horas. Desde las 8 horas, se observa como la temperatura interior Ti del compartimento congelador va aumentando lentamente ya que el ciclo de refrigeraci6n del aparato no esta funcionando hasta que alrededor de las 17 horas se vuelve a poner en funcionamiento para mantener el compartimento a la temperatura maxima de congelaci6n Tc.
Este metodo es especialmente ventajoso en los congeladores de alta eficiencia energetica A+ y A++ ya que su aislamiento es mayor aumentando el periodo de tiempo en el que el ciclo de refrigeraci6n no se activa. El aparato dispone de un dispositivo de control horario o incluso de comunicaci6n con la red de alimentaci6n electrica, que le permite realizar la mayor parte del consumo en horas valle de menor coste econ6mico de la energia, mediante el programa descrito reduciendo en ese periodo valle la temperatura maxima de almacenamiento Ta al valor mas bajo posible (por ejemplo -300 C). Esto en un principio supone consumir bastante energia no solo para alcanzar dicha temperatura sino para mantenerla durante todo el periodo valle pero cuando la demanda de energia al sistema creciese y se iniciase el periodo punta con coste alto de energia, el programa cambiaria a la temperatura maxima de congelaci6n Tc mas alta posible (por ejemplo -150 C) lo que de hecho equivaldria a la desconexi6n del aparato durante un largo periodo de tiempo (se trata de aparatos con alto grado de aislamiento) y a un bajo consumo de mantenimiento durante el periodo punta. Puede decirse que este desplazamiento de demanda supone un "almacenamiento" de energia en los periodos valle de almacenamiento Pr y una "liberaci6n" de la misma en los periodos punta.
Para mejorar la capacidad de "almacenamiento" o "desplazamiento de demanda" de energia se podria incorporar en el interior del compartimento congelador un deposito acumulador de frio, por ejemplo, con un compuesto quimico cuya temperatura de cambio de estado este dentro del rango de temperaturas maxima y minima del sistema para ayudar al almacenamiento de energia en el interior del compartimento congelador.
El resultado de esta invenci6n incorporada en un parque de millones de aparatos congeladores, tendria multiples efectos positivos, por ejemplo, para el usuario un menor coste de uso del aparato, para el sistema electrico una mayor eficiencia, una mayor rentabilidad de las inversiones existentes en los sistemas
5 de producci6n y transporte de energia, una menor necesidad de inversi6n para absorber eventuales incrementos de demanda y una mayor estabilidad del sistema al reducir la demanda en los picos, y para la sociedad en general, un menor impacto ambiental.
El coste de implementar esta aplicaci6n en los aparatos actuales es bajo 10 pues el mayor coste que esta asociado al alto nivel de aislamiento del congelador que actualmente ya esta ya asumido en los aparatos A+ y A++.
Aunque la aplicaci6n en congeladores es tecnicamente mas viable y por tanto mas rentable pues hay mas rango de variabilidad de temperaturas para el sistema puede tambien imaginarse la aplicaci6n de la invenci6n a los frigorificos
15 pues aunque de menor magnitud, tambien supondria un desplazamiento de demanda en la red electrica.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Aparato congelador que comprende
    un sistema de refrigeraci6n previsto para ejecutar ciclos de refrigeraci6n y refrigerar un compartimento congelador termicamente aislado, un termostato que limita la temperatura maxima (Ta, Tc) en el interior del compartimento congelador y un dispositivo de control con un temporizador
    caracterizado porque
    el dispositivo de control dispone de un programa de almacenamiento de energia en el que en el temporizador se puede programar al menos una hora valle (hi) de inicio de periodo de almacenamiento y al menos una hora punta (hf) de fin de periodo de almacenamiento para, durante el periodo de almacenamiento, refrigerar el compartimento congelador a una temperatura maxima de almacenamiento (Ta) mas baja que la temperatura maxima de congelaci6n (Tc) fuera del periodo de almacenamiento (Pr).
  2. 2.
    Aparato congelador segun reivindicaci6n 1 caracterizado porque el dispositivo de control tiene medios de memoria para memorizar al menos una hora valle, una hora punta, una temperatura maxima de almacenamiento (Ta) y/o una temperatura maxima de congelaci6n (Tc).
  3. 3.
    Aparato congelador segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, al menos la hora valle (hi), la hora punta (hf), la temperatura maxima de almacenamiento (Ta) y/o la temperatura maxima de congelaci6n (Tc) pueden ser variadas.
  4. 4.
    Aparato congelador segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, el programador puede ser conectado a una fuente de informaci6n externa al aparato congelador, por ejemplo Internet, para tomar datos de hora valle y/u hora punta.
  5. 5.
    Aparato congelador segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, tiene un panel de control con elementos de control accionables por un usuario para modificar al menos la hora valle (hi), la hora
    punta (hf), la temperatura maxima de almacenamiento (Ta) y/o la temperatura maxima de congelaci6n (Tc).
    �. Aparato congelador segun una de las reivindicaciones anteriores,
    5 caracterizado porque, el sistema de refrigeraci6n tiene al menos un compresor, al menos un evaporador y al menos un condensador.
  6. 7. Aparato congelador segun una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado porque, forma parte de un aparato frigorifico con un segundo 10 compartimento congelador.
  7. 8. Metodo de control de un aparato congelador segun reivindicaciones anteriores caracterizado porque entre la hora valle (hi) y la hora punta (hf) el sistema de refrigeraci6n es activado cuando la temperatura en el interior (Ti)
    15 del compartimento congelador es mayor que la temperatura maxima de almacenamiento (Ta), y entre la hora punta (hf) y la hora valle (hi), el sistema de refrigeraci6n es activado cuando la temperatura en el interior (Ti) del compartimento congelador es mayor que la temperatura maxima de congelaci6n (Tc) siendo esta mas alta que la temperatura maxima de
    20 almacenamiento (Ta).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200931289
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 29.12.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : G05D23/19 (2006.01) F25D11/00 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    DE 2726954 A1 (HOLZER WALTER) 04.01.1979, todo el documento. 1-8
    A
    EP 0895333 A2 (ITF EDV FROESCHL GmbH) 03.02.1999, todo el documento. 1-8
    X
    DE 202005004955 U1 (NICKEL HEIKO) 30.06.2005, todo el documento. 1-8
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 04.04.2012
    Examinador Manuel Fluvià Rodríguez Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200931289
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G05D, F25D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200931289
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 04.04.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones SI Reivindicaciones 1-8 NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones SI Reivindicaciones 1-8 NO
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200931289
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    DE 2726954 A1 (HOLZER WALTER) 04.01.1979
    D02
    EP 0895333 A2 (ITF EDV FROESCHL GMBH) 03.02.1999
    D03
    DE 202005004955 U1 (NICKEL HEIKO) 30.06.2005
  8. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    NOTA: Ley de Patentes, artículo 4.1: Son patentables las invenciones nuevas, que impliquen actividad inventiva y sean susceptibles de aplicación industrial,.... Ley de Patentes, artículo 6.1. Se considera que una invención es nueva cuando no está comprendida en el estado de la técnica. Ley de Patentes, artículo 8.1. Se considera que una invención implica una actividad inventiva si aquella no resulta del estado de la técnica de una manera evidente para un experto en la materia. Reglamento de Patentes Artículo 29.6. El informe sobre el estado de la técnica incluirá una opinión escrita, preliminar y sin compromiso, acerca de si la invención objeto de la solicitud de patente cumple aparentemente los requisitos de patentabilidad establecidos en la Ley, y en particular, con referencia a los resultados de la búsqueda, si la invención puede considerarse nueva, implica actividad inventiva y es susceptible de aplicación industrial. (Real Decreto 1431/2008, de 29 de agosto, BOE núm. 223 de 15 de septiembre de 2008,)
    Las características técnicas reivindicadas en la solicitud están agrupadas en ocho reivindicaciones, sobre cuya novedad, actividad inventiva y aplicación industrial se va a opinar.
    Las reivindicaciones entran el objeto técnico del estado de la técnica, básicamente en un aparato congelador que aprovecha dos tarifas eléctricas, valle y pico, para con un reloj preprogramado con los horarios de tarifas y un sensor de temperatura, controlar la máquina tal que reduzca el coste de energía, consumiendo más en valle y menos en pico que si fuera de control clásico.
    Según el contenido de la solicitud y en especial de sus reivindicaciones, la invención parece que es susceptible de aplicación industrial ya que al ser su objeto un control de refrigerador, puede ser usado en la industria de electrodomésticos (la expresión "industria" entendida en su más amplio sentido, como en el Convenio de París para la Protección de la Propiedad Industrial).
    Las reivindicaciones de esta solicitud, parece que podrían haber estado comprendidas antes de la fecha de prioridad en D1, ya que D1 divulgó con fecha anterior a la de prioridad de la solicitud, un sistema eléctrico congelador que aprovecha la tarifa eléctrica nocturna para almacenar frio latente, mediante un control horario (resumen) con las horas de cambio de tarifa (figura 1) y conectando y desconectando según éstas y las temperaturas máxima y mínima del volumen de control (figuras 2 a 4) de tal manera que aumenta el consumo eléctrico en valle por mayor enfriamiento (figura 5) y viceversa en horas punta. D2 añadió que los datos de tarifas para ahorro de congelación pueden venir de una red informática, sin más. Al ser éstas todas las características reivindicadas, la solicitud parece no ser nueva (artículo 6.1 ley de patentes). También según dicho documento D1, la solicitud parece que no implica actividad inventiva (artículo 8.1 ley de patentes) ya que por sus divulgaciones arriba detalladas, la invención parece que es evidente para un experto en la materia de refrigeración.
    Además, la reivindicación de esta solicitud parece que podría haber estado comprendida antes de la fecha de prioridad en D3, ya que D3 divulgó con fecha anterior a la de prioridad de la solicitud, un refrigerador de un cabinet con almacenamiento térmico en horas valle eléctricas para el ahorro de costes (precios tarifa) con reloj (7) y sensor (8) de monitorización de temperatura para el control del compresor (resumen). Al ser éstas todas las características reivindicadas, la solicitud parece no ser nueva (artículo 6.1 ley de patentes). También según dicho documento D3, la solicitud parece que no implica actividad inventiva (artículo 8.1 ley de patentes) ya que por sus divulgaciones arriba detalladas, la invención parece que es evidente para un experto en la materia de refrigeración.
    Por todo ello, preliminarmente y sin compromiso, esta Opinión Escrita establece que la invención en sus reivindicaciones,APARENTEMENTE NO PUEDE CONSIDERARSE nueva, NI QUE implique actividad inventiva; sin embargo S�? que puede considerarse que es susceptible de aplicación industrial. (Reglamento de Patentes art. 29.6).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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