ES2458440A1 - Sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte - Google Patents

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Abstract

Sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte. El sistema se constituye a partir de una cámara de enfriamiento (1) aislada térmicamente, asociada a un circuito de enfriamiento (5) de pequeña potencia con acumulación de un fluido a muy baja temperatura, desde el cual el fluido es enviado, mediante una bomba (10), a un intercambiador de calor (3) aire-agua situado en el interior de la cámara de enfriamiento (1), la cual a su vez está conectada a un depósito de gas inerte (3) que inundará la cámara de enfriamiento (1) tras la extracción del aire del interior de ella por medio de una bomba de vacío (15). Mediante este sistema se consigue que toda la potencia frigorífica introducida por el circuito de enfriamiento (5) sea potencia frigorífica sensible para evitar la formación de hielo en el interior de la cámara de enfriamiento (1) aumentar drásticamente la potencia de enfriamiento y conseguir un ahorro energético muy notable.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema de enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte, previsto para acelerar la velocidad de enfriamiento de los productos susceptibles de ser enfriados y obtener los correspondientes beneficios tales como ahorro económico sin necesidad de tener que almacenar los productos a enfriar durante largos periodos de tiempo en frigoríficos.
La invención encuentra especial aplicación en el sector de los electrodomésticos, así como el de la refrigeración comercial, hostelería, etc.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente, los productos susceptibles de ser enfriados son almacenados en frigoríficos, botelleros, cámaras frigoríficas, etc durante muy largo periodo de tiempo hasta que alcanza la temperatura óptima para consumo, esto se realiza así por dos motivos principales:
1.-Al trabajar con circuitos frigoríficos de expansión directa, la entrega de potencia frigorífica instantánea es muy pequeña ya que está limitada por el tamaño del los condensadores estáticos.
2.-Al portar aire húmedo en su interior no pueden trabajar con temperaturas de evaporación muy bajas, ya que ello originaria la formación súbita de hielo en los evaporadores, actuando dicho hielo como aislante térmico e impidiendo que se pueda realizar el proceso de enfriamiento con rapidez, lo cual conlleva a tener que realizar obligatoriamente continuos deshielos del evaporador con la consiguiente perdida de rendimiento y elevadísimo coste energético.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema para enfriamiento que se preconiza ha sido concebido para resolver la
5 problemática anteriormente expuesta, basándose en que la cámara de enfriamiento propiamente dicha, incluye en su interior un intercambiador de calor conectado a un circuito de enfriamiento, a la vez de que la cámara esta conectada a un depósito de gas inerte, estableciendo un sistema cuyo principio de funcionamiento consiste en sustituir en el interior de la cámara de enfriamiento propiamente dicha el aire existente en la misma por un gas
10 inerte, previamente al inicio de circulación por el intercambiador de calor del fluido almacenado a muy baja temperatura en el circuito de enfriamiento, todo ello con objeto de eliminar el contenido de agua existente en el aire, dando lugar a que toda potencia frigorífica introducida por el circuito de enfriamiento sea potencia frigorífica sensible, transformándose por tanto la potencia latente en sensible y consiguiendo con ello tres objetivos
15 fundamentales:
1. La no formación de hielo en el interior de la cámara de refrigeración, a temperaturas muy bajas.
20 2. Aumento muy importante de la velocidad de enfriamiento.
3. Notable ahorro energético, al no utilizar potencia frigorífica latente en la condensación de agua, transformándose esta en potencia frigorífica sensible.
25 Evidentemente, la cámara proporcionará beneficios tanto en el sector doméstico como en el sector comercial, ya que enfriará el producto susceptible de ser enfriado de la temperatura de almacenamiento a la temperatura de consumo de forma casi instantánea, evitando con ello el almacenamiento de productos en frigoríficos domésticos y cámaras frigoríficas comerciales durante largos periodos de tiempo como ocurre tradicionalmente.
30 En cuanto a la cámara de enfriamiento, en la que se pretende enfriar el producto, contendrá como es normal aire, para que este sea reemplazado por un gas inerte almacenado en un depósito, previamente a la recirculación de un fluido por un intercambiador de calor aireagua, de manera que ese intercambiador de calor está conectado al circuito de enfriamiento con entrada y salida entre ambos y una bomba de recirculación en uno de los ramales de conexión.
Por su parte, el circuito de enfriamiento es de baja potencia y contiene almacenado un fluido
a muy baja temperatura, siendo este fluido enviado al intercambiador por medio de una bomba de recirculación para la entrega de forma súbita de toda la potencia frigorífica de dicho fluido del intercambiador al gas inerte previamente introducido en la cámara de enfriamiento.
Tal cámara de enfriamiento está conectada, a través de dos ramales, con el depósito de gas inerte, en uno de cuyos ramales hay una electroválvula para dar paso o interrumpir al gas inerte desde el depósito correspondiente a la citada cámara de enfriamiento, mientras que en el otro ramal existe una bomba de vacío para extraer el aire de la cámara de enfriamiento, además de una pareja de válvulas de retención y una tercera válvula que permite, de acuerdo con su secuencia de enfriamiento, abrir y cerrar la comunicación con la propia cámara de enfriamiento.
En definitiva, se trata de un sistema de enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte mediante el que se resuelve los dos problemas referidos en el apartado de antecedentes de la invención, cuya resolución se realiza de la siguiente forma:
a) Utilización de una cámara para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte, trabajando con un circuito frigorífico con enfriamiento freón-agua de baja potencia, con la acumulación de un fluido a muy baja temperatura, y un intercambiador de calor aire-agua de una potencia muy superior a la del circuito frigorífico freón-agua, capaz de entregar de forma instantánea la potencia frigorífica almacenada en el fluido acumulado en tal intercambiador, a muy baja temperatura.
b) Se remplaza el aire húmedo contenido en el interior de la cámara de refrigeración, por un gas inerte, de manera que al no contener este moléculas de
agua permitirá que la cámara para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte pueda trabajar con temperaturas muy bajas sin que ello de lugar a la formación de hielo, consiguiendo con ello una importante aceleración en el proceso de enfriamiento, ya que con la no presencia de moléculas de agua en el interior de 5 la cámara de enfriamiento se consiga aumentar la potencia frigorífica sensible al coincidir esta con la potencia total, al no utilizarse energía latente en la condensación de las moléculas de agua, y la no formación de hielo que actuaría como aislante térmico consiguiendo con ello no solamente aumentar la velocidad de enfriamiento si no conseguir también un importante ahorro energético.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar
15 a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos, en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
20 La figura única mostrada en la hoja de planos corresponde a un sistema de principio de funcionamiento del sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte realizado de acuerdo con el objeto de la invención.
25 REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en las figuras referidas, el sistema de la invención comprende una cámara de enfriamiento (1) que como es convencional contendrá aire, estando tal cámara de enfriamiento (1) dotada con una entrada en la que se ha previsto una válvula de
30 solenoide (2).
En el interior de tal cámara de enfriamiento (1) se ha previsto un intercambiador de calor (3) aire-agua al que está asociado un ventilador (4) situado también en el interior de la propia cámara de enfriamiento (1), cuya función se pondrá con posterioridad.
El intercambiador de calor (3) está conectado a un circuito de enfriamiento (5), con dos ramales de conexión (6 y 7) en el primero de los cuales se ha previsto una primera válvula
(8) y en el segundo una segunda válvula (9) y una bomba de circulación (10).
Por su parte, la cámara de enfriamiento (1) está a su vez conectada a través de los ramales (11 y 12) con un depósito de gas inerte (13) , de manera que en el ramal (11) se ha previsto una tercera válvula (14), y en el ramal (12) una bomba (15) de vacío, así como una pareja de válvulas de retención (16) y (17) y una cuarta válvula (18), estando además el ramal (12) prolongado hacia el exterior en el que se ha previsto una quinta válvula (19).
De acuerdo con estas características, el funcionamiento es como sigue:
El circuito frigorífico freón-agua (5) es de baja potencia y acumulará en el propio depósito que forma parte de tal circuito (5) un fluido a muy baja temperatura, de manera tal que tras introducir el producto a enfriar en la cámara de enfriamiento (1), se pone el sistema en funcionamiento manteniéndose en primer lugar cerradas las válvulas (14) y (18), poniéndose en funcionamiento la bomba de vacío (15) y abriéndose seguidamente la válvula (19), con lo que el aire del interior de la cámara de enfriamiento (1) es extraído y se consigue de esta manera el vacío en el interior de tal cámara de enfriamiento (1). A continuación se cierra la válvula (19) y deja de funcionar la bomba de vacío (15), ordenándose la apertura de la válvula (14), permitiendo al gas inerte cuando llega al depósito (13) inundar por completo la cámara de enfriamiento (1), de manera que una vez está completamente inundada dicha cámara de enfriamiento (1) por el gas inerte procedente del depósito a presión (13), se cerrará la válvula (14) y se abrirán las válvulas (8 y 9), poniéndose a continuación en marcha la bomba de circulación (10) correspondiente al sistema de enfriamiento (5), haciendo que el fluido almacenado en este recircule a muy baja temperatura a través del intercambiador de calor (3) aire-agua situado en el interior de la propia cámara de enfriamiento (1), entregando toda la potencia frigorífica acumulada en el fluido del intercambiador térmico (3) de forma súbita, al gas inerte que inunda el interior de la cámara de enfriamiento (1),a la vez que el ventilador (4) se conecta y con ello se aumenta el intercambio térmico entre gas inerte y el producto susceptible de ser enfriado en el interior del cámara de enfriamiento (1).
Una vez que el producto ha alcanzado la temperatura deseada, se cerrará la válvula (9),
5 recogiendo la bomba de circulación (10) el fluido y devolviéndolo al depósito del circuito de enfriamiento (5), cerrándose la válvula (8) y deteniéndose el ventilador (4), a la vez de que se conecta la bomba de vacío (15) comenzado a aspirar el gas inerte del interior de la cámara de enfriamiento (1) y una vez alcanzada en la impulsión de al bomba de vacío (15) por el gas inerte proveniente de la cámara de enfriamiento (1), una presión superior a la
10 presión de almacenamiento del gas inerte en el depósito (13), abriéndose la válvula (18) y permitiendo que el gas inerte proveniente de la cámara de enfriamiento (1) se acumule a presión en el depósito (13), abriéndose la válvula (2) de rotura de vacío, una vez que se abra la puerta de la cámara de enfriamiento (1)para tirar producto enfriado.

Claims (2)

  1. R E I V I N D I C A C I O N E S
    1ª.- Sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte, que comprendiendo una cámara de enfriamiento (1) en la que se pretende enfriar el producto, se caracteriza porque 5 tal cámara de enfriamiento (1) está conectada a un depósito de gas inerte (13) destinado a inundar el interior de la cámara de enfriamiento (1) tras la extracción del aire contenido en la misma por medio de una bomba de vacío (15), con la particularidad de que en el interior de dicha cámara de enfriamiento (1) se ha previsto un intercambiador de calor (3) aire-agua conectado a un circuito de enfriamiento (5), con una bomba de circulación (10) mediante la
    10 que se impulsa el fluido enfriado en el circuito de enfriamiento (5) al intercambiador de calor (3), de manera que dicho fluido enfriado transmita toda la potencia frigorífica acumulada al gas inerte que inunda la cámara de enfriamiento (1).
    2ª.- Sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte, según reivindicación 1ª,
    15 caracterizado porque se establecen dos ramales (6) y (7) entre el depósito del circuito frigorífico (5) y el propio intercambiador de calor (3), en los que se han previsto sendas válvulas (8) y (9), respectivamente, así como una bomba de circulación (10) en el ramal (7).
    3ª.- Sistema para enfriamiento instantáneo en atmósfera inerte, según reivindicación 1ª, 20 caracterizado porque se establecen dos ramales (11) y (12) entre el depósito de gas inerte
    (13) y la cámara de enfriamiento (1), contando con válvulas (14, 16, 17 y 18), así como una bomba de vacío (15) de extracción del aire contenido en la cámara de refrigeración (1) para permitir la entrada, a través de la válvula (14), del gas inerte procedente del depósito (13) a la propia cámara de enfriamiento (1).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201430492
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 03.04.2014
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : F25D17/00 (2006.01) A23L3/36 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    US 4138854 A (SCHLEMMER ALFRED H) 13.02.1979, columna 1, líneas 3-8; columna 2, líneas 20-31,49-59; columna 3, líneas 7-8; columna 4, líneas 3-26; figura 5. 1-3
    X
    US 3860222 A (TENNENHOUSE CLIFFORD C) 14.01.1975, columna 1, línea 52 – columna 2, línea 10; columna 4, línea 59 – columna 5, línea 31; columna 6, líneas 11-14; figuras 1,2,4. 1-3
    X
    US 5187947 A (BREUNIG TIMOTHY A et al.) 23.02.1993, columna 3, líneas 5-18,37-39; columna 6, líneas 18-26; figuras 1,2. 1,2
    A
    JP H02223783 A (MITSUBISHI ELECTRIC CORP) 06.09.1990, Resumen extraído de la base de datos Epoquenet data, de la Oficina Europea de Patentes [recuperado el 22.04.2014]; figuras. 1-3
    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 23.04.2014
    Examinador A. Rodríguez Cogolludo Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201430492
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F25D, A23L Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201430492
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.04.2014
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones 1-3 Reivindicaciones SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    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: 201430492
    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
    US 4138854 A (SCHLEMMER ALFRED H) 13.02.1979
    D02
    US 3860222 A (TENNENHOUSE CLIFFORD C) 14.01.1975
  2. 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
    La solicitud se refiere a un equipo de refrigeración que, de acuerdo con la reivindicación 1, comprende una cámara de enfriamiento conectada a un depósito de gas inerte destinado a inundar el interior de la cámara tras la extracción del aire contenido en la misma por medio de una bomba de vacío. En el interior de la cámara de enfriamiento existe un intercambiador de calor aire-agua conectado a un circuito de enfriamiento con una bomba de circulación mediante la cual se impulsa el fluido enfriado en el circuito al intercambiador de calor, transmitiendo la potencia frigorífica al gas inerte que inunda la cámara de enfriamiento.
    El documento D01, al que se pertenecen las referencias que se citan a continuación, divulga un equipo de refrigeración que incluye una cámara de enfriamiento (10) conectada a una línea de alimentación de gas inerte (12) (ver figura 5), la cual, según se indica en la columna 3, líneas 7 - 8, puede proceder de un depósito. El gas inerte suministrado a través de la línea
    (12) inunda la cámara (10), arrastrando hacia el exterior el aire y vapor existentes en ella (columna 4, líneas 8 - 11). Adicionalmente, en el interior de la cámara de enfriamiento (10) se dispone un intercambiador de calor aire-refrigerante (38) conectado a un circuito de enfriamiento de dos etapas con sendos equipos de compresión (16) que impulsan el fluido enfriado en el circuito al intercambiador de calor (38). En este equipo se transmite la potencia frigorífica del refrigerante al gas inerte de la cámara de enfriamiento (10).
    El sistema de enfriamiento del documento D01 no emplea una bomba de vacío en la línea de extracción de aire (54) del depósito. No obstante, la utilización de una bomba de vacío para este fin sería una técnica obvia para un experto en la materia (ver documento D02).
    Se concluye, por tanto, que la reivindicación 1 de la solicitud no presentaría actividad inventiva a la vista del documento D01 (art. 8.1 Ley 11/1986).
    Las reivindicaciones dependientes 2 y 3 de la solicitud se refieren a detalles de la configuración física del circuito y definen un modo de realización que se considera que formaría parte de las opciones normales de diseño que consideraría un experto en la materia.
    Por tanto, no se aprecia actividad inventiva en ninguna de las reivindicaciones 2, 3 de la solicitud (art. 8.1 Ley 11/1986 de Patentes).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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