ES2678208T3 - Tanque de almacenamiento térmico de hielo y enfriador de agua que tienen el mismo - Google Patents
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Abstract
Un tanque de almacenamiento térmico de hielo que comprende: un cuerpo de tanque (110) que aloja un líquido de almacenamiento de hielo enfriado de conformidad con un sistema de almacenamiento térmico de hielo; un dispositivo de refrigeración (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el líquido de almacenamiento de hielo de conformidad con un sistema de almacenamiento térmico de hielo; una unidad de generación de agua fría (130) que intercambia el calor entre el agua introducida y el líquido de almacenamiento de hielo refrigerado para generar agua fría; y una unidad de circulación (140) que extrae el líquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque (110) para hacerle circular dentro del cuerpo del tanque (110), donde la unidad de circulación (140) comprende una unidad de inyección (142) para inyectar el líquido de almacenamiento de hielo al cuerpo del tanque (110), caracterizado porque la unidad de inyección (142) está dispuesta en una parte superior del dispositivo de refrigeración (120), y la unidad de inyección (142) está configurada de manera que su extremo inferior corresponde a un extremo superior del dispositivo de refrigeración (120).
Description
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DESCRIPCION
TANQUE DE ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO Y ENFRIADOR DE AGUA QUE TIENEN EL MISMO CAMPO TECNICO
La presente invencion se refiere a un tanque de almacenamiento termico de hielo y a un refrigerador de agua incluido en el mismo, y mas en particular, a un tanque de almacenamiento termico de hielo que tiene una excelente eficiencia de generacion de agua frfa y un tamano considerablemente reducido, y a un refrigerador de agua incluido en el mismo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En general, un refrigerador de agua es un dispositivo que enfrfa el agua suministrada desde un grifo o un dispensador de agua y que proporciona la mismo a un usuario. Dicho refrigerador de agua puede instalarse en un purificador de agua, un carbonatador de agua, un calentador/refrigerador de agua y dispositivos similares.
Un metodo para generar agua frfa incluye un metodo de refrigeracion directa que utiliza un tanque de agua frfa y un sistema de almacenamiento termico de hielo que utiliza un intercambio de calor con hielo.
En esta realizacion, de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, se instala una lfnea de agua frfa para hacerla pasar a traves de un tanque de almacenamiento de hielo en el que se almacena hielo o un fluido frfo para permitir que el material de transmision de calor refrigerado alojado dentro del tanque de almacenamiento de hielo sea objeto de intercambio de calor con agua a temperatura ambiente que pasa a traves de la lfnea de agua frfa para generar agua frfa. Un tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con el preambulo de la reivindicacion 1 se da a conocer en el documento EP 0866028 A1.
Por otra parte, la Figura 1 ilustra esquematicamente una configuracion de un refrigerador de agua del tipo de almacenamiento termico de hielo de la tecnica relacionada, que incluye un evaporador 30 conectado a un dispositivo de refrigeracion 20 y que tiene un refrigerante que circula a traves del mismo, una lfnea de agua frfa 40 que aloja agua a temperatura ambiente para generar agua frfa y un agitador 50 dentro de un tanque de almacenamiento de hielo 10 que aloja un lfquido de almacenamiento de hielo.
En esta realizacion, el agitador 50 incluye un dispositivo motorizado y una helice impulsora para hacer circular el lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el tanque de almacenamiento de hielo 10 para transferir lfquido de almacenamiento de hielo frfo en las proximidades del evaporador 30 a la lfnea de agua frfa 40 y derretir hielo formado en una superficie del evaporador 30 mediante el uso de un flujo del lfquido de almacenamiento de hielo. En esta realizacion, a medida que se funde el hielo formado en la superficie del evaporador 30, absorbe el calor latente para reducir potencialmente la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo.
Sin embargo, el refrigerador de agua de la tecnica relacionada que incluye el agitador 50 tiene problemas porque se genera ruido debido al accionamiento del agitador 50, el calor de almacenamiento de hielo puede no ser efectivamente transmitido, el hielo en la superficie del evaporador 30 puede no ser efectivamente fundido, y la instalacion del agitador 50 aumenta el tamano del dispositivo.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Problema tecnico
Un aspecto de la presente invencion proporciona un tanque de almacenamiento termico de microhielo que usa un sistema de circulacion de lfquido de almacenamiento de hielo que tiene una estructura simple, y un refrigerador de agua incluido en el mismo.
Un aspecto de la presente invencion tambien proporciona un tanque de almacenamiento termico de hielo capaz de hacer el mejor uso del calor latente de hielo, y un refrigerador de agua incluido en el mismo.
Un aspecto de la presente invencion tambien proporciona un tanque de almacenamiento termico de hielo sin un agitador, y un refrigerador de agua incluido en el mismo.
Un aspecto de la presente invencion tambien proporciona un tanque de almacenamiento termico de hielo que tiene una estructura simplificada que implica bajos costes de fabricacion, y un refrigerador de agua incluido en el mismo.
Un aspecto de la presente invencion tambien proporciona un tanque de almacenamiento termico de hielo capaz de controlar eficazmente un sistema de refrigeracion para satisfacer una temperatura de agua frfa deseada y ahorrar energfa, y un refrigerador de agua incluido en el mismo.
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Solucion al problema tecnico
De conformidad con un aspecto de la presente invencion, se proporciona un tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 1.
La unidad de circulacion puede incluir una bomba que bombea el lfquido de almacenamiento de hielo a la unidad de inyeccion.
La unidad de inyeccion puede incluir: un cuerpo que tiene una entrada a traves de la cual se introduce el lfquido de almacenamiento de hielo; y una pluralidad de toberas de inyeccion formadas en el cuerpo.
La pluralidad de toberas de inyeccion puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo.
La tobera de inyeccion puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo a una superficie circunferencial exterior del evaporador incluido en el dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y puede conformarse para tener una forma en espiral.
La tobera de inyeccion puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo a una superficie circunferencial exterior y a una superficie circunferencial interior del evaporador incluido en el dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y puede conformarse para tener una forma en espiral.
La tobera de inyeccion puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al centro del evaporador incluido en el dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y puede conformarse para tener una forma en espiral.
La unidad de generacion de agua frfa puede estar dispuesta en una parte inferior del dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo.
La unidad de circulacion puede incluir un tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo que extrae el lfquido de almacenamiento de hielo, y el tubo de escape del lfquido de almacenamiento de hielo puede disponerse entre una superficie inferior del cuerpo del tanque y un extremo inferior del dispositivo de refrigeracion.
De conformidad con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un refrigerador de agua que incluye: el agua de refrigeracion del tanque de almacenamiento termico de hielo suministrada desde el exterior; y una unidad dispensadora de agua que dispensa agua enfriada desde el tanque de almacenamiento termico de hielo.
El refrigerador de agua puede incluir, ademas: un sensor de temperatura que detecta una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo presente en un nivel adyacente a un nivel de un extremo inferior del dispositivo de refrigeracion conectado al cuerpo del tanque para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, desde una superficie inferior del cuerpo del tanque del tanque de almacenamiento termico de hielo.
El refrigerador de agua puede incluir, ademas: un controlador que controla una funcion de refrigeracion del refrigerador de agua, y el controlador puede controlar una funcion de refrigeracion del refrigerador de agua basandose en la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura.
Cuando una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura es superior que una temperatura de referencia preestablecida, el controlador puede activar el dispositivo de refrigeracion, y cuando la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura es menor que la temperatura de referencia preestablecida, el controlador puede interrumpir la activacion del dispositivo de refrigeracion.
Cuando se acciona el dispositivo de refrigeracion, el controlador puede sobreenfriar el lfquido de almacenamiento de hielo.
Cuando se dispensa agua frfa desde la unidad dispensadora de agua, el controlador puede hacer circular el lfquido de almacenamiento de hielo a traves de la unidad de circulacion incluida en el tanque de almacenamiento termico de hielo.
Cuando se recibe una serial de dispensacion de agua frfa, el controlador puede hacer circular el lfquido de
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EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCION
Segun una realizacion de la presente invencion, puesto que se hace circular un lfquido de almacenamiento de hielo sin usar un agitador, el tamano de un tanque de almacenamiento termico de hielo puede reducirse considerablemente, y, por lo tanto, se puede reducir el tamano de un refrigerador de agua.
Ademas, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, la eficacia de la generacion de agua fna puede mejorarse notablemente inyectando un lfquido de almacenamiento de hielo de modo que el calor latente del hielo se utilice en la mayor medida posible.
Ademas, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, puesto que no se utiliza un agitador, el ruido generado al activar una funcion de refrigeracion de un refrigerador de agua puede reducirse notablemente.
Ademas, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, un refrigerador de agua que tiene una alta eficiencia de generacion de agua fna se puede fabricar a bajo costo utilizando una unidad de inyeccion capaz de inyectar efectivamente un lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con las caractensticas del hielo formado en la superficie de un evaporador y un tipo de tobera.
Ademas, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, puesto que un sistema de refrigeracion de un refrigerador de agua se controla eficazmente utilizando un sensor de temperatura, puede obtenerse una temperatura de agua fna deseada por el usuario y puede ahorrarse energfa.
Ademas, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, puesto que se hace circular un lfquido de almacenamiento de hielo cuando se dispensa agua fna y el lfquido de almacenamiento de hielo en circulacion se inyecta a un dispositivo de refrigeracion, la eficiencia de generacion de agua fna puede mejorarse todavfa mas.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una vista que ilustra una configuracion de un refrigerador de agua de tipo de almacenamiento termico de hielo de la tecnica relacionada;
la Figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra un tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
la Figura 3 es una vista esquematica que ilustra una configuracion de un refrigerador de agua que tiene un tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
la Figura 4 es una vista en perspectiva de una unidad de inyeccion del tanque de almacenamiento termico de hielo de la Figura 3;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de otro ejemplo de la unidad de inyeccion del tanque de almacenamiento termico de hielo de la Figura 3;
La Figura 6 es una vista que ilustra una operacion de inyeccion de un lfquido de almacenamiento de hielo por la unidad de inyeccion del tanque de almacenamiento termico de hielo de la Figura 3; y
la Figura 7 es una vista que ilustra una operacion de puesta en circulacion de un lfquido de almacenamiento de hielo del tanque de almacenamiento termico de hielo de la Figura 3.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Los terminos usados en la presente solicitud se usan meramente para describir realizaciones particulares, y no estan destinados a limitar la presente invencion. Una expresion utilizada en singular abarca la expresion del plural, a menos que tenga un significado claramente diferente en el contexto en el que se utiliza.
En la presente solicitud, debe entenderse que los terminos tales como "que incluye" o "que tiene", etc., estan destinados a indicar la existencia de las caractensticas, numeros, operaciones, acciones, componentes, partes o combinaciones de los mismos divulgadas en la memoria descriptiva, y no pretenden excluir la posibilidad de que existan o puedan agregarse una o mas otras caractensticas, numeros, operaciones, acciones, componentes, partes
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o combinaciones de los mismos.
Las realizaciones de la presente invencion se describiran con referencia a los dibujos adjuntos.
En primer lugar, se describira un tanque de almacenamiento termico de hielo y un refrigerador de agua que incluye el mismo segun las realizaciones de la presente invencion con referencia a las Figuras 2 y 3. En esta realizacion, la Figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra un tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, y la Figura 3 es una vista esquematica que ilustra una configuracion de un refrigerador de agua que tiene un tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion. Para ayudar a comprender la presente invencion, el tanque de almacenamiento termico de hielo y el refrigerador de agua se describiran conjuntamente.
En primer lugar, como se ilustra en las Figuras 2 y 3, un tanque de almacenamiento termico de hielo 100 puede incluir un cuerpo de tanque 110, un dispositivo de refrigeracion 120, una unidad de generacion de agua frfa 130 y una unidad de circulacion 140, y puede incluir ademas una bomba 146 conectada a la unidad de circulacion 140.
Un refrigerador de agua 200 segun una realizacion de la presente invencion puede incluir el tanque de almacenamiento termico de hielo 100 y una unidad dispensadora de agua 210, y puede incluir, ademas, un sensor de temperatura 230 instalado en el cuerpo de tanque 110 y un controlador 240 conectado al sensor de temperatura 230.
El cuerpo del tanque 110 aloja un lfquido de almacenamiento de hielo en el mismo y se conecta al dispositivo de refrigeracion 120 para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo alojado en su interior de conformidad con un sistema de almacenamiento termico de hielo. Concretamente, el dispositivo de refrigeracion 120 sobreenfrfa el lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque 110 a una temperatura inferior a la congelacion, por lo que puede generarse hielo en la circunferencia del dispositivo de refrigeracion 120 mientras que el lfquido de almacenamiento de hielo restante puede tener una temperatura inferior o proxima a congelacion. En una realizacion de la presente invencion, el cuerpo del tanque 110 puede estar hecho de un material que tiene excelentes caracterfsticas de aislamiento termico y puede tener una forma de caja con una cubierta.
Por otro lado, como se muestra en la Figura 3, como un sistema de refrigeracion general, el dispositivo de refrigeracion 120 puede incluir un compresor 124 para comprimir un refrigerante, un condensador 126 para condensar el refrigerante comprimido del compresor 124, un evaporador 122 para evaporar el refrigerante condensado del condensador 126, y un expansor 128 para expandir el refrigerante evaporado desde el evaporador 122.
En una realizacion ilustrada en la Figura 2, el evaporador 122 puede estar provisto dentro del cuerpo del tanque 110, puede estar configurado como un tubo que permite el desplazamiento de un refrigerante dentro del mismo, y puede configurarse de manera que varias espiras se enrollen en forma de espiral como un resorte para permitir al refrigerante pasar a traves del tubo para enfriar suficientemente el lfquido de almacenamiento de hielo.
Ademas, el evaporador 122 esta provisto en una parte superior dentro del cuerpo del tanque 110 para permitir que la unidad de generacion de agua frfa 130 evite la posibilidad de congelarse y romperse directamente, y el evaporador 122 sobreenfrfa el lfquido de almacenamiento de hielo alojado dentro del cuerpo del tanque 110.
Sin embargo, la configuracion del dispositivo de refrigeracion 120 no esta limitada a un sistema de refrigeracion general en el que fluye un refrigerante y se proporciona el evaporador 122, y puede tener cualquier configuracion conocida siempre que este conectada al cuerpo del tanque 110 para sobreenfrfar un lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque 110, tal como una configuracion que incluye un modulo termoelectrico, un lado del cual se calienta y el otro lado se enfrfa cuando le se aplica el correspondiente suministro de energfa.
Por otro lado, la unidad de generacion de agua frfa 130 esta provista dentro del cuerpo del tanque 110 y se suministra con agua desde el exterior del cuerpo del tanque 110. En esta realizacion, la unidad de generacion de agua frfa 130 puede estar provista de un suministro de agua procedente de una unidad de suministro de agua (no ilustrada) tal como un grifo o un dispensador de agua.
Al recibir agua, la unidad de generacion de agua frfa 130 puede efectuar un intercambio termico del lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque 110 con agua para enfriar esta ultima. De esta manera, la unidad de generacion de agua frfa 130 puede generar agua frfa.
En este caso, como se muestra en la realizacion ilustrada en la Figura 2, varias espiras de la unidad de generacion de agua frfa 130 pueden configurarse para enrollarse en forma de espiral como un resorte para permitir que el agua tenga un intercambio termico suficiente mientras pasa a traves del cuerpo del tanque 110.
Ademas, en una forma de realizacion de la presente invencion, la unidad de generacion de agua frfa 130 puede estar dispuesta debajo del dispositivo de refrigeracion 120 para no congelarse por el hielo generado por el
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dispositivo de refrigeracion 120. Cuando el dispositivo de refrigeracion 120 incluye el evaporador 122 como en la realizacion ilustrada, la unidad de generacion de agua fna 130 puede estar dispuesta debajo del evaporador 122 para no congelarse por el hielo generado por el evaporador 122.
Por otro lado, la unidad de circulacion 140 esta configurada para extraer el lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque 110 para hacerlo circular dentro del cuerpo del tanque 110.
Para este fin, en una forma de realizacion de la presente invencion, la unidad de circulacion 140 puede incluir una unidad de inyeccion 142 para inyectar el lfquido de almacenamiento de hielo dentro del cuerpo del tanque 110. La unidad de circulacion 140 extrae el lfquido de almacenamiento de hielo presente en una parte inferior del cuerpo del tanque 110 y lo inyecta en sentido ascendente del cuerpo del tanque 110 utilizando la unidad de inyeccion 142, haciendo circular asf el lfquido de almacenamiento de hielo.
En una forma de realizacion de la presente invencion, la unidad de inyeccion (142) puede estar configurada para tener una forma tubular para superponerse sobre la circunferencia del evaporador de devanado (122) incluido en el dispositivo de refrigeracion (120). Dicho de otro modo, cuando se mira desde un plano, la unidad de inyeccion 142 puede estar configurada de manera que un extremo inferior de la misma corresponda a un extremo superior del evaporador 122 incluido en el dispositivo de refrigeracion 120.
La unidad de inyeccion 142 puede estar dispuesta en una parte superior del dispositivo de refrigeracion 120 para inyectar el lfquido de almacenamiento de hielo a la totalidad de la parte extrema superior del dispositivo de refrigeracion 120. En la forma de realizacion ilustrada, la unidad de inyeccion 142 se puede disponer en una parte superior del evaporador 122 incluido en el dispositivo de refrigeracion 120 para inyectar el lfquido de almacenamiento de hielo a la totalidad de la parte extrema superior del evaporador 122.
Ademas, una entrada 141, a traves de la cual se introduce el lfquido de almacenamiento de hielo a poner en circulacion, puede proporcionarse en un lado de la unidad de inyeccion 142, y se puede proporcionar una pluralidad de toberas de inyeccion 143 en una parte inferior de la unidad de inyeccion 142. Las toberas de inyeccion 143 se describiran en detalle con referencia a la Figura 4.
Ademas, en una forma de realizacion de la presente invencion, la unidad de circulacion 140 puede incluir una bomba 146 para bombear el lfquido de almacenamiento de hielo a la unidad de inyeccion 142 y un tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo 144 para extraer el lfquido de almacenamiento de hielo.
En esta realizacion, la bomba 146 puede instalarse fuera del cuerpo de tanque 110 y bombear el lfquido de almacenamiento de hielo desde el tubo de escape 144 de lfquido de almacenamiento de hielo a la unidad de inyeccion 142.
El lfquido de almacenamiento de hielo bombeado por la bomba 146 se puede inyectar al lfquido de almacenamiento de hielo alojado dentro del cuerpo del tanque 110 desde la unidad de inyeccion 142 mediante la presion de bombeo.
Por otro lado, el lfquido de almacenamiento de hielo, sobreenfriado en las proximidades del dispositivo de refrigeracion 120, puede tener una temperatura inferior a la del lfquido de almacenamiento de hielo existente en una parte inferior del cuerpo de tanque 110 en el que esta situada la unidad de generacion de agua fna 130 que realiza el intercambio termico.
Por lo tanto, para hacer circular el lfquido de almacenamiento de hielo de modo que el lfquido de almacenamiento de hielo en la proximidad del dispositivo de refrigeracion 120 que tiene una temperatura inferior se envfe a una parte inferior del cuerpo de tanque 110 en donde esta situada la unidad de generacion de agua fna 130 y el lfquido de almacenamiento de hielo en las proximidades de la unidad de generacion de agua fna 130 se envfa a la proximidad del dispositivo de refrigeracion 120, el tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo 144 puede estar dispuesto entre una superficie inferior del cuerpo de tanque 110 y un extremo inferior del dispositivo de refrigeracion 120. En la realizacion ilustrada que incluye el evaporador 122 en el dispositivo de refrigeracion 120, el tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo 144 puede estar dispuesto entre una superficie inferior del cuerpo de tanque 110 y un extremo inferior del evaporador 122.
Ademas, el sensor de temperatura 230 se puede instalar en el tanque de almacenamiento termico de hielo 100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion. El sensor de temperatura 230 puede detectar una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo alojado dentro del cuerpo del tanque 110.
Por otro lado, en la Figura 3, la unidad dispensadora de agua 210 incluida en el refrigerador de agua 200 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion esta conectada a la unidad de generacion de agua fna 130 de modo que el usuario puede dispensar agua enfriada en la unidad de generacion de agua fna 130.
Ademas, en una forma de realizacion de la presente invencion, se puede proporcionar una valvula 212 en una trayectoria, a lo largo de la cual el agua fna generada por la unidad de generacion de agua fna 130 fluye a la unidad
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dispensadora de agua 210, con el fin de controlar un desplazamiento de agua frfa.
El sensor de temperature 230 incluido en el refrigerador de agua 200 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion se puede instalar en el cuerpo del tanque 110 para detectar una temperature del lfquido de almacenamiento de hielo alojado dentro del cuerpo del tanque 110.
Por otro lado, el lfquido de almacenamiento de hielo alojado dentro del cuerpo del tanque 110 del tanque de almacenamiento termico de hielo 100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion puede tener una temperatura que varfa de conformidad con un nivel del lfquido de almacenamiento de hielo.
Como el lfquido de almacenamiento de hielo esta presente cerca de la unidad de generacion de agua frfa 130, afecta significativamente a una formacion de una temperatura de agua frfa generada. De este modo, con el fin de controlar el dispositivo de refrigeracion 120 basado en la temperatura de dicho lfquido de almacenamiento de hielo, en una forma de realizacion de la presente invencion, el sensor de temperatura 230 puede configurarse para detectar una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo presente a un nivel adyacente a un nivel del extremo inferior del dispositivo de refrigeracion 120 desde la superficie inferior del cuerpo del tanque 110. Como se muestra en la realizacion ilustrada, cuando el dispositivo de refrigeracion 120 incluye el evaporador 122, el sensor de temperatura 230 puede configurarse para detectar una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo presente a un nivel adyacente al nivel del extremo inferior del evaporador 122 desde la superficie inferior del cuerpo del tanque 110.
Por otro lado, el controlador 240 incluido en el refrigerador de agua 200 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion puede determinar datos de temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectado por el sensor de temperatura 230, y controlar una funcion de refrigeracion del refrigerador de agua 200 basado en la temperatura determinada. Por ejemplo, cuando la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo es superior a una temperatura de referencia preestablecida, el controlador 240 puede activar el dispositivo de refrigeracion 120, o el compresor 124 incluido en el dispositivo de refrigeracion 120 en la realizacion ilustrada, para realizar una funcion de sobrerefrigeracion del lfquido de almacenamiento de hielo, y cuando la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo es inferior a la temperatura de referencia, el controlador 240 puede interrumpir la activacion del dispositivo de refrigeracion 120, o detener el accionamiento del compresor 124 incluido en el dispositivo de refrigeracion 120 en la realizacion ilustrada, para interrumpir la funcion de super-refrigeracion de lfquido de almacenamiento de hielo.
Ademas, cuando se dispensa agua frfa desde la unidad dispensadora de agua 210, el controlador 240 puede hacer circular el lfquido de almacenamiento de hielo a traves de la unidad de circulacion 140. Con este fin, cuando se recibe una serial de dispensacion de agua frfa del usuario, el controlador 240 puede hacer circular el lfquido de almacenamiento de hielo accionando la bomba 146 de la unidad de circulacion 140. Posteriormente, despues de transcurrir un determinado intervalo de tiempo, o cuando se baja a una determinada temperatura la temperatura del agua frfa de la unidad de generacion de agua frfa 130, el controlador 240 puede permitir la distribucion de agua frfa a traves de la unidad dispensadora de agua 210.
De esta manera, cuando el lfquido de almacenamiento de hielo se hace circular a traves de la unidad de circulacion 140 cuando se dispensa agua frfa, la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo en las proximidades de la unidad de generacion de agua frfa 130 puede reducirse todavfa mas. Por lo tanto, el agua frfa puede generarse rapidamente y suministrarse al usuario.
El refrigerador de agua 200 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion puede incluir ademas una unidad de filtro 220 en una trayectoria del suministro de agua. La unidad de filtro 220 puede filtrar agua para ser suministrada a la unidad de generacion de agua frfa 130, y el agua filtrada se desplaza a la unidad de generacion de agua frfa 130. En cuanto a la configuracion de la unidad de filtro 220, varios tipos de filtros y diversas cantidades de filtros se pueden emplear, de conformidad con las especificaciones o con el rendimiento, y se omitira su descripcion detallada.
La estructura de la unidad de inyeccion del tanque de almacenamiento termico de hielo de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion se describira en detalle con referencia a las Figuras 4 y 5.
En esta realizacion la Figura 4(a) y Figura 5(a) ilustran una unidad de inyeccion 142a que tiene solo toberas de inyeccion externas 143a de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, y la Figura 4(b) y la Figura 5(b) ilustran una unidad de inyeccion 142b que tiene toberas de inyeccion exteriores 143a y toberas de inyeccion interiores 143b de conformidad con otra forma de realizacion de la presente invencion.
Como se ilustra en la Figura 4(a) y Figura 5(a) de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, se puede formar una pluralidad de toberas de inyeccion 143 en una lfnea en un extremo inferior de la unidad de inyeccion 142a. Ademas, en una forma de realizacion de la presente invencion, las toberas de inyeccion 143a pueden proporcionar un lfquido de almacenamiento de hielo al dispositivo de refrigeracion 120. En la realizacion ilustrada, las toberas de inyeccion 143a pueden proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al
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evaporador 122 incluido en el dispositivo de refrigeracion 120.
En esta realizacion en cuanto a las secciones de las unidades de inyeccion 142a en forma de tubo ilustradas en la Figura 4(a) y Figura 5(a), en el caso de la Figura 4(a), las toberas de inyeccion 143a pueden formarse para estar inclinadas hacia fuera del tubo, y en el caso de la Figura 5(a), las toberas de inyeccion 143a pueden estar dispuestas para ser adyacentes a un lado exterior del tubo y vertical al mismo, y de este modo, las toberas de inyeccion 143a pueden inyectar un fluido a un lado exterior del tubo.
Por consiguiente, las toberas de inyeccion 143a pueden proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo a la superficie circunferencial exterior del evaporador 122 formado para tener una forma en espiral. En esta realizacion la superficie circunferencial exterior del evaporador 122 corresponde a una superficie exterior del tubo en espiral formado cuando el evaporador 122 esta plegado.
Por otro lado, en la Figura 4(b) y en la Figura 5(b) de conformidad con otra forma de realizacion de la presente invencion, a diferencia de la configuracion de las toberas de inyeccion 143a que forman solo la lfnea exterior como se ilustra en la Figura 4 (a) y en la Figura 5(a), se puede formar una pluralidad de toberas de inyeccion 143 en las lfneas externa e interna en un extremo inferior de la unidad de inyeccion 142b.
En esta realizacion, en cuanto a la seccion de las unidades de inyeccion 142b, segun se ilustra en la Figura 4(b), las toberas de inyeccion 143 pueden incluir una tobera de inyeccion externa 143a inclinada hacia un lado exterior del tubo y una tobera de inyeccion interior 143b inclinada hacia un lado interno del tubo. Ademas, como se muestra en la Figura 5(b), las toberas de inyeccion 143 pueden incluir una tobera de inyeccion externa 143a dispuesta para ser adyacente a un lado exterior del tubo y vertical, y una tobera de inyeccion interior 143b dispuesta para ser adyacente al lado interior del tubo y vertical.
Por consiguiente, las toberas de inyeccion 143 pueden inyectarse hacia la superficie circunferencial exterior y la superficie circunferencial interna del evaporador 122 formadas para tener una forma en espiral. En esta realizacion la superficie circunferencial interna del evaporador 122 corresponde a una superficie interna del tubo en espiral formado cuando el evaporador 122 esta plegado.
Ademas, aunque no se muestra, las toberas de inyeccion 143 se pueden incluir en el dispositivo de refrigeracion 120 y proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al centro del evaporador 122 conformado para tener una forma en espiral. El lfquido de almacenamiento de hielo inyectado hacia el centro del evaporador 122 puede fluir hacia abajo del evaporador 122 a lo largo de la superficie circunferencial exterior y la superficie circunferencial interna del evaporador 122. En esta forma de realizacion, el centro del evaporador 122 corresponde a una superficie central del tubo en espiral formado cuando el evaporador 122 esta plegado. En el caso de la unidad de inyeccion 142 en forma de tubo, las toberas de inyeccion 143 pueden estar dispuestas en el centro del tubo y verticalmente de modo que se pueda inyectar un fluido al centro del tubo.
Por otro lado, si el tamano de la tobera de inyeccion 143, concretamente, el tamano del orificio de inyeccion de lfquido de almacenamiento de hielo, es pequeno, se reduce el flujo del lfquido de almacenamiento de hielo inyectado y la tobera de inyeccion se puede congelar y bloquear. Por otro lado, si el tamano de la tobera de inyeccion 143 es grande, se reduce la velocidad de flujo del lfquido de almacenamiento de hielo inyectado, lo que dificulta que el lfquido de almacenamiento de hielo alcance un lado inferior del evaporador 122.
Con el fin de evitar lo que antecede, la tobera de inyeccion 143 puede tener un tamano adecuado. Por ejemplo, la tobera de inyeccion 143 puede tener un tamano de 2 mm a 5 mm, y preferiblemente de 3 mm a 4 mm.
En lo sucesivo, se describira una operacion de inyeccion de lfquido de almacenamiento de hielo de la unidad de inyeccion del tanque de almacenamiento termico de hielo 100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion con referencia a la Figura 6.
Como se ilustra en la Figura 6, el lfquido de almacenamiento de hielo introducido en la unidad de inyeccion 142 a traves de la entrada 141 puede inyectarse a traves de las toberas de inyeccion 143 formadas en la unidad de inyeccion 142 al recibir presion desde una bomba (no ilustrada).
En esta forma de realizacion, el lfquido de almacenamiento de hielo inyectado puede inyectarse a hielo generado en la superficie del evaporador 122 como se muestra en la vista parcialmente ampliada.
En esta forma de realizacion, la unidad de inyeccion 142 esta configurada para incluir la tobera de inyeccion externa (143a) y la tobera de inyeccion interna (143b). La tobera de inyeccion externa 143a puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al hielo generado en la superficie exterior del evaporador 122 y la tobera de inyeccion interna 143b puede proporcionar el lfquido de almacenamiento de hielo al hielo generado en la superficie interna del evaporador 122.
En terminos generales, en la estructura del evaporador provista en el tanque de almacenamiento termico de hielo
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100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, el hielo generado en la superficie circunferencial exterior del evaporador puede ser mas grueso que el formado sobre la superficie circunferencial interior del evaporador 122.
Ademas, el hielo generado en un lado superior del evaporador 122 que forma capas en forma de espiral puede ser mas grueso que el generado en un lado inferior del evaporador 122.
Por lo tanto, en el tanque de almacenamiento termico de hielo 100, segun una forma de realizacion de la presente invencion, el lfquido de almacenamiento de hielo puesto en circulacion se inyecta a la parte superior del evaporador 122 a la mayor velocidad de flujo para asegurar una cantidad maxima de hielo que puede derretirse, es decir, una cantidad maxima de hielo que puede usar calor latente. De esta forma, puesto que el lfquido de almacenamiento de hielo puesto en circulacion se inyecta al hielo, el lfquido de almacenamiento de hielo puede enfriarse mas rapidamente por el calor latente del hielo y, como el lfquido de almacenamiento de hielo se enfrfa mas rapidamente, puede generarse agua frfa con mayor rapidez a traves del lfquido de almacenamiento de hielo.
Por lo tanto, cuando el lfquido de almacenamiento de hielo se pone en circulacion al dispensar agua frfa segun se indico con anterioridad, el agua frfa puede generarse mas rapidamente y suministrarse al usuario.
Por ultimo, se describira una operacion de circulacion de lfquido de almacenamiento de hielo del tanque de almacenamiento termico de hielo 100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion con referencia a la Figura 7.
La Figura 7 es una vista esquematica que ilustra el tanque de almacenamiento termico de hielo 100 de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion. En el cuerpo del tanque 110 en el que se aloja un lfquido de almacenamiento de hielo, el lfquido de almacenamiento de hielo presente en las proximidades de la unidad de generacion de agua frfa 130 se desplaza a la unidad de inyeccion 142 en un lado superior del evaporador 122 a traves del tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo 144. En esta forma de realizacion, la bomba 146 puede desplazar el lfquido de almacenamiento de hielo extrafdo desde el tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo 144 a la unidad de inyeccion 142.
El lfquido de almacenamiento de hielo, desplazado a la unidad de inyeccion 142, se inyecta al evaporador 122 y el hielo generado en la superficie del evaporador 122 puede fundirse utilizando un flujo del fluido. A medida que se funde el hielo, se cambia una fase del mismo para absorber el calor del lfquido de almacenamiento de hielo ambiental, disminuyendo la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo.
Ademas, cuando el lfquido de almacenamiento de hielo es inyectado, el lfquido de almacenamiento de hielo distribuido en una parte superior del cuerpo de tanque 110 y que tiene la temperatura mas baja puede desplazarse a la unidad de generacion de frfo 130 en una parte inferior del cuerpo de tanque 110.
En consecuencia, puede reducirse la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo en las proximidades de la unidad de generacion de agua frfa 130 que realiza el intercambio termico para el agua frfa que fluye en su interior.
En conclusion, el tanque de almacenamiento termico de hielo 100, de conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion, puede tener una eficiencia mejorada de generacion de agua frfa haciendo circular repetidamente el lfquido de almacenamiento de hielo. En particular, como se indico con anterioridad, puesto que el lfquido de almacenamiento de hielo se hace circular cuando se dispensa agua frfa, el agua frfa puede generarse mas rapidamente y suministrarse al usuario.
Aunque la presente invencion se ha mostrado y descrito en relacion con las formas de realizacion, sera evidente para los expertos en esta tecnica que se pueden realizar modificaciones y variaciones de la invencion dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un tanque de almacenamiento termico de hielo que comprende:un cuerpo de tanque (110) que aloja un lfquido de almacenamiento de hielo enfriado de conformidad con un sistema de almacenamiento termico de hielo;un dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con un sistema de almacenamiento termico de hielo; una unidad de generacion de agua fna (130) que intercambia el calor entre el agua introducida y el lfquido de almacenamiento de hielo refrigerado para generar agua fna; y una unidad de circulacion (140) que extrae el lfquido de almacenamiento de hielo alojado en el cuerpo del tanque (110) para hacerle circular dentro del cuerpo del tanque (110), donde la unidad de circulacion (140) comprende una unidad de inyeccion (142) para inyectar el lfquido de almacenamiento de hielo al cuerpo del tanque (110), caracterizado porque la unidad de inyeccion (142) esta dispuesta en una parte superior del dispositivo de refrigeracion (120), yla unidad de inyeccion (142) esta configurada de manera que su extremo inferior corresponde a un extremo superior del dispositivo de refrigeracion (120).
- 2. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la unidad de circulacion (140) comprende una bomba (146) que bombea el lfquido de almacenamiento de hielo a la unidad de inyeccion (142).
- 3. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la unidad de inyeccion (142) comprende:un cuerpo que tiene una entrada (141) a traves de la cual se introduce el lfquido de almacenamiento de hielo; y una pluralidad de toberas de inyeccion (143) formadas en el cuerpo.
- 4. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la tobera de inyeccion (143) proporciona el lfquido de almacenamiento de hielo al dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo.
- 5. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la tobera de inyeccion (143) proporciona el lfquido de almacenamiento de hielo a una superficie circunferencial exterior del evaporador (122) incluido en el dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y conformado para tener una forma en espiral.
- 6. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la tobera de inyeccion (143) proporciona el lfquido de almacenamiento de hielo a una superficie circunferencial exterior y una superficie circunferencial interior del evaporador (122) incluido en el dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y conformado para tener una forma en espiral.
- 7. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque la tobera de inyeccion (143) proporciona el lfquido de almacenamiento de hielo al centro del evaporador (122) incluido en el dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo, y conformado para tener una forma espiral.
- 8. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la unidad de generacion de agua fna (130) esta dispuesta en una parte inferior del dispositivo de refrigeracion (120) conectada al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo de conformidad con el sistema de almacenamiento termico de hielo.
- 9. El tanque de almacenamiento termico de hielo segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la unidad de circulacion (140) comprende un tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo (144) que extrae el lfquido de almacenamiento de hielo, y el tubo de escape de lfquido de almacenamiento de hielo (144) esta dispuesto entre una superficie inferior del cuerpo del tanque (110) y un extremo inferior del dispositivo de refrigeracion (120).
- 10. Un refrigerador de agua caracterizado porque comprende un tanque de almacenamiento termico de hielo (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, para enfriar agua de refrigeracion suministrada desde el exterior, y una unidad dispensadora de agua (210) que dispensa agua enfriada procedente del tanque de5101520253035almacenamiento termico de hielo (100).
- 11. El refrigerador de agua segun la reivindicacion 10, caracterizado porque comprende, ademas, un sensor de temperatura (230) que detecta una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo presente a un nivel adyacente a un nivel de un extremo inferior del dispositivo de refrigeracion (120) conectado al cuerpo del tanque (110) para enfriar el lfquido de almacenamiento de hielo segun el sistema de almacenamiento termico de hielo, desde una superficie inferior del cuerpo de tanque (110) del tanque de almacenamiento termico de hielo (100); yun controlador (240) que controla una funcion de refrigeracion del refrigerador de agua (200), basado en una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura (230),cuando una temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura (230) es superior que una temperatura de referencia preestablecida, el controlador (240) acciona el dispositivo de refrigeracion (120) y cuando la temperatura del lfquido de almacenamiento de hielo detectada por el sensor de temperatura (230) es inferior a la temperatura de referencia preestablecida, el controlador (240) interrumpe la activacion del dispositivo de refrigeracion (120), ycuando se acciona el dispositivo de refrigeracion (120), el controlador (240) sobreenfrfa el lfquido de almacenamiento de hielo.
- 12. El refrigerador de agua segun la reivindicacion 11, caracterizado porque cuando se dispensa agua frfa desde la unidad dispensadora de agua (210), el controlador (240) hace circular el lfquido de almacenamiento de hielo a traves de la unidad de circulacion (140) incluida en el tanque de almacenamiento termico de hielo (100).
- 13. El refrigerador de agua segun la reivindicacion 12, caracterizado porque cuando se recibe una senal de dispensacion de agua frfa, el controlador (240) hace circular el lfquido de almacenamiento de hielo accionando la bomba (146) incluida en la unidad de circulacion (140), ydespues de transcurrir un determinado perfodo de tiempo o despues de que la temperatura de agua frfa de la unidad de generacion de agua frfa (130) incluida en el tanque de almacenamiento termico de hielo (100) sea inferior a una determinada temperatura, el controlador (240) permite que se dispense agua frfa a traves de la unidad dispensadora de agua (210).N>50\)i
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