ES2718465T3 - Aparato de refrigeración y/o de congelación - Google Patents

Aparato de refrigeración y/o de congelación Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de refrigeración y/o de congelación
La invención se refiere a un aparato de refrigeración y/o de congelación con un refrigerador magnético, con un intercambiador de calor frío para refrigerar el espacio de refrigeración y/o de congelación del aparato así como con medios de control, estando realizados los medios de control de tal manera que en el modo de refrigeración del aparato el medio portador térmico refrigerado en el refrigerador magnético se suministra al intercambiador de calor frío. Un refrigerador de este tipo se da a conocer en la patente WO2005/103585 A1. En la refrigeración magnética se calienta y se enfría un medio portador térmico de manera desplazada en el tiempo aprovechando el denominado efecto magnetocalórico, repitiéndose habitualmente de manera continua cuatro etapas de proceso, concretamente la magnetización, la absorción de calor, la desmagnetización y la utilización de frío. Se conoce, por ejemplo, la utilización de un material magnetocalórico estacionario e imanes rotatorios, experimentando el material magnetocalórico según la posición del imán rotatorio debido a la magnetización un calentamiento o debido a la desmagnetización un enfriamiento, a los que se recurre en último lugar para el calentamiento o enfriamiento de un medio portador de calor.
Un circuito de frío concebible comprende un intercambiador de calor frío, el refrigerador magnético, un intercambiador de calor caliente y una bomba para el transporte del medio portador de calor. Durante la magnetización se calienta el medio portador térmico que fluye a través del refrigerador magnético y después se guía por medio de dicha bomba al intercambiador de calor caliente, en el que se enfría. Durante la desmagnetización se enfría el medio portador térmico que fluye a través del refrigerador magnético después adicionalmente y a continuación atraviesa el intercambiador de calor frío, que se encuentra habitualmente en el espacio de refrigeración o el de congelación o en su zona y sirve para absorber calor desde este espacio. El medio portador térmico calentado de esta manera en el intercambiador de calor frío se calienta después adicionalmente durante la magnetización en el refrigerador magnético y llega a continuación de nuevo a través de la bomba al intercambiador de calor caliente.
Durante el funcionamiento puede suceder que el intercambiador de calor frío se congele, de modo que este tenga que descongelarse. La descongelación tiene lugar habitualmente hasta que se supera un determinado valor de temperatura, a continuación se hace funcionar de nuevo el circuito de refrigeración tal como se describió anteriormente y tiene lugar una refrigeración del espacio de refrigeración o de congelación por medio del intercambiador de calor frío a través del que fluye el medio portador térmico frío.
La presente invención se basa en el objetivo de perfeccionar un aparato de refrigeración y/o de congelación del tipo mencionado al principio en el sentido de que se reduzca el tiempo de descongelación.
Este objetivo se alcanza mediante un aparato de refrigeración y/o de congelación con las características de la reivindicación 1. Según esto está previsto que los medios de control por lo demás están realizados de tal manera que en el modo de descongelación del aparato el medio portador térmico calentado en el refrigerador magnético se suministre al intercambiador de calor frío. A diferencia del funcionamiento de refrigeración, en el que se suministra al intercambiador de calor frío el medio portador térmico refrigerado en el refrigerador magnético, en el modo de descongelación está previsto ahora que el medio portador térmico calentado en el refrigerador magnético se suministre al intercambiador de calor frío, con lo que se aumenta su temperatura más rápidamente y se reduce de manera correspondiente el tiempo de descongelación. A este respecto, no es necesaria una variación de una posible conexión de válvulas. Preferiblemente, los medios de control comprenden válvulas dispuestas en el sentido de flujo aguas abajo del intercambiador de calor frío y aguas arriba del refrigerador magnético así como un control de válvulas, por medio de la cual pueden controlarse las válvulas. En el caso de las válvulas puede tratarse, por ejemplo, de válvulas biestables o monoestables.
Las válvulas se utilizan en esta configuración de la invención de tal manera que en el modo de refrigeración conducen el medio portador térmico de tal manera que medio portador térmico refrigerado en el refrigerador magnético se suministra al intercambiador de calor frío y medio portador térmico calentado en el refrigerador magnético se suministra al intercambiador de calor caliente. Los medios de control según la invención están realizados de tal manera que ahora en el modo de descongelación tiene lugar una inversión del circuito, que consiste en que durante la descongelación las válvulas suministran el medio portador térmico calentado en el refrigerador magnético al intercambiador de calor frío y que medio portador térmico enfriado en el refrigerador magnético al intercambiador de calor caliente. De manera correspondiente, en una configuración adicional puede estar previsto un intercambiador de calor caliente, pudiendo estar dispuesta una de las válvulas entre el intercambiador de calor caliente y el refrigerador magnético. El refrigerador magnético puede comprender dos o más de dos unidades de intercambiador de calor, que están realizadas de tal manera que en estas tiene lugar periódicamente un calentamiento y enfriamiento del medio portador de calor que fluye a través de las mismas.
Es concebible que las unidades de intercambiador de calor del refrigerador magnético estén compuestas por un material o presenten un material, que se calienta durante la magnetización y se enfría durante la desmagnetización, y que el refrigerador magnético presente por lo demás un imán que se mueve en relación con las unidades de intercambiador de calor, preferiblemente rotatorio. Según la posición del imán rotatorio, en una de las unidades de intercambiador de calor tiene lugar un calentamiento del material magnetocalórico. Esto conduce a que se caliente el medio portador térmico que fluye a través de esta unidad de intercambiador de calor. La otra unidad de intercambiador de calor, en la que no se encuentra el imán rotatorio, es decir que se desmagnetiza, experimenta debido al efecto magnetocalórico un enfriamiento, lo que tiene como consecuencia que se enfríe el medio portador térmico, que fluye a través de esta unidad de intercambiador de calor.
Alternativamente a una realización de este tipo con un imán rotatorio es básicamente concebible igualmente que el material magnetocalórico rote y el imán sea estacionario o también que el material magnetocalórico esté alojado en el medio portador térmico, por ejemplo, en forma de una suspensión.
Finalmente, en una configuración adicional de la invención está previsto que los medios de control estén realizados de tal manera que el cambio del modo de refrigeración al modo de descongelación tenga lugar mediante un desplazamiento temporal en el control de las válvulas o en el funcionamiento del refrigerador magnético. Por consiguiente, es concebible, al cambiar del modo de refrigeración al modo de descongelación o también al cambiar del modo de descongelación al modo de refrigeración seguir haciendo funcionar el refrigerador magnético sin variación y variar el guiado del flujo del medio portador de calor solo mediante un desplazamiento temporal del control de válvulas. Este desplazamiento temporal está diseñado de tal manera que la válvula que se encuentra aguas arriba del refrigerador magnético suministre el medio portador térmico a la unidad de intercambiador de calor, en la que tiene lugar un calentamiento del medio portador de calor y lo suministre después al intercambiador de calor frío. Además, puede estar previsto que la válvula dispuesta aguas abajo del intercambiador de calor frío suministre el medio portador térmico calentado ligeramente en el intercambiador de calor frío a la unidad de intercambiador de calor del refrigerador magnético, en la que tiene lugar un enfriamiento del medio portador de calor.
Igualmente es concebible seguir haciendo funcionar las válvulas sin variación y provocar un desplazamiento temporal en el funcionamiento del refrigerador magnético.
En cuanto haya concluido la descongelación tiene lugar un nuevo desplazamiento temporal de las válvulas o del refrigerador magnético de tal manera que el medio portador térmico se suministre en primer lugar a la unidad de intercambiador de calor fría del refrigerador magnético y desde allí fluya al intercambiador de calor frío y que el medio portador térmico que abandona el intercambiador de calor frío se suministre a la unidad de intercambiador de calor caliente del refrigerador magnético y desde allí fluya de nuevo al intercambiador de calor caliente.
También es posible conseguir la descongelación mediante una inversión del sentido de transporte del medio portador de calor. A este respecto, el refrigerador magnético puede seguir en marcha. Lo correspondiente es aplicable a la conexión de las válvulas.
Por el término “inversión del sentido de transporte” debe entenderse que el medio portador térmico fluye a través del sistema en el sentido inverso al modo de refrigeración. Esto puede conseguirse mediante una inversión del sentido de transporte de la bomba o porque el sentido de transporte de la bomba permanece inalterado y el sentido de transporte del medio portador de calor se lleva a cabo mediante una conexión de conducción variada.
Detalles adicionales de la invención se explican mediante un ejemplo de realización representado en el dibujo. Con el número de referencia 10 se identifica el refrigerador magnético, que comprende dos unidades de intercambiador de calor 12, 14, que pueden estar realizadas como unidad constructiva o también por separado entre sí. Estas unidades de intercambiador de calor están compuestas por un material magnetocalórico o presentan un material de este tipo. La magnetización y desmagnetización cíclica se lleva a cabo mediante un imán rotatorio no representado, que rota alrededor de las unidades de intercambiador de calor 12, 14. Según la posición del imán rotatorio se magnetizan o desmagnetizan las unidades de intercambiador de calor 12, 14, lo que tiene como consecuencia su calentamiento o enfriamiento. De manera correspondiente, el medio portador térmico, que se guía a través de la unidad de intercambiador de calor calentada, experimenta un calentamiento y el medio portador térmico, que se guía a través de la unidad de intercambiador de calor enfriada, un enfriamiento.
Como se deduce adicionalmente de la figura, el aparato de refrigeración y/o de congelación comprende por lo demás un intercambiador de calor frío 20, que está dispuesto en o en la zona del espacio de refrigeración o de congelación y se encarga de su enfriamiento. Un intercambiador de calor caliente está dispuesto en el lado externo del aparato y sirve para la disipación de calor desde el medio portador térmico al entorno o a otro medio portador térmico.
La bomba 100 se encarga del flujo a través del circuito de refrigeración representado con el medio portador térmico. Como se deduce adicionalmente de la figura, aguas abajo del intercambiador de calor frío 20 está dispuesta una válvula 40, y aguas abajo del intercambiador de calor caliente 50 está dispuesta una válvula adicional 30. En el caso de las válvulas se trata de válvulas biestables o monoestables.
Durante la operación de refrigeración se controla la válvula 40 por medio de un control de válvulas no representado, de tal manera que el portador térmico, por ejemplo, salmuera o una mezcla de alcohol, fluye a través de la unidad de intercambiador de calor 12/14, que se encuentra en el estado magnetizado y por tanto está calentada y por consiguiente emite calor al medio portador térmico. El portador térmico calentado de esta manera se conduce después por medio de la bomba 100 al intercambiador de calor caliente 50 fuera del aparato de refrigeración. La válvula 30 se controla de tal manera que se guía medio portador térmico refrigerado en el intercambiador de calor caliente 50 a través de la unidad de intercambiador de calor 12/14 del refrigerador magnético, que se encuentra en el estado desmagnetizado y por tanto está enfriada. De esta manera se refrigera el medio portador térmico en la unidad de intercambiador de calor 12/14 y llega después al intercambiador de calor frío 20.
Con el propósito de la descongelación se varía el control de válvulas en el caso de un funcionamiento sin variar del refrigerador magnético 10, de tal manera que con respecto al funcionamiento del refrigerador magnético 10 tenga lugar un desplazamiento temporal, es decir un desplazamiento de fase. La válvula 40 se controla con un desplazamiento temporal, de tal manera que el medio portador térmico tras fluir a través del intercambiador de calor frío 20 se guía a través de la unidad de intercambiador de calor 12/14 fría, es decir desmagnetizada, del refrigerador magnético y la válvula 30 se controla de tal manera que el medio portador térmico que abandona el intercambiador de calor caliente 50 se guíe a través de la unidad de intercambiador de calor del refrigerador magnético 10 caliente, es decir desmagnetizada. De esta manera se consigue una inversión del circuito en el sentido de que a través del intercambiador de calor frío fluye medio portador térmico, que ha experimentado en el refrigerador magnético 10 un calentamiento, lo que tiene como consecuencia que el tiempo de descongelación del intercambiador de calor frío pueda reducirse de manera correspondiente.
De este modo se obtiene la ventaja de que las temperaturas en el aparato de refrigeración sean más estables o fluctúen menos.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Aparato de refrigeración y/o de congelación con un refrigerador magnético (10), con un intercambiador de calor frío (20) para refrigerar el espacio de refrigeración y/o de congelación del aparato, así como con medios de control, estando realizados los medios de control de tal manera que en el modo de refrigeración del aparato el medio portador térmico refrigerado en el refrigerador magnético (10) se suministra al intercambiador de calor frío (20), caracterizado porque los medios de control están realizados por lo demás de tal manera que en el modo de descongelación del aparato el medio portador térmico calentado en el refrigerador magnético (10) se suministra al intercambiador de calor frío (20).
2. Aparato de refrigeración y/o de congelación según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de control comprenden válvulas (30, 40) dispuestas en el sentido de flujo del medio portador de calor aguas abajo del intercambiador de calor frío (20) y aguas arriba del refrigerador magnético (10) así como un control de válvulas.
3. Aparato de refrigeración y/o de congelación según la reivindicación 2, caracterizado porque el aparato presenta además un intercambiador de calor caliente (50) y porque una de las válvulas (30) está dispuesta entre el intercambiador de calor caliente (50) y el refrigerador magnético (10).
4. Aparato de refrigeración y/o de congelación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el refrigerador magnético (10) comprende dos o más de dos unidades de intercambiador de calor (12, 14), que están realizadas de tal manera que en estas tiene lugar de manera cíclica un calentamiento y enfriamiento del medio portador de calor que fluye a través de las mismas.
5. Aparato de refrigeración y/o de congelación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las unidades de intercambiador de calor (12, 14) están compuestas por material magnetocalórico o presentan un material de este tipo y porque el refrigerador magnético (10) presenta por lo demás un imán que se mueve en relación con las unidades de intercambiador de calor (12, 14), preferiblemente rotatorio.
6. Aparato de refrigeración y/o de congelación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control están realizados de tal manera que el cambio del modo de refrigeración al modo de descongelación tiene lugar mediante un desplazamiento temporal en el control de las válvulas (30, 40) o mediante un desplazamiento temporal del funcionamiento del refrigerador magnético (10) o mediante una inversión del sentido de transporte del medio portador de calor.
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