ES2754581T3 - Aparato para el enfriamiento de un líquido para beber, en particular agua potable, con innovador sistema de enfriamiento con efecto Peltier - Google Patents
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Abstract
Aparato (10) para el enfriamiento de un líquido para beber (L), en particular que consiste en agua potable captada del respectivo sistema de suministro público (RP), que comprende un sistema (20) de enfriamiento el cual se basa, con el fin de crear las condiciones térmicas adecuadas para enfriar dicho líquido para beber (L), sobre el fenómeno físico conocido como "efecto Peltier", en donde dicho sistema (20) de enfriamiento comprende: - una celda (21) Peltier; - una unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial, que presenta una estructura en capas, del tipo sándwich, la cual integra dicha celda (21) Peltier con un primer (22) y un segundo (23) intercambiador de calor, asociados respectivamente con el lado (21a) caliente y con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier; - un primer circuito (20') de enfriamiento, en el cual circula un fluido operativo (F), asociado con un lado (21a) caliente de la celda Peltier; y - un segundo circuito (20") de enfriamiento, asociado con un lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y apto para enfriar el líquido para beber (L); y en donde dicho primer circuito (20') de enfriamiento es apto para extraer calor, por medio del fluido operativo (F) que circula en dicho primer circuito (20') de enfriamiento, desde el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier de tal manera que lo enfríe, estando dicho aparato (10) de enfriamiento caracterizado porque el líquido para beber (L) que va a ser enfriado circula en dicho segundo circuito (20") de enfriamiento asociado con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, y porque dicho primer (22) y segundo (23) intercambiador de calor, integrado en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial que integra la celda (21) Peltier, comprende dos brechas o cámaras (22b', HR, 23b', CR) respectivas de forma laminar, definidas por la estructura en capas de dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial y que se extienden a lo largo del lado (21a) caliente y lado (21b) frío correspondientes de la celda (21) Peltier, de tal manera que permitan que dicho primer intercambiador (22) de calor y dicho segundo intercambiador (23) de calor respectivamente intercambien directamente el calor entre el fluido operativo (F) el cual circula en el primer circuito (20') de enfriamiento y el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier y entre el líquido para beber (L) el cual circula en el segundo circuito (20") de enfriamiento y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, en donde dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento que integra la celda (21) Peltier y dichos dos intercambiadores (22, 23) de calor está sellada mediante una junta (31) apta para asegurar sellado hermético contra el flujo de salida del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L) el cual fluye de una forma laminar en las cámaras (22b', 23b') de dichos primer y segundo intercambiadores (22, 23) de calor, en donde la estructura en capas de dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial que integra la celda (21) Peltier comprende y está definida por: - dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, en particular de cobre, asociadas respectivamente con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda Peltier; - dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo, en particular en material plástico, colocados respectivamente sobre dichas dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, formando cada uno de los dos cuerpos (22b, 23b) de cierre y la lámina (22a, 23a) adyacente de material térmicamente conductor entre sí las dos cámaras (22b', HR, 23b', CR), respectivamente para el flujo laminar del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L), de dicho primer intercambiador (22) de calor y dicho segundo intercambiador (23) de calor, integrados en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial, aptos respectivamente para intercambiar directamente el calor entre el fluido operativo (F) el cual circula en el primer circuito (20') de enfriamiento y el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier y entre el líquido para beber (L) el cual circula en el segundo circuito (20") de enfriamiento y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, y - dos láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales, de material térmicamente conductor, en particular grafito, colocadas en contacto directo con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, entre esta última y las láminas de material (22a, 23a) térmicamente conductor que forman con dichos cuerpos (22b, 23b) de cierre externo las cámaras (22b', 23b') para el flujo del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L) a través de los intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32) de enfriamiento, con dichas láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales, de material térmicamente conductor, estando configuradas para mejorar el intercambio de calor entre el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y el fluido operativo (F) y el líquido para beber (L) los cuales fluyen de una forma laminar a través de los intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32) de enfriamiento y en donde dichos dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo definen, en dichas cámaras (22b', 23b'), puntos de reversión (22', 23') del flujo laminar del fluido operativo (F) y/o del líquido para beber (L) los cuales atraviesan dichos intercambiadores (22, 23) de calor.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato para el enfriamiento de un líquido para beber, en particular agua potable, con innovador sistema de enfriamiento con efecto Peltier
Campo de la invención
La presente invención se relaciona en general con el sector técnico del tratamiento de líquidos y aguas para beber y previstos para consumo, y más particularmente se relaciona con un aparato o máquina para el enfriamiento de un líquido, que consiste típicamente en agua potable, el cual comprende un nuevo e innovador sistema de enfriamiento con base en el denominado efecto Peltier.
La presente invención se relaciona también con una innovadora unidad de enfriamiento, que integra una celda Peltier, la cual permite una mejora significativa en el rendimiento, relativamente bajo, de los sistemas de enfriamiento actuales con base en el efecto Peltier.
Antecedentes de la invención y técnica anterior
La técnica anterior presenta diversas soluciones y sistemas dirigidos en general al tratamiento y gasificación de agua potable, por ejemplo, captada del respectivo sistema de suministro de agua público.
También se conoce la asociación de la captación de agua potable y su subsecuente gasificación con un sistema de enfriamiento que tiene la función de enfriar apropiadamente el agua que ha sido captada.
Ahora, en el contexto técnico actual como se ilustra brevemente arriba, la presente invención establece el objetivo de aportar innovaciones y mejoras significativas, en particular en lo que respecta al sistema de enfriamiento de agua que ha sido captada con el fin de ser bebida y destinada al consumo.
Para este propósito, es decir para crear las condiciones de frío necesarias para enfriar el agua, la presente invención usa el fenómeno físico conocido como "efecto Peltier" y más específicamente, como se describe en detalle aquí abajo, comprende un sistema de enfriamiento, con base de hecho en el efecto Peltier, el cual se caracteriza por una unidad innovadora, que incluye y que integra una celda Peltier, también denominado por el acrónimo D.I.C.SY. (Sistema de Enfriamiento Directo Integrado) que permite superar y reemplazar los límites de rendimiento de las celdas Peltier actuales.
El efecto Peltier, el cual toma su nombre de Jean Charles Athanase Peltier, quien lo descubrió en 1834, es un fenómeno físico, de naturaleza termoeléctrica, sobre la base del cual una corriente eléctrica, la cual pasa a través de una zona de contacto entre dos metales o semiconductores diferentes, los cuales por lo tanto forman una unión Peltier correspondiente, produce una transferencia de calor.
Más particularmente, de acuerdo con el efecto Peltier, refiriéndose al circuito de la figura 6A que esquematiza de hecho este efecto, cuando se hace pasar una corriente eléctrica I a través de dos materiales diferentes A y B en contacto uno con el otro de tal manera que se forme una primera unión T1 y una segunda unión T2, ocurre que una cierta cantidad de calor es absorbida por la primera unión T1 y una cierta cantidad de calor es emitida por la segunda unión T2, en donde la cantidad de calor Q absorbida por la primera unión T1 en la unidad de tiempo se define mediante la siguiente fórmula:
donde nAB es el coeficiente Peltier del termopar, es decir del par formado por dos materiales A y B en contacto uno con el otro, mientras que nA y nB son los coeficientes Peltier de los materiales individuales.
Los semiconductores de tipo P usualmente tienen un coeficiente Peltier positivo, mientras que los de tipo N tienen un coeficiente Peltier negativo.
Una aplicación típica en la técnica del efecto Peltier es la denominada celda Peltier, un ejemplo de la cual, denotada por 21, se muestra por claridad en la imagen fotográfica de la figura 6B.
Como se puede ver de la imagen fotográfica de la figura 6B, la celda 21 Peltier tiene la apariencia de una placa delgada, asociada con dos terminales o cables 21' para el suministro de una corriente eléctrica I, en donde una de las dos superficies opuestas de la placa, denotada por 21a, o lado "caliente" de la celda Peltier, emite calor, mientras que la otra superficie opuesta, denotada por 21b, o lado "frío" de la celda Peltier, lo absorbe.
Por lo tanto, la celda Peltier, desde el aspecto funcional y operativo, es fundamentalmente una bomba de calor en el estado sólido, en donde la dirección en la cual se transfiere el calor depende de la dirección de la corriente eléctrica I la cual se aplica en sus extremos, es decir en los dos terminales 21' de la placa que constituyen la celda Peltier.
Materialmente, refiriéndose a la imagen esquemática de la figura 6C, una celda 21 Peltier común está formada por una sucesión de dos materiales semiconductores, dopados, de tipo N y de tipo P respectivamente, conectados uno al otro por una laminilla superior e inferior en cobre.
Si se aplica un voltaje positivo al material de tipo N y un voltaje negativo al material de tipo P, la laminilla superior, o lado "frío" de la celda, se enfría, mientras que la una inferior, o lado "caliente" de la celda, se calienta.
Al revertir el voltaje aplicado a los extremos de la celda también la dirección de transferencia de calor y energía térmica cambia correspondientemente la dirección y se revierte.
Las celdas Peltier, que tienen que transferir calor de una zona fría a una zona caliente, es decir crear una diferencia de temperatura, absorben necesariamente, sobre la base del segundo principio de la termodinámica, una cantidad significativa de fuerza y energía en la forma de corriente eléctrica.
En la técnica la celda Peltier se usa comúnmente para extraer calor, y para este propósito su lado frío se fija de tal manera que se adhiera al cuerpo o a la zona que va a ser enfriada.
De esta forma el calor extraído de la zona que va a ser enfriada se transfiere, junto con el calor en funcionamiento el cual es la mayor parte, desde el lado frío al lado caliente de la celda Peltier, desde donde el calor tiene que ser evacuado y transferido al ambiente exterior.
Desafortunadamente, las celdas Peltier, pese al hecho de que se han mejorado en el transcurso de los años, continúan siendo afectadas por una serie de desventajas y límites.
En particular, entre estos límites, se hace mención del hecho de que el rendimiento de las celdas Peltier actuales es en definitiva bastante bajo, lo cual implica y significa que, en su funcionamiento, se pierde una gran cantidad de energía en la forma de calor, con la consiguiente necesidad de tener que deshacerse de este calor producido por la celda.
En resumen, los sistemas actuales de enfriamiento los cuales usan una celda Peltier son, al menos en términos generales, no muy eficientes, consumen un gran monto de energía y su rendimiento es sustancialmente bajo.
En la práctica ocurre que, con las aplicaciones actuales de celdas Peltier para enfriar un líquido, los sistemas para extraer calor del lado caliente de la celda y transferir calor del líquido el cual debe enfriarse al lado frío de la celda a menudo son mucho más costosos y complejos que la celda misma.
Entre los documentos, que reflejan la técnica anterior, que se relacionan con sistemas de enfriamiento de un líquido, en particular agua, los cuales usan el efecto Peltier y por lo tanto comprenden una celda Peltier, se hace mención de los siguiente: US 5590532; DE 19855214A1; WO2011/030339A2; WO99/37960A1.
En particular en los sistemas descritos por estos documentos el agua se enfría indirectamente, es decir sin hacer que el líquido fluya en contacto directo con la celda Peltier, sino haciendo que el líquido fluya en una bobina o intercambiador de calor simplemente adyacente o asociado al lado frío de la celda Peltier.
Además, en la técnica anterior, con el fin deshacerse del calor producido por la celda Peltier y evitar su sobrecalentamiento, usualmente se usan sistemas de enfriamiento con aire forzado de baja eficiencia, o se usan disipadores de calor, con circulación de líquido, en los cuales el líquido fluye dentro del disipador y no está en contacto directo con la celda Peltier, por lo tanto, tal como para involucrar un bajo rendimiento.
Los sistemas de enfriamiento del denominado tipo de tubería de calor también se consideran inútiles e inadecuados, ya que la eficiencia y el rendimiento de estos sistemas en la transferencia de calor son siempre menores que los de la celda en la producción de calor para eliminación.
Como se hará más claro por la continuación de la descripción, entre los objetivos de la presente invención también está el de superar los límites e ir más allá del bajo rendimiento, tal como los ilustrados anteriormente, de los sistemas actuales de enfriamiento que se basan en el efecto Peltier y por lo tanto usan celdas Peltier, y proponer por lo tanto un nuevo aparato o sistema de enfriamiento, en particular de agua potable captada del sistema público respectivo, en donde el efecto Peltier y la celda Peltier correspondiente se usan de una forma eficiente y decididamente innovadora, como también se verifica y confirma por datos experimentales, con respecto a los sistemas conocidos.
Resumen de la invención
Por lo tanto un primer objetivo de la presente invención es proponer y hacer un aparato para enfriar un líquido para beber, por ejemplo agua potable captada del respectivo sistema de suministro público, el cual innova de una forma importante y sustancial con respecto a los aparatos y a los sistemas actualmente conocidos y usados, con base en el denominado efecto Peltier, es decir aprovecha de una manera más eficiente este efecto Peltier para enfriar directamente el agua, de tal manera que supera y va más allá de los límites y evita las desventajas de la técnica anterior.
Un segundo objetivo, en cualquier caso, conectado con el primero, de la presente invención es también hacer un aparato para el enfriamiento de un líquido, en particular agua potable, el cual permite superar ciertos límites y desventajas que hasta la fecha han impedido la mejor y completa explotación del potencial del denominado efecto Peltier y la tecnología vinculada a este efecto para enfriar agua.
Un objetivo adicional de la presente invención, frente a los límites de los sistemas actuales de enfriamiento con base en el efecto Peltier y en particular su bajo rendimiento para enfriar un fluido, por ejemplo agua, por medio de una celda Peltier, es también el de mejorar sustancialmente este rendimiento, y en esta dirección desarrollar dispositivos y finalizar soluciones, verificadas con pruebas experimentales adecuadas, las cuales permiten alcanzar este resultado, optimizando en general el funcionamiento de una celda Peltier, independientemente del tipo de fluido que se usa para extraer calor desde el lado caliente de la celda Peltier y que va a ser enfriado por medio del lado frío de la misma celda Peltier.
Los objetivos mencionados anteriormente pueden considerarse logrados en su totalidad por el aparato para enfriar un líquido para beber, en particular constituido por agua potable captada del sistema de suministro público respectivo, que tiene las características definidas por la reivindicación principal independiente 1, y por la unidad de enfriamiento, que integra una celda Peltier, que tiene las características definidas por la reivindicación independiente 9.
Las realizaciones particulares de la presente invención se definen además por las reivindicaciones dependientes.
La invención tiene el mérito de unir y combinar tecnologías ya existentes, mejoradas apropiadamente, en un contexto nuevo e innovador, de tal manera que propone un aparato para el enfriamiento y, opcionalmente, también para gasificación, de un líquido para beber, capaz de responder a las necesidades del mercado.
Además, uno de los aspectos innovadores de este aparato de enfriamiento también consiste en haber combinado en un único producto una serie de características y elementos los cuales son funcionales y dirigidos a abordar las diferentes necesidades de consumidores de bebidas a nivel mundial, como también tener en cuenta las diversas prioridades de los usuarios de estos aparatos.
Hay numerosas ventajas, en parte ya implícitamente divulgadas previamente, las cuales están asociadas con el nuevo aparato, de acuerdo con la presente invención, para el enfriamiento de un líquido para beber, que incluye un sistema de refrigeración con base en el efecto Peltier, tales como las enumeradas aquí abajo, simplemente a modo de un ejemplo:
- simplicidad de instalación;
- tamaño reducido;
- bajo nivel de ruido de funcionamiento;
- calidad del producto, es decir del agua enfriada y opcionalmente gasificada, obtenida con el aparato;
- conveniencia de uso;
- posibilidad de personalización como una función de necesidades de uso específicas;
- consumo reducido de energía.
Breve descripción de los dibujos
Estos y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se harán más claros y evidentes mediante la siguiente descripción de una de sus realizaciones preferidas, dada a modo de un ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:
La figura 1 es un primer diagrama gráfico general el cual ilustra en conjunto el contexto en donde se aplica un aparato, de acuerdo con la presente invención, para el enfriamiento de un líquido, en particular agua potable, que incluye un sistema de enfriamiento del agua el cual explota el efecto Peltier;
La figura 2 es un segundo diagrama, más detallado, del tipo que incluye bloques funcionales, el cual ilustra el aparato de enfriamiento de la invención de la figura 1;
La figura 2A es un tercer diagrama, similar al de la figura 2, el cual ilustra con detalles adicionales el aparato de enfriamiento de la invención de la figura 1;
La figura 3 es un diagrama gráfico adicional dirigido a ilustrar en detalle el sistema de enfriamiento con efecto Peltier incluido en el aparato de la invención;
La figura 3A es una vista en sección la cual muestra en detalle una unidad de enfriamiento especial (D.I.C.SY.) incluida en el aparato de enfriamiento de la invención, la cual integra una celda Peltier y dos intercambiadores de calor asociados con el lado frío y el lado caliente de la celda Peltier;
La figura 3B es un diagrama gráfico adicional el cual muestra en forma de perspectiva ampliada las partes del ensamblaje de la figura 3 que integran la celda Peltier en el aparato de enfriamiento de la invención;
La figura 3C es una serie de imágenes fotográficas de las partes, de un prototipo del aparato de enfriamiento de la invención, en la forma ensamblada y desmontada, que integran en una unidad de enfriamiento (D.I.C.SY.) la celda Peltier incluida en el aparato de la invención y dos intercambiadores de calor asociados con el lado frío y el lado caliente de esta celda Peltier;
La figura 4 es una vista gráfica, en forma tridimensional, del aparato, de acuerdo con la presente invención, para el enfriamiento de un líquido para beber, con base en el efecto Peltier;
Las figuras 4A y 4B son vistas gráficas adicionales, en forma tridimensional, con algunas partes eliminadas, del aparato de enfriamiento de la invención con base en el efecto Peltier;
La figura 5 es un diagrama de flujo el cual ilustra el funcionamiento del aparato, de acuerdo con la presente invención, para el enfriamiento y la gasificación opcional de un líquido para beber, el cual explota el efecto Peltier con el fin de lograr este enfriamiento; y
Las figuras 6A-6B-6C son diagramas e imágenes que sirven para ilustrar el efecto Peltier y la celda Peltier relativa en la base de la presente invención.
Descripción de una realización preferida de la invención
Refiriéndose a los dibujos y en particular a los diagramas de bloques funcionales de las figuras 2 y 2A, un aparato o máquina, de acuerdo con la presente invención, dirigido a refrigerar y enfriar y, opcionalmente, también a gasificar un líquido para beber, es decir previsto para el consumo, se denota en general por 10.
Típicamente el líquido para beber, denotado por L, está constituido por agua potable, por ejemplo, captada del respectivo y habitual sistema público de suministro de agua, denotado por RP.
En detalle el aparato o máquina 10 de enfriamiento de la invención comprende:
- un sistema de enfriamiento, denotado en general por 20, apto para recibir el líquido para beber L, es decir cómo se mencionó previamente, agua potable del respectivo sistema público de suministro de agua RP, y para enfriarlo; y, opcionalmente,
- un sistema de gasificación o carbonatación, de características sustancialmente conocidas, denotado en general por 30 y esquematizado con un bloque en las figuras 2 y 2A, para gasificar el líquido para beber L, después de que haya sido enfriado por el sistema 20 de enfriamiento.
Usualmente se coloca un filtro FI corriente abajo del sistema de suministro de agua RP para filtrar el líquido, es decir el agua potable L, el cual alimenta el aparato 10 y el respectivo sistema 20 de enfriamiento.
De acuerdo con una característica esencial de la invención, el sistema 20 de enfriamiento incluido en el aparato 10 se basa, con el fin de crear las condiciones térmicas para el enfriamiento del líquido para beber L, es decir del agua potable, en el denominado efecto Peltier.
Para este fin el sistema 20 de enfriamiento comprende una celda Peltier, denotada en general por 21 y provista para ser suministrada con un voltaje eléctrico V en los extremos 21' respectivos, la cual tiene, en sus dos caras opuestas, un lado o pared 21a caliente y un lado o pared 21b fría, en el cual el lado 21a caliente es apto para calentar y generar calor, mientras que el lado 21b frío es apto para enfriar y por lo tanto para eliminar calor, debido al efecto del voltaje V aplicado en los extremos 21', sobre la base de las características y el funcionamiento general de una celda Peltier usual.
De acuerdo con una característica importante adicional de la presente invención este sistema 20 de enfriamiento con efecto Peltier incluido en el aparato 10 incluye a su vez, como una parte esencial, una unidad de enfriamiento innovadora y especial, denotada por 32 y que integra la celda Peltier, la cual puede ser definida sintéticamente y de manera adecuada por el acrónimo D.I.C.SY. (sistema de enfriamiento directo integrado) en la cual el lado 21a caliente y el lado 21b frío de la celda 21 Peltier están asociados respectivamente con un primer y un segundo disipador o intercambiador de calor, del tipo con fluido circulante, denotado en general por 22 y 23 y esquematizado en las figuras 2 y 2A.
El primer intercambiador 22 de calor, asociado con el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier, es instrumental en el enfriamiento de la misma celda Peltier, es decir en la transferencia del calor desde el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier a un fluido de enfriamiento operativo, denotado por F, y tiene como única función la de enfriar y mantener tan frío como sea posible el lado 21a caliente o parte caliente de la celda 21.
De esta forma se evita el sobrecalentamiento de la celda 21 Peltier y también el lado frío o parte 21b fría respectiva se mantiene tan fría como sea posible.
El primer intercambiador 22 de calor a su vez está constituido por una primera parte en forma de lámina o lámina 22a, adyacente al lado 21a caliente de la celda 21 Peltier, y por una segunda parte, adyacente y colocada sobre la lámina 22a, constituida por un cuerpo o envoltura 22b, típicamente en plástico, que define con la lámina 22a una cámara o brecha 22b', también denotada en los dibujos por HR (de recinto caliente), con forma sustancialmente laminar, para el flujo del fluido operativo F el cual circula en el intercambiador 22.
Apropiadamente el material usado para la construcción de esta primera parte o lámina 22a, adyacente al lado 21a caliente, es cobre, en consideración a su alta capacidad para conducción de calor.
Además, con el fin de optimizar la transmisión y el intercambio de calor, se coloca una tira delgada o lámina o capa 24a de pasta térmicamente conductora o grafito térmicamente conductor y que yace entre el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier y el intercambiador 22, es decir la lámina respectiva de cobre 22a.
Gracias a esta configuración, en el intercambiador 22 de calor asociado con el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier, el intercambio de calor tiene lugar de una manera directa, dado que el fluido operativo F fluye en contacto directo con la celda 21 Peltier por medio de la lámina de cobre 22a y por consiguiente el calor se transfiere directamente al fluido operativo F en la cámara 22b'o HR de una manera muy efectiva y uniforme con el tiempo.
Además, de nuevo con el fin de optimizar el intercambio de calor, la superficie interna de la envoltura 22b la cual define la cámara 22b' está configurada de tal manera que defina las desviaciones apropiadas, denotadas por 22' en la figura 3B, para el flujo del fluido operativo F el cual ingresa y atraviesa el intercambiador 22 de calor.
En aras de la claridad las figuras 3A y 3B muestran en forma de sección y en perspectiva ampliada la zona de este intercambiador 22 de calor, asociado con el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier y las partes respectivas.
Este primer intercambiador 22 de calor a su vez es parte de y está integrado en un primer circuito de enfriamiento con fluido circulante, denotado en general por 20', el cual se incluye en el sistema más amplio de enfriamiento 20 y en el cual circula el mismo fluido o líquido operativo F el cual circula en este primer intercambiador 22 de calor en continuación.
En particular en esta configuración con una circulación continua del fluido o líquido operativo F en el circuito 20' de enfriamiento, el primer intercambiador 22 de calor tiene una entrada para recibir el fluido o líquido operativo F y una salida para dispensarlo después de que, fluyendo a través del intercambiador 22, haya recogido el calor producido por el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier y por lo tanto se ha calentado, enfriando por consiguiente este lado 21a caliente.
Apropiadamente el circuito 20' de enfriamiento, del cual es parte el intercambiador 22 de calor, comprende un radiador 26, que a su vez integra un ventilador 26a, que tiene la función de recibir y enfriar el fluido F, caliente, procedente del intercambiador 22 de calor, antes de que, a través del efecto de la circulación continua en el circuito 20', regrese una vez más al interior del mismo intercambiador 22 para recoger y evacuar el calor producido por el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier.
El fluido o líquido operativo F, el cual circula en continuación en el circuito 20' y en el primer intercambiador 22, está formado típicamente por agua y una solución con una base de glicol o equivalente, en un porcentaje óptimo, de tal manera que optimice el intercambio y disipación del calor y elimine cualquier problema vinculado con la oxidación y deterioro de las tuberías del circuito 20', del radiador 26 y del mismo intercambiador 22.
El circuito 20' de enfriamiento puede estar provisto opcionalmente con un tanque 27, que se extiende verticalmente, apto para recibir el fluido operativo F, procedente del intercambiador 22 de calor, después de que se haya enfriado por medio del radiador 26, y para dispensar una vez más el fluido F hacia el intercambiador 22 de calor.
Preferiblemente el circuito 20' de enfriamiento y el intercambiador 22 de calor, es decir la porción de la unidad 32 o D.I.C.SY., que integra la celda 21 Peltier, la cual está asociada con el lado 21a caliente respectivo, están dimensionados de una forma tal como para mantener la temperatura del fluido operativo F que ingresa al intercambiador 22 de calor a una temperatura más baja, por ejemplo, a 12°C, con respecto a un ambiente.
El segundo intercambiador 23 de calor, asociado con el lado 21b frío de la celda 21 Peltier, tiene en vez la función específica de enfriar el líquido L, es decir el agua que luego beberá el consumidor.
Este segundo intercambiador 23 de calor es parte a su vez de un segundo circuito de enfriamiento, denotado en general por 20” y también incluido, similar al primer circuito 20' de enfriamiento, en el sistema más general y más amplio de enfriamiento 20 el cual recibe el agua L del sistema de suministro de agua RP, en donde este segundo circuito 20” de enfriamiento tiene la función de conectar el segundo intercambiador 23 con un tanque 28 de almacenamiento, por ejemplo de 2000 ml, el cual recibe el líquido L del sistema público externo de suministro de agua RP.
En detalle el segundo intercambiador 23 de calor tiene una entrada, a través de la cual recibe del tanque 28 el agua L, que va a ser enfriada, contenida en este último y suministrada por el sistema de suministro de agua RP, y una salida
para el retorno al mismo tanque 28, a través del circuito 20” de enfriamiento, del agua L después de que se haya enfriado pasando a través del segundo intercambiador 23 de calor, enfriada a su vez por el lado 21b frío de la celda 21 Peltier.
Este segundo intercambiador 23 de calor está constituido, de manera similar al intercambiador 22 de calor, por una primera parte en forma de lámina o lámina 23a, adyacente al lado 21b frío de la celda 21 Peltier, y por una segunda parte, adyacente y colocada encima de la primera parte o lámina 23a, constituida por un cuerpo o envoltura 23b, típicamente en plástico, que actúa como cubierta del segundo intercambiador 23 y define con la lámina 23a una brecha o cámara 23b', también denotada en los dibujos por CR (de recinto frío), con forma sustancialmente laminar, para el flujo del agua L que circula en el mismo intercambiador 23.
El material usado para la construcción de esta primera parte o lámina 23a, adyacente al lado 21b frío de la celda 21 Peltier, del segundo intercambiador 23 de calor, es cobre, en cuanto a la lámina 22a del primer intercambiador 22 de calor, en consideración de su capacidad de conducción de calor.
Más particularmente el cobre de la lámina 23a es cobre de grado alimenticio de tal manera que exhiba propiedades antibacterianas y por lo tanto evite la proliferación de colonias bacterianas y cargas dentro del circuito 20”, como mayor garantía de la calidad del agua.
En cuanto al lado 21a caliente, se coloca una tira delgada o capa o lámina 24b de pasta térmicamente conductora o grafito térmicamente conductor y que yace entre el lado 21b frío de la celda 21 Peltier y el intercambiador 23 de calor, es decir la lámina respectiva de cobre 23a, con el fin de optimizar la transmisión de calor entre estas dos partes.
Gracias a esta configuración, en el intercambiador 23 de calor asociado con el lado 21b frío de la celda 21 Peltier, el intercambio de calor tiene lugar de una manera directa, dado que el agua L que va a ser enfriada fluye en contacto directo con la celda 21 Peltier por medio de la lámina de cobre 23a y por consiguiente el calor se extrae directamente del agua L para enfriarla en la cámara 23b' o CR de una manera muy efectiva y uniforme con el tiempo.
Además, de nuevo con el fin de optimizar el intercambio de calor, la superficie interna de la envoltura 23b la cual define la cámara 23b' está configurada de tal manera que defina las desviaciones apropiadas, denotadas por 23' en la figura 3B, para el flujo del agua L que ingresa y atraviesa el intercambiador 23 de calor.
En aras de la claridad, las figuras 3A y 3B muestran en forma de sección y en perspectiva ampliada la zona del intercambiador 23 de calor, asociada con el lado 21b frío de la celda 21 Peltier, y las partes respectivas.
El segundo circuito 20” de enfriamiento y el intercambiador 23 de calor, es decir la porción de la unidad 32 o D.I.C.SY., que integra la celda 21 Peltier, asociada con el lado 21b frío respectivo, se dimensionan preferiblemente de una forma tal como para reducir, constantemente, en cada pasaje en la cámara 23b'o CR, la temperatura del líquido para beber L, por algunas décimas de grado centígrado, hasta alcanzar la temperatura establecida.
Apropiadamente tanto las tuberías como los conductos del circuito 20” de enfriamiento los cuales conectan el tanque 28 al segundo intercambiador 23 y el tanque 28 están aislados, con el fin de mantener el agua que circula en el circuito 20" tan fría como sea posible.
El tanque 28, integrado en el circuito 20”, se extiende en la dirección vertical y puede ser de diversas capacidades, por ejemplo, como ya se mencionó, de 2000 ml, como una función de la aplicación requerida, y también se proporciona y configura apropiadamente para crear una recirculación dentro del mismo tanque 28, de tal manera que optimice el rendimiento del circuito 20” de enfriamiento y el consumo relativo.
El agua potable L la cual debe ser enfriada por la celda 21 Peltier y por lo tanto circula en el circuito 20”, y el fluido de enfriamiento F el cual tiene que enfriar la celda 21 Peltier y por lo tanto circula en el circuito 20' se mueven independientemente uno del otro mediante una respectiva bomba de recirculación o agitador, 25" y 25', asociado respectivamente con el segundo circuito 20" de enfriamiento y el primer circuito 20' de enfriamiento y controlado autónomamente uno con respecto al otro.
De esta forma, es decir al proporcionar dos circulaciones independientes del fluido F y del agua L en los dos circuitos 20' y 20” de enfriamiento a través del efecto de la acción separada y distinta de las dos bombas 25' y 25" respectivas, hay un aumento considerable tanto en la capacidad del fluido F para tomar y extraer calor y por lo tanto calentar, con el fin de enfriar el lado 21a caliente de la celda 21, y en la capacidad del agua potable L para transferir calor y por lo tanto enfriar mientras gira y circula, en la brecha 23b', en contacto con la parte 23a de cobre, del segundo intercambiador 23, a su vez en contacto con el lado 21b frío de la celda 21.
Además, se crea un equilibrio óptimo entre el intercambio de calor, en la zona del lado 21b frío, dirigido a enfriar el agua potable L, y el intercambio de calor, en el lado 21a caliente, dirigido a enfriar este último y por lo tanto a calentar el fluido operativo F, de tal manera que la misma celda 21 Peltier se coloca en las condiciones de trabajo en las mejores condiciones y condiciones de máximo rendimiento.
Una unidad de control, denotada por 15 y esquematizada con un bloque en la figura 1, es apta para controlar y gobernar el funcionamiento general del aparato 10 y en particular del respectivo e innovador sistema de enfriamiento 20, con base en el efecto Peltier, que incluye como parte esencial la unidad 32 de enfriamiento o D.I.C.SY.
Ahora, resumiendo los puntos sobresalientes de la descripción previa del aparato 10 de enfriamiento de la invención, está claro que la unidad 32 de enfriamiento o D.I.C.SY., que integra la celda 21 Peltier, gracias a su configuración especial, que incluye dos intercambiadores 22 y 23 de calor a su vez que definen dos brechas o cámaras 22b' y 23b' respectivas, para que el flujo del fluido operativo F y del agua L que va a ser enfriada, formado en contacto directo con el lado 21a caliente y el lado 21b frío de la celda 21 Peltier, permita que se realice un intercambio directo del calor en los dos intercambiadores 22 y 23 de tal manera que optimice la eficiencia y el rendimiento de la misma celda Peltier, es decir crear un equilibrio óptimo entre el intercambio de calor el cual tiene lugar entre el lado 21a caliente de la celda 21 Peltier y el fluido operativo F y el intercambio de calor el cual tiene lugar entre la pared 21b fría de la celda Peltier y el agua potable L.
Por lo tanto se puede decir que una parte importante de la presente innovación consiste de hecho en esta configuración especial de la unidad 32 o D.I.C.SY., que integra la celda 21 Peltier, en particular caracterizada por las dos brechas o cámaras 22b' y 23b' independientes las cuales son parte de los circuitos 20' y 20” de enfriamiento en los cuales circulan el fluido operativo F y el agua potable L respectivamente y se forman en contacto directo con el lado 21a caliente y el lado 21b frío de la celda 21 Peltier.
Durante la fase de producción del aparato 10 y en particular de la respectiva unidad 32 o D.I.C.SY., que integra la celda 21 Peltier, se crea una estructura en capas, con la celda 21 Peltier colocada centralmente, formada por tiras o láminas 24a y 24b térmicamente conductoras yacidas respectivamente en el lado 21a caliente y en el lado 21b frío de la celda 21 Peltier y por las láminas de cobre 22a y 23a, a su vez colocadas sobre las tiras 24a y 24b, en donde esta estructura en capas está encerrada por una junta específica denotada por 31, a su vez cerrada por las envolturas 22b y 23b, de tal manera que definen el recinto caliente HR o 22b' y el recinto frío CR o 23b'.
De esta forma los tiempos de producción se reducen considerablemente, garantizando al mismo tiempo un ensamblaje correcto de la unidad formada por la celda 21 Peltier con las otras partes 24a, 24b, 22a, 23a, 22b, 23b y 31.
Además, esta junta 31 asegura el sellado hermético de la unidad 32 final una vez que se unen las partes de plástico 22a y 22b las cuales actúan como cubiertas de los dos intercambiadores 22 y 23, de tal manera que evitan cualquier flujo de salida de los fluidos, es decir del fluido operativo F y del agua potable L, los cuales fluyen en las brechas 22b' y 23b'.
Este método de realización y fabricación de esta unidad 32 que integra en una única estructura compacta la celda 21 Peltier y los dos intercambiadores 22 y 23 de calor también representa un aspecto importante de la presente invención.
Para información más completa sobre este aspecto importante adicional de la presente invención, con respecto a la fabricación de la unidad 32 de enfriamiento, se hace referencia una vez más a las figuras 3A y 3B las cuales muestran respectivamente en forma de sección y en perspectiva ampliada esta unidad 32 o D.I.C.SY. la cual, como se mencionó, integra una celda Peltier con dos disipadores o intercambiadores de calor de tal manera que permita la transmisión y el intercambio directo de calor con el lado frío y el lado caliente de la celda Peltier.
Además, las imágenes fotográficas de la figura 3C muestran un prototipo de esta unidad 32 de enfriamiento, en forma ensamblada y desmontada, incluida en el aparato 10 de la invención, que integra la celda 21 Peltier y los dos intercambiadores 22 y 23 de calor asociados respectivamente con el lado 21a caliente y el lado 21b frío de esta celda 21 Peltier.
Se nota claramente, a partir de estas imágenes, cómo la unidad 32 o D.I.C.SY. que integra la celda 21 Peltier y los dos intercambiadores 22 y 23 de calor exhibe una estructura en capas típica, a menudo denominada como "sándwich", en donde la celda 21 Peltier constituye la capa central, y las láminas 24a, 24b delgadas de material térmicamente conductor colocadas en el lado 21a caliente y en el lado 21b frío de la celda Peltier, las dos láminas 22a, 23a de cobre colocadas sobre las láminas 24a, 24b y los dos cuerpos de cierre o envolturas 22b, 23b de plástico colocadas sobre las láminas de cobre 22a, 23a de tal manera que definan las dos brechas 22b' y 23b' de forma laminar, constituyen las capas laterales con respecto a la capa central en esta estructura de sándwich.
En el funcionamiento del aparato 10, como también se ilustra en el diagrama de flujo de la figura 5 y se esquematiza en la figura 2, tanto la temperatura del fluido operativo F como la temperatura del agua potable L, que circulan en los respectivos circuitos 20' y 20” de enfriamiento, se miden y monitorizan constantemente por medio de sondas térmicas apropiadas, integradas en la unidad 32 o D.I.C.SY. y denotadas por 29a y 29b en la figura 2A, y procesadas apropiadamente mediante la unidad 15 de control con el fin de controlar, como una función de las temperaturas medidas, las bombas 25' y 25", de tal manera que se garantice a tiempo un equilibrio óptimo entre el intercambio de calor el cual ocurre en la zona del lado 21b frío y el cual ocurre en la zona del lado 21a caliente de la celda 21 Peltier.
Este equilibrio óptimo, entre el lado caliente y el lado frío de la celda 21, permite a su vez la maximización del rendimiento de la celda 21 Peltier y por lo tanto también una reducción considerable en los costes de ejecución conectados con el funcionamiento de todo el aparato 10.
Más particularmente la sonda 29a tiene la función de desactivar automáticamente el suministro de la celda 21 Peltier, interrumpiendo el suministro eléctrico en sus terminales, cuando el líquido operativo F alcanza y excede un límite de temperatura establecido, por ejemplo, de 40°C, de tal manera que permita que el mismo líquido operativo F se enfríe apropiadamente en unos minutos, pasando a través del radiador 26 ventilado por el ventilador 26a respectivo.
Por lo tanto, una vez que el fluido operativo de enfriamiento F ha sido llevado una vez más por debajo de la temperatura establecida, como se midió por la sonda 29a, la celda 21 Peltier se reactiva una vez más, es decir se suministra en sus terminales, salvaguardando de esta forma la misma celda del daño o sobrecalentamiento, y optimizando su rendimiento y por lo tanto dando más eficiencia al sistema.
De manera similar, en el funcionamiento del aparato 10, la celda 21 Peltier se desactiva, es decir ya no se suministra eléctricamente, de tal manera que ya no transfiere calor con el fin de enfriar el agua potable L, cuando la sonda 29b detecta el alcance, en el agua L que circula en este circuito 20”, de la temperatura establecida por el usuario final, por ejemplo, 8°C.
De esta forma el agua potable L, mientras circula en continuación en el circuito 20” de enfriamiento en respuesta a la acción de la bomba 25", se enfría apropiadamente al pasar a través del intercambiador 23 de calor asociado con la celda 21 Peltier, y se acumula en el tanque 28, de tal manera que esté listo para el consumo.
El usuario a su vez puede decidir si consume el agua enfriada, producida de esta forma, en forma natural o en forma carbonatada, en este último caso captando el agua del sistema de gasificación 30, donde el agua L, fría, suministrada por el tanque 28, se gasifica de una manera conocida.
También es posible, como se esquematiza con una línea de puntos y discontinua en la figura 2, suministrar el sistema 30 de gasificación con el agua, captada del sistema público RP, simplemente filtrada con el sistema de filtración FI, es decir no enfriada por medio del sistema 20 de enfriamiento y por lo tanto no almacenada en el tanque 28.
Por lo tanto, en resumen, como se esquematiza de nuevo en la figura 2, el consumidor tiene la posibilidad de consumir el agua L, suministrada por el sistema público RP, en las siguientes formas:
- agua simplemente filtrada, no enfriada y no gasificada (flecha L');
- agua filtrada y enfriada, pero no gasificada (flecha L");
- agua filtrada y gasificada, pero no enfriada (flecha L"');
- agua filtrada, enfriada y gasificada (flecha L"').
Para claridad el diagrama de flujo de la figura 5 resume el funcionamiento, en conjunto, del aparato 10 de enfriamiento, bajo el control de la unidad 15 central.
Además, como ya se anticipó, el aparato 10 de enfriamiento está asociado apropiadamente con medios tales como válvulas V y derivaciones y por ejemplo la derivación D mostrada en las figuras 1 y 2, la cual permite la exclusión del sistema 20 de enfriamiento, según sea necesario y cuando no sea necesario, y por lo tanto para consumir el agua captada directamente del sistema de suministro de agua RP, por lo tanto, sin haberla enfriado primero con el sistema 20 de enfriamiento.
En este caso el agua consumida obviamente estará a temperatura ambiente.
Resultados y pruebas de experimento
El aparato 10 de enfriamiento de la invención ha sido el objeto de pruebas y experimentos en profundidad dirigidos a recopilar datos y confirmar las características de invención y las ventajas del mismo.
Estos experimentos y pruebas, realizados en un prototipo del aparato de la invención, han permitido la recopilación de información útil y numerosos datos sobre sus rendimientos efectivos, algunos de los cuales se ilustran aquí abajo, en particular obtenidos después de una optimización de las diversas partes de las cuales está compuesto el aparato de la invención:
- la temperatura del líquido operativo F no excede, excepto por unos pocos grados, la temperatura ambiente (por ejemplo, con una temperatura ambiente de 24.0°C se midió una temperatura constante del líquido operativo F de aproximadamente 34°C), también sin la intervención de los sensores y sondas de seguridad;
- el lado frío de la celda Peltier alcanza una temperatura cercana a 2°C, de tal manera que puede enfriar en aproximadamente 2 horas 2 litros de agua (de 24°C a 10°C): sin embargo, debe tenerse en cuenta el hecho de que este ítem de datos depende al menos en parte de la temperatura ambiente;
- la proliferación bacteriana se contrasta eficazmente y está bajo control también gracias al hecho de que el intercambiador 23 de calor, en el cual circula el agua potable a través del efecto de la acción de la bomba o agitador 25", está hecho en cobre de grado alimenticio;
- no se produce el bien conocido problema de condensación, ya que el intercambiador de calor asociado con el lado frío de la celda Peltier nunca alcanza las condiciones de congelación.
También se ha encontrado experimentalmente que, a diferencia del sistema de enfriamiento de la invención en el cual una celda Peltier se usa de una manera óptima, un sistema de enfriamiento tradicional, aunque con base en una celda Peltier, no permite la obtención de una temperatura del agua fría por debajo de 10°-15°C con respecto a la temperatura ambiente, excepto con tasas de consumo de energía enormemente más altas.
En vez, usando el aparato de enfriamiento de la invención, caracterizado por la unidad 32 o D.I.C.SY. la cual integra la celda 21 Peltier de tal manera que la explota de una manera óptima, es posible con una temperatura ambiente igual a 30°C obtener constantemente con bajos costes de energía una temperatura del agua potable por debajo de 8°C.
A modo de un ejemplo y en aras de la completitud de información, aquí abajo se dan además algunos datos y resultados obtenidos de pruebas experimentales realizadas en el laboratorio en un prototipo de un aparato o sistema de enfriamiento, con base en el efecto Peltier y por lo tanto que incluye una celda Peltier, de acuerdo con la invención.
Datos generales de la prueba y de la celda Peltier incluida en el aparato que forma el objeto de la prueba
Celda Peltier con 100 Vatios de potencia nominal suministrada a 90 Vatios con 12V
Temperatura ambiente: 24°C
Temperatura del agua (L) que va a ser enfriada: 24°C
Temperatura de líquido de enfriamiento (F): 24°C
Cantidad de agua enfriada: 2.4 litros
Cantidad de líquido de enfriamiento (F): 0.4 litros
Como puede observarse a partir de los datos de esta prueba, la temperatura (T caliente [°C] del líquido de enfriamiento el cual recibe y extrae calor de la celda Peltier tiende a aumentar a medida que se reduce la temperatura (T fría [°C]) a la cual el agua potable se enfría, de tal manera que la diferencia entre estas dos temperaturas es mayor cuanto menor es la temperatura a la cual se enfría el agua potable.
Variantes
Sin perjuicio de los conceptos básicos de la presente invención también está claro que el aparato, descrito hasta ahora, para enfriar un líquido para beber, en particular agua potable, puede ser el objeto de cambios y mejoras adicionales, sin apartarse de esa manera del alcance de la misma invención.
Por ejemplo, el aparato de enfriamiento de la invención puede hacerse usando celdas Peltier de diversas potencias como una función de la aplicación específica.
Por lo tanto, las brechas, es decir los recintos HR y CR de los intercambiadores de calor los cuales están incluidos en el D.I.C.SY. que integra la celda Peltier y están asociados con el lado caliente y el lado frío de la misma celda Peltier, pueden tomar diversas dimensiones como una función de la aplicación específica del aparato de enfriamiento. Además, el aparato de enfriamiento puede comprender varias unidades o D.I.C.SY., que integran una celda Peltier, conectada en serie o en paralelo, como también un número variable de agitadores.
El líquido que va a ser enfriado y bebido y el fluido operativo también pueden ser diferentes de los descritos hasta ahora.
De nuevo es posible usar materiales conductores aparte del cobre y el grafito para hacer las capas y las láminas incluidas en la unidad de D.I.C.SY. la cual integra la celda Peltier.
Claims (7)
1. Aparato (10) para el enfriamiento de un líquido para beber (L), en particular que consiste en agua potable captada del respectivo sistema de suministro público (RP), que comprende un sistema (20) de enfriamiento el cual se basa, con el fin de crear las condiciones térmicas adecuadas para enfriar dicho líquido para beber (L), sobre el fenómeno físico conocido como "efecto Peltier",
en donde dicho sistema (20) de enfriamiento comprende:
- una celda (21) Peltier;
- una unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial, que presenta una estructura en capas, del tipo sándwich, la cual integra dicha celda (21) Peltier con un primer (22) y un segundo (23) intercambiador de calor, asociados respectivamente con el lado (21a) caliente y con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier;
- un primer circuito (20') de enfriamiento, en el cual circula un fluido operativo (F), asociado con un lado (21a) caliente de la celda Peltier; y
- un segundo circuito (20”) de enfriamiento, asociado con un lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y apto para enfriar el líquido para beber (L); y
en donde dicho primer circuito (20') de enfriamiento es apto para extraer calor, por medio del fluido operativo (F) que circula en dicho primer circuito (20') de enfriamiento, desde el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier de tal manera que lo enfríe,
estando dicho aparato (10) de enfriamiento caracterizado porque el líquido para beber (L) que va a ser enfriado circula en dicho segundo circuito (20”) de enfriamiento asociado con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, y
porque dicho primer (22) y segundo (23) intercambiador de calor, integrado en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial que integra la celda (21) Peltier, comprende dos brechas o cámaras (22b', HR, 23b', CR) respectivas de forma laminar, definidas por la estructura en capas de dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial y que se extienden a lo largo del lado (21a) caliente y lado (21b) frío correspondientes de la celda (21) Peltier, de tal manera que permitan que dicho primer intercambiador (22) de calor y dicho segundo intercambiador (23) de calor respectivamente intercambien directamente el calor entre el fluido operativo (F) el cual circula en el primer circuito (20') de enfriamiento y el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier y entre el líquido para beber (L) el cual circula en el segundo circuito (20”) de enfriamiento y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier,
en donde dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento que integra la celda (21) Peltier y dichos dos intercambiadores (22, 23) de calor está sellada mediante una junta (31) apta para asegurar sellado hermético contra el flujo de salida del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L) el cual fluye de una forma laminar en las cámaras (22b', 23b') de dichos primer y segundo intercambiadores (22, 23) de calor,
en donde la estructura en capas de dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial que integra la celda (21) Peltier comprende y está definida por:
- dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, en particular de cobre, asociadas respectivamente con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda Peltier;
- dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo, en particular en material plástico, colocados respectivamente sobre dichas dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, formando cada uno de los dos cuerpos (22b, 23b) de cierre y la lámina (22a, 23a) adyacente de material térmicamente conductor entre sí las dos cámaras (22b', HR, 23b', CR), respectivamente para el flujo laminar del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L), de dicho primer intercambiador (22) de calor y dicho segundo intercambiador (23) de calor, integrados en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial, aptos respectivamente para intercambiar directamente el calor entre el fluido operativo (F) el cual circula en el primer circuito (20') de enfriamiento y el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier y entre el líquido para beber (L) el cual circula en el segundo circuito (20”) de enfriamiento y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, y
- dos láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales, de material térmicamente conductor, en particular grafito, colocadas en contacto directo con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, entre esta última y las láminas de material (22a, 23a) térmicamente conductor que forman con dichos cuerpos (22b, 23b) de cierre externo las cámaras (22b', 23b') para el flujo del fluido operativo (F) y del líquido para beber (L) a través de los intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32) de enfriamiento, con dichas láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales, de material térmicamente conductor, estando configuradas para mejorar el intercambio de calor entre el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y el fluido operativo (F) y el líquido para beber (L) los cuales fluyen de una forma laminar a través de los intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32) de enfriamiento y
en donde dichos dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo definen, en dichas cámaras (22b', 23b'), puntos de reversión (22', 23') del flujo laminar del fluido operativo (F) y/o del líquido para beber (L) los cuales atraviesan dichos intercambiadores (22, 23) de calor.
2. Aparato (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende dos bombas de circulación o agitadores (25', 25"), distintos, asociados respectivamente con dicho primer (20') y con dicho segundo (20") circuito de enfriamiento, por lo que dichas dos bombas (25', 25") de circulación son aptas respectivamente para mover y hacer circular el fluido operativo (F) en dicho primer circuito (20') de enfriamiento, y el agua potable (L) en dicho segundo circuito (20") de enfriamiento.
3. Aparato (10) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dichas dos bombas (25', 25") de circulación son aptas para ser controladas, una independientemente de la otra, en respuesta a la temperatura del fluido operativo (F), como se detecta en el primer circuito (20') de enfriamiento, y respectivamente a la temperatura del agua potable (L), como se detecta en el segundo circuito (20”) de enfriamiento, con el fin de mover y hacer circular el fluido operativo (F) en dicho primer circuito (20') de enfriamiento y el agua potable (L) en dicho segundo circuito (20”) de enfriamiento.
4. Aparato (10) para el enfriamiento de un líquido para beber (L) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un sistema (30) de gasificación para gasificar dicho líquido para beber (L), después de que se haya enfriado por medio de dicho sistema (20) de enfriamiento.
5. Aparato (10) para el enfriamiento de un líquido para beber (L) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho segundo circuito (20”) de enfriamiento comprende un tanque (28) de almacenamiento donde el líquido para beber (L), enfriado, se almacena (L), y en donde dicho tanque (28) de almacenamiento está configurado de tal manera que reciba en la entrada el líquido para beber (L), para ser enfriado, y para suministrar en la salida el líquido para beber (L), una vez enfriado, a una salida para el consumo por un consumidor.
6. Unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento con efecto Peltier que integra, en una estructura en capas del tipo sándwich:
- una celda (21) Peltier;
- un primer intercambiador (22) de calor, asociado con el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier, que comprende una primera brecha o cámara (22b', HR) respectiva, definida por dicha estructura en capas, apta para recibir el flujo de un primer fluido (F) con el fin de transferir calor desde el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier a dicho primer fluido (F) y por lo tanto calentarlo; y
- un segundo intercambiador (23) de calor, asociado con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, que comprende una segunda brecha o cámara (23b', CR) respectiva, definida por dicha estructura en capas, apta para recibir el flujo de un segundo fluido (L) con el fin de transferir calor desde dicho segundo fluido (L) al lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y por lo tanto enfriar dicho segundo fluido (L),
caracterizado porque cada una de dichas primera (22b', HR) y segunda cámaras (23b', CR) respectivamente de dicho primero (22) y dicho segundo (23) intercambiadores de calor, integrados en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento especial, tiene una forma laminar que se extiende a lo largo del lado (21a) caliente y lado (21b) frío correspondientes de la celda (21) Peltier, de tal manera que permita un intercambio directo del calor entre el primer fluido (F) el cual fluye de una forma laminar a través del primer intercambiador (22) de calor y el lado (21a) caliente de la celda (21) Peltier y del calor entre el segundo fluido (L) el cual fluye de una forma laminar a través del segundo intercambiador (23) de calor y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier,
en donde dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento que integra la celda (21) Peltier y dichos dos intercambiadores (22, 23) de calor está sellada por una junta (31) apta para asegurar un sellado hermético contra el flujo de salida del primer fluido (F) y del segundo fluido (L) los cuales fluyen en las cámaras (22b', HR, 23b', CR) de dicho primer y segundo intercambiadores (22, 23) de calor,
en donde la estructura en capas de dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento que integra dicha celda (21) Peltier y dichos intercambiadores (22, 23) de calor comprende y está definida por:
- dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, en particular de cobre, asociadas respectivamente con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda Peltier;
- dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo, en particular en material plástico, colocados respectivamente sobre dichas dos láminas (22a, 23a) de material térmicamente conductor, formando cada uno de los dos cuerpos (22b, 23b) de cierre y la lámina (22a, 23a) adyacente de material térmicamente conductor entre sí dicha primera (22b', HR) y dicha segunda cámara (23b', CR) respectivamente para el flujo laminar del primer fluido (F) a través de dicho primer intercambiador (22) de calor y el flujo laminar del segundo fluido (L) a través de dicho segundo intercambiador (23) de calor, y
- dos láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales de material térmicamente conductor, en particular grafito, colocadas en contacto directo respectivamente con el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier,
entre esta última y las láminas (22a, 23a) correspondientes de material térmicamente conductor las culas forman con dichos cuerpos (22b, 23b) de cierre externo las cámaras (22b', HR, 23b', CR) para el flujo del primer (F) y del segundo fluido (L) a través de los dos intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento, con dichas láminas (24a, 24b) relativamente delgadas adicionales de material térmicamente conductor que se configuran para mejorar el intercambio de calor entre el lado (21a) caliente y el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier y el primer (F) y el segundo fluido (L) los cuales fluyen a través de los intercambiadores (22, 23) de calor integrados en dicha unidad (32) de enfriamiento, y
en donde dichos dos cuerpos o envolturas (22b, 23b) de cierre externo definen, en dichas cámaras (22b', 23b'), puntos de reversión (22', 23') del flujo laminar de dicho primer fluido (F) y/o de dicho segundo fluido (L) los cuales atraviesan dichos intercambiadores (22, 23) de calor.
7. Unidad (32, D.I.C.SY.) de enfriamiento de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho primer fluido, el cual está sujeto al calor mientras fluye a través de dicho primer intercambiador (22) de calor asociado con el lado (21a) caliente de la celda Peltier (21), es un fluido operativo (F), y dicho segundo fluido, el cual está sujeto al frío mientras fluye a través de dicho segundo intercambiador (23) de calor asociado con el lado (21b) frío de la celda (21) Peltier, es un líquido para beber (L), en particular agua.
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