MX2012000719A

MX2012000719A - Aparato de refrigeracion.

Info

Publication number: MX2012000719A
Application number: MX2012000719A
Authority: MX
Inventors: Ian Tansley
Original assignee: True Energy Ltd
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-03-08
Also published as: EP2454539B1; BRPI1015971B1; MX338104B; GB0912286D0; DK2454539T5; AP3883A; EA027555B1; AP2012006111A0; GB2482993A; WO2011007162A3; KR20120049215A; MA33494B1; CA2767864C; HK1170020A1; KR101807171B1; BRPI1015971A2; EA201270161A1; GB2471865A; GB2482993B; GB201115918D0

Abstract

Se describe el refrigerador con aplicación específica, pero no exclusiva, en el área de almacenamiento y transporte de vacunas. Un refrigerador posee un recipiente de carga útil (20) dentro del cual se pueden almacenar los productos a una temperatura controlada. El recipiente de carga útil (20) está sumergido en un reservorio (21) que contiene agua. El reservorio posee un área que, cuando está en uso, se dispone más alto que el recipiente de carga útil. El medio de enfriamiento que puede comprender una unidad de refrigeración (30) contiene los elementos de enfriamiento (32) o una masa termal helada que puede enfriar el agua dentro del espacio de cabecera. Donde hay una unidad de refrigeración, el suministro de energía, normalmente energía solar, puede actuar como una fuente de energía de la unidad de refrigeración. Las realizaciones pueden comprender un compartimiento de congelación dispuesto próximo a los elementos de enfriamiento (32). Alternativamente, el área de enfriamiento puede comprender un tubo de múltiples conexiones dentro del recipiente de carga útil.

Description

APARATO DE REFRIGERACIÓN La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración. La presente invención se puede aplicar específicamente, pero no exclusivamente, a los aparatos de refrigeración utilizados para almacenar y transportar vacunas, alimentos u otros productos perecederos en la ausencia de un suministro fiable de electricidad.

Uno de los mayores problemas que las distribuidoras de vacunas enfrentan en países en desarrollo es la viabilidad de las vacunas que pueden ser destruidas por el almacenamiento a temperaturas inadecuadas. Por lo general, una vacuna puede ser almacenada entre +2° C y +8° C. Este problema es especialmente difícil en muchas regiones donde se debe mantener esta temperatura cuando no hay un suministro fiable (y potencialmente cualquier suministro) de energía eléctrica para operar el refrigerador, lo que resulta en una proporción inaceptablemente alta de las vacunas que se tornan ineficientes cuando llegan a su objetivo planteado. Los problemas semejantes surgen con el almacenamiento de alimentos en las mismas circunstancias.

Es normal que haya demanda por refrigeradores que usan las fuentes alternativas de energía, y que la generación fotovoltaica de electricidad a partir de la luz solar haya sido vista como la más promisora. El problema con cualquier dispositivo que depende del sol como una fuente de energía es que esa fuente está indisponible durante la noche. Convencionalmente, un aparato movido por energía solar se alimenta con una batería recargable que se recarga durante el día y que opera el aparato durante la noche. Sin embargo, se sabe que la vida de baterías recargables se disminuye debido a la exposición a altas temperaturas. La batería puede fallar sin aviso, lo que significa que el refrigerador puede dejar de funcionar, estropeando el contenido. La vida de la batería es típicamente mucho menor que la de otros componentes de un refrigerador: típicamente no más que cinco años para la batería mientras el refrigerador como un todo puede durar hasta veinte años.

En vista de los problemas citados más arriba, la Organización Mundial de la Salud (OMS) - la organización que establece los estándares para refrigeradores para vacunas - hoy en día alienta el uso de refrigeradores solares sin uso de baterías en la cadena de distribución de las vacunas en el futuro.

Con el fin de cumplir con este requisito, uno de los acercamientos es incluir un reservorio frío dentro del refrigerador separado del espacio de carga útil del refrigerador por una barrera térmica. El reservorio frío es una masa térmica que se enfría hasta una temperatura baja (tal vez, hasta -30°C) mientras está disponible la energía solar. Cuando la energía se torna indisponible, el reservorio puede absorber el calor del espacio de carga útil. Una desventaja importante de esta disposición es que es difícil mantener la temperatura de la carga útil dentro del rango de temperaturas requeridas. Este tipo de dispositivo presenta un riesgo específico de sobre-enfriamiento de la vacuna: la congelación puede resultar en su destrucción inmediata. Además, la congelación puede destruir o reducir el valor de algunos alimentos tales como verduras frescas o hacer explotar las botellas que contienen agua.

El objeto de esta invención es proveer un dispositivo de refrigeración que pueda operar con energía solar, pero que no dependa de las baterías, y que reduzca el riesgo para vacunas u otro contenido que se encuentra en él.

Con este fin, la presente invención proporciona un refrigerador que comprende un recipiente de carga útil dentro del cual se almacenan los productos a una temperatura controlada; un reservorio con aislamiento térmico dentro del cual se dispone el recipiente de carga útil, conteniendo dicho reservorio el agua que sumerge, por lo menos, parcialmente el recipiente de carga útil y se extiende dentro del espacio de cabecera el cual queda más alto que el recipiente de carga útil, y un medio de enfriamiento que puede enfriar el agua dentro del espacio de cabecera.

Como se sabe, el agua alcanza su densidad máxima a los 4° C. Por lo tanto, a medida que el agua enfríe en el espacio de cabecera hasta los 4°C, su densidad va aumentando y, por lo tanto, el agua tiende a descender hacia el hondo del reservorio. Considerando que la temperatura del recipiente de carga útil es igual a o alrededor de la temperatura del agua circundante, él se enfriará hasta los 4°C, que es la temperatura ideal para el almacenamiento de vacunas y de muchos otros productos. El recipiente de carga útil es separado de la unidad de refrigeración para evitar el riesgo de que su contenido (o de sus paredes) enfríe hacia el punto de congelación.

El medio de enfriamiento puede comprender una unidad de refrigeración que puede enfriar el agua dentro del espacio de cabecera, y una unidad de suministro de energía que puede actuar como la fuente de energía para la unidad de refrigeración. Típicamente, el suministro de energía incluye tales medios como células fotovoltaicas para convertir la luz solar en energía eléctrica.

En las realizaciones típicas de la presente invención, la unidad de refrigeración comprende un compresor movido por energía eléctrica. No obstante, las unidades de refrigeración que usan otras tecnologías de refrigeración pueden ser utilizadas con el fin de aumentar la eficiencia eléctrica del refrigerador. Un ejemplo de tal tecnología alternativa es el cooler Stirling que puede funcionar directamente en modo de energía solar.

Para minimizar el riesgo de que el espacio de carga útil se enfríe hasta una temperatura muy baja, el refrigerador posee una unidad de refrigeración que aún puede incluir un sensor dispuesto para detectar la formación de hielo en el recipiente. Al detectar la formación del hielo, el sensor interrumpe el funcionamiento de la unidad de refrigeración.

En las realizaciones alternativas de la presente invención, el medio de resfriamiento comprende una masa termal cuya temperatura, cuando está en uso, es inferior a la temperatura objetivo del espacio de carga útil. Esto puede proporcionar un refrigerador de fácil construcción y que no tiene partes móviles en operación. Por ejemplo, la masa termal puede ser hielo. Tal disposición se puede usar sola o en combinación con una unidad de refrigeración. Esta combinación dentro del medio de enfriamiento puede enfriar el refrigerador hasta su temperatura operacional mejor o más rápidamente que la unidad de refrigeración sola.

Tales realizaciones de la invención pueden comprender un compartimiento para recibir la masa termal en comunicación térmica con el agua del espacio de cabecera. Por ejemplo, el compartimiento puede ser adecuado para recibir hielo. Alternativamente, la masa termal puede ser sumergida en agua dentro del espacio de cabecera. En este último caso, la masa termal puede ser una bolsa térmica de hielo.

El espacio de carga útil se puede disponer dentro del área de enfriamiento. Por ejemplo, él puede ser sumergido dentro del área de enfriamiento. Alternativamente, el área de enfriamiento se puede disponer dentro del espacio de carga útil. El área puede incluir un o más tubos que llevan el agua y se extienden a través del espacio de carga útil, por ejemplo, en forma de un tubo con múltiples conexiones. Esta disposición puede ser más sencilla cuanto a su construcción, pero la tasa de transferencia de calor desde el espacio de carga útil hasta el agua puede ser menor.

El espacio de cabecera se puede disponer directamente por encima del recipiente de carga útil. En tales realizaciones, el recipiente de carga útil posee una apertura y un cierre como una puerta de un lado del recipiente de carga útil. Alternativamente, el espacio de cabecera se puede disponer de un lado del recipiente de carga útil. En tales realizaciones, el recipiente de carga útil normalmente posee una apertura y un cierre como una puerta por encima del recipiente de carga útil.

Más típicamente, el espacio de carga útil dentro del recipiente de carga útil está en una comunicación térmica estrecha con el agua del reservorio. Esto garantiza que la carga útil se mantenga a una temperatura próxima a la del agua. Preferiblemente, el reservorio está térmicamente aislado para minimizar la transferencia de calor entre el agua dentro del reservorio y el entorno del refrigerador.

Las realizaciones de la presente invención aún pueden comprender un compartimiento de congelación. Típicamente, el compartimiento de congelación está en comunicación térmica estrecha con el elemento de enfriamiento de la unidad de refrigeración. Esto garantiza que él se enfríe hasta una temperatura significativamente más baja que la del agua. El compartimiento de congelación puede poseer una apertura que se cierra por una porta isotérmica. La puerta isotérmica puede cerrar o no cerrar el recipiente de carga útil.

La forma ventajosa de realización de la presente invención puede comprender una caja externa dentro de la cual se dispone un revestimiento que contiene el agua. El revestimiento se puede hacer con material plástico flexible.

A continuación se describen en detalle las realizaciones de la presente invención a titulo de ejemplo y con referencia a los dibujos que las acompañan.

Figura 1 es un gráfico de la densidad del agua contra temperatura.

Figuras 2 y 3 son las vistas frontal y lateral de un refrigerador de carga frontal, representando la primera realización de la presente invención.

Figuras 4 y 5 son las vistas frontal y lateral del refrigerador de carga superior, representando la segunda realización de la presente invención.

Figura 6 es la vista lateral del refrigerador de carga superior y del compartimiento de congelación, representando la tercera realización de la presente invención.

Figura 7 es la vista lateral del refrigerador de carga superior y del compartimiento de congelación, representando la cuarta realización de la presente invención.

Figura 8 es una sección esquemática de la quinta realización de la presente invención; y Figura 9 es un gráfico que demuestra las alteraciones en la temperatura del espacio de carga útil de una realización de la presente invención.

Figuras 10 y 1 1 son las vistas seccionales del refrigerador de carga frontal, representando la sexta realización de la presente invención.

Figuras 12 y 13 son las vistas seccionales del refrigerador de carga superior, representando la séptima realización de la presente invención.

Figura 14 es la vista seccional de la octava realización de la presente invención; y Figuras 15a y 15c son las vistas ortográficas de un revestimiento a prueba de agua, usado en una realización de la presente invención.

El funcionamiento de la realización se basa en las propiedades anómalas del agua bien conocidas: a saber, el agua alcanza su densidad máxima a aproximadamente 4°C, según se muestra en la Figura 1. Esto significa que un tanque de agua que se enfría próximo a su superficie formará un gradiente de temperatura por medio de que el agua hacia el hondo del tanque se aproximará a 4°C. La temperatura en el hondo del tanque no quedará por debajo de este valor, a menos que la mayor parte del agua en el tanque se congele.

A continuación se describe la primera realización del refrigerador de la presente invención con referencia a las Figuras 2 y 3. g La realización comprende una caja protectora 10 la cual, en esta realización, por lo general, está en forma de un cubo vertical. La caja protectora es construida para ser un reservorio que, cuando está en uso, contiene un volumen de agua dentro del espacio interno 12. Por ejemplo, la caja protectora 10 puede ser hecha como un molde rotativo de solo una pieza de material plástico. El material isotérmico 14 se encuentra en las superficies externas de la caja protectora 10 con el fin de minimizar el flujo de calor a través de la caja protectora hasta o desde el agua contenida dentro de ella. El agua llena en gran parte el espacio interno 12, pero se puede dejar un pequeño espacio sin llenar para permitir la expansión.

El espacio de carga útil 20 se forma dentro de la cajá protectora 10. El espacio de carga útil 20 se encuentra dentro de una caja generalmente en formato de cubo 22 la cual posee una cara abierta que se abre horizontalmente hacia fuera de la caja protectora. El volumen típico del espacio de carga útil en las realizaciones puede estar en el rango de 50 a 100 litros, pero las otras realizaciones pueden tener las capacidades mayores o menores para fines específicos. Las otras caras se encuentran dentro de la caja protectora 10 y sumergidas en agua que se encuentra dentro de la caja protectora 10. Las caras sumergidas de la caja cúbica 22 no poseen el aislamiento térmico para que queden en comunicación térmica con el agua circundante en el área de enfriamiento del reservorio. Opcionalmente, la caja 22 puede ser parte integral de la caja protectora 10. Cuando el refrigerador está pronto para uso, el espacio de carga útil 20 se extiende desde la superficie más próxima inferior del espacio interno 12 de la caja protectora hasta la mitad de la distancia entre la superficie inferior y la superficie superior del espacio interno 12.

La puerta 24 se monta en la caja protectora 10. La puerta 24 se abre para tener acceso al espacio de carga útil 20 a través de la cara abierta. El material isotérmico se encuentra en la puerta 24 de modo que, cuando la puerta está cerrada, ella minimiza la cantidad de calor que se puede transferir a través de ella hacia dentro o hacia fuera del espacio de carga útil 20.

La unidad de refrigeración 30 se encuentra en la superficie superior de la caja protectora 10. En esta realización, la unidad de refrigeración es una unidad de enfriamiento convencional basada en un compresor eléctrico. La unidad de refrigeración 30 posee un elemento de enfriamiento 32 que se extiende hacia dentro del espacio interno 12 de la caja protectora 10 y está sumergido en agua. El elemento de enfriamiento 32 se dispone en el espacio de cabecera llenado con agua por encima de la caja 22 de modo que él esté separado de la caja 22 por una capa de agua y igualmente separado de la superficie inferior del espacio interno 12. (Alternativamente, la unidad de refrigeración puede comprender un evaporador tipo wrap-up que circunda el espacio de cabecera). Una sonda de detección de hielo 36 está eléctricamente conectada para controlar la unidad de refrigeración 30 según lo descrito abajo.

El refrigerador posee un suministro de energía externo para alimentar la unidad de refrigeración 30. La energía puede ser suministrada por la electricidad doméstica (proveniente de la red eléctrica o del generador local) en la ausencia de luz solar. La energía también puede ser suministrada por los paneles fotovoltaicos que pueden alimentar la unidad de refrigeración 30 sin la necesidad de suministro de la energía eléctrica por la red eléctrica durante los días soleados.

A continuación se describe el funcionamiento del refrigerador.

Cuando se enciende el refrigerador, podemos suponer que la temperatura de toda el agua es igual a o alrededor de la temperatura. La unidad de refrigeración 30 enfría su elemento de refrigeración 32 hasta la temperatura que típicamente está muy por debajo del punto de congelación del agua - por ejemplo, -30°C. Esto, a su vez, hace que también enfríe el agua en el entorno inmediato del elemento de enfriamiento. A medida que el agua se enfría, su densidad aumenta. Esto provoca un efecto cuando el agua enfriada desciende en la caja protectora 10, desplazando el agua más caliente que se encuentra abajo. Dicha agua más caliente sube y, a su vez, también se enfría. La temperatura media de toda el agua dentro de la caja protectora 10 cae. Sin embargo, una vez que la temperatura del agua que circunda el elemento de enfriamiento 32 se aproxima a 4°C, el efecto aumenta. Eso hace que la parte inferior del agua quede comparativamente estancada con la temperatura de aproximadamente 4°C. La temperatura del agua en el entorno inmediato del elemento de enfriamiento puede caer por debajo de este valor o el agua puede incluso congelar. No obstante, el hielo formado será menos denso que el agua más caliente abajo, por eso el hielo se moverá hacia arriba. El hielo puede continuar formándose y extendiéndose hacia abajo a medida que el enfriamiento continúa. Una vez que el hielo en expansión alcanza y es detectado por la sonda de hielo 36, el suministro de energía de la unidad de refrigeración 30 será interrumpido para que el hielo no se forme más. En esta realización, hay aún una capa transparente de agua líquida entre la parte inferior del hielo y la parte superior de la caja 22, la caja 22 y cualquier cosa dentro del espacio de carga útil permaneciendo por encima del punto de congelación del agua. Sin embargo, hasta qué punto el hielo puede expandir en cualquier una de las realizaciones sin dañar potencialmente la carga útil se podrá determinar por medio de los experimentos.

Una vez que la unidad de refrigeración se apaga, suponiendo que la temperatura ambiente es superior a la del agua, la energía pasará a través de las paredes de la caja protectora 10 hacia el agua que comenzará a calentar. Al contrario del proceso de enfriamiento, el agua en la parte inferior de la caja protectora 10 tiende a quedar alrededor de 4°C mientras el hielo se derrite. Después del derretimiento completo, el agua continuará calentándose, pero el agua a una temperatura de por encima de 4°C tiende a subir hacia la superficie de la caja protectora 10. Por lo tanto, el espacio de carga útil 20 se mantendrá a una temperatura igual a o alrededor de 4°C el mayor tiempo posible. Como se sabe, una grande cantidad de energía es necesaria para derretir el hielo - el calor latente de fusión. Esto actúa como un disipador de una grande cantidad de energía que se absorbe por el agua, la carga útil manteniéndose a una temperatura substancialmente constante durante el tiempo en el que el hielo derrite. Por lo tanto, la carga útil del refrigerador se mantiene a una temperatura de alrededor de 4°C que es la temperatura ideal para almacenar vacunas, alimentos y bebidas.

Las Figuras 4 y 5 muestran la segunda realización de la presente invención: básicamente, esta realización posee los mismos componentes que la primera realización. Sin embargo, su disposición es un poco diferente. En la descripción a continuación, los números de los componentes de la segunda realización serán mayores en 100 que los componentes correspondientes de la primera realización.

En la segunda realización, la cajá protectora 110 es comparativamente más baja y más ancha en su forma que la de la primera realización. La apertura de la caja 122 es hacia arriba y la puerta 124 se abre hacia arriba. El agua circunda la caja por todos los lados excepto la apertura superior con el espacio interno 112, incluyendo un volumen adicional adyacente a un lado de la caja 122. Una cámara adicional 160 que también contiene agua se dispone en la superficie superior de la caja 122 por encima del volumen adicional del espacio de cabecera y adyacente a la puerta 124. El pasaje 162 interconecta la cámara adicional 160 y el volumen adicional del espacio interno 112, permitiendo que el agua pase entre ellos. Un sensor de hielo 136 se dispone adyacente al pasaje 162 dentro del espacio interno 112.

La unidad de refrigeración 130 se dispone en la superficie superior de la cámara adicional 160 con el elemento de enfriamiento 132 extendiéndose desde ella hacia dentro de la cámara adicional 160.

Esta realización funciona de la misma manera que la descrita arriba. El agua que se enfría dentro de la cámara adicional, pasa hacia el espacio interno 112 a través del pasaje 162. Como antes, el agua que es más densa - o sea, alrededor de 4°C - desciende dentro del espacio interno 112 para enfriar la caja 122 y la carga útil dentro de ella.

La tercera realización demostrada en la Figura 6 corresponde íntimamente a la primera realización de las Figuras 2 y 3 mientras la cuarta realización de la Figura 7 corresponde íntimamente a la segunda realización de las Figuras 4 y 5. Por lo tanto, se describirán solamente las características adicionales.

La tercera y la cuarta realización añaden la capacidad de mantener los productos congelados en comparación con la primera y la segunda realización. El compartimiento de congelación está en contacto térmico estrecho con el elemento de enfriamiento de modo que él se enfría hasta la temperatura muy por debajo de la del agua.

En la tercera realización se provee el compartimiento de congelación 50 cuya construcción es semejante a la del espacio de carga útil 50 y, de manera semejante, posee una apertura horizontal que se cierra por la puerta 24. El compartimiento de congelación 50 se dispone directamente por encima del espacio de carga útil muy próximo a o circundado por elemento de enfriamiento 32 de la unidad de refrigeración 30.

En la cuarta realización, la apertura del compartimiento de congelación 150 es horizontal y se encuentra por encima de la del espacio de carga útil 120. En la cuarta realización, la apertura del compartimiento de congelación 150 es horizontal y se sitúa al lado de la del espacio de carga útil 120. El compartimiento de congelación 150 se dispone dentro de la cámara adicional 160, próximo a o circundado por el elemento de enfriamiento 132 de la unidad de refrigeración 130. En esta realización, el compartimiento de congelación 150 posee una puerta térmicamente aislada 152 que se separa de la puerta 124 del espacio de carga útil 120. La puerta 152 cierra la apertura horizontal del compartimiento de congelación 150.

En la quinta realización demostrada en la Figura 8 la construcción es un poco diferente de las realizaciones anteriores, pero funciona con base en los mismos principios.

En esta realización, el reservorio comprende un compartimiento superior 210 montado por encima del recipiente de carga útil 220 para formar el espacio de cabecera. El depósito incluye un primerio y un segundo ducto de agua 212, 214 que, por lo general, cuando están en uso, se extienden hacia abajo, hacia dentro del recipiente de carga útil 220. El primer ducto 214 se abre hacia dentro del espacio de cabecera en o próximo a la pared inferior. Dentro del recipiente de carga útil 220, un tubo con múltiples conexiones 26 se conecta para fluir en paralelo entre dos ductos 212, 214. La unidad de refrigeración dispone de elementos de enfriamiento 232 que poden enfriar el agua dentro del espacio de cabecera.

Como en las realizaciones anteriores, el agua más caliente tiende a fluir hacia el hondo del reservorio - en este caso, hacia los ductos 212, 214 y el tubo 216 dentro del recipiente de carga útil 220 donde el calor puede ser cambiado entre el agua dentro del reservorio y el contenido del recipiente de carga útil 220. Por lo tanto, establece-se el proceso termosifón que transfiere el calor del recipiente de carga útil hacia el espacio de cabecera a medida que la temperatura del recipiente de carga útil cae hasta los 4°C.

En otras realizaciones, puede haber varios recipientes de carga útil dentro del depósito, permitiendo que los productos a ser transportados se mantengan separados.

Según muestra la Figura 9, cuando la unidad de refrigeración 30, 130 se encienda, (O en el eje X), la temperatura en el espacio de carga útil 20, 120 (según muestra el trazado 40) cae rápidamente hasta los 4°C cuando la temperatura se estabiliza (a 42). La temperatura no baja significativamente a pesar de que la unidad de refrigeración 30 continúe funcionando. A 44, la unidad de refrigeración se para. Entonces, la temperatura en el espacio de carga útil 20 sube muy lentamente durante un período considerable de tiempo antes de comenzar a subir más rápidamente. En el ejemplo demostrado en la Figura 9, la unidad de refrigeración funciona durante 9 horas y 40 minutos antes que el espacio de carga útil alcance el valor máximo tolerable de 8°C. Aproximadamente una hora más tarde, la temperatura cae hasta los 4°C. Entonces, la unidad de refrigeración 30, 130 funciona durante aproximadamente 34 horas más, siendo que la temperatura no baja significativamente. Hasta el momento en que la unidad de refrigeración 30, 130 se para, aproximadamente 58 horas pasan sin aumento significativo de la temperatura. Entonces la temperatura empieza a subir, pero pasan más de 16 horas antes que el valor máximo permisible de 8°C sea alcanzado.

Este desempeño va más allá de lo que se requiere por la OMS para el almacenamiento de vacunas y es idealmente adecuado para el uso con el suministro de energía que usa la energía proveniente de la luz solar. Esto es mucho más que adecuado para mantener el contenido a una temperatura necesaria durante la noche y, en caso que sea necesario, durante el período de tiempo nublado cuando el suministro de energía es limitado. Debe señalarse que este nivel de desempeño se alcanza sin ninguna fuente de energía de soporte como batería recargable.

La descripción arriba presupone que la densidad máxima del agua ocurre a 4°C lo que es el caso de agua pura. La temperatura a la que la densidad máxima ocurre puede ser alterada, introduciendo las impurezas en el agua. Por ejemplo, se la sal se añade al agua en una concentración de 3,5% (aproximadamente, la del agua del mar), entonces la densidad máxima ocurre a una temperatura próxima de 2°C. Esto se puede usar para ajusfar la temperatura del espacio de carga útil para aplicaciones específicas.

Además, las Figuras 10 a 13 muestran las realizaciones alternativas más sencillas de la presente invención. La realización de las Figuras 1 1 y 12 es semejante a la cuarta realización. En cada caso, la unidad de refrigeración 30, 130 y el elemento de enfriamiento asociado 32, 132 se omiten. Por consiguiente, ninguna fuente de energía eléctrica es necesaria.

En lugar de esto, la realización de las Figuras 10 y 1 1 provee el compartimiento a prueba de agua. El compartimiento se extiende hacia dentro del espacio de cabecera en el mismo lugar que el compartimiento de congelación 50, 150 de las realizaciones anteriores. El espacio dentro del compartimiento 64 se puede acceder desde la apertura que se cierra por la puerta 24, 152 de la misma manera que los compartimientos de congelación 50, 150. El material del compartimiento 64 se escoge para tener una alta conductividad térmica a fin de garantizar la transferencia de calor eficiente entre el contenido del compartimiento 64 y el agua que lo circunda.

Cuando está en uso, el compartimiento 64 se llena con el material helado 66, 166. La temperatura del material helado 66, 166 es inferior a la temperatura operacional objetivo del espacio de carga útil 20, 120. Típicamente, la temperatura está muy por debajo de 0°C. La temperatura de cerca de -18°C se puede obtener, colocando el material en un congelador de alimentos convencional antes de uso, y la temperatura de -30°C o más baja emularía el efecto de la unidad de refrigeración 32, 132 de las realizaciones anteriores. De manera semejante a la transferencia de calor desde el agua hacia el elemento de enfriamiento 32, 132 de las realizaciones anteriores, el calor se absorbe por el material helado del agua a través del material del compartimiento 64. Así, el espacio de carga útil 20, 120 se enfría por el agua densa enfriada hasta aproximadamente 4°C (o hasta otra temperatura a que el agua y cualquier un de sus aditivos quedan más densos).

El material helado puede ser cualquier cosa con la masa termal adecuada. Sin embargo, el hielo es especialmente adecuado porque está prontamente disponible y posee el calor latente de fusión ventajosamente alto. El hielo puede ser en forma de bolsas térmicas de hielo estándar de 0,6 litros 166 que se usan en el transporte y almacenamiento de materiales médicos. En caso de que se utilicen las bolsas térmicas de hielo, el compartimiento puede ser totalmente excluido, disponiendo las bolas térmicas directamente dentro del agua del espacio de cabecera, según muestran las Figuras 12 y 13. (Por supuesto, la realización de las Figuras 12 y 13 y las realizaciones de las Figuras 10 y 11 podrían ser modificadas, excluyendo el compartimiento).

La Figura 14 muestra una realización más que utiliza la masa termal. En esta realización, un recipiente 36 se dispone por encima del recipiente de carga útil 320 sumergido en agua dentro del espacio de cabecera. El recipiente 364 está hecho de un material que permite que el calor se transfiera desde el agua dentro del espacio de cabecera hacia su contenido. El recipiente 364 posee una apertura a través de que se puede acceder a su interior desde fuera del refrigerador, siendo que la apertura se cierra por una cubierta isotérmica 352. En esta realización, cuando el refrigerador está en' uso, la cara de la apertura es para arriba.

Esta realización funciona de una manera semejante a las realizaciones descritas arriba que usan la masa termal. El material helado 366, normalmente hielo, se inserta en el recipiente 364 a través de la apertura. Entonces el calor se desplaza desde el agua del espacio de cabecera hacia el hielo dentro del recipiente, enfriando el agua y el contenido del recipiente de carga útil 320 de acuerdo con los principios descritos arriba. La disposición de la apertura demostrada en la Figura 14 permite que el hielo se inserte en el recipiente más rápido y más fácil.

Se supone que el refrigerador con el espacio de carga útil de 60 litros se puede mantener dentro del rango de temperaturas necesarias entre 7 y 30 días con la condición de 100 litros de hielo para alcanzar el límite máximo de este rango.

Evidentemente, en todas las realizaciones de la presente invención, la exigencia principal es que el agua se mantenga dentro del refrigerador para evitar evaporación y vaciamiento. Esto puede ser difícil de lograr para un refrigerador que probablemente sufrirá choques y manoseo inadecuado durante el transporte en vehículos inadecuados por carreteras en condiciones precarias o incluso fuera de carreteras. Por lo tanto, una realización del sistema de construcción del refrigerador de la presente invención provee una caja protectora externa que proporciona la forma general, resistencia estructural y aislamiento térmico y reviste la caja protectora con el revestimiento a prueba de agua 80 hecho de material plástico flexible. Este revestimiento se muestra en las Figuras 15a a 15c.

Se debe entender que el revestimiento 80 tendrá el formato y las dimensiones de acuerdo con la realización especial en que él se usa, y que las figuras muestran solamente una configuración a título de ejemplo. El ejemplo demostrado en las Figuras 15a 5c será adecuado para el refrigerador de carga frontal. Él comprende el espacio de cabecera 82, el tubo de llenado 84 y una depresión 86 dentro de la cual se sitúa el espacio de carga útil. El peso del agua hace desviar el material de revestimiento 80 para acomodarse próximo al espacio de carga útil, garantizando la transferencia eficiente del calor entre el espacio de carga útil y el agua dentro del revestimiento 80. En caso de que el revestimiento se vacíe, él puede ser reemplazado rápidamente y a bajo costo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. El refrigerador caracterizado por comprender: a) un recipiente de carga útil dentro del cual se pueden almacenar los productos a una temperatura controlada; b) un reservorio que contiene agua dentro de él, siendo que dicho reservorio comprende la parte de enfriamiento en comunicación térmica con el recipiente de carga útil que, cuando está en uso, se dispone más alto que el recipiente de carga útil; y c) medio de enfriamiento que puede enfriar el agua dentro del espacio de cabecera.

2. El refrigerador según el párrafo 1 en el que el medio de enfriamiento comprende una unidad de refrigeración.

3. El refrigerador según el párrafo 2 caracterizado por aún comprender el suministro de energía que puede actuar como la fuente de energía de la unidad de refrigeración.

4. El refrigerador según el párrafo 3 en el que el suministro de energía comprende un medio de conversión de la luz solar en energía eléctrica.

5. El refrigerador según el párrafo 4 en el que el medio de conversión de la luz solar en energía eléctrica comprende las múltiples células fotovoltaicas.

6. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 3 a 5 en el que el suministro de energía obtiene la energía de una fuente de energía externa.

7. El refrigerador según el párrafo 3 en el que la fuente de energía externa es la electricidad doméstica.

8. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 2 a 7 en el que la unidad de refrigeración comprende un compresor movido por electricidad.

9. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 2 a 7 en el que la unidad de refrigeración comprende un cooler Stirling.

10. El refrigerador según el párrafo 9 en el que el cooler Stirling funciona directamente en modo de energía solar.

11. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 2 a 10 caracterizado por aún comprender un sensor dispuesto para detectar la formación de hielo en el reservorio.

12. El refrigerador según el párrafo 11 en el que el sensor interrumpe el funcionamiento de la unidad de refrigeración al detectar la formación de hielo. 22

13. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos anteriores en el que el medio de enfriamiento comprende la masa termal cuya temperatura, cuando está en uso, está por debajo de la temperatura objetivo del espacio de carga útil.

14. El refrigerador según el párrafo 13 en el que la masa termal es hielo.

15. El refrigerador según el párrafo 13 o 14 caracterizado por incluir un compartimiento para recibir la masa termal.

16. El refrigerador según el párrafo 13 o 14 en el que la masa termal está sumergida dentro del espacio de cabecera.

17. El refrigerador según el párrafo 15 en el que la masa termal es una bolsa térmica de hielo.

18. El refrigerador según cualquier párrafo anterior en el que el espacio de carga útil se dispone dentro del área de enfriamiento.

19. El refrigerador según el párrafo 19 en el que el espacio de carga útil está sumergido en el área de enfriamiento.

20. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 1 a 17 en el que el área de enfriamiento se encuentra dentro del espacio de carga útil.

21. El refrigerador según el párrafo 20 en el que el área de enfriamiento incluye un o más tubos que llevan el agua y se extienden a través del espacio de carga útil.

22. El refrigerador según cualquier párrafo anterior en el que el espacio de cabecera, cuando está en uso, se dispone directamente por encima del recipiente de carga útil.

23. El refrigerador según el párrafo 22 en el que el recipiente de carga útil comprende una apertura y un cierre situados de un lado del recipiente de carga útil cuando el refrigerador está en uso.

24. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 1 a 21 en el que el espacio de cabecera, cuando está en uso, se dispone de un lado del recipiente de carga útil.

25. El refrigerador según el párrafo 24 en el que el recipiente de carga útil comprende una apertura y un cierre situados por encima del recipiente de carga útil cuando el refrigerador está en uso.

26. El refrigerador según el párrafo 25 en el que el cierre es una puerta térmicamente aislada, dispuesta en el reservorio.

27. El refrigerador según cualquier párrafo anterior en el que el espacio de carga útil dentro del recipiente de carga útil está en comunicación térmica estrecha con el agua en el reservorio. 24

28. El refrigerador según cualquier párrafo anterior en el que el reservorio está térmicamente aislado para minimizar la transferencia de calor entre el agua dentro del reservorio y el entorno del refrigerador.

29. El refrigerador según cualquier párrafo anterior caracterizado por aún comprender un compartimiento de congelación.

30. El refrigerador según el párrafo 29 en el que el compartimiento de congelación está en comunicación térmica estrecha con el medio de enfriamiento.

31. El refrigerador según el párrafo 29 o 30 en el que el compartimiento de congelación posee una apertura que se cierra por una puerta térmicamente aislada.

32. El refrigerador según cualquier uno de los párrafos 29 a 31 en que lá puerta térmicamente aislada también cierra el recipiente de carga útil.

33. El refrigerador según cualquier párrafo anterior caracterizado por comprender una caja protectora externa dentro de la cual se encuentra el revestimiento que contiene agua.

34. El refrigerador según el párrafo 33 en el que el revestimiento es hecho de material plástico flexible.

35. El refrigerador según el párrafo 33 o 34 en el que la caja protectora externa provee la resistencia estructural y el aislamiento térmico del refrigerador.