WO2011148019A1 - Baño térmico portátil - Google Patents

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WO2011148019A1
WO2011148019A1 PCT/ES2011/070367 ES2011070367W WO2011148019A1 WO 2011148019 A1 WO2011148019 A1 WO 2011148019A1 ES 2011070367 W ES2011070367 W ES 2011070367W WO 2011148019 A1 WO2011148019 A1 WO 2011148019A1
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channel
liquid
thermal bath
portable thermal
heating
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PCT/ES2011/070367
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Inventor
Enrique MARTÍN-LORENTE RIVERA
Miguel TEJEDO MADUEÑO
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/06—Portable or mobile, e.g. collapsible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/04—Heat insulating devices, e.g. jackets for flasks

Definitions

  • the present invention pertains to the field of liquid heating devices with means for producing heat, and more specifically to portable water heaters.
  • the main object of the present invention is a portable thermal bath that allows the uniform heating of a liquid, maintaining its constant temperature throughout its entirety indefinitely over time, and keeping said liquid in static conditions, without turbulence or liquid flow movements.
  • thermostats whose operation is based on a continuous cut and reset of their devices to return to reach the required temperature in the liquid, which causes important temperature changes, mainly due to the hysteresis of any thermostat.
  • thermostats involve reading, by means of a probe, the water temperature. Depending on the location of the probe (vertical - horizontal coordinates), a temperature reading is obtained, which may or may not coincide with the one we want to achieve. Otherwise, if the probe is immersed in the bottom of the channel, the thermostat will be governed by the temperature at the bottom of the channel and not by the temperature in the area of the channel where experiments are usually carried out, it is say, on the surface.
  • thermostats generally have a pump for the recirculation of the liquid, which causes turbulence and undesirable flow movements.
  • the aforementioned drawbacks are solved by providing a portable thermal bath of reduced dimensions and light weight, of special application in laboratory experiments and research centers, by means of which it is possible to heat a liquid uniformly throughout its extension, with temperature variations below ⁇ 0.5 S C, said liquid remaining static and still, without unnecessary movements or turbulence.
  • the portable thermal bath, object of the present invention comprises:
  • - a channel, preferably with an elongated "U” shaped configuration, inside which is a volume of liquid to be heated,
  • resistive heating cable located on the outer face of the channel, and which is connected to an external power supply that provides electrical energy producing its heating and allowing the temperature of the liquid to be regulated
  • an insulating layer preferably of polyurethane, arranged subsequently below the heating cable, wrapping the outer surface of the channel, adapted to make the outside ambient temperature less influential, as well as preventing the escape of heat, so that said heat is transmitted completely towards the canal, heating the liquid contained inside.
  • the power supply is adapted for manual regulation of the liquid temperature, without modifying the voltage and intensity values transmitted to the heating cable.
  • thermostats therefore eliminates the use of probes.
  • the channel is made of methacrylate, which provides optimum transparency, resistance and tolerance properties over a wide range of temperatures, approximately between -90 Q C and 85 Q C, and can be made of any other material that supports temperatures at Let him go to work on each experiment.
  • the channel can have a variable shape and dimensions depending on the application to which it will be intended.
  • Figure 1 Shows a general perspective view of the portable thermal bath object of the invention.
  • Figure 2.- Shows a plan view of the portable thermal bath.
  • Figure 3. Shows a sectional side view of the portable thermal bath where you can see the heating cable between the channel and the insulating layer.
  • the portable thermal bath (1) comprises:
  • resistive heating cable (3) shown in figures 2 and 3, located on the outer face of the channel (2), uniformly distributed along its surface, as a "radiant floor”, connected to a external power supply (1 1) that provides electric power by producing its heating, and by means of which it is possible to regulate the temperature of the liquid (10) without modifying the voltage and intensity values transmitted to the heating cable (3),
  • an insulating layer (4) of polyurethane arranged below the heating cable (3), wrapping the outer surface of the channel (2), adapted to make the outside ambient temperature less influential, as well as preventing heat loss, of so that said heat is transmitted entirely to the channel (2), and
  • the heating cable (3) extends up to four times the length of the channel (2), so that the heating of the latter is ensured in all its points, as can be seen in Figure 2. According to the results obtained in an amphibian larval rearing experiment, a maximum temperature variation of the liquid (10) between the lower and upper part of the channel (2) of ⁇ 0.2 9 C has been recorded, while the variation maximum along the channel (2) is ⁇ 0.5 S C.
  • the portable thermal bath (1) described here also stands out for its small size and light weight, making it suitable for transport in a simple and convenient way, without having to be limited exclusively to its installation in a laboratory or research center.

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Abstract

De especial aplicación en experimentos de laboratorio y centros de investigación, permite calentar un líquido (10) de manera uniforme a lo largo de toda su extensión, con unas variaciones de temperatura por debajo de los ±0.5ºC, permaneciendo dicho líquido (10) en condiciones estáticas, comprendiendo un canal (2) en cuyo interior se encuentra un volumen de líquido (10) a calentar; un cable calefactor (3) resistivo, situado en la cara exterior del canal (2), conectado a una fuente de alimentación (11) externa que le aporta energía eléctrica produciendo su calentamiento y mediante la cual es posible regular la temperatura del líquido (10); y una capa aislante (4) dispuesta interiormente a continuación del cable calefactor (3), adaptada para hacer menos influenciable la temperatura ambiente exterior, así como evitar la pérdida de calor, de forma que dicho calor sea transmitido íntegramente hacia el canal (2) calentando éste a su vez el líquido (10).

Description

BAÑO TERMICO PORTATIL
D E S C R I P C I O N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los dispositivos calentadores de líquidos con medios para producir calor, y más concretamente a calentadores de agua portátiles.
El objeto principal de la presente invención es un baño térmico portátil que permite el calentamiento uniforme de un líquido, manteniendo su temperatura constante a lo largo de toda su extensión de forma indefinida en el tiempo, y permaneciendo dicho líquido en condiciones estáticas, sin turbulencias ni movimientos del caudal de líquido.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente son conocidos en el estado del arte aparatos calentadores de líquidos, principalmente agua, de especial aplicación en laboratorios de investigación y análisis, fábricas de productos químicos o farmacéuticos, clínicas, hospitales, etc. Dichos calentadores de agua existentes actualmente en el mercado tienen entre otros los siguientes inconvenientes:
- Calientan el agua con un elemento calefactor y la recirculan con una bomba con el fin de que la temperatura sea homogénea, esto implica movimiento del fluido, lo cual no es apto para este tipo de experimentos.
- Emplean termostatos, cuyo funcionamiento se basa en un continuo corte y rearme de sus dispositivos para volver a alcanzar la temperatura requerida en el líquido, lo que provoca unos cambios importantes de temperatura, debido principalmente a la histéresis propia de cualquier termostato.
- El uso de termostatos implica la lectura, mediante una sonda, de la temperatura del agua. En función de la ubicación de la sonda (coordenadas verticales - horizontales), se obtiene una lectura de temperatura, que puede coincidir o no, con la que queremos conseguir. De otra forma, si la sonda se encuentra inmersa en el fondo del canal, el termostato se regirá por la temperatura en el fondo del canal y no por la temperatura en la zona del canal donde de forma habitual se llevan a cabo los experimentos, es decir, en la superficie.
- Dichos termostatos presentan generalmente una bomba para la recirculación del líquido, lo que provoca turbulencias y movimientos del caudal indeseables.
- Uso de resistencias eléctricas de inmersión situadas dentro del líquido a calentar, las cuales producen también unas variaciones de temperatura del líquido muy grandes entre diferentes partes del recipiente, que dependiendo de la longitud, volumen-superficie del canal-líquido y potencia del elemento calefactor, pueden ser del orden de 4 y 5eC.
- Presentan grandes dimensiones, ocupando un volumen considerable e impidiendo su transporte y manejo en distintos laboratorios o lugares.
- Su instalación resulta, por lo dicho en el punto anterior, bastante compleja y dificultosa. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se resuelven los inconvenientes anteriormente citados proporcionando un baño térmico portátil de reducidas dimensiones y peso ligero, de especial aplicación en experimentos de laboratorio y centros de investigación, mediante el cual es posible calentar un líquido de manera uniforme a lo largo de toda su extensión, con unas variaciones de temperatura por debajo de los ± 0.5SC, permaneciendo dicho líquido estático y quieto, sin movimientos o turbulencias innecesarios.
El baño térmico portátil, objeto de la presente invención comprende:
- un canal, preferentemente de configuración alargada en forma de "U", en cuyo interior se encuentra un volumen de líquido que se quiere calentar,
- un cable calefactor resistivo, situado en la cara exterior del canal, y que se encuentra conectado a una fuente de alimentación externa que le aporta energía eléctrica produciendo su calentamiento y permitiendo regular la temperatura del líquido, y
- una capa aislante, preferentemente de poliuretano, dispuesta ínferíormente a continuación del cable calefactor, envolviendo la superficie exterior del canal, adaptada para hacer menos influenciable la temperatura ambiente exterior, así como evitar el escape de calor, de forma que dicho calor sea transmitido íntegramente hacia el canal, calentando éste el líquido contenido en su interior.
Tal y como se ha mencionado anteriormente la fuente de alimentación está adaptada para la regulación manual de la temperatura del líquido, sin más que modificar los valores de tensión e intensidad transmitidos al cable calefactor.
La eliminación del empleo de termostatos elimina, por tanto, el uso de sondas. Una vez medida la temperatura en la ubicación preferida, empleando un termómetro adicional, es posible obtener esta temperatura deseada, constante en el tiempo, mediante la fuente de alimentación regulable. Preferentemente el canal es de metacrílato, el cual proporciona unas propiedades óptimas de transparencia, resistencia y tolerancia a un amplío rango de temperaturas, aproximadamente de entre -90QC y 85QC, pudiendo ser de cualquier otro material que soporte las temperaturas a las que se vaya a trabajar en cada experimento.
Se ha previsto que el canal pueda presentar una forma y dimensiones variables en función de la aplicación a que vaya estar destinado.
Por tanto, mediante el baño térmico portátil aquí descrito se consigue mantener un volumen de líquido estático a temperatura uniforme y constante en toda su extensión, con una variación inferior a los ± 0.5eC, evitando el empleo de termostatos, bombas y resistencias de inmersión que producen variaciones notables de temperaturas, haciéndolos inútiles en un gran número de experimentos e investigaciones científicas en las que se necesita mantener un líquido a una determinada temperatura, con muy reducidas variaciones.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1 .- Muestra una vista en perspectiva general del baño térmico portátil objeto de invención.
Figura 2.- Muestra una vista en planta del baño térmico portátil.
Figura 3.- Muestra una vista lateral seccionada del baño térmico portátil donde se aprecia el cable calefactor situado entre el canal y la capa aislante.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con una realización preferente mostrada en las figuras 1 a 3, el baño térmico portátil (1 ) comprende:
- un canal (2) de metacrilato de 125 cm. de longitud y 3.5 cm. de altura, de configuración alargada y en forma de "U", en cuyo interior se encuentra un volumen de líquido (10) a calentar,
- un cable calefactor (3) resistivo, mostrado en las figuras 2 y 3, situado en la cara exterior del canal (2), uniformemente distribuido a lo largo y ancho de su superficie, a modo de "suelo radiante", conectado a una fuente de alimentación (1 1 ) externa que le aporta energía eléctrica produciendo su calentamiento, y mediante la cual es posible regular la temperatura del líquido (10) sin más que modificar los valores de tensión e intensidad transmitidos al cable calefactor (3),
- una capa aislante (4) de poliuretano, dispuesta inferiormente a continuación del cable calefactor (3), envolviendo la superficie exterior del canal (2), adaptada para hacer menos influenciable la temperatura ambiente exterior, así como evitar la pérdida de calor, de forma que dicho calor sea transmitido íntegramente hacia el canal (2), y
- dos cuerpos de tope (5) laterales, situados en ambos extremos longitudinales del canal (2), estableciendo un cierre de tipo estanco para evitar la salida del líquido (10).
En esta realización preferente, el cable calefactor (3) recorre hasta cuatro veces la longitud del canal (2), de forma que se asegura el calentamiento de éste último en todos sus puntos, tal y como se puede apreciar en la figura 2. De acuerdo con los resultados obtenidos en un experimento de cría de larvas de anfibios, se ha registrado una variación máxima de temperatura del líquido (10) entre la parte inferior y superior del canal (2) de ± 0.29C, mientras que la variación máxima a lo largo del canal (2) es de ± 0.5SC.
El baño térmico portátil (1 ) aquí descrito destaca además por sus reducidas dimensiones y peso ligero, haciéndolo apto para ser transportado de manera sencilla y cómoda, sin tener que estar limitado exclusivamente a su instalación en un laboratorio o centro de investigación.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1 .- Baño térmico portátil (1 ) de especial aplicación en experimentos de laboratorio y centros de investigación, caracterizado porque comprende:
- un canal (2) en cuyo interior se encuentra un volumen de líquido (10) a calentar,
- un cable calefactor (3) resistivo situado en la cara exterior del canal (2) uniformemente distribuido a lo largo y ancho de su superficie, que se encuentra conectado a una fuente de alimentación {1 1 ) externa que le aporta energía eléctrica produciendo su calentamiento, y medíante la cual es posible regular la temperatura del líquido (10) sin más que modificar los valores de tensión e intensidad transmitidos al cable calefactor (3), y
- una capa aislante (4) dispuesta interiormente a continuación del cable calefactor (3), envolviendo la superficie exterior del canal (2), estando dicha capa aislante (4) adaptada para hacer menos influenciable la temperatura ambiente exterior, así como evitar la pérdida de calor, de forma que éste sea transmitido íntegramente hacía el canal (2), el cual calienta a su vez el líquido (10) contenido en su interior.
2. - Baño térmico portátil (1 ) de acuerdo con reivindicación 1 , caracterizado porque el canal (2) presenta una configuración alargada y en forma de "U".
3. - Baño térmico portátil (1 ) de acuerdo con reivindicación 2, caracterizado porque comprende adicionalmente dos cuerpos de tope (5) laterales situados en ambos extremos longitudinales del canal (2).
4.- Baño térmico portátil (1 ) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el canal (2) es de metacrilato.
5.- Baño térmico portátil (1 ) de acuerdo con reivindicación 1 , caracterizado porque la capa aislante (4) es de poliuretano.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2296479Y (zh) * 1996-10-22 1998-11-04 李发斌 绝缘瓷化多功能沸水器
JP2001250663A (ja) * 2000-03-03 2001-09-14 Hakko Electric Mach Works Co Ltd 携帯用飲料加熱ヒーター
CN201166445Y (zh) * 2007-12-07 2008-12-17 慈溪市福音电器有限公司 一种智能袖珍电锅炉

Patent Citations (3)

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