WO2012004433A1 - Dispositivo de enfriado de bebidas - Google Patents

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WO2012004433A1
WO2012004433A1 PCT/ES2011/070435 ES2011070435W WO2012004433A1 WO 2012004433 A1 WO2012004433 A1 WO 2012004433A1 ES 2011070435 W ES2011070435 W ES 2011070435W WO 2012004433 A1 WO2012004433 A1 WO 2012004433A1
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WO
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cooling
thermally conductive
mcf
beverage
cooling system
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PCT/ES2011/070435
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French (fr)
Inventor
Javier Romero
Manuel Asensio
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Sociedad Anónima Damm
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    • F25D3/02Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using ice, e.g. ice-boxes
    • F25D3/06Movable containers
    • F25D3/08Movable containers portable, i.e. adapted to be carried personally
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    • F25D2331/809Holders

Definitions

  • the present invention refers to a device for cooling beverage containers. More specifically, the invention relates to a portable and autonomous device for cooling small cans or barrels instantaneously. BACKGROUND OF THE INVENTION
  • Portable devices for cooling drinks are well known in the state of the art.
  • the use of said devices is suitable for transporting beverage containers such as bottles, small-sized barrels or cans, in a simple and light way, without using a conventional refrigerator connected to the mains, to the place of consumption of said drinks, where they can be enjoyed in optimal conditions, at low temperature.
  • Some examples of such devices are patent applications FR 2853400 A1 and WO 2006/088413.
  • the devices of the prior art described above are conceived with the aim of providing a means in which one or several beverages can remain cold, which is also easily transportable, and can also be used, after loading, without the need for power supply .
  • the generation of the thermal energy necessary to cool the drinks to the desired temperature is usually obtained by means of Peltier thermoelectric systems. In this way, the drinks stored in the devices can be consumed at the desired time, keeping their temperature.
  • the aforementioned devices are suitable for the conservation of the temperature of the beverage containers that are stored inside, they have some limitations and problems that, to date, remain unresolved.
  • state-of-the-art devices intended to refrigerate more than one beverage container usually comprise excessive weight, derived from the cold generation and transmission systems used, which ultimately limits its portability.
  • the present invention is oriented to solve the aforementioned problems, by means of a device of great cooling capacity and conservation of thermal energy, which allows the cooling of new beverages for long periods of time, not less than twelve hours, requiring at the same time reduced cooling times for each container, said times being less than five minutes, for containers at room temperature. Additionally, its design based on the use of lightweight components guarantees its portability.
  • the present invention relates to a light and easily manageable cooling device, with a weight, preferably less than 1.0 kg, for cooling small-sized beverage containers, instantaneously, with a cooling time, from room temperature, preferably less than five minutes.
  • the device is also capable of operating autonomously, maintaining its cooling capacity for a period of time greater than twelve hours, once charged.
  • the proposed invention consists of a portable cooling device, specially designed and designed to refrigerate beverage containers at the desired time, and can be used anywhere, without the need for external power for such use.
  • the invention is based on an isothermal tank containing a phase change material (MCF) that, by freezing, stores the cooling power of the device.
  • MCF phase change material
  • a phase change material is a material capable of absorbing large amounts of energy through its latent phase change heat.
  • the MCF changes phase in the range of -10 ° C - 0 or C (phase change temperature) and consists of an aqueous solution of salts that maximizes the latent heat of the temperature during the temperature. from the phase of that phase.
  • this latent heat is greater than 300 kJ / kg.
  • the isothermal tank of the invention also has an inner housing for one or more beverage containers, and a specific structural configuration that allows the instant cooling of said beverage containers. This structural configuration, based on a Thermal energy transmission medium capable of increasing the effective surface of energy exchange with the MCF, gives the device the thermal conductivity necessary to achieve the objective of instant cooling.
  • the thermal conductivity of the phase change materials known for the usual temperature range of the prior art is between 1.5 and 1.5 W / mK in the solid state and below 1 W / mK in the liquid state
  • the specific structural configuration of the present invention ensures that the whole of the isothermal tank that stores the chiller's cooling energy achieves a thermal conductivity of the set greater than 30 W / mK, which is the value that is required to cool small beverage containers. size from 25 ° C to 5 o C, at times equal to or less than five minutes, so that the energy accumulated in the MCF is transferred instantly to the walls of the cooling receptacle during all cooling cycles, regardless of the percentage of MCF that has already yielded its latent heat for cooling prior cooling cycles.
  • An object of the present invention is a beverage cooling device comprising:
  • phase change material capable of storing thermal energy of said cooling system, through one or more cooling regions close to a cooling element comprised in said cooling system;
  • thermally conductive housing capable of storing at least one beverage container, and capable of transmitting thermal energy to said beverage container;
  • thermal energy transmission medium capable of transmitting energy between the MCF and the thermally conductive housing; characterized in that the thermal energy transmission means comprises a plurality of thermally conductive fins in contact with the MCF and / or a thermally conductive open pore foam in which the MCF is embedded, which increases the effective energy exchange surface, allowing Instant cooling of the beverage container.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the plurality of thermally conductive fins are evenly distributed around the thermally conductive housing, with a radial geometry with respect to the longitudinal axis of said housing.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the plurality of thermally conductive fins adopts a distribution that combines a first set of radial fins parallel to the longitudinal axis of the thermally conductive housing and a second set of radial fins perpendicular to the axis longitudinal of said housing, providing a plurality of thermal exchange compartments in contact with the MCF.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, wherein the plurality of thermally conductive fins comprises between 8 and 16 fins.
  • thermally conductive foam is a foam with an open pore density equal to or greater than 85%.
  • thermally conductive foam is a foam of metallic open pore, preferably an aluminum foam.
  • Metal foams are, as the name implies, metallic materials with a porous structure. They can form an open structure of interconnected pores, similar to a bath sponge. They have very low density (between 0.03-0.2 g / cm3), while they have some of the properties of the metal from which they are formed, along with other characteristics derived from their structure. Therefore, they are materials with a combination of physical-chemical and mechanical properties that make them an ideal structural means to increase the capacity of cold energy transmission of an MCF that is embedded within the foam.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the MCF has a volume of 700 ce. and a phase change temperature of -10 o C.
  • Another object of the present invention is a cooling device beverage, wherein the housing thermally conductive is capable of holding a can and cooling to 6 consecutive beverage cans from a temperature of 25 ° C to 5 o C in less time 5 minutes, where each of said cans preferably has a volume of 0.33 liters.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the cooling tank is thermally insulated by an insulating coating.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the cooling system is a thermoelectric cooling system. Another object of the present invention is a beverage cooling device, wherein the cooling system comprises one or more Peltier cells. Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the cooling regions are comprised in the thermally conductive housing. This achieves a greater use of space, providing a more compact device), while maintaining efficiency in thermal exchange.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, wherein the cooling system comprises a heat sink.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, wherein the cooling system comprises a fan.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the cooling system is connected to an adapter to the household current, intended to obtain the energy necessary to freeze the MCF.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the MCF can be frozen externally by a freezer.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, wherein said device is portable.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the total weight of said device is equal to or less than 1.0 kg.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the beverage container that is cooled is a container with circular cross-section.
  • Another object of the present invention is a beverage cooling device, where the beverage container is a can.
  • thermoelectric system based, for example, on the Peltier effect
  • the instant cold technology used by the device is achieved by light materials.
  • Figure 1 shows a perspective view of the internal structure and the components of the cooling device of the invention, for a preferred embodiment in which the thermal energy transmission means comprises a plurality of conductive fins.
  • Figure 2 shows a top perspective view of the constituent elements of the cooling tank comprised in the cooling device of the invention, in which the thermal energy transmission means comprises a plurality of conductive fins.
  • FIG. 3 shows a top perspective view of the constituent elements of the cooling tank comprised in the cooling device of the invention, in which the thermal energy transmission means comprises a thermally conductive open pore foam.
  • FIG. 4 shows a front perspective view of the cooling system comprised in the cooling device of the invention.
  • the present invention consists of an instant beverage cooling device comprising ( Figures 1-5):
  • a cooling tank (1) preferably thermally insulated by a coating of insulating material (4), said tank (1) being connected to a cooling system (8), and said cooling system (8) being preferably of thermoelectric type, based, for example, on Peltier cells;
  • phase change material capable of storing thermal energy of said cooling system (8), through one or more cooling regions (2) close to a cooling element (9) comprised in said cooling system (8);
  • thermally conductive housing (3) capable of storing at least one beverage container (L), and capable of transmitting thermal energy to said beverage container (L); - a means of transmitting thermal energy between the MCF (5) and the thermally conductive housing (3), specifically configured to provide instant cooling of the beverage container, in a time preferably less than five minutes for each container.
  • the cooling capacity of the present invention is achieved, thanks to the energy accumulated in the MCF (5), which, after being frozen by contact of the cooling zone (2) with the cooling system (8), allows one or more consecutive beverage containers (L) to be cooled, depending on the amount and latent heat of the device MCF.
  • the thermal energy transmission means intended for thermal exchange between the MCF (5) and the beverage container (L) comprises a plurality of fins (6) in contact with said MCF (5), through which energy transmission occurs.
  • Said fins (6) preferably between 8 and 1 6, can adopt various configurations, following, for example, a radial distribution parallel or perpendicular to the axis of the cooling tank (1), and may also adopt a distribution that combines both geometries (as is the case of Figure 1), providing a plurality of thermal exchange compartments in contact with the MCF (5).
  • the purpose of the fins (6) is to increase the effective heat exchange surface, providing greater access to the MCF (5), which allows, in the end, an effective, fast cooling and with constant cooling times regardless of the percentage of MCF frozen inside the device.
  • the thermal energy transmission means intended for thermal exchange between the MCF (5) and the beverage container (L) comprises in a thermally conductive foam (7) of open pore where the MCF is embedded (5), so that the thermal transmission between the MCF (5) and the thermally conductive housing (3) is carried out through the specific surface that characterizes the foam (7).
  • Said foam (7) additionally, provides the device of the invention with an effective, fast cooling capacity and guaranteeing constant cooling times regardless of the percentage of MCF frozen inside the device, with greater lightness and compact design, therefore being more easily manageable by the user, allowing to obtain a total weight of the device of no more than 1.0 kg.
  • the thermally conductive foam is a metallic foam (for example, aluminum).
  • the thermal energy transmission means comprises both the plurality of conductive fins (6) and the conductive foam (7) in which the MCF (5) is embedded.
  • this configuration also allows to increase the effective heat exchange surface, providing the invention with a cooling rate much greater than that obtained by other devices of the prior art.
  • the present device allows cooling at least six consecutive cans, either by means of a configuration of fins (6), thermally conductive foam (7), or a combination of both, allowing the temperature of the cans to be lowered from 25 ° C to 5 ° C , in a time not exceeding five minutes.
  • the cooling system (8) ( Figure 4) intended to freeze the MCF (5) is specially designed to be coupled to the isothermal tank (1), taking advantage of the cooling region (2) of the device, by means of at least one cooling element (9).
  • Said cooling element (9) comprises one or more thermally conductive components connected to the thermoelectric system. It is possible, in different embodiments of the invention, to add to the cooling element (9) a thermally conductive upper coupling (10), also capable of transmitting thermal energy to the MCF (5).
  • the cooling system (8) preferably comprises a plurality of Peltier cells (1,112) capable of providing sufficient cooling power to freeze the MCF for several hours. In a preferred embodiment of the invention, 700 ce are frozen.
  • the cold surface of the Peltier cells (1 1, 1 2) is in contact with the cooling element (9) and the upper coupling (10), while the hot surfaces of said Peltier cells are connected to a heat sink (13) which, thanks to a fan (14), dissipates the heat generated by the Peltier cells outside the cooling device.
  • the cooling system (8) comprises an adapter (15) to the domestic current, through which the necessary power source is obtained to activate the Peltier system and charge the device, until the MCF (5) is completely frozen.
  • the invention can, however, also be loaded without the refrigeration system (8), for example, by means of a domestic freezer, preferably at a temperature below -12 ° C.

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Abstract

La presente invención hace referencia a un dispositivo de enfriado de bebidas de carácter portátil, especialmente concebido y diseñado para refrigerar varios contenedores de bebida consecutivos, tales como latas o barriles, en el momento deseado, pudiendo ser usado en cualquier lugar, sin necesidad de alimentación externa para dicho uso. La invención se basa en un depósito isotérmico que contiene un material de cambio de fase (MCF) que, mediante su congelación, almacena el poder frigorífico del dispositivo. El depósito isotérmico presenta, asimismo, un alojamiento interior para uno o más contenedores de bebida, y una configuración estructural específica, basada en una pluralidad de aletas conductoras y/o una espuma de poro abierto térmicamente conductora, que permite lograr el enfriamiento instantáneo de dichos contenedores de bebida.

Description

DISPOSITIVO DE ENFRIADO DE BEBIDAS
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención hace referencia a un dispositivo para enfriar contenedores de bebida. Más concretamente, la invención se refiere a un dispositivo portátil y autónomo para enfriar latas o barriles de pequeño tamaño de forma instantánea. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los dispositivos portátiles para el enfriado de bebidas son bien conocidos en el estado de la técnica. El uso de dichos dispositivos resulta adecuado para transportar contenedores de bebidas tales como botellas, barriles de pequeño tamaño o latas, de una forma sencilla y ligera, sin necesidad de utilizar un refrigerador convencional conectado a la red eléctrica, hasta el lugar de consumo de dichas bebidas, donde pueden ser disfrutadas en condiciones óptimas, a baja temperatura. Algunos ejemplos de este tipo de dispositivos son las solicitudes de patente FR 2853400 A1 y WO 2006/088413.
Los dispositivos del estado de la técnica anteriormente descritos se conciben con el objetivo de proporcionar un medio en el que una o varias bebidas pueden permanecer frías, que resulte además fácilmente transportable, pudiendo además ser utilizado, después de su carga, sin necesidad de alimentación eléctrica. La generación de la energía térmica necesaria para enfriar las bebidas hasta la temperatura deseada se obtiene, habitualmente, mediante sistemas termoeléctricos de tipo Peltier. De este modo, las bebidas almacenadas en los dispositivos pueden ser consumidas en el momento deseado, conservando su temperatura. Si bien los citados dispositivos resultan adecuados para la conservación de la temperatura de los contenedores de bebida que se almacenan en su interior, poseen algunas limitaciones y problemas que, hasta la fecha, permanecen sin resolver. Por una parte, su capacidad de conservación de la energía térmica permite únicamente un tiempo de autonom ía, una vez se abre el alojamiento donde se encuentran los contenedores de bebida refrigerados, limitado a unas pocas horas, o incluso minutos, lo que hace que resulte difícil sustituir los contenedores inicialmente refrigerados por otros nuevos, introducidos a temperatura ambiente, con el objetivo de repetir el proceso de enfriado en el lugar de consumo. Esta desventaja limita seriamente la funcionalidad de los citados dispositivos, en casos en los que se desea enfriar un número considerable de contenedores de bebida. Por otra parte, los dispositivos de enfriado portátiles existentes en el estado de la técnica no poseen una capacidad de enfriar instantáneamente las bebidas, haciendo que los nuevos contenedores introducidos para su refrigeración necesiten de tiempos largos para alcanzar la temperatura deseada (alrededor de unos 5o C), haciendo que se tenga que esperar en exceso antes del consumo de la bebida a la temperatura óptima, lo que resulta incómodo para el usuario.
Por último, los dispositivos del estado de la técnica destinados a refrigerar más de un contenedor de bebida comprenden habitualmente un peso excesivo, derivado de los sistemas de generación y transmisión de frío empleados, lo que limita, a la postre, su portabilidad.
La presente invención está orientada a resolver los problemas anteriormente citados, mediante un dispositivo de gran capacidad de refrigeración y conservación de energía térmica, que permite el enfriado de nuevas bebidas durante largos periodos de tiempo, no inferiores a doce horas, precisando a la vez de tiempos de enfriado reducidos para cada contenedor, siendo dichos tiempos inferiores a cinco minutos, para contenedores a temperatura ambiente. Adicionalmente, su diseño basado en la utilización de componentes ligeros garantiza su portabilidad.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo de enfriado ligero y fácilmente manejable, con un peso, preferentemente, menor de 1 ,0 kg, para enfriar contenedores de bebida de pequeño tamaño, de forma instantánea, con un tiempo de enfriado, a partir de temperatura ambiente, preferentemente inferior a cinco minutos. El dispositivo es capaz, además, de funcionar de forma autónoma, manteniendo su capacidad refrigerante durante un periodo de tiempo mayor de doce horas, una vez cargado. Más en particular, la invención propuesta consiste en un dispositivo refrigerador de carácter portátil, especialmente concebido y diseñado para refrigerar contenedores de bebida en el momento deseado, pudiendo ser usado en cualquier lugar, sin necesidad de alimentación externa para dicho uso. La invención se basa en un depósito isotérmico que contiene un material de cambio de fase (MCF) que, mediante su congelación, almacena el poder frigorífico del dispositivo. Un material de cambio de fase es un material capaz de absorber gran cantidad de energía a través de su calor latente de cambio de fase. Preferentemente, el MCF cambia de fase en el rango de -10° C - 0o C (temperatura de cambio de fase) y consiste en una disolución acuosa de sales que maximiza el calor latente d el m ateri a l pa ra l a tem peratu ra d e ca m b io d e fase d esead a. Preferentemente, este calor latente es superior a 300 kJ/kg. El depósito isotérmico de la invención presenta, asimismo, un alojamiento interior para uno o más contenedores de bebida, y una configuración estructural específica que permite lograr el enfriamiento instantáneo de dichos contenedores de bebida. Esta configuración estructural, basada en un medio de transmisión de energía térmica capaz de aumentar la superficie efectiva de intercambio energético con el MCF, le confiere al dispositivo la conductividad térmica necesaria para lograr el objetivo de enfriamiento instantáneo. Mientras que la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase conocidos para el rango de temperaturas habituales del estado de la técnica se sitúa entre 1 y 1 ,5 W/mK en estado sólido y por debajo de 1 W/mK en estado líquido, la configuración estructural específica de la presente invención logra que el conjunto del depósito isotérmico que almacena la energía frigorífica del enfriador logre una conductividad térmica del conjunto superior a 30 W / mK, que es el valor que se requiere para lograr enfriar contenedores de bebida de pequeño tamaño de 25° C a 5o C, en tiempos iguales o inferiores a cinco minutos, de forma que la energía acumulada en el MCF se transfiera de forma instantánea a las paredes del receptáculo enfriador durante todos los ciclos de enfriado, independientemente del porcentaje de MCF que haya ya cedido su calor latente para el enfriado de ciclos previos de enfriamiento.
Un objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas que comprende:
- un depósito enfriador conectado a un sistema de refrigeración;
- un material de cambio de fase (MCF) capaz de almacenar energía térmica de dicho sistema de refrigeración, a través de una o más regiones de enfriamiento próximas a un elemento refrigerador comprendido en dicho sistema de refrigeración;
- un alojamiento térmicamente conductor capaz de almacenar, al menos, un contenedor de bebida, y capaz de transmitir energía térmica a dicho contenedor de bebida;
- un medio de transmisión de energía térmica capaz de transmitir energía entre el MCF y el alojamiento térmicamente conductor; caracterizado porque el medio de transmisión de energía térmica comprende una pluralidad de aletas térmicamente conductoras en contacto con el MCF y/o una espuma térmicamente conductora de poro abierto en la que el MCF está embebido, lo que aumenta la superficie efectiva de intercambio energético, permitiendo el enfriado instantáneo del contenedor de bebida.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde la pluralidad de aletas térmicamente conductoras se distribuye uniformemente alrededor del alojamiento térmicamente conductor, con una geometría radial respecto al eje longitudinal de dicho alojamiento.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde la pluralidad de aletas térmicamente conductoras adopta una distribución que combina un primer conjunto de aletas radiales paralelas al eje longitudinal del alojamiento térmicamente conductor y un segundo conjunto de aletas radiales perpendiculares al eje longitudinal de dicho alojamiento, proporcionando una pluralidad de compartimentos de intercambio térmico en contacto con el MCF.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde la plural idad de aletas térm icamente conductoras comprende entre 8 y 16 aletas.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde la espuma térmicamente conductora es una espuma con una densidad de poro abierto igual o superior al 85%. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde la espuma térmicamente conductora es una espuma de poro abierto metálica, preferentemente una espuma de aluminio. Las espumas metálicas son, como su nombre indica, materiales metálicos con una estructura porosa. Pueden formar una estructura abierta de poros interconectados, similar a una esponja de baño. Tienen muy baja densidad (entre 0,03-0,2 g/cm3), a la vez que presentan algunas de las propiedades del metal del que están formados, junto a otras características derivadas de su estructura. Por tanto, son materiales con una combinación de propiedades físico-químicas y mecánicas que hacen que sean un medio estructural idóneo para aumentar la capacidad de transmisión de energía frigorífica de un MCF que se encuentre embebido dentro de la espuma.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el MCF posee un volumen de 700 ce. y una temperatura de cambio de fase de -10o C.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el alojamiento térmicamente conductor es capaz de alojar una lata y de enfriar hasta 6 latas consecutivas de bebida desde una temperatura de 25° C hasta 5o C en un tiempo inferior a 5 minutos, donde cada una de dichas latas posee, preferentemente, un volumen de 0,33 litros.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el depósito enfriador está térmicamente aislado mediante un recubrimiento aislante.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el sistema de refrigeración es un sistema de refrigeración termoeléctrico. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el sistema de refrigeración comprende una o más células Peltier. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde las regiones de enfriamiento están comprendidas en el alojamiento térmicamente conductor. Se consigue con ello un mayor aprovechamiento del espacio, proporcionando un dispositivo más compacto), manteniendo a la vez la eficiencia en el intercambio térmico.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el sistema de refrigeración comprende un disipador térmico. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el sistema de refrigeración comprende un ventilador.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el sistema de refrigeración está conectado a un adaptador a la corriente doméstica, destinado a obtener la energía necesaria para congelar el MCF.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el MCF puede ser congelado de forma externa mediante un congelador.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde dicho dispositivo es portátil.
Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el peso total de dicho dispositivo es igual o inferior a 1 ,0 kg. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el contenedor de la bebida que se enfría es un envase con sección transversal circular. Otro objeto de la presente invención es un dispositivo de enfriado de bebidas, donde el contenedor de bebida es una lata.
Entre las principales ventajas aportadas por el dispositivo de la presente invención, cabe citar las siguientes:
- Dispositivo autónomo, con capacidad de enfriar más de una lata durante su tiempo de autonomía, gracias a almacenar energía de enfriado en el MCF.
- Dispositivo portátil y compacto.
- Dispositivo recargable, gracias un sistema termoeléctrico (basado, por ejemplo, en el efecto Peltier).
- Dispositivo que utiliza tecnologías de frío instantáneo, para acelerar las velocidades de enfriamiento.
- La tecnología de frío instantáneo empleada por el dispositivo se logra mediante materiales ligeros.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción de la invención que sigue, así como de las figuras que acompañan al presente documento. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de la estructura interna y los componentes del dispositivo de enfriado de la invención, para una realización preferente en la que el medio de transmisión de energía térmica comprende una pluralidad de aletas conductoras. La Figura 2 muestra una vista en perspectiva superior de los elementos constitutivos del depósito enfriador comprendido en el dispositivo de enfriado de la invención, en la que el medio de transmisión de energía térmica comprende una pluralidad de aletas conductoras.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva superior de los elementos constitutivos del depósito enfriador comprendido en el dispositivo de enfriado de la invención, en la que el medio de transmisión de energía térmica comprende una espuma térmicamente conductora de poro abierto.
La Figura 4 muestra una vista en perspectiva frontal del sistema de refrigeración comprendido en el dispositivo de enfriado de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un dispositivo de enfriado instantáneo de bebidas que comprende (Figuras 1 -5):
- un depósito enfriador (1 ), preferentemente aislado térmicamente mediante un recubrimiento de material aislante (4), estando dicho depósito (1 ) conectado a un sistema de refrigeración (8), y siendo dicho sistema de refrigeración (8), preferentemente, de tipo termoeléctrico, basado, por ejemplo, en células Peltier;
- un material de cambio de fase (MCF) (5) capaz de almacenar energía térmica de dicho sistema de refrigeración (8), a través de una o más regiones de enfriamiento (2) próximas a un elemento refrigerador (9) comprendido en dicho sistema de refrigeración (8);
- un alojamiento térmicamente conductor (3) capaz de almacenar, al menos, un contenedor de bebida (L), y capaz de transmitir energía térmica a dicho contenedor de bebida (L); - un medio de transmisión de energía térmica entre el MCF (5) y el alojamiento térmicamente conductor (3), configurado específicamente para proporcionar un enfriado instantáneo del contenedor de bebida, en un tiempo preferentemente inferior a cinco minutos para cada contenedor.
Según lo descrito anteriormente, la capacidad de enfriamiento de la presente invención se logra, gracias a la energía acumulada en el MCF (5), el cual, tras ser congelado mediante el contacto de la zona de enfriamiento (2) con el sistema de refrigeración (8), permite enfriar uno o varios contenedores de bebida (L) consecutivos, dependiendo de la cantidad y calor latente del MCF del dispositivo.
En una realización preferente de la invención, el medio de transmisión de energía térmica destinado al intercambio térmico entre el MCF (5) y el contenedor de bebida (L) comprende una pluralidad de aletas (6) en contacto con dicho MCF (5), a través de las cuales se produce la transmisión de energía. Dichas aletas (6), preferentemente entre 8 y 1 6, pueden adoptar diversas configuraciones, siguiendo, por ejemplo, una distribución radial paralela o perpendicular al eje del depósito enfriador (1 ), pudiendo también adoptar una distribución que combine ambas geometrías (como es el caso de la Figura 1 ), proporcionando una pluralidad de compartimentos de intercambio térmico en contacto con el MCF (5). La finalidad de las aletas (6) es aumentar la superficie efectiva de intercambio térmico, proporcionando un mayor acceso al MCF (5), lo que permite, a la postre, un enfriado efectivo, rápido y con tiempos de enfriado constantes independientemente del porcentaje de MCF congelado dentro del dispositivo. Como ejemplo, es posible, mediante una configuración de 16 aletas uniformemente distribuidas y para u n enfriador con alojamiento para una lata, alcanzar una conductividad térmica del dispositivo de enfriado de 30 W / mK. En otra realización preferente de la invención, el medio de transmisión de energía térmica destinado al intercambio térmico entre el MCF (5) y el contenedor de bebida (L) comprende en una espuma térmicamente conductora (7) de poro abierto donde se embebe el MCF (5), de forma que la transmisión térmica entre el MCF (5) y el alojamiento térmicamente conductor (3) se realiza a través de la superficie específica que caracteriza la espuma (7). Dicha espuma (7), adicionalmente, dota al dispositivo de la invención de una capacidad de enfriado efectivo, rápido y garantizando tiempos de enfriado constantes independientemente del porcentaje de MCF congelado dentro del dispositivo, con mayor ligereza y diseño compacto, siendo por tanto, más fácilmente manejable por el usuario, permitiendo obtener un peso total del dispositivo de no más de 1 ,0 kg. Como ejemplo, es posible, mediante una espuma de poro abierto de densidad de 85% de poro y para un enfriador con alojamiento para una lata, alcanzar una conductividad térmica del dispositivo de enfriado de 30 W / mK. Preferentemente, la espuma térmicamente conductora es una espuma metálica (por ejemplo, de aluminio).
En otra realización preferente de la invención, el medio de transmisión de energía térmica comprende tanto la pluralidad de aletas conductoras (6) como la espuma conductora (7) en la que el MCF (5) se encuentra embebida. Del mismo modo que en las realizaciones anteriormente descritas, esta configuración permite también aumentar la superficie efectiva de intercambio térmico, dotando a la invención de una velocidad de enfriado mucho mayor que la obtenida por otros dispositivos del estado de la técnica.
Como ejemplo de la capacidad de enfriado instantáneo que se consigue con la presente invención, para una realización de la invención en la que el MCF (5) posee un volumen de 700 ce, entalpia de fusión de 310 kJ/kg y temperatura de cambio de fase de -10° C, el presente dispositivo permite refrigerar al menos seis latas consecutivas, ya sea mediante una configuración de aletas (6), de espuma térmicamente conductora (7), o de una combinación de ambas, permitiendo bajar la temperatura de las latas desde 25° C hasta 5° C, en un tiempo no superior a cinco minutos.
El sistema de refrigeración (8) (Figura 4) destinado a congelar el MCF (5) está especialmente diseñado para acoplarse al depósito isotérmico (1 ), aprovechando la región de enfriamiento (2) del dispositivo, mediante, al menos, un elemento refrigerador (9). Dicho elemento refrigerador (9) comprende uno o más componentes térmicamente conductores conectados al sistema termoeléctrico. Es posible, en distintas realizaciones de la invención, añadir al elemento refrigerador (9) un acoplamiento superior (10) térmicamente conductor, capaz también de transmitir energía térmica al MCF (5). El sistema de refrigeración (8) comprende, preferentemente, una pluralidad de células Peltier (1 1 , 12) capaces de proporcionar una potencia de frío suficiente para congelar el MCF durante varias horas. En una realización preferente de la invención, se logran congelar 700 ce. de MCF de calor latente de 310 kJ/kg en un tiempo comprendido entre 4 y 6 horas, con una potencia de frío del conjunto de células Peltier de 15W. La superficie fría de las células Peltier ( 1 1 , 1 2) está en contacto con el elemento refrigerador (9) y el acoplamiento superior (10), mientras que las superficies calientes de dichas células Peltier están conectadas a un disipador térmico (13) que, gracias a un ventilador (14), disipa el calor generado por las células Peltier al exterior del dispositivo de enfriado.
Adicionalmente, el sistema de refrigeración (8) comprende un adaptador (15) a la corriente doméstica, a través del cual se obtiene la fuente de alimentación necesaria para activar el sistema Peltier y cargar el dispositivo, hasta congelar completamente el MCF (5). La invención puede, no obstante, también ser cargada prescindiendo del sistema de refrigeración (8), mediante, por ejemplo, un congelador doméstico, preferentemente a una temperatura inferior a -12° C. Una vez descrita l a presente i nvención y algunas de sus realizaciones preferentes, cabe resaltar que dichas realizaciones no han de ser consideradas como limitativas frente a variaciones de su diseño o en la combinación de los elementos que integran el dispositivo, siempre que dichas variaciones no alteren la esencia de la invención, así como el objeto de la misma.
DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LAS FIGURAS
Elemento Descripción
1 Depósito enfriador
2 Región de enfriamiento (recarga) del depósito enfriador
3 Alojamiento del contenedor de bebida
4 Aislante térmico
5 Material de cambio de fase (MCF)
6 Medio de transmisión de energía térmica (aletas conductoras)
7 Medio de transmisión de energía térmica (espuma metálica)
8 Sistema de refrigeración
9 Elemento refrigerador
10 Elemento refrigerador (acoplamiento superior)
1 1 Célula Peltier
12 Célula Peltier
13 Disipador térmico
14 Ventilador
15 Conexión a fuente de energía externa
L Contenedor de bebida

Claims

REIVINDICACIONES
1 .- Dispositivo de enfriado de bebidas que comprende:
- un depósito enfriador (1 ) conectado a un sistema de refrigeración (8);
- un material de cambio de fase (MCF) (5) capaz de almacenar energía térmica de dicho sistema de refrigeración (8), a través de una o más regiones de enfriamiento (2) próximas a un elemento refrigerador (9) comprendido en dicho sistema de refrigeración (8);
- un alojamiento térmicamente conductor (3) capaz de almacenar, al menos, un contenedor de bebida (L), y capaz de transmitir la energía térmica a dicho contenedor de bebida (L);
- un medio de transmisión de energía térmica capaz de transmitir energía entre el MCF (5) y el alojamiento térmicamente conductor (L); caracterizado porque el medio de transmisión de energía térmica comprende una pluralidad de aletas (6) térmicamente conductoras en contacto con el MCF (5) y/o una espuma térmicamente conductora de poro abierto (7) en la que el MCF (5) está embebido.
2.- Dispositivo según la reivindicación 1 , donde la pluralidad de aletas (6) térmicamente conductoras se distribuye uniformemente alrededor del alojamiento térmicamente conductor (3), con una geometría radial respecto al eje longitudinal de dicho alojamiento (3).
3.- Dispositivo según la reivindicación 1 , donde la pluralidad de aletas (6) térmicamente conductoras adopta una distribución que combina un primer conjunto de aletas (6) radiales paralelas al eje longitudinal del alojamiento térmicamente conductor (3) y un segundo conjunto de aletas (6) radiales perpendiculares al eje longitudinal de dicho alojamiento (3), proporcionando una pluralidad de compartimentos de intercambio térmico en contacto con el MCF (5).
4.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, donde la pluralidad de aletas (6) térmicamente conductoras comprende entre 8 y 16 aletas.
5.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, donde la espuma térmicamente conductora (7) posee una densidad de poro abierto igual o superior al 85%.
6. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, donde la espuma térmicamente conductora (7) es una espuma de aluminio.
7. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, donde el MCF (5) posee un volumen de 700 ce. y una temperatura de cambio de fase de -10° C.
8. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, donde la configuración del medio de transmisión de energía térmica (6, 7) y del alojamiento térmicamente conductor (3) es capaz de enfriar entre uno y seis contenedores de bebida (L) consecutivos, para un volumen de dichos contenedores de 0,33 litros, en un tiempo de enfriado constante para cada ciclo consecutivo de enfriado de cada contenedor (L).
9. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -8, donde el depósito enfriador (1 ) comprende un recubrimiento térmicamente aislante (4).
10. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, donde la conductividad térmica proporcionada por el conjunto comprendido por el medio de transmisión de energía térmica (6, 7) y el MCF es de 30 W / mK.
1 1 .- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, donde el tiempo de enfriado, para una temperatura de los contenedores de bebida (L) desde 25° C hasta 5o C, es inferior a 5 minutos.
12.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -1 1 , donde el sistema de refrigeración (8) es un sistema de refrigeración termoeléctrico.
13. - Dispositivo según la reivindicación 12, donde el sistema de refrigeración (8) comprende una o más células Peltier (1 1 , 12).
14. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -13, donde las regiones de enfriamiento (2) están comprendidas en el alojamiento térmicamente conductor (3).
15. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -14, donde el sistema de refrigeración (8) comprende un disipador térmico (13).
16. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -15, donde el sistema de refrigeración (8) comprende un ventilador (14).
17. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -16, donde el sistema de refrigeración (8) comprende un adaptador (15) a la corriente doméstica, destinado a obtener la energía necesaria para congelar el MCF (5).
18. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -17, donde el MCF puede ser congelado mediante un congelador.
19.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -18, donde dicho dispositivo es portátil.
20. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -19, donde el peso total de dicho dispositivo es igual o inferior a 1 Kg.
21 . - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -20, donde el contenedor de la bebida (L) que se enfría es un envase con sección transversal circular.
22. - Dispositivo según la reivindicación 21 , donde el contenedor de bebida (L) es una lata.
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