ES2878178T3 - Mango que comprende un generador termoeléctrico - Google Patents
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Abstract
Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado que comprende al menos un generador termoeléctrico (3) que está unido térmicamente a un disipador térmico (4), comprendiendo dicho mango (1) una cavidad interior (11) que abarca longitudinalmente al menos un tercio de la longitud del mango (1), caracterizándose dicho mango por que el disipador térmico (4) se extiende longitudinalmente por la cavidad (11) y por al menos dos tercios de la longitud de la cavidad (11).
Description
DESCRIPCIÓN
Mango que comprende un generador termoeléctrico
La invención se encuadra en el campo de los mangos para recipientes de cocinado (también denominados recipientes) o para tapas de recipientes de cocinado, denominadas sencillamente tapas. Más en particular, la invención concierne a mangos que llevan integrados dispositivos de suministro de electricidad con el propósito de alimentar funciones electrónicas y que funcionan por el principio de la conversión termoeléctrica.
Ya son conocidos recipientes de cocinado, como por ejemplo sartenes de freír, que utilizan un dispositivo de suministro de electricidad tal como un generador termoeléctrico para alimentar un sistema electrónico de indicación de temperatura situado dentro del mango. Cuando son calentadas las sartenes de freír, se crea un flujo térmico. El generador termoeléctrico utiliza este flujo térmico para producir electricidad necesaria para el funcionamiento del sistema electrónico de indicación.
El documento EP 2606791 A1 muestra un mango según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento CN 201015533 da a conocer una sartén electrónica que comprende un cuerpo de sartén, denominado también faldón, así como un mango que está posicionado de manera fija a este cuerpo de sartén. Asimismo, la sartén comprende un sensor de temperatura y esta temperatura puede presentarse en un dispositivo presentador integrado dentro del mango. Con objeto de alimentar este sensor y este dispositivo presentador, la sartén comprende un generador termoeléctrico que genera electricidad para el funcionamiento del sensor y del dispositivo presentador. Este generador termoeléctrico comprende dos caras, una de las cuales está posicionada contra el faldón de la sartén. Con objeto de asegurar un óptico acoplamiento térmico, el generador termoeléctrico se pone tensionado contra el cuerpo de la sartén. El faldón de la sartén va a constituir un foco caliente para el generador termoeléctrico. Este documento da asimismo a conocer un disipador térmico destinado a favorecer el enfriamiento del generador termoeléctrico y, así, a crear un foco frío necesario para el funcionamiento del generador termoeléctrico. Este disipador térmico tiene la forma de un radiador metálico que comprende aletas montadas verticalmente en el mango con el fin de crear una corriente de aire de refrigeración por convección y un intercambio de aire suficiente con el aire ambiente. El radiador queda confinado en el extremo del mango que más próximo se halla al foco caliente, es decir, el extremo del mango que más próximo se halla a la sartén.
Tal arquitectura de mango comporta cierto número de inconvenientes.
Para que tal radiador pueda establecer un foco frío suficiente para crear una corriente eléctrica en el generador termoeléctrico, es menester que las aletas tengan un dimensionamiento suficiente para evacuar bien el calor. Puesto que las mismas están montadas verticalmente en el mango, la altura de estas aletas y, por tanto, el rendimiento del generador termoeléctrico se ven limitados entonces por la altura del mango.
Otro inconveniente se debe a la posición de este radiador en el mango y al hecho de que esté confinado dentro de una parte hueca del mango que está posicionada en el extremo del mango que más próximo se halla a la sartén y, por tanto, al foco caliente. El aire circulante por esta zona es predominantemente muy caliente, debido a su convección sobre el faldón de la sartén, al plano de cocción sobre el que se calienta la sartén, e incluso a la mezcla con gases de combustión en el caso de un fogón. Esto induce que la convección del aire, necesaria para el establecimiento del foco frío (por el enfriamiento del radiador) puede verse perturbada. Se advierte, por otro lado, que al cabo de un cierto tiempo de calentamiento de la sartén, la zona en la que se encuentra el radiador está demasiado caliente para que el radiador pueda evacuar calor en modo suficiente, y el generador termoeléctrico ya no está en condiciones de producir electricidad.
La presente invención está encaminada resolver estos inconvenientes, proponiendo crear una zona de convección natural apta para refrigerar un disipador térmico mediante un intercambio térmico suficiente y constante con el paso del tiempo con el aire ambiente, al propio tiempo que mantiene la temperatura de la superficie externa del mango acorde con su utilización como órgano de asido.
A tal efecto, la invención propone utilizar una zona poco sensible a la circulación de gases calientes que puede producirse en las cocinas de gas en la proximidad del foco caliente. Consiste la idea, en particular, en utilizar una gran parte del volumen y de la superficie del mango para verificar este intercambio térmico.
Este objetivo se consigue con el concurso de un mango para recipiente de cocinado o tapa que comprende al menos un generador termoeléctrico unido térmicamente a un disipador térmico; el mango comprende una cavidad interior que abarca longitudinalmente al menos un tercio de la longitud del mango y el disipador térmico se extiende longitudinalmente por la cavidad y por al menos dos tercios de la longitud de la cavidad.
De acuerdo con una característica de la invención, el disipador térmico se compone de una o varias aletas.
De acuerdo con una característica de la invención, las aletas son metálicas y son, bien de aluminio, o bien de cobre. De acuerdo con una variante de realización, las aletas son caloductos.
De acuerdo con una característica de la invención, la cavidad comprende una o varias aberturas que desembocan hacia el exterior.
De acuerdo con una característica de la invención, el mango comprende una o varias rejillas de protección posicionadas sobre las aberturas.
De acuerdo con una característica de la invención, el mango comprende una pieza de ligazón entre el generador termoeléctrico y el disipador térmico.
De acuerdo con una característica de la invención, el mango comprende un dispositivo electrónico unido al generador termoeléctrico.
De acuerdo con una característica de la invención, el dispositivo electrónico puede ser un dispositivo presentador electrónico o un sensor electrónico.
De acuerdo con una característica de la invención, el mango comprende un microventilador unido al generador termoeléctrico.
Se comprenderán mejor los propósitos, aspectos y ventajas de la presente invención a tenor de la descripción que a continuación se da de una forma de realización particular de la invención, presentada a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
la figura 1 es una vista en despiece ordenado de un mango para recipiente de cocinado;
la figura 2 es una vista en sección de perfil de un mango para recipiente de cocinado; y
la figura 3 es una vista en sección AA de la figura 2.
En conexión con la figura 1, el recipiente de cocinado (2) (o recipiente) comprende un fondo (20) y una pared (21) que rodea el fondo (20). Este recipiente (2) puede ser una sartén, pero asimismo puede ser una cacerola, una olla o cualquier otro contenedor metálico destinado a ser caldeado térmicamente en correspondencia con el fondo (20). Por ejemplo, el recipiente (2) puede estar hecho de aluminio.
El recipiente (2) comprende adicionalmente un mango (1) que está fijado en la pared (21) mediante un sistema de fijación (22). El sistema de fijación (22) es un sistema mecánico de prisioneros, de tornillos o de remaches.
De manera más precisa, el mango (1) comprende un cuerpo principal (10). De manera preferente, el mismo está hecho en un material termoestable con el fin de limitar su calentamiento. Asimismo, el cuerpo principal (10) del mango (1) puede estar hecho en cualquier material no conductor del calor.
El cuerpo principal (10) está vaciado en el interior y a lo largo del mango (1) en orden a obtener una cavidad interior (11) (seguidamente denominada sencillamente cavidad) que contiene unas aletas (40) que se detallarán en lo sucesivo. Con objeto de que la cavidad (11) cumpla su función de refrigeración, la misma debe ser lo suficientemente grande para poder evacuar bastante calor. A tal efecto, la cavidad (11) se extiende longitudinalmente por el mango (1) y abarcando al menos un tercio de la longitud del mango (1), creando así un volumen mínimo necesario para la función de refrigeración. Asimismo, la cavidad (11) puede discurrir en toda la longitud del mango (1).
La cavidad (11) comprende una abertura superior (12) y otra inferior, que desembocan hacia el exterior a ambos lados del mango (1) y que abarcan una parte de la longitud del mismo.
Unas rejillas de protección (13) vienen a cerrar la cavidad (11) en correspondencia con estas aberturas (12) inferiores y exteriores, y ello con el fin de que un usuario no pueda acceder al interior de la cavidad (11) y a las aletas (40). Adicionalmente, estas rejillas (13) incluyen unas aberturas (14) para la aireación de la cavidad (11). Las aberturas (14) de las rejillas (13) son, bien aberturas de entrada E1 por las cuales el aire es aspirado, o bien aberturas de salida E2 por las cuales es expulsado el aire.
Las aberturas de entrada E1 están posicionadas en la rejilla (13) inferior, y las aberturas de salida E2 están posicionadas en la rejilla (13) superior del mango (1).
La superficie total S2 representa la superficie aunada de todas las aberturas (14) de salida E2 y la superficie total S1 representa la superficie aunada de todas las aberturas (14) de entrada E1. Con objeto de dimensionar el número y el tamaño de estas aberturas (14) para que el rendimiento del generador termoeléctrico (3) sea óptimo, es menester que la superficie total S2 sea igual a tres veces la longitud L, que representa la longitud aunada de las aletas (40). Siempre con miras al rendimiento máximo, la superficie total S1 debe ser superior a la superficie total S2.
El espacio que brinda la cavidad (11) permite contener diferentes elementos necesarios para la puesta en práctica de la invención.
De este modo, el mango (1) comprende un generador termoeléctrico (3) que está posicionado dentro de la cavidad (11) o próximo a la misma. El mismo se constituye a partir de al menos un módulo termoeléctrico que puede ser un módulo Peltier. En este supuesto, presenta dos superficies de contacto (30, 31). Una primera superficie de contacto (30), llamada caliente, se pone en contacto con una fuente de calor, mientras que, por su parte, la segunda superficie de contacto (31), llamada fría, se pone en contacto con un foco frío.
Como queda visible en la figura 1, asimismo, el mango (1) comprende una pieza de ligazón (15). Esta pieza de ligazón (15) es metálica y conductora del calor. La segunda superficie de contacto (31) del generador termoeléctrico (3) está posicionada contra esta pieza de ligazón (15) y los dos elementos están unidos térmicamente.
Con carácter general, se entiende por “unido térmicamente” que el contacto entre los elementos tiene una resistencia térmica mínima.
En conexión con la figura 1, el mango (1) también puede comprender una pieza de acoplamiento térmico (16), referida como pieza de acoplamiento. Esta pieza de acoplamiento (16) está unida térmicamente a la primera superficie de contacto (30) del generador termoeléctrico (3). Esta pieza de acoplamiento (16) se ha previsto para llegar a hacer contacto con la pared (21) del recipiente (2) cuando el mango (1) está fijado en el recipiente (2). El interés de la pieza de acoplamiento (16) está en obtener un acoplamiento térmico eficiente entre el generador termoeléctrico (3) y el foco caliente.
De manera preferente, esta pieza de acoplamiento (16) es metálica y está hecha, bien de aluminio, o bien de cobre. En otra variante de realización del mango (1), no representada, no hay pieza de acoplamiento (16), y la primera superficie de contacto (30) del generador termoeléctrico (3) está directamente en contacto con el foco caliente, que es la pared (21) del recipiente (2).
Como queda visible en las figuras 1 a 3, el mango (1) comprende un disipador térmico (4). Este disipador térmico (4) está contenido en la cavidad (11) del mango (1).
El disipador térmico (4) está unido térmicamente a la pieza de ligazón (15), la cual tiene la función de sujetar el disipador térmico (4).
En una variante de realización, no representada, no hay pieza de ligazón (15), y el disipador térmico (4) está unido directamente a la segunda superficie de contacto (31) del generador termoeléctrico (3).
El disipador térmico (4) visible en las figuras 1 a 3 se compone de dos aletas (40) contenidas en la cavidad (11) del mango (1). Estas están orientadas a lo largo del mango (1) en sentido longitudinal y abarcan al menos las dos terceras partes de la longitud de la cavidad (11). Estas dos aletas (40) se hallan yuxtapuestas y preferiblemente paralelas entre sí. Entre las aletas (40), hay un espacio que puede ser de unos milímetros a un centímetro.
La altura, el espesor y la longitud de las aletas (40) son variables y son función del rendimiento que se desee para el generador termoeléctrico. Sin embargo, estas dimensiones de altura, de espesor y de longitud vienen condicionadas por la anchura y la altura de la cavidad (11) o del mango (1).
Las aletas (40) son preferiblemente metálicas y conductoras del calor. El metal puede ser aluminio o también cobre, que son buenos conductores del calor.
En una variante, las aletas (40) pueden ser caloductos.
Por otro lado, cuando el conjunto termoeléctrico, constituido a partir del módulo termoeléctrico, de la pieza de ligazón (15), de las aletas (40) y de la pieza de acoplamiento (16), se pone tensionado contra la pared (21) cuando el mango (1) se ensambla en el utensilio (2) por intermedio del sistema de fijación (22), hay un riesgo de deterioro de ciertas piezas.
A tal efecto, y como es visible en la figura 3, se ensamblan unos bloques de elastómero (60) en el sistema de fijación (22) del mango (1) para limitar el aplastamiento de la primera superficie de contacto (30) o de la pieza de acoplamiento (16) tensionados contra la pared (21) cuando se fija el mango (1).
Como es visible en la figura 2, el mango (1) también puede comprender un dispositivo electrónico (50) unido al generador termoeléctrico (3). Este dispositivo electrónico (50) puede ser un dispositivo presentador electrónico (51) o un sensor electrónico (52).
Este sensor electrónico (52) puede ser, por ejemplo, sin sentido limitativo, un sensor de temperatura.
El mango (1) también puede comprender un microventilador (no representado) unido al generador termoeléctrico (3), con el fin de ser alimentado con corriente y para acelerar el enfriamiento del mango.
Consiste la invención, en primer lugar, en establecer un acoplamiento térmico eficiente entre la primera superficie de
contacto (30) del generador termoeléctrico (3) y la pared (21) del recipiente de cocinado (2) que hace las funciones de foco caliente. Esto se obtiene, bien mediante la pieza de acoplamiento (16) de aluminio que maximiza la superficie de contacto con la pared (21) del recipiente (2) cuando el mango (1) está ensamblado tensionado contra la pared (21) por intermedio de la fijación convencional por prisionero (22) o remaches, o bien directamente por contacto entre la primera superficie de contacto (30) del generador termoeléctrico (3) y la pared (21) del recipiente de cocinado (2).
En el caldeo del recipiente (2), la pared (21) de aluminio del mismo va a caldearse progresivamente, lo cual va a constituir el foco caliente para el generador termoeléctrico (3). Va a establecerse entonces un flujo térmico y las aletas (40) comprendidas en el mango (1) van a su vez a caldearse. En el interior del mango (1), en correspondencia con la cavidad (11), va a producirse una convección natural del aire ambiente.
La convección va a hacerse a través de las aberturas (14) de la rejilla de protección (13). El aire frío va a llegar a hacer contacto con las aletas (40) por las aberturas (14) inferiores, va a enfriarlas y a continuación va a volver a salir por las aberturas (14) superiores.
Esta convección se puede acelerar mediante la utilización de un microventilador, no representado, que acelera el paso del aire ambiente sobre las aletas (40).
El propósito de esta convección es el de crear un foco frío dentro del mango (1), permitiendo que las aletas (40) cedan calor al aire ambiente. El hecho de tener un volumen de convección que se extiende por el mango (1) y que está apartado del foco caliente permite establecer un foco frío eficaz incluso en régimen permanente entre la pared (21) del recipiente (2) y el aire ambiente.
Así, el flujo térmico que va a establecerse en régimen permanente va a atravesar el módulo termoeléctrico y a crear entre sus bornes una tensión eléctrica que será proporcional al flujo térmico.
De este modo, si el flujo térmico es nulo, la tensión eléctrica será nula, cosa que ocurre cuando las aletas (40) no evacúan calor en modo suficiente, es decir, cuando no se establece el foco frío.
En un caso en que el recipiente (2) se ubica sobre una cocina que disipa una potencia de 300 W, el flujo térmico obtenido en régimen permanente a través del módulo termoeléctrico oscila entre 3 W/cm2 y 6 W/cm2, lo cual corresponde a una producción eléctrica que oscila entre 7,2 mW y 14 mW en condiciones de un margen de tensión que oscila entre 1,5 V y 2,7 V.
Cuando el mango (1) comprende un dispositivo electrónico (50) unido al generador termoeléctrico (3) como, por ejemplo, un dispositivo presentador electrónico (51), un sensor electrónico (52) o un microventilador, tal producción eléctrica es suficiente para alimentar energéticamente estos diferentes dispositivos electrónicos (50).
Se comprenderá que, en la forma de realización de la invención descrita en la presente descripción, se pueden introducir diversas modificaciones y/o mejoras evidentes para un experto en la materia, sin salir del ámbito de la invención definido por las reivindicaciones que se acompañan.
Claims (10)
1. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado que comprende al menos un generador termoeléctrico (3) que está unido térmicamente a un disipador térmico (4), comprendiendo dicho mango (1) una cavidad interior (11) que abarca longitudinalmente al menos un tercio de la longitud del mango (1), caracterizándose dicho mango por que el disipador térmico (4) se extiende longitudinalmente por la cavidad (11) y por al menos dos tercios de la longitud de la cavidad (11).
2. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según la reivindicación anterior, caracterizado por que el disipador térmico (4) comprende una o varias aletas (40).
3. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según la reivindicación anterior, caracterizado por que dichas aletas (40) son metálicas y son, bien de aluminio, o bien de cobre.
4. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según la reivindicación 2, caracterizado por que las aletas (40) son caloductos.
5. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cavidad (11) comprende una o varias aberturas (12) que desembocan hacia el exterior.
6. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según la reivindicación anterior, caracterizado por que el mango (1) comprende una o varias rejillas de protección (13) posicionadas sobre las una o varias aberturas (12).
7. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mango comprende una pieza de ligazón (15) entre el generador termoeléctrico (3) y el disipador térmico (4).
8. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mango (1) comprende un dispositivo electrónico (50) unido al generador termoeléctrico (3).
9. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según la reivindicación anterior, caracterizado por que el dispositivo electrónico (50) puede ser un dispositivo presentador electrónico (51) o un sensor electrónico (52).
10. Mango (1) para recipiente de cocinado (2) o para tapa de recipiente de cocinado según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mango (1) comprende un microventilador unido al generador termoeléctrico (3).
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