Derivación de condensador para un sistema de refrigeración electrónico de dos fases.

Un sistema de refrigeración que comprende:

un evaporador (2), una bomba (1), y un receptor de líquido

(5) situado en un primer ambiente (A) que tiene una primera temperatura ambiente,

un condensador (4) situado en un segundo ambiente (B) que tiene una segunda temperatura ambiente,

un fluido refrigerante que circula a través del sistema por la bomba por un conducto de fluido primario (21) desde la bomba hasta el evaporador, al condensador, al receptor de líquido, y de vuelta a la bomba, y una válvula (3, 18, 13) adaptada para redirigir selectivamente el flujo de fluido para que sea derivado del condensador a través de un conducto de fluido de derivación (8) situado en el primer ambiente, caracterizado porque la válvula (3, 18, 13) es una válvula de control de presión que tiene un punto de ajuste de presión predeterminado, permitiendo la válvula el flujo de fluido al condensador (4) cuando la presión del fluido que entra en la válvula desde el evaporador (2), medida en la línea de salida del evaporador, es mayor que el punto de ajuste de presión, evitando la válvula el flujo de fluido al condensador y permitiendo que el flujo de fluido sea derivado del condensador a través del conducto de fluido de derivación (8) cuando la presión del fluido que entra en la válvula del evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es menor que el punto de ajuste de presión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/026773.

Solicitante: Parker-Hannificn Corporation.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6035 PARKLAND BOULEVARD CLEVELAND, OHIO 44124-4141 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LOUVAR,TIMOTHY, TRUMBOWER,MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Detalles constructivos comunes a diferentes tipos... > H05K7/20 (Modificaciones para facilitar la refrigeración, ventilación o calefacción)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > Circulación del fluido, p. ej. para la transmisión... > F25B41/04 (Disposición de las válvulas (válvulas en sí F16K))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > Aparatos cambiadores de calor en los cuales el agente... > F28D15/02 (en los cuales el agente se condensa y se evapora, p. ej. tubos térmicos)

PDF original: ES-2477235_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Derivación de condensador para un sistema de refrigeración electrónico de dos fases La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración electrónico que utiliza un condensador al aire libre y, en particular, a un circuito de derivación controlado con una válvula que se proporciona para desviar el flujo alrededor del condensador durante condiciones de temperaturas frías del ambiente exterior.

Los dispositivos electrónicos de potencia, tales como IGBTs, SCRs, etc., continúan teniendo una mayor capacidad de conmutación de potencia en una envoltura más pequeña. La cantidad de calor generado por estos dispositivos sigue subiendo también. Los procedimientos de refrigeración convencionales incluyen el uso de aire soplado, o la circulación de un fluido a base de agua a través de placas frías en contacto térmico con el disipador de calor dispositivo electrónico. Un procedimiento de refrigeración más reciente utiliza un fluido de cambio de fase, o refrigerante, que se evaporará para eliminar calor de un dispositivo disipador de calor electrónico, y se condensará de nuevo a estado líquido a través del proceso de intercambio de calor con un medio frío (aire o agua) .

El documento US-A-2002/007641 divulga un sistema de refrigeración de líquido bombeado que utiliza un refrigerante de cambio de fase. Incluye un evaporador, una bomba y un receptor de líquido que se encuentra en un primer ambiente a una primera temperatura, y un condensador que se encuentra en un segundo ambiente a una segunda temperatura ambiente. Un fluido refrigerante se hace circular a través del sistema por la bomba, desde la bomba hasta el evaporador, y luego al condensador, y luego al receptor de líquido y luego de vuelta a la bomba. Colectores de vapor redirigen selectivamente el flujo de fluido para desviarse del condensador a través de un conducto de fluido de derivación.

La figura 1 a continuación muestra un diagrama de un típico estado de la técnica de un sistema de refrigeración 110 de bucle bombeado de dos fases. El refrigerante líquido entra en la bomba 1, donde se eleva la presión estática y el flujo es inducido. El líquido subenfriado fluye hacia un evaporador, que se muestra en el presente documento como una pluralidad de placas frías 2, que se puede conectar en serie, o en paralelo, o ambos. Las placas frías 2 están montadas cada una en contacto con el disipador de calor del dispositivo electrónico. El fluido refrigerante absorbe el calor del dispositivo electrónico y se evapora parcialmente a medida que fluye a través de las placas frías 2. El fluido refrigerante parcialmente evaporado se recoge en un colector, y luego fluye en el intercambiador de calor del condensador 4. El intercambiador de calor del condensador 4 puede ser refrigerado por aire o refrigerado por agua y puede ser ubicado en interiores o al aire libre. Para que el condensador 4 rechace el calor a un medio frío, la temperatura del fluido refrigerante debe estar por encima de la del medio frío, o el aire ambiente. Puesto que el refrigerante se encuentra en un proceso de condensación, la presión del refrigerante seguirá la temperatura del refrigerante basada en la saturación de la relación presión-temperatura del fluido. El fluido refrigerante abandona el condensador 4 como un líquido subenfriado, la temperatura será superior a la ambiente, y la presión corresponderá a una temperatura de saturación aún mayor. El líquido subenfriado desemboca en un depósito receptor 5, que actúa como un tanque de almacenamiento para compensar diferentes volúmenes de fluido en el sistema 110. El volumen de líquido refrigerante de líquido y de vapor puede variar en todo el sistema 110 basado en las temperaturas de funcionamiento y la carga de calor, debido a diferentes densidades a través de la gama de temperatura de funcionamiento.

El sistema 210 se muestra en la figura 2 a continuación es similar al de la figura 1, excepto que una línea de retorno de líquido 6 se añade desde el colector de salida de la placa fría al tanque receptor 5. La línea de retorno de líquido 6 proporciona una vía para que el líquido refrigerante vuelva al tanque receptor 5, sin pasar por el condensador 4, mientras que permite que el vapor de refrigerante continúe hacia el condensador 4. En este sistema 210 la línea de retorno de líquido 6 está siempre abierta.

Se hace notar que en los sistemas de refrigeración 110, 210 de 2 fases de la técnica anterior, la presión de fluido del sistema y, por lo tanto, la temperatura del fluido refrigerante seguirá la temperatura del aire ambiente en el condensador 4. La temperatura del fluido del sistema será en algún diferencial por encima de la temperatura del aire ambiente en el condensador 4. Cuando la temperatura ambiente del aire en el condensador es la misma que la del aire ambiente alrededor de las placas frías (tal como donde los dispositivos electrónicos de potencia y del condensador están ubicados en el interior) , nunca habrá peligro de que la humedad se condense del aire y se recoja de los tubos o tuberías de fluido, o placas frías, y que gotee sobre los dispositivos electrónicos, y dañe la electrónica debido a que la temperatura del fluido estará siempre por encima del punto de rocío del aire ambiente.

Existe un problema en estos sistemas de la técnica anterior cuando la electrónica de potencia se localiza en el interior (representada en las figuras 1 y 2 como una zona delimitada por una línea de trazos y designada como A) , expuesta al aire húmedo caliente, y el intercambiador de calor del condensador 4 se localiza al aire libre (representado en las figuras 1 y 2 como una zona delimitada por una línea discontinua y designada como B) y expuesto a temperaturas frías extremas. Dado que la temperatura del fluido refrigerante seguirá de cerca el aire ambiente del condensador, habrá condiciones en las que el fluido refrigerante que entra de nuevo en el interior será suficientemente frío para enfriar la temperatura de la superficie del conducto el fluido refrigerante a un nivel por debajo del punto de rocío del aire interior provocando de este modo la condensación sobre los conductos de fluido y otros componentes del sistema de la humedad del aire interior. Esta humedad puede gotear sobre los dispositivos

electrónicos y causar daños por cortocircuitos.

La invención proporciona un sistema de refrigeración que comprende:

un evaporador, una bomba, y un receptor de líquido ubicado en un primer ambiente que tiene una primera temperatura ambiente,

un condensador situado en un segundo ambiente que tiene una segunda temperatura ambiente,

un fluido refrigerante circula a través del sistema por la bomba por un conducto de fluido primario desde la bomba hasta el evaporador, al condensador, al receptor de líquido, y de vuelta a la bomba, y

una válvula de control de presión adaptada para redirigir selectivamente el flujo de fluido para desviarse del condensador a través de un conducto de fluido de derivación situado en el primer ambiente, teniendo la válvula de control de presión un punto de referencia de presión predeterminado, y permitiendo el flujo del fluido al condensador cuando la presión del fluido entra en la válvula desde el evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es mayor que el punto de ajuste de la presión, evitando la válvula el flujo de fluido al condensador y permitiendo que el flujo de fluido se desvíe del condensador a través de un conducto de fluido de derivación situado en el primer ambiente cuando la presión del fluido que entra en la válvula desde el evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es menor que el punto de ajuste de presión.

La invención también proporciona un sistema de refrigeración que comprende:... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de refrigeración que comprende:

un evaporador (2) , una bomba (1) , y un receptor de líquido (5) situado en un primer ambiente (A) que tiene una primera temperatura ambiente,

un condensador (4) situado en un segundo ambiente (B) que tiene una segunda temperatura ambiente,

un fluido refrigerante que circula a través del sistema por la bomba por un conducto de fluido primario (21) desde la bomba hasta el evaporador, al condensador, al receptor de líquido, y de vuelta a la bomba, y

una válvula (3, 18, 13) adaptada para redirigir selectivamente el flujo de fluido para que sea derivado del condensador a través de un conducto de fluido de derivación (8) situado en el primer ambiente,

caracterizado porque la válvula (3, 18, 13) es una válvula de control de presión que tiene un punto de ajuste de presión predeterminado, permitiendo la válvula el flujo de fluido al condensador (4) cuando la presión del fluido que entra en la válvula desde el evaporador (2) , medida en la línea de salida del evaporador, es mayor que el punto de ajuste de presión, evitando la válvula el flujo de fluido al condensador y permitiendo que el flujo de fluido sea derivado del condensador a través del conducto de fluido de derivación (8) cuando la presión del fluido que entra en la válvula del evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es menor que el punto de ajuste de presión.

2. El sistema de refrigeración según se reivindica en la reivindicación 1, en el que la válvula (3, 18, 13) se encuentra en el primer ambiente (A) aguas abajo del evaporador (2) y aguas arriba del condensador (4) .

3. El sistema de refrigeración según se reivindica en la reivindicación 1, en el que la válvula (3, 18, 13) se encuentra en el primer ambiente (A) aguas abajo del condensador (4) y aguas arriba del receptor de líquido (5) .

4. El sistema de refrigeración como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la válvula es una válvula de control electrónico (18) que es operada por un controlador de microprocesador en respuesta a un sensor de presión (11) , opcionalmente en combinación con un sensor de temperatura (11) .

5. El sistema de refrigeración como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el conducto de fluido de derivación (8) está conectado al conducto de fluido primario (21) entre el condensador (4) y el receptor de líquido (5) .

6. El sistema de refrigeración como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el conducto de fluido de derivación (8) está conectado directamente al receptor de líquido (5) .

7. Un sistema de refrigeración que comprende:

un evaporador (2) , una bomba (1) , y un receptor de líquido (5) situado en un primer ambiente (A) que tiene una primera temperatura ambiente,

un condensador (4) situado en un segundo ambiente (B) que tiene una segunda temperatura ambiente,

un fluido refrigerante que circula a través del sistema por la bomba por un conducto de fluido primario (21) desde la bomba hasta el evaporador, al condensador, al receptor de líquido, y de vuelta a la bomba, y

una válvula (3, 18, 13) operable para redirigir el flujo de fluido desde el evaporador al receptor de líquido a través de un conducto de fluido de derivación (8) situado en el primer ambiente según sea necesario con el fin de mantener la temperatura del fluido dentro del primer ambiente por encima de un punto de rocío de la primera temperatura ambiente,

caracterizado porque la válvula es una válvula de control de presión que tiene un punto de ajuste de presión predeterminado, permitiendo la válvula el flujo de fluido al condensador cuando la presión del fluido que entra en la válvula desde el evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es mayor que el punto de ajuste de la presión, evitando la válvula el flujo de fluido al condensador y permitiendo que el flujo de fluido sea derivado del condensador a través del conducto de fluido de derivación cuando la presión del fluido que entra en la válvula desde el evaporador, medida en la línea de salida del evaporador, es menor que el punto de ajuste de la presión.

8. El sistema de refrigeración según se reivindica en la reivindicación 7, en el que la válvula (3, 18, 13) se encuentra en el primer ambiente (A) aguas abajo del evaporador (2) y aguas arriba del condensador (4) .

9. El sistema de refrigeración según se reivindica en la reivindicación 7, en el que la válvula (3, 18, 13) se encuentra en el primer ambiente (A) aguas abajo del condensador (4) y aguas arriba del receptor de líquido (5) .

10. El sistema de refrigeración como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la válvula es una válvula de control electrónico (18) que es operada por un controlador de microprocesador en respuesta a un sensor de presión (11) , opcionalmente en combinación con un sensor de temperatura (11) .

11. El sistema de refrigeración como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el conducto de fluido de derivación (8) está conectado al conducto de fluido primario (21) entre el condensador (4) y el receptor de líquido (5) .

12. El sistema de refrigeración como en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el conducto de fluido de derivación está conectado directamente al receptor de líquido.