INTERCAMBIADOR DE CALOR TERMOELECTRICO.
Intercambiador de calor termoeléctrico.
Intercambiador de calor de placas,
de flujo cerrado tanto para el fluido caliente como para el frío, comprendiendo capas de elementos de termogeneración eléctrica, en el que el intercambiador presenta en la interfaz de contacto entre flujos calientes y flujos fríos contiguos al menos dos placas.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230403.
Solicitante: JEREZ FERNANDEZ,JAVIER.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: JEREZ FERNANDEZ,JAVIER.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F28D9/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL. › F28D INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA OTRA SUBCLASE, EN LOS QUE LOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR NO ENTRAN EN CONTACTO DIRECTO (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; calentadores de fluidos que tienen medios para producir y transferir calor F24H; hornos F27; partes constitutivas de los aparatos intercambiadores de calor de aplicación general F28F ); APARATOS O PLANTAS DE ACUMULACION DE CALOR EN GENERAL. › Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.
- H01L35/30 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 35/00 Dispositivos termoeléctricos que tienen una unión de materiales diferentes, es decir, que presentan el efecto Seebeck o el efecto Peltier, con o sin otros efectos termoeléctricos o termomagnéticos; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o al tratamiento de estos dispositivos de sus partes constitutivas; Detalles (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común H01L 27/00). › caracterizados por los medios de cambio de calor de la unión.
Fragmento de la descripción:
INTERCAMBIADOR DE CALOR TERMOELÉCTRICO
La presente invención hace referencia a un intercambiador de calor termoeléctrico.
Más en particular, la presente invención hace referencia a un intercambiador de calor termoeléctrico especialmente adecuado para vehículos, si bien la invención no se limita necesariamente a dicho campo.
Como vehículo debe entenderse cualquier medio de transporte de personas o cosas en el sector de la industria aérea, marítima y terrestre.
Resulta conocida la utilización de intercambiadores de placas para refrigerar el aceite de un vehículo. En este tipo de intercambiadores es frecuente que lleguen a darse fugas en las placas, dando lugar a una comunicación entre el circuito del aceite y el circuito del refrigerante, creando una mezcla de fluidos.
Por otra parte, se conoce como efecto termoeléctrico (o efecto Seebeck) a la conversión de una diferencia de temperaturas en electricidad, al formarse
un voltaje en presencia de una diferencia de temperaturas entre dos metales o semiconductores diferentes.Resulta sabida la existencia de módulos generadores termoeléctricos en el mercado, estos permiten generar electricidad a partir de un foco caliente. Son útiles en aplicaciones para aprovechar la energía desperdiciada en forma de calor reutilizándola en forma de electricidad.
Actualmente, gran parte de la energía producida por vehículos se pierde en forma de calor residual, reutilizar dicho calor para su aprovechamiento energético es uno de los objetivos buscados en el sector.
La utilización de intercambiadores de placas en vehículos tiene el inconveniente de que en caso de que se produzca un rasguñado en alguna de las placas, los fluidos pueden mezclarse entre sí. Esto convierte en problemática la utilización de este tipo de intercambiador para refrigerar aceite, puesto que la presión en el circuito de aceite suele ser más alta que en el circuito refrigerante, y el aceite suele entrar en el circuito de líquido refrigerante. No obstante, si la presión cae, también puede darse el caso contrario.
Ambos efectos son indeseables. Debido a la consistencia del aceite, cuando este entra en el circuito del refrigerante provoca graves daños tanto en la bomba como en el circuito y además sobrecalienta el motor. La única solución en este caso es sustituir todas las piezas por donde pasa el líquido. Al pasar el fluido refrigerante en el circuito de aceite, la lubricación en el motor se reduce y llegado el punto en el que no hay lubricación el motor queda dañado.
Para resolver estos problemas, la invención propone un intercambiador de placas mejorado con una pila de placas dobles a fin de evitar la problemática anteriormente expuesta. Gracias a esta nueva estructuración de placas cualquier fuga siempre aparecerá en la parte exterior del intercambiador de calor de placas, además dicha fuga será fácilmente detectable y solo se tendrá que realizar un recambio del intercambiador sin que se haya dañado el motor.
La invención tiene por objeto un intercambiador de placas que comprende un conjunto de placas dobles, esta nueva estructuración de placas permite dirigir al exterior del intercambiador una posible fuga de fluidos. Dicho intercambiador también integra una pluralidad de generadores termoeléctricos a fin de aprovechar el intercambio térmico entre el aceite y el fluido refrigerante, transformando dicho intercambio en electricidad para ser utilizada en diversas aplicaciones.
A su vez, cuando los fluidos pasan a través de los conductos y llegan a la placas se produce una trasferencia térmica, integrando generadores termoeléctricos entre estas se consigue que el intercambiador no solo refrigere el aceite del motor sino que además genere energía eléctrica de dichos generadores La energía eléctrica obtenida puede reinyectarse a las baterías del vehículo a fin de alargar el rendimiento de las mismas o ser utilizada para otras aplicaciones.
El hecho de utilizar la invención para recargar las baterías puede ser de especial utilidad en vehículos híbridos. Dichos vehículos disponen de un motor de combustión y de un motor eléctrico que funcionan alternativamente. Mientras funciona el motor de combustión la invención convierte el calor residual en energía eléctrica y la dirige a las baterías que posteriormente accionarán el motor eléctrico.
La invención puede ser utilizada tanto en vehículos del sector terrestre como en vehículos del sector marítimo o aéreo, tales como automóviles, motocicletas, furgonetas, camiones, autobuses, trenes, barcos, buques, aviones, helicópteros, etc.
El calor residual transformado en electricidad puede ahorrar enormes cantidades de CO2 en el ambiente, la invención presenta ventajas en lo referente al ahorro y la eficacia energética además de contribuir a la reducción de gases de efecto invernadero.
La invención también utiliza un dispositivo de conversión termoeléctrica a fin de transformar el calor en electricidad, pero a diferencia de los sistemas conocidos, la invención pretende el reaprovechamiento del calor que se elimina a través del aceite y el sistema de refrigeración.
Más en concreto, la presente invención comprende un intercambiador de calor de placas, de flujo cerrado tanto para el fluido caliente como para el frío, comprendiendo capas de elementos de termogeneración eléctrica, caracterizado porque el intercambiador presenta en la interfaz de contacto entre flujos calientes y flujos fríos contiguos al menos dos placas.
Preferentemente, los elementos de termogeneración eléctrica están desprovistos de cerámicas, estando protegidos por un polímero flexible, térmicamente conductor y eléctricamente aislante.
Más preferentemente el citado polímero protector queda en contacto directo con las placas inmediatamente superior e inferior del intercambiador, quedando de esta manera dispuesto entre las placas y los elementos de termogeneración eléctrica.
Preferiblemente, el intercambiador comprende turbuladores de flujo para al menos uno de los dos flujos.
Aún más preferiblemente uno de los flujos es aceite.
La presente invención también prevé la utilización especialmente ventajosa del intercambiador en motores de combustión interna.
Así, la invención, según un segundo aspecto, también comprende un vehículo con motor de combustión interna, que comprende un intercambiador en el que uno de los flujos de intercambio es aceite de motor y el otro, líquido refrigerante del motor.
Más preferentemente el intercambiador se alimenta de una salida del radiador del refrigerante y de una salida de aceite caliente del motor.
Aún más preferentemente el intercambiador está caracterizado porque la salida del refrigerante se redirige al radiador del refrigerante y la del aceite, al radiador de aceite.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización del intercambiador objeto de la presente invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva del intercambiador de calor de placas termoeléctrico según la invención, en esta se observa los cables de conexión, los conductos de entrada y salida del intercambiador, los ojales de goma y el bloque de placas compacto.
La figura 2 muestra una vista parcial en sección del intercambiador de calor de placas termoeléctrico de la figura 1, en esta puede apreciarse la estructuración de las placas, la integración de los generadores termoeléctricos, la distribución de los turbuladores de red y la disposición del material termoconductor.
La figura 3 es un esquema de la conexión
eléctrica de los generadores termoeléctricos de la figura 2, dicha conexión es preferentemente en serie-paralelo.La figura 4 muestra una vista en e
diferentes elementos que forman una placa doble, en ésta se observa los orificios de las placas y del material termoconductor así como la disposición de las anillas de goma.
La figura 5 es un esquema que muestra la disposición preferente de un intercambiador según la presente invención...
Reivindicaciones:
l. Intercambiador de calor de placas, de flujo cerrado tanto para el fluido caliente como para el frío, comprendiendo capas de elementos de termogeneración eléctrica, caracterizado porque el intercambiador presenta en la interfaz de contacto entre flujos calientes y flujos fríos contiguos al menos dos placas, estando dichas placas en contacto entre sí mediante la unión de los bordes periféricos de unos orificios realizados en dichas placas para el paso de conductos de circulación.
2. Intercambiador, según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de termogeneración eléctrica están desprovistos de cerámicas, estando protegidos por un polímero flexible, térmicamente conductor y eléctricamente aislante.
3. Intercambiador, según la reivindicación 2, caracterizado porque el citado polímero protector queda en contacto directo con las placas inmediatamente superior e inferior del intercambiador.
4. Inlercambiador, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende turbuladores de flujo para al menos uno de los dos flujos.
5. Intercambiador, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque uno de los flujos es aceite.
6. Intercambiador, caracterizado porque las citadas dos placas situadas entre fluj os calientes y fríos contiguos se encuentran unidas entre sí de tal manera que dejan una cámara de aire entre ellas.
7. Vehículo con motor de combustión interna, caracterizado porque comprende un intercambiador según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que uno de los fluj os de intercambio es aceite de motor y el otro, líquido refrigerante del motor.
8. Vehículo, según la reivindicación 7,
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