Dispositivo para la refrigeración de un fluido por métodos termoeléctricos.

Dispositivo capaz de estabilizar la temperatura de un fluido en circulación, entre unos márgenes regulables, que van desde -10°C, hasta +25°C, y que está formado por uno, dos, tres o más "intercambiadores de temperatura", (1, 2, 3, ...), realizados en material termoconductor, taladrados en su interior y unidos entre sí mediante tubos y racores (B, C, D, ...), formando lo que llamamos "conjunto intercambiador de temperatura", por cuyo interior transita el fluido a refrigerar, desde la entrada de fluido A, hasta la salida de fluido G. Cada uno de los intercambiadores de temperatura está refrigerado a su vez, por una pluralidad de células Peltier, (4 a 9), controladas éstas mediante al menos un sensor de temperatura, (46), y una unidad de control, que dispone al menos, de una fuente de alimentación y un termostato

Dispositivo para la refrigeración de un fluido por métodos termoeléctricos.

La invención que se presenta se refiere a un dispositivo para la refrigeración de un fluido en circulación, ya sea aire o líquido previamente comprimido o no, con un caudal variable que puede oscilar entre 20 l/min. y 100 l/min., para uso industrial, realizado mediante módulos termoeléctricos, (células de efecto Peltier). El dispositivo tiene capacidad para alcanzar y estabilizar la temperatura del fluido en circulación entre unos márgenes regulables, que van desde -10 grados C., (diez grados Centígrados bajo cero), hasta + 25 grados C., (veinticinco grados Centígrados). Con el dispositivo mencionado se obtienen notables mejoras en relación con los dispositivos que actualmente se utilizan para el enfriamiento de fluidos en circulación.

Antecedentes de la invención

Hoy por hoy, en todos aquellos procesos industriales en los que se precisa de un elemento refrigerante, (fluido en circulación, ya sea aire o líquido), al que previamente hay que refrigerar, para su utilización posterior en el enfriamiento de diferentes piezas y/o procesos industriales, los métodos utilizados para realizar la refrigeración del elemento refrigerante, (fluido en circulación), son fundamentalmente dos. La refrigeración por compresión: que consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro. Y el sistema de refrigeración por absorción, que es un medio de producir frío que, al igual que en el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que ciertas sustancias absorben calor al cambiar de estado líquido a gaseoso. Así como en el sistema de compresión el ciclo se hace mediante un compresor, en el caso de la absorción, el ciclo se basa físicamente en la capacidad que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear como sustancia absorbente, (disolvente), el agua y la absorbida, (soluto), el amoniaco. Más en detalle, en el ciclo agua-bromuro de litio, el agua (refrigerante), en un circuito a baja presión, se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador, el cual enfría un fluido secundario, que refrigerará ambientes o cámaras. Acto seguido el vapor es absorbido por el bromuro de litio (absorbente) en el absorbedor, produciendo una solución concentrada. Esta solución pasa al calentador, donde se separan disolvente y soluto por medio de calor procedente de una fuente externa; el agua vuelve al evaporador, y el bromuro al absorbedor para reiniciar el ciclo. Como los sistemas de compresión, el sistema requiere una torre de enfriamiento para disipar el calor sobrante.

Ventajas de la invención presentada, sobre otros sistemas de enfriamiento industriales

La invención que proponemos supera los inconvenientes del estado de la técnica y aporta una solución altamente eficaz y ecológica, sin la utilización de gases ni de costosos y voluminosos equipos de refrigeración asistida por gas o agua. Las Ventajas del dispositivo que presentamos frente a los sistemas de refrigeración convencionales utilizados en procesos industriales son entre otras:

• Producción de frío y calor indistintamente simplemente invirtiendo la polaridad de la tensión aplicada a las células Peltier. Esta característica le hace altamente útil en algunos procesos industriales que requieren de un control preciso de la temperatura.

• Es totalmente silencioso.

• No produce vibraciones.

• No necesita mantenimiento, como los dispositivos que utilizan los sistemas de refrigeración por absorción o por compresión.

• No posee elementos móviles, como los mencionados.

• Es un módulo de un tamaño reducido, en comparación con los módulos convencionales de refrigeración industriales.

• No precisan de agua ni gas para refrigerar y/o calentar.

• Asegura la estanqueidad del elemento a refrigerar.

• Puede funcionar en cualquier posición.

• El dispositivo puede alimentarse con diferentes tensiones, en función de como se conecten los módulos Peltier.

• Es capaz de calentar y/o enfriar cualquier fluido, ya sea aire o líquidos.

• En condiciones ideales y utilizando células Peltier de varios niveles, se pueden llegar a conseguir temperaturas de hasta -130ºC., por debajo de la temperatura ambiente.

Aplicaciones técnicas de la invención

La invención que se presenta se engloba dentro de los dispositivos destinados a la refrigeración de fluidos en circulación, ya sea aire o líquido, para su utilización, una vez enfriado este, en el refrescamiento de diferentes piezas y/o procesos industriales. Algunas de las innumerables aplicaciones que tiene el dispositivo en cuestión son: secadores de aire comprimido, deshidratadores, pos enfriadores, redes de aire comprimido, procesos termodinámicos, enfriamiento de piezas calientes y componentes, enfriamiento de soldaduras en tanque de refrigeración, enfriar formas de extrusión calientes, enfriar paneles de control eléctrico, enfriar cuadros eléctricos, refrigeración de controles y componentes electrónicos, refrescar maquinas, enfriamiento de cámara fotográfica CCTV, fijar adhesivos calientes, enfriamiento de piezas de soldadura, enfriamiento de muestras de gas, enfriamiento de sellos de calor, enfriamiento de cámara de atmósfera controlada, afilamiento de herramientas, cortes de taladros y muelas, enfriamiento de piezas al torno, molinos, rectificado de superficies, taladros, superficie y desgaste de muela, enfriamiento de mecanizado de plásticos, endurecimiento de fundidos calientes, enfriamiento de cuernos de soldadura, enfriamiento de plásticos modelados, enfriamiento de cámaras medio ambientales, enfriamiento de piezas pequeñas, enfriamiento de agujas, enfriamiento de cuchillas, enfriamiento de lentes, realización de test a componentes electrónicos a baja temperatura, entre otras aplicaciones en las que se requiere de un fluido al que previamente se le ha sometido a un proceso de refrigeración.

Descripción de la invención

Dispositivo para la refrigeración de un fluido por métodos termoeléctricos.

La invención que se presenta tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica, mediante un dispositivo capaz de enfriar un fluido en circulación, ya sea aire o líquido, para su utilización posterior en el refrescamiento de diferentes piezas, y/o procesos industriales.

El objetivo se consigue desarrollando un generador de frío de alto rendimiento, basado en células de efecto Peltier.

El dispositivo consta por un lado de un "conjunto intercambiador de temperatura", (fig.: 1 y 2), enfriado mediante células Peltier y por cuyo interior circula el fluido a refrigerar. El conjunto intercambiador de temperatura estará formado al menos por un "intercambiador de temperatura", (1). Cada intercambiador de temperatura está realizado mediante una pieza de material termo-conductor, (fig. 3), mecanizada en su interior en forma de serpentín o similar, de manera que el fluido recorra ese serpentín en contacto directo con el intercambiador de temperatura y extraiga de él, el frío acumulado. Un material especialmente apropiado por sus características termo conductoras y por la facilidad que tiene para calentarse y enfriarse en el aluminio.

El conjunto intercambiador de temperatura de la invención, puede disponer de una diversidad de intercambiadores de temperatura, (1, 2, 3), o más, como los mencionados, unidos entre sí mediante tubos y racores, (B, C, D, E y F de fig. 1 y fig. 2). Para la descripción del montaje de la invención, se ha optado por configurarlo mediante la utilización de tres intercambiadores de temperatura independientes, unidos entre ellos, (1, 2, 3), y mecanizados cada uno de ellos en forma de serpentín o similar tal y como se representa en la fig. 3, (con dos taladros ciegos longitudinales, unidos entre sí con un tercer taladro.

Para enfriar cada uno de los intercambiadores de temperatura se utilizan células Peltier, (4, 5, 6, 7, 8, y 9), fijadas en la forma que mas adelante explicamos. Dada la característica que tienen las células Peltier de generar, en función de la polaridad de la corriente continua que se le suministra, calor en uno de sus lados y frío en el otro y a la inversa, cambiando la polaridad de la corriente continua de alimentación a las mismas. La invención que...

1. Dispositivo para la refrigeración de un fluido en circulación, ya sea aire o líquido previamente comprimido o no, que se caracteriza por que

el "conjunto intercambiador de temperatura", está formado por al menos una unidad de "intercambiador de temperatura" independiente, (1), realizado en material termo conductor, mecanizado en su interior de forma que permita la circulación de fluido a su través,

dicho intercambiador de temperatura, está enfriado por una pluralidad de células Peltier, (4, 5), separadas estas de los intercambiadores de temperatura, mediante los separadores, (27, 28),

y además costa igualmente de al menos un radiador, (33) y un ventilador, (35), así como de al menos un protector térmico, (31),

y de al menos un sensor de temperatura, (46), alojado en uno de los intercambiadores de temperatura.

El conjunto intercambiador de temperatura, las células peltier, los separadores, el radiador, el ventilador, el protector térmico y el sensor de temperatura mencionados, se encuentran alojados en una caja, y aislados mediante un material aislante, como por ejemplo la espuma de Poliuretano.

Dispone además de una unidad de control externa, que incluye una fuente de alimentación, así como un termostato mecánico o electrónico, para controlar la temperatura del intercambiador de temperatura.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora una unidad de control programable, a través de un interface display-teclado, que incluye un microprocesador, capaz de hacer funcionar a las células Peltier con una polaridad u otra de manera que pueden, únicamente enfriar, únicamente calentar o enfriar y calentar, a los intercambiadores de temperatura, en función de los parámetros de programación establecidos.