ES2316291B1 - Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electronicos. - Google Patents

Abstract

Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos.

Se constituye a partir de un circuito principal de absorción y un circuito secundario o de evacuación, unidos por otro circuito llamado intercambiador de calor. Los bloques de líquido refrigerantes del circuito de absorción absorben el calor y el bloque cede la temperatura por transmisión al líquido que circula en su interior. El líquido transmisor circula por el último bloque, y por el intercambiador térmico, cediendo su temperatura al circuito de evacuación. El líquido sale del intercambiador térmico y vuelve a recorrer los componentes. Una vez que se ha evacuado el calor del gas, se conduce a un filtro deshidratador que retiene las posibles partículas y humedad que existan en el circuito frigorífico, desde el filtro pasa al capilar o restrictor que obliga al gas a cambiar de presión, el gas absorbe el calor al cambiar de estado, el capilar o restrictor enlaza con el intercambiador de calor, volviendo a empezar el circuito frigorífico desde el principio.

Description

Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos.

La presente invención se refiere a un refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos que se constituye a partir de tres circuitos: Un circuito principal de absorción, un circuito secundario de evacuación y un tercer circuito intercambiador de calor que une el circuito principal y el secundario.

Su aplicación se encuadra dentro de la industria de los refrigeradores destinados a la electrónica y particularmente dentro de la industria de los refrigeradores de ordenadores y circuitos electrónicos.

En el estado de la técnica se conocen refrigeradores de ordenadores así como sistemas de ventilación forzada para componentes informáticos. Se trata de sistemas compuestos de ventiladores adheridos o no a un disipador térmico y éste al componente o cerramiento a refrigerar. Se conocen también sistemas de refrigeración líquida, en los cuales los componentes a refrigerar contienen bloques por los que fluye un líquido refrigerante, transmitiendo el calor producido por los componentes al bloque y éste al líquido, que es refrigerado por radiadores con ventiladores. También se conocen sistemas de refrigeración extrema para cpu de ordenadores, que refrigeran solamente la cpu del pc por medio de un bloque que se adhiere a la misma, haciendo pasar por este bloque un gas refrigerante que evapora a -10ºC.

Los inconvenientes que presentan estos sistemas conocidos frente a la invención propuesta son los siguientes: Los sistemas de ventilación forzada presentan varios ventiladores que generan ruidos y su eficacia depende de la temperatura existente en la caja del ordenador o armario. En los sistemas de refrigeración líquida la eficacia depende de la temperatura del recinto donde se encuentre el ordenador, cuanto mayor es la temperatura del recinto menor es su capacidad de evacuación. Los sistemas de refrigeración extrema sólo son capaces de refrigerar la CPU, no el resto de los componentes y es necesario tomar precauciones para evitar la condensación del elemento de contacto térmico, pudiendo causar daños en el sistema a refrigerar por condensación de agua en los componentes, ya que el bloque metálico que está en contacto con la CPU evapora con un gas a una temperatura de -10ºC.

La presente invención soluciona estos inconvenientes aportando al estado de la técnica las siguientes ventajas: Se eliminan ruidos de ventiladores múltiples. La eficacia del sistema no depende de la temperatura de la caja del pc o armario. Puede trabajar a una temperatura de 50ºC según la temperatura ambiente en el lugar en que esté ubicado el armario. La temperatura del líquido transmisor se mantiene entre valores conocidos, evitando daños a los componentes, por inestabilidad en la temperatura del aire que evacua el calor. Es un sistema capaz de aplicarse a los componentes múltiples de un ordenador o a un armario con componentes electrónicos y no sólo a un componente determinado.

El refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos que se propone en esta invención, se constituye a partir de un conjunto de componentes divididos en los siguientes grupos:

- Bloque de líquido transmisor, encargado de transmitir el calor de los componentes informáticos o electrónicos a un líquido transmisor, constituido por un bloque de material metálico, no corrosivo, hueco y que dispone al menos de una entrada y una salida que permite la unión de la pieza con el resto del sistema. Estos bloques son herméticos y por su interior circula el líquido transmisor. La estanqueidad de la pieza se obtiene mediante bloques estancos o bloques unidos mediante juntas.

- Conducciones de líquido transmisor de calor. Son de material rígido o flexible, según circule gas refrigerante o líquido transmisor anticongelante. Cuando son rígidos permiten el montaje del circuito frigorífico, mientras que si son flexibles permiten el montaje de los bloques de líquido transmisor en serie o en paralelo, dependiendo de las necesidades de cada elemento. Estas conducciones están sujetas a los elementos del sistema mediante bridas o cualquier medio de sujeción apropiado.

- Bomba de líquido transmisor. Elemento que garantiza que el líquido transmisor circule con una presión y velocidad constante, permitiendo el intercambio térmico entre el bloque de líquido y el sistema de extracción del calor sobrante. Esta bomba puede ser sumergible dentro de un depósito donde se almacena el líquido refrigerante y a su vez formar parte de un conjunto llamado intercambiador de calor o puede estar unida mecánicamente mediante juntas, bridas o racores a un depósito, en cuyo caso la bomba es una parte externa más del circuito hidráulico.

- Depósito de líquido transmisor. Situado a la misma altura o mayor que la bomba, para garantizar un flujo de líquido continuo, dispone de diferentes elementos para su rellenado manual o automático, mediante electro válvula, así como para la eliminación de burbujas de aire. Garantiza el remanente de líquido transmisor de temperatura para el circuito de bloques. Dispone al menos de una conexión de entrada y otra de salida para la circulación de líquido transmisor. Este depósito puede ser parte independiente del circuito hidráulico, de la manera que se ha descrito anteriormente, o puede tener en su interior un anillo normalmente de cobre, aunque no necesariamente de ese material, sino que puede ser de cualquier material buen conductor de la temperatura y que no sea corrosivo en presencia de la composición o de la temperatura del líquido refrigerante, circulando por su interior gas refrigerante, por lo tanto el depósito pasaría a tener la función de depósito en sí, como almacenamiento de líquido refrigerante y de intercambiador de calor, ya que a través del anillo refrigerante enfriaría en el mismo depósito el liquido transmisor, en cuyo caso, pasaríamos a tener un depósito de líquido transmisor como mínimo con 4 conexiones, dos para el líquido refrigerante y dos para el anillo de gas refrigerante.

- Intercambiador de calor. Elemento que se encarga del intercambio térmico entre el líquido transmisor y el gas refrigerante, tiene al menos cuatro conexiones con el sistema, una conexión de entrada y otra de salida para el gas refrigerante y otras dos una de entrada y otra de salida para el líquido transmisor. Este intercambiador de calor puede ser de diversas formas, tamaños o potencias, según las necesidades frigoríficas, así como de la disponibilidad de espacio o componentes existentes en las instalaciones en las que se vayan a aplicar la solución de refrigerador mixto. Pueden realizarse montajes donde se aplique un intercambiador de calor estanco en sí (intercambiadores de placas, concéntricos entre dos tubos, multitubular), de una sola pieza, por donde concurren tuberías de gas frigorífico del equipo frigorífico y tuberías de liquido transmisor unidos a un depósito aparte, estanco, y mediante una bomba de líquido transmisor externa, o puede realizarse un intercambiador de inmersión, mediante un depósito, que está rellenado de líquido transmisor y que en su interior existe un anillo frigorífico por el que circula el gas, enfriando este liquido transmisor, siendo opcional que en este deposito este incluida en su interior una bomba de liquido transmisor sumergible, que podría también ser externa y conectada al deposito de manera mecánica mediante juntas estancas. En el montaje preferente este intercambiador térmico es de inmersión en deposito con anillo refrigerante y bomba interna sumergible.

- Depresor capilar o válvula de expansión. Este elemento garantiza la pérdida de presión del gas refrigerante, haciendo que éste se expanda. Su diámetro es el adecuado para garantizar una pérdida de presión constante con referencia a la presión y cantidad de gas del circuito frigorífico. Este diámetro es fijo si es un depresor o capilar. Es de cualquier material o tamaño, siempre que garantice la estanqueidad del circuito frigorífico y no se deteriore ni por las presiones de trabajo ni por el gas que circule en su interior. Puede ser válvula de expansión con orificio variable según la temperatura de su bulbo.

- Elemento de filtrado o filtro frigorífico. Este elemento filtra cualquier impureza existente en el circuito frigorífico. Está constituido por cualquier material apropiado y su tamaño puede variar, y funciona también como deshidratador para retener la humedad existente en el circuito.

- Compresor. Elemento encargado de comprimir el gas, que garantiza el movimiento del mismo a través del circuito de refrigeración, que puede ser de pistón, rotativo o centrifugo, así como de diferentes tamaños y potencias. Está fabricado de cualquier material que garantice la estanquidad del circuito frigorífico y no se deteriore con el gas frigorífico o temperatura de trabajo. Puede ser de caudal variable y estar envuelto por material aislante de ruidos. A su vez puede estar ayudado por cualquier sistema de ventilación que apoye la eliminación de calor sensible alrededor del compresor, ya sea por la acción de un ventilador exclusivo o aprovechando cualquier corriente de aire generada por otros ventiladores. Existe al menos un compresor, o más, según las necesidades del sistema.

- Condensador o intercambiador de calor frigorífico. Este elemento garantiza la eliminación de calor proveniente del compresor de refrigeración. Consiste en un tubo estático de cobre que pasa a través de láminas embutidas en aluminio o cualquier otro metal adecuado y que al circular el aire por su interior, cede el calor al entorno. El sistema incorpora uno o varios condensadores acoplados en serie o en paralelo al sistema, según las necesidades de éste o va unido al ventilador de extracción de calor por medio de juntas antivibratorias.

- Intercambiador de líquido refrigerante frío. Es similar al condensador frigorífico, con las diferencias de que este intercambiador está diseñado para el paso de líquido refrigerante y no de gas frigorífico, también es diferente en tamaño, ya que puede tener diferentes dimensiones, adaptándose así a las diferentes necesidades de refrigeración de componentes. Es un sistema de refrigeración aire-aire, no por contacto, y permite la refrigeración de un componente en concreto o de un cerramiento determinado, haciendo pasar aire a su través y de ahí al componente o cerramiento, ya que por este intercambiador circula líquido refrigerante enfriado.

- Boya de nivel de líquido refrigerante. Este elemento es de seguridad para el nivel de líquido refrigerante y su función es comunicar al sistema de control el nivel de líquido existente. Puede ser de diversos materiales, siempre y cuando no se deteriore por la composición ni temperatura del líquido refrigerante. Existen diversos tipos de boya, siendo las más usuales para estos montajes las mecánicas de flotador miniatura, las de paso de corriente continua o pulsos de baja intensidad entre dos polos o por ultrasonidos.

- Prensaestopas o elementos de conexión selladas. Estos elementos permiten el paso a su través de tuberías, sondas o cables a un elemento normalmente cerrado y que, mediante su propiedad estanca, mantendrá a este como estanco, utilizándose para realizar de forma mecánica un sellado de un determinado componente. Esta unión de componentes externos a un cerramiento estanco podrá realizarse también mediante latiguillos que estén unidos por un lado a dicho cerramiento de forma estanca por la misma fabricación del componente y por el otro lado de manera mecánica mediante bridas o racores.

- Presostatos de alta y baja presión. Estos elementos son los encargados de transmitir a la unidad de control mediante una señal por contactos abiertos o cerrados, el exceso de presión en el caso del presostato de alta o la falta de presión en el caso del presostato de baja del circuito frigorífico. Estos elementos podrán ir roscados a las tuberías frigoríficas o soldados. También pueden ser transductores de presión digitales con salidas proporcionales a las presiones medidas.

- Caja contenedora del refrigerador mixto. Los elementos que componen dicho contenedor pueden estar constituidos por el mismo cerramiento, caja o armario del pc, siempre y cuando se disponga de las dimensiones adecuadas. Dicha caja será como mínimo de hierro pintado y del grosor suficiente para soportar las presiones y esfuerzos mecánicos de los componentes, con diseños normalizados para alojar los componentes informáticos o electrónicos necesarios más el refrigerador mixto. Puede existir la posibilidad, en equipos informáticos existentes como por ejemplo, cajas de pc, cubos informáticos o barebones, en los cuales no existe posibilidad física de incorporar el sistema de refrigeración mixta, por lo que en el propio equipo informático se añadirán los bloques de líquido refrigerante necesarios y aparte, en otra caja externa se montará el equipo de refrigeración mixto con su bomba e intercambiador de calor correspondiente, uniendo ambos, equipo frigorífico y equipo a refrigerar mediante conexiones rígidas o flexibles para el paso de liquido refrigerante, siempre y cuando soporten las presiones y temperaturas de trabajo y el ambiente o medio por donde deban circular dichos tubos, permitiendo así solucionar problemas de tamaño en cajas para equipos existentes.

Además de los componentes ya citados, la presente invención está compuesta por: Fuente de alimentación, placa base, Vga, disco duro en bloque refrigerador de 5,25'', ram 1 en bloque refrigerador (9), ram 2 en bloque refrigerador (10), no estando este número de componentes limitado a los que se mencionan, sino que existen muchos otros que no se mencionan y en cantidades variables.

Se pretende refrigerar los siguientes elementos: Fuente de alimentación a través de intercambiador de líquido refrigerante frío y disco duro, chipset, Cpu de vga, Cpu de la placa base, Ram 1 y Ram 2 a través de bloque refrigerador.

Estos bloques están interconectados entre sí mediante tuberías rígidas o flexibles, así como al sistema de impulsión de la parte líquida de la bomba sumergible incorporada en el interior de un depósito estanco. Este depósito estanco realiza dos funciones, una de ellas mantiene un remanente de líquido refrigerado para su recirculación por el sistema a refrigerar y otra actúa como parte de un intercambiador de calor, gracias a una espiral por la que circula gas refrigerante de un circuito frigorífico y enfría el líquido transmisor. Este depósito presenta varios elementos independientes de la bomba y de la espiral de enfriamiento que son: Aislamiento térmico del depósito, prensaestopas estancas, sonda de temperatura de líquido refrigerante, tapón de rellenado manual, boya de seguridad de mínimo nivel de líquido refrigerante, gomas de amortiguación de vibraciones y tornillos con rosca y doble arandela.

La aplicación es controlada por la unidad de control, la cual se encarga de recoger todos los datos de las sondas y activar en consecuencia los actuadores. La bomba del circuito de impulsión de líquido refrigerante está siempre en funcionamiento, mientras el ordenador esté en marcha, y puede regular su velocidad o no a través de pulsos PWM, según la temperatura medida por la sonda de temperatura. El líquido refrigerante impulsado por la bomba pasa al intercambiador de líquido refrigerante de la fuente de alimentación y empieza a enfriarse gracias a que la unidad de control mantiene una temperatura del líquido refrigerante, según la información de la sonda de temperatura, de 25ºC con un diferencial de + - 2ºC, siendo este valor variable por el usuario.

El intercambiador de líquido refrigerante frío está situado detrás de la fuente de alimentación, en la que existen unas aperturas de entrada de aire que, mediante la acción de un ventilador, aspira aire del interior de la caja del pc y lo hace pasar por los componentes de la fuente de alimentación procediendo a su enfriamiento. El aire pasa por el intercambiador desde las aperturas de aire, lo enfría y entra a la fuente de alimentación, a la velocidad adecuada según la temperatura de consigna de la unidad de control.

El líquido refrigerante sale del intercambiador de líquido refrigerante frío hacia el siguiente bloque a refrigerar, que es el chipset de la placa base. Este bloque permite transmitir el calor del chipset al bloque de líquido de forma mecánica y del bloque de líquido al líquido transmisor que circula por su interior por transmisión bloque-líquido, por lo que mientras esté circulando líquido transmisor por el bloque, irá recogiendo el calor del mismo.

La cpu de la placa base se refrigera mediante bloque de líquido, del chipset sale el líquido refrigerante hacia la cpu de la placa base, y de la cpu a las memorias ram 1 y ram 2, con la peculiaridad de que los sistemas de bloques de la ram 1 y ram 2 son de líquido que envuelven las rams y el calor del componente se transmite al bloque a través de silicona transmisora de calor en estado sólido. Este sistema de actuación es el mismo que el del resto de componentes ya descrito.

De la ram 2 sale el líquido refrigerante al bloque refrigerador del disco duro, cuyo sistema de transmisión es también de bloque-silicona de transmisión en estado sólido.

El disco duro es el último componente a refrigerar, por lo que desde su salida, el líquido transmisor va de nuevo al depósito a una zona fría donde se enfría rápidamente de nuevo y es nuevamente utilizado.

El depósito intercambiador de calor incorpora una boya de nivel mínimo de líquido transmisor que, controlada por la unidad de control, vigila que, si se llegase a un nivel mínimo de líquido, emitirá una alarma sonora. Este depósito incorpora un aislante térmico para evitar aportaciones de calor externo y está anclado a la caja o contenedor de forma mecánica, mediante gomas silenciadoras y tornillos con doble arandela u otro sistema de sujeción adecuado. El depósito incorpora un tapón de rellenado.

La parte frigorífica del circuito enfriador de líquido transmisor está formada por los siguientes elementos: Compresor frigorífico, presostato de alta presión, tubería de cobre aislada térmicamente de alta presión, intercambiador térmico de circuito frigorífico, ventilador de intercambiador térmico, sonda control de temperatura, junta de goma antivibración, tornillería de anclaje de ventilador e intercambiador térmico frigorífico, gomas antivibratorias de anclaje del compresor, tornillería de sujeción del compresor, presostato de baja presión, sonda de control antihielo, anclaje de tuberías frigoríficas con separador y bridas de gomas, anclaje de tuberías frigoríficas a caja o cerramiento de goma, tubería aislada de alta presión, tubería de baja presión, filtro deshidratador del circuito frigorífico, restrictor, capilar o válvula termostática, espiral o anillo de evaporador de gas frigorífico y depósito de intercambiador de calor.

El circuito frigorífico, es un circuito hermético, efectuado mediante uniones mecánicas con sus respectivas juntas, que tiene en su interior gas frigorífico R-134 A. Cuando el pc se pone en funcionamiento, la unidad de control comprueba la temperatura del líquido transmisor mediante la sonda que al detectar una temperatura superior a la programada, realiza una temporización mínima de 30 segundos y una vez realizada conecta el compresor, que comienza a comprimir el gas proveniente de la tubería de baja presión y sale por la tubería de alta presión, evacuando el calor que ha recogido, mediante el condensador frigorífico y un ventilador, cuya velocidad es controlada por la unidad de control mediante la sonda de temperatura del ventilador dándole a éste tanto más velocidad cuanto mayor sea la temperatura detectada. Una vez enfriado el gas y licuado al haber perdido temperatura en el condensador, es conducido por la tubería de alta presión hacia el filtro deshidratador que recoge las partículas del circuito frigorífico, material viscoso o humedad que puedan dañar el sistema. Del filtro deshidratador pasa al restrictor capilar o válvula termostática.

El gas pasa por la espiral frigorífica y retorna por la tubería de baja presión hacia el compresor volviendo a empezar el circuito frigorífico. El ventilador del intercambiador de calor frigorífico está anclado a la caja o cerramiento solidariamente por un sistema de unión apropiado provisto de una goma aislante de vibraciones. El compresor incorpora unos bloques de goma en su anclaje unido solidariamente a la plancha. Las tuberías de alta y baja presión están sujetas de forma solidaria por medios de unión apropiados provistos de gomas antivibratorias.

El presostato de alta presión y el de baja presión indican a la unidad de control la presión del circuito frigorífico para controlar la velocidad del ventilador del intercambiador frigorífico o efectuar la desconexión del sistema en caso necesario. La sonda de temperatura antihielo indica a la unidad de control la temperatura de retorno del gas calentado, que si retorna demasiado frío, disminuirá la velocidad de la bomba que calentará en este caso el líquido refrigerante para que llegue más calor a la espiral de intercambio frigorífico, desconectando el sistema o emitiendo una alarma o ambas cosas, si fuese necesario.

La unidad de control es de una bahía 5,25'' y va incorporada y anclada mediante tornillos universales para sujeción de estos elementos y mide o lee las sondas o los sensores del sistema y controla las actuadores de todo el equipo. Esta unidad de control incorpora un cable de unión representando un bus de conexión para los componentes, también incorpora un display LCD de 16 x 1 para realizar modificaciones de consignas y obtener los datos de sensores y actuadores instantáneamente y gestionar las diversas alarmas programadas. Incorpora tres botones para interesar las diferentes pantallas de la unidad de control que dispone al menos de las siguientes funciones: Control de la temperatura del líquido refrigerante, del diferencial superior del líquido refrigerante, del diferencial inferior del líquido refrigerante, del tiempo de arranque del compresor tras la detección de activación, de la temperatura alta y baja para el ventilador del intercambiador de calor frigorífico, de la temperatura alta y baja para la regulación de la bomba, de la alarma de alta temperatura en la sonda del líquido refrigerante, de la alarma por alta presión, de la alarma por baja presión, de la alarma de nivel bajo de la boya, y de la alarma por exceso de temperatura en el ventilador del intercambiador frigorífico.

La unidad de control se conecta mediante un puerto RS232, USB al pc.

La sujeción de todos estos elementos descritos se realiza por medios de unión mecánicos como tornillos, bridas, grapas o con otro medio adecuado, siempre que garantice una fijación fuerte y que no transmita vibraciones al sistema mecánico, que esté aislado térmicamente para evitar la transmisión mecánica de calor al sistema de contención, que soporte los esfuerzos mecánicos, tenga estanqueidad y soporte las presiones de trabajo.

El principio de funcionamiento de la invención propuesta es el siguiente: El circuito se divide en dos partes, el circuito principal de absorción y el circuito secundario o de evacuación. La unión de estas dos partes se realiza mediante un componente llamado intercambiador de calor, que empieza al final del circuito de absorción y finaliza al principio del circuito de evacuación.

Los bloques de líquido refrigerante del circuito de absorción, anclado por medios de unión apropiados a los componentes a refrigerar, absorben el calor del elemento a disipar de una forma mecánica o estática y el bloque cede la temperatura por transmisión al líquido que circula en su interior. A medida que el líquido transmisor va pasando por uno o varios bloques de transmisión, va absorbiendo más calor de los componentes. Este líquido es impulsado por una bomba que recibe el liquido de un depósito o del mismo depósito del intercambiador si éste está sumergido. Cuando termina de circular el líquido transmisor por el último bloque, pasa por el intercambiador térmico que cede su temperatura al segundo circuito de evacuación descrito más adelante. El líquido sale del intercambiador térmico y vuelve a recorrer los componentes.

El circuito de evacuación de calor es un sistema de refrigeración por gas frigorífico, cerrado, que contiene un gas refrigerante que evapora a temperaturas muy bajas, según sea la presión a la que se exponga. Partiendo del intercambiador de calor, en el que en una de sus partes hay líquido transmisor a temperatura elevada, correspondiente a la del circuito de absorción, y en la otra parte hay gas refrigerante en estado gaseoso que absorbe el calor proporcionado por el intercambiador, debido a sus características de presión y temperatura, resulta que este gas, una vez que ha pasado por el intercambiador, llega al compresor por la entrada de baja presión, donde es comprimido y alterado en su presión, y por lo tanto se varían mecánicamente sus características físicas de presión temperatura, sale por la zona de alta presión del compresor y es conducido hasta un condensador de evacuación de calor frigorífico que por la acción de un ventilador enfría el gas licuándolo, enfriando el calor proveniente del circuito de absorción.

Una vez que se ha evacuado el calor del gas, se conduce a un filtro deshidratador que retiene las posibles partículas y humedad que existan en el circuito frigorífico, desde dicho filtro pasa al capilar o restrictor que obliga al gas a cambiar de presión, el gas entonces absorbe el calor al cambiar de estado, el capilar o restrictor enlaza con el intercambiador de calor, volviendo a empezar el circuito frigorífico desde el principio.

Para una mejor comprensión de esta memoria descriptiva se acompaña un dibujo que a modo de ejemplo no limitativo describe una realización preferida de la invención.

Figura 1.- Esquema del circuito.

En dicha figura se destacan los siguientes elementos numerados:

1.-

Pc en su conjunto

2.-

Fuente de alimentación Pc

3.-

Placa base

4.-

Vga

5.-

Disco duro en bahía de 5,25'' con bloque refrigerador

6.-

Bloque de líquido en chipset

7.-

Bloque de líquido en cpu de la vga

8.-

Bloque de líquido en la cpu

9.-

Bloque de líquido en ram 1

10.-

Bloque de líquido en ram 2

11.-

Tubo de vinilo conductor de líquido refrigerante en impulsión

12.-

Tubo de cobre forrado térmicamente

13.-

Conjunto de prensaestopas herméticos en depósito

14.-

Filtro deshidratador frigorífico

15.-

Capilar, restrictor o válvula termostática

16.-

Evaporador de inmersión en cobre formando un anillo o espiral

17.-

Compresor

18.-

Intercambiador de calor frigorífico o condensador

19.-

Ventilador del condensador frigorífico

20.-

Depósito de líquido que realiza dos funciones, almacén de líquido y conjunto de inmersión para el intercambiador de calor frigorífico

21.-

Goma sidenblok antivibratoria para depósito

22.-

Goma sidenblok antivibratoria para compresor

23.-

Control y regulación del sistema

24.-

plancha de sujeción del equipo frigorífico

25.-

Tornillería de sujeción del compresor formado por tornillos, doble arandelas y tuercas

26.-

Tornillería de sujeción del ventilador condensador formado por tornillos, doble arandelas y tuercas

27.-

Conjunto de sujeción de tuberías de cobre forrado, formado por separador bridas de sujeción y tornillo a plancha

28.-

Junta antivibración para ventilador condensador

29.-

Tubería de alta presión, salida del condensador líquido enfriado, forrada térmicamente

30.-

Tubería de baja presión forrada térmicamente estado gaseoso calentado

31.-

Tornillería de sujeción del depósito, formado por tornillos doble arandelas y tuercas

32.-

Gomas de sujeción tuberías cobre a caja

33.-

Parte frontal del Pc

34.-

Bomba de líquido refrigerante

35.-

Parte trasera del Pc

36.-

Tapón de rellenado líquido refrigerante a depósito

37.-

Aislante térmico en depósito

38.-

Presostato de alta presión

39.-

Presostato de baja presión

40.-

Sonda de seguridad antihielo

41.-

Sonda de control de condensación

42.-

Sonda de temperatura líquido refrigerante

43.-

Boya de nivel mínimo de líquido refrigerante

44.-

Bus de datos, cableado de actuadores y sondas

45.-

Intercambiador térmico de líquido refrigerante frío

46.-

Brida de sujeción de evaporador de liquido con tornillos rosca plancha

Una realización preferida de la invención propuesta se constituye a partir de un ordenador Pc (1) en su conjunto, representado en su parte frontal (33), compuesto por componentes estándar y por los siguientes elementos: Fuente de alimentación (2), placa base (3), Vga (4), disco duro en bloque refrigerador de 5,25'' (5), ram 1 en bloque refrigerador (9), ram 2 en bloque refrigerador (10).

Se pretende refrigerar los siguientes elementos: Fuente de alimentación a través de intercambiador (45) de líquido refrigerante, disco duro a través de bloque refrigerador (5), chipset a través de bloque refrigerador (6), Cpu de vga a través de bloque refrigerador (7), Cpu de la placa base a través de bloque refrigerador (8), Ram 1 a través de bloque refrigerador (9), Ram 2 a través de bloque refrigerador (10).

Estos bloques están interconectados entre si mediante tuberías de vinilo (11) al sistema de impulsión de la parte líquida de la bomba sumergible (34) incorporada en el interior de un depósito estanco (20). Este depósito realiza dos funciones, una de ellas mantiene un remanente de líquido refrigerado para su recirculación por el sistema a refrigerar y otra, actúa como parte de un intercambiador de calor gracias a una espiral (16) por la que circula gas refrigerante de un circuito frigorífico y enfría el líquido transmisor. Este depósito (20) dispone de varias elementos independientes de la bomba (34) y de la espiral de enfriamiento (16) que son: Aislamiento térmico del depósito (37), prensaestopas estancas (13), sonda de temperatura de líquido refrigerante (42), tapón de rellenado manual (36), Boya de seguridad de mínimo nivel de líquido refrigerante (43), gomas de amortiguación de vibraciones (21) y tornillos con rosca y doble arandela (31).

La aplicación es controlada por la unidad de control (23), de recoger todos los datos de las sondas y activar en consecuencia los actuadores. La bomba del circuito de impulsión de líquido refrigerante (34) está siempre en funcionamiento, mientras el ordenador esté en marcha, y regula su velocidad a través de pulsos PWM según la temperatura medida por la sonda de temperatura (42). El líquido refrigerante impulsado por la bomba (34) pasa al intercambiador de líquido refrigerante (45) de la fuente de alimentación (2) y empieza a enfriarse debido a que la unidad de control (23) mantiene una temperatura del líquido refrigerante, según la información de la sonda de temperatura (42), de 25ºC con un diferencial de + - 2ºC.

El intercambiador de líquido refrigerante (45) está situado detrás de la fuente de alimentación (2), en la que existen unas aperturas de entrada de aire que mediante la acción de un ventilador, aspira aire del interior de la caja del pc (1) y lo hace pasar por los componentes de la fuente de alimentación (2) procediendo a su enfriamiento. El aire pasa por el intercambiador (45) desde las aperturas de aire, lo enfría y entra a la fuente de alimentación (2), con la velocidad adecuada según la temperatura de consigna de la unidad de control (23).

El líquido refrigerante sale del intercambiador de líquido refrigerante (45) hacia el siguiente bloque a refrigerar el chipset de la placa base (6), éste bloque permite transmitir el calor del chipset al bloque de líquido de forma mecánica y del bloque de líquido al líquido transmisor que circula por su interior por transmisión bloque-líquido, por lo que mientras esté circulando líquido transmisor por el bloque, irá recogiendo el calor del mismo.

La cpu placa base (8) se refrigera mediante bloque de líquido, del chipset sale el líquido refrigerante hacia la cpu de la placa base (8), y de la cpu a las memorias ram 1 (9) y ram 2 (10), con la peculiaridad de que los sistemas de bloques de la ram 1 (9) y ram 2 (10) son de líquido que envuelven las rams y el calor del componente se transmite al bloque a través de silicona transmisora de calor en estado sólido. Este sistema de actuación es el mismo que el del resto de componentes ya descrito.

De la ram 2 (10) sale el líquido refrigerante al bloque refrigerador del disco duro (5) cuyo sistema de transmisión es también de bloque-silicona de transmisión en estado sólido.

El disco duro (5) es el último componente a refrigerar, por lo que desde su salida, el líquido transmisor, va de nuevo al depósito a una zona fría donde se enfría rápidamente de nuevo y es nuevamente utilizado.

El depósito intercambiador de calor (20) incorpora una boya de nivel mínimo de líquido transmisor (43) que controlada por la unidad de control (23), vigila que, si se llegase a un nivel mínimo de líquido emitirá una alarma sonora. Este depósito (20) incorpora un aislante térmico (37) que evitar aportaciones de calor externo y está anclado a la caja o contenedor de forma mecánica, mediante gomas silenciadoras (21) y tornillos con doble arandela (31) u otro sistema de sujeción adecuado. El depósito (20) incorpora un tapón de rellenado (36).

La parte frigorífica del circuito enfriador de líquido transmisor está formado por los siguientes elementos. Compresor frigorífico (17), presostato de alta presión (38), tubería de cobre aislada térmicamente de alta presión (12), intercambiador térmico de circuito frigorífico (18), ventilador de intercambiador térmico (19), sonda control de temperatura (41), junta de goma antivibración (28), tornillería de anclaje de ventilador e intercambiador térmico frigorífico (26), gomas antivibratorias de anclaje del compresor (22), tornillería de sujeción del compresor (25), presostato de baja presión (39), sonda de control antihielo (40), anclaje de tuberías frigoríficas con separador y bridas de gomas (27), anclaje de tuberías frigoríficas a caja o cerramiento de goma (32), tubería aislada de alta presión (29), tubería de baja presión (30), filtro deshidratador del circuito frigorífico (14), resistor, capilar o válvula termostática (15), espiral o anillo de evaporador de gas frigorífico (16) y depósito de intercambiador de calor (20).

El circuito frigorífico, es un circuito hermético, efectuado mediante uniones mecánicas con sus respectivas juntas o soldaduras, que tiene en su interior gas frigorífico R-134 A. Cuando el pc se pone en funcionamiento, la unidad de control (23) comprueba la temperatura del líquido transmisor mediante la sonda (42) que al detectar una temperatura superior a la programada, realiza una temporización mínima de 30 segundos y una vez realizada conecta el compresor (17), que comienza a comprimir el gas proveniente de la tubería de baja presión (30) y sale por la tubería de alta presión (12), evacuando el calor que ha recogido, mediante el condensador frigorífico (18) y un ventilador (19), cuya velocidad mediante la sonda de temperatura del ventilador (19) es controlada por la unidad de control (23) que le da más velocidad cuanto mayor sea la temperatura detectada. Una vez enfriado el gas, se licua y es conducido por la tubería de alta presión (29) hacia el filtro deshidratador (14) que recoge las partículas del circuito frigorífico, material viscoso o humedad que puedan dañar el sistema. Del filtro deshidratador (14) pasa al restrictor, capilar o válvula termostática (15).

El gas pasa por la espiral frigorífica (16) y retorna por la tubería de baja presión (30) hacia el compresor (17) volviendo a empezar el circuito frigorífico. El ventilador del intercambiador de calor frigorífico (19) está anclado a la caja o cerramiento (1) solidariamente por un sistema de unión apropiado provisto de una goma aislante de vibraciones (28). El compresor (17) incorpora unos bloques de goma (22) en su anclaje unido solidariamente a la plancha (24). Las tuberías de alta (29) y baja (30) presión están sujetas de forma solidaria con cualquier medio de unión apropiado provisto de gomas antivibratorias.

El presostato de alta presión (38) y el de baja presión (39) indican a la unidad de control (23) la presión del circuito frigorífico para controlar la velocidad del ventilador del intercambiador frigorífico (19) o efectuar su desconexión en caso necesario. La sonda de temperatura antihielo (40) indica a la unidad de control (23) la temperatura de retorno del gas calentado, que si retorna demasiado frío, disminuirá la velocidad de la bomba (34) que calentará en este caso el líquido refrigerante para que llegue más calor a la espiral de intercambio frigorífico (16), desconectando el sistema o emitir una alarma o ambas cosas, si fuese necesario.

La unidad de control (23) es de una bahía 5,25'' y va incorporada y anclada mediante tornillos universales para sujeción de estos elementos y mide o lee las sondas o los sensores del sistema y controla los actuadores de todo el equipo. Esta unidad de control (23) incorpora un cable de unión representando un bus de conexión para los componentes (44), también incorpora un display LCD de 16 x 1 para realizar modificaciones de consignas y obtener los datos de sensores y actuadores instantáneamente y gestionar las diversas alarmas programadas. Incorpora tres botones para interesar las diferentes pantallas de la unidad de control (23) que dispone al menos de las siguientes funciones: Control de la temperatura del líquido refrigerante, del diferencial superior del líquido refrigerante, del diferencial inferior del líquido refrigerante, del tiempo de arranque del compresor (17) tras la detección de activación, de la temperatura alta y baja para el ventilador (19) del intercambiador de calor frigorífico (18), de la temperatura alta y baja para la regulación de la bomba (34), de la alarma de alta temperatura en la sonda del líquido refrigerante (42), de la alarma por alta presión, de la alarma por baja presión, de la alarma de nivel bajo de la boya (43), y de la alarma por exceso de temperatura en el ventilador del intercambiador frigorífico (19).

La unidad de control (23) se conecta mediante un puerto RS232, USB al pc (1).

Claims (23)

1. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos caracterizado por estar constituido a partir de un ordenador Pc (1) compuesto por siguientes elementos: Fuente de alimentación (2), placa base (3), Vga (4), disco duro en bloque refrigerador de 5,25'' (5), ram 1 en bloque refrigerador (9), ram 2 en bloque refrigerador (10), un intercambiador (45) de líquido refrigerante frío, bloque refrigerador (5), bloque refrigerador (6), bloque refrigerador (7), bloque refrigerador (8), bloque refrigerador (9) y bloque refrigerador (10).

Estos bloques están interconectados entre sí, mediante tuberías de vinilo o similares (11), al sistema de impulsión de la parte líquida de la bomba sumergible con regulador (34) incorporada en el interior de un depósito estanco (20). Este depósito (20) presenta varios elementos independientes de la bomba (34) y de la espiral de enfriamiento (16) que son: Aislamiento térmico del depósito (37), prensaestopas estancas (13), sonda de temperatura de líquido refrigerante (42), tapón de rellenado manual (36), boya de seguridad de mínimo nivel de líquido refrigerante (43), gomas de amortiguación de vibraciones (21) y tornillos con rosca y doble arandela (31).

El intercambiador de líquido refrigerante frío (45) está situado detrás de la fuente de alimentación (2). La cpu de la placa base (8) se refrigera mediante bloque de líquido. Los sistemas de bloques de la ram 1 (9) y ram 2 (10) son de líquido que envuelven las rams y el calor se transmite al bloque a través de silicona transmisora de calor en estado sólido. El depósito intercambiador de calor (20) incorpora una boya de nivel mínimo de líquido transmisor (43). Este depósito (20) incorpora un aislante térmico (37) y está anclado a la caja o contenedor de forma mecánica, mediante gomas silenciadoras (21) y tornillos con doble arandela (31) u otro sistema de sujeción adecuado. El depósito (20) incorpora un tapón de rellenado (36).

La parte frigorífica del circuito enfriador de líquido transmisor está formado por los siguientes elementos: Compresor frigorífico (17), presostato de alta presión (38), tubería de cobre aislada térmicamente de alta presión (12), intercambiador térmico de circuito frigorífico con ventilación forzada (18), ventilador de intercambiador térmico (19), sonda control de temperatura (41), junta de goma antivibración (28), tornillería de anclaje de ventilador e intercambiador térmico frigorífico (26), gomas antivibratorias de anclaje del compresor (22), tornillería de sujeción del compresor (25), presostato de baja presión (39), sonda de control antihielo (40), anclaje de tuberías frigoríficas rígidas con separador y bridas de gomas (27), anclaje de tuberías rígidas frigoríficas a caja o cerramiento de goma (32), tubería rígida aislada de alta presión (29), tubería rígida de baja presión (30), filtro deshidratador del circuito frigorífico (14), resistor, capilar o válvula termostática (15), espiral o anillo de evaporador de gas frigorífico (16) y depósito de intercambiador de calor (20). El circuito frigorífico es un circuito hermético, efectuado mediante uniones mecánicas con sus respectivas juntas, que tiene en su interior gas frigorífico R-134 A. El ventilador del intercambiador de calor frigorífico (19) está anclado a la caja o cerramiento (1) solidariamente por un sistema de unión apropiado y provisto de una goma aislante de vibraciones (28). El compresor (17) incorpora unos bloques de goma (22) en su anclaje unido solidariamente a la plancha (24). Las tuberías de alta (29) y baja (30) presión están sujetas de forma solidaria con cualquier medio de unión apropiado provisto de gomas antivibratorias.

La unidad de control (23) es de una bahía 5,25'' y va incorporada y anclada mediante tornillos universales para sujeción de estos elementos. Esta unidad de control (23) incorpora un cable de unión representando un bus de conexión para los componentes (44), también incorpora un display LCD de 16 x 1. Incorpora tres botones para interesar las diferentes pantallas de la unidad de control (23). La unidad de control (23) se conecta mediante un puerto RS232, USB al pc (1).

2. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el circuito frigorífico consigue su hermeticidad en lugar de con uniones mecánicas, con soldaduras.

3. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque los materiales de las conducciones del líquido transmisor, en lugar de rígidos, son flexibles o conjuntamente rígidos y flexibles.

4. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque el depósito del líquido transmisor, en lugar de una sola conexión, incorpora conexiones múltiples para varios circuitos de recirculación.

5. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el depresor o restrictor en lugar de no modulable, es modulable.

6. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque la bomba del circuito de impulsión (34), en lugar de incorporar regulador, no lo incorpora.

7. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque el aviso del depósito intercambiador de calor (20) desconecta el pc y/o envía un mail a quien corresponda.

8. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque el condensador (18) en lugar de ventilación forzada, incorpora cualquier otro tipo de ventilación.

9. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el circuito frigorífico incorpora cualquier gas adecuado al diseño y sus necesidades frigoríficas.

10. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la unidad de control (23) incorpora al menos dos bahía 5,25''.

11. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la unidad de control (23) trabaja en formato de comunicación en bus, con emisores y receptores autónomos para cada elemento, o bien cada actuador tiene sus cables que conectan con la unidad de control (23).

12. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control (23) dispone de al menos dos display LCD de 16 x 1 y de al menos cuatro botones.

13. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la unidad de control (23) puede incorporar además de las funciones descritas en la reivindicación 1 todas las necesarias según el diseño y necesidades del sistema.

14. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la unidad de control (23) conecta con cualquier otro bus de comunicaciones o a través de conversores con el pc.

15. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el compresor frigorífico (17) puede ser de pistón, rotativo o centrífugo.

16. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el conjunto depósito (20) y anillo (16) que constituyen el intercambiador de calor frigorífico es un intercambiador frigorífico externo de placas, o bien concéntrico entre dos tubos o multitubular con depósito aparte.

17. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la boya (43) puede ser un sistema por conducción eléctrica entre dos puntos, o ultrasonidos.

18. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque la bomba (34) no es sumergible, sino que está unida mecánicamente al depósito.

19. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el deposito (20) no incorpora anillo refrigerante (16), sino que se encuentra unido a él mecánicamente y externamente.

20. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque los prensaestopas (13) son latiguillos unidos al depósito con conexiones mecánicas externas.

21. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque el sistema de rellenado del depósito (20) es automático a través de electroválvula.

22. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema frigorífico compuesto por compresor, intercambiador de calor frigorífico o condensador, ventilador del intercambiador frigorífico o condensador, intercambiador frigorífico de calor por gas-líquido refrigerante, filtro, restrictor, depósito, bomba, sondas frigoríficas y unidad de control se encuentran en otra caja separada del pc o armario e intercomunicada con el mismo mediante tubos de interconexión.

23. Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electrónicos según reivindicación 1 caracterizado porque los presostatos (38) y (39) en lugar de ser de contacto abierto o cerrado, consisten en transductores de presión digitales.