ES2316291B1 - Refrigerador mixto para ordenadores y circuitos electronicos. - Google Patents
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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.
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Legal Events
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EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090401 Kind code of ref document: A1 |
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FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2316291B1 Country of ref document: ES |