ES2328766B1

ES2328766B1 - DEVICE COOLING A FLUID CURRENT OBTAINING ALSO ELECTRICAL ENERGY.

Info

Publication number: ES2328766B1
Application number: ES200603273A
Authority: ES
Inventors: Pablo Flores Peña
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2010-09-06
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: ES2328766A1

Abstract

Dispositivo que enfría una corriente fluida obteniendo además energía eléctrica.Device that cools a fluid current also obtaining electrical energy.

Dispositivo de enfriamiento de una corriente fluida obteniendo a su vez energía eléctrica. El enfriamiento se consigue haciendo pasar la corriente a refrigerar por un cambiador de calor refrigerado por una corriente refrigeradora. Esta corriente absorbe calor de la corriente a refrigerar. La corriente refrigeradora se somete a un ciclo complejo de refrigeración en el transcurso del cual se consigue transformar la energía absorbida por el fluido refrigerante en el cambiador de calor en energía eléctrica. Tras ello, la corriente refrigeradora vuelve al inicio del ciclo en condiciones de enfriar la corriente refrigerada.Cooling device of a current fluid obtaining electrical energy. Cooling is get by passing the current to cool through a changer of heat cooled by a cooling current. This Current absorbs heat from the current to be cooled. The current refrigerator undergoes a complex refrigeration cycle in the course of which the absorbed energy is transformed by the cooling fluid in the energy heat exchanger electric After that, the cooling current returns to the beginning of the cycle in conditions to cool the cooled stream.

Description

La invención se refiere a un dispositivo en el cual entra un fluido a temperatura T_{1} y sale a temperatura T_{2}, siendo T_{2} menor que T_{1}. La diferencia de energía interna entre los dos estados se convierte en energía eléctrica
aprovechable.The invention relates to a device in which a fluid enters at temperature T 1 and exits at temperature T 2, with T 2 being less than T 1. The difference in internal energy between the two states is converted into electrical energy
usable

Actualmente, para enfriar una corriente fluida es necesario aportar una cierta cantidad de energía eléctrica al dispositivo, p. ej. dispositivos de aire acondicionado o dispositivos de refrigeración. Para obtener energía eléctrica de una corriente fluida, es necesario utilizar dispositivos tales como turbinas eléctricas que giran impulsadas por la fuerza de la corriente fluida.Currently, to cool a flowing stream it is necessary to provide a certain amount of electrical energy to the device, p. ex. air conditioning devices or cooling devices To obtain electrical energy from a fluid current, it is necessary to use devices such as rotating electric turbines driven by the force of the fluid current

Las desventajas de los sistemas actualmente en uso son: para los dispositivos de refrigeración es necesario aportar energía eléctrica para su funcionamiento; para los sistemas que producen energía eléctrica de una corriente fluida es necesario utilizar dispositivos complejos y que imponen una serie de condiciones restrictivas a la corriente fluida, limitando la viabilidad de la conversión energética y penalizando sobremanera el rendimiento de tal conversión en los casos en que es posible.The disadvantages of the systems currently in use are: for cooling devices it is necessary provide electrical energy for its operation; for the systems that produce electrical energy from a fluid current is necessary use complex devices that impose a series of restrictive conditions to the fluid current, limiting the feasibility of energy conversion and greatly penalizing the performance of such conversion in cases where it is possible.

De acuerdo con la presente invención, es posible obtener de una manera directa energía eléctrica a partir de una corriente fluida y enfriarla al mismo tiempo. Para ello se utiliza un cambiador de calor (cambiador de calor principal) en el que se transfiere la energía calorífica a un fluido refrigerante (fluido refrigerante principal). Este fluido refrigerante principal, adecuadamente manipulado a lo largo de las distintas estaciones de un circuito complejo de refrigeración consigue convertir la energía calorífica absorbida en el cambiador de calor principal en electricidad y volver al inicio del ciclo en condiciones de enfriar nuevamente la corriente fluida. El circuito complejo de refrigeración consta de un circuito de refrigeración principal y de dos circuitos sangrados del circuito de refrigeración principal: el circuito de refrigeración secundario y el circuito de refrigeración auxiliar 1. El fluido refrigerante principal, una vez que ha pasado por el cambiador de calor principal, se comprime en un compresor, elevando su temperatura. Posteriormente se hace pasar por el cambiador de calor secundario. Este cambiador consta de un distribuidor, un elemento caliente, un elemento frío y una unidad de conversión separando ambos elementos. El fluido refrigerante comprimido se pone en contacto térmico con el elemento caliente del cambiador de calor secundario de manera que se maximice la superficie de contacto y, por tanto, la transferencia de calor. El fluido refrigerante principal se expande después en una válvula de expansión, convirtiéndose en vapor y bajando, por tanto, su temperatura. Tras ello, se somete a la corriente refrigerante a dos sangrados. El primero alimenta al circuito de refrigeración secundario, el cual pone en contacto térmico el fluido sangrado con el elemento frío del cambiador de calor secundario de manera que se maximice la superficie de contacto y, por tanto, la transferencia de calor. La unidad de conversión está compuesta por un conjunto de termopilas dispuestas en serie (parte fría de una \equiv parte caliente de la siguiente) de forma que la parte caliente de la primera y la parte fría de la última estén en contacto con el elemento caliente y con el elemento frío del cambiador secundario respectivamente y conectadas eléctricamente de acuerdo a los requerimientos eléctricos (V, I) de la aplicación concreta. Cada termopila produce una cantidad de energía eléctrica al ser sometida a una diferencia de temperatura entre su cara fría y su cara caliente (efecto Seebeck). La parte de la energía calorífica presente en la parte caliente que no se transforma en energía eléctrica se transfiere a la parte fría. Disponiendo un número suficiente de termopilas se consigue que la energía transferida a la parte fría de la última termopila en forma de calor sea pequeña en comparación con la energía eléctrica obtenida y pueda ser absorbida sin problema por el circuito de refrigeración secundario. Este circuito desemboca en un punto del circuito de refrigeración principal (después del cambiador de calor principal y antes del compresor). El segundo sangrado se realiza para refrigerar el interior del dispositivo, de manera que el calor disipado por el funcionamiento de los diversos componentes sea recogido por esta corriente refrigerante sangrada (fluido refrigerante auxiliar 1). Para recoger este calor se utiliza un circuito de refrigeración auxiliar (circuito de refrigeración auxiliar 1). Este circuito puede ser pasivo o activo. En el caso pasivo se sangra líquido refrigerante del circuito principal aguas abajo de la válvula de expansión o del tramo frío del circuito de refrigeración secundario (antes del cambiador de calor secundario), y se conduce el circuito a los puntos calientes del equipo, de forma que absorba ese calor residual. El caso activo es análogo en cuanto al sangrado, pero para refrigerar el equipo se hace pasar el aire contenido en el equipo a través de un pequeño cambiador de calor (cambiador de calor auxiliar 1) que utiliza como fluido refrigerante el contenido en el circuito de refrigeración auxiliar 1. Existe la posibilidad de combinar ambos conceptos, caso mixto, haciendo pasar un fluido refrigerante (fluido refrigerante auxiliar 2) por las partes calientes del equipo para posteriormente entregar el calor absorbido al fluido refrigerante auxiliar 1 en un pequeño cambiador de calor (cambiador de calor auxiliar 2). El circuito de refrigeración auxiliar 1 desemboca en un punto del circuito de refrigeración principal (después del cambiador de calor principal y antes del compresor). Parte de la energía eléctrica obtenida se invierte en alimentar al compresor y los dispositivos electrónicos adicionales necesarios para controlar el funcionamiento del equipo; el resto se entrega al exterior a través de un conector eléctrico. Tras los sangrados, el circuito de refrigeración principal pasa de nuevo por el cambiador de calor principal. De esta manera queda cerrado el ciclo, obteniendo enfriamiento y energía eléctrica a partir de una corriente fluida. El dispositivo se encuentra encapsulado en un recipiente adiabático (con una entrada y una salida para el cambiador de calor principal y el conector donde se entrega la energía eléctrica), de forma que el único intercambio energético con el entorno es el que se produce en el cambiador de calor principal y la entrega de energía eléctrica a través del
conector.In accordance with the present invention, it is possible to directly obtain electrical energy from a fluid current and cool it at the same time. For this, a heat exchanger (main heat exchanger) is used in which the heat energy is transferred to a cooling fluid (main cooling fluid). This main refrigerant fluid, properly manipulated along the different stations of a complex refrigeration circuit, converts the heat energy absorbed in the main heat exchanger into electricity and returns to the beginning of the cycle in conditions to cool the fluid stream again. The complex cooling circuit consists of a main cooling circuit and two bleeding circuits of the main cooling circuit: the secondary cooling circuit and the auxiliary cooling circuit 1. The main cooling fluid, once it has passed through the heat exchanger main heat, is compressed in a compressor, raising its temperature. Subsequently it is passed through the secondary heat exchanger. This changer consists of a distributor, a hot element, a cold element and a conversion unit separating both elements. The compressed refrigerant fluid is brought into thermal contact with the hot element of the secondary heat exchanger so as to maximize the contact surface and, therefore, heat transfer. The main refrigerant fluid is then expanded in an expansion valve, becoming steam and thus lowering its temperature. After that, two bleeds are subjected to the cooling stream. The first feeds the secondary cooling circuit, which puts the bleeding fluid in thermal contact with the cold element of the secondary heat exchanger so as to maximize the contact surface and, therefore, heat transfer. The conversion unit is composed of a set of thermopiles arranged in series (cold part of one hot part of the next) so that the hot part of the first and the cold part of the latter are in contact with the hot element and with the cold element of the secondary changer respectively and electrically connected according to the electrical requirements (V, I) of the specific application. Each thermopile produces an amount of electrical energy when subjected to a temperature difference between its cold face and its hot face (Seebeck effect). The part of the heat energy present in the hot part that is not transformed into electrical energy is transferred to the cold part. By providing a sufficient number of thermopiles, it is achieved that the energy transferred to the cold part of the last thermopile in the form of heat is small compared to the electrical energy obtained and can be absorbed without problem by the secondary cooling circuit. This circuit ends at a point in the main cooling circuit (after the main heat exchanger and before the compressor). The second bleeding is performed to cool the inside of the device, so that the heat dissipated by the operation of the various components is collected by this bleeding refrigerant stream (auxiliary cooling fluid 1). To collect this heat, an auxiliary cooling circuit (auxiliary cooling circuit 1) is used. This circuit can be passive or active. In the passive case, coolant is bleeding from the main circuit downstream of the expansion valve or from the cold section of the secondary cooling circuit (before the secondary heat exchanger), and the circuit is conducted to the equipment's hot spots, so that absorbs that residual heat. The active case is analogous in terms of bleeding, but to cool the equipment, the air contained in the equipment is passed through a small heat exchanger (auxiliary heat exchanger 1) that uses the content in the cooling circuit as a cooling fluid. auxiliary cooling 1. It is possible to combine both concepts, mixed case, by passing a cooling fluid (auxiliary cooling fluid 2) through the hot parts of the equipment to subsequently deliver the absorbed heat to the auxiliary cooling fluid 1 in a small heat exchanger ( auxiliary heat exchanger 2). The auxiliary cooling circuit 1 flows into a point in the main cooling circuit (after the main heat exchanger and before the compressor). Part of the electrical energy obtained is invested in feeding the compressor and the additional electronic devices necessary to control the operation of the equipment; The rest is delivered abroad through an electrical connector. After bleeding, the main cooling circuit passes through the main heat exchanger again. In this way the cycle is closed, obtaining cooling and electrical energy from a fluid current. The device is encapsulated in an adiabatic container (with an inlet and outlet for the main heat exchanger and the connector where the electrical energy is delivered), so that the only energy exchange with the environment is that produced in the main heat exchanger and electric power delivery through the
connector

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Para aplicaciones en las que se requiera un enfriamiento inmediato de la corriente, se puede incluir (preferiblemente dentro del equipo) un pequeño circuito adicional de refrigeración (circuito de refrigeración auxiliar 3) compuesto de un compresor, una válvula de expansión, un cambiador de calor (cambiador de calor auxiliar 3), conductos de conexión y un cambiador de calor (cambiador de calor auxiliar 4) donde se intercambia calor con el ambiente (aire en el interior del equipo si el circuito está confinado en el mismo recipiente que el equipo). El cambiador de calor auxiliar 3 intercambia calor entre el fluido refrigerante principal (tramo inmediatamente aguas arriba del cambiador principal) y el fluido refrigerante auxiliar 3 (tramo frío: aguas abajo de la válvula de expansión del circuito refrigerante auxiliar 3).For applications where a immediate cooling of the current, can be included (preferably inside the equipment) an additional small circuit of cooling (auxiliary cooling circuit 3) composed of a compressor, an expansion valve, a heat exchanger (auxiliary heat exchanger 3), connection ducts and a heat exchanger (auxiliary heat exchanger 4) where exchange heat with the environment (air inside the equipment if the circuit is confined in the same container as the equipment). The auxiliary heat exchanger 3 exchanges heat between the fluid main refrigerant (section immediately upstream of main changer) and auxiliary refrigerant fluid 3 (section cold: downstream of the circuit expansion valve auxiliary refrigerant 3).

En algunas aplicaciones puede ser conveniente refrigerar otras corrientes fluidas además de la principal. En estos casos el dispositivo debe incorporar una entrada y una salida por cada corriente a refrigerar. Esta corriente se dirige a uno de los cambiadores de calor existentes en el dispositivo. Si ninguno de los cambiadores de calor existentes cumple con los requisitos de este nuevo flujo, se debe añadir un cambiador de calor ad hoc, de manera que intercambie calor entre el flujo a refrigerar y alguno de los circuitos de refrigeración existentes. Una vez intercambiado el calor, la corriente fluida refrigerada sale por la nueva salida.In some applications it may be convenient to cool other fluid streams in addition to the main stream. In these cases the device must incorporate an input and an output for each current to be cooled. This current is directed to one of the existing heat exchangers in the device. If none of the existing heat exchangers meets the requirements of this new flow, an ad hoc heat exchanger must be added, so that it exchanges heat between the flow to be cooled and any of the existing cooling circuits. Once the heat has been exchanged, the refrigerated fluid stream exits through the new outlet.

Para aplicaciones en las que el dispositivo esté inmovilizado, es posible obtener el fluido refrigerante principal de otra manera: se dispone un cambiador de calor (calentador) aguas arriba del cambiador de calor principal (corriente fluida a refrigerar). Por otro lado, un fluido (p. ej. agua), soluto, se expande en un intercambiador de calor (evaporador), el cual enfría una corriente fluida (corriente fluida refrigerada principal). El vapor de soluto es inmediatamente absorbido por otro fluido (disolvente, p. ej. Bromuro de Litio) en el absorbedor, produciendo una solución concentrada. Esta solución pasa al calentador, donde se separan disolvente y soluto gracias al calor procedente de la corriente fluida refrigerada. El soluto vuelve al evaporador y el disolvente al absorbedor, con lo que queda cerrado el ciclo. La extracción de energía eléctrica se consigue utilizando el cambiador de calor secundario ya explicado.For applications where the device is immobilized, it is possible to obtain the main cooling fluid otherwise: a water heat exchanger (heater) is available above the main heat exchanger (fluid current at refrigerate). On the other hand, a fluid (eg water), solute, is expands in a heat exchanger (evaporator), which cools a fluid stream (main refrigerated fluid stream). He solute vapor is immediately absorbed by another fluid (solvent, eg Lithium Bromide) in the absorber, producing a concentrated solution This solution passes to the heater, where solvent and solute are separated thanks to the heat coming from the refrigerated fluid stream. The solute returns to the evaporator and the solvent to the absorber, so that the cycle is closed. The electric power extraction is achieved using the changer of secondary heat already explained.

También es posible sustituir el conjunto de termopilas por un sistema receptor de la radiación infrarroja que desprende el fluido a alta temperatura o por un dispositivo que permita la interferencia electromagnética entre una onda electromagnética portadora y el ruido térmico generado por la radiación infrarroja anteriormente mencionada. En este último caso, la onda resultante se recogería en una antena receptora y se transformaría en corriente continua. Una parte de esa energía se utilizaría en generar una nueva onda portadora y el resto sería energía eléctrica utilizable. En ambos casos, la corriente refrigerante secundaria absorbe la radiación infrarroja que no se convierte en electricidad.It is also possible to replace the set of thermopiles by an infrared radiation receiver system that release the fluid at high temperature or by a device that allow electromagnetic interference between a wave carrier electromagnetic and thermal noise generated by the infrared radiation mentioned above. On this last case, the resulting wave would be collected on a receiving antenna and It would transform into direct current. A part of that energy is would use to generate a new carrier wave and the rest would be usable electric power. In both cases, the current secondary refrigerant absorbs infrared radiation that is not It turns into electricity.

Description of the drawings

Figura 1, Diagrama de Bloques General del Dispositivo Figure 1, General Device Block Diagram

(1) (one): \rightarrow Corriente refrigerada principal a temperatura T_{1}principal Main chilled current a temperature T1

(2) (2): \rightarrow Corriente refrigerada principal a temperatura T_{2}principal Main chilled current a temperature T2

(3) (3): \rightarrow Energía eléctrica obtenida\ rightarrow Electricity obtained

(4) (4): \rightarrow Dispositivo\ rightarrow Device

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Figura 2, Detalle Componentes del Dispositivo Figure 2, Device Components Detail

(4) (4): \rightarrow Dispositivo\ rightarrow Device

(5) (5): \rightarrow Cambiador de calor principalHeat exchanger principal

(6) (6): \rightarrow Cambiador de Calor Secundario e Interfaces\ rightarrow Secondary Heat Changer e Interfaces

(7) (7): \rightarrow Corriente de fluido refrigerante a temperatura T_{3}? Refrigerant fluid stream a temperature T 3

(8) (8): \rightarrow Corriente de fluido refrigerante a temperatura T_{4}? Refrigerant fluid stream a temperature T4

(16) (16): \rightarrow Recuperación de calor equipoHeat recovery team

(17) (17): \rightarrow Circuito de refrigeración auxiliar 1 (sangrado)→ Auxiliary cooling circuit 1 (bleeding)

(18) (18): \rightarrow Circuito de refrigeración auxiliar 1 (final)→ Auxiliary cooling circuit 1 (final)

(19) (19): \rightarrow Circuito de refrigeración principalRefrigeration circuit principal

(35) (35): \rightarrow Circuito de refrigeración principalRefrigeration circuit principal

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

Figura 3, Diagrama de Bloques Cambiador de Calor Secundario e Interfaces Figure 3, Diagram of Secondary Heat Exchanger Blocks and Interfaces

(9) (9): \rightarrow CompresorCompressor

(10) (10): \rightarrow Cambiador de calor secundarioHeat exchanger secondary

(11) (eleven): \rightarrow Válvula de expansión\ rightarrow Expansion valve

(12) (12): \rightarrow Circuito de refrigeración secundarioRefrigeration circuit secondary

(13) (13): \rightarrow Circuito de refrigeración principalRefrigeration circuit principal

(14) (14): \rightarrow Circuito de refrigeración principalRefrigeration circuit principal

(15) (fifteen): \rightarrow Circuito de refrigeración principalRefrigeration circuit principal

(20) (twenty): \rightarrow Alimentación eléctrica compresorPower supply compressor

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

Figura 4, Detalle Cambiador de Calor Secundario Figure 4, Detail of Secondary Heat Changer

(16) (16): \rightarrow Recuperación de calor equipoHeat recovery team

(21) (twenty-one): \rightarrow Elemento distribuidor\ rightarrow Distributor Element

(22) (22): \rightarrow TermopilaTermopila

(23) (2. 3): \rightarrow TermopilaTermopila

(24) (24): \rightarrow TermopilaTermopila

(25) (25): \rightarrow TermopilaTermopila

(26) (26): \rightarrow Elemento frío\ rightarrow Cold element

(27) (27): \rightarrow Elemento caliente\ rightarrow Hot Element

(28) (28): \rightarrow Conductos parte caliente del circuito principal de refrigeración\ rightarrow Conduits hot part of the circuit main cooling

(29) (29): \rightarrow Conductos parte fría del circuito principal de refrigeración\ rightarrow Cold part of the circuit main cooling

(30) (30): \rightarrow Parte CalienteHot Part

(31) (31): \rightarrow Parte FríaCold Part

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

Figura 5, Diagrama de Bloques Refrigeración por Absorción Figure 5, Absorption Cooling Block Diagram

(3) (3): \rightarrow 4 Energía eléctrica obtenida\ rightarrow 4 Electric power obtained

(5) (5): \rightarrow Cambiador de calor principalHeat exchanger principal

(16) (16): \rightarrow Recuperación de calor equipoHeat recovery team

(32) (32): \rightarrow Calentador\ rightarrow Heater

(33) (33): \rightarrow Evaporador\ Evaporator evaporator

(34) (3. 4): \rightarrow Absorbedor\ Absorber absorber

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

Para construir el dispositivo (4) se dispone de un cambiador de calor principal (5), el cual tiene dos entradas y dos salidas. La corriente fluida que se pretende enfriar (corriente refrigerada principal) entra (1) en el cambiador de calor principal a una temperatura T_{1} y sale (2) a una temperatura T_{2}, siendo T_{2} menor que T_{1}. En el cambiador de calor principal también entra (8) una corriente de fluido refrigerante (p. ej. Freón), fluido refrigerante principal, a una temperatura T_{4}, siendo T_{4} menor que T_{1}, y sale (7) a una temperatura T_{3}, siendo T_{3} mayor que T_{4}. La corriente de fluido refrigerante principal se obtiene de un circuito de refrigeración principal que se compone de: conductos de conexión, compresor (9), cambiador de calor secundario (10) y válvula de expansión (11). El cambiador de calor secundario (10) se compone a su vez de un distribuidor (21), una unidad de conversión y dos elementos conductores de calor. La unidad de conversión separa ambos elementos. Uno de los elementos (27) está en contacto térmico con los conductos (28) pertenecientes a la parte caliente del circuito principal de refrigeración (aguas abajo del compresor), y con una de las caras de la unidad de conversión. El otro elemento (26) está en contacto térmico con los conductos (29) pertenecientes a la parte fría del circuito de refrigeración secundario (aguas abajo del punto de sangrado) y con la otra cara de la unidad de conversión. El circuito de refrigeración secundario es una ramificación del circuito de refrigeración principal. Este circuito sangra (12) una parte de fluido refrigerante del circuito de refrigeración principal aguas abajo de la válvula de expansión, lo hace pasar a través del cambiador de calor secundario (28) actuando como fluido refrigerante (fluido refrigerante secundario) y finalmente desemboca (13) en el circuito de refrigeración principal (entre el cambiador de calor principal y el compresor). La unidad de conversión está compuesta por un conjunto de 4 termopilas (22, 23, 24 y 25) dispuestas en serie (parte fría de una \equiv parte caliente de la siguiente) de forma que la parte caliente (30) de la primera y la parte fría (31) de la última estén en contacto con el elemento caliente (27) y con el elemento frío (26) del cambiador de calor secundario, respectivamente; y conectadas eléctricamente de acuerdo a los requerimientos eléctricos (V, I) de la aplicación concreta. Cada termopila produce una cantidad de energía eléctrica al ser sometida a una diferencia de temperatura entre su cara fría y su cara caliente. La parte de la energía calorífica presente en la parte caliente que no se transforma en energía eléctrica se transfiere a la parte fría. De esta forma se consigue que la energía transferida a la parte fría (31) de la última termopila en forma de calor sea pequeña y pueda ser absorbida sin problema por la corriente de refrigeración secundaria. Parte de la energía eléctrica obtenida se invierte en alimentar al compresor y los dispositivos electrónicos adicionales necesarios para el controlar el funcionamiento del equipo (20); el resto se entrega al exterior através de un conector eléctrico (3). La distribución y control de esta energía eléctrica se realiza en el distribuidor (21). De esta manera queda cerrado el ciclo, obteniendo enfriamiento y energía eléctrica a partir de una corriente fluida. El dispositivo se encuentra encapsulado en un recipiente adiabático (con una entrada y una salida para el cambiador de calor principal y el conector donde se entrega la energía eléctrica), de forma que el único intercambio energético con el entorno es el que se produce en el cambiador de calor principal y la entrega de energía eléctrica a través del conector. Los diferentes elementos mecánicos y eléctricos, así como los dispositivos auxiliares de control producen calor. Para convertir este calor en energía eléctrica se utiliza un circuito de refrigeración auxiliar (circuito de refrigeración auxiliar 1). Este circuito sangra líquido refrigerante del circuito principal aguas abajo de la válvula de expansión o del tramo frío del circuito de refrigeración secundario (antes del cambiador de calor secundario), y se conduce a los puntos calientes del equipo (representado por 16), de forma que absorba ese calor residual. Una vez absorbido el calor por el fluido refrigerante auxiliar 1, el circuito de refrigeración auxiliar 1 desemboca (18) en un punto del circuito refrigerante principal (entre el cambiador de calor principal y el compresor). Todos los conductos que contienen los fluidos refrigerantes deben ser buenos conductores de calor, ya que a través de ellos se producen los intercambios energéticos de los fluidos refrigerantes en las diferentes estaciones del equipo. En aquellas partes en la que no se desea que exista un intercambio de calor, es decir, en los tramos de unión entre las diferentes estaciones en las que sí se requiere intercambio de calor, los conductos deben estar aislados térmicamente. Para obtener la energía eléctrica necesaria para comenzar el ciclo, se puede optar por dos opciones: incluir una pequeña batería en la que almacenar energía eléctrica o bien, obtener la energía eléctrica necesaria del exterior a través de un conector eléctrico.To build the device (4) you have a main heat exchanger (5), which has two inputs and two exits The fluid stream to be cooled (stream main refrigerated) enters (1) in the main heat exchanger at a temperature T_ {1} and exits (2) at a temperature T_ {{}}, T2 being less than T1. In the heat exchanger main also enters (8) a stream of cooling fluid (e.g. ex. Freon), main cooling fluid, at a temperature T_ {4}, where T_ {4} is less than T_ {1}, and leaves (7) at a temperature T 3, with T 3 being greater than T 4. The current of main refrigerant fluid is obtained from a circuit of main cooling consisting of: connection ducts, compressor (9), secondary heat exchanger (10) and valve expansion (11). The secondary heat exchanger (10) is composed of in turn from a distributor (21), a conversion unit and two heat conductive elements. The conversion unit separates both elements One of the elements (27) is in thermal contact with the ducts (28) belonging to the hot part of the main cooling circuit (downstream of the compressor), and with one of the faces of the conversion unit. The other element (26) is in thermal contact with the conduits (29) belonging to the cold part of the secondary cooling circuit (water below the bleeding point) and with the other side of the unit conversion. The secondary cooling circuit is a branch of the main cooling circuit. This circuit bleeds (12) a part of the refrigerant fluid from the circuit main cooling downstream of the expansion valve, what it passes through the secondary heat exchanger (28) acting as coolant (secondary coolant) and finally flows (13) into the main cooling circuit (between the main heat exchanger and the compressor). Unit Conversion consists of a set of 4 thermopiles (22, 23, 24 and 25) arranged in series (cold part of one part) hot as follows) so that the hot part (30) of the first and the cold part (31) of the last are in contact with the hot element (27) and with the cold element (26) of the heat exchanger secondary heat, respectively; and electrically connected from according to the electrical requirements (V, I) of the application concrete Each thermopile produces an amount of electrical energy when subjected to a temperature difference between your cold face And his hot face. The part of the heat energy present in the hot part that is not transformed into electrical energy is transferred to the cold part. This way you get the energy transferred to the cold part (31) of the last thermopile in heat form is small and can be absorbed without problem by the secondary cooling current. Part of the energy The electric obtained is invested in feeding the compressor and the additional electronic devices needed to control the operation of the equipment (20); the rest is delivered abroad through an electrical connector (3). The distribution and control of This electrical energy is carried out at the distributor (21). This the cycle is closed, obtaining cooling and energy electric from a fluid current. The device is found encapsulated in an adiabatic vessel (with an entrance and an outlet for the main heat exchanger and connector where electric power is delivered), so that the only energy exchange with the environment is what occurs in the main heat exchanger and electric power delivery to through the connector. The different mechanical elements and electrical, as well as auxiliary control devices They produce heat. To convert this heat into electrical energy, uses an auxiliary cooling circuit (circuit auxiliary cooling 1). This circuit bleeds liquid main circuit refrigerant downstream of the valve expansion or cold section of the secondary cooling circuit (before the secondary heat exchanger), and leads to the points hot of the equipment (represented by 16), so that it absorbs That residual heat. Once the heat is absorbed by the fluid auxiliary refrigerant 1, auxiliary refrigeration circuit 1 flows (18) at a point in the main refrigerant circuit (between the main heat exchanger and the compressor). All the ducts containing coolant fluids must be good heat conductors, because through them the energy exchanges of the cooling fluids in the Different stations of the team. In those parts where no it is desired that there is a heat exchange, that is, in the sections of union between the different stations in which yes requires heat exchange, the ducts must be insulated thermally To obtain the necessary electrical energy to start the cycle, you can choose two options: include one small battery in which to store electricity or obtain the necessary electrical energy from the outside through a electric connector.

La presente invención se puede utilizar como sistema refrigerante (equipos de aire acondicionado, equipos refrigeradores, etc.) con la ventaja de no sólo no consumir energía eléctrica sino además producir una cantidad de energía eléctrica utilizable. También se puede utilizar para recolectar la energía que se ha invertido en un proceso endotérmico: p. ej. al desalar una cantidad de agua por el método tradicional (evaporación) aportando energía en forma de calor; posteriormente, la corriente de vapor de agua se refrigeraría con un dispositivo refrigerador como el descrito en esta patente y volvería a su estado líquido inicial. El gasto energético neto seria únicamente el derivado de la diferencia energética entre los estados final e inicial y no el correspondiente al cambio de fase del agua. Otra aplicación ventajosa de la invención es su utilización en sistemas cambiadores de calor, de manera que el calor que se extrae de un sistema se pueda convertir de una manera directa a energía eléctrica (p. ej. en sistemas de refrigeración de centrales nucleares, refrigeración de equipos eléctricos o electrónicos, energía sobrante de cualquier tipo de proceso, etc.). Un caso particular de estos sistemas sería la utilización de la invención como sistema para obtener energía eléctrica del ambiente (p. ej. convertidor de energía solar en eléctrica: la energía solar calienta una superficie refrigerada por una corriente que se hace pasar por un dispositivo refrigerador como el descrito en esta patente). Otra aplicación ventajosa es la utilización del sistema como convertidor (transductor) de energías, es decir, como paso intermedio entre energía almacenada de cualquier tipo (p. ej. en forma química) y energía eléctrica, siempre que la energía almacenada sea convertible a calor. Un ejemplo de este uso, sería la utilización de la invención en automoción: la energía almacenada en el depósito de combustible en forma de energía química se convertiría en calor (corriente fluida caliente) en un quemador, para posteriormente ser convertida en energía eléctrica (utilizando un dispositivo refrigerador como el descrito en esta patente) y utilizada directamente por un motor eléctrico para propulsar el vehículo o almacenada en una batería. La integración de varias corrientes auxiliares para ser refrigeradas en el dispositivo (extrayendo, por tanto, energía) repercutiría de una manera beneficiosa en el rendimiento del conjunto (aire acondicionado del vehículo, sistema de refrigeración del motor eléctrico, sistema de refrigeración del entorno del motor, del tanque de combustible en los casos que se desee refrigerar el tanque, etc.). Una aplicación en el campo aeronáutico sería la utilización de una aeronave antiincendios provista de un dispositivo refrigerador como el descrito en esta patente de manera que fuera capaz de enfriar una masa de aire que posteriormente fuera dirigida en forma de chorro hacia el frente de llama, apagando el incendio. La energía eléctrica extraída de la masa de aire se utilizaría para propulsar el chorro, colaborando, por tanto, a la sustentación de la aeronave.The present invention can be used as cooling system (air conditioning equipment, equipment refrigerators, etc.) with the advantage of not only not consuming energy electrical but also produce an amount of electrical energy usable. It can also be used to collect energy that has been invested in an endothermic process: p. ex. when desalting an amount of water by the traditional method (evaporation) providing energy in the form of heat; subsequently, the current of water vapor would be cooled with a cooling device like that described in this patent and would return to its initial liquid state. The net energy expenditure would only be derived from the energy difference between the final and initial states and not the corresponding to the phase change of the water. Other application advantageous of the invention is its use in changing systems of heat, so that the heat that is extracted from a system is can convert directly to electrical energy (e.g. in nuclear power plant cooling systems, refrigeration of electrical or electronic equipment, excess energy of any type of process, etc.). A particular case of these systems would be the use of the invention as a system to obtain energy electric from the environment (eg solar energy converter in Electric: solar energy heats a surface cooled by a current that is passed through a cooling device as described in this patent). Another advantageous application is the use of the system as an energy converter (transducer), that is, as an intermediate step between stored energy of any type (e.g. in chemical form) and electrical energy, provided that the Stored energy is convertible to heat. An example of this use, would be the use of the invention in automotive: energy stored in the fuel tank in the form of energy chemistry would become heat (hot fluid stream) in a burner, to later be converted into electrical energy (using a cooling device like the one described in this patent) and used directly by an electric motor to propel the vehicle or stored in a battery. The integration of several auxiliary currents to be cooled in the device (thus removing energy) would have an impact on a beneficial way in the performance of the whole (air vehicle conditioning, engine cooling system electric, engine environment cooling system, fuel tank in cases where you want to cool the tank, etc.) An application in the aeronautical field would be the use of a fire aircraft equipped with a device refrigerator as described in this patent so that it was able to cool a mass of air that was subsequently directed in the form of a jet towards the flame front, putting out the fire. The electrical energy extracted from the air mass would be used to propel the jet, collaborating, therefore, to sustain the aircraft.

Claims

1. Cooling device of a fluid current obtaining electrical energy using a compression-expansion or absorption cooling circuit characterized by the use of a feedback circuit and a set of thermopiles between both circuits.

2. A cooling device according to claim 1, characterized in that the thermopile assembly is replaced by an infrared radiation reception system, which converts a part of the radiation emitted by the hot element into electricity. The rest is absorbed by the cold element.

3. A cooling device according to claim 1, characterized in that the thermopile assembly is replaced by a device that allows electromagnetic interference between a carrier electromagnetic wave and the thermal noise generated by the aforementioned infrared radiation. The resulting wave is collected on a receiving antenna. A part of that energy is used to generate a new carrier wave and the rest is usable electrical energy. Infrared radiation that is not interfered with by the carrier wave is collected by the cold element.