ES2629264T3

ES2629264T3 - Sistemas caloportadores mejorados para enfriar cámaras y superficies

Info

Publication number: ES2629264T3
Application number: ES14777987.0T
Authority: ES
Inventors: Jesse W. EDWARDS; Paul Brian Mccain
Original assignee: Phononic Devices Inc
Current assignee: Phononic Devices Inc
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2034-09-15
Also published as: SI3047219T1; CY1119116T1; DK3047219T3; PT3047219T; LT3047219T; CN105556222B; US20150075184A1; HRP20171064T1; WO2015039022A3; CN105556222A; EP3047219B1; KR102226085B1; WO2015039022A2; KR20160055803A; PL3047219T3; EP3047219A2; JP2016532073A; RS56149B1; US10520230B2; JP6549588B2

Abstract

Sistema caloportador (200; 250) dispuesto para mantener una temperatura de consigna o intervalo de temperaturas de consigna de una cámara o superficie, comprendiendo el sistema caloportador: por lo menos un intercambiador de calor (208; 258); un conducto de fluido (214; 264) que contiene un fluido caloportador en comunicación térmica con dicho por lo menos un intercambiador de calor; por lo menos una unidad de convección forzada (221; 271) que se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto a dicho por lo menos un intercambiador de calor; y un controlador 15 dispuesto para: recibir unos datos de temperatura indicativos de por lo menos una de entre (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de la cámara o superficie; activar dicha por lo menos una unidad de convección forzada tras la detección de una condición indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (a) y (b): (a) la temperatura de la cámara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y (b) la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental; y desactivar dicha por lo menos una unidad de convección forzada tras la detección de una condición indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (I) y (II): (I) la temperatura de la cámara o superficie se encuentra dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y (II) la temperatura de un entorno ambiental está por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental, caracterizado por que el fluido caloportador comprende una fase líquida y una fase gaseosa dentro del conducto de fluido, y está dispuesto para flujo pasivo dentro del conducto de fluido.

Description

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DESCRIPCION

Sistemas caloportadores mejorados para enfriar camaras y superficies.

Campo tecnico de la divulgacion

Esta divulgacion se refiere en general a los sistemas de enfriamiento para eliminar y disipar calor de camaras y/o superficies, incluyendo sistemas de enfriamiento y sistemas de refrigeracion que utilizan unos elementos de enfriamiento termoelectrico.

Antecedentes

El proceso de refrigeracion conlleva el movimiento de calor de una camara o superficie a enfriar, y la evacuacion de ese calor a una temperatura superior a un compartimento ambiental (por ejemplo, el aire). Los sistemas de enfriamiento basados en la compresion de vapor tienen un alto coeficiente de rendimiento (COP), y se usan comunmente para enfriar camaras y superficies. Los sistemas convencionales de refrigeracion basados en la compresion de vapor utilizan un control de ciclos de trabajo regulado termostaticamente. Tfpicamente, dichos sistemas no son lo suficiente dinamicos para satisfacer la demanda tanto en estado estacionario como transitoria (tal como durante el descenso o la recuperacion de temperatura), y, por lo tanto, incluyen capacidades de enfriamiento en exceso que superan en mucho la demanda de extraccion de calor que se requiere durante el funcionamiento en estado estacionario. Una capacidad de enfriamiento en exceso permite un rendimiento mejorado del descenso de temperatura, pero, debido a la naturaleza de su control, de los lfmites termodinamicos, y de las demandas en las prestaciones de los productos, los sistemas convencionales por compresion de vapor presentan una eficiencia inferior a la optima. Ademas, una capacidad de enfriamiento en exceso conlleva sobrecorrientes elevadas durante el arranque, y requiere componentes electricos mas caros.

Las eficiencias suboptimas de los sistemas de refrigeracion basados en la compresion de vapor estan relacionadas con el deseo de que dichos sistemas controlen de manera precisa la temperatura dentro de una camara frigorffica. Tfpicamente, cuando una temperatura dentro de una camara frigorffica supera un valor especificado, se activa un sistema de refrigeracion basado en la compresion de vapor, y el mismo continua funcionando hasta que la temperatura en la camara frigorffica se situa por debajo del valor especificado - momento en el cual se apaga el sistema basado en la compresion de vapor. Tfpicamente, este tipo de esquema de control presenta una banda de control relativamente grande y una estratificacion de temperaturas internas relativamente amplia con el fin de buscar la reduccion al mfnimo del consumo de energfa y permitir un funcionamiento en condiciones ambientales variadas. Un esquema de control del tipo mencionado se utiliza la mayorfa de veces debido a que el estrangulamiento o variacion de la capacidad resulta diffcil y costoso de implementar con el ciclo de compresion de vapor, y el estrangulamiento o variacion de la capacidad proporciona una eficacia limitada en la medida en la que la eficiencia volumetrica se reduce.

Ademas, los sistemas basados en compresion de vapor utilizan frecuentemente refrigerantes basados en clorofluorocarbonos (CFC); no obstante, el uso de refrigerantes basados en CFC plantea una amenaza medioambiental puesto que la liberacion de dichos compuestos puede conducir a un agotamiento de la capa de ozono de la tierra.

Los sistemas de enfriamiento termoelectrico representan una alternativa a los sistemas de compresion de vapor respetuosa con el medioambiente, puesto que no requieren refrigerantes basados en CFC. Los refrigeradores termoelectricos (conocidos tambien como bombas de calor termoelectricas) producen una diferencia de temperatura entre sus superficies, como respuesta a la aplicacion de una corriente electrica. Se puede aceptar calor de una superficie o camara a enfriar, y el mismo se puede transportar (por ejemplo, por medio de una serie de tubos transportadores) a un sumidero de calor de evacuacion para su disipacion a un compartimento ambiental, tal como el aire. Los sistemas de enfriamiento termoelectrico pueden incluir subsistemas pasivos de evacuacion de calor, tales como termosifones o tubos de calor, que evitan la necesidad de un transporte forzado de refrigerante presurizado a traves de un sumidero de calor de evacuacion. Como pasa con todos los sistemas de refrigeracion, cuanto menor sea la diferencia de temperatura a traves de una bomba de calor termoelectrica, mas eficiente sera la bomba de calor en el transporte del mismo. No obstante, a pesar de los beneficios medioambientales de los sistemas de enfriamiento termoelectricos, dichos sistemas presentan valores de COP que son tfpicamente inferiores a la mitad de los correspondientes de los sistemas de compresion de vapor. La mejora de los COP de sistemas de enfriamiento termoelectrico y la habilitacion de su uso sobre una gama amplia de condiciones de temperatura ambiental resultarfan beneficiosas para fomentar el incremento en la adopcion de dichos sistemas.

Los documentos US 2007/012055 y US 5918474 divulgan un sistema caloportador de acuerdo con la parte precaracterizadora de la reivindicacion 1.

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Sumario

En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un sistema caloportador caracterizado de acuerdo con la reivindicacion 1. En un segundo aspecto, se proporciona un metodo de control de un sistema caloportador caracterizado segun la reivindicacion ll.

Formas de realizacion de la presente divulgacion se refieren a sistemas caloportadores (incluyendo sistemas de enfriamiento termoelectrico) que permiten una eficiencia mas elevada y/o un uso sobre una gama mayor de condiciones de temperatura ambiental, tales que pueden resultar utiles para enfriar camaras y/o superficies.

En ciertas formas de realizacion de acuerdo con la presente divulgacion, se utiliza por lo menos una unidad de conveccion forzada con un sistema caloportador pasivo (por ejemplo, usando un termosifon o tubo de calor) con el fin de mantener una temperatura de consigna o un intervalo de temperaturas de consigna de una camara o superficie, haciendose funcionar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada durante periodos de una alta carga calefactora (por ejemplo, condiciones transitorias) y/o condiciones de evacuacion a altas temperaturas, aunque no se hace funcionar durante condiciones normales (por ejemplo, estado estacionario) cuando el transporte pasivo de calor puede resultar suficiente para que el mismo sea aceptado desde la superficie o camara a enfriar, y/o para que el mismo sea evacuado a un entorno ambiental. Dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada se hace funcionar selectivamente para mejorar o potenciar el transporte convectivo de calor, con respecto a por lo menos un intercambiador de calor en comunicacion termica con un fluido caloportador. Por lo menos una unidad de conveccion forzada se puede disponer proxima a por lo menos un

intercambiador de calor en el lado de entrada y/o en el lado de evacuacion de un sistema caloportador. Un

controlador recibe datos de temperatura indicativos de por lo menos una de (i) temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) temperatura de una camara o superficie a enfriar. El controlador activa por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados: la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas en estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o intervalo de

temperaturas de consigna, y/o la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del

entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental. El controlador desactiva por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados: la temperatura de la camara o superficie esta dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y/o la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental.

En ciertas formas de realizacion, cualesquiera de los aspectos o caracterfsticas que se divulgan en la presente memoria se pueden combinar para obtener una ventaja adicional. Cualesquiera de las diversas caracterfsticas y elementos que se divulgan en la presente memoria se pueden combinar con otra u otras caracterfsticas y elementos divulgados a no ser que se indique lo contrario en la presente.

Los expertos en la materia apreciaran el alcance de la presente divulgacion y percibiran aspectos adicionales de la misma despues de leer la siguiente descripcion detallada de las formas de realizacion preferidas, en asociacion con las figuras de los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de las figuras de los dibujos

Las figuras de los dibujos adjuntos que se incorporan a esta memoria y que forman parte de la misma, ilustran varios aspectos de la divulgacion, y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de la divulgacion.

La Figura 1 es una grafica lineal que ilustra la capacidad de enfriamiento (Q) y la eficiencia de enfriamiento (COP) de un Refrigerador Termoelectrico (TEC) en funcion de la corriente de entrada al TEC.

La Figura 2 ilustra un cartucho termoelectrico que incluye multiples TEC dispuestos en una placa de interconexion que permite el control selectivo de diferentes subconjuntos de los TEC.

La Figura 3 es una vista esquematica en perspectiva de un sistema de refrigeracion termoelectrica que incluye una camara frigorffica, un intercambiador de calor que incluye un cartucho (tal como el cartucho de la Figura 2) que incluye multiples TEC dispuestos entre un sumidero de calor del lado frfo y un sumidero de calor del lado caliente, y un controlador que controla los TEC para mantener una temperatura de consigna dentro de la camara frigorffica.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de por lo menos una parte de un sistema caloportador que incluye una unidad de conveccion forzada accionable selectivamente y dispuesta para mejorar el enfriamiento de un intercambiador de calor en comunicacion termica con un bucle contenedor de fluido, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion.

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La Figura 5 es una vista en perspectiva de por lo menos una parte de un sistema caloportador que incluye una unidad de conveccion forzada accionable selectivamente y dispuesta para mejorar el enfriamiento de un sumidero de calor con aletas y que contiene fluido, en comunicacion termica con un intercambiador de calor, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 6 es una vista esquematica superior en planta de un sistema termoelectrico de enfriamiento o refrigeracion que incluye una camara frigorffica, una primera unidad de conveccion forzada dispuesta para mejorar el transporte de calor hacia un sumidero de calor del lado frfo dentro de la camara frigorffica, un conjunto de intercambio de calor termoelectrico que incorpora TEC, y una segunda unidad de conveccion forzada para mejorar la disipacion de calor desde un sumidero de calor del lado caliente, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 7 es un diagrama esquematico que ilustra interconexiones entre componentes de alimentacion, de deteccion, de control y de interfaz de usuario de un sistema termoelectrico de enfriamiento o refrigeracion, tal como el sistema de la Figura 6, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 8 es un diagrama esquematico que ilustra modos de funcionamiento del controlador del sistema de enfriamiento termoelectrico representado en la Figura 7.

La Figura 9 es un grafico de barras que ilustra condiciones en las que un sistema de enfriamiento termoelectrico se puede hacer funcionar en un modo asistido por ventiladores (con conveccion forzada) y en un modo pasivo (sin conveccion forzada).

La Figura 10 es una vista frontal en alzado de un primer y un segundo dispositivos caloportadores independientes, que incluyen, cada uno de ellos, un sumidero de calor, un panel de intercambio de calor, y un conducto caloportador, adecuados para usarse con un primer y un segundo TEC de un sistema termoelectrico de enfriamiento y refrigeracion, y que proporciona una base para comparar el aparato caloportador que incluye sumideros de calor conectados con conductos cruzados de intercambio de calor de acuerdo con las Figuras 1112.

La Figura 11 es una vista frontal en alzado de un aparato caloportador que incluye un primer y un segundo sumideros de calor conectados, con conductos cruzados de intercambio de calor y paneles de intercambio de calor, adecuados para su uso con un primer y un segundo TEC (o bombas de calor termoelectricas) de un sistema termoelectrico de enfriamiento o refrigeracion segun una forma de realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 12 es una vista en perspectiva del aparato caloportador de la Figura 11.

La Figura 13 es una vista en perspectiva de conductos de fluido y de un panel de intercambio de calor de un aparato aceptador de calor de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion y adecuado para su uso con una unidad de refrigerador termoelectrico segun se representa en las Figuras 15-17.

La Figura 14 es una vista en perspectiva que muestra elementos internos del bloque de intercambio de calor del aparato aceptador de calor de la Figura 13.

La Figura 15 es una vista de conjunto en perspectiva, de una unidad de refrigeracion termoelectrica, un primer y un segundo sumideros de calor del lado caliente con conductos cruzados de intercambio de calor, ventiladores de refrigeracion, y una tapa dispuesta para encajar sobre los sumideros de calor y los ventiladores de refrigeracion de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion.

La Figura 16 es una vista en perspectiva de la unidad de refrigeracion termoelectrica ensamblada y que se representa en la Figura 15.

Descripcion detallada

Las formas de realizacion que se exponen a continuacion representan la informacion necesaria para permitir que aquellos versados en la materia lleven a la practica las formas de realizacion, e ilustran el modo optimo de materializar las mismas. Tras la lectura de la siguiente descripcion teniendo en cuenta las figuras de los dibujos adjuntos, aquellos versados en la materia entenderan los conceptos de la divulgacion y reconoceran aplicaciones de estos conceptos no consideradas particularmente en la presente. Debe entenderse que estos conceptos y aplicaciones se situan dentro del alcance de la divulgacion y de las reivindicaciones adjuntas.

Se entendera que, aunque los terminos primero, segundo, etcetera, se pueden usar en la presente para describir varios elementos, estos elementos no deben quedar limitados por dichos terminos. Los terminos mencionados se usan solamente para diferenciar un elemento con respecto a otro. Por ejemplo, un primer elemento se podrfa denominar segundo elemento, y, de manera similar, un segundo elemento se podrfa denominar primer elemento,

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sin desviarse con respecto al alcance de la presente divulgacion. Tal como se usa en la presente, el termino “y/o” incluye toda y cada una de las combinaciones de uno o mas de los elementos enumerados asociados.

La terminologfa usada en la presente tiene la finalidad de describir unicamente formas de realizacion particulares, y no pretende limitar la divulgacion. Tal como se usan en el presente documento, las formas de singular “un”, “una”, y “el/la” estan destinadas a incluir tambien las formas del plural, a no ser que el contexto indique claramente lo contrario. Se entendera ademas que las expresiones “comprende”, “comprendiendo”, “incluye”, y/o “incluyendo”, cuando se usa en el presente documento, especifican la presencia de caracterfsticas, etapas, operaciones, elementos y/o componentes mencionados, pero no excluyen la presencia o adicion de otra u otras caracterfsticas, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.

A no ser que se defina de otra manera, todos los terminos (incluyendo terminos tecnicos y cientfficos) que se usan en la presente tienen el mismo significado que el entendido comunmente por aquellos con conocimientos habituales en la tecnica a la que pertenece esta divulgacion. Se entendera ademas que los terminos usados en la presente deben interpretarse como poseedores de un significado que es congruente con su significado en el contexto de esta memoria y de la tecnica pertinente, y no se interpretaran en un sentido idealizado o excesivamente formal a no ser que se defina asf de manera expresa en el presente documento.

Con el fin de aportar contexto y ayudar a entender la divulgacion, puede resultar beneficiosa una breve descripcion sobre la capacidad y la eficiencia de enfriamiento con respecto a la corriente de entrada que se suministra a un TEC (al cual se le puede denominar tambien bomba de calor termoelectrica). La Figura 1 es una grafica lineal que ilustra la capacidad de enfriamiento (Q) y la eficiencia de enfriamiento (representada por medio de un Coeficiente de Rendimiento (COP)) de un TEC, con respecto a una corriente de entrada suministrada al TEC. Cuando la corriente de entrada (I) del TEC aumenta, se incrementa tambien la capacidad de enfriamiento del TEC. El punto de la curva de la capacidad de enfriamiento (Q) que representa cuando el TEC esta eliminando una cantidad maxima de calor se indica como Qmax. Asf, cuando el TEC esta funcionando en Qmax, el TEC esta eliminando la cantidad mas alta posible de calor. El TEC funciona en Qmax cuando se proporciona al mismo una corriente maxima correspondiente I max. La Figura 1 ilustra tambien el COP del TEC en funcion de la corriente de entrada (I). Para aplicaciones de enfriamiento, el COP de un TEC es una relacion de calor eliminado con respecto a una cantidad de trabajo (energfa) introducido en el TEC para eliminar el calor. La cantidad de calor, o capacidad, (Q) en la cual el COP del TEC aumenta al maximo se indica como QooPmax. El TEC funciona en Qcopmax cuando se proporciona una corriente Icopmax al TEC. Asf, la eficiencia (o COP) del TEC aumenta al maximo cuando se proporciona la corriente Icopmax al TEC, de tal manera que el TEC funciona en QoOPmax.

Tal como se describe posteriormente de forma detallada, en formas de realizacion preferidas, un controlador esta dispuesto para controlar TEC (por ejemplo, dentro de uno o mas cartuchos), de tal manera que durante el funcionamiento en estado estacionario, uno o mas de los TEC se activan y se hacen funcionar en QoOPmax, y los TEC restantes se desactivan para aumentar al maximo la eficiencia. El numero de TEC activados, y, a la inversa, el numero de TEC desactivados, viene dictaminado por la demanda. A la inversa, durante una condicion transitoria, tal como un descenso o recuperacion, uno o mas (y posiblemente todos) de los TEC se activan y se hacen funcionar de acuerdo con un perfil de rendimiento deseado. Un ejemplo de un perfil de rendimiento deseado implica la activacion y el funcionamiento de todos los TEC presentes a Qmax, con el fin de minimizar el tiempo de descenso o recuperacion. No obstante, otro perfil de rendimiento deseado puede proporcionar alternativamente un compromiso entre el tiempo de descenso o recuperacion y la eficiencia donde, por ejemplo, todos los TEC presentes se activan y se hacen funcionar en un punto entre QoOPmax y Qmax. Debe reconocerse que el control de los TEC no se limita a los anteriores ejemplos ilustrativos.

En ciertas formas de realizacion, el controlador 106 incluye un procesador de hardware y memoria asociada, la cual por ejemplo puede estar dispuesta para almacenar instrucciones que permiten que el procesador de hardware lleve a cabo varias operaciones de control segun se describe en la presente.

Tal como se ha indicado anteriormente, la Figura 1 ilustra la capacidad de enfriamiento y la eficiencia de enfriamiento de un TEC individual. El incremento del numero de TEC hace que aumente linealmente la capacidad de eliminacion de calor sin afectar al COP de funcionamiento de un sistema de enfriamiento (por ejemplo, refrigeracion) termoelectrico que utilice multiples TEC. Asf, si un sistema de enfriamiento termoelectrico incluye cuatro TEC, entonces la capacidad de eliminacion de calor del sistema de enfriamiento termoelectrico se incrementarfa cuatro veces en comparacion con una forma de realizacion de un sistema de enfriamiento termoelectrico que incluya un unico TEC, al mismo tiempo que permitiendo al sistema completo, en algunas formas de realizacion preferidas, funcionar en cualquiera de diversos estados entre desactivado (donde la corriente de entrada =0), QoOPmax (donde la corriente de entrada =IoOPmax), y Qmax (donde la corriente de entrada

_Imax).

Antes de describir detalles y el funcionamiento de un sistema de enfriamiento termoelectrico, resulta beneficioso describir un cartucho de multiples TEC que permite un control independiente y selectivo de los TEC. En la Figura 2 se ilustra un cartucho de multiples TEC 112 representativo. El cartucho 112 utiliza multiples TEC 120a a 120f. El uso de multiples TEC de menor capacidad resulta beneficioso con respecto al uso de un unico TEC de gran

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capacidad, ya que multiples TEC se pueden controlar por separado para proporcionar el rendimiento deseado bajo condiciones cambiantes. Por contraposicion, un unico TEC sobredimensionado y disenado para proporcionar una capacidad deseada maxima con vistas al descenso o la recuperacion de temperature, no proporcionarfa la flexibilidad de hacer trabajar uno o mas TEC con un valor de eficiencia maximo (Qcopmax) o cerca del mismo. En otras palabras, un tEc sobredimensionado y disenado para funcionar eficientemente a capacidad maxima no podrfa funcionar eficientemente con una baja capacidad, mientras que uno o mas multiples TEC mas pequenos pueden ser activados por un controlador y se pueden hacer funcionar con un valor de eficiencia maximo (o cerca de este ultimo), sobre una amplia gama de condiciones de funcionamiento incluyendo las condiciones en estado estacionario. A cualquiera o cualesquiera de los TEC 120a a 102f o al cartucho completo 112 que incorpora los TEC 120a-120b, se les puede hacer referencia como bomba de calor termoelectrica.

El cartucho 112 ilustrado en la Figura 2 es meramente un ejemplo de un cartucho de multiples TEC que permite un control independiente y selectivo de diferentes subconjuntos de TEC de acuerdo con un esquema de control deseado. En general, un cartucho de multiples TEC se puede configurar para contener un numero cualquiera de TEC, y para permitir el control independiente de un numero cualquiera de subconjuntos de los TEC, incluyendo cada subconjunto en general uno o mas TEC. Ademas, diferentes subconjuntos pueden incluir un numero igual o numeros diferentes de TEC. En la publicacion de la solicitud de patente U. S. n.° 2013/0291555 A1, titulada THERMOELECTRIC REFRIGERATION SYSTEM CONTROL SCHEME FOR HIGH EFFICIENCY PERFORMANCE, se divulgan detalles adicionales en relacion con cartuchos de multiples TEC.

Tal como se ilustra en la Figura 2, el cartucho 112 incluye TEC 120a a 120f (a los que se hace referencia de forma mas general en la presente como TEC 120 en conjunto, e individualmente como TEC 120) dispuestos en una placa de interconexion 122. Los TEC 120 son dispositivos de pelfcula delgada. En la patente U.S. n.° 8.216.871, titulada METHOD FOR THIN FILM THERMOELECTRIC MODULE FABRICATION, se divulgan algunos ejemplos no limitativos de TEC de pelfcula delgada. La placa de interconexion 122 incluye pistas electricamente conductoras 124a a 124d (a las que se hace referencia de manera mas general en la presente como pistas 124 en conjunto, e individualmente como pistas 124) que definen cuatro subconjuntos de TEC 120a a 120f. En particular, los TEC 120a-120b estan conectados electricamente en serie entre si, por medio de la pista 124a, y forman un primer subconjunto de los TEC 120. De manera similar, los TEC 120c-120d estan conectados electricamente en serie entre si, por medio de la pista 124b, y forman un segundo subconjunto de los TEC 120. El TEC 120e esta conectado a la pista 124d y forma un tercer subconjunto de los TEC 120, mientras que el TEC 120f esta conectado a la pista 124c y forma un cuarto subconjunto de los TEC 120. Un controlador tal como el que se describe en la presente puede controlar de manera selectiva el primer subconjunto de TEC 120 (es decir, los TEC 120a y 120b) controlando una corriente aplicada a la pista 124a, puede controlar selectivamente el segundo subconjunto de TEC 120 (es decir, los TEC 120c y 120d) controlando una corriente aplicada a la pista 124b, puede controlar selectivamente el tercer subconjunto de TEC 120 (es decir, el TEC 120e) controlando una corriente aplicada a la pista 124d, y puede controlar selectivamente el cuarto subconjunto de TEC 120 (es decir, el TEC 120f) controlando una corriente aplicada a la pista 124c. Asf, usando los TEC 120a y 120b como ejemplo, un controlador puede activar/desactivar selectivamente los TEC 120a y 120b, o bien quitando corriente de la pista 124a (desactivacion) o bien aplicando una corriente a la pista 124a (activacion), puede aumentar o reducir selectivamente la corriente aplicada a la pista 124a mientras los TEC 120a y 120b estan activados, y/o puede controlar la corriente aplicada a la pista 124a de tal manera que controle un ciclo de trabajo de los tEc 120a y 120b tras la activacion (por ejemplo, mediante modulacion por anchura de impulsos de la corriente).

La placa de interconexion 122 incluye aberturas 126a y 126b (a las que se hace referencia en la presente de manera mas general como aberturas 126 en conjunto, e individualmente como abertura 126) que dejan al descubierto superficies inferiores de los TEC 120a a 120f. Cuando el cartucho 112 se dispone entre un intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) y un intercambiador de calor del lado frfo (entrada) (tal como se muestra en la Figura 3), las aberturas 126a y 126b permiten que las superficies de los TEC 120a a 120f se acoplen termicamente al intercambiador de calor apropiado.

De acuerdo con formas de realizacion de la presente divulgacion, durante el funcionamiento, un controlador segun se describe en la presente puede activar o desactivar selectivamente cualquier combinacion de los subconjuntos de los TEC 120, aplicando o quitando corriente de las pistas correspondientes 124a a 124d. Ademas, un controlador puede controlar puntos de funcionamiento de TEC activos 120 controlando la cantidad (o el ciclo de trabajo) de corriente proporcionada a las pistas correspondientes 124a a 124d. Por ejemplo, si solamente el primer subconjunto de los TEC 120 se va a activar y se a hacer funcionar a QcOPmax durante un funcionamiento en estado funcionario, entonces un controlador puede proporcionar corriente a un valor de IcOPmax a la pista 124a, para activar asf los TEC 120a y 120b, y hacer funcionar los TEC 120a y 120b a QcOPmax, al mismo tiempo que se quita corriente de las otras pistas 124b a 124d para desactivar asf los otros TEC 120c a 120f.

La Figura 3 ilustra un sistema de refrigeracion termoelectrica 100 para ayudar a entender formas de realizacion de la divulgacion. Tal como se ilustra, el sistema de refrigeracion termoelectrica 100 incluye una camara frigorffica 102, un intercambiador de calor 104, y un controlador 106 que controla el enfriamiento dentro de la

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camara frigorffica 102. El intercambiador de calor 104 incluye un elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente, un elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo, y un cartucho 112 que incluye multiples TEC (los cuales se pueden corresponder con el cartucho 112 y los TEC 120 ilustrados en la FIG. 2), en donde cada TEC tiene un lado frfo que esta acoplado termicamente al elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo (entrada), y un lado caliente que esta acoplado termicamente al elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente (evacuacion). Preferentemente, dichos TEC son dispositivos de pelfcula delgada. Cuando uno o mas TEC son activados por el controlador 106, el(los) TEC(s) activado(s) funcionan para calentar el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente y enfriar el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo, facilitando asf la transferencia de calor con el fin de extraer el mismo de la camara frigorffica 102. Mas especfficamente, cuando se activan uno o mas de los TEC, el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente se calienta para crear asf un evaporador, y el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo se enfrfa para crear de este modo un condensador.

Actuando como un condensador, el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo facilita la extraccion de calor de la camara frigorffica 102 por medio de un bucle de entrada 114 acoplado al elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo. El bucle de entrada 114 esta acoplado termicamente a una pared interior 115 del sistema de refrigeracion termoelectrica 100. La pared interior 115 define la camara frigorffica 102. En una forma de realizacion, el bucle de entrada 114 o bien esta integrado en la pared interior 115 o bien esta integrado directamente sobre la superficie de la pared interior 115. El bucle de entrada 114 esta formado por cualquier tipo de canalizacion que permita que un medio de enfriamiento (por ejemplo, un refrigerante de dos fases) fluya o pase a traves del bucle de entrada 114. Debido al acoplamiento termico del bucle de entrada 114 y la pared interior 115, el medio de enfriamiento extrae calor de la camara frigorffica 102 cuando el medio refrigerante fluye a traves del bucle de entrada 114. El bucle de entrada 114 se puede formar, por ejemplo, con tubos de cobre, tubos de plastico, tubos de acero inoxidable, tubos de aluminio, o similares.

El condensador formado por el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo y el bucle de entrada 114 funciona de acuerdo con cualquier tecnica adecuada de intercambio de calor. En una forma de realizacion preferida, el bucle de entrada 114 funciona de acuerdo con fundamentos de los termosifones (es decir, actua como un termosifon), de tal manera que el medio de enfriamiento se desplaza desde el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo a traves del bucle de entrada 114, y de vuelta al elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo para enfriar asf la camara frigorffica 102 usando el transporte pasivo de calor, de dos fases. (Como alternativa, el bucle de entrada 114 se puede sustituir por un tubo de calor que incluya un medio de absorcion capilar mediante el cual fuerzas capilares del elemento de absorcion capilar garanticen el retorno de lfquido desde el extremo caliente al frfo, por oposicion a un termosifon el cual es accionado por gravedad sin necesidad de ningun medio de absorcion capilar). En particular, el intercambio pasivo de calor se produce a traves de conveccion natural entre el medio de enfriamiento en el bucle de entrada 114 y la camara frigorffica 102. En una forma de realizacion, el medio de enfriamiento esta en forma lfquida cuando el mismo entra en contacto termico con la camara frigorffica 102. Especfficamente, se produce un intercambio pasivo de calor entre el entorno en la camara frigorffica 102 y el medio de enfriamiento dentro del bucle de entrada 114, de tal manera que la temperatura en la camara frigorffica 102 se reduce y la temperatura del medio de enfriamiento aumenta y/o experimenta un cambio de fase. Cuando la temperatura del medio de enfriamiento aumenta, la densidad del mismo se reduce, por ejemplo a traves de evaporacion. Como consecuencia, el medio de enfriamiento se mueve en una direccion ascendente a traves de fuerzas de flotacion en el bucle de entrada 114, hacia el intercambiador de calor 104, y especfficamente hacia el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo. El medio de enfriamiento entra en contacto termico con el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo, donde se produce un intercambio de calor entre el medio de enfriamiento y el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo. Cuando se produce un intercambio de calor entre el medio de enfriamiento y el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo, el medio de enfriamiento se condensa y fluye nuevamente a traves del bucle de entrada 114, por la gravedad, con el fin de extraer calor adicional de la camara frigorffica 102. Asf, en algunas formas de realizacion, el bucle de entrada 114 funciona como un evaporador cuando se enfrfa la camara frigorffica 102.

Tal como se ha indicado anteriormente, el intercambiador de calor 104 incluye el cartucho 112 dispuesto entre el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente y el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo. Los TEC del cartucho 112 presentan lados calientes (es decir, lados que estan calientes durante el funcionamiento de los TEC) que estan acoplados termicamente al elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente, y lados frfos (es decir, lados que estan frfos durante el funcionamiento de los TEC) que estan acoplados termicamente al elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo. Los TEC dentro del cartucho 112 facilitan eficazmente la transferencia de calor entre el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo y el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente. Mas especfficamente, cuando se produce una transferencia de calor entre el medio de enfriamiento en el bucle de entrada 114 y el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo, los TEC activos transfieren calor entre el elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo y el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente.

Actuando como evaporador, el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente facilita la evacuacion de calor hacia un entorno externo a la camara frigorffica 102 por medio de un bucle de evacuacion 116 acoplado al

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elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente. El bucle de evacuacion 116 esta acoplado termicamente a una pared exterior 118, o camisa exterior, del sistema de refrigeracion termoelectrica 100. La pared exterior 118 se encuentra en contacto termico directo con el entorno externo a la camara frigorffica 102. Ademas, la pared exterior 118 esta aislada termicamente con respecto al bucle de entrada 114 y a la pared interior 115 (y, por tanto, la camara frigorffica 102), por ejemplo, mediante un aislamiento apropiado. En una forma de realizacion, el bucle de evacuacion 116 esta integrado en la pared exterior 118 o esta integrado sobre la superficie de la pared exterior 118. El bucle de evacuacion 116 esta formado con cualquier tipo de canalizacion que permita que un medio de transferencia de calor (por ejemplo, un refrigerante de dos fases) fluya o pase a traves del bucle de evacuacion 116. Debido al acoplamiento termico del bucle de evacuacion 116 y el entorno externo, el medio de transferencia de calor evacua calor hacia el entorno externo, cuando dicho medio de transferencia de calor fluye a traves del bucle de evacuacion 116. El bucle de evacuacion 116 se puede formar, por ejemplo, con tubos de cobre, tubos de plastico, tubos de acero inoxidable, tubos de aluminio, o similares.

El evaporador formado por el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente y el bucle de evacuacion 116 funciona de acuerdo con cualquier tecnica adecuada de intercambio de calor. En una forma de realizacion preferida, el bucle de evacuacion 116 funciona de acuerdo con fundamentos de los termosifones (es decir, actua como un termosifon), de tal manera que el medio de transferencia de calor se desplaza desde el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente, a traves del bucle de evacuacion 116, y de vuelta al elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente para evacuar asf calor usando un transporte pasivo de calor, de dos fases. En particular, el elemento de intercambio de calor 108 del lado caliente transfiere calor recibido del elemento de intercambio de calor 110 del lado frfo hacia el medio de transferencia de calor dentro del bucle de evacuacion 116. (Alternativamente, el bucle de evacuacion 116 se puede sustituir por un tubo de calor). Una vez que se ha transferido calor al medio de transferencia de calor, dicho medio de transferencia de calor cambia de fase y se desplaza a traves del bucle de evacuacion 116, y entra en contacto termico con la pared exterior 118, de tal manera que se expulsa calor a un entorno (por ejemplo, un entorno ambiental) externo a la camara frigorffica 102. Cuando el medio de transferencia de calor dentro del bucle de evacuacion 116 esta en contacto termico directo con la pared exterior 118, se produce un intercambio pasivo de calor entre el medio de transferencia de calor en el bucle de evacuacion 116 y el entorno ambiental. Como es bien sabido, el intercambio pasivo de calor provoca condensacion del medio de transferencia de calor dentro del bucle de evacuacion 116, de tal manera que el medio de transferencia de calor se desplaza de vuelta al intercambiador de calor 104 por accion de la fuerza de la gravedad. Asf, el bucle de evacuacion 116 funciona como un condensador cuando evacua calor al entorno externo a la camara frigorffica 102.

En ciertas formas de realizacion, el intercambiador de calor 104 no esta en contacto termico directo con la camara frigorffica 102, y en cambio esta aislado termicamente con respecto a la camara frigorffica 102. De manera similar, el intercambiador de calor 104 no esta en contacto termico directo con la pared exterior 118, y esta, en cambio, aislado termicamente con respecto a la pared exterior 118. Por consiguiente, tal como se detallara mas adelante, el intercambiador de calor 104 esta aislado termicamente tanto con respecto a la camara frigorffica 102 como con respecto a la pared exterior 118 del sistema de refrigeracion termoelectrica 100. Y lo que es mas importante, esto aporta un efecto de diodo termico por medio del cual se evita que el calor se fugue de vuelta a la camara frigorffica 102 cuando se desactivan los TEC.

El controlador 106 funciona de manera que controla TEC dentro del cartucho 112, con el fin de mantener una temperatura de consigna deseada dentro de la camara frigorffica 102. En general, el controlador 106 funciona de manera que activa/desactiva selectivamente los TEC, controla selectivamente una corriente de entrada de los TEC, y/o controla selectivamente un ciclo de trabajo de los TEC para mantener la temperatura de consigna deseada. Ademas, en formas de realizacion preferidas, el controlador 106 esta habilitado para controlar de manera separada, o independientemente, uno o mas y, en algunas formas de realizacion, dos o mas, subconjuntos de los TEC, donde cada subconjunto incluye uno o mas TEC diferentes. Asf, como ejemplo, si hay cuatro TEC en el cartucho 112, el controlador 106 se puede habilitar para controlar por separado un primer TEC individual, un segundo TEC individual, y un grupo de dos TEC (es decir, un primer y un segundo TEC individuales y un grupo de dos TEC). Con este metodo, el controlador 106 puede, por ejemplo, activar selectivamente uno, dos, tres o cuatro TEC de manera independiente, con una eficiencia maximizada, segun dictamine la demanda.

Continuando con este ejemplo, el controlador 106 se puede habilitar para controlar por separado y selectivamente: (1) la activacion/desactivacion del primer tEc individual, una corriente de entrada del primer TEC individual, y/o un ciclo de trabajo del primer TEC individual; 2) la activacion/desactivacion del segundo TEC individual, una corriente de entrada del segundo TEC individual, y/o un ciclo de trabajo del segundo TEC individual; y 3) la activacion/desactivacion del grupo de dos TEC, una corriente de entrada del grupo de dos TEC, y/o un ciclo de trabajo del grupo de dos TEC. Usando este control selectivo independiente de los diferentes subconjuntos de los TEC, el controlador 106 controla preferentemente los TEC para mejorar la eficiencia del sistema de refrigeracion termoelectrica 100. Por ejemplo, el controlador 106 puede controlar los TEC para maximizar la eficiencia cuando esta trabajando en un modo en estado estacionario, tal como cuando la camara frigorffica 102 se encuentra en la temperatura de consigna o dentro de un intervalo predefinido de temperaturas de consigna. No obstante, durante el descenso o la recuperacion, el controlador 106 puede controlar los TEC

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para lograr un rendimiento deseado, tal como, por ejemplo, aumentando al maximo la extraccion de calor desde la camara frigonfica 102, proporcionando un compromiso entre los tiempos de descenso/recuperacion y la eficiencia, o similares.

Aunque la descripcion anterior de las Figuras 2 y 3 describe formas de realizacion que habilitan el control selectivo de diferentes TEC en un unico cartucho 112, debe reconocerse que pueden utilizarse principios similares para controlar multiples TEC que pueden estar dispuestos en cartuchos independientes (por ejemplo, presentando cada uno de ellos uno o mas TEC) u otros sustratos, los cuales pueden estar dispuestos entre superficies emparejadas de uno o mas conjuntos de intercambiador de calor (por ejemplo, entre un primer intercambiador de calor del lado fno (entrada) emparejado con un primer intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion), o entre un primer y un segundo intercambiadores de calor del lado fno (entrada) emparejados con un primer y un segundo intercambiadores de calor respectivos del lado caliente (evacuacion)).

Tal como se ha indicado previamente, el sistema de refrigeracion termoelectrica 100 descrito en relacion con la Figura 3, puede utilizar un subsistema pasivo de entrada de calor y un subsistema pasivo de evacuacion de calor, los cuales pueden incluir, cada uno de ellos, un termosifon o un tubo de calor. Dichos subsistemas pasivos estan desprovistos ventajosamente de partes moviles y, por lo tanto, son altamente fiables, y tambien pueden funcionar de manera silenciosa. No obstante, los subsistemas pasivos de entrada de calor y de evacuacion de calor, pueden padecer una carencia de area superficial disponible durante periodos de elevada carga calefactora (por ejemplo, condiciones transitorias), y los subsistemas pasivos de evacuacion de calor pueden padecer de carencia de area superficial disponible durante condiciones de evacuacion a altas temperaturas - aunque dichos subsistemas pueden proporcionar un mecanismo perfectamente adecuado de transferencia de calor durante condiciones en esta estacionario.

Para superar las limitaciones de los subsistemas pasivos de entrada de calor y/o evacuacion de calor que se pueden usar para enfriar camaras o superficies, dichos subsistemas se pueden potenciar con por lo menos una fase de conveccion forzada, accionable de manera selectiva, de acuerdo con ciertas formas de realizacion de la presente divulgacion. En ciertas formas de realizacion, una unidad de conveccion forzada puede incluir uno o mas ventiladores, sopladores, eductores u otros elementos de tiro inducido. Aunque ciertas formas de realizacion divulgadas en la presente memoria hacen referencia al uso de ventiladores, debe apreciarse que un ventilador representa meramente un tipo de unidad de conveccion forzada, y pueden utilizarse cualesquiera tipos adecuados de unidad de conveccion forzada, ya sea en lugar de los ventiladores o que incluyan estos mismos. Al utilizar por lo menos una unidad de conveccion forzada que se energiza unicamente durante condiciones de alta carga calefactora y/o condiciones de evacuacion de calor a alta temperatura, los subsistemas de entrada de calor y/o de evacuacion de calor pueden proporcionar una capacidad suficiente para permitir que se puedan gestionar altas cargas calefactoras transitorias, al mismo tiempo que manteniendo las ventajas del transporte totalmente pasivo de calor durante condiciones de funcionamiento normal (por ejemplo, en estado estacionario).

En ciertas formas de realizacion, puede utilizarse una fase de potenciacion por conveccion forzada para vigorizar un sistema pasivo de evacuacion o entrada de una sola fase el cual se puede utilizar para enfriar una camara o superficie. En ciertas formas de realizacion, una fase de potenciacion por conveccion forzada se puede usar para vigorizar un sistema pasivo de evacuacion o entrada de dos fases, el cual se puede usar para enfriar una camara o superficie. En ciertas formas de realizacion, por lo menos una unidad de conveccion forzada puede estar dispuesta proxima a por lo menos un intercambiador de calor en el lado de entrada y/o en el lado de evacuacion de un sistema caloportador.

En ciertas formas de realizacion, por lo menos una unidad de conveccion forzada se hace funcionar durante periodos de alta carga calefactora (por ejemplo, condiciones transitorias tales como descenso o recuperacion de la temperatura) y/o condiciones de evacuacion a altas temperaturas, pero no se hace funcionar durante condiciones normales (por ejemplo, que implican condiciones de carga calefactora en estado estacionario o tfpicas del entorno ambiente) cuando el(los) subsistema(s) caloportador(es) pasivo(s) son preferentemente suficientes para que se acepte calor desde la superficie o camara a enfriar y/o para que se evacue calor hacia un entorno ambiental. Durante un enfriamiento inicial, en condiciones ambientales elevadas, o como respuesta a una carga interna anomala, se puede energizar por lo menos una unidad de conveccion forzada para ayudar a que un sistema de transporte pasivo, primario, elimine o mitigue la condicion anomala. Durante un funcionamiento normal en condiciones convencionales del entorno, la(s) unidad(es) de conveccion forzada estana(n) completamente desenergizada(s), permitiendo asf un funcionamiento totalmente pasivo y evitando el consumo de energfa y el ruido inherentes al funcionamiento de la(s) unidad(es) de conveccion forzada. De este modo, en formas de realizacion preferidas, un subsistema caloportador pasivo primario es preferentemente suficiente para la gestion de la carga de funcionamiento en todas las condiciones, mientras que una o mas unidades de conveccion forzada se pueden hacer funcionar de manera selectiva en calidad de subsistema secundario para proporcionar una potenciacion del rendimiento cuando asf se desee, pero la(s) unidad(es) de conveccion forzada no son necesarias para el rendimiento basico del sistema y, por lo tanto, no afectanan a la fiabilidad total del mismo.

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Aunque en la presente se describen unidades de conveccion forzada interior y exterior, ciertas formas de realizacion pueden utilizar solamente conveccion forzada interior o solamente conveccion forzada exterior. En ciertas formas de realizacion, se pueden proporcionar multiples unidades interiores de conveccion forzada y/o multiples unidades exteriores de conveccion forzada. En ciertas formas de realizacion, se pueden proporcionar multiples ventiladores interiores y/o multiples ventiladores exteriores, y los mismos pueden ser controlables de manera independiente para permitir que ventiladores situados de manera similar sean accionados secuencialmente o de manera conjunta segun resulte necesario para satisfacer la demanda termica u otros requisitos. En ciertas formas de realizacion, una o mas unidades conveccion forzada se pueden controlar con un controlador de multiples fases o de velocidad variable con el fin de permitir la variacion del flujo convectivo en funcion de la demanda y/o de las limitaciones de potencia o ruido.

En ciertas formas de realizacion, un controlador recibe datos de temperatura indicativos de por lo menos una de (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de una camara o superficie a enfriar. El controlador activa por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados: la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental. El controlador desactiva por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados: la temperatura de la camara o superficie esta dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y/o la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o del intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de por lo menos una parte de un sistema caloportador 200 que incluye una unidad de conveccion forzada (por ejemplo, un ventilador) 221 dispuesta para mejorar el enfriamiento del intercambiador de calor 208 en comunicacion termica con un conducto o bucle contenedor de fluido 214, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion. El sistema caloportador 200 se puede usar preferentemente como parte de un sistema de enfriamiento termoelectrico, aunque no se limita al uso con elementos de enfriamiento termoelectrico. Preferentemente, el conducto o bucle contenedor de fluido 214 esta dispuesto para el movimiento pasivo de un fluido caloportador, y se puede materializar en un termosifon o un tubo de calor. Se puede proporcionar un accesorio de conexion 209 en comunicacion flufdica con el conducto o bucle contenedor de fluido 214 para permitir la adicion de fluido caloportador. El sistema caloportador 200 se puede disponer en comunicacion termica con por lo menos una superficie o camara (no mostrada) a enfriar, por ejemplo situando una parte del conducto o bucle contenedor de fluido 214, o situando una superficie del intercambiador de calor 208, en comunicacion termica con la superficie o camara a enfriar. En ciertas formas de realizacion, el intercambiador de calor 208 se puede disponer en comunicacion termica conductora con por lo menos un TEC o cartucho termoelectrico (no mostrado) segun se ha descrito previamente en la presente. En ciertas formas de realizacion, el conducto o bucle contenedor de fluido 214 y el intercambiador de calor 208 se pueden utilizar en el lado de entrada (frfo) de un sistema de refrigeracion o enfriamiento. En ciertas formas de realizacion, el conducto o bucle contenedor de fluido 214 y el intercambiador de calor 208 se pueden utilizar en el lado de evacuacion (caliente) de un sistema de refrigeracion o enfriamiento, actuando el intercambiador de calor 208 como sumidero de calor para disipar este ultimo a un entorno ambiental. En formas de realizacion preferidas, la unidad de conveccion forzada 221 se puede hacer funcionar selectivamente de manera que sea accionada solo durante condiciones de alta carga calefactora y/o condiciones de evacuacion termica de alta temperatura, y la unidad de conveccion forzada 221 se desenergiza durante condiciones de estado estacionario y/o ambientales normales, cuando el conducto o bucle contenedor de fluido 214 y el intercambiador de calor 208 se hacen funcionar pasivamente sin necesidad de transporte de calor mejorado por medio de conveccion forzada.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de por lo menos una parte de un sistema caloportador 250 que incluye una unidad de conveccion forzada 271 accionable selectivamente, y dispuesta para mejorar el enfriamiento de un sumidero de calor con aletas y contenedor de fluido 277 en comunicacion termica con un intercambiador de calor 258, por medio de un conducto o bucle contenedor de fluido 264, segun una forma de realizacion de la presente divulgacion. El sistema caloportador 250 se puede usar preferentemente como parte de un sistema de enfriamiento termoelectrico, aunque su uso no se limita a elementos de enfriamiento termoelectrico. El conducto o bucle contenedor de fluido 264 esta dispuesto preferentemente para el movimiento pasivo de un fluido caloportador, y se puede materializar en un termosifon o un tubo de calor. Se puede proporcionar un accesorio de conexion 259 en comunicacion flufdica con el conducto o bucle contenedor de fluido 264, para permitir la adicion de fluido caloportador. El sistema caloportador 250 puede estar dispuesto en comunicacion termica con por lo menos una superficie o camara (no mostrada) a enfriar, por ejemplo situando una parte del conducto o bucle contenedor de fluido 264, o situando una superficie del intercambiador de calor 258, en comunicacion termica con la superficie o camara a enfriar. En ciertas formas de realizacion, el intercambiador de calor 258 se puede disponer en comunicacion termica conductora con por lo menos un TEC o cartucho termoelectrico (no mostrado) segun se ha descrito previamente en la presente. En ciertas formas de realizacion, el conducto o bucle contenedor de fluido 264 y el intercambiador de calor 258 se pueden utilizar en el lado de entrada (frfo) de un sistema de refrigeracion o enfriamiento. En ciertas formas de realizacion, el conducto o bucle contenedor de

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fluido 264 y el intercambiador de calor 258 se pueden utilizar en el lado de evacuacion (caliente) de un sistema de refrigeracion o enfriamiento, actuando el sumidero de calor con aletas y contenedor de fluido 277 para disipar calor a un entorno ambiental. En formas de realizacion preferidas, la unidad de conveccion forzada 271 se puede hacer funcionar selectivamente de manera que sea accionada solo durante condiciones de alta carga calefactora y/o condiciones de evacuacion termica de alta temperatura, y la unidad de conveccion forzada 271 se desenergiza durante condiciones de estado estacionario y/o ambientales normales, cuando el conducto o bucle contenedor de fluido 264, el intercambiador de calor 258 y el sumidero de calor con aletas 277 se hacen funcionar pasivamente sin necesidad de transporte de calor mejorado por medio de conveccion forzada.

La Figura 6 ilustra un sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion. El sistema de enfriamiento o refrigeracion 300 incluye una camara frigorffica 302 que esta delimitada por una pared interior 303, la cual esta rodeada por una pared exterior 301 o camisa exterior. Preferentemente se proporciona un aislamiento termico (no mostrado) entre la pared interior 303 y la pared exterior 301. Un bucle o conducto de entrada primario 308 esta dispuesto en comunicacion termica con la camara frigorffica 302, por ejemplo al estar en contacto con la pared interior 303 o al estar integrado directamente sobre una superficie de la pared interior 303. Un bucle o conducto de entrada secundario 309 puede incluir opcionalmente por lo menos un intercambiador de calor del lado de entrada 307 (el cual puede incluir aletas 305) dispuesto para recibir aire de una unidad interior de conveccion forzada 311 dispuesta dentro de la camara frigorffica 302. La unidad interior de conveccion forzada 311 se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia de calor desde la camara frigorffica 302 al bucle o conducto de entrada secundario 309, tal como puede resultar deseable durante el descenso o la recuperacion de temperatura, aunque la unidad interior de conveccion forzada 311 se puede desenergizar durante condiciones de estado estacionario. Alternativamente (o de manera adicional) la unidad interior de conveccion forzada 311 se puede hacer funcionar para reducir la estratificacion de temperatura dentro de la camara frigorffica 302, por ejemplo segun sea detectada por multiples sensores de temperatura (no mostrados) en comunicacion termica con la camara frigorffica 302 o la pared interior 303. Los bucles o conductos de entrada 308, 309 estan dispuestos en contacto con un intercambiador de calor del lado frfo (entrada) 310.

Continuando en referencia a la Figura 6, un conjunto de intercambiador de calor termoelectrico incluye el intercambiador de calor del lado frfo (entrada) 310, por lo menos un cartucho termoelectrico 312 que incorpora TEC, y un intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314. El intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 esta en comunicacion termica con conductos o bucles contenedores de fluido 316A, 316C (dispuestos cada uno de ellos, preferentemente, para el movimiento pasivo de un fluido caloportador, y que se pueden materializar en forma de termosifones o tubos de calor) dispuestos para disipar calor hacia un sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315 que incluye multiples series de aletas 317A, 317B. Dentro del sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315, un primer bucle o conducto contenedor de fluido 316A esta en comunicacion termica conductora con una primera serie de aletas 317A, y un segundo bucle o conducto contenedor de fluido 316B esta en comunicacion termica conductora con una segunda serie de aletas 317B. Por lo menos una unidad exterior de conveccion forzada 321 esta dispuesta para mejorar la disipacion de calor desde el sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315. La unidad exterior de conveccion forzada 321 se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia de calor desde el sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315 a un entorno ambiental, tal como puede resultar deseable durante el descenso o recuperacion de temperatura y/o durante condiciones con temperaturas de evacuacion anormalmente elevadas, pero la unidad exterior de conveccion forzada 321 se puede desenergizar durante condiciones en estado estacionario. El cartucho termoelectrico 312 y las unidades de conveccion forzada 311, 321 son controlados por un controlador 306 asociado al sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico 300. Aunque la Figura 6 ilustra un unico conjunto de intercambiador de calor termoelectrico (por ejemplo, que incluye un intercambiador de calor del lado frfo (entrada) 310, por lo menos un cartucho termoelectrico 312 que incorpora TEC, y un intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314), un unico sumidero de calor del lado caliente (evacuacion 315), una unica unidad interior de conveccion forzada 311, y una unica unidad exterior de conveccion forzada 321, se aprecia que, en ciertas formas de realizacion, pueden proporcionarse dos o mas de los conjuntos o componentes anteriores, por ejemplo para proporcionar un aumento de la capacidad de enfriamiento, un control independiente de diferentes camaras frigorffica o zonas (o partes) de las mismas, y/o para mejorar la fiabilidad.

La Figura 7 es un diagrama esquematico que ilustra interconexiones entre componentes de alimentacion, de deteccion, de control y de interfaz de usuario de un sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico, tal como el sistema 300 de la Figura 6, de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion. Ademas del controlador 306 y del cartucho termoelectrico 312 mostrados en la Figura 6, la Figura 7 ilustra que un sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico puede incluir una interfaz de usuario 376, una fuente de alimentacion 378, un accesorio (ACC) 380, un conjunto electronico de alimentacion 382, sensores de temperatura 354 a 356, y ventiladores (u otras unidades de conveccion forzada) 311, 321. La interfaz de usuario 376 permite que un usuario introduzca diversos parametros de control asociados al sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico 300, incluyendo por lo menos una temperatura de consigna de la camara frigorffica 302. En ciertas formas de realizacion, los parametros de control de entrada pueden incluir adicionalmente valores para un intervalo de temperaturas de estado estacionario. En ciertas formas de realizacion, la interfaz de usuario

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376 puede permitir adicionalmente que el usuario o un fabricante del sistema de refrigeracion termoelectrica defina una temperatura maxima permisible para el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314, valores de corriente asociados a Icopmax e I max, y/u otros parametros. En ciertas formas de realizacion, parte o la totalidad de los parametros de control se puede programar o codificar permanentemente en el controlador 306.

La fuente de alimentacion 378 proporciona alimentacion electrica al controlador 306, al accesorio 380, y al conjunto electronico de alimentacion 382. El accesorio 380 puede incluir una luz de la camara y/o un modulo de comunicacion para ampliar las capacidades. En una forma de realizacion en la que el accesorio 380 es un modulo de comunicaciones, el accesorio 380 se puede comunicar con dispositivos remotos, tales como, aunque sin caracter limitativo: un telefono celular, un dispositivo informatico situado remotamente, o incluso otros aparatos y sistemas de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico. En una forma de realizacion en la que el accesorio 380 se comunica con un telefono celular o un dispositivo informatico situado remotamente, el accesorio 380 puede proporcionar parametros de funcionamiento (por ejemplo, datos de temperatura) del sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrico 300 y de la camara frigorffica 302 a un dispositivo o entidad remotos. En una forma de realizacion en la que el acceso 380 se comunica con otros sistemas de refrigeracion termoelectrica, el accesorio 380 puede comunicar parametros de funcionamiento del sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 a los otros sistemas de refrigeracion termoelectrica, tales como la temperatura de consigna, umbrales superiores e inferiores de la temperatura de consigna, una temperatura maxima permisible de la camara frigorffica 302, la temperatura maxima permisible del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314, o similares.

En general, el conjunto electronico de alimentacion 382 funciona para proporcionar corriente al cartucho termoelectrico 312 y los TEC 320, como respuesta a senales de control provenientes del controlador 306. En ciertas formas de realizacion, el conjunto electronico de alimentacion 382 puede proporcionar independientemente corriente a diferentes subconjuntos de los TEC 320. En ciertas formas de realizacion, se controlan tambien ciclos de trabajo de diferentes subconjuntos de TEC 320. En este caso, el conjunto electronico de alimentacion 382 puede proporcionar una funcion de modulacion por anchura de impulsos, por medio de la cual pueden controlarse ciclos de trabajo de los diferentes subconjuntos de los TEC 320.

Tal como se muestra en la Figura 7, el controlador 306 esta dispuesto para recibir datos de temperatura de sensores de temperatura 354 a 356, en donde los datos de temperatura pueden incluir una o mas de las siguientes: temperatura (Tch) de la camara frigorffica 302 detectada por un primer sensor de temperatura 354, temperatura de un entorno ambiental (TAmb) detectada por un segundo sensor de temperatura 355, y temperatura (Tr) del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 (o del sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315) detectada por un tercer sensor de temperatura 356. Sobre la base de los datos de temperatura, el controlador 306 determina un modo actual de funcionamiento del sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300. Tal como se ilustra en la Figura 7, modos posibles de funcionamiento de acuerdo con ciertas formas de realizacion incluyen un modo de descenso 358, un modo de estado estacionario 360, un modo de temperatura excesiva 362, y un modo de recuperacion 363. En general, el modo de descenso 358 se produce cuando el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se enciende inicialmente, y es necesario reducir (o “descender”) la temperatura dentro de la camara frigorffica 302. El modo de estado estacionario 360 se produce cuando la temperatura de la camara frigorffica 302 es la temperatura de consigna deseada o esta cerca de esta ultima. En particular, la temperatura de la camara frigorffica 302 es la temperatura de consigna deseada o esta cerca de esta ultima, cuando la temperatura de la camara frigorffica 302 se encuentra dentro de un intervalo predefinido de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna (por ejemplo, la temperatura de consigna de la camara frigorffica 302 ± 2 grados). Puede detectarse un modo de temperatura excesiva 362 cuando la temperatura en el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 esta por encima de una temperatura maxima permisible predefinida, tal como puede producirse cuando las condiciones de la temperatura ambiental superan un intervalo normal y/o cuando la camara frigorffica 302 no enfrfa correctamente (por ejemplo, si una puerta que da a la camara frigorffica 302 no esta cerrada). El modo de temperatura excesiva 362 es un modo de seguridad durante el cual se activan el(los) ventilador(es) exterior(es) 321 para mejorar la transferencia de calor desde el sumidero de calor del lado caliente (evacuacion) 315 al entorno ambiental buscando la reduccion de la temperatura del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314, con el fin de reducir la temperatura del lado caliente de los TEC 320 para proteger los TEC 320 contra danos. Si el accionamiento del(de los) ventilador(es) exterior(es) 321 no es suficiente para reducir la temperatura en el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 (y en el lado caliente de los TEC 320), entonces el suministro de corriente a los TEC se puede limitar para reducir la entrada de calor a los TEC 320 con el fin de evitar danos. Por ultimo, el modo de recuperacion 363 se produce cuando la temperatura de la camara frigorffica 302 aumenta saliendose del intervalo de estado estacionario debido, por ejemplo, a fugas de calor hacia la camara frigorffica 302, la abertura de una puerta de la camara frigorffica 302, o similares.

En la Figura 8 se ilustra el funcionamiento del controlador 306 en los diferentes modos 358, 360, 362 y 363 (tal como se representa en la Figura 7) de acuerdo con ciertas formas de realizacion de la presente divulgacion. Cuando esta funcionando en el modo de descenso 358, el controlador 306 controla las corrientes para todos los TEC 320 asociados al por lo menos un cartucho 312, de tal manera que la totalidad de los TEC 320 funcione con un nivel de potencia entre QCOPmax y Qmax (en correspondencia con una corriente entre iCOPmax e I max) segun

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dictamine el perfil de rendimiento deseado, y se accionan uno de los ventiladores o ambos ventiladores (u otras unidades de conveccion forzada) 311, 321 para mejorar la transferencia de calor convectiva. El controlador 306 determina cuando el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se encuentra en el modo de descenso 358 basandose, por ejemplo, en que el mismo haya sido encendido inicialmente, tal como cuando el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se acaba de comprar, o despues de que el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se encienda despues de haber sido desconectado de una fuente de alimentacion. El controlador 306 mantiene la totalidad de los TEC 320 en un nivel de potencia entre Qoopmax y Qmax y mantiene los ventiladores 311, 321 en funcionamiento hasta que la temperatura de la camara frigorffica 302 desciende a la temperatura de consigna o dentro de un intervalo aceptable de la temperatura de consigna, tal como se muestra en referencia al bloque 366. Una vez que la camara frigorffica 302 ha descendido hasta la temperatura de consigna, el controlador 306 desactiva los ventiladores 311, 321 y controla el funcionamiento de los TEC 320, de tal manera que todos los TEC 320 funcionan a Qcopmax provocando que se proporcione la corriente Icopmax a todos los tEc operativos 320. El controlador 306 tambien puede reducir el numero de TEC

320 que estan activos o sujetos a activacion una vez que la camara frigorffica 302 haya descendido hasta la temperatura de consigna.

Tal como se ha indicado anteriormente, sobre la base de los datos de temperatura, el controlador 306 determina cuando el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se encuentra en el modo de estado estacionario 360 (es decir, cuando la temperatura de la camara frigorffica 302 es igual a la temperatura de consigna o esta dentro de un intervalo predeterminado de la temperatura de consigna). Cuando se encuentra en el modo de estado estacionario 360, el controlador 306 preferentemente desactiva todos los ventiladores 311,

321 que pueden haber estado en funcionamiento, y acciona el numero requerido de los TEC 320 a QCOPmax segun dictamine la demanda. Bajo condiciones de estado estacionario, un transporte pasivo de calor es preferentemente suficiente para que se acepte calor desde la superficie o camara a enfriar y/o para que se evacue calor a un entorno ambiental, sin necesidad de conveccion forzada por parte de los ventiladores 311, 321. En ciertas formas de realizacion, todos los TEC 320 se pueden hacer funcionar a QCOPmax en el modo de estado estacionario 360. Durante el modo de estado estacionario 360, si QCOPmax > Qfugas tal como se muestra en referencia al bloque 367, entonces la temperatura de la camara frigorffica 302 continuara reduciendose. En este caso, el controlador 306 puede reducir el ciclo de trabajo de los TEC activados 320, tal como se muestra en referencia al bloque 368. A la inversa, si QCOPmax < Qfugas tal como se muestra en referencia al bloque 369, entonces la temperatura de la camara frigorffica 302 aumentara. En este caso, el controlador 306 puede aumentar el numero de TEC activos 320 y ajustar la corriente proporcionada a los TEC activos 320 a un valor entre iCOPmax e Imax, segun se muestra en referencia al bloque 370. En este contexto, Qfugas se refiere a la cantidad de calor que se fuga hacia la camara frigorffica 302, tal como el calor que pasa a traves de una junta hermetica de una puerta de la camara frigorffica 302, la conduccion de calor a traves de paredes que rodean la camara frigorffica 302, o similares.

Tal como se ha mencionado anteriormente, el controlador 306 determina si el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 se encuentra en el modo de temperatura excesiva 362 basandose en datos de temperatura de uno o mas de entre el segundo sensor de temperatura 355 (correspondiente a TAmb) y el tercer sensor de temperatura 358 (correspondiente a Tr). Puede detectarse un modo de temperatura excesiva 362 cuando la temperatura en el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 esta por encima de una temperatura maxima permisible predefinida, tal como puede producirse cuando las condiciones de temperatura ambiental superan un intervalo normal y/o cuando la camara frigorffica 302 no enfrfa correctamente (por ejemplo, si una puerta que da a la camara frigorffica 302 no esta cerrada). En referencia al bloque 371, cuando se detecta el modo de temperatura excesiva 362, se activan el(los) ventilador(es) exterior(es) 321 para mejorar la transferencia de calor desde el sumidero de calor caliente (evacuacion) 315 al entorno ambiental buscando la reduccion de la temperatura del lado de evacuacion del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314, con el fin de proteger los TEC 320 contra danos. En referencia al bloque 372, si el funcionamiento del(de los) ventilador(es) exterior(es) 321 no es suficiente para reducir la temperatura en el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 (y en el lado caliente de los TEC 320), entonces el controlador 306 puede reducir la temperatura en el intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 desactivando o reduciendo la corriente para parte o la totalidad de los TEC 320 que estan facilitando el enfriamiento, o reduciendo la corriente que se proporciona a los TEC 320 con el fin de evitar danos. Por ejemplo, si esta en funcionamiento la totalidad de los TEC 320, o bien a QCOPmax o bien a Qmax, entonces el controlador 306 puede desactivar uno o mas de los TEC 320 o preferentemente todos los TEC 320. En otro ejemplo, si dos subconjuntos de los TEC 320 estan funcionando a Qmax, entonces el controlador 306 puede desactivar un subconjunto de TEC, de tal manera que solamente el otro subconjunto de TEC 320 este funcionando a Qmax y facilitando la extraccion de calor desde la camara frigorffica 302. En otro ejemplo, si un subconjunto de TEC 320 esta funcionando a QCOPmax, el controlador 306 puede desactivar el subconjunto activo de TEC 320 y, a continuacion, activar un conjunto previamente inactivo de TEC 320, con el fin de mantener la temperatura de la camara frigorffica 302 lo mas proxima posible a la temperatura de consigna sin danar el cartucho termoelectrico 312. Debe indicarse que el controlador 306 puede desactivar un numero cualquiera de TEC activos 320 y activar un numero cualquiera de los TEC inactivos 320, como respuesta a una determinacion de que la temperatura del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion 314) supera la temperatura maxima permisible.

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Tal como se ha indicado anteriormente, si el controlador 306 determina que la temperatura del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 supera la temperatura maxima permisible predeterminada, el controlador 306 puede reducir la corriente que se esta proporcionando a parte o a la totalidad de TEC operativos 320 ademas de, o como alternativa a, desactivar parte o la totalidad de los TEC 320. Para ilustrar adicionalmente esta funcionalidad, si todos los TEC 320 estan funcionando, o bien a Qcopmax o bien a Qmax, el controlador 306 puede reducir la cantidad de energfa que se proporciona a cada uno de los TEC 320. Por ejemplo, si todos los TEC 320 estan funcionando a Qmax, el controlador 306 puede disminuir la corriente desde Imax a un valor que este entre iCOPmax e Imax. Ademas, si todos los TEC 320 estan funcionando a QCOPmax o Qmax, el controlador 306 solamente puede reducir la corriente proporcionada a algunos de los TEC 320, con el fin de reducir la temperatura del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314. En otra forma de realizacion, el controlador 306 tambien puede desactivar algunos de los TEC 320 y, simultaneamente, reducir la corriente para algunos o la totalidad de los TEC 320 que estan todavfa activados si la temperatura del intercambiador de calor del lado caliente (evacuacion) 314 supera la temperatura maxima permisible predeterminada.

Cuando se encuentra en el modo de recuperacion 363, el controlador 306 conmuta los TEC activos 320 desde un funcionamiento a QooPmax a un funcionamiento a Qmax, y ademas activa los ventiladores 311, 321 tal como se muestra en el bloque 373. El modo de recuperacion 363 se produce cuando, durante un funcionamiento en estado estacionario, el controlador 306 recibe datos de temperatura desde el sensor de temperatura 354, que indican que la temperatura dentro de la camara frigorffica 302 ha aumentado significativamente por encima de la temperatura de consigna en un periodo de tiempo breve. Especfficamente, el sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica 300 puede entrar en el modo de recuperacion 363 cuando la temperatura dentro de la camara frigorffica 302 aumenta por encima de un umbral superior del intervalo de temperaturas de estado estacionario (por ejemplo, aumenta por encima de la temperatura de consigna mas algun valor predefinido que define el umbral superior del intervalo deseado de estado estacionario). Dicho funcionamiento se mantiene preferentemente hasta que se logran las condiciones de estado estacionario.

Debe indicarse que los bloques de control 366 a 373 ilustrados en la Figura 8 para los diferentes modos 358, 360, 362 y 363 son meros ejemplos. La forma en la cual el controlador 306 controla los TEC 320 y los ventiladores 311, 321 en cada uno de los modos 358, 360, 362 y 363 puede variar en funcion de la implementacion particular. En general, tal como se ha descrito anteriormente, el controlador 306 controla los TEC 320 para reducir la temperatura de la camara frigorffica 302 cuando se encuentra o bien en el modo de descenso 358 o bien en el modo de recuperacion 363, y los ventiladores 311, 321 se activan. La manera exacta segun la cual se llevan a cabo estas acciones puede variar. Por ejemplo, si el perfil de rendimiento es que se desea un tiempo mfnimo de descenso o recuperacion, el controlador 306 puede activar todos los TEC 320 a Qmax con un ciclo de trabajo del 100% (siempre activados) mientras que los ventiladores 311, 321 estan activos. A la inversa, si se desea un compromiso entre el tiempo de descenso o recuperacion y la eficiencia, el controlador 306 puede, por ejemplo, activar todos los TEC 320 a QooPmax con un ciclo de trabajo del 100% (siempre activados) o a cualquier punto entre QCOPmax y Qmax. En otro ejemplo, la velocidad de uno o mas ventiladores 311, 321 se puede ajustar por pasos o de una manera sustancialmente continua, o, de forma similar, los ventiladores 311, 321 se pueden accionar secuencialmente de acuerdo con senales recibidas desde el controlador 306. El ajuste del funcionamiento de los ventiladores 311, 321 se puede llevar a cabo en lugar, o ademas, del ajuste del funcionamiento de diversos TEC 320. Cuando se encuentra en el modo de estado estacionario 360, el controlador 306 en general funciona de manera que mantiene la temperatura de consigna de una forma eficiente. Por ejemplo, el controlador 306 puede accionar el numero requerido de los TEC 320 (por ejemplo, todos los TEC 320 o un numero menor que la totalidad de los TEC 320) a QCOPmax basandose en la carga. Este numero predeterminado de los TEC 320 es un numero de los TEC 320 que se requiere para mantener la temperatura de consigna funcionando en QCOPmax o cerca de este punto. Si no es necesaria la totalidad de los TEC 320 durante el modo de estado estacionario 360, entonces los TEC 320 no necesarios se desactivan. El controlador 306 puede sintonizar finamente el funcionamiento de los TEC activados 320 para mantener de forma precisa la temperatura de consigna, por ejemplo, aumentando o reduciendo ligeramente la corriente de entrada de los TEC activados 320, de tal manera que los TEC activados 320 funcionen ligeramente por encima de QCOPmax, o aumentando o reduciendo el ciclo de trabajo de los TEC activados 320 para compensar la Qfugas.

En ciertas formas de realizacion, una o mas unidades de conveccion forzada (por ejemplo, ventiladores) de un sistema de refrigeracion termoelectrica segun se divulga en la presente memoria, pueden ser accionadas por un controlador teniendo en cuenta una temperatura de consigna y una temperatura de un entorno ambiental. En general, cuando la temperatura ambienta aumenta y/o cuando se selecciona una temperatura de consigna muy baja, el funcionamiento de una o mas unidades de conveccion forzada resulta mas deseable para permitir que la consigna deseada se mantenga en una temperatura de evacuacion segura (por ejemplo, sin sobrecalentar los TEC). La Figura 9 es una grafica de barras horizontal que ilustra un ejemplo de condiciones bajo las cuales se puede hacer funcionar un sistema de refrigeracion termoelectrica en modo asistido por ventiladores (con conveccion forzada) y en modo pasivo (sin conveccion forzada). Cada barra horizontal ilustra un intervalo de temperaturas de consigna y ambientales, en donde se entiende que la temperatura de consigna deberfa ser menor que la temperatura ambiental para obtener un funcionamiento apropiado de un sistema de refrigeracion termoelectrica. Las dos barras horizontales situadas mas abajo en la Figura 9 ilustran que, cuando la temperatura ambiental no es superior a 21 °C o no es superior a 25 °C, y, cuando la temperatura de consigna no

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es inferior a 5 °C, la asistencia de los ventiladores (es decir, la conveccion forzada) no es necesaria, ya que un sistema de refrigeracion termoelectrica segun se divulga en la presente puede lograr de manera segura la temperatura de consigna deseada con solamente la evacuacion pasiva de calor (por ejemplo, usando un termosifon o tubo calor conjuntamente con un sumidero de calor apropiado). No obstante, cuando la temperatura ambiental aumenta, la situacion cambia. La tercera barra horizontal mas alta de la Figura 9 ilustra que la asistencia con ventiladores (por ejemplo, conveccion forzada) no es necesaria cuando la temperatura ambiental no es superior a 32 °C y cuando la temperatura de consigna no es inferior a 12 °C; no obstante, la asistencia con ventiladores (conveccion forzada) puede ser necesaria cuando la temperatura de consigna esta en el intervalo de 5 °C a 12 °C y la temperatura ambiental no es superior a 32 °C. La barra horizontal situada mas arriba en la Figura 9 ilustra ademas que la asistencia con ventiladores (por ejemplo, conveccion forzada) no es necesaria cuando la temperatura ambiental no es superior a 38 °C y cuando la temperatura de consigna no es inferior a 18 °C; no obstante, la asistencia con ventiladores (conveccion forzada) puede ser necesaria cuando la temperatura de consigna esta en el intervalo de 8 °C a 18 °C, y la temperatura ambiental no es superior a 38 °C. Debe indicarse que la Figura 9 representa meramente un ejemplo representativo de condiciones bajo las cuales se puede hacer funcionar un sistema de refrigeracion termoelectrica en el modo asistido con ventiladores (con conveccion forzada) y en el modo pasivo (sin conveccion forzada); pueden utilizarse otras condiciones para dictaminar cuando deberfa utilizarse la conveccion forzada.

En congruencia con la descripcion anterior, en ciertas formas de realizacion un sistema caloportador dispuesto para mantener una temperatura de consigna o intervalo de temperaturas de consigna de una camara o superficie, puede incluir multiples elementos, incluyendo: por lo menos un intercambiador de calor; un conducto contenedor de fluido, que contiene un fluido caloportador en comunicacion termica con dicho por lo menos un intercambiador de calor; por lo menos una unidad de conveccion forzada que se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto al por lo menos un intercambiador de calor; y un controlador. El controlador puede estar dispuesto para: recibir datos de temperatura indicativos de por lo menos una de (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de la camara o superficie; activar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (a) y (b): (a) la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y (b) la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental; y desactivar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (I) y (II): (I) la temperatura de la camara o superficie se encuentra dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y (II) la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental. En ciertas formas de realizacion, dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada puede incluir uno o mas ventiladores, soplados, eductores, y otros elementos de tiro inducido, los cuales preferentemente se pueden accionar de manera electrica.

En relacion con el sistema caloportador del parrafo anterior, en ciertas formas de realizacion, dicho por lo menos un intercambiador de calor, el conducto de fluido, y el fluido caloportador estan dispuestos para mantener una temperatura de consigna o intervalo de temperaturas de consigna de una camara o superficie sin accionamiento de la unidad de conveccion forzada durante el funcionamiento de estado estacionario, cuando la temperatura del entorno ambiental no supera la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental. El fluido caloportador incluye una fase lfquida y una fase gaseosa dentro del conducto de fluido, y el fluido caloportador esta dispuesto para experimentar un flujo pasivo dentro del conducto de fluido. En ciertas formas de realizacion, el conducto de fluido puede incluir un termosifon o un tubo de calor para facilitar el flujo pasivo del fluido. En ciertas formas de realizacion, dicho por lo menos un intercambiador de calor incluye un intercambiador de calor de evacuacion expuesto al entorno ambiental; y dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la disipacion de calor desde el intercambiador de calor de evacuacion al entorno ambiental. En ciertas formas de realizacion, el intercambiador de calor de evacuacion incluye una pluralidad de aletas, y el conducto de fluido esta en comunicacion termica conductora con la pluralidad de aletas.

Continuando con la referencia al sistema caloportador de los dos parrafos anteriores, en ciertas formas de realizacion, el sistema caloportador puede incluir por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del conducto de fluido y transportar calor al intercambiador de calor de evacuacion, en donde dicha por lo menos una bomba de calor termoelectrica se acciona como respuesta a la temperatura de la camara o superficie. En ciertas formas de realizacion, dicha por lo menos una bomba de calor termoelectrica incluye una pluralidad de bombas de calor termoelectricas, y el controlador esta dispuesto para controlar por separado por lo menos dos bombas de calor termoelectricas de la pluralidad de bombas de calor termoelectricas. En ciertas formas de realizacion, el por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de entrada dispuesto entre la camara o superficie y el conducto de fluido, y dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la transferencia de calor desde la camara o superficie al intercambiador de calor de entrada. En ciertas formas de realizacion, una condicion indicativa de un estado en el cual la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental del intervalo

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Ciertas formas de realizacion de la presente divulgacion se refieren a un metodo de control de un sistema caloportador para mantener una temperatura de consigna o un intervalo de temperaturas de consigna de una camara o superficie, con el sistema caloportador en comunicacion termica con dicho por lo menos un intercambiador de calor, y por lo menos una unidad de conveccion forzada que es accionable selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto al por lo menos un intercambiador de calor. Dicho metodo puede incluir multiples etapas, tales como: recibir datos de temperatura indicativos de por lo menos una de (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de la camara o superficie; activar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (a) y (b): (a) la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y (b) la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental; y desactivar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (I) y (II): (I) la temperatura de la camara o superficie se encuentra dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y (II) la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental. En ciertas formas de realizacion, dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de evacuacion expuesto al entorno ambiental; dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la disipacion de calor desde el intercambiador de calor de evacuacion al entorno ambiental; el sistema caloportador comprende por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del conducto de fluido y transportar calor al intercambiador de calor de evacuacion; y el metodo comprende ademas controlar selectivamente dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada como respuesta a la temperatura de la camara o superficie. En ciertas formas de realizacion, dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de entrada dispuesto entre la camara o superficie y el conducto de fluido; dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la transferencia de calor desde la camara o superficie al intercambiador de calor de entrada; el sistema caloportador comprende por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del intercambiador de calor de entrada; y el metodo comprende ademas controlar selectivamente dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada como respuesta a la temperatura de la camara o superficie.

Aspectos adicionales de la divulgacion van dirigidos a aparatos caloportadores de evacuacion que incluyen un primer y un segundo sumideros de calor de evacuacion acoplados, cada uno de ellos, por medio de tubos de transporte principales y cruzados, a un primer y un segundo intercambiadores de calor de evacuacion. En particular, multiples sumideros de calor de evacuacion estan dispuestos en comunicacion termica, por medio de tubos de transporte de evacuacion principales y cruzados, con multiples intercambiadores de calor que tienen, cada uno de ellos, una pluralidad de aletas y estan acoplados, cada uno de ellos, a por lo menos una bomba de calor termoelectrica diferente. Todos los sumideros de calor de evacuacion estan dispuestos para disipar calor de cada bomba de calor termoelectrica, con independencia de si las bombas de calor termoelectricas se hacen funcionar por separado o conjuntamente. En una forma de realizacion que incluye un primer y un segundo sumideros de calor, los dos sumideros de calor estan dispuestos para disipar calor de la primera y la segunda bombas de calor termoelectricas, con independencia de si estan funcionando la primera, la segunda, o la primera y la segunda bombas de calor. En comparacion con el uso de sumideros de calor de evacuacion que estan dedicados a intercambiadores de calor independientes (cada uno con refrigeradores termoelectricos dedicados), la mayor area de superficie asociada a los multiples sumideros de calor de evacuacion mejora la transferencia de calor y da como resultado una temperatura menor en la(s) bomba(s) de calor termoelectrica(s) en funcionamiento.

Una forma de realizacion de un aparato caloportador de acuerdo con la presente divulgacion se ilustra en las Figuras 11-12, mientras que la Figura 10 ilustra un primer y un segundo dispositivos caloportadores independientes (que incluyen, cada uno de ellos, un sumidero de calor, un panel de intercambio de calor, y un conducto caloportador) que proporcionan una base para comparar el aparato de las Figuras 11-12. Antes de describir el aparato caloportador de las Figuras 11-12 y los dispositivos independientes de la Figura 10, se introduce a continuacion brevemente un contexto para dichos elementos.

Los sistemas convencionales de refrigeracion presentan dos modos de diseno principales: alta utilizacion/descenso de temperatura (que pone enfasis en una entrada de potencia elevada y una capacidad alta de transporte de calor con respecto a la eficiencia energetica), y el estado estacionario (que implica una entrada de potencia menor con un mayor enfasis en la eficiencia energetica). En sistemas de refrigeracion termoelectrica, el cumplimiento de los requisitos correspondientes a un transporte intensivo de calor bajo condiciones de alta utilizacion/descenso de la temperatura y de los requisitos correspondientes a una alta eficiencia bajo condiciones de estado estacionario, tiende a favorecer la provision de dos bombas de calor independientes (incluyendo cada una de ellas multiples TEC), en donde una bomba de calor termoelectrica se usa durante las condiciones de

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estado estacionario, y, durante las condiciones de transporte intensivo de calor se usan las dos bombas de calor termoelectricas. En un diseno tradicional de este tipo, cada bomba de calor termoelectrica tiene sus propios componentes disipadores de calor dedicados (por ejemplo, sumidero(s) de calor) para evacuar calor, sin comunicacion termica entre componentes disipadores de calor asociados a bombas de calor termoelectricas diferentes.

La Figura 10 ilustra un primer y un segundo dispositivos caloportadores independientes 415, 415'. El primer dispositivo caloportador 415 incluye un primer panel de intercambio de calor 414 que puede posicionarse para recibir calor del lado caliente de un primer elemento de enfriamiento termoelectrico (no mostrado), un primer sumidero de calor que se materializa en multiples series de aletas 417A, 417B, y tubos caloportadores 416A a 416D dispuestos para transportar calor desde el primer panel de intercambio de calor 414 al primer sumidero de calor (es decir, las series de aletas 417A, 417B). El segundo dispositivo caloportador 415' incluye un segundo panel de intercambio de calor 414' que se puede posicionar para recibir calor del lado caliente de un segundo elemento de enfriamiento termoelectrico (no mostrado), un segundo sumidero de calor que se materializa en multiples series de aletas 417A', 417B', y tubos caloportadores 416A' a 416D' dispuestos para transportar calor desde el segundo panel de intercambio de calor 414' al segundo sumidero de calor (es decir, las series de aletas 417A', 417B'). Ningun componente del primer dispositivo caloportador 415 esta en comunicacion termica conductora con ningun componente del segundo dispositivo caloportador 415'. Cuando el primer y el segundo dispositivos caloportadores 415, 415' estan dispuestos para recibir calor de la primera y la segunda bombas de calor termoelectricas (no mostradas), respectivamente, y la primera y la segunda bombas de calor estan energizadas, las temperaturas de los sumideros de calor respectivos son bastante uniformes, con diferencias de temperatura generalmente en un intervalo de 0,5 °C a 1,0 °C en funcion de su posicion de arriba a abajo. No obstante, cuando solamente esta energizada una bomba de calor termoelectrica, las diferencias de temperatura entre sumideros de calor asociados a las diferentes bombas de calor termoelectricas pueden aumentar hasta entre 5 °C y 7 °C o mas. Otro inconveniente del diseno de la Figura 10 es que los paneles de intercambio de calor 414, 414' estan separados entre si mas de lo que puede resultar deseable.

Las Figuras 11 y 12 ilustran un aparato caloportador 515 de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion. El aparato caloportador 515 incluye un primer y un segundo paneles de intercambio de calor 514-1, 514-2 que se pueden posicionar para recibir calor de los lados calientes de la primera y la segunda bombas de calor termoelectricas (no mostradas), respectivamente, de un sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica. Un primer sumidero (superior) de calor incluye multiples series de aletas 517-1 A, 517-1B que estan acopladas al primer panel de intercambio de calor 514-1 por medio de tubos caloportadores principales

516- 1A a 516-1D, y que estan acopladas tambien al segundo panel de intercambio de calor 514-2 por medio de tubos caloportadores cruzados 518-2A, 518-2B. Un segundo sumidero (inferior) de calor incluye multiples series de aletas 517-2A, 517-2B que estan acopladas al segundo panel de intercambio de calor 514-2 por medio de tubos caloportadores principales 516-2A a 516-2D, y que estan acopladas tambien al primer panel de intercambio de calor 514-1 por medio de tubos caloportadores cruzados 518-1A, 518-1B. Preferentemente, las aletas anteriores estan orientadas en vertical. Cada tubo caloportador incluye preferentemente un fluido caloportador y puede estar dispuesto para un transporte pasivo de calor (por ejemplo, segun se puede materializar en forma de un tubo de calor o termosifon). Tal como se muestra en la Figura 12, cada aleta de las series superiores de aletas 517-1A, 517-1B esta desplazada lateralmente con respecto a otras aletas dentro de la serie respectiva, incluye multiples agujeros o aberturas 522-1 que se extienden a traves de caras de las aletas orientadas verticalmente para permitir el movimiento o migracion lateral de aire entre aletas respectivas, y tiene una forma general rectangular modificada que incluye una parte inferior plana 519-1, lados planos, y una parte superior con forma general de arco que incluye una parte redondeada 523-1 y una parte en angulo 524-1. Tal como se muestra ademas en la Figura 12, cada aleta de las series inferiores de aletas 517-2A, 517-2B esta desplazada lateralmente con respecto a otras aletas de la serie respectiva, incluye multiples agujeros o aberturas 522-2 que se extienden a traves de caras de las aletas orientadas verticalmente, para permitir el movimiento o la migracion lateral de aire entre aletas respectivas, y tiene una forma rectangular general que incluye una parte inferior plana 519-1, lados planos, y una parte superior plana 525-2. Tal como se ilustra en las Figuras 11 y 12, entre series de las series superiores de aletas 517-1A, 517-1B y series de las series inferiores de aletas 517-2A,

517- 2B se proporciona un rebaje o valle central que se extiende en una direccion en general vertical, para permitir la disposicion de ventiladores u otras unidades de conveccion forzada (tal como se ilustra en las Figuras 15 y 16) entre series respectivas y proximas al primer y el segundo paneles de intercambio de calor 514-1, 514-2.

El aparato caloportador 515 de las Figuras 11 y 12 permite que todos los sumideros de calor de evacuacion (que incluyen las series 517-1A, 517-1B, 517-2A, 517-2B) disipen calor de cada bomba de calor termoelectrica (no mostrada) en comunicacion termica con el primer y el segundo paneles de intercambio de calor 514-1, 514-2, con independencia de si las bombas de calor termoelectricas se hacen funcionar por separado o conjuntamente. En comparacion con el uso de los dispositivos caloportadores 415, 415' segun la Figura 10, la mayor area superficial asociada a los multiples sumideros de calor de evacuacion en comunicacion termica tanto con el primer como con el segundo paneles de intercambio de calor 514-1, 514-2, hace que mejore la disipacion de calor, y da como resultado una menor temperatura en las bombas de calor termoelectricas durante el funcionamiento, particularmente en condiciones en las que se hace funcionar solamente una unica bomba de calor termoelectrica. En pruebas llevadas a cabo por los solicitantes, se ha revelado que un aparato caloportador

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515 de acuerdo con las Figuras 11 y 12 proporciona una mejora de la eficiencia de aproximadamente un 18% en comparacion con el uso de los dos dispositivos caloportadores 414, 414' segun la Figura 10.

En congruencia con la descripcion anterior, en ciertas formas de realizacion, un aparato caloportador dispuesto para mantener una temperatura de consigna incluye: un primer intercambiador de calor de evacuacion en comunicacion termica conductora con una primera bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor de la camara; un segundo intercambiador de calor de evacuacion en comunicacion termica conductora con una segunda bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor de la camara; un primer sumidero de calor de evacuacion que comprende una primera pluralidad de aletas; un segundo sumidero de calor de evacuacion que comprende una segunda pluralidad de aletas; y una pluralidad de tubos de transporte de evacuacion que incluyen: por lo menos un primer tubo transportador de evacuacion, principal, dispuesto para transportar calor desde el primer intercambiador de calor de evacuacion al primer sumidero de calor de evacuacion; por lo menos un primer tubo transportador cruzado de evacuacion dispuesto para transportar calor desde el primer intercambiador de calor de evacuacion al segundo sumidero de calor de evacuacion; por lo menos un segundo tubo transportador principal de evacuacion dispuesto para transportar calor desde el segundo intercambiador de calor de evacuacion al segundo sumidero de calor de evacuacion; y por lo menos un segundo tubo transportador cruzado de evacuacion dispuesto para transportar calor desde el segundo intercambiador de calor de evacuacion al primer sumidero de calor de evacuacion.

Continuando con la referencia al aparato caloportador del parrafo anterior, en ciertas formas de realizacion, cada tubo transportador de evacuacion de la pluralidad de tubos transportadores de evacuacion comprende un termosifon o un tubo de calor. En ciertas formas de realizacion, el aparato incluye ademas un controlador dispuesto para recibir datos de temperatura indicativos de una temperatura de la camara, y para controlar selectivamente la primera bomba de calor termoelectrica y la segunda bomba de calor termoelectrica como respuesta a los datos de temperatura. En ciertas formas de realizacion, el aparato incluye ademas por lo menos una unidad de conveccion forzada que se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto a por lo menos uno del primer sumidero de calor de evacuacion y el segundo sumidero de calor de evacuacion. En ciertas formas de realizacion, cada una de la primera pluralidad de aletas y la segunda pluralidad de aletas comprende aletas orientas verticalmente que estan dispuestas en una serie, que estan desplazadas lateralmente con respecto a otras aletas en la serie respectiva, y que estan en comunicacion termica conductora con multiples tubos transportadores de evacuacion de la pluralidad de tubos transportadores de evacuacion. En ciertas formas de realizacion, las aletas orientadas verticalmente incluyen multiples aperturas abiertas definidas en caras de las aletas orientadas verticalmente. En ciertas formas de realizacion, la primera bomba de calor termoelectrica incluye una primera pluralidad de elementos de enfriamiento termoelectrico, y la segunda bomba de calor termoelectrica incluye una segunda pluralidad de elementos de enfriamiento termoelectrico. Formas de realizacion adicionales van dirigidas a un sistema de enfriamiento o refrigeracion termoelectrica que comprende el aparato caloportador.

La Figura 13 ilustra un aparato aceptador de calor 600 que incluye un bloque de intercambio de calor 610, un primer y un segundo bucles de entrada 608, 609 acoplados al bloque de intercambio de calor 610, y una lfnea de interconexion 601 de acuerdo con una forma de realizacion de la presente divulgacion (tal como se puede usar con una unidad de refrigeracion termoelectrica que se representa en las Figuras 15 y 16). La Figura 14 ilustra elementos internos del bloque de intercambio de calor 610 (que se pueden formar con aluminio, cobre u otro metal adecuado). El bloque de intercambio de calor 610 incluye cuatro puertos de fluido longitudinales 611 que se pueden formar perforando o con otros medios adecuados de formacion de cavidades, y produciendo una parte abovedada en la terminacion 612 de cada puerto de fluido longitudinal 611. Extremos respectivos del primer y el segundo bucles de entrada 608, 609 son recibidos por los cuatro puertos de fluido longitudinales 611. Cerca de las terminaciones 612, un puerto de interconexion 613 se extiende lateralmente a traves de los puertos de fluido longitudinales 611 y el mismo se puede formar por perforacion o con otros medios adecuados de formacion de cavidades. La lfnea de interconexion 601 esta acoplada al puerto de interconexion 613, y termina en extremos opuestos con accesorios de conexion 602A, 602B que permiten anadir (o retirar) fluido caloportador a(de) los bucles de entrada 608, 609. Preferentemente, cada bucle de entrada 608, 609 esta dispuesto para el transporte pasivo de fluido caloportador, y se puede materializar en un termosifon o tubo de calor. En ciertas formas de realizacion, el primer bucle de entrada 608 puede estar dispuesto a lo largo de laterales de una camara frigorffica, y el segundo bucle de entrada 609 puede estar dispuesto a lo largo de una pared trasera de una camara frigorffica.

La Figura 15 es una vista de conjunto y en perspectiva de una unidad de refrigeracion termoelectrica, y la Figura 16 ilustra la unidad de refrigeracion termoelectrica 700 tras su ensamblaje. Una camara frigorffica 702 esta delimitada por una pared interior 703 y una puerta 704. Una pared exterior 701 rodea la pared interior 703, disponiendose preferentemente un aislamiento (no mostrado) entre la pared interior 703 y la pared exterior 701. La pared exterior 701 puede formar una caja o armario sustentado desde debajo por patas o ruedas pivotantes 790. Los bucles de entrada 708-1, 709-1 estan dispuestos a lo largo de las partes lateral superior y trasera superior de la pared interior 703, y los bucles de entrada 708-2, 709-2 estan dispuestos a lo largo de las partes lateral inferior y trasera inferior de la pared interior 703, para recibir calor de la camara frigorffica 702. Cada bucle de entrada 708-1, 709-1, 708-2, 709-2 esta dispuesto preferentemente para el transporte pasivo de fluido

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caloportador (por ejemplo, se puede materializar en un termosifon o tubo de calor). Los bucles de entrada superiores 708-1, 709-1 estan acoplados a un bloque superior de intercambio de calor (no mostrado) dispuesto en comunicacion termica con (por ejemplo, presionado contra) una primera bomba de calor termoelectrica 712-1 que incluye multiples TEC, que pueden estar dispuestos por ejemplo en un cartucho segun se ha descrito en la presente. De manera similar, los bucles de entrada inferiores 708-2, 709-2 estan acoplados a un bloque inferior de intercambio de calor (no mostrado) dispuesto en comunicacion termica con una segunda bomba de calor termoelectrica 712-2 que incluye multiples TEC, que pueden estar dispuestos por ejemplo en un cartucho segun se ha descrito en la presente. Las bombas de calor termoelectricas 712-1, 712-2 pueden estar dispuestas a lo largo de una parte aislada 772 de una superficie trasera 771. Un aparato caloportador 515 (segun se ilustra en las Figuras 11 y 12) puede estar dispuesto a lo largo de la parte aislada 772 de la superficie trasera 771, con el primer panel de intercambio de calor 514-1 dispuesto en comunicacion termica con (por ejemplo, presionado contra) la primera bomba de calor termoelectrica 712-1, y con el segundo panel de intercambio de calor 514-2 dispuesto en comunicacion termica con la segunda bomba de calor termoelectrica 712-2. Un primer y un segundo ventiladores 721-1, 721-2 pueden estar dispuestos en el rebaje o valle central (que se extiende en una direccion en general vertical entre series izquierda y derecha de aletas 517-1A, 517-1B, 517-2A, 517-2B del aparato caloportador 515. Una tapa 735 puede estar dispuesta sobre el aparato caloportador 515 y los ventiladores 721-1, 721-2. La tapa 735 incluye partes de panel con superficie perforada 740a, 740B y paredes laterales 739A, 739B dispuestas para situarse en apoyo con las series de aletas 517-1A, 517-1B, 517-2A, 517- 2B. Una parte de panel central 736 incluye aperturas 738-1, 738-2 dispuestas para encajar sobre los ventiladores 721-1, 721-2, asf como partes de pared medianeras superior e inferior 738-1. Se proporcionan aberturas 741-1A, 741-1B a lo largo de las partes superior e inferior de la tapa 735, entre las partes de pared medianeras 737 y las paredes laterales 739A, 739B para dejar al descubierto superficies superiores de aletas de las series superiores de aletas 517-1A, 517-1B y para dejar al descubierto superficies inferiores de aletas de las series inferiores de aletas 517-2A, 517-2B.

Para determinar la mejor configuracion para los ventiladores 721-1, 721-2 de la unidad de refrigeracion termoelectrica 700, se llevaron a cabo pruebas (con un ambiente de 25 °C y una potencia de entrada total de ~35 W para las bombas de calor termoelectricas, suministrandole a los ventiladores una potencia de entrada de 2,4 W (0,15 amperios a 12 voltios)). Se sometieron a prueba varias combinaciones de los ventiladores individuales aspirando, soplando y apagados. Finalmente, se observo que la configuracion de los dos ventiladores soplando hacia fuera (en alejamiento con respecto a las bombas de calor termoelectricas) produjo resultados mejores que cualquier otra configuracion, obteniendose las temperaturas superior, inferior y media mas bajas de las superficies de las bombas de calor termoelectricas del lado caliente.

Durante el funcionamiento de la unidad de refrigeracion termoelectrica 700 de las Figuras 15 y 16, las bombas de calor termoelectricas 712-1, 712-2 se energizan, enfriando asf los bucles de entrada 708-1, 709-1, 708-2 y 709-2 para recibir calor de la camara frigorffica 702. El calor aceptado por los bucles de entrada 708-1, 709-1, 708-2 y 709-2 se transporta a las bombas de calor termoelectricas 712-1, 712-2, y es recibido por el aparato caloportador 515 para su disipacion (por parte de las series de aletas 517-1A, 517-1B, 517-2A y 517-2B) a un entorno ambiental. Los ventiladores 721-1, 721-2 se pueden energizar (segun se ha descrito previamente en la presente) para extraer aire a traves de las series de aletas 517-1A, 517-1B, 517-2A y 517-2B, con el fin de mejorar el transporte convectivo de calor cuando sea necesario (tal como durante el descenso/la recuperacion de temperatura o en condiciones de temperatura ambiente anormalmente elevada), y los ventiladores 721-1, 721-2 se pueden desenergizar, sin embargo, durante un funcionamiento de estado estacionario cuando el transporte pasivo de calor es preferentemente suficiente para mantener una temperatura de consigna deseada en la camara frigorffica 702.

Aquellos versados en la materia reconoceran mejoras y modificaciones para las formas de realizacion preferidas de la presente divulgacion. Cualesquiera de las diversas caracterfsticas y elementos que se divulgan en la presente memoria se pueden combinar con otra u otras caracterfsticas y elementos divulgados, a no ser que se indique lo contrario en la presente memoria.

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REIVINDICACIONES

1. Sistema caloportador (200; 250) dispuesto para mantener una temperature de consigna o intervalo de temperatures de consigna de una camara o superficie, comprendiendo el sistema caloportador:

por lo menos un intercambiador de calor (208; 258);

un conducto de fluido (214; 264) que contiene un fluido caloportador en comunicacion termica con dicho por lo menos un intercambiador de calor;

por lo menos una unidad de conveccion forzada (221; 271) que se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto a dicho por lo menos un intercambiador de calor; y

un controlador dispuesto para:

recibir unos datos de temperatura indicativos de por lo menos una de entre (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de la camara o superficie;

activar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (a) y (b): (a) la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y (b) la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental; y

desactivar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (I) y (II): (I) la temperatura de la camara o superficie se encuentra dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y (II) la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental,

caracterizado por que el fluido caloportador comprende una fase lfquida y una fase gaseosa dentro del conducto de fluido, y esta dispuesto para flujo pasivo dentro del conducto de fluido.
2. Sistema caloportador segun la reivindicacion 1, en el que el conducto de fluido comprende un termosifon o un tubo de calor.
3. Sistema caloportador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho por lo menos un intercambiador de calor, el conducto de fluido y el fluido caloportador estan dispuestos para mantener una temperatura de consigna o intervalo de temperaturas de consigna de la camara o superficie sin accionamiento de la unidad de conveccion forzada durante un funcionamiento de estado estacionario cuando la temperatura del entorno ambiental no supera la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental.
4. Sistema caloportador segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que:

dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de evacuacion expuesto al entorno ambiental; y

dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la disipacion de calor desde el intercambiador de calor de evacuacion al entorno ambiental.
5. Sistema caloportador segun la reivindicacion 4, en el que el intercambiador de calor de evacuacion comprende una pluralidad de aletas (305; 517), y en el que el conducto de fluido esta en comunicacion termica conductora con la pluralidad de aletas.
6. Sistema caloportador segun la reivindicacion 4, en el que el sistema caloportador comprende por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del conducto de fluido y transportar calor al intercambiador de calor de evacuacion, y dicha por lo menos una bomba de calor termoelectrica se hace funcionar como respuesta a la temperatura de la camara o superficie.
7. Sistema caloportador segun la reivindicacion 6, en el que dicha por lo menos una bomba de calor termoelectrica comprende una pluralidad de bombas de calor termoelectricas, y el controlador esta dispuesto para controlar por separado por lo menos dos bombas de calor termoelectricas de la pluralidad de bombas de calor termoelectricas.

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8. Sistema caloportador segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de entrada dispuesto entre la camara o superficie y el conducto de fluido, y dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la transferencia de calor desde la camara o superficie al intercambiador de calor de entrada.
9. Sistema caloportador segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que una condicion indicativa de un estado, en el que la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental de un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental es detectada por la deteccion de una temperatura de dicho por lo menos un intercambiador de calor.
10. Sistema caloportador segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada comprende un ventilador accionado electricamente (311, 321; 721).
11. Metodo de control de un sistema caloportador para mantener una temperatura de consigna o intervalo de temperaturas de consigna de una camara o superficie, incluyendo el sistema caloportador por lo menos un intercambiador de calor, un conducto de fluido que contiene un fluido caloportador en comunicacion termica con dicho por lo menos un intercambiador de calor, y por lo menos una unidad de conveccion forzada que se puede hacer funcionar selectivamente para mejorar la transferencia convectiva de calor con respecto a dicho por lo menos un intercambiador de calor, comprendiendo el metodo:

recibir unos datos de temperatura indicativos de por lo menos una de entre (i) la temperatura de un entorno ambiental que contiene el sistema caloportador, y (ii) la temperatura de la camara o superficie;

activar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de por lo menos una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (a) y (b): (a) la temperatura de la camara o superficie supera un intervalo de temperaturas de estado estacionario que incluye la temperatura de consigna o el intervalo de temperaturas de consigna, y (b) la temperatura de un entorno ambiental supera una temperatura umbral del entorno ambiental o un intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental;

desactivar dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada tras la deteccion de una condicion indicativa de por lo menos uno de entre los siguientes estados (I) y (II): (I) la temperatura de la camara o superficie se encuentra dentro del intervalo de temperaturas de estado estacionario, y (II) la temperatura de un entorno ambiental esta por debajo de la temperatura umbral del entorno ambiental o el intervalo de temperaturas umbral del entorno ambiental;

caracterizado por que:

el fluido caloportador comprende una fase lfquida y una fase gaseosa dentro del conducto de fluido, y por:

estar dispuesto para flujo pasivo dentro del conducto de fluido.
12. Metodo segun la reivindicacion 11, en el que:

dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de evacuacion expuesto al entorno ambiental;

dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la disipacion de calor desde el intercambiador de calor de evacuacion al entorno ambiental;

el sistema caloportador comprende por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del conducto de fluido y transportar calor al intercambiador de calor de evacuacion; y

el metodo ademas comprende controlar selectivamente dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada como respuesta a la temperatura de la camara o superficie.
13. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, en el que:

dicho por lo menos un intercambiador de calor comprende un intercambiador de calor de entrada dispuesto entre la camara o superficie y el conducto de fluido;

dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada esta dispuesta para mejorar la transferencia de calor desde la camara o superficie al intercambiador de calor de entrada;

el sistema caloportador comprende por lo menos una bomba de calor termoelectrica dispuesta para recibir calor del intercambiador de calor de entrada; y

el metodo ademas comprende controlar selectivamente dicha por lo menos una unidad de conveccion forzada como respuesta a la temperatura de la camara o superficie.