MX2007008514A

MX2007008514A - Refrigerador.

Info

Publication number: MX2007008514A
Application number: MX2007008514A
Authority: MX
Inventors: Shaun Sullivan
Original assignee: Greencentaire Llc
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2007-09-04
Also published as: WO2006076192A3; JP2008527741A; US7565808B2; IL184432A0; AU2006205210A1; KR100909293B1; CA2593449A1; US20060150643A1; KR20070096018A; WO2006076192A2; EP1836447A2

Abstract

Un refrigerador incluye un generador de flujo de gas formado con pasos que proporcionan una comunicacion entre la camara de entrada anular y la camara de flujo de gas, de tal manera que el gas bajo presion en la camara de entrada fluye a traves de los pasos hacia la camara de flujo de gas. Un tubo de transferencia de energia tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la camara de flujo de gas en un extremo del tubo y una valvula reguladora se instala en el tubo de transferencia de energia en su extremo opuesto. Un tono acustico en una frecuencia en un margen de entre alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz se genera de manera espontanea en el tubo de transferencia de energia cuando se suministra gas a una presion que excede de alrededor de 7.031 Kg/cm2 (100 psig) a la camara de entrada.

Description

REFRIGERADOR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un refrigerador. Con referencia a la FIGURA 1, un dispositivo 1 de vórtice tubular recibe un suministro de gas comprimido a través de una entrada 12 radial hacia una cámara 14 anular que rodea a un generador 16 de vórtice. El generador de vórtice, el cual puede estar hecho de un material de resina sintética, tiene una pared 18 anular que está formada de orificios rectos múltiples que se sitúan en un plano perpendicular común al eje central de la pared anular. Típicamente, existen de 6-12 orificios dependiendo del volumen y la presión de aire. El tamaño del orificio también depende del volumen y la presión del aire. El objetivo del vórtice tubular es eliminar la menor presión de aire posible en la cámara, para maximizar la velocidad rotacional después de la cámara. Los ejes de los orificios son tangenciales a la pared cilindrica interior del generador de vórtice. El gas que entra en la cámara 14 anular a una presión relativamente alta pasa a través de los orificios 20 a la cámara 24 de vórtice cilindrico limitada por la superficie cilindrica interna del generador de vórtice. La cámara de vórtice se comunica en un extremo axial con el espacio interior del tubo 28 mediante una abertura circular relativamente grande y está limitada en su extremo axial opuesto mediante una pared que tiene una abertura 30 circular sustancialmente más pequeña. El tubo 28 se cierra parcialmente en su extremo opuesto, teniendo aberturas 34 adyacentes a la periferia del tubo y que se interceptan en el centro. Las aberturas 34 pueden proporcionarse mediante pasos que se forman en una válvula reguladora (no mostrada) que se enrosca en el extremo del tubo 28. Parte del gas sale de la cámara 24 de vórtice mediante el tubo 28 y las aberturas 34 del extremo distante del tubo, y parte del gas puede escapar de la cámara de vórtice mediante la abertura 30 circular. Debido a que el gas entra en la cámara de vórtice tangencialmente a una velocidad alta, el flujo de gas crea un vórtice que gira a una velocidad mayor a alrededor de 1,000,000 rpm en la cámara de vórtice y la trayectoria de resistencia menor para el gas en este vórtice es a través de la abertura circular más grande. Debido a la alta velocidad de las partículas de gas que entran en la cámara 24 de vórtice, las partículas pasan de la cámara de vórtice al tubo 28 y viajan hacia el extremo opuesto del tubo. Parte del gas puede escapar a través de las aberturas 34 y el gas que no puede escapar debe regresar a través del tubo 28 y a través del generador de vórtice y salir a través de la abertura 30. Debido a que las partículas de gas que llegan al extremo opuesto del tubo tienen un movimiento angular substancial, el flujo del vórtice se mantiene en el flujo de regreso hacia el generador de vórtice y se crea un vórtice interno dentro del flujo del vórtice externo del generador de vórtice. Debido a que el radio del vórtice interno es mucho menor que el radio del vórtice externo, el vórtice interno rota inicialmente a una velocidad angular substancialmente mayor que la del vórtice externo. Sin embargo, finalmente, la fricción entre el vórtice interno y el vórtice externo provoca que la velocidad angular del vórtice interno disminuya de tal modo que los dos vórtices roten a la misma velocidad angular y no existe una diferencia de velocidad angular. Debido a que el radio del vórtice interno es menor al radio del vórtice externo, la velocidad lineal de una partícula en el vórtice interno es menor a la velocidad lineal de una partícula en el vórtice externo. En consecuencia, como el vórtice interno se desacelera a una velocidad angular del vórtice externo, la energía se transfiere de las partículas del vórtice interno a las partículas del vórtice externo y la corriente de gas que sale a través de las aberturas 34 está a una temperatura mayor que el gas de entrada y la corriente de gas que sale a través de la abertura 30 está a una temperatura menor que el gas de entrada . Se han encontrado diversas aplicaciones comerciales para el dispositivo del vórtice tubular, por ejemplo, en el enfriamiento de sitio, pero está sujeta a limitación como refrigerador debido a que solamente una proporción relativamente pequeña de gas sale a través de la abertura 30. La información de funcionamiento publicada para un dispositivo de vórtice tubular disponible comercialmente muestra que si el aire de entrada a una temperatura de 29.444°C (85°F) y a una humedad relativa de 55% se suministra a 8.437 kg/cm2 (120 psig) y se descarga a una presión ambiental (0 psig), el dispositivo de vórtice tubular proporciona 22 cfm de aire a 1.667°C (35°F) desde la salida de enfriamiento y consume 7,460 vatios. Se puede mostrar que el coeficiente de funcionamiento es de 0.14. De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un refrigerador que comprende un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea exteriormente la cámara de entrada, un generador de flujo de gas localizado coaxialmente del dispositivo de entrada y que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea la cámara de entrada internamente y también que tiene una superficie interior cilindrica que rodea a la cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas se forma con pasos que proporcionan comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal modo que el gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene un primer y segundo extremos opuestos, el tubo de transferencia de energía se conecta en su primer extremo con el ensamblaje de entrada y tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con una cámara de flujo de gas, una válvula reguladora instalada en el tubo de transferencia de energía en el segundo extremo del mismo, la válvula reguladora incluye una porción deflectora que bloquea sustancialmente el espacio interior cilindrico del tubo de transferencia de energía y que se forma con al menos una lumbrera para permitir que el gas escape del espacio interior del tubo de transferencia de energía en una ubicación adyacente al tubo, la válvula reguladora se mueve a lo largo del tubo de transferencia de energía para un ajuste selectivo de la longitud efectiva del tubo de transferencia de energía, y donde los pasos forman un generador de flujo de gas, que tienen cada uno una porción interna que está inclinada en un primer ángulo agudo con la superficie cilindrica interna, una porción externa que está inclinada en un segundo ángulo agudo con la superficie exterior cilindrica, y una porción intermedia curvada que une la porción externa y la porción interna, y la porción interna de cada paso formado en el generador de flujo de gas se sitúa en un plano que se inclina en un ángulo en un margen de 4 ° a 30° con un plano que es perpendicular al eje central del tubo de transferencia de energía, y donde el refrigerador se configura de tal modo que un tono acústico en la frecuencia en el margen desde alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz se genera espontáneamente en el tubo de transferencia de energía cuando se suministra gas a una presión que exceda alrededor de los 7.031 kg/cm2 (100 psig) a la cámara de entrada. De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para generar un flujo de aire frío que comprende proporcionar un refrigerador que comprende un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea exteriormente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas localizado coaxialmente del dispositivo de entrada y que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea internamente la cámara de entrada y que también tiene una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas se forma con pasos que proporcionan comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal modo que el gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos a la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene un primer y segundo extremos opuestos, el tubo de transferencia de energía se conecta en su primer extremo con el ensamblaje de entrada y tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, una válvula reguladora instalada en el tubo de transferencia de energía en el segundo extremo de la misma, la válvula reguladora incluye una porción deflectora que bloquea sustancialmente el espacio interior cilindrico del tubo de transferencia de energía y que se forma con al menos una lumbrera que permite que el gas escape del espacio interior del tubo de transferencia de energía en una ubicación adyacente al tubo, la válvula reguladora se mueve a lo largo del tubo de transferencia de energía para un ajuste selectivo de la longitud efectiva del tubo de transferencia de energía, donde los pasos formados en el generador de flujo de gas tienen cada uno una porción interna que se inclina en un primer ángulo agudo con la superficie cilindrica interna, una porción externa que se inclina en un segundo ángulo agudo con la superficie exterior cilindrica, y una porción intermedia curva que une la porción externa y la porción interna, y la porción interna de cada paso formado en el generador de flujo de gas se sitúa en un plano que se inclina en un ángulo en el margen de 4° a 30° con un plano que es perpendicular al eje central del tubo de transferencia de energía, y donde el método comprende suministrar gas comprimido al refrigerador a una presión que excede alrededor de 7.031 kg/cm2 (100 psig) a la cámara de entrada, el refrigerador se configura de tal forma que un tono acústico en una frecuencia en el margen de alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz se genera espontáneamente en el tubo de transferencia de energía. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para un mejor entendimiento de la invención, y para mostrar como la misma puede llevarse a cabo, se hace referencia ahora, a modo de ejemplo, a los dibujos anexos, en los que la FIGURA 1 es una vista en corte de un tubo de vórtice convencional, la FIGURA 2 es una elevación lateral parcialmente separada de una caja de computadora equipada con un refrigerador que representa la presente invención, la FIGURA 3 es una vista agrandada, parcialmente en corte, del refrigerador, la FIGURA 4 es una vista en corte de un tubo de transferencia de energía que forma parte del refrigerador, la FIGURA 5 es una vista en corte de la línea 8-8 en la FIGURA 4, la FIGURA 6 es una vista en corte parcial de un difusor de aire frío que está montado en la caja de computadora mostrado en la FIGURA 2, la FIGURA 7 es una vista en corte de la línea 7-7 en la FIGURA 6, y la FIGURA 8 es una vista en corte de la línea 8-8 en la FIGURA 6. En la siguiente descripción detallada, se hace referencia al aire como un gas de alimentación en operación de un refrigerador que representa la invención. Sin embargo, se apreciará que se pueden utilizar otros gases de manera alternativa como gases de alimentación, y que el aire es referido sólo a modo de ejemplo. La FIGURA 2 ilustra una caja 60 de computadora que contiene una tarjeta madre 64 convencional. Un microprocesador 68 que se instala en una caja de enchufe (no mostrado) que se une a la tarjeta madre. Un disipador térmico 72 (FIGURAS 6 y 8) está en contacto térmicamente conductivo con el microprocesador 68. La caja de computadora está equipada con un refrigerador 92 que representa la presente invención. El refrigerador 92 incluye un cuerpo 96 (FIGURA 5) que está conectado mediante los tubos 100 a una fuente de aire comprimido (no mostrado) . El cuerpo 96 define la cámara 104 cilindrica. El paso 106 a través del cual entra el aire comprimido a la cámara 104 es oblicuo al radio de la cámara 104 e incluye un orifico del diámetro uniforme que se abocarda externamente en la cámara 104. En una modalidad práctica de la presente invención, el abocardamiento se proporciona mediante un ahusamiento cónico y el diámetro de la cámara 104 cilindrica es de 1.638 cm (0.645 pulgadas). El ahusamiento cónico, el cual se mantiene con una protuberancia de 45°, es coaxial con la porción cilindrica del paso.

Un generador 108 de flujo de aire se localiza en la cámara 104 cilindrica. El generador 108 de flujo de aire incluye una porción 109 anular que tiene una superficie externa que se separa radialmente de la superficie interna cilindrica de la cámara 104 y define una cámara 110 cilindrica interna. La porción 109 anular tiene una pestaña 113 interna y un tubo 111 de extensión que se proyecta desde la pestaña 113. La porción 109 anular se forma con los pasos 112 que proporcionan comunicación entre las cámaras 104 y 110. El generador 108 de flujo de aire se mantiene en posición en el cuerpo 96 mediante una estructura 120 moldeada que tiene una pestaña 122 externa que centra la estructura 120 en la cámara 104 y un reborde 124 anular que se ajusta en la cámara 110. La estructura 120 moldeada incluye un tubo 126 de extensión formado con un paso que abocarda externamente desde un diámetro mínimo que es menor al diámetro del tubo de extensión del generador de flujo de aire. El tubo 126 de extensión se proyecta dentro de un tubo 128 de salida del cuerpo 96. El tubo 128 de salida está conectado por un silenciador 130 y un tubo 131 a la cámara 80 de entrada del alojamiento 76 (FIGURAS 2, 6 y 7). En la modalidad práctica de la invención, el diámetro externo del generador de flujo de aire es de 1.207 cm (0.475 pulgadas), y de acuerdo con una cámara anular que tiene una amplitud o profundidad radial de 0.216 cm (.085 pulgadas) se forma entre la superficie externa de la porción 109 anular del generador de flujo de aire y la superficie interna del cuerpo 96. La superficie interna del cuerpo 96 se maquina con ranuras (no mostrada) que tienen una profundidad de alrededor de 0.005 cm (0.002 pulgadas). Un tubo 132 de transferencia de energía tiene una pestaña externa que se localiza en la cámara 104 y empalma el generador 108 de flujo de aire. El tubo 111 de extensión del generador de flujo de aire se ajusta al tubo 132 de transferencia de energía. Un tubo 134 de aislamiento se enrosca en el cuerpo 96 y asegura el tubo 132 de transferencia de energía, el generador 108 de flujo de aire y la estructura 120 moldeada en las posiciones apropiadas relativas al cuerpo 96. El tubo 134 de aislamiento se abre a la atmósfera a través de un silenciador 139 que se une al tubo de aislamiento. En su extremo opuesto, el tubo 132 de transferencia de energía se proporciona con una válvula 136 reguladora que está en un empalme enroscado con una unión de ajuste al extremo del tubo 132. La válvula 136 reguladora es hueca y define un espacio interior que comunica con el interior del tubo 132 de transferencia de energía a través de aberturas 138 radiales y ranuras 140 longitudinales. La ubicación de las ranuras 140 es tal que solamente el aire cercano a la pared del tubo 132 puede escapar del tubo 132 a través de la válvula 136 reguladora y por lo tanto a la atmósfera a través del tubo 134 de aislamiento y el silenciador 139. Con referencia a la FIGURA 5, se verá que en los pasos 112 en el generador 108 de flujo de aire no son rectos, sino curvos, de tal modo que el eje central del paso en el extremo interno está en un ángulo de alrededor de 2-4° con el eje central del paso del extremo externo. La entrada al paso 112 se forma utilizando una herramienta cónica de 30° que se alinea inicialmente de manera sustancial con el radio de la superficie periférica externa del generador y después se inclina o se desvía a lo largo de la periferia del generador de flujo de aire para extender la entrada. Por lo tanto, la superficie corriente abajo (relativa a la dirección de flujo de aire en la cámara anular) de la entrada es relativamente pronunciada, mientras que la superficie corriente arriba proporciona una transición más suave de la superficie periférica del generador de flujo de aire para promover el flujo de aire de la cámara anular a los pasos 112. Debido a la manera en que están formados, las entradas se oblongan alrededor de la periferia del generador de flujo de aire, teniendo una longitud (dimensión periférica) de 0.114 cm (0.045 pulgadas) y un ancho (paralelo al eje central del generador de flujo de aire) de 0.076 cm (0.030 pulgadas) . Los pasos son de un diámetro uniforme en el interior del ahusamiento. El ángulo entre la superficie interior corriente arriba de la entrada ahusada del paso 112 (relativo a la dirección del flujo de aire en la cámara anular) y la periferia externa del generador de flujo de aire, es de alrededor de 38° +/-20 y el eje central del paso 112 en su extremo interno es de alrededor de 40° +/-2° con la superficie que rodea la cámara 110. Con referencia a la FIGURA 4, cada paso 112 se sitúa en un plano que está inclinado en un ángulo en un margen de 4o a 30°, preferentemente alrededor de 7°, con un plano perpendicular al eje central de la cámara 110. El generador de flujo de aire se hace preferentemente de una aleación de metal y los pasos 112 curvados se forman mediante un moldeo a la cera perdida. Sin embargo, el generador de flujo de aire puede hacerse de otros materiales, tal como materiales de resina sintética, y mediante otros procesos, tal como moldeo por inyección. Para claridad, la FIGURA 5 ilustra sólo seis pasos 112 pero se ha encontrado que el número de pasos puede ser típicamente de 4 a 8. En la modalidad preferida actual de la invención, existen seis pasos. El tamaño de los pasos 112 se ha exagerado en los dibujos para claridad. En la modalidad preferida, los pasos tienen un diámetro de 0.056 cm (0.022 pulgadas) . El tamaño de los pasos dependerá de las características de operación deseadas del generador de flujo de aire. En otros prototipos, se han utilizados pasos de un diámetro mayor a 1.588 cm (0.0625 pulgadas). En la operación del refrigerador, el compresor suministra aire comprimido a temperatura ambiental a través del tubo 100 al paso 106 y el aire comprimido entra a la cámara 104 y crea un flujo de rotación en la cámara 104. Debido a que el paso 106 se inclina hacia el radio de la cámara 104 donde desemboca el paso en la cámara 104, el flujo de aire en la cámara 104 rota en dirección contraria a las manecillas del reloj como se muestra en la FIGURA 5. El aire fluye desde la cámara 104 a través de los pasos 112 a la cámara 110 y crea un flujo externo giratorio que pasa a través del tubo 111 de extensión y el tubo 132 de transferencia de energía. Parte del aire del flujo externo escapa a través de las ranuras 140 y los pasos 138 de la válvula 136 de regulación y fluye hacia la atmósfera a través del silenciador 139, pero una proporción relativamente grande del aire regresa a través del tubo 132 en un flujo interno giratorio y sale a través del tubo 126 de extensión y del tubo 128 de salida. El flujo de aire que sale del tubo de transferencia de energía a través del tubo 128 de salida es más frío que el aire de alimentación suministrado al refrigerador mediante el compresor y el flujo de aire que sale a través del tubo 134 de aislamiento y el silenciador 139 es más caliente que el aire de alimentación. El refrigerador incluye un alojamiento 144 proporcionado con un ventilador 146 que crea un flujo de aire a través del alojamiento. Debido a que la temperatura de la superficie exterior del silenciador 130 en la modalidad preferida actual es típicamente de alrededor de -26.111°C (-15°F), el flujo de aire suministrado por el ventilador al interior de la caja de computadora sirva para enfriar sustancialmente el interior de la caja de computadora. Además, el flujo de aire a través del alojamiento 144 enfría la superficie exterior del tubo de aislamiento y en consecuencia enfría el tubo de transferencia de energía. Con referencia a las FIGURAS 2, 6 y 7, el disipador térmico 72 se monta en un alojamiento 74 que tiene una cámara 80 de entrada. El aire frío suministrado a través del tubo 131 es descargado a la cámara de entrada a través de una tobera 154. Es importante evitar que el aire frío descargado desde la tobera 154 pase como una corriente de alta velocidad, estrecha a través del alojamiento 74, ya que esto puede dar como resultado en gradientes de temperatura grandes en el disipador térmico. La cámara 80 de entrada tiene aberturas 84 de entrada de aire ambiental y el alojamiento 74 se proporciona con un extractor 88 que transporta volumen mayor de aire (a presión atmosférica ambiental) que el volumen de aire frío suministrado mediante la tobera 154 (expandido a presión ambiental). En consecuencia, se induce un volumen grande de aire ambiental a la cámara 80 a través de las aberturas 84 de entrada. La cámara 80 contiene una estructura 150 ranurada contra la cual el aire ambiental que entra a la cámara 80 a través de la abertura 84 de entrada choca y el flujo de aire ambiental que entra a la cámara 80 se dispersa así en toda el área de sección trasversal de la cámara de entrada. Además, la tobera 154 dirige el aire frío proporcionado mediante el refrigerador 92 a través del tubo 131 hacia un disco o botón 158 montado en una araña 162 de metal. El botón 158 tiene una cuenca cóncava en la superficie orientada hacia la tobera 154. Cuando la corriente de aire frío de la tobera choca con el botón, la corriente de aire fría es bloqueada y la curvatura de la cuenca revierte parcialmente el flujo de aire frío, lo que da como resultado el que la corriente de aire fría se mezcle en el aire ambiental en la cámara 80. El aire templado resultante es extraído mediante el ventilador para fluir en una relación de intercambio de calor conductiva con el disipador térmico 72 y por lo tanto se calienta. Debido a la mezcla que ocurre en la cámara 80, el flujo de aire que choca en el disipador térmico es de una temperatura sustancialmente uniforme. Además, el aire ambiental entra al alojamiento 74 a través de muesca 76 de entrada de aire en los lados del alojamiento y se mezcla con el aire que entra al alojamiento 74 a través de la cámara 80. La mezcla minuciosa del aire ambiental con el aire frío suministrado mediante la tobera 154 proporciona una corriente de aire que crea un calor transmitido por unidad de tiempo uniforme desde el disipador térmico y proporciona calor transmitido por unidad de tiempo favorable desde el CPU al disipador térmico. El ventilador 88 expulsa el aire tibio a la caja de computadora desde la cual se descarga mediante un ventilador convencional (no mostrado) . El botón 158 debe estar hecho de un material que pueda resistir ciclo repetido a través de temperaturas que varían desde -162.222°C hasta 126.667°C (-260°F a 260°F). Se encontrará que diversos materiales cerámicos son adecuados. Un material mineral adecuado es el ópalo de tinte negro. La caja de computadora (con tarjeta madre y procesador) sirve como un banco de prueba para medir el funcionamiento del refrigerador, ya que es posible determinar con exactitud la carga térmica presentada mediante el disipador térmico al flujo de aire frío proporcionado mediante el refrigerador. Se encontrará a través de experimentación extensa que en la mayoría de las condiciones de operación del refrigerador descrito con referencia a las FIGURAS 2-5 tienen funcionamiento superior con relación al dispositivo de vórtice tubular mostrado en la FIGURA 1. Por ejemplo, cuando aire comprimido a 29.444°C (85°F) y una humedad relativa de 55% se suministra en 7.734 kg/cm2 (110 psig) y se descarga a una presión ambiental de 73.406 kg/cm' (28.9 in. Hg . ) y la válvula 136 reguladora se ajusta de tal modo que el flujo de salida a través de la válvula reguladora es de aproximadamente 0.3 cfm, el flujo suministrado al disipador térmico es de 40 cfm a presión ambiental y a una temperatura 1.111°C (34°F), y el consumo de energía del compresor es de sólo 750 v. En este caso, el coeficiente de funcionamiento es de 2.53. La temperatura a la cual se suministra el aire frío al disipador térmico que dependerá por supuesto en la temperatura ambiente. La temperatura del flujo de aire frío también depende de la temperatura del flujo de aire proporcionado mediante la tobera 154. La realización de un funcionamiento superior se remonta a la presencia de una vibración acústica en la proximidad de la abertura desde los pasos 112 a la cámara 110. También se ha encontrado que el funcionamiento es mejor si la vibración acústica existe en sustancialmente la longitud total del tubo de transferencia de calor que si el tono acústico existe sólo en la abertura de los pasajes 112 hacia la cámara 110. La existencia de una vibración acústica en la cámara 110 y el tubo de transferencia de calor se ha verificado al insertar un detector en el tubo a través de la entrada de aire frío. En la implementación práctica descrita anteriormente, un tono acústico a una frecuencia de 2.177 kHz se genera al utilizar aire comprimido suministrado en una magnitud de flujo de 4.2 cfm a una presión de 7.734 kg/cm2 (110 psig) . Las ranuras en la superficie interna del cuerpo 96 dirigen el flujo de aire a los pasos 112 pero no afectan significativamente la frecuencia del tono acústico. Variables que afectan si una vibración acústica se genera en el tubo de transferencia de calor incluyen amplitud radial de un canal anular, la orientación del paso 106 de entrada de aire relativos a los pasos 112 en el generador de flujo de aire, la profundidad y el ángulo del ahusamiento con el que se abre el paso 106 hacia la cámara 104, la profundidad y el ángulo de ahusamiento de los pasos 112, el número, tamaño, longitud y orientación de los pasos 112, la diferencia angular entre el paso 112 de entrada y el paso 112 de salida, los diámetros interno y externo de los generadores de flujo de aire, y el ángulo (típicamente 7°) entre el paso 112 y un plano perpendicular al eje central del generador de flujo de aire. Se dirigieron diversos experimentos utilizando el mismo generador de flujo de aire con cámaras anulares de diferente volumen. El volumen de la cámara anular se modificó al formar un canal anular o canal en el interior del cuerpo 96. Por lo tanto, después de perforar el interior del cuerpo del diámetro externo de la pestaña 122 (1.41 cm (0.555 pulgadas) en la modalidad preferida), el canal anular se maquinó en la superficie interior del cuerpo 96 de tal modo que se ubicó entre la pestaña 122 y la pestaña externa del tubo de transferencia de energía. Maquinar el canal crea las ranuras periféricas en la superficie externa de la cámara anular. Los varios experimentos se caracterizaron porque se podía variar el radio del diámetro D del generador de flujo de aire con la profundidad R del canal. En cada caso, se midió la presión del aire en cinco puntos a lo largo de la trayectoria de aire. Los resultados de diez de estos experimentos se reportan en la siguiente Tabla A y Tabla B, en las que las columnas designadas 1-10 contienen las observaciones para los diez experimentos respectivamente.

Tabla A Tabla B En cada tabla, la fila de Relación entre cantidades reporta, para cada experimento, la relación entre cantidades del diámetro D del generador de flujo de aire con la profundidad R del canal. La siguiente fila reporta la presión suministrada (en psig) y las siguientes cuatro filas reportan la presión (en psig) en cuatro puntos a lo largo de la trayectoria de flujo de aire, como se muestra en la FIGURA 4.

La fila designada Frecuencia reporta la frecuencia del tono acústico que se observó en el tubo de transferencia de energía en el punto de detección acústico marcado en la FIGURA 4 mediante un detector insertado a través de la salida de aire frío y colocado en el eje del tubo. La fila ¿longitud total? Reporta si el tono fue detectado en la longitud total del tubo de transferencia de energía. Si el tono se detectó en la longitud total se determinó con base en observaciones realizadas con el detector insertado en un punto medio a lo largo del tubo de transferencia de energía y con el detector insertado casi tan lejos como la válvula reguladora. La fila de flujo de aire frío reporta si el flujo de aire frío se detectó en la salida de aire frío. La temperatura del flujo de aire frío fue sustancialmente menor cuando el tono se presentó a lo largo de la longitud total del tubo de transferencia de energía. Las presiones se midieron al utilizar un detector de presión estática vendido por OTC. Las medidas de frecuencias se realizaron utilizando un Extech Model 407790 Octave Band Sound Analyzer (Type 2 meter) and a Norsonic Model 110 real time sound meter. Los experimentos también mostraron que si el refrigerador se operaba de acuerdo con las condiciones definidas para los Experimentos 1, 3, 8 ó 10 y se suprimía la vibración acústica, por ejemplo, al acoplar una vibración a una frecuencia significativamente diferente al interior del tubo de transferencia de energía, la temperatura del aire que salía de la salida de aire frío aumentada virtualmente de manera inmediata casi a la temperatura de aire de entrada. El alojamiento 144 y el tubo 134 de aislamiento sirven para aislar el tubo 132 de transferencia de energía de las vibraciones acústicas que pudieron crearse dentro de la caja de computadora, por ejemplo, mediante motores de transmisión de disco, y que pudieran acoplarse de otro modo al tubo de transferencia de energía y suprimir las vibraciones acústicas en el tubo y por lo tanto disminuir el funcionamiento del refrigerador . La vibración acústica se genera espontáneamente en el tubo de transferencia de energía debido a energía de alteraciones en el flujo de aire que se amplifica de preferencia en un margen de frecuencia que es característico de la magnitud de flujo de gas y la estructura física del tubo de transferencia de energía. Al ajustar la válvula reguladora, el tubo de transferencia de energía se sintoniza en un margen estrecho de frecuencias dentro del margen más amplio . Se observará de los experimentos 6, 7 y 9 que aunque no se observó ningún tono acústico, la transferencia de calor entre la corriente de aire interna y la corriente de aire externa debido a la pérdida de velocidad angular de la corriente de aire interna produjo un flujo pequeño de aire frío . Las características del refrigerador que favorecieron la generación de vibración acústica incluyen la configuración de los pasos 112 y la orientación de los pasos 112 relativos al eje central del generador de flujo de aire. Otras características que favorecieron la generación de la vibración acústica incluyen la amplitud radial relativamente grande de la cámara 104 anular y la orientación del paso 106 de entrada hacia la cámara 104. Por lo tanto, en el caso del dispositivo de vórtice tubular, se considera suficiente configurar el generador de vórtice de tal manera que el flujo de aire dentro de la cámara de vórtice es tangencial a la cámara de vórtice, sin considerar las condiciones de flujo corriente arriba del generador de flujo de aire. En el caso del refrigerador ilustrado en los dibujos, la transición del flujo del generador del flujo de aire hacia el tubo 132 de transferencia de energía es menos abrupta que en el caso del dispositivo de vórtice tubular y en la entrada hacia la cámara 104 y la configuración de la cámara 104 en sí (teniendo una amplitud radial relativamente grande) se seleccionan para minimizar la alteración del flujo de aire externo en el tubo de transferencia de energía. La válvula reguladora, además de servir para ajustar el tubo de transferencia de energía, contribuye al funcionamiento favorable del tubo de transferencia de energía al asegurar que la fracción mas caliente de la corriente o flujo externa se remueva y no pueda mezclarse con aire más frío del flujo interno. Es importante observar que el refrigerador descrito con referencia a las Figuras 2-8 no operan bajo el mismo principio que el dispositivo de vórtice tubular descrito con referencia a la Figura 1. Esto es evidente del funcionamiento superior y del hecho de que el flujo de aire en la cámara gira a una velocidad sustancialmente más ba a que el flujo de vórtice en la cámara de vórtice del dispositivo de vórtice tubular (menor a 750,000 rpm contra alrededor de 1,000,000 rpm) . Además, los experimentos realizados con un dispositivo de vórtice tubular convencional, operando en una manera tal como para producir un flujo de aire frío, no revelaron ninguna vibración acústica, como se reportó anteriormente para los experimentos 1-5. Se apreciará que la invención no se restringe a la modalidad particular que se ha descrito, y que se pueden realizar variaciones en la misma sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas y equivalentes de las mismas. Por ejemplo, aunque los experimentos reportados en la tabla muestran frecuencias del tono acústico en el margen de alrededor de 1.5 kHz a alrededor de 4 kHz, en otras modalidades de la invención, se han observado frecuencias tan bajas como 1 kHz y tan altas como 20 kHz. A menos que el contexto indique lo contrario, una referencia en una reivindicación al número de instancias de un elemento, sea una referencia a una instancia o más de una instancia, requiere al menos el número establecido de instancias del elemento, pero no se pretende excluir del alcance de la reivindicación una estructura o método que tiene más instancias de ese elemento de las establecidas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un refrigerador caracterizado porque comprende: un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea exteriormente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea internamente la cámara de entrada y que tiene también una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas tiene pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal manera que gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene un primer y segundo extremos opuestos y que tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, el segundo extremo del tubo de trasferencia de energía tiene al menos una lumbrera en una ubicación adyacente al tubo para permitir que el gas escapa del interior del tubo de transferencia de energía, donde una porción interna de cada paso se sitúa en un plano inclinado en un ángulo en el margen de 4 grados a 30 grados con un plano perpendicular a un eje central del tubo de transferencia de energía, donde cada paso no es recto, sino curvo, el refrigerador se configura de tal manera que un tono acústico se genera de manera espontánea en el tubo de transferencia de energía cuando se suministra gas a una presión que excede de alrededor de 7.031 Kg/cm2 (100 psig) a la cámara de entrada.
2. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tono acústico se genera adyacente a las aberturas desde los pasos hacia la cámara de flujo de gas.
3. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tono acústico se genera en sustancialmente la longitud total del tubo de transferencia de energía.
4. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tono acústico tiene una frecuencia en el margen de entre alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz.
5. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tono acústico tiene una frecuencia en el margen de entre alrededor de 1 kHz y alrededor de 12 kHz.
6. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tono acústico tiene una frecuencia en el margen de entre alrededor de 1.5 kHz y alrededor de 4 kHz. 7. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de entrada tiene un paso de entrada a través del cual el flujo de gas bajo presión se suministra para alcanzar la cámara de entrada, la cámara de entrada tiene un radio, donde el paso de entrada es oblicuo al radio de la cámara de entrada. 8. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el paso de entrada incluye un orificio de diámetro uniforme que se abocarda externamente hacia la cámara de entrada. 9. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un tubo amortiguador acústico a través del cual se extiende el tubo de transferencia de energía. 10. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el generador de flujo de gas tiene entre cuatro y ocho pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas. 11. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el eje central de cada paso en un extremo interno está en un ángulo de alrededor de 2 a 4 grados con el eje central del paso en un extremo externo . 12. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una porción anular del generador de flujo de gas define la superficie exterior cilindrica . 13. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la porción anular del generador de flujo de gas define los pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas. 14. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo extremo del tubo de transferencia de energía se proporciona con una válvula reguladora. 15. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una porción interna de cada paso se sitúa en un plano inclinado en un ángulo en el margen de alrededor de 7 grados con un plano perpendicular al eje central del tubo de transferencia de energía. 16. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada paso tiene un diámetro de 0.16 cm (0.0625 pulgadas) o menos. 17. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el refrigerador se configura de tal modo que gas comprimido que fluye a través del dispositivo de entrada y la cámara de entrada pasa a través de los pasos en el generador y hacia la cámara de flujo de gas, lo que provoca que flujo externo giratorio pase a través del tubo de transferencia de energía hacia el segundo extremo del tubo, donde parte de este flujo giratorio escapa del tubo a través de la lumbrera, pero una porción mayor regresa a través del tubo en un flujo interno giratorio que se mueve hacia el primer extremo del tubo y escapa a través del tubo de salida en el primer extremo del tubo de transferencia de energía. 18. Un refrigerador caracterizado porque comprende: un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea exteriormente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea internamente la cámara de entrada y que tiene también una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas tiene pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal manera que gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene una longitud que se extiende entre el primer y segundo extremos opuestos y que tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, el segundo extremo del Lubo de trasferencia de energía tiene al menos una lumbrera en una ubicación adyacente al tubo para permitir que el gas escape del interior del tubo de transferencia de energía, donde gas comprimido que fluye a través del dispositivo de entrada y hacia la cámara de entrada pasa a través de los pasos en el generador y hacia la cámara de flujo de gas, lo que provoca que un flujo externo giratorio pase a través del tubo de transferencia de energía hacia el segundo extremo del tubo, donde parte de este flujo giratorio escapa del tubo a través de la lumbrera, pero una porción mayor regresa a través del tubo en un flujo interno giratorio que se mueve hacia el primer extremo del tubo y escapa a través del tubo de salida en el primer extremo del tubo de transferencia de energía, el refrigerador se configura de tal modo que un tono acústico se genera en sustancialmente la longitud total del tubo de transferencia de energía cuando se suministra gas a una presión suministrada que excede de alrededor de 7.031 kg/cm2 (100 psig) al dispositivo de entrada. 19. Un método para generar un flujo de aire frío, el método caracterizado porque comprende: proporcionar un refrigerador que incluye un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea externamente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea internamente la cámara de entrada y que tiene también una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas tiene pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal manera que gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene una longitud que se extiende entre el primer y segundo extremos opuestos y que tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, el segundo extremo del tubo de transferencia de energía tiene al menos una lumbrera en una ubicación adyacente al tubo para permitir que el gas escape del interior del tubo de transferencia de energía; y gas comprimido que fluye a través del dispositivo de entrada, hacia la cámara de entrada, a través de pasos en el generador y hacia la cámara de flujo de gas, provocando así que un flujo externo giratorio pase a través del tubo de transferencia de energía hacia el segundo extremo del tubo, donde parte de este flujo giratorio escapa del tubo a través de la lumbrera, pero una porción mayor regresa a través del tubo en un flujo interno giratorio que se mueve hacia el primer extremo del tubo y escapa a través del tubo de salida en el primer extremo del tubo de transferencia de energía, donde los flujos giratorios giran a menos de 750,000, rotaciones por minuto. 20. Un refrigerador caracterizado porque comprende: un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea exteriormente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas ubicado coaxialmente del dispositivo de entrada y que tiene una superficie exterior cilindrica que rodea internamente la cámara de entrada y que tiene también una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas se forma con pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal manera que gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene un primer y segundo extremos opuestos, el tubo de transferencia de energía se conecta en su primer extremo al ensamblaje de entrada y tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, una válvula reguladora instalada en el tubo de transferencia de energía en el segundo extremo del mismo, la válvula reguladora incluye una porción deflectora que bloquea sustancialmente el espacio interior cilindrico del tubo de transferencia de energía y se forma con al menos una lumbrera para permitir que el gas escape del espacio interior del tubo de transferencia de energía en una ubicación adyacente al tubo, la válvula reguladora se mueve a lo largo del tubo de transferencia de energía para un ajuste selectivo de la longitud efectiva del tubo de transferencia de energía, y donde los pasos formados en el generador de flujo de gas tienen cada uno una porción interna que se inclina en un primer ángulo agudo con la superficie cilindrica interna, una porción externa que se inclina en un segundo ángulo con la superficie exterior cilindrica, y una porción intermedia curva que une la porción externa y la porción interna, y la porción interna de cada paso formado en el generador de flujo de gas se sitúa en un plano que se inclina en un ángulo en un margen desde 4 grados hasta 30 grados con un plano que es perpendicular al eje central del tubo de transferencia de energía, y donde el refrigerador se configura de tal modo que un tono acústico en una frecuencia en un margen de entre alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz se genera de manera espontánea en el tubo de transferencia de energía cuando se suministra un gas a una presión que excede de alrededor de 7.031 kg/cm2 (100 psig) a la cámara de entrada. 21. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el refrigerador se configura de tal manera que el tono acústico se genera de manera espontánea en el tubo de transferencia de energía en sustancialmente la longitud total del tubo de transferencia de energía. 22. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el segundo ángulo agudo está en un margen desde 20 grados hasta 50 grados. 23. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el segundo ángulo agudo está en un margen desde 38 grados hasta 42 grados. 24. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende un tubo amortiguador acústico a través del cual se extiende el tubo de transferencia de energía. 25. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el generador de flujo de gas tiene una lumbrera de salida de gas frío y el refrigerador ademas comprende un difusor de gas frío conectado a la lumbrera de salida de gas frío para mezclar gas frío suministrado mediante la lumbrera de salida de gas frío con gas relativamente tibio. 26. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque comprende un alojamiento en el que el tubo de transferencia de energía se ubica en un ventilador para inducir un flujo de aire en una relación de intercambio de calor con el tubo de transferencia de calor. 27. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la frecuencia está en un margen desde alrededor de 1 kHz hasta alrededor de 12 kHz. 28. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la frecuencia está en un margen desde alrededor de 1 kHz hasta alrededor de 4 kHz. 29. El refrigerador de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la frecuencia está en un margen desde alrededor de 1.5 kHz hasta alrededor de 4 kHz. 30. Un método para generar un flujo de aire frío caracterizado porque comprende: proporcionar un refrigerador que comprende un dispositivo de entrada para recibir un flujo de gas bajo presión, el dispositivo de entrada tiene una superficie interior cilindrica que rodea externamente una cámara de entrada, un generador de flujo de gas ubicado coaxialmente en el dispositivo de entrada y tiene una superficie exterior cilindrica que rodea interiormente la cámara de entrada y tiene también una superficie interior cilindrica que rodea una cámara de flujo de gas, el generador de flujo de gas se forma con pasos que proporcionan una comunicación entre la cámara de entrada y la cámara de flujo de gas, de tal manera que gas bajo presión en la cámara de entrada fluye a través de los pasos hacia la cámara de flujo de gas, un tubo de transferencia de energía que tiene un primer y segundo extremos opuestos, el tubo de transferencia de energía se conecta en su primer extremo al ensamblaje de entrada y tiene un espacio interior cilindrico que se comunica con la cámara de flujo de gas, una válvula reguladora instalada en el tubo de transferencia de energía en el segundo extremo del mismo, la válvula reguladora incluye una porción deflectora que bloquea sustancialmente el espacio interior cilindrico del tubo de transferencia de energía y se forma con al menos una lumbrera para permitir que el gas escape del espacio interior del tubo de transferencia de energía en una ubicación adyacente al tubo, la válvula reguladora se mueve a lo largo del tubo de transferencia de energía para un ajuste selectivo de la longitud efectiva del tubo de transferencia de energía, donde los pasos formados en el generador de flujo de gas tienen cada uno una porción interna que se inclina en un primer ángulo agudo con la superficie cilindrica interna, una porción externa que se inclina en un segundo ángulo agudo con la superficie exterior cilindrica, y una porción intermedia curva que une la porción externa y la porción interna, y la porción interna de cada paso formado en el generador de flujo de gas se sitúa en un plano que se inclina en un ángulo en un margen desde 4 grados hasta 30 grados con un plano que es perpendicular al eje central del tubo de transferencia de energía, y donde el método comprende suministrar gas comprimido al refrigerador a una presión que excede de alrededor de
7.031 kg/cm2 (100 psig) a la cámara de entrada, el refrigerador se configura de tal manera que un tono acústico en una frecuencia en el margen de entre alrededor de 1 kHz y alrededor de 20 kHz se genera de manera espontánea en el tubo de transferencia de energía.