ES2934733T3 - Sistema de gestión térmica basado en vacío - Google Patents

Abstract

Se presenta un sistema de gestión térmica y un método para enfriar una entidad. El sistema comprende: una línea de flujo de fluido de bucle cerrado para el flujo de un refrigerante mientras se transfiere entre sus fases líquida y gaseosa; al menos una zona de enfriamiento ubicada dentro de la línea de flujo y que comprende al menos una interfaz de enfriamiento; una unidad generadora de vacío operable para crear y mantener condiciones de vacío en la zona de enfriamiento para así reducir la temperatura de evaporación del refrigerante ubicado en la zona de enfriamiento; y una zona de condensación separada de la interfaz de enfriamiento aguas abajo de la misma con respecto a una dirección del flujo de refrigerante desde la zona de enfriamiento a lo largo del camino de circuito cerrado en el que el refrigerante se condensa en fase líquida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de gestión térmica basado en vacío

Campo Técnico

La presente descripción se refiere a un sistema de gestión térmica, más concretamente a un sistema de refrigeración basado en vacío.

Antecedentes

Uno de los principales problemas en el campo de la electrónica es la mayor generación de calor a medida que aumenta el rendimiento informático. La tendencia hacia una disipación de calor cada vez mayor en los sistemas basados en microprocesadores y amplificadores, como los alojados en armarios de telecomunicaciones y centros de computación en la nube, se está haciendo cada vez más crítica para la industria de la electrónica. Por tanto, encontrar soluciones térmicas eficaces es una limitación importante para reducir los costes del sistema, el tiempo de comercialización y el rendimiento, tres factores clave entre el éxito y el fracaso en el desarrollo y venta de productos electrónicos comerciales.

Los problemas causados por la creciente disipación de calor se ven agravados por la tendencia de la industria hacia la miniaturización del sistema, una de las principales metodologías de la industria de la electrónica para satisfacer la creciente demanda del mercado de dispositivos electrónicos más rápidos, pequeños, ligeros y económicos. El resultado de esta miniaturización es el aumento de los flujos de calor. Además, la distribución no uniforme del flujo de calor en la electrónica puede dar lugar a flujos de calor máximos superiores a 5 veces el flujo de calor medio en toda la superficie del chip semiconductor. En tales condiciones, es esencial la integración de mecanismos avanzados de dispersión y reducción del calor en el chip semiconductor. Además, se desarrollaron diversos sistemas de refrigeración para refrigerar todo el sistema electrónico o solo los componentes que generan calor en el mismo.

Los extensos esfuerzos en las áreas de optimización del disipador de calor (incluido el uso de tubos de calor) y el desarrollo de materiales de interfaz en el pasado han dado como resultado una significativa reducción de las resistencias térmicas del disipador al aire y del material de empaquetado al disipador. Sin embargo, la reducción de estas dos resistencias térmicas ha comenzado ahora a acercarse a las limitaciones físicas y termodinámicas de los materiales. Además, los enfoques de transferencia térmica de la técnica anterior, como el uso de AlSiC, CuW y diamante como materiales de interfaz y tapa del material de empaquetado del semiconductor, se han vuelto inadecuados para el manejo de los crecientes requisitos de disipación de calor.

Las tecnologías de refrigeración exitosas deben abordar los problemas térmicos en el dispositivo, el grupo de dispositivos, la placa de circuito impreso, el subensamblaje y los niveles de armario o bastidor, todos los cuales se encuentran dentro de los productos de los fabricantes de equipos originales (OEM). Muchas veces, el problema se complica aún más por el hecho de que la solución térmica es una "consideración posterior" para el OEM. Un nuevo diseño de equipo puede utilizar el último software o implementar la nueva tecnología de semiconductores más rápida, pero la arquitectura de gestión térmica generalmente se relega a las "fases posteriores" del nuevo diseño del producto. Los problemas de gestión térmica, asociados con un sistema electrónico diseñado, a menudo se resuelven mediante el recurso de un sistema de enfriamiento o refrigeración secundario que se dispone junto con el sistema electrónico. De hecho, según algunas técnicas conocidas, el firmware de las CPU comprende un código incrustado que evita que el procesador se acerque a su TDP (punto de diseño térmico) y, por tanto, limita su rendimiento a un nivel significativamente menor que su nivel de diseño maximizado. Sin embargo, en algunas otras técnicas, la CPU utiliza una característica de rango de frecuencia extendida (XFR), que incrementa automáticamente la velocidad de los chips hasta su máximo potencial, basándose completamente en la capacidad de refrigeración.

Además, se han desarrollado muchas técnicas para el transporte de órganos vivos, tejidos, productos farmacéuticos o cualquier otro artículo, componente o ingrediente que deba refrigerarse durante el transporte. Por ejemplo, el documento US 6,673,594 describe un dispositivo para el transporte de órganos que tiene una capacidad de perfusión. Sin embargo, la mayoría de los dispositivos utilizan elementos de refrigeración como hielo seco o requieren medios de refrigeración a gran escala que consumen una gran cantidad de electricidad y necesitan mucho espacio. Además, los sistemas de gestión térmica activa convencionales implican un entorno de alta presión en el mismo, lo que requiere tubos, conectores y selladores especiales, que pueden explotar a una presión ambiental inferior a 1 atm, tal como durante el vuelo.

El documento US 5,201,365 describe un sistema de refrigeración portátil que comprende recipientes flexibles que contienen agua adaptados para ajustarse al contorno del cuerpo y funcionan como eliminadores de calor. El agua se encuentra a vacío y hierve a baja temperatura para eliminar el calor corporal, donde los vapores se vuelven a condensar en agua mediante el uso de bolsas de hielo portátiles o mediante reactivos químicos endotérmicos. El documento EP 0666214 describe un sistema de gestión térmica para la eliminación de calor que se basa en líquido fungible que se vaporiza cuando absorbe calor, donde el líquido es alimentado a un intercambiador de calor mediante un sistema de control de alimentación de forma controlada, y donde se utiliza una fuente de vacío para reducir la presión de vapor para reducir la temperatura de vaporización. El documento US 2011/0277967 proporciona dispositivos/sistemas de refrigeración para refrigerar una pluralidad de componentes generadores de calor, comprendiendo los dispositivos/sistemas condensadores refrigerados por líquido. El documento US 2015/0189796 describe un método para operar un dispositivo de refrigeración que permite añadir y quitar líneas de refrigeración flexibles del dispositivo durante la operación sin causar un flujo bifásico inestable.

Descripción general

Existe la necesidad en la técnica de un sistema de gestión térmica fiable, rentable y de alto rendimiento para su uso con sistemas electrónicos generadores de calor (tales como sistemas electrónicos de alto rendimiento), así como para el transporte simple y eficaz de cualquier objeto que necesite almacenarse y transportarse en condiciones de refrigeración, incluso en vuelos no ecualizados.

Por tanto, existe la necesidad en la técnica de proporcionar un enfoque novedoso para refrigerar varias entidades, proporcionar una interfaz de refrigeración activa de una temperatura deseablemente baja con una dependencia reducida de las condiciones circundantes.

La invención está definida por la reivindicación independiente 1. Formas de realización preferidas se exponen en las reivindicaciones dependientes.

La presente descripción se refiere a un nuevo sistema de gestión térmica y a un método para refrigerar una entidad. El sistema comprende una línea de flujo de circuito cerrado para la circulación de refrigerante a su través y que e interactúa de forma periódica con una interfaz de refrigeración, donde el refrigerante es transferido (por ejemplo, periódicamente o de forma continua) entre sus fases líquida y gaseosa mientras está en la interfaz de refrigeración. Así, el refrigerante fluye en un circuito cerrado, absorbiendo calor por medio del cambio de fase del mismo de líquido a gas, en una zona de refrigeración que tiene una interfaz de refrigeración solidaria, para así absorber calor de la entidad a refrigerar y disiparlo al medio ambiente, de forma típica mediante la condensación de refrigerante. Así, el refrigerante absorbe calor por el principio del calor latente. Para ello se utiliza un generador de vacío activo para aplicar y mantener a demanda un vacío parcial en la zona de refrigeración y así reducir la temperatura de ebullición del refrigerante. Seguidamente, el refrigerante hierve a una temperatura relativamente baja, dependiendo proporcionalmente de la baja presión que se aplica, absorbe el calor de su entorno por medio del calor latente y, por lo tanto, reduce la temperatura de la zona de refrigeración, el refrigerante y, por tanto, la interfaz de refrigeración. La entidad a ser refrigerada está ubicada en una proximidad cercana o en contacto directo con la interfaz de refrigeración que tiene un intercambio de calor con la misma para reducir o mantener la temperatura de la entidad.

El sistema de refrigeración de la invención permite así (i) obtener una alta relación entre el volumen de trabajo y la superficie de sellado, (ii) eliminar o al menos reducir significativamente la necesidad de medidas de protección contra la presión tales como tubos metálicos, conectores y válvulas especiales, etc. y (iii) obtener una refrigeración a temperaturas deseablemente bajas sustancialmente independientes de las condiciones ambientales. Por tanto, de acuerdo con un aspecto extenso de la invención, esta proporciona un sistema de gestión térmica para refrigerar una entidad que comprende (i) una línea de flujo de fluido de circuito cerrado para el flujo de un refrigerante mientras se transfiere entre sus fases líquida y gaseosa, (ii) al menos una zona de refrigeración ubicada dentro de dicha línea de flujo y que comprende al menos una interfaz de refrigeración y; (iii) una unidad generadora de vacío operable para crear y mantener condiciones de vacío en la zona de refrigeración para así reducir la temperatura de vaporización una de dicho refrigerante ubicado en la zona de refrigeración, (iv) una zona de condensación separada de la zona de refrigeración aguas abajo de la misma con respecto a un dirección del flujo de refrigerante desde la zona de refrigeración a lo largo de dicho camino de circuito cerrado donde dicho refrigerante se condensa en fase líquida.

En la descripción siguiente, el sistema de gestión térmica se denomina a veces sistema de refrigeración.

En algunas formas de realización del sistema de refrigeración, la operación del generador de vacío y la configuración de la línea de flujo proporcionan la temperatura de vaporización reducida del refrigerante en dicha interfaz de refrigeración, lo que permite que la interfaz de refrigeración se enfríe hasta una temperatura deseada por medio del calor latente y la condensación de vapor refrigerante en dicha zona de condensación.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, la línea de flujo de circuito cerrado está configurada para proporcionar una diferencia de presión entre diferentes zonas a lo largo del camino de circuito cerrado para permitir la absorción de calor gracias a la vaporización del refrigerante mediante la aplicación de vacío parcial y la emisión de calor en diferentes lugares, que tienen mayor presión, a lo largo de la línea de flujo.

En algunas formas de realización del sistema de refrigeración, la línea de flujo comprende al menos un mecanismo de restricción que comprende al menos uno de los siguientes: un orificio, una válvula unidireccional y una sección transversal variable de dicha línea de flujo de circuito cerrado; proporcionando dicho al menos un mecanismo de restricción dicha diferencia de presión entre las diferentes zonas.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, la interfaz de refrigeración está en contacto directo con dicha entidad a refrigerar, proporcionando el sistema una Refrigeración Líquida de Contacto Directo (DCLC) de dicha entidad. Un Contacto Directo en esta solicitud, pero no según la invención reivindicada, se considera también un contacto de la interfaz de refrigeración con un material mediador en contacto directo con la entidad a refrigerar. Preferiblemente, dicho mediador tiene una alta conductividad térmica.

En algunas formas de realización del sistema de refrigeración, la zona de condensación está definida por una región de la línea de flujo expuesta a la presión circundante. En esta forma de realización específica, el refrigerante se utiliza en el sistema que normalmente se caracteriza por sufrir una condensación bajo la presión circundante, es decir, la presión atmosférica, a la temperatura a la presión ambiental.

En algunas formas de realización del sistema de refrigeración, la zona de condensación está definida por una unidad condensadora para proporcionar de ese modo presión en la unidad condensadora aumentada por encima de la presión circundante.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, la interfaz de refrigeración está realizada en una composición de material con alta conductividad térmica, como cobre o aluminio.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, el sistema comprende además una unidad de control configurada y operable para proporcionar un control automático de la operación de dicho generador de vacío.

En ciertas formas de realización, el generador de vacío es una bomba de vacío de diafragma.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, el sistema comprende una pluralidad de interfaces de refrigeración.

En ciertas formas de realización del sistema de refrigeración, el generador de vacío se puede conectar a una fuente de alimentación externa.

En formas de realización específicas del sistema de refrigeración, el generador de vacío está configurado para funcionar con una batería portátil.

En ciertas formas de realización, el sistema de refrigeración, el sistema comprende además al menos uno de los siguientes componentes: (a) orificio(s) para ayudar a crear condiciones de vacío dentro de la interfaz de refrigeración; (b) un depósito en el que se acumula el refrigerante refrigerado antes de ser devuelto a la zona de refrigeración; (c) divisor(es) para dividir el refrigerante y el vacío de manera eficiente entre interfaces de refrigeración paralelas; (d) tubos de refrigerante por los que fluye dicho refrigerante. Dichos tubos de refrigerante pueden ser flexibles y estar hechos de cualquier material deseado, como plástico, caucho, silicona, poliuretano o metal; (e) cables eléctricos; (f) interfaz de usuario para visualizar y controlar la temperatura en la interfaz o interfaces de refrigeración y/o el entorno. Dicha interfaz de usuario puede ser cualquier pantalla, como una pantalla de ordenador, una tableta o un teléfono inteligente, o una pantalla adjunta al sistema o al contenedor que se está refrigerando; (g) un sensor de temperatura, por ejemplo, un termopar, que puede transmitir datos a una unidad de control para permitir activar automáticamente dicho sistema de refrigeración solo cuando la temperatura de la entidad alcance una temperatura predefinida o cuando la temperatura ambiente suba hasta una temperatura predefinida; (h) un transmisor para transmitir datos, tales como la temperatura, a un ordenador remoto o un teléfono inteligente, ya sea de manera constante o periódica; y (i) un procesador y una memoria.

En formas de realización específicas del sistema de refrigeración, el sistema está configurado como una unidad portátil, en cuyo caso el resto de los componentes del sistema pueden residir, por ejemplo, en un equipaje de mano o una mochila, y el sistema puede funcionar con baterías. De forma alternativa, el dispositivo de refrigeración no es portátil, en cuyo caso el resto de los componentes del sistema pueden residir en un conjunto/dispositivo cercano y alimentado por la red eléctrica principal.

En formas de realización específicas del sistema de refrigeración, el sistema está configurado para que pueda llevarlo un sujeto para refrigerar al menos una parte del mismo en las proximidades de la interfaz de refrigeración.

En formas de realización específicas del sistema de refrigeración, la entidad a refrigerar se selecciona de: CPU, GPU, o cualquier otro componente electrónico que genere calor; un ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico que genere calor; órganos corporales; productos farmacéuticos; un cuerpo humano; y una caja de transporte o un refrigerador.

El sistema de refrigeración puede comprender además una bomba o bombas que pueden ayudar a que fluya el refrigerante y/o los vapores en el sistema, así como un filtro o subsistema de filtración que permita la filtración del refrigerante y así evitar la obstrucción del sistema.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema que comprende una entidad a refrigerar asociada al sistema de gestión térmica antes descrito, comprendiendo dicha entidad a refrigerar: CPU, GPU, o cualquier otro componente electrónico que genere calor; un ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico que genere calor; productos farmacéuticos; órganos humanos.

La entidad a refrigerar (por ejemplo, un componente electrónico) está en contacto directo con el refrigerante. El refrigerante puede transferirse de la fase líquida a la gaseosa mientras entra en contacto directo con el componente electrónico. Por ejemplo, la técnica de la invención se puede utilizar para la refrigeración directa de una pastilla (silicio), donde no hay difusor en la interfaz de refrigeración y el refrigerante se vaporiza en contacto directo con la entidad emisora de calor. En este caso, la interfaz de refrigeración incluye al menos parte de la entidad emisora de calor (es decir, la entidad que se va a refrigerar), y la interfaz de refrigeración está sellada de modo que cuando el generador de vacío aplica vacío, estando así el refrigerante en contacto físico con dicha entidad, se vaporiza y por lo tanto absorbe su calor.

Otro aspecto de la presente descripción proporciona un método no terapéutico para refrigerar una entidad que usa el aparato reivindicado y que comprende proporcionar un refrigerante en una línea de flujo de circuito cerrado; aplicar vacío parcial controlable, en una zona de refrigeración, sobre una porción de dicho refrigerante para inducir la vaporización del mismo; diferenciar la presión a lo largo de dicha línea de flujo de circuito cerrado para definir una zona de condensación, permitiendo de este modo que el refrigerante en forma de vapor fluya aguas abajo de dicha zona de condensación con diferente presión de la zona de refrigeración, condensando dicho refrigerante en forma de vapor en la zona de condensación hasta una fase líquida; y permitir que dicho líquido refrigerante condensado fluya de regreso a dicha zona de refrigeración.

En ciertas formas de realización del método para refrigerar una entidad, la condensación se obtiene exponiendo el refrigerante vaporizado a la presión circundante.

En algunas formas de realización específicas del método para refrigerar una entidad, la condensación se proporciona condensando el refrigerante vaporizado a una presión mayor que la presión circundante.

En algunas formas de realización del método para refrigerar una entidad, la diferenciación de presión es proporcionada al menos por uno de los siguientes orificios, válvulas unidireccionales o secciones transversales variables a lo largo de la línea de flujo de circuito cerrado.

En ciertas formas de realización del método para refrigerar una entidad, el método comprende además monitorear la temperatura de dicha entidad a refrigerar y aplicar el vacío de manera controlable, por ejemplo activando y desactivando el generador de vacío para obtener un intervalo de temperaturas deseado.

En algunas formas de realización del método para refrigerar una entidad, la entidad a refrigerar está seleccionada de: un componente electrónico; un dispositivo electrónico; un refrigerador; un órgano; un producto farmacéutico; y el cuerpo de un sujeto.

La presente invención también proporciona una línea de flujo de líquido para su uso en sistemas de refrigeración para controlar un perfil de caudal de líquido, comprendiendo la línea de flujo un dispositivo de restricción de flujo ubicado en al menos una parte de la línea de flujo, comprendiendo dicho dispositivo de restricción de flujo: un cuerpo hueco configurado para permitir un flujo de líquido a través de una cavidad interna del mismo entre una entrada y una salida del cuerpo, teniendo dicho cuerpo hueco una forma y geometría predeterminadas de la cavidad interna del mismo a través de la cual fluye el líquido, y una disposición de al menos dos aletas que se proyectan desde una superficie interna del cuerpo para influir en el flujo del líquido y obtener un flujo turbulento del mismo en el interior del cuerpo, seleccionándose dicha forma y geometría predeterminadas de la cavidad interna y dicha disposición de las al menos dos aletas para proporcionar un nivel deseado de turbulencia y un perfil de velocidad de flujo deseado.

Breve descripción de los dibujos

Para comprender mejor la materia objeto que se describe en este documento y ejemplificar el modo en que se puede llevar a cabo en la práctica, ahora se describirán formas de realización, solo a modo de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 muestra un diagrama de bloques de los componentes funcionales básicos del sistema de refrigeración de la invención;

La Fig. 2 muestra una estructura más detallada del sistema de refrigeración.

Las Figs. 3A-3D muestran varios ejemplos de un mecanismo de restricción utilizado en la línea de flujo del sistema de refrigeración, donde las Figs. 3A y 3B ejemplifican un mecanismo de restricción basado en orificios (la Fig. 3A ejemplifica el mecanismo de restricción en su estado operativo, sin permitir el flujo de refrigerante, y la Fig. 3B ejemplifica el mecanismo de restricción en un estado no operativo que permite el flujo de refrigerante); y las Fig. 3C y 3D muestran dos ejemplos del mecanismo de restricción formado por la configuración específica de una cavidad interna de la parte de la línea de flujo.

La Fig. 4 es un diagrama de bloques de un ejemplo del sistema de refrigeración que tiene más de una zona de refrigeración.

Las Fig. 5A-5C son ejemplos no limitantes de tres aplicaciones, respectivamente, del sistema de refrigeración de la invención, donde la Fig. 5A muestra cómo se usa el sistema de refrigeración para refrigerar un dispositivo electrónico tal como un ordenador; la Fig. 5B muestra el sistema de refrigeración configurado como un refrigerador portátil; y la Fig. 5C ilustra el sistema de refrigeración configurado para refrigerar un cuerpo humano.

La Fig. 6 es una ilustración en sección longitudinal de un ejemplo no limitante de una zona de refrigeración en forma de contenedor sin separador de fondo, sirve como sellado, tapando al menos una parte de un componente electrónico a refrigerar, de modo que el refrigerante está en contacto directo con el componente.

Descripción detallada de formas de realización

A continuación se van a describir con más detalle ejemplos de un sistema de gestión térmica de la invención, en particular un sistema de refrigeración de circuito cerrado basado en vacío para refrigerar una entidad.

Haciendo referencia a la Fig. 1, muestra, a modo de diagrama de bloques, un sistema de refrigeración 100 que tiene una línea de flujo 102 parcial o totalmente llena con un refrigerante o agente refrigerante. La línea de flujo 102 puede estar formada por cualquier estructura/elemento adecuado conocido por permitir que el líquido y el gas (por ejemplo, el refrigerante en sus fases líquida y gaseosa) fluyan a lo largo de un circuito cerrado. Tal línea de flujo puede estar formada por tubos o cualquier otra cavidad hueca conocida en la técnica. El sistema 100 incluye una zona de refrigeración 104 en una zona de la línea de flujo dispuesta de manera que un refrigerante entra en dicha zona de refrigeración en su fase líquida y sale de dicha zona y fluye aguas abajo en su fase gaseosa hacia una zona/región de condensación 110.

La zona de refrigeración puede tener la forma de una cámara (es decir, un elemento físico que tiene una cavidad), o la forma de una región de la línea de flujo (por ejemplo, una tubería), que permite el flujo de un refrigerante a su través. La zona de refrigeración 104 define/tiene una o más interfaces de refrigeración, mostrándose una de tales interfaces de refrigeración 106 en esta ilustración esquemática, por la cual la zona de refrigeración se enfrenta hacia la entidad a refrigerar. En algunas formas de realización, uno o más de los bordes estructurales de la zona de refrigeración pueden servir como una interfaz de refrigeración 106, de modo que estén en contacto térmico con la entidad a refrigerar, directa o indirectamente. La zona de refrigeración está conectada a un generador de vacío 108 de manera que permite que el generador de vacío 108 cree y mantenga/controle las condiciones de vacío en la zona de refrigeración 104.

Debe entenderse que el término "generador de vacío" utilizado en el presente documento se refiere a cualquier dispositivo que genere/induzca vacío mediante un efecto activo, por ejemplo, una bomba de vacío. Un ejemplo específico, pero no limitante, de una bomba de vacío es una bomba de vacío de diafragma, puesto que el diafragma proporciona una resistencia requerida a la penetración de líquido en el mismo. El término "condiciones de vacío", tal como se utiliza aquí, se refiere a una presión inferior a la del entorno que lo rodea, normalmente inferior a 101 KPa (1 atm). La presión también puede ser inferior a 90,9 KPa (0,9 atm), inferior a 80,8 KPa (0,8 atm), inferior a 70,7 KPa (0,7 atm), inferior a 60,6 KPa (0,6 atm), inferior a 50,5 KPa (0,5 atm), inferior a 40,4 KPa (0,4 atm), inferior a 30,3 KPa (0,3 atm), inferior a 20,2 KPa (0,2 atm) o inferior a 10,1 KPa (0,1 atm).

El refrigerante se esparce en el sistema y puede estar en fase líquida o en fase gaseosa. El refrigerante entra en la zona de refrigeración 104 en su fase líquida, mientras se expone a condiciones de vacío en la zona de refrigeración. En dichas condiciones, el refrigerante líquido hierve a una temperatura relativamente baja, es decir, una temperatura inferior a la temperatura de ebullición de dicho refrigerante a presión atmosférica. Por consiguiente, el refrigerante pasa a su fase gaseosa mientras absorbe calor en la zona de refrigeración 104, es decir, absorbe la energía térmica de la entidad en la interfaz 106 de la zona de refrigeración 104 (ya sea en contacto directo con la interfaz de refrigeración 106 o ubicada en las proximidades de dicha interfaz). Como se describió anteriormente, la interfaz de refrigeración 106 está definida por al menos uno de los bordes de la zona de refrigeración, por ejemplo, una o más de las paredes internas de la cámara o las de la región respectiva de la línea de flujo.

El refrigerante o agente refrigerante se selecciona de manera que se vaporice a una presión relativamente baja de, por ejemplo, menos de 101 KPa (1 atm) (de aproximadamente 0 KPa (0 atm) a aproximadamente 101 KPa (1 atm); de aproximadamente 0 KPa (0 atm) a aproximadamente 80,8 KPa (0,8 atm); de aproximadamente 0 KPa (0 atm) a aproximadamente 50,5 KPa (0,5 atm); de aproximadamente 0 KPa (0 atm) a aproximadamente 30,3 KPa (0,3 atm); o aproximadamente 30,3 KPa (0,3 atm)), a una temperatura relativamente baja (a una presión de 101 KPa (1 atm)) de por ejemplo, que no supere 40°C (de aproximadamente 0°C a aproximadamente 30°C; de aproximadamente 0°C a aproximadamente 20°C; de aproximadamente 0°C a aproximadamente 10°C; de aproximadamente 5°C a aproximadamente 25°C; de aproximadamente 10°C a aproximadamente 25°C, de aproximadamente 15°C a aproximadamente 25°C, o de aproximadamente 5°C a aproximadamente 20°C). Ejemplos de refrigerantes adecuados con tales características son Novec 7000 o C5F12, pero debe entenderse que la invención no está limitada a ningún refrigerante específico.

El término "aproximadamente", tal como se usa en toda la solicitud, significa que un valor indicado después del término debe considerarse dentro de un intervalo que cubre valores de hasta un 10 % por encima y por debajo del valor indicado.

El término "interfaz de refrigeración", tal como se usa en toda la solicitud, se refiere a cualquier elemento/superficie que absorbe calor de una entidad que se va a refrigerar. La entidad a refrigerar puede ser, por ejemplo, un componente electrónico, un cuerpo humano, el aire de una habitación o un contenedor cerrado, etc. Dicha interfaz de refrigeración (elemento/superficie) puede estar en contacto directo con dicha entidad o en contacto indirecto con ella, por ejemplo, a través de una interfaz o elemento intermedio u otro método de conducción de calor, tal como tubos de refrigeración. Considerando la línea de flujo como un conjunto de tubo, la interfaz de refrigeración puede estar constituida por un revestimiento absorbente de calor en una porción/región del tubo dentro de la zona de refrigeración.

El refrigerante hervido en su fase gaseosa fluye aguas abajo de la línea de flujo 102 hacia una zona de condensación 110, que está definida por una diferencia de presión en dicha zona comparada con la de la zona de refrigeración: la presión en la zona de condensación es mayor que en la zona de refrigeración. La zona de condensación puede ser pasiva, lo que significa que la zona de condensación 110 está bajo condiciones de presión atmosférica, es decir, la presión circundante, o una presión por debajo de la misma, siempre que la zona de condensación 110 esté bajo una presión más alta que la zona de refrigeración 104.

El término "presión circundante" en toda la solicitud se refiere al nivel de presión externo al sistema (típicamente presión ambiental), normalmente aproximadamente 101 KPa (1 atm).

La diferencia de presión entre las condiciones de vacío en la zona de refrigeración y la presión en la zona de condensación puede obtenerse mediante cualquier mecanismo de restricción de flujo adecuado conocido. Esto puede conseguirse usando la variación de la sección transversal de la línea de flujo 102 en las diferentes regiones de la misma, o usando elementos adicionales tales como orificio(s), válvula(s) unidireccional(es), etc.

La zona de condensación 110 también puede ser activa, es decir, zona presurizada mantenida por un condensador.

El refrigerante se condensa a su fase líquida dentro de la zona de condensación 110, emitiendo el calor previamente absorbido al entorno o a través de un intercambiador de calor (por ejemplo, un intercambiador de calor de placas). La zona de condensación puede configurarse para que tenga una conductividad térmica relativamente alta al objeto de emitir de ese modo de modo eficiente el calor absorbido. Para acelerar el intercambio de calor en la zona de condensación 110, se puede aplicar un ventilador o cualquier otro conjunto de refrigeración para eliminar el calor que se emite en la zona de condensación 110 desde la proximidad de la zona de condensación, es decir, para eliminar el aire caliente. Dicho conjunto de refrigeración puede ser parte del sistema de refrigeración 100 y, por ejemplo, puede fijarse a la línea de flujo en o cerca de la zona de condensación 110, o puede acoplarse a ella de forma extraíble. El refrigerante sigue fluyendo entonces y, en algunas formas de realización, puede almacenarse opcionalmente en un depósito 111, tal como se ejemplifica en la Fig. 2, antes de la entrada de vuelta a la zona de refrigeración 104 para comenzar un nuevo ciclo.

En la Fig. 2 se ejemplifica una forma de realización más detallada del sistema de refrigeración 100. Para facilitar la comprensión, se utilizan los mismos números de referencia para identificar los componentes comunes en todos los ejemplos. Así, en este ejemplo, el sistema de refrigeración 100 incluye una línea de flujo de circuito cerrado para que el refrigerante fluya a su través mientras permite su transición entre su fase líquida y gaseosa; y zonas de refrigeración y condensación 104 y 110 dispuestas en una relación separada a lo largo de la línea de flujo; y un generador de vacío 108 asociado a la zona de refrigeración 104.

La interfaz de refrigeración 106 en este ejemplo no limitante está en contacto directo con la entidad 112 a refrigerar. La entidad que necesita ser refrigerada puede estar seleccionada, en un ejemplo no limitante, de: CPU, GPU, el cuerpo (humano) de un sujeto, órganos corporales, tejidos y diferentes productos farmacéuticos. La entidad 112 también puede estar en contacto directo con el refrigerante, de modo que el refrigerante se vaporice sobre ella, es decir, el refrigerante cambia su fase de líquido a gas mientras contacta directamente con la entidad 112 que se está refrigerando. En una forma de realización específica, la entidad 112 que está en contacto directo con el líquido refrigerante es un componente electrónico tal como una CPU o un chip de silicio.

Esto se ejemplifica en la Fig. 6, que muestra una zona de refrigeración 604, definida por el interior de un recipiente sellado 602. El recipiente 602 tiene paredes 614 y tiene una entrada de líquido 603 y una salida de gas 606 conectadas en comunicación de paso de fluido con la zona de refrigeración 604 dentro del contenedor 602 para permitir la entrada de refrigerante líquido a la zona de refrigeración 604 y la salida de vapor de refrigerante fuera de la zona de refrigeración 604. El contenedor sellado 602 sirve como tapa sellada o cubierta sellada para una parte de un componente electrónico 608 que necesita ser refrigerado, tal como una pastilla de silicio, ubicada en un sustrato 610. El contenedor 602 está provisto de un elemento de sellado 612 dentro del área de contacto entre el sustrato 610 y las paredes del contenedor 614 para permitir la creación de vacío o vacío parcial dentro de la región interna del contenedor 602, es decir, en la zona de refrigeración. El refrigerante 616 que es introducido en el contenedor 602 (zona de refrigeración 604) a través de la entrada de líquido 604, entra en contacto directamente con el componente electrónico, absorbe su calor hasta que se vaporiza y sale del contenedor a través de la salida de gas 606. Cabe señalar que los principios de la invención permiten la implementación del sistema de refrigeración en una unidad muy pequeña y utilizando una presión de trabajo relativamente baja, lo que permite que el sistema se use como un refrigerador sobre el silicio (generalmente, un refrigerador sobre un chip).

Volviendo ahora a la Fig. 2, la temperatura de la entidad 112 y/o la temperatura de la interfaz de refrigeración 106 pueden medirse/monitorearse mediante un sensor de temperatura 114, tal como un termopar. El termopar 114 está conectado (mediante transmisión de señal por cable o inalámbrica de manera conocida) a una unidad de control 116. Esta última puede ser parte del sistema o puede ser un dispositivo externo (ordenador), en cuyo caso el sistema 100 tiene un transmisor apropiado para transmitir datos (por ejemplo, condiciones de temperatura) a la unidad de control remoto. La unidad de control 116 es típicamente un ordenador/dispositivo electrónico que incluye, entre otras cosas, una memoria 120, una interfaz de usuario 122, un procesador de datos 118, así como utilidades de entrada y salida de datos. En algunas formas de realización, la unidad de control 116 también puede incluir un controlador de vacío 119 configurado y operable para activar y desactivar el funcionamiento del generador de vacío 108 para alcanzar y mantener la temperatura deseada de la entidad 112 y/o las condiciones ambientales. Con este fin, se monitorean las condiciones de temperatura en la proximidad de la interfaz de refrigeración (como se describió antes), y el procesador usa estos datos para operar el controlador de vacío 119. Por tanto, la operación del generador de vacío puede administrarse de acuerdo con los datos proporcionados por el termopar 114 o cualquier otro sensor, para mantener la entidad 112 en un intervalo deseado de temperaturas. El intervalo de temperaturas que puede obtener el sistema de refrigeración de la presente invención puede variar de aproximadamente -20°C a aproximadamente 40°C, por ejemplo, -20°C a aproximadamente 30°C, -20°C a aproximadamente 25°C, de aproximadamente -15°C a aproximadamente 20°C, de aproximadamente -10°C a aproximadamente 20°C, de aproximadamente -5°C a aproximadamente 20°C, de aproximadamente 0°C a aproximadamente 20°C, de aproximadamente 0°C a aproximadamente 15°C, de aproximadamente -5°C a aproximadamente 15°C, de aproximadamente -5°C a aproximadamente 10° C, de aproximadamente -5°C a aproximadamente de 5°C, o temperaturas más altas tales como de 40°C a aproximadamente 50°C.

El funcionamiento del generador de vacío 108 puede ser en comandos concomitantes de aumentar la carga de trabajo y/o activar una interfaz de refrigeración paralela adicional como también se describirá a continuación. Cabe destacar que el sistema de refrigeración 100 está funcionando y refrigerando también durante los intervalos de tiempo en los que el generador de vacío está desactivado, aunque con menor eficiencia. Una fuente de energía 124 está suministrando energía a la unidad de control 116. La energía al sistema puede ser suministrada por una fuente de energía externa, es decir, conectada directamente a la red eléctrica principal o mediante el uso de una batería, es decir, una fuente de energía portátil. La fuente de energía 124 de la unidad de control 116 también puede servir como fuente de energía para el generador de vacío 108, o el generador de vacío puede estar asociado con su propia fuente de energía (no mostrada).

El sistema de refrigeración 100 tiene diferentes presiones a lo largo de diferentes zonas de la línea de flujo 102. En otras palabras, las zonas funcionalmente diferentes (zonas de refrigeración y condensación) están definidas por regiones de diferente presión a lo largo de la línea de flujo. La diferencia de presión puede conseguirse mediante un mecanismo de restricción de flujo, definido por una geometría/forma de la línea de flujo de circuito cerrado (o al menos una parte de la misma), como secciones transversales variables a lo largo de la línea de flujo de circuito cerrado que crean zonas de restricción de flujo y/o geometría curvilínea de la cavidad interna de la línea de flujo; o puede obtenerse mediante la disposición de elementos de restricción (elementos físicos).

Un elemento de restricción puede ser, por ejemplo, una válvula unidireccional, un orificio(s) o un cuerpo hueco que tiene una sección transversal variable configurada para crear un flujo turbulento. En este ejemplo específico no limitante, el mecanismo de restricción está constituido por elementos de restricción 126 en forma de válvulas ubicadas aguas abajo de la zona de refrigeración 104 y aguas arriba de la zona de condensación 110 y pueden estar ubicadas en cualquier lugar a lo largo de este camino. En algunas otras formas de realización, elementos de restricción suplementarios 126 pueden estar ubicados a lo largo de la línea de flujo para obtener diferentes presiones o para otros fines, tales como el control del flujo del refrigerante. En este ejemplo, tales elementos suplementarios 128 (por ejemplo, un orificio) están ubicados entre las zonas de condensación y de refrigeración, para que estén aguas arriba de la zona de refrigeración 104 y aguas abajo de la zona de condensación 110, mantener la diferencia de presión entre las zonas de condensación y refrigeración, y controlar el flujo del refrigerante.

Ejemplos de dichos mecanismos/conjuntos de restricción 128 se ejemplifican más específicamente en las Figs. 3A-3D. El primer ejemplo posible del conjunto de restricción se ejemplifica en las Figs. 3A-3B. El conjunto de restricción 128 comprende una unidad de soporte 129 y un elemento de sellado 132 desplazable entre su posición extraída operativa en la entrada 134 de la unidad 129 en la que restringe el flujo de refrigerante hacia la zona de refrigeración, y su posición no operativa/retraída en la que no influye en el flujo de refrigerante a la zona de refrigeración. Con este fin, el conjunto 128 incluye un resorte 130 que por un extremo está fijado a la unidad de soporte 129 y por su extremo opuesto está unido al elemento de sellado 132. El resorte 130 en su estado suelto, como se presenta en la Fig. 3A, está manteniendo el elemento de sellado 132 apretado a la entrada 134 impidiendo que el refrigerante fluya hacia la zona de refrigeración 104. Cuando la diferencia de presión entre la zona de refrigeración 104 y el camino aguas arriba de la línea de flujo 102 está alcanzando un valor predeterminado, el resorte comienza a comprimirse, como se presenta en la Fig. 3B y, por lo tanto, permitir que el refrigerante fluya a través de la entrada 134 y la salida 136 de la unidad 129 hacia la zona de refrigeración 104. El refrigerante vaporizado formado en la zona de refrigeración 104 fluye aguas abajo para llegar a la zona de condensación 110 como se ha descrito anteriormente (no mostrada).

El segundo ejemplo no limitante del conjunto de restricción se ejemplifica en las Figs. 3C-3D. El conjunto de restricción de este ejemplo específico comprende un cuerpo 150 cuyo interior está configurado para definir un canal/camino de flujo curvilíneo entre una entrada 151 y una salida 153 del cuerpo. En este ejemplo específico, esto se consigue proporcionando una pluralidad de (o generalmente al menos una) aleta(s) 152, cada una de las cuales sobresale de la superficie/pared interna del cuerpo. Como se muestra en la figura, el conjunto de restricción puede incluir un conjunto de aletas 152 dispuestas en una relación separada a lo largo de al menos una parte del cuerpo. El cuerpo 150 normalmente es alargado y puede tener cualquier forma de sección transversal adecuada, tal como rectangular, ovalada, etc. Las aletas 152 pueden extenderse desde superficies internas opuestas del cuerpo, por ejemplo, desde una superficie superior 156 y una superficie inferior 158 del cuerpo 150, formando un camino de "laberinto" para un líquido 154, por ejemplo, un refrigerante, que entra en el cuerpo a través de la entrada 151 y fluye a través de él y sale a través de la salida 153. Tal configuración crea un camino de flujo generalmente curvilíneo que proporciona un flujo turbulento del nivel requerido de turbulencia 151, creando así una fuerza de restricción que resiste la presión del refrigerante líquido que se deriva de la zona de condensación 110 y ralentizando el flujo del líquido aguas abajo, es decir, a la zona de refrigeración 104 (no mostrada) según un perfil de caudal deseado. El perfil del caudal, para una geometría dada de la trayectoria del flujo, se puede ajustar mediante la forma y/o el tamaño de las aletas 152 y su disposición relativa entre sí, creando así diferentes condiciones para las turbulencias (niveles de turbulencia) que tienen diferentes fuerzas de resistencias. Las aletas pueden tener cualquier forma de sección transversal, por ejemplo, una forma triangular como se ejemplifica en la Fig. 3C o rectangular como se ejemplifica en la Fig. 3D. Además, la Fig. 3C y la Fig. 4C ejemplifican dos disposiciones de las aletas 152, en las que las aletas están dispuestas una al lado de la otra y separadas entre sí, respectivamente. El perfil de caudal del líquido 154 también se puede controlar manteniendo/estableciendo de forma controlada la diferencia de presión entre la zona de condensación 110 y la zona de refrigeración 104 (por ejemplo, controlando el funcionamiento de la bomba de vacío y/o el funcionamiento del condensador, si lo hay).

Debido al hecho de que la invención utiliza una presión de trabajo relativamente baja del sistema, el sistema es más flexible a las composiciones del material del cuerpo 150 y de las aletas 152 y, por lo tanto, pueden estar realizados en materiales no rígidos, como plástico, polímero, silicio, pero también pueden estar realizados en materiales rígidos, como metales para soportar mayor presión o menor mantenimiento.

En otra forma de realización del sistema de refrigeración 100, ejemplificado en la Fig. 4, el sistema 100 incluye una pluralidad de (generalmente al menos dos) zonas de refrigeración 104 que tienen interfaces de refrigeración 106, todas asociadas con la zona de condensación 110 común. Tres de tales zonas de refrigeración 104 se muestran en estos ejemplos no limitantes. Sin embargo, debe entenderse que los principios de la invención no están limitados a ningún número de zonas de refrigeración. El refrigerante líquido, subsiguiente al flujo a través de la zona de condensación 110, fluye adicionalmente a través de un divisor 138 que divide el refrigerante líquido para alimentar las zonas de refrigeración 104 con una cantidad adecuada de refrigerante mientras mantiene las condiciones de vacío dentro de las zonas de refrigeración 104. El divisor puede ser controlado (por la unidad de control 116) para alimentar el refrigerante selectivamente solo a algunas de las zonas de refrigeración 104. Además, el divisor ayuda a mantener la sostenibilidad del sistema de refrigeración 100 en el caso de una zona de refrigeración 104 inactiva debido a un mal funcionamiento o inactivación intencionada.

Los siguientes son algunos ejemplos específicos pero no limitantes de cómo se puede utilizar el sistema de refrigeración de la invención para refrigerar diversas entidades.

La Fig. 5A ilustra el uso del sistema de refrigeración descrito anteriormente para refrigerar un ordenador o un componente que genera calor en el mismo. La Fig. 5A muestra la parte trasera de un ordenador 200 con un ventilador 202 estándar montado en el mismo. El sistema de refrigeración está parcialmente montado dentro del ordenador (y, por lo tanto, no se ve en la Fig.), de modo que la interfaz o interfaces de refrigeración están ubicadas en las cercanías (en estrecho contacto con) los componentes que generan calor, tal como la CPU o GPU. Se muestran dos porciones de los tubos de refrigerante 102A y 102B (que forman la línea de flujo de circuito cerrado 102 descrita anteriormente), una que lleva refrigerante líquido a la interfaz de refrigeración dentro del ordenador y otra que conduce vapor de refrigerante desde la interfaz de refrigeración a la región del condensador 110A ubicada fuera del ordenador, formando una parte exterior del sistema de refrigeración 100. La flexibilidad de los tubos permite la ubicación de dicha parte exterior en cualquier ubicación y orientación, proporcionando así infinitas configuraciones de montaje del sistema de refrigeración 100 con el ordenador.

Tal como se ilustra en la Fig. 5B, el sistema de refrigeración de la invención se puede usar para refrigerar un refrigerador 300 o una caja de reparto para refrigerar diferentes entidades almacenadas en el mismo. La Fig. 5B muestra una interfaz de usuario 122 del sistema de refrigeración (la unidad de control) ubicada en la sección o secciones exteriores del refrigerador. La interfaz de usuario normalmente puede incluir una pantalla (por ejemplo, una pantalla LCD) y botones de operación para operar el sistema de refrigeración (por ejemplo, activar/desactivar el sistema de refrigeración). En esta configuración, todos los componentes del sistema de refrigeración están ubicados dentro del refrigerador, de modo que las interfaces de refrigeración absorben calor del espacio interno del refrigerador, refrigerando así su interior. El calor absorbido se transfiere seguidamente a través de perforaciones de ventilación 140 dedicadas. Como se ilustra en la Fig. 5C, el sistema de refrigeración se puede usar para reducir la temperatura corporal, por ejemplo, durante el entrenamiento o la cirugía. La Fig. 5C muestra que el sistema de refrigeración 100 puede ser portátil para que lo lleve una persona. Para ello, el sistema utiliza baterías como fuente de alimentación. Como se ve en la Fig. 5C, la interfaz o interfaces de refrigeración se sujetan en una ubicación deseada en la cabeza del usuario mediante una correa dedicada, donde dicha interfaz o interfaces de refrigeración pueden integrarse dentro de dicha correa o simplemente sujetarse por ella. La interfaz o interfaces de refrigeración pueden estar en contacto directo con la piel o, a través de un medio intermedio. Se muestran dos tubos de refrigerante para, respectivamente, conducir refrigerante líquido a la interfaz o interfaces de refrigeración alrededor de la cabeza del usuario y conducir vapor de refrigerante desde dicha interfaz o interfaces de refrigeración a la región del condensador, por ejemplo, ubicado en la mochila que lleva el usuario. Cabe señalar que la interfaz de refrigeración se puede colocar en la frente, el pecho, los brazos, las piernas y/o cualquier otro órgano del sujeto que se va a refrigerar. La flexibilidad de los tubos permite el libre movimiento de la cabeza del usuario, proporcionando así el máximo confort del mismo. Cabe señalar que dicho sistema de refrigeración portátil 100 está diseñado para ser lo suficientemente ligero para que el usuario lo lleve puesto, de modo que pueda ser utilizado cómodamente, por ejemplo, por soldados, excursionistas, deportistas o cualquier otra persona que trabaje bajo condiciones de calor o tensión.

Por tanto, la presente invención proporciona un enfoque novedoso para la refrigeración rápida y efectiva de diversas entidades usando una configuración de sistema relativamente simple. Los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que se pueden aplicar diversas modificaciones y cambios a las formas de realización de la invención descritas anteriormente sin apartarse de su alcance definido en y por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestión térmica (100) para refrigerar una entidad (112), comprendiendo el sistema (100):

(i) una línea de flujo de fluido de circuito cerrado (102) para el flujo de un refrigerante mientras se transfiere entre sus fases líquida y gaseosa, mientras que entra en contacto directamente con la entidad a refrigerar, donde dicha línea de flujo de circuito cerrado (102) está configurada para proporcionar una diferencia de presión entre diferentes zonas a lo largo del camino de circuito cerrado;

(ii) al menos una zona de refrigeración (104) ubicada dentro de dicha línea de flujo (102) y que comprende al menos una interfaz de refrigeración (106), donde dicha interfaz de refrigeración (106) incluye al menos una parte de dicha entidad (112) a refrigerar;

(iii) una unidad generadora de vacío (108) operable para crear y mantener condiciones de vacío en la zona de refrigeración (104) para así reducir la temperatura de vaporización de dicho refrigerante ubicado en la zona de refrigeración (104); y

(iv) una zona de condensación separada de la interfaz de refrigeración (106) aguas abajo de la misma con respecto a una dirección del flujo de refrigerante desde la zona de refrigeración (104) a lo largo de dicho camino de circuito cerrado donde dicho refrigerante se condensa en fase líquida,

donde la operación de dicho generador de vacío (108) y la configuración de dicha línea de flujo (102) proporcionan una mayor presión en la zona de condensación que en la zona de refrigeración y la temperatura de vaporización reducida del refrigerante en dicha interfaz de refrigeración (106) permitiendo que la interfaz de refrigeración (106) sea refrigerada hasta una temperatura deseada por medio del calor latente, y la condensación de refrigerante vapor en dicha zona de condensación.

2. El sistema (100) de la reivindicación 1, donde dicha línea de flujo (102) comprende al menos un mecanismo de restricción que comprende al menos uno de los siguientes: un orificio, una válvula unidireccional y una sección transversal variable de dicha línea de flujo de circuito cerrado (102); proporcionando dicho al menos un mecanismo de restricción dicha diferencia de presión entre las diferentes zonas,

donde dicho mecanismo de restricción:

(i) está configurado y es operable para que influya en el paso del líquido a través del mismo, de modo que la presión del líquido que entra en el mecanismo de restricción sea mayor que la del líquido que sale, y (ii) comprende un cuerpo que define un camino de flujo de líquido a través del mismo entre su entrada y salida, dicho cuerpo está opcionalmente configurado para definir una geometría curvilínea de dicho camino de flujo para obtener un flujo turbulento del líquido a lo largo de dicho camino de flujo.

3. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde la zona de condensación está definida por una unidad condensadora para proporcionar de ese modo presión en la unidad condensadora incrementada por encima de la presión circundante.

4. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además una unidad de control configurada y operable para proporcionar control automático de la operación de dicho generador de vacío (108).

5. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una pluralidad de interfaces de refrigeración (106).

6. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el generador de vacío (108) es una bomba de vacío de diafragma.

7. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el generador de vacío (108) es: (i) conectable a una fuente de alimentación externa; y/o (ii) está configurado para operar con una batería portátil.

8. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, configurado como una unidad portátil, y opcionalmente para que pueda ser llevado por un sujeto para refrigerar al menos una parte del mismo en las proximidades de la interfaz de refrigeración (106).

9. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende además una entidad (112) a refrigerar asociada con el mismo, estando seleccionada dicha entidad (112) a refrigerar de: CPU, GPU, o cualquier otro componente electrónico que genere calor; y un ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico que genere calor.

10. Un método no terapéutico para refrigerar una entidad (112) utilizando el sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, comprendiendo el método las etapas de:

- proporcionar un refrigerante en una línea de flujo de circuito cerrado (102);

- aplicar de forma controlable vacío parcial, en una zona de refrigeración (104), sobre una porción de dicho refrigerante para inducir su vaporización;

- diferenciar la presión a lo largo de dicha línea de flujo de circuito cerrado (102) para definir una zona de condensación, permitiendo de este modo que el refrigerante vaporizado fluya aguas abajo de dicha zona de condensación con diferente presión de la zona de refrigeración (104), condensando dicho refrigerante en forma de vapor en la zona de condensación a una fase líquida, donde dicha condensación se obtiene ya sea (i) exponiendo el refrigerante vaporizado a la presión circundante, o (ii) condensando el refrigerante vaporizado a una presión mayor que la presión circundante; y

- dejar que dicho líquido refrigerante condensado fluya de vuelta a dicha zona de refrigeración (104).

11. El método de la reivindicación 10, donde dicha diferenciación de presión es proporcionada por al menos uno de los siguientes: orificios, válvulas unidireccionales y secciones transversales variables a lo largo de la línea de flujo de circuito cerrado (102).

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, que comprende monitorear la temperatura de dicha entidad (112) a refrigerar y operar dicha aplicación controlable del vacío parcial.

13. El sistema (100) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, donde la línea de flujo de líquido de circuito cerrado (102) comprende un dispositivo de restricción de flujo ubicado en al menos una parte de la línea de flujo (102), comprendiendo dicho dispositivo de restricción de flujo:

- un cuerpo hueco configurado para permitir el flujo de líquido a través de una cavidad interna del mismo entre una entrada y una salida del cuerpo, teniendo dicho cuerpo hueco una forma y geometría predeterminadas de la cavidad interna del mismo a través de la cual fluye el líquido, y

- una disposición de al menos dos aletas que se proyectan desde una superficie interna del cuerpo para influir en el flujo del líquido y obtener un flujo turbulento del mismo en el interior del cuerpo, estando seleccionadas dicha forma y geometría predeterminadas de la cavidad interna y dicha disposición de las al menos dos aletas para proporcionar un nivel deseado de turbulencia y un perfil de caudal deseado.