ES2677347T3

ES2677347T3 - Intercambiador de calor, aparato de ciclo de refrigeración y acondicionador de aire

Info

Publication number: ES2677347T3
Application number: ES09804999.2T
Authority: ES
Inventors: Sangmu Lee; Akira Ishibashi; Takuya Matsuda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: EP2317269A1; CN102112838B; EP2317269A4; US20110113820A1; JP2010038502A; EP2317269B1; CN102112838A; WO2010016516A1

Abstract

Un intercambiador de calor (1), que comprende una pluralidad de aletas (10) para expandir un área para el intercambio de calor y un tubo (20) de transferencia de calor, en el que se disponen crestas altas (22A) formadas con una altura predeterminada en diez a veinte filas en una cara interna de dicho tubo de modo que los intervalos de dichas crestas altas son iguales y se proporcionan crestas bajas (22B) formadas una al lado de otra con una altura menor que dichas crestas altas (22A) en dos a seis filas entre dicha cresta alta (22A) y dicha cresta alta (22A) en dicha cara interna del tubo, en espiral con respecto a una dirección axial del tubo, en donde la pluralidad de aletas (10) se une mediante presurización y realización de la expansión del tubo desde un lado de la cara interna de dicho tubo (20) de transferencia de calor, y en donde una superficie externa de dicho tubo de transferencia de calor después de la expansión es un polígono y las alturas de dichas crestas altas (22A) son de 0,10 a 0,26 mm.

Description

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DESCRIPCION

Intercambiador de calor, aparato de ciclo de refrigeracion y acondicionador de aire Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un tubo de transferencia de calor o similares para un intercambiador de calor en el que se proporciona una ranura en una cara interna del tubo.

Antecedentes de la tecnica

En un intercambiador de calor utilizado para un aparato de refrigeracion, un acondicionador de aire, una bomba de calor y similares en general, un tubo de transferencia de calor en el que se forma una ranura en una cara interna se dispone con respecto a una pluralidad de aletas alienadas con un intervalo predeterminado para penetrar un agujero pasante proporcionado en cada aleta. El tubo de transferencia de calor se convierte en una parte de un circuito refrigerante en un aparato de ciclo de refrigeracion, y un refrigerante (fluido) fluye a traves del interior del tubo.

La ranura en la cara interna del tubo se procesa de modo que una direccion axial del tubo y una direccion que se extiende a la ranura forman un angulo predeterminado. Aqm, la cara interna del tubo tiene rebajes y crestas al formar la ranura. Un espacio en una porcion de rebaje se denomina una porcion de ranura, mientras que una porcion de cresta formada por las paredes laterales de las ranuras adyacentes se denomina una porcion de cresta.

El refrigerante que fluye a traves del tubo de transferencia de calor anterior cambia su fase (condensacion o evaporacion) a traves del intercambio de calor con el aire exterior al tubo de transferencia de calor o similares. Para realizar este cambio de fase eficientemente, se ha mejorado el rendimiento de transferencia de calor del tubo de transferencia de calor mediante el incremento en un area de superficie dentro del tubo, el efecto de agitacion del fluido por la porcion de ranura, el efecto de retencion de pelfcula lfquida entre las porciones de ranura a traves de una accion capilar de la porcion de ranura y similares (vease el Documento 1 de la Patente, por ejemplo).

Documento de la tecnica anterior

Documento de patente

Documento de patente 1

La Publicacion de Solicitud de Patente Japonesa No Examinada N° 60 -142195 (pagina 2, Figura 1)

Descripcion de la Invencion

El documento JP 2001 133 182 A describe una tubena de transferencia de calor con una superficie interna ranurada para incrementar el rendimiento de transferencia de calor en las tubenas mientras se presiona la deformacion de una aleta en un proceso de extension de tubenas cuando se incorporan en un intercambiador de calor.

El documento US 6,298,909 B1 describe un tubo de intercambio de calor que tiene una superficie interna ranurada. Una superficie circunferencial interna de un tubo de metal se forma con aletas dobladas en porciones de doblado en zigzag y extendiendose consecutivamente alrededor de una direccion circunferencial de la superficie circunferencial interna. En al menos una parte de unas porciones de doblado de las aletas, la altura de las aletas se establece en 30 a 90% de la altura de las aletas excluyendo las porciones de doblado.

El documento US 2007/0089868 A1 tambien describe tal tubo de intercambio de calor ejemplar.

Problemas a resolver por la invencion

El tubo de transferencia de calor de la tecnica anterior mencionado anteriormente utiliza un metal tal como cobre o aleacion de cobre como material en general. En la fabricacion de un intercambiador de calor, se ha practicado un metodo de expansion de tubo mecanico en el que una bola de expansion del tubo se empuja dentro de un tubo para expandir el tubo de transferencia de calor desde el interior para poner la aleta y el tubo de transferencia de calor en contacto cercano y unirlos. Sin embargo, en este momento, la porcion de cresta es aplastada por la bola de expansion del tubo, la perdida de presion en el tubo se incrementa, y el rendimiento de transferencia de calor en el tubo se reduce, lo cual son problemas.

La presente invencion se hizo para resolver los problemas anteriores y tiene un objetivo de proporcionar un intercambiador de calor con un tubo de transferencia de calor que puede obtener un rendimiento de transferencia de calor predeterminado sin incrementar una perdida de presion en el tubo, un aparato de ciclo de refrigeracion que utiliza el intercambiador de calor y similares, asf como un acondicionador de aire que utiliza dicho aparato de ciclo de refrigeracion.

Medios para resolver los problemas

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Un intercambiador de calor segun la presente invencion que comprende una pluralidad de aletas para expandir un area para el intercambio de calor y un tubo de transferencia de calor, en donde el tubo de transferencia de calor tiene crestas altas formadas con una altura predeterminada en diez a veinte filas y dispuestas en una cara interna de dicho tubo de modo que los intervalos de dichas crestas altas son iguales y crestas bajas formadas una al lado de otra con una altura menor que las crestas altas en dos a seis filas entre la cresta alta y la cresta alta, en espiral con respecto a una direccion axial del tubo en una cara interna del tubo. La pluralidad de aletas se une mediante presurizacion y realizacion de la expansion del tubo desde un lado de la cara interna del tubo de transferencia de calor, en donde una superficie externa de dicho tubo de transferencia de calor despues de la expansion es un polfgono y las alturas de las crestas altas son de 0,10 a 0,26 mm.

Ventajas

Segun el tubo de transferencia de calor de la presente invencion, dado que la porcion de cresta en la ranura en la cara interna del tubo del tubo de transferencia de calor esta constituida por crestas altas y crestas bajas, cuando el tubo se expande mediante un metodo de expansion de tubo mecanico, la bola de expansion del tubo se pone en contacto con las crestas altas, sus porciones superiores son aplastadas por aproximadamente 0,04 mm y se vuelven planas y se reducen sus alturas de cresta, pero dado que las alturas de las crestas bajas son menores que las de las crestas altas por 0,04 mm o mas, las crestas bajas no se deforman y se puede mejorar el rendimiento de transferencia de calor en el tubo sin incrementar la perdida de presion en comparacion con un tubo de transferencia de calor de la tecnica anterior. Tambien, si el tubo de transferencia de calor se expande, la cara externa del tubo de transferencia de calor se procesa en una forma poligonal, lo que puede suprimir la recuperacion elastica en el tubo de transferencia de calor para mejorar la adhesion entre el tubo de transferencia de calor y la aleta, lo que es excelente en eficiencia.

Breve descripcion de los dibujos

[Figura 1] La Figura 1 es un diagrama que ilustra un intercambiador de calor 1 segun la Realizacion 1 de la presente invencion.

[Figura 2] La Figura 2 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo de un tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 1.

[Figura 3] La Figura 3 es un diagrama que ilustra un estado de expansion del tubo mediante un metodo de expansion de tubo mecanico.

[Figura 4] La Figura 4 es una grafica que ilustra una relacion entre el numero de filas de una cresta alta 22A y una tasa de intercambio de calor.

[Figura 5] La Figura 5 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo de un tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 2 de la presente invencion.

[Figura 6] La Figura 6 es una grafica que ilustra una relacion entre una diferencia entre una porcion de ranura 21 y una porcion de cresta 22 y una tasa de intercambio de calor despues de la expansion del tubo.

[Figura 7] La Figura 7 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 3 de la presente invencion.

[Figura 8] La Figura 8 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 4 de la presente invencion.

[Figura 9] La Figura 9 es una grafica que ilustra una relacion entre un angulo a del vertice de la cresta alta 22A y una tasa de intercambio de calor.

[Figura 10] La Figura 10 es un diagrama de configuracion de un acondicionador de aire segun la Realizacion 5 de la presente invencion.

Mejor modo de llevar a cabo la invencion

Realizacion 1

La Figura 1 es un diagrama que ilustra un intercambiador de calor 1 segun la Realizacion 1 no cubierto por la presente invencion. En la Figura 1, el intercambiador de calor 1 es un intercambiador de calor de tubo de aletas ampliamente utilizado como un evaporador y un condensador de un aparato de refrigeracion, un acondicionador de aire y similares. La Figura 1(a) es una vista en perspectiva cuando el intercambiador de calor 1 se corta en una direccion vertical, mientras que la Figura 1(b) ilustra una parte de una seccion.

El intercambiador de calor 1 esta configurado por una pluralidad de aletas 10 para el intercambiador de calor y los tubos 20 de transferencia de calor. Los tubos 20 de transferencia de calor se proporcionan con respecto a las aletas 10 dispuestas en plural con un intervalo predeterminado para penetrar a traves de los agujeros proporcionados en cada aleta 10. El tubo 20 de transferencia de calor se convierte en una parte de un circuito refrigerante en un aparato

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de ciclo de refrigeracion, y un refrigerante fluye a traves del interior del tubo. Transmitiendo el calor del refrigerante que fluye a traves del interior del tubo 20 de transferencia de calor y el aire que fluye fuera a traves de las aletas 10, un area de transferencia de calor para convertirse en una cara de contacto con el aire se expande, y el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire se puede realizar eficientemente.

La Figura 2 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 1. La Figura 2 amplfa una porcion de A en la Figura 1. La Figura 2(a) ilustra un estado antes de la expansion del tubo, mientras que la Figura 2(b) ilustra un estado despues de la expansion del tubo. La cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor de esta realizacion tiene una porcion de ranura 21 y una porcion de cresta 22 al formar ranuras. La porcion de cresta 21 esta constituida por dos tipos de porciones de cresta: una cresta alta 22A y una cresta baja 22B. Aqm, una altura de la cresta baja 22B es menor que la de la cresta alta 22A por 0,04 mm o mas. Sin embargo, si una diferencia entre la cresta alta 22A y la cresta baja 22B es demasiado grande (si la cresta baja 22B es demasiado baja), hay una posibilidad de que el rendimiento de transferencia de calor se reduzca tal como una disminucion en un area de superficie dentro del tubo o similares, y la diferencia se supone proxima a 0,04 mm en esta realizacion.

La Figura 3 es un diagrama que ilustra un estado de expansion del tubo mediante un metodo de expansion de tubo mecanico. En el intercambiador de calor 1 en esta realizacion, primero, una parte central en la direccion longitudinal se dobla en forma de horquilla con un paso de doblado predeterminado para fabricar una pluralidad de tubos de horquilla para convertirse en los tubos 20 de transferencia de calor. Despues de que el tubo de horquilla se haga pasar a traves de un agujero pasante de la aleta 10, el tubo de horquilla se expande mediante el metodo de expansion de tubo mecanico, y el tubo 20 de transferencia de calor se pone en contacto cercano con la aleta 10 y se une. El metodo de expansion de tubo mecanico es un metodo en el que una varilla 31 que tiene una bola 30 de expansion del tubo con un diametro ligeramente mayor que un diametro interno del tubo 20 de transferencia de calor en una punta se hace pasar a traves del interior del tubo 20 de transferencia de calor para expandir un diametro externo del tubo 20 de transferencia de calor y ponerlo en contacto cercano con la aleta 10.

Cuando se expande el tubo mediante el metodo de expansion de tubo mecanico, a traves de un contacto con la bola 30 de expansion del tubo, se aplasta una porcion superior de la cresta de la cresta alta 22A para hacerse plana, y se reduce la altura de la cresta. Por otro lado, dado que una porcion superior de la cresta de la cresta baja 22B es menor que una altura de la cresta alta 22A a ser aplastada por 0,04 mm o mas, no se produce deformacion. Dado que se aplica una presion a la porcion de la cresta alta 22A para expandir el tubo en lugar de aplicarse a todas las porciones de cresta en el tubo para insertar la bola 30 de expansion del tubo como antes, la cara externa del tubo de transferencia de calor se procesa en una forma poligonal. Por lo tanto, se puede suprimir la recuperacion elastica del tubo de transferencia de calor. Como resultado, se mejora la adhesion entre el tubo de transferencia de calor y la aleta, y se puede mejorar la eficiencia en el intercambio de calor.

La Figura 4 es una grafica que ilustra una relacion entre el numero de filas de las crestas altas 22A y una tasa de intercambio de calor. En la Figura 2, las crestas altas 22A y las crestas bajas 22B se muestran alternativamente para explicacion en esta realizacion, pero en realidad, en la cara interna del tubo 20 de transferencia de calor, se forman en espiral de diez a veinte filas de crestas altas 22A en sucesion en la direccion axial. Despues, ademas, se forman de dos a seis filas de crestas bajas 22B entre la cresta alta 22A y la cresta alta 22A.

Como se describio anteriormente, en el intercambiador de calor 1, se establece de diez a veinte filas de las crestas altas 22A del tubo 20 de transferencia de calor porque cuando el tubo se expande, la bola 30 de expansion del tubo se pone en contacto con la cresta alta 22A, su parte superior es aplastada aproximadamente por 0,04 mm y se vuelve plana, y se reduce la altura de la cresta, pero si el numero de filas de las crestas altas 22A del tubo 20 de transferencia de calor es menor que 10, la parte superior de la cresta de la cresta baja 22B tambien se aplasta para hacerse plana, y se reduce el rendimiento de transferencia de calor en el tubo. Tambien, si el numero de filas de las crestas altas se establece a no menos de 20, se disminuye el numero de filas de las crestas bajas 22B, y se reduce el rendimiento de transferencia de calor en el tubo.

Como se describio anteriormente, segun el intercambiador de calor 1 de la Reivindicacion 1, la porcion de cresta 22 de la cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor esta constituida por dos tipos de porciones de cresta, es decir, las crestas altas 22A que tienen una altura predeterminada y las crestas de cresta baja 22B mas bajas que la cresta alta 22A por 0,04 mm o mas, las crestas altas 22A se proporcionan en diez a veinte filas en la cara interna del tubo, y las crestas bajas 22B se proporcionan en dos a seis filas entre la cresta alta 22A adyacente y la cresta alta 22A, de modo que se puede mejorar el rendimiento de transferencia de calor en el tubo 20 de transferencia de calor. Tambien, dado que la bola 30 de expansion del tubo expande el tubo en contacto solamente con las crestas altas 22A, la cara externa del tubo 20 de transferencia de calor se procesa en una forma poligonal, se suprime la recuperacion elastica del tubo de transferencia de calor, y se puede lograr el contacto cercano entre el tubo de transferencia de calor y la aleta. Tambien, se puede incrementar una tasa de intercambio de calor (proporcion de cantidades de calor antes y despues de pasar a traves del tubo de transferencia de calor), y se puede promover el ahorro de energfa. Tambien, mientras que se mantienen la disminucion y la alta eficiencia del refrigerante en el circuito refrigerante, se puede promover la reduccion de tamano.

Realizacion 2

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La Figura 5 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 2. Una configuracion del intercambiador de calor 1 es la misma que en la Realizacion 1. En la Figura 5, se dan los mismos numeros de referencia a las porciones que realizan las mismas funciones o las correspondientes a las de la Realizacion 1 (lo mismo se aplica a las realizaciones a continuacion). En esta realizacion, se describira una diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 despues de la expansion del tubo.

La Figura 6 es una grafica que ilustra una relacion entre una diferencia entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 y la tasa de intercambio de calor despues de la expansion del tubo. En el tubo 20 de transferencia de calor, cuanto mayor sea la diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 despues de la expansion del tubo, mayor se vuelve la tasa de transferencia de calor de tal manera que se incrementa un area de superficie en el tubo o similar. Sin embargo, si la diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 se vuelve 0,26 mm o mas, un incremento de la cantidad de perdida de presion se vuelve mayor que un incremento de la cantidad de la tasa de transferencia de calor, de modo que se reduce la tasa de intercambio de calor. Por otro lado, si la diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 es menor que 0,1 mm, no se mejora la tasa de transferencia de calor. A partir de lo anterior, en el tubo 20 de transferencia de calor, se forman la cresta alta 22A y la cresta baja 22B de modo que la diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 despues de la expansion del tubo es de 0,1 a 0,26 mm.

Como se describio anteriormente, segun el intercambiador de calor 1 de la Realizacion 2, dado que la cresta alta 22A y la cresta baja 22B se forman de modo que la diferencia H entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 despues de la expansion del tubo es de 0,1 a 0,26 mm, se puede mejorar el rendimiento de transferencia de calor en el tubo 20 de transferencia de calor.

Realizacion 3

La Figura 7 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 3. En la Realizacion 3, en el intercambiador de calor 1, una anchura W1 del extremo distal de una porcion superior de la cresta de la cresta alta 22A se establece en un intervalo de 0,035 a 0,05 mm y una anchura W2 del extremo distal de la cresta baja 22B se establece en un intervalo de 0,03 a 0,035 mm en el tubo 20 de transferencia de calor despues de la expansion del tubo.

Con respecto a la anchura W1 del extremo distal de la cresta alta 22A, si se establece de modo que la anchura W1 del extremo distal despues de la expansion del tubo sea de 0,035 mm o menos, cuando se expande el tubo utilizando la bola 30 de expansion del tubo, se aplasta una parte superior de la parte superior de la cresta, y se debilita la presion por insercion. Por tanto, la expansion del tubo del tubo 20 de transferencia de calor es insuficiente, la adhesion entre el tubo 20 de transferencia de calor y la aleta 10 se deteriora, y la cafda en la tasa de transferencia de calor se vuelve notable. Tambien, si la anchura W1 del extremo distal se hace que sea de 0,05 mm o mas, se disminuye un area seccional en la porcion de ranura 21, y una pelfcula lfquida del refrigerante se vuelve gruesa y la tasa de transferencia de calor se reduce enormemente.

Por otro lado, estableciendo la anchura W2 del extremo distal de la cresta baja 22B en 0,03 a 0,035 mm, tambien se forma estrechamente una anchura de la falta de la cresta, y mediante la formacion finamente en su conjunto, se incrementa un area de transferencia de calor, y se incrementa una tasa de transferencia de calor en el tubo.

Como se describio anteriormente, segun el intercambiador de calor 1 de la Realizacion 3, dado que las crestas altas 22A y las crestas bajas 22B se forman de modo que la anchura W1 del extremo distal de la porcion superior de la cresta de la cresta alta 22A esta en un intervalo de 0,035 a 0,05 mm y la anchura W2 del extremo distal de la cresta baja 22B en un intervalo de 0,03 a 0,035 mm, se puede mejorar el rendimiento de transferencia de calor en el tubo 20 de transferencia de calor.

Realizacion 4

La Figura 8 es un diagrama que ilustra una forma de una cara interna del tubo del tubo 20 de transferencia de calor segun la Realizacion 4 de la presente invencion. En la Realizacion 4, en el intercambiador de calor 1, un angulo a del vertice de la cresta alta 22A se establece en 15 a 30 grados y el angulo p del vertice de la cresta baja 22B se establece en 5 a 15 grados en el tubo 20 de transferencia de calor.

La Figura 9 es una grafica que ilustra una relacion entre el angulo a del vertice de la cresta alta 22A y una tasa de intercambio de calor. Basicamente, cuando menor sea el angulo del vertice en la porcion de cresta 22, mas se incrementa el area de transferencia de calor en el tubo 20 de transferencia de calor en su conjunto, y se incrementa la tasa de transferencia de calor. Sin embargo, si el angulo a del vertice de la cresta alta 22A es menor de 15 grados, la trabajabilidad en la fabricacion del intercambiador de calor 1 se reduce enormemente, y la tasa de intercambio de calor se reduce al final. Por otro lado, si el angulo a del vertice es mayor de 30 grados, se disminuye un area seccional en la porcion de ranura 21, la pelfcula lfquida del refrigerante rebosa la porcion de ranura 21, e incluso la porcion superior de la cresta es cubierta por la pelfcula lfquida. Por tanto, se reduce la tasa de transferencia de calor.

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Por otro lado, estableciendo el angulo p del vertice de la cresta baja 22B en 5 a 15 grados, se forma estrechamente la anchura de la falta de la cresta, y mediante la formacion finamente en su conjunto, se incrementa el area de transferencia de calor, y se incrementa la tasa de transferencia de calor en el tubo.

Como se describio anteriormente, segun el intercambiador de calor 1 de la Realizacion 4, dado que las crestas altas 22A y las crestas bajas 22B se forman de modo que el angulo a del vertice de la cresta alta 22A se establece en 15 a 30 grados y el angulo p del vertice de la cresta baja 22B se establece en 5 a 15 grados, se puede mejorar el rendimiento de transferencia de calor en el tubo 20 de transferencia de calor.

Realizacion 5

La Figura 10 es un diagrama de configuracion de un acondicionador de aire segun la Realizacion 5 de la presente invencion. En esta realizacion, se describira un acondicionador de aire como un ejemplo de un aparato de ciclo de refrigeracion. El acondicionador de aire en la Figura 10 se proporciona con una unidad 100 del lado de la fuente de calor (unidad exterior) y una unidad 200 del lado de carga (unidad interior), y estas se conectan mediante una tubena de refrigerante para constituir un circuito refrigerante y hacer circular un refrigerante. En la tubena de refrigerante, la tubena a traves de la que fluye un refrigerante en fase gaseosa (gas refrigerante) es una tubena 300 de gas, y la tubena a traves de la que fluye un refrigerante lfquido (lfquido refrigerante. Puede ser un refrigerante de dos fases gas-lfquido) es una tubena 400 de lfquido. Aqrn, como el refrigerante, se supone que se utilizan un solo refrigerante de HC o un refrigerante mixto que contiene el refrigerante de HC, R32, R410A, R407C, tetrafluoropropeno (2, 3, 3, 3- tetrafluoropropeno, por ejemplo), dioxido de carbono y similares.

La unidad 100 del lado de la fuente de calor en esta realizacion esta constituida por cada dispositivo (medio) de un compresor 101, un separador 102 de aceite, una valvula 103 de cuadro vfas, un intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor, un ventilador 105 del lado de la fuente de calor, un acumulador 106, un dispositivo regulador (valvula de expansion) 107 del lado de la fuente de calor, un intercambiador de calor 108 entre refrigerantes, un dispositivo regulador de derivacion 109, y un controlador 111 del lado de la fuente de calor.

El compresor 101 tiene un motor electrico 6 descrito en la realizacion anterior y toma el refrigerante y comprime el refrigerante para convertirlo en un estado gaseoso de alta temperatura y alta presion y hacerlo fluir a la tubena de refrigerante. Con respecto al control de operacion del compresor 101, proporcionando un circuito 2 inversor del lado maestro, un circuito 3 inversor del lado esclavo y similares descritos en la realizacion mencionada anteriormente en el compresor 101 y cambiando una frecuencia de operacion arbitrariamente, por ejemplo, se puede cambiar finalmente una capacidad (cantidad del refrigerante a ser alimentada por unidad de tiempo) del compresor 101.

Tambien, el separador 102 de aceite separa un lubricante descargado desde el compresor 101 mientras se mezcla en el refrigerante. El lubricante separado se devuelve al compresor 101. La valvula 103 de cuatro vfas cambia un flujo del refrigerante dependiendo de una operacion de enfriamiento y una operacion de calentamiento en base a una instruccion del controlador 111 del lado de la fuente de calor. Tambien, el intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor esta constituido utilizando el intercambiador de calor 1 descrito en las realizaciones 1 a 4 para realizar intercambio de calor entre el refrigerante y el aire (aire exterior). Por ejemplo, el intercambiador de calor funciona como un evaporador en una operacion de calentamiento y realiza intercambio de calor entre un refrigerante de baja presion que fluye a traves del dispositivo regulador 107 del lado de la fuente de calor y el aire para evaporar y gasificar el refrigerante. Tambien, funciona como un condensador en una operacion de enfriamiento y realiza intercambio de calor entre un refrigerante que fluye desde el lado de la valvula 103 de cuatro vfas y es comprimido en el compresor 101 y el aire para condensar y licuar el refrigerante. En el intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor, se proporciona un ventilador 105 del lado de la fuente de calor para realizar intercambio de calor entre el refrigerante y el aire eficientemente. El ventilador 105 del lado de la fuente de calor tambien puede tener un circuito inversor (no mostrado) para cambiar arbitrariamente la frecuencia de operacion de un motor del ventilador y para cambiar finamente una velocidad de rotacion del ventilador.

El intercambiador de calor 108 entre refrigerantes realiza intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a traves de un paso de flujo principal en el circuito refrigerante y el refrigerante ramificado desde el paso de flujo y cuyo caudal es ajustado por el dispositivo regulador de derivacion 109 (valvula de expansion). Particularmente cuando hay una necesidad de sobreenfriar el refrigerante en la operacion de enfriamiento, el intercambiador de calor sobreenfna el refrigerante y lo suministra a la unidad 200 del lado de carga. El intercambiador de calor 108 entre refrigerantes esta constituido tambien utilizando el intercambiador de calor 1 descrito en las realizaciones 1 a 4.

Un lfquido que fluye a traves del dispositivo regulador de derivacion 109 se devuelve al acumulador 106 a traves de la tubena de derivacion 107. El acumulador 106 es el medio para acumular un exceso de refrigerante lfquido, por ejemplo. El controlador 111 del lado de la fuente de calor esta constituido por un microordenador o similares. El controlador puede realizar una comunicacion alambrica o inalambrica con un controlador 204 del lado de carga y controla las operaciones de todo el acondicionador de aire controlando cada medio relativo al acondicionador de aire tal como el control de la frecuencia de operacion o similares del compresor 101 por el control de circuito inversor en base a los datos relativos a la deteccion de diversos medios de deteccion (sensores) en el acondicionador de aire, por ejemplo.

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Por otro lado, la unidad 200 del lado de carga esta constituida por un intercambiador de calor 201 del lado de carga, un dispositivo regulador (valvula de expansion) 202 del lado de carga, un ventilador 203 del lado de carga, y un controlador 204 del lado de carga. El intercambiador de calor 201 del lado de carga tambien esta constituido utilizando el intercambiador de calor 1 descrito en las realizaciones 1 a 4 para realizar intercambio de calor entre el refrigerante y el aire en un espacio a climatizar. Por ejemplo, el intercambiador de calor funciona como un condensador en la operacion de calentamiento, realiza intercambio de calor entre el refrigerante que fluye desde la tubena 300 de gas y el aire, condensa y licua el refrigerante (o lo convierte en gas-lfquido de dos fases), y lo hace fluir fuera al lado de la tubena 400 de lfquido. Por otro lado, en la operacion de enfriamiento, el intercambiador de calor funciona como un evaporador, realiza intercambio de calor entre el refrigerante llevado a un estado de baja presion por el dispositivo regulador 202 del lado de carga y el aire, hace que el refrigerante elimine el calor en el aire para evaporarse y gasificarse, y lo hace fluir fuera al lado de la tubena 300 de gas. Tambien, en la unidad 200 del lado de carga, se proporciona el ventilador 203 del lado de carga para ajustar el flujo de aire para el intercambio de calor. Una velocidad de operacion del ventilador 203 del lado de carga se determina mediante un ajuste de usuario, por ejemplo. El dispositivo regulador 202 del lado de carga se proporciona para ajustar una presion del refrigerante en el intercambiador de calor 201 del lado de carga cambiando un grado de apertura.

Tambien, el controlador 204 del lado de carga esta constituido por un microordenador o similares y es capaz de realizar una comunicacion alambrica o inalambrica con el controlador 111 del lado de la fuente de calor, por ejemplo. En base a una instruccion del controlador 111 del lado de la fuente de calor y una instruccion de un residente o similares, el controlador controla cada dispositivo (medios) de la unidad 200 del lado de carga de modo que el interior de una habitacion llegue a una temperatura predeterminada, por ejemplo. Tambien, el controlador transmite una senal que incluye datos relativos a la deteccion mediante los medios de deteccion proporcionados en la unidad 200 del lado de carga.

A continuacion, se describira una operacion del acondicionador de aire. Primero, se describira una circulacion de refrigerante basica en el circuito refrigerante durante la operacion de enfriamiento. Un gas refrigerante de alta temperatura y alta presion descargado desde el compresor 101 mediante una operacion de accionamiento del compresor 101 se condensa mientras pasa a traves del intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor desde la valvula 103 de cuatro vfas y fluye fuera de la unidad 100 del lado de la fuente de calor como un refrigerante lfquido. El refrigerante que fluye hacia la unidad 200 del lado de carga a traves de la tubena 400 de lfquido se ajusta por presion mediante el ajuste del grado de apertura del dispositivo regulador 202 del lado de carga, y un refrigerante ifquido de baja temperatura y baja presion pasa a traves del intercambiador de calor 201 del lado de carga, se evapora y fluye hacia fuera. Despues, el refrigerante pasa a traves de la tubena 300 de gas y fluye hacia la unidad 100 del lado de la fuente de calor y es succionado dentro del compresor 101 a traves de la valvula 103 de cuatro vfas y el acumulador 106, presurizado de nuevo y descargado, lo cual hace la circulacion.

Tambien, se describira una circulacion de refrigerante basica en el circuito refrigerante en la operacion de calentamiento. El refrigerante de alta temperatura y alta presion descargado desde el compresor 101 mediante la operacion de accionamiento del compresor 101 fluye desde la valvula 103 de cuatro vfas hacia la unidad 200 del lado de carga a traves de la tubena 300 de gas. En la unidad 200 del lado de carga, el refrigerante se ajusta por presion mediante el grado de apertura del dispositivo regulador 202 del lado de carga, condensandose mientras pasa a traves del intercambiador de calor 201 del lado de carga, y se convierte en un lfquido de presion intermedia o un refrigerante de dos fases gas-lfquido para fluir fuera de la unidad 200 del lado de carga. El refrigerante que fluye hacia la unidad 100 del lado de la fuente de calor a traves de la tubena 400 de lfquido se ajusta por presion mediante el grado de apertura del dispositivo regulador 107 del lado de la fuente de calor, evaporandose mientras pasa a traves del intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor, se convierte en un gas refrigerante y es succionado dentro del compresor 101 a traves de la valvula 103 de cuatro vfas y el acumulador 106 para ser hecho circular siendo presurizado y descargado como se describio anteriormente.

Como se describio anteriormente, segun el acondicionador de aire de la Realizacion 5, dado que el intercambiador de calor 1 de las Realizaciones 1 a 4 que tiene una tasa de intercambio de calor alta se utiliza como un evaporador y un condensador para el intercambiador de calor 104 del lado de la fuente de calor y el intercambiador de calor 108 entre refrigerantes de la unidad 100 del lado de la fuente de calor y el intercambiador de calor 201 del lado de carga de la unidad 200 del lado de carga, se puede mejorar un COP (Coeficiente de Rendimiento: eficiencia de consumo de energfa) o similares, y se puede promover el ahorro de energfa o similares.

Ejemplo

Se describira a continuacion un ejemplo en comparacion con un ejemplo comparativo que se aparta del alcance de la presente invencion. Como se muestra en la Tabla 1, se producen intercambiadores de calor 20 con un diametro externo de 7 mm, un grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, un angulo de inclinacion de 30 grados, y el numero de filas de crestas altas de 10 y 20 (Ejemplo 1 y Ejemplo 2). Tambien, como ejemplos comparativos, se producen intercambiadores de calor con el diametro externo de 7 mm, el grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, y el numero de filas de crestas altas de 5 y 30 (Ejemplo Comparativo 1 y Ejemplo Comparativo 2).

Tabla 1

: Diametro externo (mm) Grosor inferior (mm) Angulo de inclinacion Numero de filas (crestas altas) (-) Tasa de intercambio de calor

Ejemplo Comparativo 1: 7 0,25 30 grados 5 99

Ejemplo 1: 7 0,25 30 grados 10 101,3

Ejemplo 2: 7 0,25 30 grados 20 101

Ejemplo Comparativo 2: 7 0,25 30 grados 30 99,5

Como es evidente a partir de la Tabla 1, los intercambiadores de calor 1 en el Ejemplo 1 y el Ejemplo 2 tienen ambos una mayor tasa de intercambio de calor que los intercambiadores de calor en el Ejemplo Comparativo 1 y el Ejemplo Comparativo 2, y se mejora el rendimiento de transferencia de calor en el tubo.

5 A continuacion, como se muestra en la Tabla 2, se producen los intercambiadores de calor 1 con un diametro externo de 7 mm, un grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, un angulo de inclinacion de 30 grados, y profundidades de ranura despues de la expansion del tubo de 0,10 mm y 0,26 mm (Ejemplo 3 y Ejemplo 4). Tambien, como ejemplos comparativos, se producen intercambiadores de calor con el diametro externo de 7 mm, el grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, el angulo de inclinacion de 30 grados, y profundidades de ranura despues de la expansion del tubo 10 de 0,05 mm y 0,3 mm, respectivamente (Ejemplo Comparativo 3 y Ejemplo Comparativo 4).

Tabla 2

: Diametro externo (mm) Grosor inferior (mm) Angulo de inclinacion Profundidad de la ranura despues de la expansion del tubo (mm) Tasa de intercambio de calor

Ejemplo Comparativo 3: 7 0,25 30 grados 0,05 99

Ejemplo 3: 7 0,25 30 grados 0,1 101,5

Ejemplo 4: 7 0,25 30 grados 0,26 101,2

Ejemplo Comparativo 4: 7 0,25 30 grados 0,3 99,4

Como es evidente a partir de la Tabla 2, los intercambiadores de calor 1 del Ejemplo 3 y el Ejemplo 4 tienen ambos una mayor tasa de intercambio de calor que los intercambiadores de calor del Ejemplo Comparativo 3 y el Ejemplo 15 Comparativo 4, y se mejora el rendimiento de transferencia de calor en el tubo.

A continuacion, como se muestra en la Tabla 3, se producen los intercambiadores de calor con un diametro externo de 7 mm, un grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, un angulo de inclinacion de 30 grados, y anchuras del extremo distal de la porcion de cresta de las crestas altas de 0,035 mm, 0,4 mm y 0,5 mm (Ejemplo 5, Ejemplo 6, y Ejemplo 7). Tambien, como ejemplos comparativos, se producen intercambiadores de calor con el diametro externo de 7 mm, el 20 grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, el angulo de inclinacion de 30 grados, y anchuras del extremo distal de la porcion de cresta de las crestas altas de 0,025 mm y 0,6 mm (Ejemplo Comparativo 5 y Ejemplo Comparativo 6).

Tabla 3

: Diametro externo (mm) Grosor inferior (mm) Angulo de inclinacion Anchura del extremo distal de la porcion de cresta (mm) Tasa de intercambio de calor

Ejemplo Comparativo 5: 7 0,25 30 grados 0,025 99,2

Ejemplo 5: 7 0,25 30 grados 0,035 101,2

Ejemplo 6: 7 0,25 30 grados 0,04 101,8

Ejemplo 7: 7 0,25 30 grados 0,05 101

Ejemplo Comparativo 6: 7 0,25 30 grados 0,06 98

Como es evidente a partir de la Tabla 3, todos los intercambiadores de calor 1 en el Ejemplo 5, el Ejemplo 6, y el Ejemplo 7 tienen una mayor tasa de intercambio de calor que los intercambiadores de calor en el Ejemplo Comparativo 5 5 y el Ejemplo Comparativo 6, y se mejora el rendimiento de transferencia de calor en el tubo.

A continuacion, como se muestra en la Tabla 4, se producen de aluminio los intercambiadores de calor 1 con un diametro externo de 7 mm, un grosor inferior de la ranura 21 de 0,25 mm, un angulo de inclinacion de 30 grados, y angulos de vertice de 15 grados y 30 grados (Ejemplo 8 y Ejemplo 9). Tambien, como ejemplos comparativos, se producen intercambiadores de calor con el diametro externo de 7 mm, el grosor inferior de 0,25 mm, el angulo de 10 inclinacion de 30 grados, y angulos de vertice de 10 grados y 40 grados (Ejemplo Comparativo 7 y Ejemplo Comparativo 8).

Tabla 4

: Diametro externo (mm) Grosor inferior (mm) Angulo de inclinacion Angulo de vertice (grados) Tasa de intercambio de calor

Ejemplo Comparativo 7: 7 0,25 30 grados 10 99

Ejemplo 8: 7 0,25 30 grados 15 101

Ejemplo 9: 7 0,25 30 grados 30 101,3

Ejemplo Comparativo 8: 7 0,25 30 grados 40 99,3

Como es evidente a partir de la Tabla 4, los intercambiadores de calor 1 del Ejemplo 8 y el Ejemplo 9 tienen ambos 15 una mayor tasa de intercambio de calor que los intercambiadores de calor en el Ejemplo Comparativo 7 y el Ejemplo Comparativo 8, y se mejora el rendimiento de transferencia de calor en el tubo.

Aplicabilidad industrial

En la realizacion 5 descrita anteriormente, con respecto al intercambiador de calor segun la presente invencion, se describe una aplicacion para un acondicionador de aire. La presente invencion no se limita a estos aparatos, sino que 20 se puede aplicar a otros aparatos de ciclo de refrigeracion tal como un aparato de refrigeracion y una bomba de calor que tiene un intercambiador de calor que constituye un circuito refrigerante y convertirse en un evaporador y un condensador.

5

10

15

20

25

30

Numeros de referencia

1: intercambiador de calor 10: aleta

20: tubo de transferencia de calor

21: porcion de ranura

22: porcion de cresta

22A: cresta alta

22B: cresta baja

30: bola de expansion del tubo

31: varilla

100: unidad del lado de la fuente de calor 101: compresor 102: separador de aceite 103: valvula de cuatro vfas

104: intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 105: ventilador del lado de la fuente de calor 106: acumulador

107: dispositivo regulador del lado de la fuente de calor

108: intercambiador de calor entre refrigerantes

109: dispositivo regulador de derivacion

110: controlador del lado de la fuente de calor

200: unidad del lado de carga

201: intercambiador de calor del lado de carga

202: dispositivo regulador del lado de carga

203: ventilador del lado de carga

204: controlador del lado de carga

300: tubena de gas

400: tubena de lfquido

a: angulo del vertice

H: diferencia entre la porcion de ranura 21 y la porcion de cresta 22 despues de la expansion del tubo W1: anchura del extremo distal de la porcion superior de la cresta de la cresta alta 22A W2: anchura del extremo distal de la porcion superior de cresta de la cresta baja 22B

Claims

5

10

15

20

25

30

35

REIVINDICACIONES

1. Un intercambiador de calor (1), que comprende

una pluralidad de aletas (10) para expandir un area para el intercambio de calor y un tubo (20) de transferencia de calor, en el que

se disponen crestas altas (22A) formadas con una altura predeterminada en diez a veinte filas en una cara interna de dicho tubo de modo que los intervalos de dichas crestas altas son iguales

y se proporcionan crestas bajas (22B) formadas una al lado de otra con una altura menor que dichas crestas altas (22A) en dos a seis filas entre dicha cresta alta (22A) y dicha cresta alta (22A) en dicha cara interna del tubo, en espiral con respecto a una direccion axial del tubo,

en donde la pluralidad de aletas (10)

se une mediante presurizacion y realizacion de la expansion del tubo desde un lado de la cara interna de dicho tubo (20) de transferencia de calor, y en donde

una superficie externa de dicho tubo de transferencia de calor despues de la expansion es un polfgono y las alturas de dichas crestas altas (22A) son de 0,10 a 0,26 mm.
2. El intercambiador de calor (1) de la reivindicacion 1, en donde

una diferencia en altura entre dichas crestas altas (22A) y dichas crestas bajas (22B) antes de la expansion del tubo es de 0,04 mm o mas.
3. El intercambiador de calor (1) de la reivindicacion 1 o 2, en donde una anchura de una porcion de extremo distal de dicha cresta alta (22A) es de 0,035 a 0,05 mm y una anchura de una porcion de extremo distal de dicha cresta alta (22B) es de 0,03 a 0,035 mm despues de la expansion del tubo.
4. El intercambiador de calor (1) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde un angulo del vertice de dicha cresta alta (22A) se forma para ser de 15 a 30 grados y un angulo del vertice de dicha cresta baja (22B) para ser de 5 a 15 grados.
5. Un aparato de ciclo de refrigeracion que constituye un circuito refrigerante en el que un compresor para comprimir un refrigerante, un condensador para condensar dicho refrigerante mediante intercambio de calor, medios de expansion para descomprimir el refrigerante condensado, y un evaporador para evaporar dicho refrigerante descomprimido mediante intercambio de calor se conectan mediante tubertas para hacer circular dicho refrigerante, en donde

el intercambiador de calor (1) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 es dicho condensador y/o evaporador.
6. El aparato de ciclo de refrigeracion de la reivindicacion 5, en donde como dicho refrigerante, se utiliza cualquiera de un solo refrigerante de HC, un refrigerante mixto que contiene el HC, R32, R410A, R407C, tetrafluoropropeno, o dioxido de carbono.
7. Un aire acondicionado, en donde

el enfriamiento/calentamiento de un espacio de objetivo es realizado por el aparato de ciclo de refrigeracion de la reivindicacion 5 o 6.

(a)

l

imagen1

imagen2

10: ALETA

20: TUBERIA DE TRANSFERENCE DE CALOR

(a )

(b)

FIG. 3

imagen3

imagen4

21: PORCION DE RANURA 22: PORCION DE CRESTA 22A: CRESTA ALTA 22B: CRESTA BAJA

imagen5

30: BOLA DE EXPANSION DE LA TUBERiA 31: VARILLA

imagen6

< 5 10 20 30

NUMERO DE FILAS (CRESTAS ALTAS) [-]

FIG. 5 o i

imagen7

FIG. 6

LU

imagen8

PROFUNDIDAD DE LA RANURA DESPUES DE LA EXPANSION DE LA TUBERiA [mm]

imagen9

FIG. 8

2 1

imagen10

FIS. 9

LU

imagen11

imagen12

100: UNIDAD DEL LADO DE LA FUENTE DE CALOR

101: COMPRESOR

102: SEPARADOR DE ACEITE

103: VALVULA DE CUATRO V*AS

104: INTERCAMBIADOR DE CALOR DEL LADO DE LA FUENTE DE CALOR 105: VENTILADOR DEL LADO DE LA FUENTE DE CALOR 106: ACUMULADOR (SEPARADOR DE LiQUIDO)

107: DISPOSITIVO REGULADOR DEL LADO DE LA FUENTE DE CALOR

108: INTERCAMBIADOR DE CALOR ENTRE REFRIGERANTES

109: DISPOSITIVO REGULADOR DE DERVIACION

110: CONTROLADOR DEL LADO DE LA FUENTE DE CALOR

200: UNIDAD DEL LADO DE CARGA

201: INTERCAMBIADOR DE CALOR DEL LADO DE CARGA

202: DISPOSITIVO REGULADOR DEL LADO DE CARGA

203: VENTILADOR DEL LADO DE CARGA

204: CONTROLADOR DEL LADO DE CARGA

300: TUBERiA DE GAS

400: TUBERiA DE LiQUIDO