ES2883139T3

ES2883139T3 - Colector de intercambiador de calor e intercambiador de calor proporcionado con el mismo

Info

Publication number: ES2883139T3
Application number: ES13780882T
Authority: ES
Inventors: Akira Ishibashi; Takuya Matsuda; Sangmu Lee; Takashi Okazaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: EP2865983A1; CN203464829U; WO2013160956A1; CN104285121A; EP2865983B1; US20150053384A1; CN104285121B; EP2865983A4; WO2013161795A1

Abstract

Intercambiador de calor (1) en el que un refrigerante fluye en paralelo a través de una pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) dispuestos en paralelo, que comprende un colector de intercambiador de calor (10) en el que una pluralidad de agujeros pasantes (12) a los que se conectan extremos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) se disponen uno al lado del otro en una dirección longitudinal del colector de intercambiador de calor (10), en el que una pluralidad de cámaras (A, B, C) que se comunican con la pluralidad de agujeros pasantes (12) y que sirven como un paso de flujo de refrigerante separado en la dirección longitudinal se forman en el colector de intercambiador de calor (10), y en el que cada uno de la pluralidad de agujeros pasantes (12) es o bien un agujero pasante del lado de entrada o bien un agujero pasante del lado de salida al que se conectan un extremo de lado de entrada de refrigerante y un extremo de lado de salida de refrigerante, respectivamente, de la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30), y en una parte de cada una de la pluralidad de cámaras (A, B, C) que están orientadas hacia los agujeros pasantes del lado de entrada (12) en las cámaras, se forman una pluralidad de ranuras (14) del colector de intercambiador de calor (10) en una dirección lateral perpendicular a la dirección longitudinal, caracterizado porque el colector de intercambiador de calor (10) está configurado para distribuir el refrigerante a la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) en paralelo por el efecto de la tensión superficial, en el que la pluralidad de ranuras (14) extraen refrigerante líquido hacia las ranuras por el efecto de la tensión superficial.

Description

DESCRIPCIÓN

Colector de intercambiador de calor e intercambiador de calor proporcionado con el mismo

Campo técnico

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor que tiene un colector de intercambiador de calor usado en un aparato de ciclo de refrigeración tal como un aparato de aire acondicionado, un aparato de ciclo de refrigeración y un aparato de aire acondicionado.

Técnica anterior

Hasta ahora, ha habido un intercambiador de calor configurado de modo que un par de colectores que se extienden en la dirección vertical están espaciados en la dirección lateral, una pluralidad de tubos planos están dispuestos en paralelo entre el par de colectores y ambos extremos de la pluralidad de tubos de intercambio de calor se comunican con la pluralidad de colectores. En este tipo de intercambiador de calor, cuando se usa como un evaporador, el refrigerante gaseoso-líquido de dos fases fluye en él y, por lo tanto, el líquido se acumula en la dirección de la gravedad en un colector del lado de entrada, mientras que el gas se acumula en la parte superior en el colector. Por lo tanto, hay un problema de que el refrigerante no puede distribuirse por igual a cada tubo plano, y el rendimiento del intercambiador de calor se degrada.

Por lo tanto, cuando un intercambiador de calor se usa como un evaporador, se requiere que un colector del lado de entrada tenga una función de distribuir el refrigerante por igual. Como colector que tiene una función de este tipo, hasta ahora, ha habido un colector en el que se forma un paso de flujo en bucle que hace un cambio de sentido en la dirección vertical en el colector, y un flujo de refrigerante de dos fases entrante circula y se homogeneiza en el colector, y se distribuye a cada una de una pluralidad de tubos de transferencia de calor (véase, por ejemplo, la bibliografía de patente 1).

Lista de referencias

Bibliografía de patentes

Bibliografía de patente 1: Publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n.° 2011-85324 (resumen, figura 1)

El documento US2006081363A1 da a conocer un sistema de refrigeración para una máquina alternativa que incluye un dispositivo de refrigeración principal y un depósito lateral. El dispositivo de refrigeración principal incluye al menos un tubo de disipación de calor que contiene un fluido interno para transportar el exceso de calor desarrollado por una máquina alternativa. El depósito lateral se fija al dispositivo de refrigeración principal e incluye una pluralidad de aletas exteriores para disipar el calor para enfriar el flujo de aire. Las aletas exteriores forman una ubicación de montaje ajustable.

El documento JPS63271099A da a conocer un intercambiador de calor según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento US2004031598A1 da a conocer un intercambiador de calor que comprende un colector hueco y una pluralidad de tubos de intercambio de calor que están en comunicación fluida con el colector, la forma en sección transversal del colector se forma en una forma en sección transversal angular que incluye una forma en sección transversal rectangular y una forma en sección transversal cuadrada.

El documento JPH11325785A proporciona un radiador con un enfriador de aceite integrado en el que la eficiencia de intercambio de calor se mejora a través de una estructura sencilla mientras se mejora el rendimiento de recirculación de cada parte.

El documento JPH11337289A mejora la resistencia a la presión sin introducir una reducción en una zona de superficie delantera efectiva al formar un colector en un estado tubular plano en el que su diámetro interior en una dirección de inserción del tubo es más corto que su diámetro interior en una dirección perpendicular a la dirección de inserción del tubo y al acoplar paredes opuestas a través de una pared de refuerzo.

Sumario de la invención

Problema técnico

Sin embargo, en el colector de la bibliografía de patente 1, dado que el refrigerante pasa a través de un paso de flujo en bucle, hay un problema de que se produce pérdida de presión y da lugar a una degradación del rendimiento de transferencia de calor del intercambiador de calor.

Además, en el colector de la bibliografía de patente 1, dado que es necesario formar por separado un paso de flujo en bucle dentro del colector, hay un problema de que la complicada estructura da lugar a un aumento en el coste. La presente invención se ha realizado en vista de tales puntos, y es un objeto de la presente invención proporcionar un intercambiador de calor que tiene un colector de intercambiador de calor que puede suprimir la pérdida de presión, que puede distribuir por igual el refrigerante sin degradar el rendimiento de transferencia de calor de un intercambiador de calor y que tiene una estructura sencilla, un intercambiador de calor que tiene el colector de intercambiador de calor, un aparato de ciclo de refrigeración y un aparato de aire acondicionado.

Solución al problema

Se proporciona un intercambiador de calor según la reivindicación 1. Un intercambiador de calor según la presente invención es un intercambiador de calor en el que fluye refrigerante en paralelo a través de una pluralidad de tubos de transferencia de calor dispuestos en paralelo, y que comprende un colector de intercambiador de calor que está configurado para distribuir el refrigerante hacia la pluralidad de tubos de transferencia de calor en paralelo por efecto de la tensión superficial, en el que una pluralidad de agujeros pasantes a los que se conectan los extremos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor se disponen uno al lado del otro en una dirección longitudinal, en el que se forma al menos una cámara que se comunica con la pluralidad de agujeros pasantes y que sirve como paso de flujo de refrigerante, y en el que cada uno de la pluralidad de agujeros pasantes es una agujero pasante del lado de entrada o un agujero pasante del lado de salida al que se conecta un lado de entrada de refrigerante o un lado de salida de refrigerante de la pluralidad de tubos de transferencia de calor, y en una parte de la cámara que está orientada hacia los agujeros pasantes del lado de entrada se forma una pluralidad de ranuras que se extienden en la dirección longitudinal del colector en una dirección lateral perpendicular a la dirección longitudinal. Efectos ventajosos de la invención

Según la presente invención, puede obtenerse un colector de intercambiador de calor que puede suprimir la pérdida de presión, puede distribuir por igual el refrigerante sin degradar el rendimiento de transferencia de calor de un intercambiador de calor y tiene una estructura sencilla.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista delantera esquemática de un intercambiador de calor 1 que emplea un colector de intercambiador de calor según la realización 1 que no forma parte de la presente invención.

[Figura 2] La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra uno de los tubos planos 30 de la figura 1.

[Figura 3] La figura 3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del colector de entrada 10 de la figura 1.

[Figura 4] La figura 4 es una vista en sección de la parte de colector de entrada de la figura 1 tomada a lo largo de la línea A-A.

[Figura 5] La figura 5 es un diagrama que muestra un circuito de refrigerante de un aparato de ciclo de refrigeración 50 al que se aplica el intercambiador de calor 1 de la figura 1.

[Figura 6] La figura 6 es un diagrama que muestra el flujo de refrigerante en el caso donde el intercambiador de calor 1 de la figura 1 se usa como un evaporador.

[Figura 7] La figura 7 es un diagrama que muestra el estado de flujo del refrigerante en el colector de entrada 10.

[Figura 8] La figura 8 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 7.

[Figura 9] La figura 9 muestra el estado de flujo del refrigerante en un colector proporcionado sin ranuras como un ejemplo comparativo.

[Figura 10] La figura 10 es un diagrama que muestra la modificación 1 de la

4 de la figura 3.

[Figura 11] La figura 11 es un diagrama que muestra la modificación 2 de la

4 de la figura 3.

[Figura 12] La figura 12 es un diagrama que muestra un intercambiador de calor 1A según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 13] La figura 13 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del colector 70 de la figura 12.

[Figura 14] La figura 14 muestra modificaciones de las ranuras 14 de la figura 13.

[Figura 15] La figura 15 muestra un intercambiador de calor 1B según la realización 3 de la presente invención.

Descripción de las realizaciones

Realización 1

La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un intercambiador de calor que emplea un colector de intercambiador de calor según la realización 1. En la figura 1 y las otras figuras descritas a continuación, se usan los mismos signos de referencia para los componentes iguales o correspondientes, y esto es común a lo largo de toda la memoria descriptiva. Las formas de los componentes descritas en toda la memoria descriptiva son solo ilustrativas, y la presente invención no se limita a estas descripciones.

El intercambiador de calor 1 es un intercambiador de calor de flujo paralelo en el que el refrigerante fluye en paralelo, particularmente un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo unidireccional en el que el refrigerante fluye de un lado a otro lado en todo el intercambiador de calor 1. El intercambiador de calor 1 tiene un par de colectores 10 y 20 separados entre sí, una pluralidad de tubos planos (tubos de transferencia de calor) 30 que están dispuestos en paralelo entre el par de colectores 10 y 20 y cuyos ambos extremos están conectados al par de colectores 10 y 20 y una pluralidad de aletas 40. El par de colectores 10 y 20, los tubos planos 30 y las aletas 40 se forman todos de aluminio o aleación de aluminio.

Las aletas 40 son aletas similares a placas que se apilan a intervalos entre el par de colectores 10 y 20 y entre las que pasa el aire, y la pluralidad de tubos planos 30 pasan a través de las mismas. Las aletas 40 no tienen que ser necesariamente aletas similares a placas, y solo tienen que ser aletas 40 dispuestas de modo que el aire pase en la dirección de paso del aire. Las aletas 40 pueden ser, por ejemplo, aletas corrugadas o similares apiladas alternativamente con los tubos planos 30 en la dirección vertical. En resumen, las aletas 40 solo tienen que ser aletas dispuestas de modo que el aire pase en la dirección de paso del aire.

Los tubos planos 30 tienen una pluralidad de agujeros pasantes 30a que sirven como pasos de flujo de refrigerante tal como se muestra en la figura 2. Los tubos de transferencia de calor no se limitan a tubos planos y pueden usarse tubos circulares y tubos que tengan cualquier otra forma.

Del par de colectores 10 y 20, el colector de entrada 10 en el lado de entrada de refrigerante de la pluralidad de tubos planos 30 se conecta a una tubería de entera de refrigerante 10a, y el colector de salida 20 en el lado de salida de refrigerante de la pluralidad de tubos planos 30 se conecta a una tubería de salida de refrigerante 20a.

La presente invención tiene una característica en el par de colectores 10 y 20, particularmente en el colector del lado de entrada (denominado a continuación en el presente documento colector de entrada 10). La estructura del mismo se describirá con referencia a la figura 3 a continuación.

La figura 3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del colector de entrada 10 de la figura 1. La figura 4 es una vista en sección de la parte de colector de entrada de la figura 1 tomada a lo largo de la línea A-A.

El colector de entrada 10 tiene un cuerpo principal de colector 11 similar a una caja con un lado abierto y un cuerpo de tapa 13 similar a una placa que cubre una abertura 11a del cuerpo principal de colector 11 y al menos una cámara 10A que sirve como paso de flujo de refrigerante se forma entre estos. En una superficie inferior 11b del cuerpo principal de colector 11 que está orientada hacia la abertura 11a, una pluralidad de agujeros pasantes 12 que sirven como agujeros pasantes del lado de entrada se disponen uno al lado del otro a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo principal de colector 11. Los extremos del lado de entrada de refrigerante de la pluralidad de tubos planos 30 se conectan a la pluralidad de agujeros pasantes 12 y se comunican con la cámara 10A. La tubería de entrada de refrigerante 10a se conecta al colector de entrada 10.

En una superficie 13a del cuerpo de tapa 13 que está orientada hacia los agujeros pasantes 12 en la al menos una cámara 10a , una pluralidad de ranuras 14 que se extienden en la dirección longitudinal se forman por toda la longitud en la dirección lateral perpendicular a la dirección longitudinal. Específicamente, las ranuras 14 se forman por los huecos entre una pluralidad de protuberancias 15 que sobresalen del cuerpo de tapa 13. Las ranuras 14 se proporcionan con el fin de extraer el líquido de refrigerante que fluye hacia el colector de entrada 10 hacia las ranuras por el efecto de la tensión superficial y para distribuir de ese modo por igual el refrigerante del colector de entrada 10 a cada paso.

Al fabricar el colector de entrada 10 así configurado, el cuerpo principal de colector 11 similar a una caja se forma por corte o similares y los agujeros pasantes 12 se forman en el cuerpo principal de colector 11. El cuerpo de tapa 13 se forma por corte o similares. El cuerpo de tapa 13 se configura de manera ajustable de modo que es capaz de sujetarse temporalmente a la abertura 11a del cuerpo principal de colector 11 y se aplica metal de relleno de soldadura fuerte a las partes de ajuste.

Cuando se fabrica todo el intercambiador de calor 1, el cuerpo de tapa 13 se encaja y se sujeta temporalmente a la abertura 11a del cuerpo principal de colector 11 y, en un estado donde el colector de salida 20, los tubos planos 30 y las aletas 40 están todos ensamblados, el conjunto se une mediante soldadura fuerte al mismo tiempo.

La figura 5 es un diagrama que muestra un circuito de refrigerante de un aparato de ciclo de refrigeración 50 al que se aplica el intercambiador de calor 1 de la figura 1.

El aparato de ciclo de refrigeración 50 incluye un compresor 51, un condensador 52, una válvula de expansión 53 como un dispositivo de reducción de presión y un evaporador 54. El intercambiador de calor 1 se usa como al menos uno del condensador 52 y el evaporador 54. El refrigerante de gas descargado del compresor 51 fluye hacia el condensador 52, intercambia calor con el aire que pasa a través del condensador 52 para convertirse en refrigerante líquido de alta presión y fluye fuera. El refrigerante líquido a alta presión que fluye fuera del condensador 52 se reduce en presión por la válvula de expansión 53 para convertirse en refrigerante gaseosolíquido de dos fases a baja presión y fluye hacia el evaporador 54. El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases a baja presión que fluye hacia el evaporador 54 intercambia calor con el aire que pasa a través del evaporador 54 para convertirse en refrigerante de gas a baja presión y se succiona de nuevo hacia el compresor 51.

La figura 6 es un diagrama que muestra el flujo de refrigerante en el caso donde el intercambiador de calor 1 de la figura 1 se usa como un evaporador.

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases que fluye fuera de la válvula de expansión 53 fluye a través de la tubería de entrada de refrigerante 10a hacia el colector de entrada 10. El refrigerante que fluye hacia el colector de entrada 10 fluye de un extremo al otro extremo de los tubos planos 30 que constituyen cada paso del intercambiador de calor 1, se mezcla en el colector de salida 20 y fluye a través de la tubería de salida de refrigerante 20a hacia el exterior.

A continuación, se describirá la operación en el interior del colector de entrada. La figura 7 es un diagrama que muestra el estado de flujo del refrigerante en el colector de entrada 10. La figura 8 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea B-B de la figura 7 y es un diagrama esquemático que muestra un estado donde el refrigerante líquido se acumula entre las ranuras en el colector de entrada 10. La figura 9 incluye diagramas (a) y (b) que muestran el estado de flujo del refrigerante en un colector proporcionado sin ranuras 14 como un ejemplo comparativo.

En primer lugar, el estado de flujo del refrigerante en el ejemplo comparativo se describirá con referencia a la figura 9. Cuando la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigerante es grande, el refrigerante gaseosolíquido de dos fases que fluye a través de la tubería de entrada de refrigerante 10a hacia el colector de entrada 10 se acumula en la parte superior del colector de entrada 10 debido al impulso en el momento de la entrada tal como se muestra en la figura 9 (a). En cambio, cuando la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigerante es pequeña, el refrigerante gaseoso-líquido de dos fases que fluye a través de la tubería de entrada de refrigerante 10a hacia el colector de entrada 10 se acumula en la parte inferior del colector de entrada 10 por la influencia de la gravedad. Tal como se describió anteriormente, en el caso de una configuración en la que un colector de entrada 10 se proporciona sin ranuras 14, el refrigerante líquido se concentra en la parte superior o en la parte inferior y la distribución a cada paso es desigual.

A continuación, se describirá el estado de flujo del refrigerante en el colector de entrada 10 de la realización 1 con referencia a la figura 7 y la figura 8. El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases que fluye a través de la tubería de entrada de refrigerante 10a hacia el colector de entrada 10 fluye en el colector de entrada 10 y el refrigerante líquido se introduce en las ranuras 14 por el efecto de la tensión superficial. Por tanto, el refrigerante líquido se mantiene por igual en la dirección longitudinal en el colector de entrada 10 y la cantidad de refrigerante líquido que fluye hacia cada tubo plano 30 se iguala.

Tal como se describió anteriormente, según la realización 1, al dotar al cuerpo de tapa 13 de una pluralidad de ranuras 14 y hacer que actúe la tensión superficial, las irregularidades del refrigerante líquido pueden suprimirse, y el refrigerante puede distribuirse por igual y hacer que fluya hacia cada uno de la pluralidad de tubos planos 30. Por tanto, la eficiencia de intercambio de calor puede mejorarse y la capacidad en el caso donde el intercambiador de calor 1 se usa como un evaporador puede ejercerse al máximo.

Dado que la realización 1 utiliza la acción de la tensión superficial del refrigerante líquido para evitar una distribución de refrigerante desigual, la pérdida de presión puede suprimirse en comparación con la configuración convencional y puede suprimirse la degradación del rendimiento en el caso donde el intercambiador de calor 1 se usa como un evaporador.

Dado que el colector de entrada 10 de la realización 1 se compone de un cuerpo principal de colector 11 y un cuerpo de tapa 13 que tiene ranuras 14, y tiene una estructura sencilla, es fácil de fabricar y puede reducirse en coste.

El colector de entrada no se limita a la estructura mostrada en la figura 3 y pueden hacerse diversas modificaciones, tal como (1) y (2) a continuación, sin apartarse del alcance de la presente invención.

(1) La figura 10 es un diagrama que muestra la modificación 1 de las ranuras 14 de la figura 3. En la configuración de las ranuras 14 de la realización 1 mostrada en la figura 4, las protuberancias 15 son todas iguales en altura. Tal como se muestra en la figura 10, la altura de las protuberancias 15 puede ser alternativamente grande y pequeña en la dirección lateral del cuerpo de tapa 13 (la dirección vertical en la figura 10). En este caso, las caras de extremo (superficies inclinadas) de las ranuras 14 más cercanas a los tubos planos 30 (mostrados por la línea discontinua 14a en la figura 10) son anchas en comparación con la configuración en la que las protuberancias 15 son todas iguales en altura tal como se muestra en la figura 5. Por lo tanto, puede esperarse que el efecto de extraer el refrigerante líquido se mejore. La altura de las protuberancias 15 no se limita a la configuración en la que la altura de las protuberancias 15 es alternativamente larga y corta. Siempre que cada dos de las protuberancias 15 adyacentes en la dirección lateral del cuerpo de tapa 13 difieran en altura, pueden esperarse los mismos efectos. La siguiente modificación 2 es otro ejemplo de la configuración en la que cada dos de las protuberancias 15 adyacentes en la dirección lateral del cuerpo de tapa 13 difieren en altura.

(2) La figura 11 es un diagrama que muestra la modificación 2 de las ranuras 14 de la figura 3.

Cuanto menor sea la anchura (la longitud en la dirección vertical en la figura 11) de las ranuras 14 y mayor sea la altura de las ranuras 14, mayor será la acción de retención del refrigerante en las ranuras 14 debido a la tensión superficial. El refrigerante líquido que fluye hacia el colector de entrada 10 tiende a acumularse en ambos extremos en la dirección lateral del cuerpo de tapa 13. Por tanto, en la modificación 2, la altura de las protuberancias 15 aumenta desde ambos extremos hacia la parte central en la dirección lateral y la altura de las ranuras 14 se ajusta de modo que la fuerza de retención de refrigerante aumenta hacia la parte central en la dirección lateral. Por tanto, las irregularidades de refrigerante se suprimen también en la dirección lateral y la cantidad de refrigerante en cada ranura 14 puede igualarse tanto en la dirección longitudinal como en la dirección lateral. Como resultado, puede esperarse que el refrigerante pueda distribuirse más equitativamente a cada uno de los tubos planos 30. Aunque en el presente documento se muestra un ejemplo en el que solo la altura de las ranuras 14 varía, la anchura de las ranuras 14 puede disminuir hacia la parte central.

Tal como se describió anteriormente, se muestra un ejemplo de un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo unidireccional en el que el refrigerante fluye de un lado a otro en todo el intercambiador de calor. La propiedad también puede aplicarse a un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo de cambio de sentido en el que el refrigerante fluye mientras hace cambios de sentido. La configuración en la que la presente invención se aplica a un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo de cambio de sentido se describirá a continuación con referencia a la realización 2 y realización 3 a continuación.

Realización 2

La figura 12 es un diagrama que muestra un intercambiador de calor 1A según la realización 2 de la presente invención.

El intercambiador de calor 1A es un intercambiador de calor de flujo paralelo en el que el refrigerante fluye en paralelo, particularmente un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo de cambio de sentido. En el presente documento, se muestra un ejemplo de configuración en el que el número de pasos es cinco.

El intercambiador de calor 1A tiene un par de colectores 70 y 80 separados entre sí, una pluralidad de (20 en este caso) tubos planos (tubos de transferencia de calor) 30 que se disponen en paralelo entre el par de colectores 70 y 80 y cuyos ambos extremos están conectados al par de colectores 70 y 80 y una pluralidad de aletas 40. El par de colectores 70 y 80, los tubos planos 30 y las aletas 40 se forman todos de aluminio o aleación de aluminio. Las configuraciones de los tubos planos 30 y las aletas 40 son las mismas que las de la realización 1.

La figura 13 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del colector 70 de la figura 12.

El colector 70 tiene un cuerpo principal de colector 71 similar a una caja con un lado abierto. En una superficie inferior 71b del cuerpo principal de colector 71 que está orientada hacia la abertura 71a, una pluralidad de agujeros pasantes 72 a los que se conecta una pluralidad de tubos planos 30 se disponen uno al lado del otro a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo principal de colector 71. Dos placas de separación 73 se proporcionan en el interior del cuerpo principal de colector 71 y se forman tres cámaras independientes A, B y C que se comunican con la pluralidad de agujeros pasantes 72 y sirven como pasos de flujo de refrigerante, y se cubren por cuerpos de tapa 74a , 74B y 74C respectivamente.

El flujo de refrigerante en el intercambiador de calor 1A se describirá más adelante. Una pluralidad de ranuras 14 que tienen la misma función que en la realización 1 se forman en partes de los cuerpos de tapa 74A, 74B y 74C que están orientadas hacia los extremos del lado de entrada de refrigerante de los tubos planos 30. A continuación se dará una descripción específica.

La cámara A es una cámara de entrada hacia la que fluye refrigerante del exterior. Los extremos del lado de entrada de refrigerante de los tubos planos 30 se conectan a la pluralidad de agujeros pasantes 72 que se comunican con la cámara A y, por lo tanto, se forman ranuras 14 en todo el cuerpo de tapa 74A. La cámara B es una cámara de cambio de sentido que sirve como un paso de flujo de cambio de sentido. De la pluralidad de agujeros pasantes 72 que se comunican con la cámara B, la mitad superior se conecta a los extremos del lado de entrada de refrigerante de los tubos planos 30 y la mitad inferior se conecta a los extremos del lado de salida de refrigerante de los tubos planos 30 y, por lo tanto, las ranuras 14 se forman en la mitad superior del cuerpo de tapa 74B. La cámara C es una cámara de salida desde la que el refrigerante fluye hacia el exterior. La pluralidad de agujeros pasantes 72 que se comunican con la cámara C se conectan a los extremos del lado de salida de refrigerante de los tubos planos 30 y, por lo tanto, las ranuras 14 no se forman en el cuerpo de tapa 74C. A continuación en el presente documento, de la pluralidad de agujeros pasantes 72, los agujeros pasantes a los que se conectan los extremos del lado de entrada de refrigerante de los tubos planos 30 pueden denominarse agujeros pasantes del lado de entrada, y los agujeros pasantes a los que se conectan los extremos del lado de salida de refrigerante de los tubos planos 30 pueden denominarse agujeros pasantes del lado de salida.

Por otro lado, el colector 80 está dotado de una placa de separación 83 tal como se muestra en la figura 12, y el interior de la misma está dividido en dos cámaras D y E. Como con el colector 70, las cámaras D y E se cubren por cuerpos de tapa 84D y 84E respectivamente. De manera similar a lo anterior, una pluralidad de ranuras 14 se forman en partes de los cuerpos de tapa 84D y 84E que están orientados hacia los agujeros pasantes del lado de entrada de los tubos planos 30. Específicamente, en cada uno de los cuerpos de tapa 84D y 84E se forma una pluralidad de ranuras 14 en la mitad superior de los mismos.

Cuando se fabrica el colector 70 así configurado, el cuerpo principal de colector 71 se forma por corte o similares y los agujeros pasantes 72 se forman en el cuerpo principal de colector 71. Los cuerpos de tapa 74A, 74B y 74C se forman por corte o similares. Los cuerpos de tapa 74A, 74B y 74C se configuran de manera ajustable de modo que se sujetan temporalmente a las aberturas de las cámaras A, B y C del cuerpo principal de colector 71 y se aplica metal de relleno de soldadura fuerte a las partes de ajuste. El colector 80 puede fabricarse de la misma manera.

Cuando se fabrica todo el intercambiador de calor 1B, los cuerpos de tapa 74A, 74B y 74C se encajan y se sujetan temporalmente a las aberturas de las cámaras A, B y C, respectivamente, del colector 70 y, de manera similar, los cuerpos de tapa 84D y 84E se encajan y se sujetan temporalmente a las aberturas de las cámaras D y E, respectivamente, del colector 80. En un estado donde los tubos planos 30 y las aletas 40 se ensamblan todos, el conjunto se une mediante soldadura fuerte al mismo tiempo.

El flujo de refrigerante en el intercambiador de calor 1A se describirá a continuación con referencia a la figura 12. En el presente documento, el flujo de refrigerante en el caso donde el intercambiador de calor 1A se usa como un evaporador. En la figura 12, las flechas continuas muestran el flujo de refrigerante.

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases que fluye a través de la tubería de entrada de refrigerante 10a fluye hacia la cámara A, fluye de un extremo al otro extremo de un grupo de tubos planos conectado a la cámara A y fluye hacia la cámara D. El refrigerante que fluye hacia la cámara D hace aquí un cambio de sentido, fluye de un extremo al otro extremo de otro grupo de tubos planos conectado a la cámara D y fluye hacia la cámara B. El refrigerante que fluye hacia la cámara B hace aquí un cambio de sentido, fluye de un extremo al otro extremo de otro grupo de tubos planos conectado a la cámara B y fluye hacia la cámara E. El refrigerante que fluye hacia la cámara E hace aquí un cambio de sentido y fluye de un extremo al otro extremo de otro grupo de tubos planos conectados a la cámara E. El refrigerante que fluye fuera de este otro extremo se mezcla en la cámara C y fluye a través de la tubería de salida de refrigerante 20a hacia el exterior.

En el flujo de refrigerante anterior, dado que las ranuras 14 se proporcionan de modo que están orientadas hacia el extremo del lado de entrada de refrigerante de cada grupo de tubos planos, tal como en la realización 1, un flujo desigual de refrigerante se suprime por el efecto de la tensión superficial de refrigerante líquido y el refrigerante se distribuye sustancialmente por igual desde cada cámara hasta cada paso.

Tal como se describió anteriormente, según la realización 2, también en un intercambiador de calor de tipo de paso de flujo de cambio de sentido pueden obtenerse los mismos efectos ventajosos de la realización 1.

En la realización 2, en la pluralidad de protuberancias 15 formadas en los cuerpos de tapa 74B, 84D y 84E de las cámaras B, D y E que sirven como cámaras de cambio de sentido, las posiciones de los extremos más cercanos al borde entre el grupo de agujeros pasantes del lado de entrada y el grupo de agujeros pasantes del lado de salida son todos los mismos. Sin embargo, pueden ser tal como se muestra en la figura 14.

La figura 14 muestra modificaciones de las ranuras 14 de la figura 13 e incluye vistas del cuerpo de tapa 74B, 84D, 84E tal como se ven desde el lado de la superficie en la que se forman las ranuras 14.

Tal como se muestra en la figura 14 (a), en la pluralidad de protuberancias 15, las posiciones de los extremos más cercanos al borde entre el grupo de agujeros pasantes del lado de entrada y el grupo de agujeros pasantes del lado de salida pueden escalonarse alternativamente en la dirección lateral del cuerpo de tapa. En este caso, las caras de extremo de las ranuras 14 más cercanas al borde son superficies inclinadas, las caras de extremo son anchas en comparación con una configuración en la que las posiciones de los extremos son todas iguales tal como se muestra en la figura 13 y, por lo tanto, puede esperarse que el efecto de extraer refrigerante líquido se mejore. Las posiciones de los extremos de las protuberancias 15 no se limitan a una configuración escalonada alternativamente de este tipo. Siempre que cada dos de las protuberancias 15 adyacentes en la dirección lateral del cuerpo de tapa difieran en posición, puede esperarse el mismo efecto.

La figura 14 (b) muestra otro ejemplo de la configuración en la que cada dos de las protuberancias 15 adyacentes en la dirección lateral del cuerpo de tapa difieren en posición. Tal como se muestra, la longitud en la dirección longitudinal de las protuberancias 15 puede disminuir hacia la parte central en la dirección lateral o, aunque no se muestra, la longitud en la dirección longitudinal de las protuberancias 15 puede aumentar hacia la parte central en la dirección lateral.

Las modificaciones aplicadas a la misma parte componente que la de la realización 1 también se aplican a la realización 2. Las modificaciones descritas en la realización 2 pueden combinarse con modificaciones descritas en la realización 1. Lo mismo puede decirse también en la realización 3 descrita a continuación.

Realización 3

La realización 3 corresponde a una configuración en la que una pluralidad de (dos en este caso) líneas de intercambiadores de calor de tipo de paso de flujo de cambio de dirección de la realización 2 se proporcionan en la dirección de paso del aire.

La figura 15 incluye diagramas que muestran un intercambiador de calor según la realización 3 de la presente invención. La figura 15 (a) es una vista lateral esquemática del intercambiador de calor vista desde una dirección perpendicular a la dirección de paso del aire mostrada mediante flechas discontinuas. La figura 15 (b) es una vista en sección esquemática de una unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba en el lado aguas arriba en la dirección de paso del aire. La figura 15 (c) es una vista en sección esquemática de una unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb en el lado aguas abajo en la dirección de paso del aire. La figura 15 (d) es una vista en planta del intercambiador de calor. La realización 3 se describirá a continuación haciendo hincapié en las diferencias con la realización 2.

El intercambiador de calor 1B tiene un intercambiador de calor 1A que es el mismo que el de la realización 2, como la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba, y tiene la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb en el lado aguas abajo en la dirección de paso del aire. La unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba y la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb se conectan mediante una tubería interlineal 90.

Mientras la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba tiene cinco pasos, la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb tiene diez pasos. La unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb tiene más pasos que la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba. La razón de que el número de pasos difiera entre la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba y la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb se describirá más adelante. La unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb es la misma que la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba excepto en que difiere en la configuración de la parte de colector de la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba.

Un colector 700 al que se conecta la tubería interlineal 90 en la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb difiere en el número de placas de separación de la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1 Ba. El colector 700 está dotado de una placa de separación 703 y dos cámaras F y G se forman en el mismo. Un colector 800 no está dotado de placa de separación y una cámara H se forma en todo el mismo. Como en las realizaciones 1 y 2, las ranuras 14 se proporcionan en partes de los colectores 700 y 800 de la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb que está orientada hacia el extremo del lado de entrada de refrigerante de cada tubo plano 30.

El flujo de refrigerante en el intercambiador de calor 1B se describirá a continuación con referencia a la figura 15. En el presente documento, el flujo de refrigerante en el caso donde el intercambiador de calor 1B se usa como un evaporador. En la figura 15, las flechas continuas muestran el flujo de refrigerante.

El flujo de refrigerante en la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba del intercambiador de calor 1B es el mismo que el de la realización 2. El refrigerante que fluye fuera de la tubería de salida de refrigerante 20a de la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1B fluye a través de la tubería interlineal 90 y la tubería de entrada de refrigerante 100a hacia la cámara F de la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb. El refrigerante que fluye hacia la cámara F fluye de un extremo al otro extremo de un grupo de tubos planos que se comunican con la cámara F, y fluye hacia la cámara H. El refrigerante que fluye hacia la cámara H hace aquí un cambio de sentido, fluye de un extremo al otro extremo de otro grupo de tubos planos conectados a la cámara H. El refrigerante que fluye fuera de este otro extremo se mezcla en la cámara G y fluye a través de la tubería de salida de refrigerante 200a hacia el exterior.

En el flujo de refrigerante anterior, dado que las ranuras 14 se proporcionan de modo que están orientadas hacia el extremo del lado de entrada de refrigerante de cada grupo de tubos planos, tal como en las realizaciones 1 y 2, un flujo desigual de refrigerante se suprime por el efecto de la tensión superficial de refrigerante líquido y el refrigerante se distribuye sustancialmente por igual desde cada cámara hasta cada paso.

A continuación, se describirá la razón de que el número de pasos difiera entre la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba y la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1 Bb.

Cuando el intercambiador de calor 1B se usa como un evaporador, el refrigerante entra en un estado gaseosolíquido de dos fases y finalmente sale en un estado de refrigerante de gas. Por lo tanto, la calidad aumenta a medida que el refrigerante fluye hacia la segunda mitad del paso de flujo. Cuando la calidad es baja, la pérdida de presión durante el paso a través del paso de flujo es pequeña y, por lo tanto, es preferible aumentar la tasa de flujo de refrigerante para aumentar el coeficiente de transferencia de calor. Por otro lado, cuando la calidad es alta, la pérdida de presión durante el paso a través del paso de flujo es grande y, por lo tanto, es preferible disminuir la tasa de flujo de refrigerante. Cuanto mayor sea el número de pasos, menor será la tasa de flujo de refrigerante.

En la unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Ba correspondiente a la primera mitad del paso de flujo en el intercambiador de calor 1B, la calidad del refrigerante es baja. Por lo tanto, el número de pasos se reduce para aumentar la tasa de flujo de refrigerante y para aumentar el coeficiente de transferencia de calor. Por otro lado, en la unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 1Bb correspondiente a la segunda mitad del paso de flujo, la calidad es alta. Por lo tanto, el número de pasos se aumenta para reducir la tasa de flujo de refrigerante y para reducir la pérdida de presión.

Tal como se describió anteriormente, según la realización 3, pueden obtenerse los mismos efectos ventajosos que la realización 1 y 2 y, debido a la configuración multilineal, la capacidad de intercambio de calor puede mejorarse. Dado que el número de pasos en el lado aguas arriba en la dirección de paso del aire donde la calidad de refrigerante que pasa es baja se reduce para aumentar la tasa de flujo de refrigerante, y para aumentar el coeficiente de transferencia de calor, la capacidad de intercambio de calor también puede mejorarse de ese modo.

Aunque se describe una configuración de dos líneas en la realización 3, puede usarse una configuración de tres o más líneas.

Aunque en las realizaciones 1 a 3 se muestran ejemplos en los que la forma exterior del colector es cuadrada, la forma exterior del colector no se limita a una forma cuadrada y puede ser una forma cilíndrica. En el caso de una configuración multilineal, tal como en la realización 3, una forma cuadrada es preferible en términos de asegurar el tamaño requerido como un colector y hacer que las líneas interfieran entre sí.

Lista de signos de referencia

1 intercambiador de calor 1A intercambiador de calor 1B intercambiador de calor 1Ba unidad de intercambio de calor del lado aguas arriba 1Bb unidad de intercambio de calor del lado aguas abajo 10 colector (colector de entrada) 10A cámara 10a tubería de entrada de refrigerante 11 cuerpo principal de colector 11a abertura 11b superficie inferior 12 agujeros pasantes 13 cuerpo de tapa 13a superficie 14 ranuras 15 protuberancias 20 colector (colector de salida) 20a tubería de salida de refrigerante 30 tubos planos 30a agujeros pasantes 40 aletas 50 aparato de ciclo de refrigeración 51 compresor 52 condensador 53 válvula de expansión 54 evaporador 70 colector 71 cuerpo principal de colector 71a abertura 71b superficie inferior 72 agujeros pasantes 73 placa de separación 74A cuerpo de tapa 74B cuerpo de tapa 74C cuerpo de tapa 80 colector 83 placa de separación 84D cuerpo de tapa 84E cuerpo de tapa 90 tubería interlineal 100a tubería de entrada de refrigerante 200a tubería de salida de refrigerante 700 colector 703 placa de separación 800 colector A a H cámaras

Claims

REIVINDICACIONES

1. Intercambiador de calor (1) en el que un refrigerante fluye en paralelo a través de una pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) dispuestos en paralelo, que comprende un colector de intercambiador de calor (10)

en el que una pluralidad de agujeros pasantes (12) a los que se conectan extremos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) se disponen uno al lado del otro en una dirección longitudinal del colector de intercambiador de calor (10),

en el que una pluralidad de cámaras (A, B, C) que se comunican con la pluralidad de agujeros pasantes (12) y que sirven como un paso de flujo de refrigerante separado en la dirección longitudinal se forman en el colector de intercambiador de calor (10), y

en el que cada uno de la pluralidad de agujeros pasantes (12) es o bien un agujero pasante del lado de entrada o bien un agujero pasante del lado de salida al que se conectan un extremo de lado de entrada de refrigerante y un extremo de lado de salida de refrigerante, respectivamente, de la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30), y en una parte de cada una de la pluralidad de cámaras (A, B, C) que están orientadas hacia los agujeros pasantes del lado de entrada (12) en las cámaras, se forman una pluralidad de ranuras (14) del colector de intercambiador de calor (10) en una dirección lateral perpendicular a la dirección longitudinal, caracterizado porque el colector de intercambiador de calor (10) está configurado para distribuir el refrigerante a la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) en paralelo por el efecto de la tensión superficial, en el que la pluralidad de ranuras (14) extraen refrigerante líquido hacia las ranuras por el efecto de la tensión superficial.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1,

en el que cada una de la pluralidad de cámaras (A, B, C) se clasifica como una cualquiera de una cámara de entrada (A) hacia la que fluye el refrigerante desde el exterior, una cámara de cambio de sentido (B) que sirve como un paso de flujo de cambio de sentido y una cámara de salida (C) desde la que el refrigerante fluye hacia el exterior,

en el que los agujeros pasantes (12) que se comunican con la cámara de entrada (A) son todos agujeros pasantes del lado de entrada (12) y la pluralidad de ranuras (14) se forma por toda una longitud en la dirección longitudinal de la parte que forma la cámara de entrada (A),

en el que los agujeros pasantes (12) que se comunican con la cámara de cambio de sentido (B) se dividen en un grupo de agujeros pasantes del lado de entrada y un grupo de agujeros pasantes del lado de salida y la pluralidad de ranuras (14) se forma en una parte orientada hacia el grupo de agujeros pasantes del lado de entrada, y

en el que los agujeros pasantes (12) que se comunican con la cámara de salida (C) son todos agujeros pasantes del lado de salida (12) y la pluralidad de ranuras (14) no se forma en una parte que forma la cámara de salida (C).

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 2, en el que la pluralidad de ranuras (14) se forma mediante huecos entre una pluralidad de protuberancias salientes (15) y cada dos de la pluralidad de protuberancias (15) formadas en la cámara de cambio de sentido (B) que son adyacentes en la 1 dirección lateral difieren en una posición de un extremo más cercano a un borde entre el grupo de agujeros pasantes del lado de entrada y el grupo de agujeros pasantes del lado de salida.

4. Intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la pluralidad de ranuras (14) se forma mediante huecos entre una pluralidad de protuberancias salientes (15), y cada dos adyacentes de la pluralidad de protuberancias (15) difieren en altura.

5. Intercambiador de calor según la reivindicación 4, en el que las alturas de la pluralidad de protuberancias (15) son alternativamente grandes y pequeñas en la dirección lateral.

6. Intercambiador de calor según la reivindicación 4, en el que las alturas de la pluralidad de protuberancias (15) se configuran para ser cada vez más grandes hacia una parte central en la dirección lateral.

7. Intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el colector (10, 70) incluye un cuerpo principal de colector (11,71) que tiene una forma similar a una caja con un lado abierto y cuya superficie inferior (11b, 71b) orientada hacia la abertura (11a, 71a) tiene la pluralidad de agujeros pasantes (12, 72) formada en el mismo, y un cuerpo de tapa (13, 74A, 74B, 74C) formado en una forma similar a una placa que cubre la abertura (11a, 71a).

8 Intercambiador de calor según la reivindicación 7, en el que las ranuras (14) se forman en el cuerpo de tapa (13).

9. Intercambiador de calor (1B) que comprende, en una dirección de paso del aire, al menos dos unidades de intercambio de calor (1Ba, 1Bb) que incluyen un par de los colectores de intercambiador de calor (70) de la reivindicación 2 o 3 separados entre sí en una dirección perpendicular a la dirección de paso del aire, una pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) dispuestos en paralelo entre el par de colectores de intercambiador de calor (70) y cuyos ambos extremos se conectan a la pluralidad de agujeros pasantes (12) del par de colectores de intercambiador de calor (70), y una pluralidad de aletas (40) dispuestas de modo que el aire pasa en la dirección de paso del aire, en el que las unidades de intercambio de calor (1Ba, 1Bb) se conectan por una tubería interlineal (90), y se forma un paso de flujo de refrigerante en el que el refrigerante fluye a través de la pluralidad de tubos de transferencia de calor (30) de la unidad de intercambio de calor (1Ba) en un lado aguas arriba en la dirección de paso del aire, desde la cámara de entrada (A) hasta la cámara de salida (C) mientras hace un cambio de sentido en la cámara de cambio de sentido (B), entonces fluye a través de la tubería interlineal (90) hacia la unidad de intercambio de calor (1 Ba) en un lado aguas abajo en la dirección de paso del aire y fluye desde la cámara de entrada (F) hasta la cámara de salida (G) del colector de intercambiador de calor (70) mientras hace un cambio de sentido en la cámara de cambio de sentido (H), y

en el que cuando el intercambiador de calor (1) se usa como un evaporador, un número de pasos de refrigerante del refrigerante que fluye a través de la unidad de intercambio de calor (1Ba) en el lado aguas arriba es menor que un número de pasos de refrigerante del refrigerante que fluye a través de la unidad de intercambio de calor (1Bb) en el lado aguas abajo.

10. Intercambiador de calor (1, 1A, 1B) según las reivindicaciones 1 a 9, en el que los tubos de transferencia de calor (30) son tubos planos que tienen una pluralidad de agujeros pasantes (12) que sirven como pasos de flujo de refrigerante.

11. Aparato de ciclo de refrigeración (50) que comprende un intercambiador de calor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Aparato de aire acondicionado que comprende el aparato de ciclo de refrigeración (50) según la reivindicación 11.