ES2900343T3 - Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración - Google Patents

Abstract

Intercambiador de calor (1) que comprende: un distribuidor (2) que comprende una entrada de fluido (12a_1) y una pluralidad de salidas de fluido (112B, 14a_2), incluyendo el distribuidor un paso de flujo de distribución (2a) configurado para hacer que la entrada de fluido (12a_1) se comunique con las salidas de fluido (112B, 14a_2) y distribuir fluido que fluye al interior del paso de flujo de distribución (2a) a través de la entrada de fluido (12a_1), entre las salidas de fluido (112B, 14a_2); y comprendiendo el intercambiador de calor (1) una pluralidad de tubos de transferencia de calor (4) al interior de los cuales fluye el fluido tras fluir hacia fuera a través de las salidas de fluido del distribuidor (2), incluyendo el distribuidor (2) una pluralidad de porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) formadas, cada una, para estar orientada hacia una asociada de las salidas de fluido (112B, 14a_2), permitiendo las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) insertar los tubos de transferencia de calor (4) en las mismas, insertándose los tubos de transferencia de calor (4) en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) de tal manera que una porción de extremo distal (4a) de cada uno de los tubos de transferencia de calor (4) está conectada a la salida de fluido asociada (112B, 14a_2), en el que la entrada de fluido(12a_1), el paso de flujo de distribución(2a), las salidas de fluido (112b, 14a_2) y las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) se proporcionan apilando una pluralidad de cuerpos en forma de placa (12_1, 13_1, 12_2, 13_2, 12_3, 13_3, 12_4, 14, 15) que incluyen orificios pasantes (12a_1, 12_a2, 12a_3, 12a_4, 13a_1, 13a_2, 13a_3, 14a_1, 14a_2, 15a_1, 15_a2) formados en los mismos, proporcionándose los orificios pasantes más externos aguas abajo (12a_3) en un lado de extremo del paso de flujo de distribución (2a), cada uno, en uno de dichos cuerpos en forma de placa (12_3), caracterizado porque los orificios pasantes más externos aguas abajo (12a_3) tienen una sección transversal de paso de flujo formad en forma de una combinación de una porción en forma de Z (112A) que es una porción en forma de Z de la sección transversal de paso de flujo y dos porciones lineales (112B) paralelas entre sí y que son continuas con la porción en forma de Z (112A) en ambos extremos de la misma, estando las porciones lineales (112B), que corresponden a las salidas de fluido (112B), formadas como una porción de abertura que tiene un área más grande que un área de la porción de extremo distal (4a) de cada uno de los tubos de transferencia de calor (4).

Description

DESCRIPCIÓN

Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración

Campo técnico

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor y a un aparato de ciclo de refrigeración.

Técnica anterior

Un intercambiador de calor incluye pasos de flujo (trayectos) que se forman disponiendo una pluralidad de tubos de transferencia de calor en paralelo para reducir la pérdida de presión de refrigerante que fluye a través de los tubos de transferencia de calor. En porciones de entrada de refrigerante de los tubos de transferencia de calor, por ejemplo, se proporciona un colector o un distribuidor como dispositivo de distribución que distribuye de manera uniforme el refrigerante entre los tubos de transferencia de calor.

Es importante que el refrigerante se distribuya de manera uniforme entre los tubos de transferencia de calor, con el fin de garantizar un alto rendimiento de transferencia de calor del intercambiador de calor.

En un distribuidor propuesto como un distribuidor de este tipo tal como se describió anteriormente, se apilan entre sí una pluralidad de cuerpos en forma de placa para formar un paso de flujo de distribución en el que se proporciona un único paso de flujo de entrada de tal manera que se ramifica a una pluralidad de pasos de flujo de salida, haciendo de ese modo que el refrigerante se distribuya entre tubos de transferencia de calor de un intercambiador de calor (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).

El distribuidor descrito en el documento de patente 1 incluye elementos desnudos y revestidos que se apilan de manera alternante entre sí; y los elementos desnudos son cuerpos en forma de placa a los que no se les aplica ningún material de soldadura, y los elementos revestidos son cuerpos en forma de placa a los que se les aplica un material de soldadura. Porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor se insertan en un lado más externo del distribuidor en la dirección de apilamiento de los elementos. El documento de patente 2 se refiere a un flujo de colector de tipo de apilamiento con pasos de flujo de distribución para distribuir refrigerante. Los pasos de flujo en documento de patente 1 y documento de patente 2 tienen forma de Z.

Lista de referencias

Bibliografía de patentes

Documento de patente 1: publicación internacional n.° 2015/004719

Documento de patente 2: documento EP 2998682 A1

Sumario de la invención

Problema técnico

En el distribuidor descrito en el documento de patente 1, el paso de flujo de distribución formado en el mismo se proporciona separado del espacio en el que se insertan los tubos de transferencia de calor. Es decir, el distribuidor descrito en el documento de patente 1 requiere cuerpos en forma de placa que tienen espacio que permite insertar los tubos de transferencia de calor a través del mismo. A medida que aumenta el número de cuerpos en forma de placa, el distribuidor se vuelve más grande. Sin embargo, se requiere que los distribuidores, que incluyen distribuidores en los que no se apilan cuerpos en forma de placa, se realicen más pequeños. En realidad, todavía pueden realizarse más pequeños.

La presente invención se ha realizado a la vista de las circunstancias anteriores y un objetivo de la presente invención es proporcionar un distribuidor más pequeño, un intercambiador de calor más pequeño y un aparato de ciclo de refrigeración más pequeño.

Solución al problema

En la reivindicación 1 se define un intercambiador de calor según la presente invención.

Un aparato de ciclo de refrigeración según una realización de la presente invención incluye el intercambiador de calor anterior, que funciona como al menos uno de un evaporador y un condensador.

Efectos ventajosos de la invención

En el intercambiador de calor según la presente invención, las porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor están conectadas a las salidas de fluido. Aplicando esta configuración, puede reducirse la longitud del distribuidor en la dirección de flujo del fluido y, por tanto, puede reducirse el tamaño del distribuidor. Dado que el intercambiador de calor según la invención incluye el distribuidor anterior, puede reducirse al menos el tamaño del intercambiador de calor.

El aparato de ciclo de refrigeración según una realización de la presente invención incluye el intercambiador de calor anterior. Por tanto, puede reducirse al menos el tamaño del aparato de ciclo de refrigeración.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] la figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra la configuración de un intercambiador de calor según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 2] la figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un distribuidor según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 3] la figura 3 es una vista en perspectiva a escala ampliada de la parte A indicada en la figura 2.

[Figura 4] la figura 4 es una vista a escala ampliada de la parte A indicada en la figura 2 tal como se observa desde un lado de entrada de un paso de flujo.

[Figura 5] la figura 5 es una vista de desarrollo del distribuidor según la realización 1 de la presente invención. [Figura 6] la figura 6 es una vista en sección vertical del distribuidor según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 7] la figura 7 es una vista para explicar etapas de un método para fabricar un intercambiador de calor de integración que no forma parte de la invención;

[Figura 8] la figura 8 es una vista en sección vertical que ilustra el flujo de refrigerante en el distribuidor fabricado mediante el método ilustrado en la figura 7.

[Figura 9] la figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra la modificación 1 del intercambiador de calor según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 10] la figura 10 es un diagrama esquemático que ilustra la modificación 2 del intercambiador de calor según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 11] la figura 11 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un distribuidor según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 12] la figura 12 es una vista a escala ampliada de la parte B en la figura 11 tal como se observa desde el lado de entrada del paso de flujo.

[Figura 13] la figura 13 es una vista a escala ampliada de una porción del distribuidor según la realización 2 de la presente invención al que está conectado un tubo de transferencia de calor.

[Figura 14] la figura 14 es una vista de desarrollo del distribuidor según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 15] la figura 15 es una vista en sección vertical del distribuidor según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 16] la figura 16 es un diagrama de circuito esquemático que ilustra un ejemplo de una configuración de circuito de refrigerante de un aparato de ciclo de refrigeración según la realización 3 de la presente invención. Descripción de realizaciones

Se describirán un intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración según la presente invención con referencia a los dibujos.

Las configuraciones, operaciones, etc., tal como se describen a continuación son simplemente ejemplos, y un distribuidor, un intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración según la presente invención no están limitados a los descritos a continuación. En cada una de las figuras, elementos que son iguales o similares a los ilustrados en una figura anterior se designan mediante los mismos signos de referencia o sin signo de referencia. Además, las descripciones de elementos, configuraciones, etc., que sean iguales o similares a las descritas anteriormente se omitirán o simplificarán según sea apropiado.

La siguiente descripción se realiza con respecto al caso en el que un intercambiador de calor según la presente invención se aplica a un aparato de aire acondicionado, que es un ejemplo de un aparato de ciclo de refrigeración. Sin embargo, esto no es limitativo. Por ejemplo, pueden aplicarse a otros tipos de aparatos de ciclo de refrigeración que incluyen un circuito de ciclo de refrigerante. Además, la descripción también se realiza con respecto al caso en el que el aparato de ciclo de refrigeración conmuta la operación que va a realizarse entre una operación de calentamiento y una operación de enfriamiento. Sin embargo, esto no es limitativo, es decir, el aparato de ciclo de refrigeración puede realizar únicamente una de la operación de calentamiento y la operación de enfriamiento.

Realización 1

Se describirá un intercambiador de calor según la realización 1 de la presente invención.

Configuración del intercambiador de calor 1

Se describirá de manera aproximada la configuración de un intercambiador de calor 1 según la realización 1. La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra la configuración del intercambiador de calor 1 según la realización 1. En la figura 1 y las siguientes figuras, la dirección de flujo de refrigerante se indica mediante flechas negras.

El intercambiador de calor 1 incluye un primer distribuidor 2, un segundo distribuidor 3, una pluralidad de tubos de transferencia de calor 4 y una pluralidad de aletas 5. El segundo distribuidor 3 puede ser del mismo tipo que el primer distribuidor 2 o un tipo diferente del primer distribuidor 2.

El primer distribuidor 2 incluye al menos un paso de flujo de distribución 2a proporcionado en el mismo. Un lado de entrada del paso de flujo de distribución 2a está conectado a una tubería de refrigerante y un lado de salida del paso de flujo de distribución 2a está conectado a los tubos de transferencia de calor 4.

El primer distribuidor 2 corresponde a un “distribuidor” según la presente invención.

En el segundo distribuidor 3, se proporciona un paso de flujo de unión 3a. Un lado de entrada del paso de flujo de unión 3a está conectado a los tubos de transferencia de calor 4 y un lado de salida del paso de flujo de unión 3a está conectado a una tubería de refrigerante.

Los tubos de transferencia de calor 4 son tubos planos o circulares en cada uno de los cuales se proporciona una pluralidad de pasos de flujo. Los tubos de transferencia de calor 4 están realizados, por ejemplo, de aluminio. Las aletas 5 están unidas a los tubos de transferencia de calor 4.

Las aletas 5 están realizadas, por ejemplo, de aluminio. Los tubos de transferencia de calor 4 y las aletas 5 están unidos entre sí, por ejemplo, mediante soldadura. Aunque en la figura 1 se ilustran cuatro tubos de transferencia de calor 4, el número de tubos de transferencia de calor 4 no está limitado a cuatro. En la descripción referente a la realización 1, se supone a modo de ejemplo que los tubos de transferencia de calor 4 son tubos planos.

Flujo de refrigerante en el intercambiador de calor

Se describirá el flujo de refrigerante en el intercambiador de calor 1.

El refrigerante que fluye a través de la tubería de refrigerante entra en el primer distribuidor 2 y se distribuye entre los tubos de transferencia de calor 4 mediante el paso de flujo de distribución 2a. En los tubos de transferencia de calor 4, el refrigerante intercambia calor, por ejemplo, con aire enviado por un ventilador. Corrientes del refrigerante que fluyen a través de los tubos de transferencia de calor 4 fluyen al interior del paso de flujo de unión 3a en el segundo distribuidor 3, se unen entre sí para combinarse para dar el refrigerante y el refrigerante fluye fuera del paso de flujo de unión 3a al interior de la tubería de refrigerante. En el intercambiador de calor 1, el refrigerante también puede fluir hacia atrás, es decir, también puede fluir en una dirección desde el segundo distribuidor 3 hacia el primer distribuidor 2.

Configuración del primer distribuidor 2

Se describirá la configuración del primer distribuidor 2. En primer lugar, se describirá haciendo referencia a modo de ejemplo al caso en el que el primer distribuidor 2 es un colector de tipo de apilamiento.

La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del primer distribuidor 2. La figura 3 es una vista en perspectiva a escala ampliada de la parte A indicada en la figura 2. La figura 4 es una vista a escala ampliada de la parte A indicada en la figura 2 tal como se observa desde un lado de entrada del paso de flujo. Además, la figura 4 también ilustra un tubo de transferencia de calor 4.

Tal como se ilustra en la figura 2, el primer distribuidor 2 incluye un cuerpo en forma de placa 11. El cuerpo en forma de placa 11 incluye primeros elementos en forma de placa 12_1 a 12_4, que son elementos desnudos, y segundos elementos en forma de placa 13_1 a 13_3, que son elementos revestidos, de tal manera que los primeros elementos en forma de placa y los segundos elementos en forma de placa están apilados de manera alternante. Los primeros elementos en forma de placa 12_1 y 12_4 se proporcionan en los lados más externos del cuerpo en forma de placa 11 en una dirección de apilamiento. En la siguiente descripción, los primeros elementos en forma de placa 12_1 a 12_4 pueden denominarse de manera genérica primeros elementos en forma de placa 12; y, de manera similar, los segundos elementos en forma de placa 13_1 a 13_3 pueden denominarse de manera genérica segundos elementos en forma de placa 13.

Los primeros elementos en forma de placa 12 están realizados, por ejemplo, de aluminio. A los primeros elementos en forma de placa 12 no se les aplica ningún material de soldadura. En los primeros elementos en forma de placa 12, se proporcionan orificios pasantes 12a_1 a 12a_4 respectivos para formar el paso de flujo de distribución 2a. Los orificios pasantes 12a_1 a 12a_4 se extienden a través de los primeros elementos en forma de placa 12. Cuando los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 se apilan entre sí unos al lado de otros, los orificios pasantes 12a_1 a 12a_3 sirven como parte del paso de flujo de distribución 2a.

El orificio pasante 12a_1 sirve como una entrada de fluido para fluido tal como refrigerante.

Extremos de los orificios pasantes 12a_3 sirven como salidas de fluido para el fluido tal como el refrigerante. Los orificios pasantes 12a_4 sirven como una porción de inserción de tubo de transferencia de calor 2b y, por tanto, no permiten que el fluido tal como el refrigerante fluya a través de los mismos.

Los segundos elementos en forma de placa 13 están realizados, por ejemplo, de aluminio, y son más delgados que los primeros elementos en forma de placa 12. Al menos a las superficies delantera y trasera de los segundos elementos en forma de placa 13 se les aplica material de soldadura. Se proporcionan orificios pasantes 13a_1 y 13a_2 en los segundos elementos en forma de placa 13 para formar parte del paso de flujo de distribución 2a. Los orificios pasantes 13a_1 a 13a_3 se extienden a través de los segundos elementos en forma de placa 13. Cuando los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 se apilan entre sí, los orificios pasantes 13a_1 y 13a_2 funcionan como parte del paso de flujo de distribución 2a.

Los orificios pasantes 13a_3 funcionan como la porción de inserción de tubo de transferencia de calor 2b y, por tanto, no permiten que el fluido tal como el refrigerante fluya a través de los mismos.

El orificio pasante 12a_1 proporcionado en el primer elemento en forma de placa 12_1, el orificio pasante 13a_1 en el segundo elemento en forma de placa 13_1 y los orificios pasantes 13a_2 en el segundo elemento en forma de placa 13_2 se extienden a través de los elementos en forma de placa respectivos de tal manera que tienen secciones transversales circulares de paso de flujo. En el orificio pasante 12a_1, que sirve como la entrada de fluido, se conecta la tubería de refrigerante. Por ejemplo, puede proporcionarse una tapa de metal o similar sobre una superficie del primer elemento en forma de placa 12_1 que está ubicada en un lado de entrada de refrigerante del mismo, y la tubería de refrigerante puede conectarse a la tapa de metal o similar. Alternativamente, una superficie periférica interna del orificio pasante 12a_1 puede estar conformada para permitir que una superficie periférica externa de la tubería de refrigerante se ajuste en la superficie periférica interna del orificio pasante 12a_1, y la tubería de refrigerante puede conectarse directamente al orificio pasante 12a_1 sin usar una tubería de metal o similar.

Debe observarse que la sección transversal de paso de flujo es una sección transversal del paso de flujo que se toma en una dirección perpendicular al flujo del fluido.

El orificio pasante 12a_2 proporcionado en el primer elemento en forma de placa 12_2 se extiende a través del mismo para tener, según la invención, una sección transversal en forma de Z de paso de flujo del paso de flujo. El orificio pasante 13a_1 del segundo elemento en forma de placa 13_1, que está apilado en un lado de entrada de refrigerante del primer elemento en forma de placa 12_2, se proporciona para estar orientado hacia el centro del orificio pasante 12a_2. Los orificios pasantes 13a_2 del segundo elemento en forma de placa 13_2, que están apilados en un lado de salida de refrigerante del primer elemento en forma de placa 12_2, están ubicados para estar orientados hacia extremos del orificio pasante 12a_2.

Cada uno de los orificios pasantes 12a_3 proporcionados en el primer elemento en forma de placa 12_3 se extiende a través del mismo para tener una sección transversal de paso de flujo formada en forma de una combinación de una porción en forma de Z y porciones lineales. En la siguiente descripción, la porción en forma de Z de la sección transversal de paso de flujo se denomina porción en forma de Z 112A y las porciones lineales de la sección transversal de paso de flujo se denominan porciones lineales 112B.

Las porciones lineales 112B son continuas con la porción en forma de Z 112A en ambos extremos de la misma. Dicho de otro modo, las porciones lineales 112B se proporcionan como porciones de abertura ubicadas en extremos del orificio pasante 12a_3, es decir, en extremos del paso de flujo de distribución 2a, y corresponden a las salidas de fluido.

Haciendo referencia a la figura 3, un extremo superior de la porción en forma de Z 112A es continuo con un lado inferior de una superior de las porciones lineales 112B, y un extremo inferior de la porción en forma de Z 112A es continuo con un lado superior de una inferior de las porciones lineales 112B. Las dos porciones lineales 112B son paralelas entre sí. Además, tal como se ilustra en la figura 4, el área de abertura de cada una de las porciones lineales 112B es mayor que el área de abertura de una porción de extremo 4a de cada uno de los tubos de transferencia de calor 4.

Los orificios pasantes 13a_2 del segundo elemento en forma de placa 13_2, que están apilados en el lado de entrada de refrigerante del primer elemento en forma de placa 12_3, están ubicados para estar orientados hacia los centros respectivos de los orificios pasantes 12a_3. Los orificios pasantes 13a_3 proporcionados en el segundo elemento en forma de placa 13_3, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_3 y ubicado opuesto al segundo elemento en forma de placa 13_2, están ubicados para estar orientados hacia las porciones lineales 112B respectivas de los orificios pasantes 12a_3.

Cuando los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 se apilan entre sí, los orificios pasantes de los primeros elementos en forma de placa 12 y los orificios pasantes de los segundos elementos en forma de placa 13 se comunican entre sí para formar el paso de flujo de distribución 2a. De manera más específica, cuando los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 se apilan entre sí, unos adyacentes de los orificios pasantes se comunican entre sí, y porciones de los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 que son distintas de los orificios pasantes que se comunican entre sí están bloqueadas mediante aquellos de los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 que son adyacentes a las porciones anteriores, proporcionando de ese modo el paso de flujo de distribución 2a.

Debe observarse que con respecto al primer distribuidor 2, aunque el paso de flujo de distribución 2a se ilustra a modo de ejemplo como trayecto de flujo de distribución que incluye una única entrada de fluido y cuatro salidas de fluido, el número de salidas de fluido, es decir, el número de ramificaciones, no se limita a cuatro.

Tal como se ilustra en la figura 2, los orificios pasantes 12a_4 proporcionados en el primer elemento en forma de placa 12_4 y los orificios pasantes 13a_3 proporcionados en el segundo elemento en forma de placa 13_3 están ubicados de tal manera que están orientados hacia las porciones lineales 112B ubicadas en los extremos de los orificios pasantes 12a_3 y sirven como las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b en las que se insertan las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4. Dicho de otro modo, los orificios pasantes 12a_4 y 13a_3 se proporcionan para estar orientados hacia las porciones lineales 112B, que están ubicadas en extensiones de los tubos de transferencia de calor 4. Los tubos de transferencia de calor 4 se insertan en los orificios pasantes 12a_4 y 13a_3 y de ese modo se conectan al primer distribuidor 2.

Las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 pueden estar ubicadas o bien en los orificios pasantes 13a_3 del segundo elemento en forma de placa 13_3, o bien en las porciones lineales 112B de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3. Es decir, las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 pueden proporcionarse de la manera anterior para no entrar en contacto con el segundo elemento en forma de placa 13_2.

Las superficies periféricas internas de los orificios pasantes 12a_4 del primer elemento en forma de placa 12_4 se ajustan en las superficies periféricas externas de los tubos de transferencia de calor 4. En este caso, resulta apropiado que las superficies periféricas internas se ajusten en las superficies periféricas externas con huecos que permiten que un material de soldadura calentado se infiltre en los huecos debido a capilaridad.

Flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2

Se describirá el flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2.

La figura 5 es una vista de desarrollo del primer distribuidor 2. La figura 6 es una vista en sección vertical del primer distribuidor 2. Por motivos de conveniencia para la explicación, la figura 6 ilustra los cuerpos en forma de placa que tienen sustancialmente el mismo grosor. Además, la figura 6 ilustra una sección transversal tomada en la dirección de flujo del fluido.

Tal como se ilustra en las figuras 5 y 6, el refrigerante que ha fluido a través de la tubería de refrigerante fluye al interior del primer distribuidor 2 a través del orificio pasante 12a_1 del primer elemento en forma de placa 12_1, que sirve como la entrada de fluido. El refrigerante que ha fluido a través del orificio pasante 12a_1 fluye al interior del orificio pasante 13a_1 del segundo elemento en forma de placa 13_1.

El refrigerante que ha fluido al interior del orificio pasante 13a_1 del segundo elemento en forma de placa 13_1 a través del orificio pasante 12a_1 del primer elemento en forma de placa 12_1 fluye al interior del centro del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2. El refrigerante que ha fluido al interior del centro del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2 fluye sobre una superficie del segundo elemento en forma de placa 13_2, que es adyacente al primer elemento en forma de placa 12_2, y se divide en corrientes de refrigerante que fluyen hacia los extremos del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2. Tras alcanzar los extremos del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2, las corrientes de refrigerante fluyen a través de los orificios pasantes 13a_2 del segundo elemento en forma de placa 13_2 y después fluyen al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3.

Cada una de las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 fluye sobre una superficie del segundo elemento en forma de placa 13_3, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_3, y también se divide en corrientes de refrigerante adicionales, que fluyen hacia los extremos de uno asociado de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3. Las porciones lineales 112B ubicadas en los extremos de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 sirven como salidas de fluido y las corrientes de refrigerante adicionales que han alcanzado los extremos de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 fluyen al interior de los tubos de transferencia de calor 4 desde las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 ubicadas en los orificios pasantes 13a_3 o en los orificios pasantes 12a_3.

Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los tubos de transferencia de calor 4 pasan a través de los orificios pasantes 13a_3 del segundo elemento en forma de placa 13_3 y los orificios pasantes 12a_4 del primer elemento en forma de placa 12_4 y fluyen al interior de regiones en las que los tubos de transferencia de calor 4 se unen a las aletas 5.

La siguiente descripción se realiza con respecto al caso en el que el primer distribuidor 2 es un colector de tipo de integración, que no forma parte de la invención pero es útil para entenderla.

La figura 7 ilustra etapas de un método para fabricar el intercambiador de calor 1. En primer lugar, se describirá un método para fabricar el primer distribuidor 2 aplicando un procedimiento de cera perdida.

En primer lugar, en la etapa 0, se prepara un molde para formar el paso de flujo de distribución 2a en el primer distribuidor 2. En la etapa 1, se forma un modelo de cera (patrón de cera 2a_1) que tiene la misma forma que el paso de flujo de distribución 2a inyectando cera al interior del molde preparado en la etapa 0. En la etapa 2, se fija el patrón de cera 2a_1 a un molde 2_1 para formar el primer distribuidor 2, y se inyecta aluminio fundido en el molde 2_1.

Después, en la etapa 3, tras solidificarse, se calienta el aluminio anterior para fundir el patrón de cera 2a_1 fijado en el mismo y hacer que fluya fuera del mismo. Como resultado, se obtiene el primer distribuidor 2 dotado del paso de flujo de distribución 2a. El primer distribuidor 2 se forma llevando a cabo las etapas 0 a 3.

Después de eso, en la etapa 4, se conectan los tubos de transferencia de calor 4 al primer distribuidor 2 y se realiza otro ensamblaje y procesamiento para formar el intercambiador de calor 1.

El primer distribuidor 2 fabricado mediante el procedimiento de cera perdida no incluye el cuerpo en forma de placa 11. Con respecto a esto, es diferente del primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 2 que se forma como un colector de tipo de apilamiento. Sin embargo, las funciones del primer distribuidor 2 fabricado mediante el procedimiento de cera perdida son las mismas que las del primer distribuidor 2 formado como colector de tipo de apilamiento.

Flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2

Se describirá el flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2. La figura 8 es una vista en sección vertical que ilustra el flujo de refrigerante en el distribuidor fabricado mediante el método indicado en la figura 7. En la figura 8, elementos o porciones correspondientes a los del primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 2 se designan mediante los mismos signos de referencia. En la figura 8, las líneas discontinuas indican una correspondencia entre el primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la misma y el primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 2. Además, por motivos de conveniencia para la explicación, la figura 8 ilustra los elementos en forma de placa que tienen sustancialmente el mismo grosor. Además, la sección transversal tal como se ilustra en la figura 8 se toma en la dirección de flujo del fluido.

El flujo del refrigerante es básicamente igual o similar al flujo del refrigerante en el primer distribuidor 2 proporcionado como un colector de tipo de apilamiento descrito anteriormente con referencia a las figuras 5 y 6. El refrigerante que ha fluido a través de la tubería de refrigerante fluye al interior del primer distribuidor 2 a través del orificio pasante 12a_1 del primer distribuidor 2, que sirve como entrada de fluido. El refrigerante que ha fluido a través del orificio pasante 12a_1 fluye a través del orificio pasante 13a_1 y después fluye al interior del centro del orificio pasante 12a_2. El refrigerante que ha fluido al interior del centro del orificio pasante 12a_2 se divide en corrientes de refrigerante, que fluyen hacia los extremos del orificio pasante 12a_2. Tras alcanzar los extremos del orificio pasante 12a_2, las corrientes de refrigerante fluyen a través de los orificios pasantes 13a_2 y después fluyen al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3.

Cada una de las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3 también se divide en corrientes de refrigerante adicionales, que fluyen hacia los extremos de uno asociado de los orificios pasantes 12a_3. Las porciones lineales 112B proporcionadas en los extremos de los orificios pasantes 12a_3 funcionan como salidas de fluido y las corrientes de refrigerante adicionales que han alcanzado los extremos de los orificios pasantes 12a_3 fluyen al interior de los tubos de transferencia de calor 4 desde las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 ubicadas en los orificios pasantes 13a_3 o en los orificios pasantes 12a_3.

Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los tubos de transferencia de calor 4 pasan a través de los orificios pasantes 13a_3 y los orificios pasantes 12a_4 y fluyen al interior de regiones en las que los tubos de transferencia de calor 4 se unen a las aletas 5.

Ventajas del primer distribuidor 2 y el intercambiador de calor 1

Tal como se describió anteriormente, en el primer distribuidor 2, las porciones de extremo del paso de flujo de distribución 2a se proporcionan como las porciones lineales 112B, mediante lo cual puede reducirse la longitud del primer distribuidor 2 en la dirección de flujo del refrigerante. Por ejemplo, puede reducirse el número de elementos en forma de placa incluidos en el primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 2 y puede reducirse el grosor del primer distribuidor 2 en la dirección de apilamiento de los elementos en forma de placa. Además, puede hacerse que la longitud del primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 8 en la dirección de flujo del refrigerante sea casi igual a la del primer distribuidor 2 tal como se ilustra en la figura 2. Por tanto, con respecto al primer distribuidor 2, puede reducirse el coste y también puede reducirse el tamaño y el peso.

El intercambiador de calor 1 está formado para incluir el primer distribuidor 2. Por tanto, puede reducirse el coste de fabricación del primer distribuidor 2 y el intercambiador de calor 1. Además, también puede reducirse el tamaño y el peso.

Modificación

La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra la modificación 1 del intercambiador de calor 1.

Aunque en la descripción anterior realizada con referencia a la figura 2, etc., se supone a modo de ejemplo que los tubos de transferencia de calor 4 son tubos planos, los tubos de transferencia de calor 4 pueden ser tubos circulares tal como se ilustra en la figura 9. De manera más específica, basta con que los tubos de transferencia de calor 4 estén formados de tal manera que el área de abertura de cada una de las porciones lineales 112B sea mayor que el área de abertura de cada una de las porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor 4. La figura 10 es un diagrama esquemático que ilustra la modificación 2 del intercambiador de calor 1.

Aunque en la descripción anterior realizada con referencia a la figura 2, etc., se supone a modo de ejemplo que la porción en forma de Z 112A es continua con los centros de las porciones lineales 112B que están ubicados en los centros en la dirección longitudinal de las mismas, la porción en forma de Z 112A puede ser continua con porciones de las porciones lineales 112B que son distintas de los centros de las porciones lineales 112B en la dirección longitudinal de las mismas, tal como se ilustra en la figura 10.

Realización 2

Se describirá un intercambiador de calor según la realización 2 de la presente invención.

La realización 2 se describirá principalmente haciendo referencia a la diferencia entre las realizaciones 1 y 2. Los componentes que son iguales que los de la realización 1 se designarán mediante los mismos signos de referencia y, por tanto, se omitirán sus descripciones.

Un intercambiador de calor que incluye el distribuidor según la realización 2 es igual o similar al intercambiador de calor 1 tal como se describió con respecto a la realización 1 y, por tanto, se omitirá su descripción. Un distribuidor según la realización 2 se denominará primer distribuidor 2A.

Configuración del distribuidor en la realización 2

Se describirá la configuración del primer distribuidor 2A. Según la invención, el primer distribuidor 2A es un colector de tipo de apilamiento.

La figura 11 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del primer distribuidor 2A. La figura 12 es una vista a escala ampliada de la parte B indicada en la figura 11 tal como se observa desde el lado de entrada del paso de flujo. La figura 13 es una vista a escala ampliada de una porción del primer distribuidor 2A, a la que está conectado un tubo de transferencia de calor 4. La figura 12 también ilustra el tubo de transferencia de calor 4. La figura 13 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea X-X en la figura 12 tal como se observa desde arriba en una dirección perpendicular al plano de la figura 12.

Tal como se ilustra en la figura 11, el primer distribuidor 2A incluye un cuerpo en forma de placa 11. El cuerpo en forma de placa 11 se forma apilando los primeros elementos en forma de placa 12_1 a 12_4, que sirven como elementos desnudos, segundos elementos en forma de placa 13_1 a 13_3, que sirven como elementos revestidos, un tercer elemento en forma de placa 14, que sirve como elemento desnudo, y un cuarto elemento en forma de placa 15, que sirve como elemento revestido. Los primeros elementos en forma de placa 12_1 y 12_4 se proporcionan en los lados más externos del cuerpo en forma de placa 11 en la dirección de apilamiento. En la siguiente descripción, los primeros elementos en forma de placa 12_1 a 12_4 pueden denominarse de manera genérica primeros elementos en forma de placa 12. De manera similar, los segundos elementos en forma de placa 13_1 a 13_3 pueden denominarse de manera genérica segundos elementos en forma de placa 13.

Los primeros elementos en forma de placa 12 y los segundos elementos en forma de placa 13 están configurados tal como se describió anteriormente con respecto a los de la realización 1.

El tercer elemento en forma de placa 14 está realizado, por ejemplo, de aluminio, y no se aplica ningún material de soldadura al mismo como en los primeros elementos en forma de placa 12. Se proporcionan orificios pasantes 14a_1 y 14a_2, que están incluidos en el paso de flujo de distribución 2a, en el tercer elemento en forma de placa 14. Los orificios pasantes 14a_1 y 14a_2 se extienden a través del tercer elemento en forma de placa 14. Cuando los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 se apilan entre sí, los orificios pasantes 14a_1 y 14a_2 sirven como parte del paso de flujo de distribución 2a.

Los orificios pasantes 14a_2 sirven como salidas de fluido para fluido tal como refrigerante. Dicho de otro modo, los orificios pasantes 14a_2 están formados como porciones de abertura ubicadas en extremos del paso de flujo de distribución 2a y sirven como salidas de fluido.

El cuarto elemento en forma de placa 15 está realizado, por ejemplo, de aluminio, y es más delgado que los primeros elementos en forma de placa 12, así como los segundos elementos en forma de placa 13. Al menos a las superficies delantera y trasera del cuarto elemento en forma de placa 15 se les aplica un material de soldadura. El cuarto elemento en forma de placa 15 está dotado de orificios pasantes 15a_1 y 15a_2, que forman parte del paso de flujo de distribución 2a. Los orificios pasantes 15a_1 y 15a_2 se extienden a través del cuarto elemento en forma de placa 15. Cuando los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 se apilan entre sí, los orificios pasantes 15a_1 y 15a_2 funcionan como parte del paso de flujo de distribución 2a.

Los orificios pasantes 14a_1 en el tercer elemento en forma de placa 14 y los orificios pasantes 15a_1 en el cuarto elemento en forma de placa 15 se proporcionan para extenderse a través de los elementos en forma de placa tercero y cuarto 14 y 15, respectivamente, de tal manera que tienen secciones transversales circulares de paso de flujo, así como los orificios pasantes 12a_1, 13a_1 y 13a_2.

Los orificios pasantes 15a_1 del cuarto elemento en forma de placa 15, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_3, están ubicados para estar orientados hacia los centros de los orificios pasantes 12a_3. Los orificios pasantes 14a_1 del tercer elemento en forma de placa 14, que está apilado sobre el cuarto elemento en forma de placa 15, están ubicados para estar orientados hacia los orificios pasantes 15a_1.

Los orificios pasantes 15a_2 del cuarto elemento en forma de placa 15, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_3, están ubicados para estar orientados hacia las porciones lineales 112B de los orificios pasantes 12a_3. Los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14, que está apilado sobre el cuarto elemento en forma de placa 15, están ubicados para estar orientados hacia los orificios pasantes 15a_2.

Cuando los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 se apilan entre sí, los orificios pasantes proporcionados en los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 se comunican entre sí para formar el paso de flujo de distribución 2a. De manera más específica, cuando los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 se apilan entre sí, unos adyacentes de los orificios pasantes se comunican entre sí, y cada una de porciones de los elementos en forma de placa primero a cuarto 12 a 15 que son distintas de los orificios pasantes que se comunican entre sí están bloqueadas mediante el elemento en forma de placa adyacente a cada una de las porciones anteriores, es decir, el primer elemento en forma de placa 12, el segundo elemento en forma de placa 13, el tercer elemento en forma de placa 14 o el cuarto elemento en forma de placa 15. Como resultado, se proporciona el paso de flujo de distribución 2a.

Con respecto al primer distribuidor 2A, aunque se ilustra que el paso de flujo de distribución 2a incluye una única entrada de fluido y cuatro salidas de fluido, el número de ramificaciones, es decir, el número de salidas de fluido, no está limitado a cuatro.

Tal como se ilustra en las figuras 11 y 13, los orificios pasantes 12a_4 del primer elemento en forma de placa 12_4, los orificios pasantes 13a_3 del segundo elemento en forma de placa 13_3, los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3, los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14 y los orificios pasantes 15a_2 del cuarto elemento en forma de placa 15 están ubicados de tal manera que están orientados hacia los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14, y sirven como porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b en las cuales se insertan las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4. Dicho de otro modo, los orificios pasantes 12a_4, 13a_3, 12a_3, 14a_2 y 15a_2 están ubicados para estar orientados hacia las porciones lineales 112B, que están ubicadas en extensiones de los tubos de transferencia de calor 4. Los tubos de transferencia de calor 4 se insertan en los orificios pasantes 12a_4, 13a_3, 12a_3, 14a_2 y 15a_2, y de ese modo se conectan al primer distribuidor 2. Las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 están ubicadas en regiones intermedias de los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14. De manera más específica, las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 están ubicadas en las regiones intermedias de los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14, que es adyacente al segundo elemento en forma de placa 13_2, de tal manera que las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 no están en contacto con el segundo elemento en forma de placa 13_2. Por tanto, las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 están más cerca de la entrada de fluido que los orificios pasantes 12a_3. Los orificios pasantes 12a_3 sirven como porciones intermedias 2c de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b.

Flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2A

Se describirá el flujo de refrigerante en el primer distribuidor 2A.

La figura 14 es una vista de desarrollo del primer distribuidor 2A. La figura 15 es una vista en sección vertical del primer distribuidor 2A. Por motivos de conveniencia para la explicación, la figura 15 ilustra esquemáticamente los cuerpos en forma de placa que tienen sustancialmente el mismo grosor. La sección transversal tal como se ilustra en la figura 15 se toma a lo largo de la dirección de flujo del fluido.

Tal como se ilustra en las figuras 14 y 15, el refrigerante que ha fluido a través de la tubería de refrigerante fluye al interior del primer distribuidor 2 a través del orificio pasante 12a_1 del primer elemento en forma de placa 12_1, que sirve como entrada de fluido. El refrigerante que ha fluido a través del orificio pasante 12a_1 fluye al interior del orificio pasante 13a_1 del segundo elemento en forma de placa 13_1.

El refrigerante que ha fluido al interior del orificio pasante 13a_1 del segundo elemento en forma de placa 13_1 a través del orificio pasante 12a_1 del primer elemento en forma de placa 12_1 fluye al interior del centro del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2. El refrigerante que ha fluido al interior del centro del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2 fluye sobre una superficie del segundo elemento en forma de placa 13_2, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_2, y se divide en corrientes de refrigerante, que fluyen hacia los extremos del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2. Las corrientes de refrigerante que han alcanzado los extremos del orificio pasante 12a_2 del primer elemento en forma de placa 12_2 fluyen a través de los orificios pasantes 13a_2 del segundo elemento en forma de placa 13_2 y después fluyen al interior de los orificios pasantes 14a_1 del tercer elemento en forma de placa 14.

Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los orificios pasantes 14a_1 del tercer elemento en forma de placa 14 fluyen al interior de los orificios pasantes 15a_1 del cuarto elemento en forma de placa 15. Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los orificios pasantes 15a_1 del cuarto elemento en forma de placa 15 fluyen al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3.

Cada uno del refrigerante que ha fluido al interior de los centros de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 a_3 fluye sobre una superficie del segundo elemento en forma de placa 13_3, que está apilado sobre el primer elemento en forma de placa 12_3, y también se divide en corrientes de refrigerante adicionales, que fluyen hacia los extremos de uno asociado de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3. Las corrientes de refrigerante adicionales que han alcanzado las porciones lineales 112B proporcionadas en los extremos de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 fluyen sobre superficies laterales de los tubos de transferencia de calor 4 que se extienden a través de los orificios pasantes 12a_3. Dado que los orificios pasantes 12a_3 sirven como porciones intermedias 2c de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b, las corrientes de refrigerante que han fluido sobre las superficies laterales de los tubos de transferencia de calor 4 en los orificios pasantes 12a_3 fluyen al interior de los orificios pasantes 15a_2 del cuarto elemento en forma de placa 15 y después fluyen hacia la entrada de fluido, no hacia los orificios pasantes 12a_3.

Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los orificios pasantes 15a_2 del cuarto elemento en forma de placa 15 fluyen al interior de los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14. Los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14 sirven como salidas de fluido, y las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14 fluyen al interior de los tubos de transferencia de calor 4 desde las porciones de extremo 4a de los tubos de transferencia de calor 4 que están ubicadas en los orificios pasantes 14a_2.

Las corrientes de refrigerante que han fluido al interior de los tubos de transferencia de calor 4 pasan a través de los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14, los orificios pasantes 15a_2 del cuarto elemento en forma de placa 15, los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3, los orificios pasantes 13a_3 del segundo elemento en forma de placa 13_3, y los orificios pasantes 12a_4 del primer elemento en forma de placa 12_4, y fluyen al interior de las regiones en las que los tubos de transferencia de calor 4 se unen a las aletas 5.

Cada una de las corrientes de refrigerante que han alcanzado las porciones lineales 112B proporcionadas en los extremos de los orificios pasantes 12a_3 del primer elemento en forma de placa 12_3 fluye hacia la izquierda y hacia la derecha tal como se ilustra en la figura 12 después de fluir sobre una superficie lateral de uno asociado de los tubos de transferencia de calor 4.

En un modo de funcionamiento en el que el intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, cada una de las corrientes de refrigerante que han alcanzado las porciones lineales 112B está en un estado bifásico de gaslíquido y se dispersa cuando fluye sobre la superficie lateral del tubo de transferencia de calor 4 asociado. Dado que el refrigerante se dispersa, en las porciones intermedias 2c de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b, la fase gaseosa y la fase líquida del refrigerante se equilibran de manera equivalente. El refrigerante que se hace que esté en un estado bifásico de gas-líquido equilibrado de manera equivalente de este tipo fluye al interior de los tubos de transferencia de calor 4.

Por otro lado, en un modo de funcionamiento en el que el intercambiador de calor 1 funciona como condensador, el refrigerante fluye a través del primer distribuidor 2A a través de los orificios pasantes 14a_2 que sirven como salidas de fluido, fluye a través del paso de flujo de distribución 2a, y después fluye fuera del paso de flujo de distribución 2a a través del orificio pasante 12a_1 que sirve como entrada de fluido. En el modo de funcionamiento en el que el intercambiador de calor 1 funciona como condensador, el refrigerante que fluye al interior del primer distribuidor 2A está de manera sustancialmente completa en una fase líquida.

Ventajas del primer distribuidor 2A y el intercambiador de calor 1

Tal como se describió anteriormente, el intercambiador de calor según la realización 2 incluye el primer distribuidor 2A y, por tanto, obtiene no solo la ventaja del intercambiador de calor 1 según la realización 1, sino también las siguientes ventajas. Puede hacerse que el refrigerante que está en el estado bifásico de gas líquido equilibrado de manera equivalente fluya al interior de los tubos de transferencia de calor 4, se reduce el grosor de películas de líquido sobre superficies internas de los tubos de transferencia de calor 4 y se mejora el coeficiente de transferencia de calor. Por tanto, en el intercambiador de calor según la realización 2, se mejora el rendimiento del intercambiador de calor.

Además, en el intercambiador de calor según la realización 2, en el caso en el que los tubos de transferencia de calor 4 son tubos perforados planos, el refrigerante que está en el estado bifásico de gas-líquido equilibrado de manera equivalente fluye al interior de orificios de los tubos de transferencia de calor 4 y, por tanto, puede evaporarse de manera eficiente en una unidad de intercambio de calor. Por tanto, en el intercambiador de calor según la realización 2, se mejora el rendimiento del intercambiador de calor y la operación puede realizarse con una alta eficiencia.

Además, en el modo de funcionamiento en el que el intercambiador de calor funciona como condensador, dado que los tubos de transferencia de calor 4 se insertan hasta alcanzar los orificios pasantes 14a_2 del tercer elemento en forma de placa 14, puede reducirse el volumen real de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b y puede reducirse la cantidad de refrigerante que permanece en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b. Como resultado, puede reducirse la cantidad total de refrigerante proporcionado en el aparato de ciclo de refrigeración. Por tanto, el aparato de ciclo de refrigeración es económico y resulta ventajoso en cuanto a la protección medioambiental por la fuga de refrigerante.

Las modificaciones 1 y 2 de la realización 1 tal como se ilustran en las figuras 9 y 10 también pueden aplicarse a la realización 2.

Las porciones intermedias 2c no significan porciones centrales exactas de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b. Basta con que las porciones intermedias 2c se proporcionen como porciones en las que están ubicadas las superficies laterales de los tubos de transferencia de calor 4 insertados en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor 2b.

Realización 3

Se describirá un aparato de ciclo de refrigeración según la realización 3 de la presente invención.

Configuración del aparato de ciclo de refrigeración 100

Se describirá de manera aproximada la configuración de un aparato de ciclo de refrigeración 100 según la realización 3.

La figura 16 es un diagrama de circuito esquemático que ilustra un ejemplo de una configuración de circuito de refrigerante del aparato de ciclo de refrigeración 100 según la realización 3. La realización 3 se describirá principalmente haciendo referencia a las diferencias entre la realización 3 y las realizaciones 1 y 2. Los componentes que son iguales que los de las realizaciones 1 y 2 se designarán mediante los mismos signos de referencia y, por tanto, se omitirán sus descripciones. En la figura 16, el flujo de refrigerante en la operación de enfriamiento se indica mediante flechas discontinuas, y el flujo de refrigerante en la operación de calentamiento se indica mediante flechas continuas. El flujo de aire se indica mediante flechas con contorno.

El aparato de ciclo de refrigeración 100 incluye un intercambiador de calor que incluye el distribuidor según la realización 1 o 2. Por motivos de conveniencia para la explicación, se supone que el aparato de ciclo de refrigeración 100 incluye el intercambiador de calor 1 que incluye el primer distribuidor 2 según la realización 1. Además, en la realización 3, se supone que el aparato de ciclo de refrigeración 100 es un aparato de aire acondicionado.

El aparato de ciclo de refrigeración 100 incluye una primera unidad 100A y una segunda unidad 100B. La primera unidad 100A se usa, por ejemplo, como unidad de fuente de calor o unidad de exterior. La segunda unidad 100B se usa, por ejemplo, como unidad de interior o unidad de lado de uso (unidad de lado de carga).

La primera unidad 100A incluye un compresor 101, un dispositivo de conmutación de paso de flujo 102, un dispositivo de expansión 104, un segundo intercambiador de calor 105 y un ventilador 105A proporcionado cerca del segundo intercambiador de calor 105. El segundo intercambiador de calor 105 incluye el primer distribuidor 2. Por tanto, el segundo intercambiador de calor 105 corresponde al intercambiador de calor 1 según la realización 1.

La segunda unidad 100B incluye un primer intercambiador de calor 103 y un ventilador 103A proporcionado cerca del primer intercambiador de calor 103. El primer intercambiador de calor 103 incluye además el primer distribuidor 2. Por tanto, el primer intercambiador de calor 103 corresponde al intercambiador de calor 1 según la realización 1.

Tal como se ilustra en la figura 16, el compresor 101, el primer intercambiador de calor 103, el dispositivo de expansión 104 y el segundo intercambiador de calor 105 están conectados entre sí mediante una tubería de refrigerante 106, mediante lo cual se forma un circuito de refrigerante. El ventilador 103A se proporciona cerca del primer intercambiador de calor 103 y envía aire al primer intercambiador de calor 103. El ventilador 105A se proporciona cerca del segundo intercambiador de calor 105 y envía aire al segundo intercambiador de calor 105. El compresor 101 comprime el refrigerante. El refrigerante comprimido mediante el compresor 101 se descarga y se suministra al primer intercambiador de calor 103 o al segundo intercambiador de calor 105. Como compresor 101 puede aplicarse, por ejemplo, un compresor rotatorio, un compresor de espiral, un compresor helicoidal o un compresor alternativo.

El dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 conmuta el flujo del refrigerante entre para la operación de calentamiento y para la operación de enfriamiento. Más específicamente, en la operación de calentamiento, el dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 conmuta el flujo del refrigerante de tal manera que se conecta el compresor 101 al primer intercambiador de calor 103, y en la operación de enfriamiento, el dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 conmuta el flujo del refrigerante de tal manera que se conecta el compresor 101 al segundo intercambiador de calor 105. Resulta apropiado que, como dispositivo de conmutación de paso de flujo 102, se aplique, por ejemplo, una válvula de cuatro vías. Como dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 puede aplicarse una combinación de válvulas de dos vías y de tres vías.

El primer intercambiador de calor 103 funciona como condensador en la operación de calentamiento y como evaporador en la operación de enfriamiento. De manera más específica, cuando el primer intercambiador de calor 103 funciona como condensador, refrigerante a alta temperatura y alta presión descargado a partir del compresor 101 intercambia calor con aire enviado por el ventilador 103A en el primer intercambiador de calor 103, de modo que el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se condensa. Cuando el primer intercambiador de calor 103 funciona como evaporador, refrigerante a baja temperatura y baja presión descargado a partir del dispositivo de expansión 104 intercambia calor con aire enviado por el ventilador 103A en el primer intercambiador de calor 103, de modo que el refrigerante líquido o bifásico a baja temperatura y baja presión se evapora.

El dispositivo de expansión 104 hace que el refrigerante descargado a partir del primer intercambiador de calor 103 o el segundo intercambiador de calor 105 se expanda de modo que se reduce la presión del refrigerante. Resulta apropiado que, como dispositivo de expansión 104, se aplique, por ejemplo, una válvula de expansión eléctrica que puede ajustar la velocidad de flujo del refrigerante. Además, como dispositivo de expansión 104 puede aplicarse una válvula de expansión mecánica que emplea un diafragma como receptor de presión, un tubo capilar o similares.

El segundo intercambiador de calor 105 funciona como evaporador en la operación de calentamiento y como condensador en la operación de enfriamiento. Cuando el segundo intercambiador de calor 105 funciona como evaporador, refrigerante a baja temperatura y baja presión descargado a partir del dispositivo de expansión 104 intercambia calor con aire enviado por el ventilador 105A en el segundo intercambiador de calor 105, de modo que el refrigerante líquido o bifásico a baja temperatura y baja presión se evapora. Cuando el segundo intercambiador de calor 105 funciona como condensador, refrigerante a alta temperatura y alta presión descargado a partir del compresor 101 intercambia calor con aire enviado por el ventilador 105A en el segundo intercambiador de calor 105, de modo que el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se condensa. Funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 100

El funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 100 se describirá junto con el flujo del refrigerante. En la siguiente descripción del funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 100, se supone que el fluido de intercambio de calor es aire y el fluido con el que el fluido de intercambio de calor intercambia calor es refrigerante.

En primer lugar, se describirá la operación de enfriamiento que va a realizarse por el aparato de ciclo de refrigeración 100. El flujo del refrigerante durante la operación de enfriamiento se indica mediante flechas discontinuas en la figura 16.

Haciendo referencia a la figura 16, cuando se activa el compresor 101, se descarga refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión a partir del compresor 101. Después de eso, el refrigerante fluye tal como se indica mediante flechas discontinuas. El refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión (monofásico) descargado a partir del compresor 101 pasa a través del dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 y fluye al interior del segundo intercambiador de calor 105, que funciona como condensador. En el segundo intercambiador de calor 105, el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión que ha fluido al interior del mismo intercambia calor con aire enviado por el ventilador 105A, de modo que el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se condensa para dar refrigerante líquido a alta presión (monofásico).

El refrigerante líquido a alta presión descargado a partir del segundo intercambiador de calor 105 se cambia para dar refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión mediante el dispositivo de expansión 104. El refrigerante bifásico de gas-líquido fluye al interior del primer intercambiador de calor 103, que funciona como evaporador. El primer intercambiador de calor 103 está dotado del primer distribuidor 2. El primer distribuidor 2 distribuye el refrigerante como corrientes de refrigerante cuyo número corresponde al número de trayectos en el primer intercambiador de calor 103. Las corrientes de refrigerante fluyen al interior de los tubos de transferencia de calor 4 incluidos en el primer intercambiador de calor 103.

El refrigerante bifásico de gas-líquido que ha fluido al interior del primer intercambiador de calor 103 intercambia calor con aire enviado por el ventilador 103A en el primer intercambiador de calor 103. De ese modo, se evapora refrigerante líquido a partir del refrigerante bifásico de gas-líquido y, como resultado, se cambia el refrigerante bifásico de gas-líquido para dar refrigerante gaseoso a baja presión (monofásico). El refrigerante gaseoso a baja presión descargado a partir del primer intercambiador de calor 103 fluye al interior del compresor 101 a través del dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 y se comprime para dar refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión, y el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se descarga a partir del compresor 101. Después de eso, se repite el ciclo anterior.

A continuación, se describirá la operación de calentamiento que va a realizarse por el aparato de ciclo de refrigeración 100. El flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento se indica mediante las flechas continuas en la figura 16.

Haciendo referencia a la figura 16, cuando se activa el compresor 101, se descarga refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión a partir del compresor 101. Después, el refrigerante fluye tal como se indica mediante las flechas continuas. El refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión (monofásico) descargado a partir del compresor 101 pasa a través del dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 y fluye al interior del primer intercambiador de calor 103, que funciona como condensador. En el primer intercambiador de calor 103, el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión que ha fluido al interior del mismo intercambia calor con aire enviado por el ventilador 103A, de modo que el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se condensa para dar refrigerante líquido a alta presión (monofásico).

El refrigerante líquido a alta presión descargado a partir del primer intercambiador de calor 103 se cambia para dar refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión mediante el dispositivo de expansión 104. El refrigerante bifásico de gas-líquido fluye al interior del segundo intercambiador de calor 105, que funciona como evaporador. El segundo intercambiador de calor 105 está dotado del primer distribuidor 2. El primer distribuidor 2 distribuye el refrigerante como corrientes de refrigerante cuyo número corresponde al número de trayectos en el segundo intercambiador de calor 105. Las corrientes de refrigerante fluyen al interior de los tubos de transferencia de calor 4 incluidos en el segundo intercambiador de calor 105.

En el segundo intercambiador de calor 105, el refrigerante bifásico que ha fluido al interior del mismo intercambia calor con aire enviado por el ventilador 105A. Como resultado, el refrigerante líquido se evapora a partir del refrigerante bifásico y, como resultado, el refrigerante bifásico se cambia para dar refrigerante gaseoso a baja presión (monofásico). El refrigerante gaseoso a baja presión descargado a partir del segundo intercambiador de calor 105 fluye al interior del compresor 101 a través del dispositivo de conmutación de paso de flujo 102 y se comprime para dar refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión, y el refrigerante gaseoso a alta temperatura y alta presión se descarga a partir del compresor 101. Después de eso, se repite el ciclo anterior. Tal como se describió anteriormente, en el aparato de ciclo de refrigeración 100, el primer distribuidor 2 está ubicado aguas arriba del primer intercambiador de calor 103 y el segundo intercambiador de calor 105.

Por tanto, en el aparato de ciclo de refrigeración 100, puede reducirse el coste de fabricación del primer intercambiador de calor 103 y el segundo intercambiador de calor 105 y también puede reducirse el tamaño y el peso del intercambiador de calor 1.

En el caso en el que el primer intercambiador de calor 103 y el segundo intercambiador de calor 105 del aparato de ciclo de refrigeración 100 están dotados, cada uno, del primer distribuidor 2A según la realización 2, puede mejorarse adicionalmente el rendimiento del intercambiador de calor.

Aunque anteriormente se describió a modo de ejemplo que, como cada uno del primer intercambiador de calor 103 y el segundo intercambiador de calor 105, se aplica el intercambiador de calor según la realización 1 o el intercambiador de calor según la realización 2, el intercambiador de calor según la realización 1 y el intercambiador de calor según la realización 2 pueden aplicarse como al menos uno del primer intercambiador de calor 103 y el segundo intercambiador de calor 105.

El refrigerante para su uso en el aparato de ciclo de refrigeración 100 no está particularmente limitado. Incluso en el caso en el que se use, como refrigerante, por ejemplo, R410A, R32 o HFO1234yf, pueden obtenerse las mismas ventajas que se describieron anteriormente.

Aunque se describen aire y refrigerante como ejemplos de fluido de funcionamiento, el fluido de funcionamiento no está limitado a los mismos. Incluso en el caso en el que se aplique cualquier otra clase de fluido gaseoso, líquido o mixto de gas-líquido, pueden obtenerse las mismas ventajas que se describieron anteriormente. Es decir, dado que el fluido de funcionamiento varía, en el caso en el que se aplica cualquiera del fluido gaseoso, líquido o mixto anterior, puede obtenerse la misma ventaja que se describió anteriormente.

Además, como otros ejemplos del aparato de ciclo de refrigeración 100, están presentes un calentador de agua, un frigorífico y una máquina de funcionamiento múltiple de aire acondicionado y calentador de agua. La presente invención reducirá el coste, el tamaño y el peso para cualquier ejemplo que se aplique. Además, en el caso en el que se proporciona el primer distribuidor 2A, puede mejorarse adicionalmente el rendimiento de intercambio de calor.

Lista de signos de referencia

1 intercambiador de calor 2 primer distribuidor 2_1 molde 2A primer distribuidor 2a paso de flujo de distribución 2a_1 patrón de cera 2b porción de inserción de tubo de transferencia de calor 2c porción intermedia 3 segundo distribuidor 3a paso de flujo de unión 4 tubo de transferencia de calor 4a porción de extremo 5 aleta 11 cuerpo en forma de placa 12 primer elemento en forma de placa 12_1 primer elemento en forma de placa 12_2 primer elemento en forma de placa 12_3 primer elemento en forma de placa 12_4 primer elemento en forma de placa 12a_1 orificio pasante 12a_2 orificio pasante 12a_3 orificio pasante 12a_4 orificio pasante 13 segundo elemento en forma de placa 13_1 segundo elemento en forma de placa 13_2 segundo elemento en forma de placa 13_3 segundo elemento en forma de placa 13a_1 orificio pasante 13a_2 orificio pasante 13a_3 orificio pasante 14 tercer elemento en forma de placa 14a_1 orificio pasante 14a_2 orificio pasante 15 cuarto elemento en forma de placa 15a_1 orificio pasante 15a_2 orificio pasante 100 aparato de ciclo de refrigeración 100A primera unidad 100B segunda unidad 101 compresor 102 dispositivo de conmutación de paso de flujo 103 primer intercambiador de calor 103A ventilador 104 dispositivo de expansión 105 segundo intercambiador de calor 105A ventilador 106 tubería de refrigerante 112A porción en forma de Z 112B porción lineal

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Intercambiador de calor (1) que comprende:

un distribuidor (2) que comprende una entrada de fluido (12a_1) y una pluralidad de salidas de fluido (112B, 14a_2), incluyendo el distribuidor un paso de flujo de distribución (2a) configurado para hacer que la entrada de fluido (12a_1) se comunique con las salidas de fluido (112B, 14a_2) y distribuir fluido que fluye al interior del paso de flujo de distribución (2a) a través de la entrada de fluido (12a_1), entre las salidas de fluido (112B, 14a_2); y comprendiendo el intercambiador de calor (1) una pluralidad de tubos de transferencia de calor (4) al interior de los cuales fluye el fluido tras fluir hacia fuera a través de las salidas de fluido del distribuidor (2),

incluyendo el distribuidor (2) una pluralidad de porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) formadas, cada una, para estar orientada hacia una asociada de las salidas de fluido (112B, 14a_2), permitiendo las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) insertar los tubos de transferencia de calor (4) en las mismas,

insertándose los tubos de transferencia de calor (4) en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) de tal manera que una porción de extremo distal (4a) de cada uno de los tubos de transferencia de calor (4) está conectada a la salida de fluido asociada (112B, 14a_2), en el que la entrada de fluido(12a_1), el paso de flujo de distribución(2a), las salidas de fluido (112b, 14a_2) y las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) se proporcionan apilando una pluralidad de cuerpos en forma de placa (12_1, 13_1, 12_2, 13_2, 12_3, 13_3, 12_4, 14, 15) que incluyen orificios pasantes (12a_1, 12_a2, 12a_3, 12a_4, 13a_1, 13a_2, 13a_3, 14a_1, 14a_2, 15a_1, 15_a2) formados en los mismos, proporcionándose los orificios pasantes más externos aguas abajo (12a_3) en un lado de extremo del paso de flujo de distribución (2a), cada uno, en uno de dichos cuerpos en forma de placa (12_3), caracterizado porque los orificios pasantes más externos aguas abajo (12a_3) tienen una sección transversal de paso de flujo formad en forma de una combinación de una porción en forma de Z (112A) que es una porción en forma de Z de la sección transversal de paso de flujo y dos porciones lineales (112B) paralelas entre sí y que son continuas con la porción en forma de Z (112A) en ambos extremos de la misma, estando las porciones lineales (112B), que corresponden a las salidas de fluido (112B), formadas como una porción de abertura que tiene un área más grande que un área de la porción de extremo distal (4a) de cada uno de los tubos de transferencia de calor (4).

2. Intercambiador de calor (1) según la reivindicación 1,

en el que las salidas de fluido (112B) se proporcionan en un lado de extremo del paso de flujo de distribución (2a) en una dirección de flujo del fluido.

3. Intercambiador de calor (1) según la reivindicación 1,

en el que el paso de flujo de distribución (2a) se proporciona para comunicarse con porciones intermedias (2c) de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b), para hacer de ese modo que el fluido fluya sobre superficies laterales de los tubos de transferencia de calor (4) insertados en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b) y después fluya hacia la entrada de fluido (12a 1), y

en el que las salidas de fluido (14a_2) están más cerca de la entrada de fluido (12a_1) que las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b).

4. Intercambiador de calor (1) según la reivindicación 3,

en el que, cuando alcanza las porciones intermedias (2c) de las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b), se hace que el fluido fluya sobre las superficies laterales de los tubos de transferencia de calor (4) insertados en las porciones de inserción de tubo de transferencia de calor (2b), y de ese modo fluye hacia la entrada de fluido (12a_1).

5. Intercambiador de calor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los tubos de transferencia de calor (4) son tubos circulares o tubos planos.

6. Aparato de ciclo de refrigeración (100) que comprende:

el intercambiador de calor (1) según la reivindicación 1 o 5, funcionando el intercambiador de calor (1) como al menos uno de un evaporador y un condensador.