ES2903537T3 - Intercambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire - Google Patents

Intercambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire Download PDF

Info

Publication number
ES2903537T3
ES2903537T3 ES18776425T ES18776425T ES2903537T3 ES 2903537 T3 ES2903537 T3 ES 2903537T3 ES 18776425 T ES18776425 T ES 18776425T ES 18776425 T ES18776425 T ES 18776425T ES 2903537 T3 ES2903537 T3 ES 2903537T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat exchanger
water
outdoor
protrusions
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18776425T
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohiro Nagano
Hirokazu Fujino
Kaori Yoshida
Isao Fujinami
Deb Kumar Mondal
Hiroki Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2903537T3 publication Critical patent/ES2903537T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41—Defrosting; Preventing freezing
    • F24F11/43—Defrosting; Preventing freezing of indoor units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/46—Component arrangements in separate outdoor units
    • F24F1/48—Component arrangements in separate outdoor units characterised by air airflow, e.g. inlet or outlet airflow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41—Defrosting; Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/04—Coatings; Surface treatments hydrophobic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

Un intercambiador de calor (23) que incluye una parte sobre cuya superficie se conforma un revestimiento repelente al agua, en el que la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que incluye una pluralidad de protuberancias, caracterizado por que la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que cumple todas las relaciones siguientes: rw(totalidad) > 0,6/|cosθw|, rw(protuberancia) > 0,6/|cosθw|, 0,1 < d/L < 0,8, L < 3,0 μm, y 90º < θw < 120°, en donde L es una separación promedio de las protuberancias, d es un diámetro promedio de las protuberancias, rw(totalidad) es una relación de aumento de área promedio de toda una superficie, rw(protuberancia) es una relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie, y θw es un ángulo de contacto del agua sobre una superficie plana del revestimiento repelente al agua.

Description

DESCRIPCIÓN
interoambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire
Campo técnico
La presente invención se refiere a un interoambiador de calor y a un aire acondicionado.
Antecedentes de la técnica
Es conocido un intercambiador de calor utilizado como evaporador de refrigerante en un aire acondicionado.
Cuando el intercambiador de calor se utiliza en un entorno en el que la temperatura y la humedad cumplen unas condiciones específicas, la escarcha se adhiere a una superficie del intercambiador de calor. A medida que aumenta la escarcha, la resistencia al flujo de aire del intercambiador de calor puede aumentar.
Si la resistencia al flujo de aire del intercambiador de calor aumenta de esta forma, el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor disminuye. Por lo tanto, cuando aumenta la cantidad de escarcha, la resistencia al flujo de aire del intercambiador de calor se puede reducir por medio de la realización de una operación para derretir la escarcha (funcionamiento de descongelación) y similares.
No obstante, si el funcionamiento de descongelación para derretir la escarcha se lleva a cabo con frecuencia, la operación principal del aire acondicionado, en la que el intercambiador de calor funciona como un evaporador de refrigerante al objeto de reducir la carga térmica, se ve obstaculizada.
Para abordar esto, por ejemplo, de acuerdo a la descripción de PTL 1 (publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n22013-120047) se propone lo siguiente: la dirección del flujo de aire del aire que se suministra desde un ventilador a un intercambiador de calor sobre el que se ha conformado un revestimiento repelente al agua se dirige hacia abajo de forma que la dirección del flujo de aire coincide con la dirección según la cual la gravedad actúa sobre el agua condensada para hacer posible que el agua condensada se disperse o gotee con facilidad y para reducir la cantidad de escarcha del intercambiador de calor.
El documento de patente de Japón n2 JP 2017115219 A, el documento de patente de Japón n2 JP 2011122769 A y el documento de patente de Japón n2 JP 2017015377 A describen, cada uno, un intercambiador de calor que incluye una parte sobre cuya superficie se conforma un revestimiento repelente al agua, en el que la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que incluye una pluralidad de protuberancias.
Compendio de la invención
<Problema técnico>
Sin embargo, en el método descrito en PTL 1, sólo se investiga que la cantidad de escarcha se pueda reducir por medio de la conformación de un revestimiento repelente al agua y de la especificación de la dirección del flujo de aire, pero no se investiga nada en absoluto acerca de una estructura de superficie de un intercambiador de calor para la reducción de la cantidad de escarcha.
La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta las circunstancias descritas con anterioridad. Un objeto de la presente invención es la provisión de un intercambiador de calor y un aire acondicionado que tengan, cada uno de ellos, una estructura de superficie que pueda reducir la adherencia de la escarcha por medio de la dispersión del agua condensada incluso cuando se utilice en un entorno de escarchado.
<Solución al problema>
Los inventores han llevado a cabo una investigación en profundidad para resolver el problema anterior y, como resultado, han descubierto que es posible dispersar el agua condensada y reducir la adherencia de la escarcha por medio de la utilización de una estructura de superficie que tiene repelencia al agua y que cumple unas condiciones específicas, y han completado el contenido de la presente invención.
Un ejemplo de referencia de un intercambiador de calor es un intercambiador de calor que incluye una parte sobre cuya superficie se conforma un revestimiento repelente al agua. La superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que incluye una pluralidad de protuberancias. La estructura de superficie es capaz, por medio de la utilización de la energía que se genera cuando las gotas de agua condensada se combinan entre sí, de eliminar las gotas de agua condensada que se han combinado entre sí de la superficie del revestimiento repelente al agua. Cada una de las gotas de agua condensada tiene un diámetro de gota que permite que se mantenga un estado subenfriado incluso bajo una condición predeterminada de congelación.
En este caso, la condición predeterminada de congelación, que no está limitada, puede ser una condición tal que la temperatura ambiente alrededor del agua condensada sea de 0 sC, que es el punto de fusión del agua, o menor, -1 sC o menor, -32C o menor, o -52C o menor.
Sólo una parte de la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua puede tener la estructura de superficie, o bien la totalidad de la superficie puede tener la estructura de superficie. Cuando una parte de la superficie tiene la estructura de superficie, se pueden obtener efectos ventajosos en la parte. Cuando la totalidad de la superficie tiene la estructura de superficie, se pueden obtener efectos ventajosos en toda ella.
No es probable que el intercambiador de calor que tiene el revestimiento repelente al agua retenga el agua condensada y similares, y puede dispersar con facilidad el agua condensada.
Incluso en un entorno de baja temperatura, como en un entorno bajo la condición predeterminada de congelación, en un estado en el que el diámetro de una gota de agua condensada sobre la superficie del revestimiento repelente al agua sea lo suficientemente pequeño hasta un cierto punto tal que se pueda mantener un estado subenfriado, se suprime la congelación del agua condensada que la convierte en hielo y, por lo tanto, es probable que el agua condensada se mantenga en un estado líquido.
Sobre la superficie del revestimiento repelente al agua, cuando las gotas de agua de condensación que están en el estado subenfriado y que tienen un diámetro muy pequeño se pueden combinar entre sí, la energía generada cuando las gotas de agua se combinan entre sí puede no ser suficiente para permitir que las gotas de agua combinadas se eliminen de la superficie del revestimiento repelente al agua. En este caso, sin embargo, dado que el agua condensada combinada tiene todavía un diámetro muy pequeño, es probable que el agua condensada se mantenga en un estado subenfriado, se suprime la congelación del agua condensada que la convierte en hielo, y es probable que el agua condensada se mantenga en un estado líquido.
Con la estructura de superficie del revestimiento repelente al agua, cuando las gotas de agua de condensación que están en un estado subenfriado y que tienen un diámetro muy pequeño se combinan entre sí, la energía generada cuando las gotas de agua se combinan entre sí puede ser suficiente para hacer posible que las gotas de agua combinadas se eliminen de la superficie del revestimiento repelente al agua. En este caso, incluso aunque el diámetro de la gota de agua combinada sea demasiado grande para mantener el estado subenfriado, es posible eliminar la gota de agua condensada, que es líquido combinado, de la superficie del revestimiento repelente al agua por medio de la utilización de la energía generada debido a la combinación.
Tal y como se ha descrito con anterioridad, la superficie del revestimiento repelente al agua puede suprimir la generación de un núcleo de hielo que se convierte en un punto de partida del crecimiento de escarcha y puede dispersar el agua condensada antes de que el agua condensada se congele sobre la superficie del intercambiador de calor. Por lo tanto, es posible suprimir el aumento de la resistencia al flujo de aire debido a la adherencia de la escarcha al intercambiador de calor.
Un intercambiador de calor según un primer aspecto de la presente invención es un intercambiador de calor que incluye una parte sobre cuya superficie se conforma un revestimiento repelente al agua, en el que la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que incluye una pluralidad de protuberancias. La superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que cumple todas las relaciones siguientes:
rw(totalidad) > 0,6/|cos0w|,
rw(protuberancia) > 0,6/|cos0w|,
0,1 < d/L < 0,8,
L < 3,0 gm,
y
902 < 0w < 120°,
en donde
L es una separación promedio de las protuberancias,
d es un diámetro promedio de las protuberancias,
rw(totalidad) es una relación de aumento de área promedio de toda una superficie,
rw(protuberancia) es una relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie, y
0w es un ángulo de contacto del agua sobre una superficie plana del revestimiento repelente al agua.
Sólo una parte de la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua puede tener la estructura de superficie, o bien la totalidad de la superficie puede tener la estructura de superficie. Cuando una parte de la superficie tiene la estructura de superficie, se pueden obtener efectos ventajosos en la parte. Cuando la totalidad de la superficie tiene la estructura de superficie, se pueden obtener efectos ventajosos en toda ella.
No es probable que el intercambiador de calor que tiene el revestimiento repelente al agua retenga el agua condensada y similares, y puede dispersar con facilidad el agua condensada. Además, dado que la estructura de superficie se utiliza en una parte en la que se conforma el revestimiento repelente al agua, es posible dispersar el agua condensada antes de que el agua condensada se congele sobre la superficie del intercambiador de calor. Por lo tanto, es posible suprimir el aumento de la resistencia al flujo de aire debido a la adherencia de la escarcha al intercambiador de calor.
En un intercambiador de calor según una realización preferida del intercambiador de calor mencionado con anterioridad, cada una de las protuberancias incluye una parte cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a una dirección de protrusión según la que la protuberancia sobresale difiere a lo largo de la dirección de protrusión.
En este caso, cada una de las protuberancias puede tener cualquiera de las siguientes formas: una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia disminuye en sentido hacia el extremo de la protuberancia en la dirección de protrusión, una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia aumenta en sentido hacia el extremo de la protuberancia en la dirección de protrusión, y una forma estrechada similar a una seta cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia disminuye y luego aumenta en sentido hacia el extremo de la protuberancia en la dirección de protrusión.
Cada una de las protuberancias puede tener una forma circular o rectangular cuando se observa en la dirección de protrusión de la protuberancia.
El intercambiador de calor puede suprimir aún más el aumento de la resistencia al flujo de aire debido a la adherencia de la escarcha al intercambiador de calor.
En un intercambiador de calor según otra realización preferida de cualquiera de los intercambiadores de calor mencionados con anterioridad, cada una de las protuberancias tiene una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a una dirección de protrusión según la que la protuberancia sobresale tiene al menos un valor mínimo en la dirección de protrusión.
En este caso, cada una de las protuberancias puede tener una forma circular o rectangular cuando se observa en la dirección de protrusión de la protuberancia.
El intercambiador de calor puede suprimir aún más el aumento de la resistencia al flujo de aire debido a la adherencia de la escarcha al intercambiador de calor.
Un intercambiador de calor según otra realización preferida adicional de cualquiera de los intercambiadores de calor mencionados con anterioridad incluye una pluralidad de aletas de transferencia de calor y un conducto de transferencia de calor. El conducto de transferencia de calor está fijado a la pluralidad de aletas de transferencia de calor, y el refrigerante circula a través del conducto de transferencia de calor. Una superficie de cada una de las aletas de transferencia de calor tiene la estructura de superficie.
El intercambiador de calor, en el que la superficie de cada una de las aletas de transferencia de calor tiene una estructura de superficie específica, puede facilitar el procesamiento para realizar la estructura de superficie específica.
Un aire acondicionado según un segundo aspecto de la presente invención incluye un circuito de refrigerante y una unidad de control. El circuito de refrigerante incluye cualquiera de los intercambiadores de calor mencionados con anterioridad y un compresor. La unidad de control hace que el circuito de refrigerante lleve a cabo un funcionamiento normal en el que el intercambiador de calor funciona como un evaporador de refrigerante, y un funcionamiento de descongelación para derretir la escarcha adherida al intercambiador de calor.
El aire acondicionado, en el que el intercambiador de calor tiene una estructura de superficie específica, puede suprimir la adherencia del agua condensada y, por lo tanto, puede suprimir la adherencia de la escarcha. De esta forma, es posible reducir la frecuencia de los funcionamientos de descongelación y ejecutar un funcionamiento normal durante un tiempo prolongado.
Un aire acondicionado según un tercer aspecto de la presente invención incluye cualquiera de los intercambiadores de calor mencionados con anterioridad y un ventilador. El ventilador suministra un flujo de aire al intercambiador de calor. El aire que se suministra desde el ventilador al intercambiador de calor circula según una dirección horizontal.
El aire acondicionado puede dispersar el agua condensada de una estructura de superficie específica del intercambiador de calor incluso cuando el flujo de aire se suministra en una dirección horizontal (una dirección que no es la dirección según la cual la gravedad actúa sobre el agua condensada).
Breve descripción de los dibujos
[Fig.1] La Figura 1 es una vista esquemática de un aire acondicionado que incluye un circuito de refrigerante.
[Fig.2] La Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático del aire acondicionado.
[Fig. 3] La Figura 3 es una vista en perspectiva externa de una unidad de exterior.
[Fig. 4] La Figura 4 es una vista superior de la unidad de exterior que ilustra la disposición de los componentes. [Fig. 5] La Figura 5 es una vista frontal esquemática de un intercambiador de calor de exterior.
[Fig. 6] La Figura 6 es una vista externa esquemática de una aleta cuando se observa en una dirección normal a la superficie principal de la aleta.
[Fig. 7] La Figura 7 es una vista en sección esquemática de una zona próxima a una superficie de una aleta en un caso en el que cada una de las protuberancias tiene una forma de tronco de cono.
[Fig. 8] La Figura 8 es una vista en sección esquemática de una zona próxima a una superficie de una aleta en un caso en el que cada una de las protuberancias tiene una forma estrechada.
[Fig. 9] La Figura 9 es una vista esquemática de una aleta cuando se observa en la dirección del grosor.
[Fig. 10] La Figura 10 ilustra el mecanismo de un fenómeno en el que una gota salta.
[Fig. 11] La Figura 11 ilustra un ejemplo de un método de fabricación de una aleta.
Descripción de realizaciones
A continuación, haciendo referencia a los dibujos, se describirá un intercambiador de calor de exterior 23, que es un intercambiador de calor según una realización, y un aire acondicionado 100, que es un aire acondicionado según una realización.
(1) Aire acondicionado 100
La Figura 1 es una vista esquemática del aire acondicionado 100 según una realización. El aire acondicionado 100 es un aparato que acondiciona el aire de un espacio objetivo por medio de la ejecución de un ciclo de refrigeración de compresión de vapor.
El aire acondicionado 100 incluye fundamentalmente una unidad de exterior 2, una unidad de interior 50, un conducto de conexión de líquido - refrigerante 6 y un conducto de conexión de gas - refrigerante 7 que conectan la unidad de exterior 2 y la unidad de interior 50, una pluralidad de mandos a distancia 50a, comportándose cada uno de ellos como un dispositivo de entrada y como un dispositivo de salida, y un controlador 70 que controla el funcionamiento del aire acondicionado 100.
El aire acondicionado 100 lleva a cabo un ciclo de refrigeración en el que el refrigerante, que está encerrado herméticamente en un circuito de refrigerante 10, es comprimido, enfriado o condensado, descomprimido, calentado o evaporado y comprimido de nuevo a continuación. En la presente realización, el circuito de refrigerante 10 está lleno de R32, que es un refrigerante para la ejecución de un ciclo de refrigeración de compresión de vapor.
(1 -1) Unidad de exterior 2
La unidad de exterior 2 está conectada a la unidad de interior 50 a través del conducto de conexión de líquido -refrigerante 6 y del conducto de conexión de gas - refrigerante 7, y constituye una parte del circuito de refrigerante 10. La unidad de exterior 2 incluye fundamentalmente un compresor 21, una válvula de conmutación de cuatro vías 22, el intercambiador de calor de exterior 23, una válvula de expansión de exterior 24, un ventilador de exterior 25, una válvula de cierre del lado de líquido 29, una válvula de cierre del lado de gas 30 y una carcasa de exterior 2a. La unidad de exterior 2 incluye un conducto de descarga 31, un conducto de succión 34, un conducto de exterior del lado de gas 33 y un conducto de exterior del lado de líquido 32, que son unos conductos que constituyen el circuito de refrigerante 10. El conducto de descarga 31 conecta el lado de descarga del compresor 21 y un primer puerto de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22. El conducto de succión 34 conecta el lado de succión del compresor 21 y un segundo puerto de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22. El conducto de exterior del lado de gas 33 conecta un tercer puerto de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 y la válvula de cierre del lado de gas 30. El conducto de exterior del lado de líquido 32 se extiende desde un cuarto puerto de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 hasta la válvula de cierre del lado de líquido 29 a través del intercambiador de calor de exterior 23 y de la válvula de expansión de exterior 24.
El compresor 21 es un dispositivo que comprime un refrigerante a presión baja en un ciclo de refrigeración hasta que el refrigerante tiene una presión alta. En este caso, como compresor 21 se utiliza un compresor herméticamente sellado en el que un elemento de compresión de desplazamiento positivo (no mostrado), tal como un elemento de compresión giratorio o un elemento de compresión de espiral, se hace girar por medio de un motor de compresor M21. El motor de compresor M21 se utiliza para cambiar el volumen, y la frecuencia de operación del motor de compresor M21 se puede controlar por medio de la utilización de un inversor.
El estado de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 puede ser conmutado entre un estado de conexión de funcionamiento de enfriamiento (y un estado de funcionamiento de descongelación) en el que el lado de succión del compresor 21 y la válvula de cierre del lado de gas 30 están conectados a la vez que están conectados el lado de descarga del compresor 21 y el intercambiador de calor de exterior 23, y un estado de conexión de funcionamiento de calentamiento en el que el lado de succión del compresor 21 y el intercambiador de calor de exterior 23 están conectados a la vez que están conectados el lado de descarga del compresor 21 y la válvula de cierre del lado de gas 30.
El intercambiador de calor de exterior 23 es un intercambiador de calor que se comporta como un radiador para el refrigerante a presión alta en un ciclo de refrigeración durante un funcionamiento de enfriamiento, y que se comporta como un evaporador para el refrigerante a presión baja en un ciclo de refrigeración durante un funcionamiento de calentamiento.
El ventilador de exterior 25 genera un flujo de aire para aspirar aire del exterior hasta el interior de la unidad de exterior 2, haciendo que el aire intercambie calor con el refrigerante en el intercambiador de calor de exterior 23, y descargando a continuación el aire al exterior. El ventilador de exterior 25 se hace girar por medio de un motor de ventilador de exterior M25.
La válvula de expansión de exterior 24, que es una válvula de expansión eléctrica cuyo grado de apertura de válvula se puede controlar, está dispuesta en una posición en el conducto de exterior del lado de líquido 32 situada entre el intercambiador de calor de exterior 23 y la válvula de cierre del lado de líquido 29.
La válvula de cierre del lado de líquido 29 es una válvula manual que está dispuesta en una parte de conexión entre el conducto de exterior del lado de líquido 32 y el conducto de conexión de líquido - refrigerante 6.
La válvula de cierre del lado de gas 30 es una válvula manual que está dispuesta en una parte de conexión entre el conducto de exterior del lado de gas 33 y el conducto de conexión de gas - refrigerante 7.
En la unidad de exterior 2 están dispuestos diferentes sensores.
En concreto están dispuestos, alrededor del compresor 21 de la unidad de exterior 2, un sensor de temperatura de succión 35 para la medición de una temperatura de succión que es la temperatura de refrigerante en el lado de succión del compresor 21, un sensor de presión de succión 36 para la medición de una presión de succión que es la presión de refrigerante en el lado de succión del compresor 21, y un sensor de presión de descarga 37 para la medición de una presión de descarga que es la presión de refrigerante en el lado de descarga del compresor 21. En el intercambiador de calor de exterior 23 está dispuesto un sensor de temperatura de intercambio de calor de exterior 38 para la medición de la temperatura del refrigerante que circula por el interior del intercambiador de calor de exterior 23.
Alrededor del intercambiador de calor de exterior 23 o del ventilador de exterior 25 está dispuesto un sensor de temperatura de aire del exterior 39 para la medición de la temperatura del aire del exterior que se aspira hasta el interior de la unidad de exterior 2.
La unidad de exterior 2 incluye un controlador de unidad de exterior 20 que controla las operaciones de los componentes de la unidad de exterior 2. El controlador de unidad de exterior 20 tiene un microordenador que incluye una CPU, una memoria y similares. El controlador de unidad de exterior 20 está conectado al controlador de unidad de interior 57 de cada unidad de interior 50 a través de una línea de comunicación, y envía y recibe señales de control y similares. El controlador de unidad de exterior 20 está conectado eléctricamente al sensor de temperatura de succión 35, al sensor de presión de succión 36, al sensor de presión de descarga 37, al sensor de temperatura de intercambio de calor de exterior 38 y al sensor de temperatura de aire del exterior 39; y recibe una señal de cada uno de los sensores.
Tal y como se ilustra en la Figura 3, que es una vista en perspectiva externa, y en la Figura 4, que es una vista superior que ilustra la disposición de los componentes, los componentes de la unidad de exterior 2 están contenidos en la carcasa de exterior 2a. La carcasa de exterior 2a está dividida por una placa de división 2c en una cámara de ventilador S1 y una cámara de máquina S2. El intercambiador de calor de exterior 23 está dispuesto al objeto de quedar colocado en la dirección vertical de tal forma que una superficie principal del mismo se extiende en la cámara de ventilador S1 a lo largo de una superficie trasera de la carcasa de exterior 2a y de una superficie lateral de la carcasa de exterior 2a situada en un lado opuesto a la cámara de máquina S2. El ventilador de exterior 25 es un ventilador axial, cuya dirección de eje de giro es la dirección de adelante hacia atrás. El ventilador de exterior 25 aspira aire según una dirección substancialmente horizontal desde el lado trasero de la carcasa de exterior 2a hasta el interior de la cámara de ventilador S1 y desde la superficie lateral situada en un lado opuesto a la cámara de máquina S2, y genera un flujo de aire hacia el exterior en sentido hacia adelante en una dirección substancialmente horizontal (véanse las flechas de línea de dos puntos y cadena de la Figura 4) a través de una rejilla de ventilador 2b que está dispuesta en el lado frontal de la cámara de ventilador S1 de la carcasa de exterior 2a. Con la estructura descrita con anterioridad, el flujo de aire generado por el ventilador de exterior 25 pasa de forma que es perpendicular a la superficie principal del intercambiador de calor de exterior 23.
(1 -2) Unidad de interior 50
La unidad de interior 50 está montada en una pared o en el techo de una habitación que sea el espacio objetivo. La unidad de interior 50 está conectada a la unidad de exterior 2 a través del conducto de conexión de líquido -refrigerante 6 y del conducto de conexión de gas - refrigerante 7, y constituye una parte del circuito de refrigerante 10.
La unidad de interior 50 incluye una válvula de expansión de interior 51, un intercambiador de calor de interior 52 y un ventilador de interior 53.
La unidad de interior 50 incluye un conducto de interior de líquido - refrigerante 58 que conecta el extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de interior 52 y el conducto de conexión de líquido - refrigerante 6, y un conducto de interior de gas - refrigerante 59 que conecta el extremo del lado de gas del intercambiador de calor de interior 52 y el conducto de conexión de gas - refrigerante 7.
La válvula de expansión de interior 51, que es una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura de válvula se puede controlar, está dispuesta en el conducto de interior de líquido - refrigerante 58.
El intercambiador de calor de interior 52 es un intercambiador de calor que se comporta como un evaporador para el refrigerante a presión baja en un ciclo de refrigeración durante un funcionamiento de enfriamiento, y que se comporta como un radiador para el refrigerante a presión alta en un ciclo de refrigeración durante un funcionamiento de calentamiento.
El ventilador de interior 53 genera un flujo de aire para aspirar aire del interior hasta el interior de la unidad de interior 50, haciendo que el aire intercambie calor con el refrigerante en el intercambiador de calor de interior 52, y descargando a continuación el aire al exterior. El ventilador de interior 53 se hace girar por medio de un motor de ventilador de interior M53.
En la unidad de interior 50 están dispuestos diferentes sensores.
En concreto están dispuestos, en la unidad de interior 50, un sensor de temperatura de aire del interior 54 para la medición de la temperatura del aire en un espacio en el que está dispuesta la unidad de interior 50, y un sensor de temperatura de intercambio de calor de interior 55 para la medición de la temperatura del refrigerante que circula por el interior del intercambiador de calor de interior 52.
La unidad de interior 50 incluye el controlador de unidad de interior 57 que controla las operaciones de los componentes de la unidad de interior 50. El controlador de unidad de interior 57 tiene un microordenador que incluye una CPU, una memoria y similares. El controlador de unidad de interior 57 está conectado al controlador de unidad de exterior 20 a través de una línea de comunicación, y envía y recibe señales de control y similares.
El controlador de unidad interior 57 está conectado eléctricamente al sensor de temperatura de aire del interior 54 y al sensor de temperatura de intercambio de calor de interior 55; y recibe una señal de cada uno de los sensores. (1-3) Mando a distancia 50a
El mando a distancia 50a es un dispositivo de entrada con el cual un usuario de la unidad de interior 50 introduce diferentes instrucciones para cambiar los estados de funcionamiento del aire acondicionado 100. El mando a distancia 50a se comporta además como un dispositivo de salida para informar a un usuario de los estados de funcionamiento del aire acondicionado 100 y de información predeterminada. El mando a distancia 50a y el controlador de unidad de interior 57, que están conectados a través de una línea de comunicación, se envían una señal uno al otro y reciben una señal uno del otro.
(2) Detalles del controlador 70
En el aire acondicionado 100, el controlador de unidad de exterior 20 y el controlador de unidad de interior 57, que están conectados a través de una línea de comunicación, constituyen el controlador 70 para el control del funcionamiento del aire acondicionado 100.
La Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra la estructura básica del controlador 70 y las unidades que están conectadas al controlador 70.
El controlador 70 tiene una pluralidad de modos de control y controla el funcionamiento del aire acondicionado 100 de acuerdo a los modos de control. Por ejemplo, el controlador 70 tiene, como modos de control, un modo de funcionamiento de enfriamiento, un modo de funcionamiento de calentamiento y un modo de funcionamiento de descongelación.
El controlador 70 está conectado eléctricamente a unos actuadores incluidos en la unidad de exterior 2 (para ser concretos, al compresor 21 (al motor de compresor M21), a la válvula de expansión de exterior 24, y al ventilador de exterior 25 (al motor de ventilador de exterior M25)); y a diferentes sensores (al sensor de temperatura de succión 35, al sensor de presión de succión 36, al sensor de presión de descarga 37, al sensor de temperatura de intercambio de calor de exterior 38, al sensor de temperatura de aire del exterior 39 y similares). El controlador 70 está conectado eléctricamente a unos actuadores incluidos en la unidad de interior 50 (para ser concretos, al ventilador de interior 53 (al motor de ventilador de interior M53) y a la válvula de expansión de interior 51). El controlador 70 está conectado eléctricamente al sensor de temperatura de aire del interior 54, al sensor de temperatura de intercambio de calor de interior 55 y al mando a distancia 50a.
El controlador 70 incluye fundamentalmente una unidad de almacenamiento 71, una unidad de comunicación 72, una unidad de control de modo 73, una unidad de control de actuador 74 y una unidad de control de salida 75. Estas unidades del controlador 70 están implementadas dado que las unidades incluidas en el controlador de unidad de exterior 20 y/o en el controlador de unidad de interior 57 funcionan de forma integral.
(2-1) Unidad de almacenamiento 71
La unidad de almacenamiento 71 se compone, por ejemplo, de una ROM, una RAM, una memoria flash y similares; e incluye una zona de almacenamiento volátil y una zona de almacenamiento no volátil. La unidad de almacenamiento 71 almacena un programa de control en el que está definido el procesamiento que ha de ser ejecutado por cada unidad del controlador 70. La unidad de almacenamiento 71 almacena información predeterminada (por ejemplo, valores medidos por sensores, comandos introducidos al mando a distancia 50a, y similares) de forma apropiada en zonas de almacenamiento predeterminadas a través de las unidades del controlador 70.
(2-2) Unidad de comunicación 72
La unidad de comunicación 72 es una unidad funcional que se comporta como interfaz de comunicación para el envío de una señal y la recepción de una señal de cada uno de los dispositivos que están conectados al controlador 70. La unidad de comunicación 72 envía una señal predeterminada a un actuador especificado tras la solicitud de la unidad de control de actuador 74. La unidad de comunicación 72 recibe una señal generada como salida de cada uno de los sensores 35 a 39, 54, y 55, y del mando a distancia 50a, y almacena la señal en una zona de almacenamiento predeterminada de la unidad de almacenamiento 71.
(2-3) Unidad de control de modo 73
La unidad de control de modo 73 es una unidad funcional que lleva a cabo la conmutación entre los modos de control y similares. La unidad de control de modo 73 conmuta entre el modo de funcionamiento de enfriamiento, el modo de funcionamiento de calentamiento y el modo de funcionamiento de descongelación de acuerdo a una entrada procedente del mando a distancia 50a y a las condiciones de funcionamiento.
(2-4) Unidad de control de actuador 74
La unidad de control de actuador 74 controla las operaciones de los actuadores (por ejemplo, el compresor 21 y similares) incluidos en el aire acondicionado 100 de acuerdo al programa y a las condiciones de control.
Por ejemplo, la unidad de control de actuador 74 controla, en tiempo real, la velocidad de giro del compresor 21, las velocidades de giro del ventilador de exterior 25 y del ventilador de interior 53, el grado de apertura de la válvula de expansión de exterior 24, el grado de apertura de la válvula de expansión de interior 51 y similares de acuerdo a una temperatura establecida, a los valores medidos por diferentes sensores y similares.
(2-5) Unidad de control de salida 75
La unidad de control de salida 75 es una unidad funcional que controla el funcionamiento del mando a distancia 50a como dispositivo de visualización.
La unidad de control de salida 75 hace que el mando a distancia 50a genere como salida una información predeterminada al objeto de mostrar información acerca del estado y las condiciones de funcionamiento a un usuario.
(3) Diferentes modos de funcionamiento
A continuación, se describirá el flujo de refrigerante durante un modo de funcionamiento de enfriamiento, durante un modo de funcionamiento de calentamiento y durante un modo de funcionamiento de descongelación.
(3-1) Modo de funcionamiento de enfriamiento
En el aire acondicionado 100, en el modo de funcionamiento de enfriamiento, el estado de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 se cambia a un estado de conexión de funcionamiento de enfriamiento en el que el lado de succión del compresor 21 y la válvula de cierre del lado de gas 30 están conectados a la vez que están conectados el lado de descarga del compresor 21 y el intercambiador de calor de exterior 23. El refrigerante que llena el circuito de refrigerante 10 se hace circular fundamentalmente en el orden de compresor 21, intercambiador de calor de exterior 23, válvula de expansión de exterior 24, válvula de expansión de interior 51, e intercambiador de calor de interior 52.
Para ser más concreto, cuando se inicia el modo de funcionamiento de enfriamiento, en el circuito de refrigerante 10, el refrigerante es aspirado hasta el interior del compresor 21, es comprimido y a continuación es descargado.
El refrigerante gas descargado del compresor 21 pasa a través del conducto de descarga 31 y de la válvula de conmutación de cuatro vías 22, y circula hacia el interior del extremo del lado de gas del intercambiador de calor de exterior 23.
El refrigerante gas que circula por el interior del extremo del lado de gas del intercambiador de calor de exterior 23 libera calor y se condensa por medio del intercambio de calor con el aire del exterior que es suministrado por el ventilador de exterior 25 en el intercambiador de calor de exterior 23. De esta forma, el refrigerante gas se convierte en refrigerante líquido y sale hacia afuera por el extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de exterior 23.
El refrigerante líquido que sale por el extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de exterior 23 pasa a través del conducto de exterior del lado de líquido 32, de la válvula de expansión de exterior 24, de la válvula de cierre del lado de líquido 29 y del conducto de conexión de líquido - refrigerante 6; y circula hacia el interior de la unidad de interior 50. En el modo de funcionamiento de enfriamiento, la válvula de expansión de exterior 24 se controla para que esté abierta por completo.
El refrigerante que circula por el interior de la unidad de interior 50 pasa a través de una parte del conducto de interior de líquido - refrigerante 58 y circula hacia el interior de la válvula de expansión de interior 51. El refrigerante que circula por el interior de la válvula de expansión de interior 51 es descomprimido por la válvula de expansión de interior 51 hasta que el refrigerante tiene la presión baja de un ciclo de refrigeración, y a continuación circula hacia el interior del extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de interior 52. En el modo de operación de enfriamiento, el grado de apertura de la válvula de expansión de interior 51 se controla de forma que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado hasta el interior del compresor 21 se convierte en un grado de sobrecalentamiento predeterminado. En este caso, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado hasta el interior del compresor 21 es calculado por el controlador 70 por medio de la utilización de una temperatura medida por el sensor de temperatura de succión 35 y de una presión medida por el sensor de presión de succión 36. El refrigerante que circula por el interior del extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de interior 52 se evapora por medio del intercambio de calor con el aire del interior suministrado por el ventilador de interior 53 y se convierte en refrigerante gas en el intercambiador de calor de interior 52; y sale por el extremo del lado de gas del intercambiador de calor de interior 52. El refrigerante gas que sale por el extremo del lado de gas del intercambiador de calor de interior 52 circula hasta el conducto de conexión de gas - refrigerante 7 a través del conducto de interior de gas-refrigerante 59.
De esta forma, el refrigerante que circula por el interior del conducto de conexión de gas - refrigerante 7 pasa a través de la válvula de cierre del lado de gas 30, del conducto de exterior del lado de gas 33, de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 y del conducto de succión 34; y es aspirado de nuevo hasta el interior del compresor 21.
(3-2) Modo de funcionamiento de calentamiento
En el aire acondicionado 100, en el modo de funcionamiento de calentamiento, el estado de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 se cambia a un estado de conexión de funcionamiento de calentamiento en el que el lado de succión del compresor 21 y el intercambiador de calor de exterior 23 están conectados a la vez que están conectados el lado de descarga del compresor 21 y la válvula de cierre del lado de gas 30. El refrigerante que llena el circuito de refrigerante 10 se hace circular fundamentalmente en el orden de compresor 21, intercambiador de calor de interior 52, válvula de expansión de interior 51, válvula de expansión de exterior 24 e intercambiador de calor de exterior 23.
Para ser más concreto, cuando se inicia el modo de funcionamiento de calentamiento, en el circuito de refrigerante 10, el refrigerante es aspirado hasta el interior del compresor 21, es comprimido y a continuación es descargado.
El refrigerante gas descargado del compresor 21 circula a través del conducto de descarga 31, de la válvula de conmutación de cuatro vías 22, del conducto de exterior del lado de gas 33 y del conducto de conexión de gas -refrigerante 7; y a continuación circula hacia el interior de la unidad de interior 50 a través del conducto de interior de gas - refrigerante 59.
El refrigerante que circula por el interior de la unidad interior 50 pasa a través del conducto de interior de gas -refrigerante 59 y circula hacia el interior del extremo del lado de gas del intercambiador de calor de interior 52. El refrigerante que circula por interior del extremo del lado de gas del intercambiador de calor de interior 52 libera calor y se condensa por medio del intercambio de calor con el aire del interior suministrado por el ventilador de interior 53 y se convierte en refrigerante líquido en el intercambiador de calor de interior 52; y sale por el extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de interior 52. El refrigerante que sale por el extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de interior 52 circula hasta el conducto de conexión de líquido - refrigerante 6 a través del conducto de interior de líquido - refrigerante 58 y de la válvula de expansión de interior 51. En el modo de funcionamiento de calentamiento, el grado de apertura de la válvula de expansión de interior 51 se controla para que esté abierta por completo.
De esta forma, el refrigerante que circula por el interior del conducto de conexión de líquido - refrigerante 6 circula hacia el interior de la válvula de expansión de exterior 24 a través de la válvula de cierre del lado de líquido 29 y del conducto de exterior del lado de líquido 32.
El refrigerante que circula por el interior de la válvula de expansión de exterior 24 es descomprimido hasta que el refrigerante tiene la presión baja de un ciclo de refrigeración, y a continuación circula hacia el interior del extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de exterior 23. En el modo de funcionamiento de calentamiento, el grado de apertura de la válvula de expansión de exterior 24 se controla de forma que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado hasta el interior del compresor 21 se convierte en un grado de sobrecalentamiento predeterminado.
El refrigerante que circula por el interior del extremo del lado de líquido del intercambiador de calor de exterior 23 se evapora por medio del intercambio de calor con el aire del exterior suministrado por el ventilador de exterior 25 y se convierte en refrigerante gas en el intercambiador de calor de exterior 23; y sale por el extremo del lado de gas del intercambiador de calor de exterior 23.
El refrigerante que sale por el extremo del lado de gas del intercambiador de calor de exterior 23 pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 y del conducto de succión 34; y es aspirado de nuevo hasta el interior del compresor 21.
(3-3) Modo de funcionamiento de descongelación
Si se cumple una condición predeterminada de escarchado cuando se está ejecutando el modo de funcionamiento de calentamiento tal y como se ha descrito con anterioridad, el modo de funcionamiento de calentamiento es detenido temporalmente y se ejecuta un modo de funcionamiento de descongelación al objeto de derretir la escarcha adherida al intercambiador de calor de exterior 23.
La condición predeterminada de escarchado, que no está limitada, puede ser, por ejemplo, una condición tal que un estado en el que una temperatura medida por el sensor de temperatura de aire del exterior 39 y una temperatura medida por el sensor de temperatura de intercambio de calor de exterior 38 cumplan unas condiciones predeterminadas de temperatura se extiende durante un tiempo predeterminado o más.
En el modo de funcionamiento de descongelación, el estado de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 se cambia al mismo estado de conexión que en el funcionamiento de enfriamiento, y el compresor 21 se acciona en un estado en el que el ventilador de interior 53 está parado. Después del inicio del modo de funcionamiento de descongelación, si se cumple una condición predeterminada de finalización de descongelación (por ejemplo, si transcurre un tiempo predeterminado después de que se haya iniciado el modo de funcionamiento de descongelación), el estado de conexión de la válvula de conmutación de cuatro vías 22 se devuelve de nuevo al estado de conexión del funcionamiento de calentamiento, y se reinicia el modo de funcionamiento de calentamiento. (4) Estructura del intercambiador de calor de exterior 23
Tal y como se ilustra en la Figura 5, que es una vista frontal esquemática del intercambiador de calor de exterior 23, el intercambiador de calor de exterior 23 incluye una pluralidad de conductos de transferencia de calor 41 que se extienden en la dirección horizontal, una pluralidad de conductos en forma de U 42 que conectan las partes de extremo de los conductos de transferencia de calor 41 entre sí, y una pluralidad de aletas 43 que se extienden en la dirección vertical y en la dirección del flujo de aire.
Los conductos de transferencia de calor 41 están hechos de cobre, de una aleación de cobre, de aluminio, de una aleación de aluminio y similares. Tal y como se ilustra en la Figura 6, que es una vista externa esquemática de una de las aletas 43 cuando está en uso y se observa en una dirección normal a una superficie principal de la aleta 43, la aleta 43 está fijada de tal forma que los conductos de transferencia de calor 41 se extienden a través de unas aberturas de inserción 43a de la aleta 43. Los conductos en forma de U 42 están conectados a las partes de extremo de los conductos de transferencia de calor 41 de forma que el refrigerante puede circular por los conductos de transferencia de calor 41 en direcciones opuestas de forma alternativa.
(5) Estructura de la aleta 43
La aleta 43 incluye un substrato 62 y unas protuberancias 61 dispuestas sobre una superficie del substrato 62, tal y como se ilustra en las siguientes Figuras: la Figura 7, que es una vista esquemática en sección de una zona próxima a la superficie de la aleta 43 en un caso en el que cada una de las protuberancias 61 tiene una forma de tronco de cono; la Figura 8, que es una vista esquemática en sección de una zona próxima a la superficie de la aleta 43 en un caso en el que cada una de las protuberancias 61 tiene una forma estrechada; y la Figura 9, que es una vista esquemática de la aleta 43 cuando se observa en la dirección del grosor de la aleta 43. Las protuberancias 61 y el substrato 62 tienen, cada uno de ellos, un revestimiento repelente al agua en una capa superficial de los mismos. (5-1) Substrato 62
El substrato 62 es un miembro con forma de placa, tiene un grosor de 70 gm o mayor y de 200 gm o menor, y tiene un grosor preferiblemente de 90 gm o mayor y de 110 gm o menor. Los ejemplos de materiales del substrato 62 incluyen aluminio, una aleación de aluminio y silicio. La superficie de una parte del substrato 62 sobre la que las protuberancias 61 no están conformadas está constituida por un revestimiento repelente al agua.
(5-2) Protuberancia 61
Las protuberancias 61 están conformadas en ambas superficies del substrato 62. La estructura de cada una de las protuberancias 61, que no está limitada, puede ser una estructura en la que el aluminio, una aleación de aluminio, silicio o similares se recubren con un revestimiento repelente al agua.
Las protuberancias 61 están conformadas al objeto de cumplir que L < 3,0 gm, en donde L es la separación promedio de las protuberancias. A fin de permitir que una gota de agua salte con facilidad desde la superficie, más preferiblemente, se cumple que la separación promedio L < 1,8 gm, y más preferiblemente, se cumple que L < 0,3 gm. A pesar de que no está limitado, el límite inferior de la separación promedio L es, por ejemplo, 0,01 gm. Cuando se observa un área de 10 gm x 10 gm, en relación a una pluralidad de separaciones entre las protuberancias, preferiblemente, el 80% o más de las separaciones cumplen las condiciones relativas a la separación L descritas con anterioridad, y más preferiblemente, el 90% o más de las separaciones cumplen las condiciones relativas a la separación L.
En este caso, el término “separación promedio” se refiere al valor promedio de las separaciones entre los centros de las secciones transversales tomadas a la altura central de las protuberancias 61 que cumplen rw(protuberancia) > 0,6/|cos0w| (se excluyen las protuberancias más pequeñas que esto) cuando se observa un área de observación de 10 gm x 10 gm de cualquier superficie de la aleta 43 (rw(protuberancia) será descrito más adelante).
El área de observación es de 10 gm x 10 gm porque el diámetro de una gota de la que se observa su salto autónomo es de aproximadamente 120 gm, y, cuando una gota que tiene un diámetro de 120 gm está presente en la superficie de un sólido con un ángulo de contacto de 1752, el sólido y la gota están en contacto entre sí en un área que tiene un diámetro de 10 gm.
Las protuberancias 61 están conformadas de modo que el valor de “diámetro promedio d / separación promedio L” cumpla que 0,1 < d/L < 0,8, en donde d es el diámetro promedio de las protuberancias 61.
En este caso, si d/L es 0,1 o menos, la densidad de las protuberancias 61 en la superficie de la aleta 43 es baja, una gota de agua tiende a entrar en un espacio entre las protuberancias 61, una burbuja no puede quedar contenida en una parte inferior del espacio entre las protuberancias 61, una gota de agua entra en una parte inferior del espacio entre las protuberancias 61 (la superficie del substrato 62), y aumenta la adhesión de la gota. Cuando una gota de agua entra en contacto con la superficie inferior de un hueco formado entre las protuberancias 61 (el substrato 62) y el área de contacto entre la gota de agua y la aleta 43 aumenta, la gota recibe una mayor fuerza de retención de la superficie sólida cuando la gota salta. Por lo tanto, al objeto de mantener baja la fuerza de retención, preferiblemente, se cumple que 0,16 < d/L, y más preferiblemente, se cumple que 0,20 < d/L.
Si d/L es 0,8 o mayor, a pesar de que se puede formar una burbuja de forma segura en la parte inferior del espacio entre las protuberancias 61, dado que la distancia entre las protuberancias 61 es pequeña y el intervalo de una parte en la que queda retenida una gota de agua es pequeño, una fuerza de capilaridad actúa sobre la gota de agua y la gota de agua queda retenida firmemente por la aleta 43. Cuando el área de contacto entre una gota de agua y la parte de extremo de la protuberancia 61 aumenta y por lo tanto aumenta el área de contacto entre la gota de agua y la aleta 43, la gota recibe una mayor fuerza de retención de la superficie sólida cuando la fuerza de líquido salta. Por lo tanto, al objeto de mantener baja la fuerza de retención, preferiblemente, se cumple que d/L < 0,5, y más preferiblemente, se cumple que d/L < 0,36.
En este caso, el término “diámetro promedio d de las protuberancias” se refiere, con respecto a una forma distinta a una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión tiene un valor mínimo en la dirección de protrusión, al valor medio de los diámetros de los círculos que tienen unas circunferencias correspondientes a las longitudes de los perfiles de las secciones transversales tomadas a la altura central de las protuberancias 61 que cumplen que rw(protuberancia) > 0,6/|cos0w| (se excluyen las protuberancias más pequeñas que esto), cuando se observa un área de observación de 10 gm x 10 gm de cualquier superficie de la aleta 43 (rw(protuberancia) será descrito más adelante). En un caso en el que cada una de las protuberancias tiene una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión tiene un valor mínimo en la dirección de protrusión (por ejemplo, una forma estrechada), el término “diámetro promedio d de las protuberancias” se refiere, para las protuberancias 61 que cumplen que rw(protuberancia) > 0.6/|cos0w| (se excluyen las protuberancias más pequeñas que esto) cuando se observa un área de observación de 10 gm x 10 gm de cualquier superficie de la aleta 43, al valor medio de los diámetros de los círculos que tienen unas áreas correspondientes a las áreas que se obtienen dividiendo los volúmenes de las protuberancias 61 por las alturas de protrusión de las protuberancias 61.
La forma de la protuberancia 61 no está limitada. Ejemplos de forma incluyen el tronco de cono ilustrado en la Figura 7 (una forma obtenida por medio del corte de un cono a lo largo de un plano paralelo a la superficie inferior y de la eliminación de la parte cónica pequeña); un tronco tal como un tronco de pirámide; un sólido cónico tal como un cono, una pirámide o una pirámide cuadrangular; un cuerpo columnar tal como un cilindro, un prisma, un prisma cuadrangular o similar (un cuerpo tubular que tiene una superficie inferior y una superficie superior que son dos superficies planas que son congruentes); y la forma estrechada ilustrada en la Figura 8 (una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia 61 tiene un valor mínimo en la dirección de protrusión, tal como un cilindro del que se elimina una parte de una superficie lateral, un prisma del que se elimina una parte de una superficie lateral, y un tronco de cono del que se elimina una parte de una superficie lateral). En particular, al objeto de hacer posible que una gota de agua salte con facilidad desde la superficie, la forma de la protuberancia 61 es preferiblemente una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia 61 varía en la dirección de protrusión, en comparación con una forma cuya área de sección transversal es uniforme en la dirección de protrusión. La forma de la protuberancia 61 es más preferiblemente una forma cuya área de sección transversal disminuye en sentido hacia el extremo en la dirección de protrusión, más preferiblemente una forma cuya área de sección transversal tiene al menos un valor mínimo en la dirección de protrusión, y preferiblemente de modo particular una forma similar a una seta.
En un caso en el que la protuberancia 61 es un tronco de cono o un sólido cónico, preferiblemente, el gradiente de protuberancia 0g (véase la Figura 7), que es un ángulo de inclinación de la protuberancia 61 con respecto a la superficie del substrato 62, es de 602 o mayor. Si el gradiente de protuberancia 0g es menor que 602, una gota de agua tiende a comportarse como si la superficie de la aleta 43 fuera una superficie plana sin estructura protuberante / ahuecada. El límite superior del gradiente de protuberancia 0g, que no está limitado, es preferiblemente de 902 o menor al objeto de facilitar la fabricación. Es posible obtener el gradiente de protuberancia 0g por medio de la obtención de las coordenadas de la forma de la protuberancia 61 a partir de los resultados de la medición llevada a cabo sobre un área de observación de 10 gm x 10 gm con un número de puntos de medición de 256 x 256 utilizando un microscopio de fuerza atómica (de aquí en adelante, abreviado como AFM) AFM5200S fabricado por Hitachi High-Tech Science Corporation (se aplica lo mismo de aquí en adelante con respecto a la medición que utiliza el AFM), y por medio del cálculo del ángulo entre la superficie principal de una parte inclinada de la protuberancia 61 y el plano del substrato 62. Para ser más concretos, es posible obtener el gradiente de protuberancia a partir de un perfil de sección por medio de la especificación de las coordenadas de la forma de superficie a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
En un caso en el que la protuberancia 61 tiene una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión tiene un valor mínimo en la dirección de protrusión, tal como una forma estrechada (véase la Figura 8), el valor mínimo puede quedar situado más próximo al extremo que el centro en la dirección de protrusión, y preferiblemente, está situado en una posición dentro del 30% con respecto al extremo en la dirección de protrusión. De entre las áreas de sección transversal de la protuberancia 61 según un plano perpendicular a la dirección de protrusión, la relación del área de sección transversal máxima al área de sección transversal mínima (área grande / área pequeña) es preferiblemente de 1,5 o mayor y de 4,0 o menor, y más preferiblemente de 2,0 o mayor y de 3,0 o menor. Es posible especificar el área de sección transversal según un plano perpendicular a la protuberancia 61, por ejemplo, a partir de un perfil de sección transversal de la protuberancia 61 por medio de la obtención de las coordenadas de la forma de la protuberancia 61 a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
La altura promedio h de las protuberancias 61 no está limitada. Con vistas a suprimir el aumento del área de contacto entre una gota de agua y la aleta 43 debido a la adhesión de la gota de agua a un hueco (el substrato 62), la altura promedio h es preferiblemente de 0,5 gm o mayor, más preferiblemente de 0,7 gm o mayor, y más preferiblemente de 1,0 gm o mayor. El límite superior de la altura promedio h de las protuberancias 61, que no está limitada, es, por ejemplo, de 8,0 gm, y preferiblemente de 7,0 gm.
(5-3) Revestimiento repelente al agua
El revestimiento repelente al agua, que constituye una parte de capa superficial de las protuberancias 61 y del substrato 62, es muy fino y no afecta a la estructura superficial de la aleta 43 conformada por las protuberancias 61. En concreto, el grosor del revestimiento repelente al agua, que constituye una parte de capa superficial de las protuberancias 61 y del substrato 62, es, por ejemplo, de 0,3 nm o mayor y de 20 nm o menor, y preferiblemente de 1 nm o mayor y de 17 nm o menor. Un revestimiento repelente al agua de este tipo se puede conformar, por ejemplo, como una película monomolecular de un agente repelente al agua.
Por ejemplo, el revestimiento repelente al agua se puede conformar por medio de la utilización de un método que incluye: aplicar, a las protuberancias 61 y al substrato 62, un material de revestimiento repelente al agua de forma que la fuerza de unión entre las protuberancias 61 y el substrato 62 y las moléculas del material de revestimiento repelente al agua es mayor que la fuerza de unión entre las moléculas del material de revestimiento repelente al agua; y a continuación eliminar el material de revestimiento repelente al agua sobrante realizando un tratamiento para cortar sólo las uniones entre las moléculas del material de revestimiento repelente al agua.
El ángulo de contacto 0w del agua W sobre una superficie plana de un revestimiento repelente al agua cumple que 90s < 0w < 120°. Por lo tanto, es posible hacer que sea pequeña el área de contacto entre una gota de agua y la aleta 43. Más preferiblemente, 1142 < 0w < 120a, al objeto de hacer que sea suficientemente pequeña el área de contacto entre una gota de agua y la aleta 43.
El revestimiento repelente al agua, que no está limitado, es preferiblemente una película monomolecular orgánica que incluye al menos uno de entre una resina fluorocarbonada, silicona y un hidrocarburo, y más preferiblemente una película monomolecular orgánica que incluye, de entre estos, una resina fluorocarbonada. Se puede seleccionar una película monomolecular que incluya una resina fluorocarbonada entre compuestos químicos conocidos. Por ejemplo, se pueden utilizar agentes de acoplamiento de silano que tienen diferentes grupos fluoroalquilo o grupos perfluoropoliéter. Ejemplos de productos utilizados para la conformación de una película monomolecular que incluye una resina fluorocarbonada incluyen 1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodeciltrimetoxisilano (fabricado por Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), y Optool DSX (fabricado por Daikin Industries, Ltd.).
(5-4) Con respecto al área de superficie de la aleta 43
Tal y como se ha descrito con anterioridad, la aleta 43 incluye las protuberancias 61 y el substrato 62, cuyas superficies tienen unos revestimientos repelentes al agua. Toda la superficie de la aleta 43 cumple una condición de que rw(totalidad) > 0,6/|cos0w|, cuando rw(totalidad), que es la relación de aumento de área promedio de toda la superficie de la aleta 43 con respecto al área proyectada de la aleta 43 (el área superficial de una superficie plana sobre la que no se conforman las protuberancias 61), se representa como una función del ángulo de contacto 0w del agua sobre la superficie plana del revestimiento repelente al agua. De esta forma, dado que el área de la superficie se ve aumentado debido a las protuberancias 61 conformadas en la superficie de la aleta 43 en comparación con un caso en el que las protuberancias 61 no se conforman en la superficie de la aleta 43, es posible permitir que una gota salte de forma autónoma con facilidad. La función se determina por medio del cálculo de la energía libre superficial para un estado en el que una capa de aire está contenida en una zona rodeada por protuberancias 61 adyacentes y por una gota, y para un estado en el que un espacio situado entre protuberancias 61 adyacentes se humedece con una gota, y haciendo que el primer estado sea más bajo en energía libre superficial y que sea un estado estable.
La relación de aumento de área promedio de toda la superficie rw(totalidad) es el valor medio de las relaciones de aumento del área de la superficie con respecto al área de la superficie plana (área proyectada), cuando un área de observación de 10 gm x 10 gm de cualquier superficie de la aleta 43 se observa diez veces a la vez que se cambia el área de observación. Es posible obtener la relación de aumento de área promedio de toda la superficie rw(totalidad) por medio de la especificación de las coordenadas de la forma de la superficie a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
Preferiblemente, la relación de aumento de área promedio de toda la superficie rw(totalidad) cumple que rw(totalidad) > 1,0/|cos0w|, al objeto de que se pueda formar con facilidad una capa de aire por debajo de una gota en un hueco situado entre las protuberancias 61, y de que la gota pueda saltar de forma autónoma con mayor facilidad.
Con respecto a una parte de la aleta 43 sobre cuya superficie están conformadas las protuberancias 61, la relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie rw(protuberancia), que es la relación entre el área de la superficie de las protuberancias 61 y el área proyectada de las protuberancias 61, cumple la condición de que rw( protuberancia ) > 0,6/|cos0w|, cuando rw(protuberancia ) se representa como una función del ángulo de contacto 0w del agua sobre la superficie plana del revestimiento repelente al agua. De esta forma, dado que el área de la superficie se ve aumentada por medio de la conformación de las protuberancias 61 sobre la aleta 43 en comparación con un caso en el que las protuberancias 61 no se conforman en la superficie de la aleta 43, es posible permitir que una gota salte de forma autónoma con facilidad.
Preferiblemente, la relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie rw(protuberancia) cumple que rw(protuberancia) > 1,0/|cos0w|, al objeto de que se pueda formar con facilidad una capa de aire por debajo de una gota en un hueco situado entre las protuberancias 61, y de que la gota pueda saltar de forma autónoma con mayor facilidad.
La relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie rw(protuberancia) es el valor medio de las relaciones de aumento de las protuberancias 61 contenidas cuando se observa cualquier superficie de la aleta 43 con un área de observación de 10 pm x 10 pm. Es posible obtener la relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie rw(protuberancia) por medio de la especificación de las coordenadas de la forma de la superficie a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
(6) Características
Con el intercambiador de calor de exterior 23 según la presente realización, a la vez que se utiliza una forma microscópica específica protuberante / ahuecada para la estructura de superficie de la aleta 43, se conforma además sobre la superficie un revestimiento repelente al agua que tiene una repelencia al agua específica. Por lo tanto, incluso cuando se genera agua condensada, cuando una gota se hace grande, es posible hacer que la gota salte de forma autónoma de la aleta 43 al liberar la energía de superficie sobrante sin depender de la gravedad.
Por lo tanto, incluso cuando el intercambiador de calor de exterior 23 se utiliza en un entorno de escarchado, es posible reducir la adherencia de la escarcha por medio de la dispersión del agua condensada y prolongar el tiempo de funcionamiento de calentamiento antes de que se inicie un funcionamiento de descongelación. Por tanto, es posible reducir la incomodidad debida a la disminución de temperatura en un espacio objetivo de acondicionamiento de aire que puede tener lugar si el funcionamiento de descongelación se ejecuta con frecuencia.
El intercambiador de calor de exterior 23 según la presente realización recibe un flujo de aire según una dirección horizontal procedente del ventilador de exterior 25 (no recibe flujo de aire según la dirección vertical para promover la caída de gotas de agua). Debido a que se utiliza una estructura microscópica específica y una estructura que tiene repelencia al agua, es posible eliminar las gotas de agua de la superficie de la aleta 43 incluso aunque el flujo de aire se suministre sólo según la dirección horizontal. En particular, debido a que se utiliza la estructura de superficie y la repelencia al agua, es posible hacer que una gota de agua salte de forma autónoma en una posición en la que el flujo de aire no es generado en particular o en una posición en la que el flujo de aire es débil y, por lo tanto, es posible suprimir de forma eficaz la adherencia de la escarcha.
El mecanismo por medio del cual una gota puede saltar de forma autónoma cuando la gota se hace grande en la superficie de la aleta 43 al liberar energía de superficie sobrante sin depender de la gravedad no está limitado. Por ejemplo, el mecanismo se considera que sea como se ilustra en la Figura 10.
En primer lugar, tal y como se ilustra en (a), se generan unas gotas microscópicas que se comportan como núcleos (teniendo cada una un diámetro de aproximadamente varios nanómetros) sobre una superficie de la aleta 43 del intercambiador de calor de exterior 23 que está funcionando como un evaporador de refrigerante. A continuación, tal y como se ilustra en (b), los núcleos generados crecen, y los diámetros de las gotas de condensación aumentan. A continuación, tal y como se ilustra en (c), cada una de las gotas crece de forma adicional y entra en un estado en el que la gota llena un hueco situado entre protuberancias 61 adyacentes de las aletas 43 y se adhiere a las protuberancias 61 adyacentes. Además, tal y como se ilustra en (d), la gota crece de forma que se extiende sobre una pluralidad de pares de protuberancias 61 adyacentes. Entonces, tal y como se ilustra en (e), las gotas adyacentes se combinan entre sí. Cuando las gotas se combinan entre sí, la energía libre superficial cambia y excede la fuerza de retención de las gotas a la superficie de la aleta 43, y la gota salta de forma autónoma, tal y como se ilustra en (f).
La energía cinética Ek para permitir que una gota salte de forma autónoma se puede representar de la siguiente forma por medio de modelado mecánico:
Figure imgf000014_0001
en donde m es la masa de la gota y U es la velocidad de la gota que salta.
En este caso, AEs representa la cantidad de cambio en la energía libre superficial cuando las gotas se combinan entre sí, Ew representa la energía de retención que recibe la gota de una superficie sólida, AEh representa la cantidad de cambio de energía potencial (que es substancialmente cero, dado que la aleta 43 según la presente realización se extiende en la dirección vertical), y AEvis representa el arrastre viscoso cuando el líquido fluye.
En la expresión relacional anterior, cuando las gotas son pequeñas, la energía libre superficial que se genera cuando las gotas se combinan entre sí es pequeña, y el salto autónomo no se produce. En esta etapa, dado que las gotas son pequeñas, incluso cuando la temperatura ambiente llega a 0 QC o menos, las gotas no se congelan y es probable que se mantengan en un estado subenfriado. Al objeto de promover el salto autónomo de las gotas, preferiblemente, la aleta 43 tiene una estructura de superficie tal que la fuerza de retención de la superficie es pequeña. Entonces, se considera que el salto autónomo tiene lugar cuando la energía libre superficial que se genera cuando las gotas se combinan entre sí excede la fuerza de retención de la superficie. Por lo tanto, Incluso en el caso de que sea difícil que las gotas mantengan el estado subenfriado a medida que aumenta el tamaño de las gotas y sea más probable que comience la congelación, se considera que, en este caso, las gotas combinadas saltan debido a la energía libre superficial que se genera cuando las gotas se combinan entre sí, es poco probable que las gotas permanezcan en la superficie, y se puede reducir la adherencia de la escarcha.
De esta forma, dado que la temperatura de una gota generada sobre la superficie de la aleta 43 disminuye de forma gradual y comienza a congelarse, preferiblemente, se hace que la gota salte antes de que la gota comience a congelarse sobre la superficie de la aleta 43. En consecuencia, es necesario diseñar la estructura de superficie teniendo en cuenta la velocidad de crecimiento de una gota de condensación. En este caso, la estructura de superficie microscópica y las características de repelencia al agua deben ser capaces de hacer que una gota que haya crecido antes de que la congelación de la gota comience salte de forma autónoma, teniendo en cuenta la velocidad de crecimiento de una gota sobre la superficie de la aleta 43 del intercambiador de calor de exterior 23 bajo condiciones de acondicionamiento de aire (cuando el intercambiador de calor de exterior 23 es utilizado como evaporador de refrigerante). Tomando en consideración los puntos de vista anteriores, se determina la estructura de superficie microscópica y las características de repelencia al agua de la aleta 43 según la presente realización. (7) Método de fabricación de la aleta 43 del intercambiador de calor de exterior 23
El método de fabricación de la aleta 43 del intercambiador de calor de exterior 23 no está limitado. Por ejemplo, se puede utilizar el método ilustrado en la Figura 11.
En primer lugar, tal y como se ilustra en (1), se prepara el substrato 62, que es un miembro con forma de placa que tiene una superficie plana. El substrato 62 está hecho de un metal, tal como de una aleación de aluminio o silicio. A continuación, tal y como se ilustra en (2), se conforma una capa que tiene un grosor específico sobre la superficie del substrato 62. La capa está hecha de una aleación de aluminio, silicio o similar.
A continuación, tal y como se ilustra en (3), la capa conformada en (2) se enmascara a intervalos específicos y se irradia con plasma. La separación promedio L de las protuberancias 61 se controla por medio del ajuste del intervalo de enmascaramiento, y el diámetro promedio d y otras formas de las protuberancias 61 se controlan por medio del ajuste de la forma de enmascaramiento. En particular, en el caso de conformar las protuberancias 61 al objeto de que cada una tenga una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancias 61 tenga al menos un valor mínimo en la dirección de protrusión, la forma de la columna de la protuberancia 61 se controla por medio del ajuste de la cantidad de irradiación de plasma y del tiempo de irradiación de plasma.
A continuación, tal y como se ilustra en (4), se lleva a cabo el grabado para generar las formas de protuberancia, teniendo cada una una forma específica y un patrón específico. En este caso, la altura de protrusión se controla por medio del ajuste del tiempo de grabado.
El método para la conformación de la forma protuberante / ahuecada no queda limitado al grabado con plasma. Por ejemplo, se pueden utilizar métodos conocidos, tales como la oxidación anódica, el tratamiento con boehmita y el tratamiento con almita.
Por último, tal y como se ilustra en (5), se conforma un revestimiento repelente al agua sobre las protuberancias 61 y sobre la superficie del substrato 62 en la que no están conformadas las protuberancias 61. Es posible mantener substancialmente la forma protuberante / ahuecada antes de la aplicación de un material de revestimiento repelente al agua por medio de la selección de un material de revestimiento repelente al agua, para la conformación del revestimiento repelente al agua, tal que la fuerza de unión entre las protuberancias 61 y el substrato 62 y las moléculas del material de revestimiento repelente al agua sea mayor que la fuerza de unión entre las moléculas del material de revestimiento repelente al agua, y por medio de un lavado de eliminación del material de revestimiento repelente al agua sobrante que no sea una capa superficial después de la aplicación del material de revestimiento repelente al agua.
(8) Modificación
La realización descrita con anterioridad se puede modificar como se muestra en la siguiente modificación.
(8-1) Modificación A
En la realización descrita con anterioridad, se describe como ejemplo un caso en el que la superficie de la aleta 43 del intercambiador de calor de exterior 23 tiene una estructura microscópica protuberante / ahuecada específica y un revestimiento repelente al agua.
Sin embargo, otra parte a la que se puede adherir el agua condensada también puede tener una estructura microscópica protuberante / ahuecada específica y un revestimiento repelente al agua. Por ejemplo, la superficie del conducto de transferencia de calor 41 del intercambiador de calor de exterior 23 y la superficie del conducto en forma de U 42 pueden tener la estructura microscópica protuberante / ahuecada específica y el revestimiento repelente al agua descritos con anterioridad. En este caso, es posible suprimir la adherencia del agua condensada a la parte y suprimir la adherencia de la escarcha debida a la congelación del agua condensada.
[Ejemplos]
A continuación, se describirán ejemplos y ejemplos comparativos. No obstante, la presente invención no queda limitada a estos.
(Ejemplo 1)
Se obtuvo un miembro con forma de placa 1 por medio de la utilización de un molde de nanoimpresión PIN70-250 fabricado por Soken Chemical & Engineering Co., Ltd., el cual es un artículo de uso general.
Se aplicó un revestimiento repelente al agua de la siguiente forma, a la superficie del miembro con forma de placa 1 obtenido.
En primer lugar, el miembro con forma de placa 1 se colocó en un recipiente de vidrio que se llenó con una cantidad suficiente de acetona en la que se pudo sumergir la totalidad del miembro con forma de placa 1, y el miembro con forma de placa 1 se irradió con ultrasonidos durante 15 minutos en un limpiador ultrasónico. A continuación, el miembro con forma de placa 1 se irradió con UV / ozono durante 10 minutos.
El miembro con forma de placa 1 se sumergió en una solución obtenida diluyendo 1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodeciltrimetoxisilano [CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH3)3] al 0,1% en peso con Novec 7200 (fabricado por 3M Company). A continuación, el miembro con forma de placa 1 se secó a 1502C durante una hora en un horno de secado a temperatura constante, y a continuación se secó durante un día. El miembro con forma de placa seco se sumergió en Novec 7200 durante 5 minutos para eliminar el exceso de agente de tratamiento de superficie que no contribuyó al tratamiento de la superficie, y se obtuvo el Ejemplo 1, que fue el miembro con forma de placa 1 con repelencia al agua.
(Ejemplo comparativo 1)
Se obtuvo un miembro con forma de placa 2 por medio de la utilización de un molde de nanoimpresión PIN70-3000 fabricado por Soken Chemical & Engineering Co., Ltd., el cual es un artículo de uso general.
Con la excepción de que se aplicó un revestimiento repelente al agua al miembro con forma de placa 2 obtenido, el ejemplo comparativo 1, que fue el miembro con forma de placa 2 con repelencia al agua, se obtuvo de la misma forma que en el ejemplo 1.
(Angulo de contacto)
El ángulo de contacto del agua (ángulo de contacto estático) se midió llevando a cabo una medición de cinco puntos en muestras de una gota de agua que tenía un volumen de 2 pl usando un medidor de ángulo de contacto “Drop Master 701”. Cuando el ángulo de contacto llega a ser de aproximadamente 1502 o mayor, dependiendo de las condiciones, el líquido se vuelve incapaz de estar presente sobre la superficie del substrato por sí mismo. Por lo tanto, en tal caso, el ángulo de contacto se midió utilizando una aguja de una jeringa como soporte, y el valor obtenido se utilizó como ángulo de contacto.
(Resultados)
En el ejemplo 1 y en el ejemplo comparativo 1, el ángulo de contacto del agua sobre una superficie plana del revestimiento repelente al agua fue de 1142.
En el ejemplo 1, la separación promedio L fue de 220 a 280 nm, el diámetro promedio d (diámetro promedio) fue de 115 a 175 nm, la altura promedio h de las protuberancias fue de 220 a 280 nm, d/L fue de 0,41 a 0,80, la relación de aumento de área promedio de toda la superficie rw(totalidad) fue de 2,17 a 4,67; y fue posible observar el salto de una gota de agua condensada cuando se utilizó en un intercambiador de calor de exterior que funciona como un evaporador de refrigerante.
En el ejemplo comparativo 1, la distancia promedio L fue de 2.700 a 3.300 nm, el diámetro promedio d (diámetro promedio) fue de 1.400 a 2.000 nm, la altura promedio h de las protuberancias fue de 1.200 a 1.800 nm, d/L fue de 0,42 a 0,74, la relación de aumento de área promedio de toda la superficie rw(totalidad) fue de 1,55 a 2,79; y no fue posible observar el salto de una gota de agua condensada cuando se utilizó en un intercambiador de calor de exterior que funciona como un evaporador de refrigerante.
(Ejemplos 2 a 7, ejemplo comparativo 2)
Excepto por la diferencia en la forma de las protuberancias 61, de la misma forma que en el ejemplo 1 y en el ejemplo comparativo 1, los ejemplos 2 a 7 y el ejemplo comparativo 2 se obtuvieron cada uno por medio de la aplicación de un revestimiento repelente al agua a la superficie del miembro con forma de placa 1 sobre el que se conformaron las protuberancias 61, teniendo cada una una forma específica. En el ejemplo 4, se realizó el enmascaramiento con una separación diferente a la de los demás. En los ejemplos 2 a 4, la altura promedio h se ajustó por medio de la adaptación de la duración del tiempo de grabado. Las formas de las protuberancias 61 en los ejemplos 2 a 7 se generaron por medio del ajuste del tiempo de irradiación de plasma y de la cantidad de irradiación de plasma. Cada una de las formas y dimensiones se especificó por medio de la obtención de las coordenadas de la forma de las protuberancias 61 a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM y el perfil de sección.
En la tabla 1 que se muestra a continuación, los términos entre paréntesis representan las formas de las protuberancias. En este caso, el término “Diámetro máximo” se refiere al diámetro de un círculo situado en una sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia que es la mayor en la dirección de protrusión. En los ejemplos 5 a 7, el diámetro máximo se refiere al diámetro de un círculo situado en el extremo inferior de la protuberancia (en el ejemplo 7, el diámetro de un círculo situado en el extremo superior y el diámetro de un círculo situado en el extremo inferior son iguales). El diámetro máximo es el valor medio de los diámetros máximos de las protuberancias 61 que se obtienen a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
El término “Diámetro mínimo” se refiere al diámetro de un círculo situado en una sección transversal según un plano perpendicular a la dirección de protrusión de la protuberancia que es la menor en la dirección de protrusión. En los ejemplos 5 y 6, en los que la protuberancia tiene forma de tronco de cono, el diámetro mínimo se refiere al diámetro de un círculo situado en el extremo superior. En el ejemplo 7, en el que la protuberancia tiene forma similar a una seta, de entre las formas estrechadas, el diámetro mínimo se refiere al diámetro de un círculo de una parte situada por encima de la posición central en la dirección de protrusión (una parte situada aproximadamente a un 15% del extremo superior en la dirección de protrusión). El diámetro mínimo es el valor medio de los diámetros mínimos de las protuberancias 61 que se obtienen a partir de los resultados de medición obtenidos utilizando el AFM.
El término “ángulo de deslizamiento SA” se refiere al ángulo entre una superficie y un plano horizontal cuando una gota colocada sobre la superficie comienza a deslizarse, y es un indicador de la facilidad de deslizamiento de una gota de agua.
El término “cantidad de escarcha mf” se refiere a la cantidad de escarcha después de llevar a cabo una prueba de ciclo de refrigeración durante un tiempo predeterminado que fue igual para los ejemplos y los ejemplos comparativos (en este caso, 120 minutos) en condiciones de escarchado. La cantidad de escarcha mf, cuya unidad es g, se calcula midiendo la distancia entre los pesos de la muestra del miembro con forma de placa 1 antes y después de la prueba.
El término “Relación de cantidad de escarcha (relativa a la no tratada)” se refiere a la relación de la cantidad de escarcha mf evaluada en cada uno de los ejemplos 2 a 7, cuando la cantidad de escarcha generada sobre una superficie sin tratar del ejemplo comparativo 2 se define como el 100%. Un valor más pequeño de la relación de cantidad de escarcha representa que fue posible suprimir la adherencia de la escarcha por medio de la eliminación de las gotas.
La unidad de cada valor que representa un tamaño es nm.
Figure imgf000018_0001
Hasta aquí, se han descrito realizaciones de la presente invención.
Lista de signos de referencia
2 unidad de exterior
10 circuito de refrigerante
20 controlador de unidad de exterior
21 compresor
23 intercambiador de calor de exterior
24 válvula de expansión de exterior
25 ventilador de exterior
41 conducto de transferencia de calor
42 conducto en forma de U
43 aleta
50 unidad de interior
51 válvula de expansión de interior
52 intercambiador de calor de interior
53 ventilador de interior
57 controlador de unidad de interior
61 protuberancia
62 substrato
70 controlador (unidad de control)
100 aire acondicionado
Lista de citación
Literatura patente
[PTL 1] Publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n22013-120047.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un intereambiador de calor (23) que incluye una parte sobre cuya superficie se conforma un revestimiento repelente al agua,
    en el que la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que incluye una pluralidad de protuberancias,
    caracterizado por que
    la superficie sobre la que se conforma el revestimiento repelente al agua tiene una estructura de superficie que cumple todas las relaciones siguientes:
    rw(totalidad) > 0,6/|cos0w |,
    rw(protuberancia) > 0,6/|cos0w |,
    0,1 < d/L < 0,8,
    L < 3,0 gm,
    y
    90a < 0w < 120°,
    en donde
    L es una separación promedio de las protuberancias,
    d es un diámetro promedio de las protuberancias,
    rw(totalidad) es una relación de aumento de área promedio de toda una superficie,
    rw(protuberancia) es una relación de aumento de área promedio de las protuberancias de superficie, y
    0w es un ángulo de contacto del agua sobre una superficie plana del revestimiento repelente al agua.
    2. El intercambiador de calor según la reivindicación 1,
    en el que cada una de las protuberancias incluye una parte cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a una dirección de protrusión según la que la protuberancia sobresale difiere a lo largo de la dirección de protrusión.
    3. El intercambiador de calor según la reivindicación 1 o 2,
    en el que cada una de las protuberancias tiene una forma cuya área de sección transversal según un plano perpendicular a una dirección de protrusión según la que la protuberancia sobresale tiene al menos un valor mínimo en la dirección de protrusión.
    4. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:
    una pluralidad de aletas de transferencia de calor; y
    un conducto de transferencia de calor que está fijado a la pluralidad de aletas de transferencia de calor y a través del que circula refrigerante,
    en el que una superficie de cada una de las aletas de transferencia de calor tiene la estructura de superficie.
    5. Un aire acondicionado (100) que comprende:
    un circuito de refrigerante (10) que incluye el intercambiador de calor (23) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y un compresor (21); y
    una unidad de control (70) que hace que el circuito de refrigerante lleve a cabo un funcionamiento normal en el que el intercambiador de calor funciona como un evaporador de refrigerante y un funcionamiento de descongelación para derretir la escarcha adherida al intercambiador de calor,
    en el que la unidad de control cambia al funcionamiento de descongelación cuando se cumple una condición predeterminada de escarchado durante el funcionamiento normal.
    6. Un aire acondicionado (100) que comprende:
    el intercambiador de calor (23) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4; y
    un ventilador (25) que suministra un flujo de aire al intercambiador de calor,
    en el que el aire que se suministra desde el ventilador al intercambiador de calor circula según una dirección horizontal.
ES18776425T 2017-03-31 2018-03-30 Intercambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire Active ES2903537T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017072637 2017-03-31
PCT/JP2018/014015 WO2018182036A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-30 熱交換器および空気調和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2903537T3 true ES2903537T3 (es) 2022-04-04

Family

ID=63677787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18776425T Active ES2903537T3 (es) 2017-03-31 2018-03-30 Intercambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11828477B2 (es)
EP (1) EP3594603B1 (es)
JP (1) JP6471824B2 (es)
CN (1) CN110392815B (es)
ES (1) ES2903537T3 (es)
PL (1) PL3594603T3 (es)
WO (1) WO2018182036A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11041665B1 (en) * 2017-11-30 2021-06-22 Nelumbo Inc. Droplet-field heat transfer surfaces and systems thereof
JP2020159674A (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 株式会社デンソー 熱交換器
JP7352215B2 (ja) * 2020-03-13 2023-09-28 三菱電機株式会社 空気調和機の熱交換器、及び、空気調和機の熱交換器の製造方法
EP4145064B1 (en) * 2020-05-22 2024-10-09 Daikin Industries, Ltd. Heat exchanger, method for producing heat exchanger, and refrigerant cycle device
JP7260830B2 (ja) * 2021-05-21 2023-04-19 ダイキン工業株式会社 熱交換器

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179911A (en) * 1977-08-09 1979-12-25 Wieland-Werke Aktiengesellschaft Y and T-finned tubes and methods and apparatus for their making
JPH04178472A (ja) * 1990-11-13 1992-06-25 Matsushita Refrig Co Ltd 撥水性コーティング用組成物及び撥水性コーティング用組成物を塗布した熱交換器
JPH07206475A (ja) * 1993-12-29 1995-08-08 Toyota Motor Corp 撥水性層担持部材
US6119770A (en) * 1996-12-09 2000-09-19 Uop Llc Trapped particle heat transfer tube
US6764745B1 (en) * 1999-02-25 2004-07-20 Seiko Epson Corporation Structural member superior in water repellency and method for manufacturing the same
JP2001248951A (ja) * 2000-03-03 2001-09-14 Hitachi Ltd 冷蔵庫及びこれに用いる冷蔵室用蒸発器の製造方法
KR20040017768A (ko) * 2002-08-23 2004-02-27 엘지전자 주식회사 열교환기의 응축수 배출장치
US20050208268A1 (en) * 2003-04-15 2005-09-22 Extrand Charles W Article with ultraphobic surface
JP2006046694A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
KR100668806B1 (ko) * 2005-06-17 2007-01-16 한국과학기술연구원 물맺힘을 조절하여 향상된 열교환 효율을 갖는 루버핀열교환기
US20070031639A1 (en) * 2005-08-03 2007-02-08 General Electric Company Articles having low wettability and methods for making
US20100282680A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Superhydrophobic membrane distillation for water purification
IN2012DN00867A (es) * 2009-09-16 2015-07-10 Carrier Corp
JP2011122769A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器用の伝熱材及び伝熱面の加工方法
KR101786951B1 (ko) * 2010-04-23 2017-10-19 삼성전자주식회사 초발수 코팅 조성물, 상기 조성물의 경화물을 포함하는 초발수 코팅층, 및 상기 초발수 코팅층을 포함하는 열교환기
KR20120054321A (ko) * 2010-11-19 2012-05-30 엘지전자 주식회사 히트 펌프
KR20130058585A (ko) * 2011-11-25 2013-06-04 삼성전자주식회사 초소수성 표면을 지닌 나노 복합체 및 그 제조 방법
JP2012228670A (ja) * 2011-04-27 2012-11-22 Denso Corp 撥水性基材、撥水性基材を用いた熱交換器、および撥水性基材の製造方法
JP2013092288A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Kagawa Univ 超撥水撥油性熱交換部材とその製造方法ならびにそれらを用いた熱交換器
JP2013092289A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Kagawa Univ 超撥水撥油性熱交換部材とその製造方法並びにそれらを用いた熱交換器
JP2013120047A (ja) 2011-12-09 2013-06-17 Panasonic Corp 冷蔵庫
US20140238646A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Alcatel-Lucent Ireland Ltd. Sloped hierarchically-structured surface designs for enhanced condensation heat transfer
KR20140145504A (ko) * 2013-06-13 2014-12-23 삼성전자주식회사 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기용 실외기
KR102094529B1 (ko) * 2013-07-23 2020-03-30 엘지전자 주식회사 열교환기, 그 제조방법 및 그 제조장치
JP2015183926A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱重工業株式会社 親水化する表面微細構造並びにその製造方法、および熱交換器
WO2015146681A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 富士フイルム株式会社 撥水アルミニウム基材、撥水アルミニウム基材の製造方法、熱交換器および送電線
JP6600809B2 (ja) * 2015-07-07 2019-11-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 基材およびその基材を用いた機器
JP6641990B2 (ja) 2015-12-25 2020-02-05 株式会社デンソー 撥水性基材とその製造方法
US20170298314A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Research Foundation Of The City University Of New York Nano-droplet plate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018173265A (ja) 2018-11-08
US11828477B2 (en) 2023-11-28
PL3594603T3 (pl) 2022-04-04
EP3594603A1 (en) 2020-01-15
EP3594603A4 (en) 2020-04-15
WO2018182036A1 (ja) 2018-10-04
EP3594603B1 (en) 2021-12-08
CN110392815A (zh) 2019-10-29
CN110392815B (zh) 2021-06-11
US20200088432A1 (en) 2020-03-19
JP6471824B2 (ja) 2019-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2903537T3 (es) Intercambiador de calor y dispositivo de acondicionamiento de aire
Miljkovic et al. Condensation heat transfer on superhydrophobic surfaces
Amer et al. Review of defrosting methods
Kim et al. Frosting characteristics on hydrophobic and superhydrophobic surfaces: A review
ES2785555T3 (es) Método para limpiar unidad de interior y unidad de exterior de aire acondicionado
Bostanci et al. High heat flux spray cooling with ammonia: Investigation of enhanced surfaces for HTC
Kim et al. Defrosting behavior and performance on vertical plate for surfaces of varying wettability
CN205784707U (zh) 热交换器以及制冷循环装置
JP2011525607A (ja) 蒸発器、凝縮器、ヒートポンプ、作動液体の蒸発方法、および、作動蒸気の凝縮方法
Liang et al. A brief review: The mechanism; simulation and retardation of frost on the cold plane and evaporator surface
Chang Performance analysis of frostless heat exchanger by spreading antifreeze solution on heat exchanger surface
JP6600809B2 (ja) 基材およびその基材を用いた機器
JP6552629B2 (ja) 熱交換器及び空気調和機
ES2933523T3 (es) Unidad de acondicionamiento de aire y sistema de acondicionamiento de aire
Miljkovic et al. Recent developments in altered wettability for enhancing condensation
KR101102009B1 (ko) 공조기용 열교환기
JP2008238061A (ja) 静電霧化装置
CA3178350C (en) Heat exchanger, method for manufacturing heat exchanger, and refrigerant cycle apparatus
Zhang et al. Edge-affected droplet dynamic and subsequent frost growth characteristics for horizontal cold plate under different humidity levels
Andersson An experimental study of surface coatings to limit the impact of frosting
Bostanci et al. Spray cooling with ammonia on micro-structured surfaces
Van Dyke Frost nucleation and growth on hydrophilic, hydrophobic, and biphilic surfaces
US11041665B1 (en) Droplet-field heat transfer surfaces and systems thereof
Hu et al. Efficient condensation on spiked surfaces with superhydrophobic and superhydrophilic coatings
Chavan et al. Dynamic Defrosting on Superhydrophobic and Biphilic Surfaces