ES2904856T3 - Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración - Google Patents

Abstract

Intercambiador de calor, que comprende una pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) dispuestos uno al lado del otro en una primera dirección de modo que están separados entre sí, en el que cada uno de la pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) incluye: una porción de cuerpo principal (11) que incluye una tubería de transferencia de calor (5) que se extiende en una segunda dirección que se cruza con la primera dirección; y porciones de extensión (8, 9) proporcionadas a la porción de cuerpo principal (11) a lo largo de la segunda dirección, en el que las porciones de extensión (8, 9) se extienden desde los extremos de la porción de cuerpo principal (11) en una tercera dirección que se cruza con tanto la primera dirección como la segunda dirección, y en el que, cuando una dimensión de la porción de cuerpo principal (11) en la tercera dirección está representada por La [mm], una dimensión de las porciones de extensión (8, 9) en la tercera dirección está representada por Lf [mm], una dimensión del grosor de pared de cada una de las tuberías de transferencia de calor (5) está representada por tp [mm] y una dimensión de grosor de cada una de las porciones de extensión (8, 9) está representada por Tf [mm], se satisface la relación: **(Ver fórmula)** y en el que, cuando una dimensión de cada una de las porciones de cuerpo principal (11) en una dirección ortogonal a tanto la segunda dirección como la tercera dirección está representada por Ta [mm] y cada una de las inclinaciones de disposición de la pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) está representada por FP [mm], se satisface la relación: **(Ver fórmula)** caracterizado porque la porción de cuerpo principal (11) incluye una porción solapante (10) que tiene forma de placa, que se solapa con una superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor (5), y la porción solapante (10) es continua con las porciones de extensión (8, 9), y en el que las porciones de extensión (8, 9) y la porción solapante (10) forman una placa de transferencia de calor (6), y la placa de transferencia de calor (6) es un elemento separado de la tubería de transferencia de calor (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración

Campo técnico

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor que incluye tuberías de transferencia de calor, y a un aparato de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador de calor. El documento US 2013/206376 da a conocer un intercambiador de calor de este tipo que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la técnica

Hasta ahora se ha conocido un intercambiador de calor que tiene la siguiente configuración para un drenaje fácil del agua de condensación de rocío que se adhiere a las superficies de las tuberías de transferencia de calor. Específicamente, una pluralidad de las tuberías de transferencia de calor están dispuestas de modo que la dirección del eje de la tubería de cada una de las tuberías de transferencia de calor coincide con una dirección vertical. Se forman porciones salientes, que sobresalen de las superficies laterales de cada una de las tuberías de transferencia de calor, a lo largo de la dirección del eje de la tubería de cada una de las tuberías de transferencia de calor (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).

Lista de menciones

Documentos de patente

[PTL 1] JP 2008-202896 A

Sumario de la invención

Problema técnico

En el intercambiador de calor de la técnica relacionada dado a conocer en el documento de patente 1, sin embargo, las porciones salientes, que son porciones que ascienden desde las superficies de cada una de las tuberías de transferencia de calor, se forman de manera simple. Por tanto, el área de transferencia de calor de cada una de las tuberías de transferencia de calor en un lado de la corriente de aire es insuficiente. Por tanto, no puede lograrse una mejora del rendimiento de intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través de las tuberías de transferencia de calor y la corriente de aire.

La presente invención se ha realizado para solucionar el problema descrito anteriormente, y tiene el objeto de proporcionar un intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración, con los que puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor.

Solución al problema

Según la presente invención, se proporciona un intercambiador de calor, que comprende las características de la reivindicación independiente 1.

Efectos ventajosos de la invención

Con el intercambiador de calor y el aparato de ciclo de refrigeración según una realización de la presente invención, puede mejorarse la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor. Como resultado, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva para ilustrar un intercambiador de calor según una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea M-M de la figura 1.

La figura 3 es un gráfico para mostrar la relación entre un porcentaje de cada uno de los parámetros con uno correspondiente de los parámetros de un ejemplo comparativo y una razón de anchura-dimensión R1 en el intercambiador de calor de la figura 2.

La figura 4 es un gráfico para mostrar la relación entre cada uno de un primer valor v1 y un segundo valor v2 de la razón de anchura-dimensión R1 y una razón de grosor-dimensión R2 en el intercambiador de calor de la figura 2.

La figura 5 es un gráfico para mostrar la razón de grosor-dimensión R2 dada cuando el primer valor v i y el segundo valor v2 de la razón de anchura-dimensión R1 se vuelven iguales entre sí y a cada una de las inclinaciones de disposición FP de una pluralidad de elementos de intercambio de calor en el intercambiador de calor de la figura 2.

La figura 6 es una tabla para mostrar las dimensiones de las porciones del intercambiador de calor de la figura 2.

La figura 7 es una vista en sección para ilustrar elementos de intercambio de calor de un intercambiador de calor según una segunda realización de la presente invención.

La figura 8 es una vista en sección para ilustrar elementos de intercambio de calor de un intercambiador de calor según una tercera realización de la presente invención.

La figura 9 es un diagrama de configuración para ilustrar un aparato de ciclo de refrigeración según una cuarta realización de la presente invención.

La figura 10 es un diagrama de configuración para ilustrar un aparato de ciclo de refrigeración según una quinta realización de la presente invención.

Descripción de realizaciones

Ahora, se describen realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos.

Primera realización

La figura 1 es una vista en perspectiva para ilustrar un intercambiador de calor según una primera realización de la presente invención. La figura 2 es una vista en sección tomada a lo largo de la línea II-II de la figura 1. En la figura 1, un intercambiador de calor 1 incluye un primer tanque de cabecera 2, un segundo tanque de cabecera 3 y una pluralidad de elementos de intercambio de calor 4. El segundo tanque de cabecera 3 está dispuesto de modo que está separado del primer tanque de cabecera 2. La pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 están cada uno acoplados al primer tanque de cabecera 2 y al segundo tanque de cabecera 3.

El primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3 son cada uno un recipiente hueco que se extiende a lo largo de una primera dirección z en paralelo entre sí. El intercambiador de calor 1 está dispuesto de modo que la primera dirección z, que es una dirección longitudinal del primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3, coincide con una dirección horizontal. Además, el segundo tanque de cabecera 3 está dispuesto por encima del primer tanque de cabecera 2.

La pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 están dispuestos uno al lado del otro entre el primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3 de modo que están separados entre sí. Además, la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 están dispuestos uno al lado del otro en la dirección longitudinal del primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3, específicamente, la primera dirección z. Ningún componente del intercambiador de calor 1 está conectado a superficies opuestas de dos elementos de intercambio de calor 4 adyacentes, y las superficies opuestas sirven como superficies de guía que se extienden a lo largo de una dirección longitudinal de los elementos de intercambio de calor 4. Con la disposición descrita anteriormente, cuando, por ejemplo, un líquido tal como agua se adhiere a las superficies de guía de los elementos de intercambio de calor 4, es probable que el líquido se guíe hacia abajo a lo largo de las superficies de guía por su propio peso.

Cada uno de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 incluye una porción de cuerpo principal 11, una primera porción de extensión 8 y una segunda porción de extensión 9. La porción de cuerpo principal 11 se extiende desde el primer tanque de cabecera 2 hasta el segundo tanque de cabecera 3. La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se proporcionan a la porción de cuerpo principal 11.

La porción de cuerpo principal 11 incluye, tal como se ilustra en la figura 2, una tubería de transferencia de calor 5 y una porción solapante 10 que tiene forma de placa. La porción solapante 10 se solapa con la superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor 5. La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 son continuas con la porción solapante 10. La primera porción de extensión 8, la segunda porción de extensión 9 y la porción solapante 10 forman una placa de transferencia de calor 6. La placa de transferencia de calor 6 es un único elemento, y la placa de transferencia de calor 6 es un elemento separado de la tubería de transferencia de calor 5.

Cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 se extiende a lo largo de una segunda dirección y que se cruza con la primera dirección z. Específicamente, un eje de tubería de la tubería de transferencia de calor 5 se extiende a lo largo de la segunda dirección y. Las tuberías de transferencia de calor 5 están dispuestas en paralelo entre sí. En este ejemplo, la segunda dirección y, que es una dirección longitudinal de las tuberías de transferencia de calor 5, es ortogonal a la primera dirección z. Cada uno de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 está dispuesto de modo que la dirección longitudinal de las tuberías de transferencia de calor 5 coincide con una dirección vertical. El extremo inferior de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 se inserta en el primer tanque de cabecera 2, y el extremo superior de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 se inserta en el segundo tanque de cabecera 3.

Una forma en sección de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 cuando la tubería de transferencia de calor 5 se corta a lo largo de un plano ortogonal a la dirección longitudinal de las tuberías de transferencia de calor 5 es una forma plana que tiene un eje largo y un eje corto, tal como se ilustra en la figura 2. Específicamente, en este ejemplo, cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 es una tubería plana. Cuando una dirección de eje largo de la sección transversal de la tubería de transferencia de calor 5 se establece como una dirección de anchura de la tubería de transferencia de calor 5 y una dirección de eje corto de la sección transversal de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 se establece como una dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 coincide con una tercera dirección x que se cruza con tanto la primera dirección z como la segunda dirección y. En este ejemplo, la tercera dirección x es una dirección ortogonal a tanto la primera dirección z como la segunda dirección y. Como resultado, en este ejemplo, la dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 coincide con la dirección longitudinal de cada uno del primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3, específicamente, la primera dirección z. Además, en este ejemplo, cada una de la pluralidad de tuberías de transferencia de calor 5 está dispuesta sobre una línea recta que se extiende a lo largo de la primera dirección z. Una dirección de anchura de cada una de las porciones de cuerpo principal 11 coincide con la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, y una dirección de grosor de cada una de las porciones de cuerpo principal 11 coincide con la dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5.

En cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, tal como se ilustra en la figura 2, se proporciona una pluralidad de conductos de flujo de refrigerante 7 a través de los cuales fluye refrigerante. La pluralidad de conductos de flujo de refrigerante 7 están dispuestos uno al lado del otro desde un extremo en la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 hasta el otro extremo en la dirección de anchura. En la tubería de transferencia de calor 5, una porción ubicada entre una superficie interna de cada uno de los conductos de flujo de refrigerante 7 y la superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor 5 corresponde a una porción de grosor de pared de la tubería de transferencia de calor 5.

La tubería de transferencia de calor 5 está hecha de un material metálico que tiene conductividad térmica. Como material para formar la tubería de transferencia de calor 5, se usa, por ejemplo, aluminio, una aleación de aluminio, cobre o una aleación de cobre. La tubería de transferencia de calor 5 se fabrica mediante extrusión para extruir un material calentado a través de un orificio de una boquilla para formar la sección transversal de la tubería de transferencia de calor 5. La tubería de transferencia de calor 5 puede fabricarse mediante estirado para estirar un material a través de un orificio de una boquilla para formar la sección transversal de la tubería de transferencia de calor 5.

En el intercambiador de calor 1, una corriente de aire A, que es un flujo de aire generado por el funcionamiento de un ventilador (no mostrado), pasa entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4. La corriente de aire A fluye mientras entra en contacto con las primeras porciones de extensión 8, las segundas porciones de extensión 9 y las porciones de cuerpo principal 11. Con el flujo de la corriente de aire A, se intercambia calor entre el refrigerante que fluye a través de la pluralidad de conductos de flujo de refrigerante 7 y la corriente de aire A. En este ejemplo, la corriente de aire A pasa entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la tercera dirección x.

Las placas de transferencia de calor 6 están hechas de un material metálico que tiene conductividad térmica. Como material para formar las placas de transferencia de calor 6, se usa, por ejemplo, aluminio, una aleación de aluminio, cobre o una aleación de cobre. La dimensión de grosor de cada una de las placas de transferencia de calor 6 es menor que la dimensión de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5.

La porción solapante 10 está dispuesta para extenderse desde un extremo de la tubería de transferencia de calor 5 en la dirección de anchura hasta el otro extremo de la misma en la dirección de anchura a lo largo de la superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor 5. Además, la porción solapante 10 está fijada a la tubería de transferencia de calor 5 a través de la intermediación de un metal de aporte de soldadura que tiene conductividad térmica. Con el uso del metal de aporte de soldadura, la primera porción de extensión 8, la segunda porción de extensión 9 y la porción solapante 10 se conectan térmicamente a la tubería de transferencia de calor 5. El intercambiador de calor 1 se fabrica calentando un cuerpo ensamblado que incluye el primer tanque de cabecera 2, el segundo tanque de cabecera 3, las tuberías de transferencia de calor 5 y las placas de transferencia de calor 6 en un horno. La superficie de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 y la superficie de cada una de las placas de transferencia de calor 6 se cubren de antemano con el metal de aporte de soldadura. Las tuberías de transferencia de calor 5, las placas de transferencia de calor 6, el primer tanque de cabecera 2 y el segundo tanque de cabecera 3 se fijan junto con el metal de aporte de soldadura, que se funde mediante calentamiento en el horno. En este ejemplo, parte de la superficie de cada una de las placas de transferencia de calor 6 cubierta con el metal de aporte de soldadura es solo la superficie de la porción solapante 10, que está ubicada en un lado mantenido en contacto con la tubería de transferencia de calor 5.

La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se extienden desde los extremos de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, específicamente, la tercera dirección x. La primera porción de extensión 8 se extiende desde un extremo de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura hacia un lado aguas arriba de la corriente de aire A, específicamente, un lado de barlovento con respecto a la porción de cuerpo principal 11. La segunda porción de extensión 9 se extiende desde el otro extremo de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura hacia un lado aguas abajo de la corriente de aire A, específicamente, un lado de sotavento con respecto a la tubería de transferencia de calor 5. En este ejemplo, la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se extienden desde la porción de cuerpo principal 11 a lo largo de la tercera dirección x. Cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 tiene una forma de placa plana ortogonal a la dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5. Además, en este ejemplo, cuando se observa cada uno de los elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, específicamente, la tercera dirección x, cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 está dispuesta para encontrarse dentro de una región de la porción de cuerpo principal 11.

Cuando una dimensión de la primera porción de extensión 8 y una dimensión de la segunda porción de extensión 9 en la tercera dirección x, específicamente, una dimensión de anchura de la primera porción de extensión 8 y una dimensión de anchura de la segunda porción de extensión 9 están representadas por Lf1 y Lf2, respectivamente, una dimensión total Lf de las porciones de extensión en la tercera dirección x se expresa por una suma (Lf1+Lf2) de la dimensión de anchura Lf1 de la primera porción de extensión 8 y la dimensión de anchura Lf2 de la segunda porción de extensión 9.

Además, cuando una dimensión de la porción de cuerpo principal 11 en la tercera dirección x, que es la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, específicamente, una dimensión de anchura de la porción de cuerpo principal 11 está representada por La, la dimensión total Lf (=Lf1+Lf2) de las porciones de extensión en la tercera dirección x es igual a o mayor que la dimensión de anchura La de la porción de cuerpo principal 11. Específicamente, una razón de anchura-dimensión R1, que es una razón de la dimensión total Lf (=Lf1+Lf2) de las porciones de extensión en la tercera dirección x con respecto a la dimensión de anchura La de la porción de cuerpo principal 11, satisface la expresión (1).

Razón de anchura-dimensión R1=Lf/La>1 (1)

Además, cuando una dimensión de grosor de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 está representada por Tf y una dimensión entre la superficie periférica externa de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 y la superficie interna de cada uno de los conductos de flujo de refrigerante 7, específicamente, una dimensión del grosor de pared de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 está representada por tp, la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 es igual a o menor que la dimensión tp del grosor de pared de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5. Específicamente, la relación entre la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 y la dimensión tp del grosor de pared de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 satisface la expresión (2).

T f < t p ( 2 )

Además, cuando una dimensión de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, que se extiende en una dirección ortogonal a tanto la primera dirección z como la tercera dirección x, específicamente, una dimensión de grosor de la porción de cuerpo principal 11 está representada por Ta, una razón de grosor-dimensión R2, que es una razón de la dimensión de grosor Ta de la porción de cuerpo principal 11 con respecto a la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9, se expresa mediante la expresión (3). En esta realización, la dimensión de grosor Ta de la porción de cuerpo principal 11 es mayor que la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9.

Razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf (3)

Además, cuando se observan la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la tercera dirección x, que es la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, la holgura entre dos adyacentes de las porciones de cuerpo principal 11 es una holgura mínima 12, que es la porción más estrecha de una holgura entre dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4. Una dimensión de la holgura mínima 12 en la dirección de grosor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 está representada por w.

Tal como se ilustra en la figura 1, se forma una primera abertura de refrigerante 13 en un extremo del primer tanque de cabecera 2 en la dirección longitudinal. Se forma una segunda abertura de refrigerante 14 en un extremo del segundo tanque de cabecera 3 en la dirección longitudinal.

A continuación, se describe el funcionamiento del intercambiador de calor 1. La corriente de aire A generada por el funcionamiento del ventilador (no mostrado) fluye entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 mientras entra en contacto con las primeras porciones de extensión 8, la porción de cuerpo principal 11 y las segundas porciones de extensión 9 en el orden establecido.

Cuando el intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, fluye una mezcla de refrigerante gaseoso-líquido desde la primera abertura de refrigerante 13 al interior del primer tanque de cabecera 2. Después de eso, la mezcla de refrigerante gaseoso-líquido se distribuye a los conductos de flujo de refrigerante 7 en cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 desde el primer tanque de cabecera 2 para que fluya a través de los conductos de flujo de refrigerante 7 hacia el segundo tanque de cabecera 3.

Cuando la mezcla de refrigerante gaseoso-líquido fluye a través de los conductos de flujo de refrigerante 7, se intercambia calor entre la corriente de aire A, que pasa entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4, y el refrigerante. La mezcla de refrigerante gaseoso-líquido toma calor de la corriente de aire A y se evapora. Cuando el agua condensada se adhiere a las superficies de los elementos de intercambio de calor 4, el agua condensada fluye hacia abajo a lo largo de las superficies de guía de los elementos de intercambio de calor 4 por su propio peso, y el agua condensada se drena de las superficies de los elementos de intercambio de calor 4. Después de eso, el refrigerante que ha fluido desde cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 se junta en el segundo tanque de cabecera 3, y entonces el refrigerante fluye desde el segundo tanque de cabecera 3 hasta la segunda abertura de refrigerante 14.

Cuando el intercambiador de calor 1 funciona como condensador, fluye un refrigerante gaseoso desde la segunda abertura de refrigerante 14 al interior del segundo tanque de cabecera 3. Después de eso, el refrigerante gaseoso se distribuye a los conductos de flujo de refrigerante 7 en cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 desde el segundo tanque de cabecera 3 para fluir a través de los conductos de flujo de refrigerante 7 hacia el primer tanque de cabecera 2.

Cuando el refrigerante gaseoso fluye a través de los conductos de flujo de refrigerante 7, se intercambia calor entre la corriente de aire A, que pasa entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4, y el refrigerante. El refrigerante gaseoso transfiere calor a la corriente de aire A y se condensa. Después de eso, el refrigerante que ha fluido desde las tuberías de transferencia de calor 5 se junta en el primer tanque de cabecera 2, y el refrigerante fluye fuera del primer tanque de cabecera 2 hasta la primera abertura de refrigerante 13.

En este caso, con el fin de comprobar el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 según esta realización, se calcularon el área de transferencia de calor de tubería exterior Ao [m2], el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao[W/(m2 K)], la resistencia al flujo de aire APair [Pa] y la pérdida de presión APref del refrigerante en el intercambiador de calor 1 según esta realización mientras se cambiaba la razón de anchura-dimensión R1, y se calculó la eficiencia de intercambio de calor del lado de barlovento r| [W/(KPa)] a partir del área de transferencia de calor de tubería exterior Ao, el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao y la resistencia al flujo de aire APair.

El área de transferencia de calor de tubería exterior Ao es el área de transferencia de calor total de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 para la corriente de aire. Además, el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao es el coeficiente de transferencia de calor de los elementos de intercambio de calor 4 para la corriente de aire. Además, la resistencia al flujo de aire APair es la resistencia que tiene la corriente de aire cuando la corriente de aire pasa a través del intercambiador de calor. La eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire r es la eficiencia de intercambio de calor entre los elementos de intercambio de calor 4 y la corriente de aire, y se expresa por: r=Aoao/APair. Además, la pérdida de presión APref del refrigerante es la pérdida de presión del refrigerante en los conductos de flujo de refrigerante 7 de las tuberías de transferencia de calor 5.

Además, para un intercambiador de calor de un ejemplo comparativo, se calcularon el área de transferencia de calor de tubería exterior Ao, el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao, la resistencia al flujo de aire APair, la pérdida de presión APref del refrigerante y la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire r . En el intercambiador de calor del ejemplo comparativo, una pluralidad de tuberías circulares están dispuestas una al lado de la otra como tuberías de transferencia de calor, y están dispuestas aletas de placa de modo que se cruzan con la pluralidad de tuberías de transferencia de calor. En el intercambiador de calor del ejemplo comparativo, el diámetro de la tubería circular se estableció en 7 [mm]. Además, la dimensión de profundidad del intercambiador de calor del ejemplo comparativo se estableció en 20 [mm]. El área de las superficies de paso de corriente de aire sobre las que pasa la corriente de aire se establece para que sea igual para el intercambiador de calor 1 según esta realización y el intercambiador de calor del ejemplo comparativo.

Además, para cada uno de los parámetros, es decir, cada uno del área de transferencia de calor de tubería exterior Ao, el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao, la resistencia al flujo de aire APair, la pérdida de presión APref del refrigerante y la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q, se obtuvo un porcentaje del intercambiador de calor 1 según esta realización con respecto al intercambiador de calor del ejemplo comparativo como un porcentaje de cada uno de los parámetros con respecto al del ejemplo comparativo. Por tanto, en comparación entre los mismos parámetros, cuando un valor del intercambiador de calor 1 según esta realización es el mismo que un valor del intercambiador de calor del ejemplo comparativo, el porcentaje del parámetro con respecto al del ejemplo comparativo se obtiene como 100%. Además, con los mismos parámetros, cuando el valor del intercambiador de calor 1 según esta realización es menor que el valor del intercambiador de calor del ejemplo comparativo, el porcentaje del parámetro con respecto al del ejemplo comparativo se vuelve menor del 100%. Cuando el valor del intercambiador de calor 1 según esta realización es mayor que el valor del intercambiador de calor del ejemplo comparativo, el porcentaje del parámetro con respecto al del ejemplo comparativo se vuelve mayor del 100%.

La figura 3 es un gráfico para mostrar una relación entre el porcentaje de cada uno de los parámetros con respecto a uno correspondiente de los parámetros del ejemplo comparativo y la razón de anchura-dimensión R1 en el intercambiador de calor 1 de la figura 2. En la figura 3, cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de intercambiadores de calor 4 se establece en 1,7 [mm] y la razón de grosor-dimensión R2 se establece en 10 para calcular los parámetros del intercambiador de calor 1. Tal como se muestra en la figura 3, se entiende lo siguiente. En el intercambiador de calor 1 según esta realización, incluso cuando se cambia la razón de anchuradimensión R1=Lf/La, el área de transferencia de calor de tubería exterior Ao no cambia con respecto a la del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. Mientras tanto, en el intercambiador de calor 1 según esta realización, a medida que aumenta la razón de anchura-dimensión R1, el coeficiente de transferencia de calor de tubería exterior ao disminuye gradualmente con respecto al del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. Por otro lado, en el intercambiador de calor 1 según esta realización, a medida que aumenta la razón de anchuradimensión R1, la resistencia al flujo de aire APair disminuye súbitamente. Por tanto, en el intercambiador de calor 1 según esta realización, la influencia de la resistencia al flujo de aire APair aumenta. Por tanto, a medida que aumenta la razón de anchura-dimensión R1, aumenta la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q.

En el intercambiador de calor, a medida que la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q se vuelve más alta, la eficiencia de intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través de los conductos de flujo de refrigerante en cada una de las tuberías de transferencia de calor y la corriente de aire fuera de las tuberías de intercambio de calor aumenta. En referencia a la figura 3, se entiende lo siguiente. Cuando la razón de anchura-dimensión R1 es igual a o mayor que el primer valor v1, la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q del intercambiador de calor 1 según esta realización se vuelve igual a o mayor que la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. Por tanto, para el intercambiador de calor 1 según esta realización, la mejora del rendimiento de intercambio de calor puede lograrse estableciendo la razón de anchura-dimensión R1 igual a o mayor que el primer valor v1.

Mientras tanto, en referencia a la figura 3, se entiende también lo siguiente. En el intercambiador de calor 1 según esta realización, a medida que la razón de anchura-dimensión R1 se vuelve más grande, la pérdida de presión APref del refrigerante aumenta. En el intercambiador de calor, a medida que la pérdida de presión APref del refrigerante se vuelve más pequeña, la cantidad de refrigerante que fluye a través de los conductos de flujo de refrigerante en cada una de las tuberías de transferencia de calor aumenta. Por tanto, la eficiencia de intercambio de calor entre el refrigerante y la corriente de aire se vuelve más alta. En referencia a la figura 3, se entiende lo siguiente. Cuando la razón de anchura-dimensión R1 es igual a o menor que el segundo valor v2, la pérdida de presión APref del refrigerante del intercambiador de calor 1 según esta realización se vuelve igual a o menor que la pérdida de presión APref del refrigerante del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. Por tanto, para el intercambiador de calor 1 según esta realización, la mejora del rendimiento de intercambio de calor puede lograrse estableciendo la razón de anchura-dimensión R1 igual a o menor que el segundo valor v2.

Además, en referencia a la figura 3, se entiende lo siguiente. En el intercambiador de calor 1 según esta realización, a medida que la razón de anchura-dimensión R1 se vuelve más grande, la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q aumenta y la pérdida de presión APref del refrigerante aumenta. Por tanto, con el fin de mejorar el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 según esta realización de modo que el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 según esta realización se vuelva más alto que el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor del ejemplo comparativo, se requiere que el segundo valor v2 sea igual a o mayor que el primer valor v1.

Por tanto, en el intercambiador de calor 1 según esta realización, cuando la razón de anchura-dimensión R1 satisface la expresión (4), puede suprimirse la pérdida de presión APref del refrigerante mientras que la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q se mejora en comparación con la del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. Por tanto, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor.

v l < R l < v 2 ( 4 )

La figura 4 es un gráfico para mostrar la relación entre cada uno del primer valor v i y el segundo valor v2 de la razón de anchura-dimensión R1 y la razón de grosor-dimensión R2 en el intercambiador de calor 1 de la figura 2. En la figura 4, cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 se establece en 1,7 [mm], y se calculan el primer valor v i y el segundo valor v2 mientras se cambia la razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf. En referencia a la figura 4, se entiende lo siguiente. Cuando cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 se establece en 1,7 [mm] y el valor de la razón de grosor-dimensión R2 es 10,8, el primer valor v i y el segundo valor v2 se vuelven iguales entre sí. Además, en referencia a la figura 4, se entiende también lo siguiente. Cuando la razón de grosor-dimensión R2 es menor de 10,8, el segundo valor v2 es mayor que el primer valor v1. Por tanto, cuando cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 se establece en 1,7 [mm] y el valor de la razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf se establece igual a o menor de 10,8, puede suprimirse la pérdida de presión APref del refrigerante mientras que se mejora la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire q del intercambiador de calor 1. Por tanto, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 según esta realización.

La figura 5 es un gráfico para mostrar la relación entre la razón de grosor-dimensión R2 dada cuando el primer valor v1 y el segundo valor v2 de la razón de anchura-dimensión R1 se vuelven iguales entre sí y a cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 en el intercambiador de calor 1 de la figura 2. En referencia a la figura 4 y la figura 5, se entiende lo siguiente. Cuando la relación entre la razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf y cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 satisface la expresión (5) en el intercambiador de calor 1 según esta realización, el segundo valor v2 se vuelve igual a o mayor que el primer valor v1.

R 2 = T a / T f < 5. 6 X F P 1' 3 (5)

Cuando el segundo valor v2 es igual a o mayor que el primer valor v1 en el intercambiador de calor 1 según esta realización, tal como se muestra en la figura 3, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 según esta realización en comparación con el rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor del ejemplo comparativo. En el intercambiador de calor 1 según esta realización, la relación entre la razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf y cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 satisface la expresión (5). Como resultado, el segundo valor v2 se vuelve igual a o mayor que el primer valor v1 en el intercambiador de calor 1 según esta realización.

En este ejemplo, tal como se muestra en la figura 6, la dimensión de anchura La de la porción de cuerpo principal 11 se establece en 5,2 [mm], la dimensión de anchura Lf1 de la primera porción de extensión 8 se establece en 7,4 [mm] y la dimensión de anchura Lf2 de la segunda porción de extensión 9 se establece en 7,4 [mm]. Además, la dimensión de grosor Ta de la porción de cuerpo principal 11 se establece en 0,7 [mm], y la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8, la segunda porción de extensión 9 y la porción solapante 10 se establece en 0,1 [mm]. Además, la dimensión de anchura Lt de la tubería de transferencia de calor 5 se establece en 5,0 [mm], la dimensión de grosor Tt de la tubería de transferencia de calor 5 se establece en 0,6 [mm] y la dimensión de profundidad Tb de la porción de la tubería de transferencia de calor 5, que se encaja en la porción solapante 10 de modo que se mantenga en contacto con la misma, se establece en 0,4 [mm]. Cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 se establece en 2,2 [mm], la dimensión w de la holgura mínima 12 entre dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 se establece en 1,5 [mm]. La dimensión entre la superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor 5 y la superficie interna de cada uno de los conductos de flujo de refrigerante 7, específicamente, la dimensión tp del grosor de pared de la tubería de transferencia de calor 5, se establece en 0,2 [mm], que es mayor que la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8, la segunda porción de extensión 9 y la porción solapante 10.

En el intercambiador de calor 1 descrito anteriormente, la dimensión total Lf de las porciones de extensión en la tercera dirección x es igual a o mayor que la dimensión de anchura La de la porción de cuerpo principal 11. Al mismo tiempo, la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 es igual a o menor que la dimensión tp del grosor de pared de la tubería de transferencia de calor 5. Por tanto, el grosor de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 puede reducirse mientras que la razón del área de transferencia de calor de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 con respecto a la de cada uno de los elementos de intercambio de calor 4 aumenta. Con las dimensiones descritas anteriormente, la resistencia al flujo de aire durante el paso de la corriente de aire A a través de las holguras entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 puede reducirse. Al mismo tiempo, puede lograrse la promoción de la conducción de calor a través de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9. Por consiguiente, puede mejorarse la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor 1, y por tanto puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1. Además, la dimensión de grosor Tf de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se establece igual a o menor que la dimensión tp del grosor de pared de la tubería de transferencia de calor 5. Por tanto, puede mantenerse el rendimiento de resistencia a la presión de la tubería de transferencia de calor 5 contra el refrigerante. Al mismo tiempo, la fabricación de las tuberías de transferencia de calor 5 a través de, por ejemplo, extrusión, puede realizarse fácilmente. Basándose en los hechos descritos anteriormente, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1 mientras que el rendimiento de resistencia a la presión de las tuberías de transferencia de calor 5 contra el refrigerante se mantiene en el intercambiador de calor 1.

Además, la relación entre la razón de grosor-dimensión R2=Ta/Tf y cada una de las inclinaciones de disposición FP de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 satisface la expresión (5). Por tanto, puede suprimirse la pérdida de presión APref del refrigerante mientras que la eficiencia de intercambio de calor del lado de la corriente de aire ^ del intercambiador de calor 1 se mejora. De esta manera, puede lograrse una mejora adicional del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Además, cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 es una tubería plana y, por tanto, el área de transferencia de calor de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 puede aumentarse. Por tanto, puede lograrse una mejora adicional del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Segunda realización

La figura 7 es una vista en sección para ilustrar los elementos de intercambio de calor 4 de un intercambiador de calor 1 según una segunda realización de la presente invención. La figura 7 corresponde a la figura 2 en la primera realización. En dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4, las posiciones de las porciones de cuerpo principal 11 están desplazadas entre sí en la tercera dirección x. En este ejemplo, las porciones de cuerpo principal 11 están dispuestas en posiciones escalonadas de modo que están ubicadas alternativamente en dos filas paralelas a lo largo de la primera dirección z. Además, en este ejemplo, cuando se observan los elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la primera dirección z, la región completa de una de las tuberías de transferencia de calor 5 de dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 está desplazada con respecto a una región de otra de las tuberías de transferencia de calor 5 en la tercera dirección x de modo que no se solape con la región de la otra de las tuberías de transferencia de calor 5.

La pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 están dispuesto uno al lado del otro en la primera dirección z en un estado en el que las posiciones de los extremos de las primeras porciones de extensión 8 están alineadas en la tercera dirección x y las posiciones de los extremos de las segundas porciones de extensión 9 están también alineadas en la tercera dirección x. Las posiciones de las porciones de cuerpo principal 11 de los dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 están desplazadas entre sí en la tercera dirección x. Por tanto, en cada uno de los elementos de intercambio de calor 4, la dimensión de anchura Lf1 de la primera porción de extensión 8 y la dimensión de anchura Lf2 de la segunda porción de extensión 9 son diferentes entre sí. Específicamente, en cada uno de los elementos de intercambio de calor 4, la dimensión de anchura Lf1 de la primera porción de extensión 8 y la dimensión de anchura Lf2 de la segunda porción de extensión 9 se ajustan según la posición de la tubería de transferencia de calor 5 en la tercera dirección x de modo que la dimensión de anchura del elemento de intercambio de calor 4 completo se vuelve la misma para la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4. Con el ajuste descrito anteriormente, en este ejemplo, la región de la tubería de transferencia de calor 5 de uno de dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 está opuesta a la primera porción de extensión 8 de otro de los dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4, y la región de la tubería de transferencia de calor 5 del otro de los dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 está opuesta a la segunda porción de extensión 9 de uno de los dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4. Otras configuraciones son las mismas que las de la primera realización.

En el intercambiador de calor 1 descrito anteriormente, las posiciones de las porciones de cuerpo principal 11 de los adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 están desplazadas entre sí en la tercera dirección x. Por tanto, puede impedirse que las porciones de cuerpo principal 11, cada una teniendo una dimensión de grosor mayor que la de cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9, estén adyacentes entre sí. Por tanto, puede impedirse la generación de una porción extremadamente pequeña de la holgura entre dos adyacentes de los elementos de transferencia de calor 4. De esta manera, la resistencia al flujo de aire durante el paso de la corriente de aire A a través de las holguras entre la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 puede reducirse adicionalmente, y por tanto puede lograrse una mejora adicional del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

En el ejemplo descrito anteriormente, cuando se observan los elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la primera dirección z, la región completa de una de las tuberías de transferencia de calor 5 de dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 está desplazada con respecto a la región de la otra de las tuberías de transferencia de calor 5 en la tercera dirección x de modo que no se solape con la región de la otra de las tuberías de transferencia de calor 5. Sin embargo, cuando se observan los elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la primera dirección z, solo parte de la región de una de las tuberías de transferencia de calor 5 de dos adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 puede solaparse con parte de la región de la otra de las tuberías de transferencia de calor 5. Incluso con la disposición descrita anteriormente, la mayor parte de la holgura entre adyacentes de los elementos de intercambio de calor 4 puede tener una dimensión grande, y por tanto la resistencia al flujo de aire durante el paso de la corriente de aire A a través de las holguras entre la pluralidad de los elementos de intercambio de calor 4 puede reducirse. Como resultado, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Además, en la primera realización y la segunda realización, la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se extienden desde cada una de las porciones de cuerpo principal 11. Sin embargo, la primera porción de extensión 8 puede estar ausente, o la segunda porción de extensión 9 puede estar ausente. Cuando la primera porción de extensión 8 está ausente, la dimensión de anchura Lf2 de la segunda porción de extensión 9 corresponde a la dimensión total Lf de las porciones de extensión. Cuando la segunda porción de extensión 9 está ausente, la dimensión de anchura Lf1 de la primera porción de extensión 8 corresponde a la dimensión total Lf de las porciones de extensión. Incluso con la configuración descrita anteriormente, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Tercera realización

La figura 8 es una vista en sección para ilustrar los elementos de intercambio de calor 4 de un intercambiador de calor 1 según una tercera realización de la presente invención. Cada uno de la pluralidad de elementos de intercambio de calor 4 incluye una pluralidad de las porciones de cuerpo principal 11, las primeras porciones de extensión 8 y las segundas porciones de extensión 9. Cada una de la primera porción de extensión 8 y cada una de las segundas porciones de extensión 9 se proporcionan a cada una correspondiente de la pluralidad de porciones de cuerpo principal 11.

La pluralidad de porciones de cuerpo principal 11 están dispuestas en la tercera dirección x de modo que están separadas entre sí. Una configuración de cada una de la pluralidad de porciones de cuerpo principal 11 es la misma que la configuración de la porción de cuerpo principal 11 según la primera realización.

La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 se extienden desde los extremos de cada una de las porciones de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, específicamente, en la tercera dirección x. Cada una de las primeras porciones de extensión 8 se extiende desde un extremo de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura hacia un lado aguas arriba de la corriente de aire A, específicamente, un lado de barlovento con respecto a la porción de cuerpo principal 11. Cada una de las segundas porciones de extensión 9 se extiende desde el otro extremo de la porción de cuerpo principal 11 en la dirección de anchura hacia un lado aguas abajo de la corriente de aire A, específicamente, un lado de sotavento con respecto a la tubería de transferencia de calor 5. En este ejemplo, cada una de las primeras porciones de extensión 8 y cada una de las segundas porciones de extensión 9 se extienden a lo largo de la tercera dirección x. Además, en este ejemplo, cuando se observa cada uno de los elementos de intercambio de calor 4 a lo largo de la dirección de anchura de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5, específicamente, la tercera dirección x, cada una de la primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 está dispuesta para encontrarse dentro de una región de la porción de cuerpo principal 11.

La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9 son continuas con la porción solapante 10 de cada una de las porciones de cuerpo principal 11. La primera porción de extensión 8 y la segunda porción de extensión 9, que están dispuestas entre dos adyacentes de las porciones de cuerpo principal 11 en la tercera dirección x, están formadas de modo que sean continuas entre sí para formar una porción de extensión conectada 21. Específicamente, en el mismo elemento de intercambio de calor 4, la pluralidad de porciones de cuerpo principal 11 están conectadas entre sí a través de la intermediación de la porción de extensión conectada 21 de modo que sean continuas entre sí. En este ejemplo, cada una de las primeras porciones de extensión 8, cada una de las segundas porciones de extensión 9 y cada una de las porciones solapantes 10 forman una placa de transferencia de calor 6. Además, en este ejemplo, la placa de transferencia de calor 6 es un único elemento, y la placa de transferencia de calor 6 es un elemento separado de cada una de las tuberías de transferencia de calor 5.

En esta realización, la suma de la dimensión de cada una de las primeras porciones de extensión 8 y la dimensión de cada una de las segundas porciones de extensión 9 en la tercera dirección x es igual a la dimensión Lf de las porciones de extensión en la tercera dirección x. Además, en esta realización, la suma de la dimensión de cada una de las porciones de cuerpo principal 11 en la tercera dirección x es igual a la dimensión de anchura La de las porciones de cuerpo principal 11 en la tercera dirección x. Otras configuraciones son las mismas que las de la primera realización.

Tal como se describió anteriormente, la pluralidad de porciones de cuerpo principal 11 están dispuestas en la tercera dirección x de modo que están separadas entre sí, y la pluralidad de porciones de cuerpo principal 11 están conectadas entre sí a través de la intermediación de las primeras porciones de extensión 8 y las segundas porciones de extensión 9. Por tanto, la dimensión total Lf de las porciones de extensión en la tercera dirección x puede garantizarse mientras que la dimensión de anchura de cada una de las primeras porciones de extensión 8 y la dimensión de anchura de cada una de las segundas porciones de extensión 9 están acortadas. De esta manera, puede hacerse que cada una de las primeras porciones de extensión 8 y cada una de las segundas porciones de extensión 9 sean menos propensas a doblarse.

En el ejemplo descrito anteriormente, la primera porción de extensión 8 está ubicada en un extremo de cada uno de los elementos de intercambio de calor 4 en la tercera dirección x, y la segunda porción de extensión 9 está ubicada en el otro extremo del elemento de intercambio de calor 4 en la tercera dirección x. Sin embargo, la primera porción de extensión 8 ubicada en un extremo del elemento de intercambio de calor 4 puede estar ausente, o la segunda porción de extensión 9 ubicada en el otro extremo del elemento de intercambio de calor 4 puede estar ausente. Incluso con la configuración descrita anteriormente, puede lograrse la mejora del rendimiento de intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Cuarta realización

La figura 9 es un diagrama de configuración para ilustrar un aparato de ciclo de refrigeración según una cuarta realización de la presente invención. Un aparato de ciclo de refrigeración 31 incluye un circuito de ciclo de refrigeración que incluye un compresor 32, un intercambiador de calor de condensación 33, una válvula de expansión 34 y un intercambiador de calor de evaporación 35. En el aparato de ciclo de refrigeración 31, se lleva a cabo un ciclo de refrigeración mediante el accionamiento del compresor 32. En el ciclo de refrigeración, el refrigerante circula a través del compresor 32, el intercambiador de calor de condensación 33, la válvula de expansión 34 y el intercambiador de calor de evaporación 35 mientras cambia de fase. En esta realización, el refrigerante que circula a través del circuito de ciclo de refrigeración fluye en la dirección indicada por la flecha de la figura 9.

El aparato de ciclo de refrigeración 31 incluye ventiladores 36 y 37 y motores de accionamiento 38 y 39. Los ventiladores 36 y 37 envían individualmente corrientes de aires al intercambiador de calor de condensación 33 y el intercambiador de calor de evaporación 35, respectivamente. Los motores de accionamiento 38 y 39 están configurados para hacer girar individualmente los ventiladores 36 y 37, respectivamente. El intercambiador de calor de condensación 33 intercambia calor entre la corriente de aire generada por el funcionamiento del ventilador 36 y el refrigerante. El intercambiador de calor de evaporación 35 intercambia calor entre la corriente de aire generada por el funcionamiento del ventilador 37 y el refrigerante.

El refrigerante se comprime en el compresor 32 y se envía al intercambiador de calor de condensación 33. En el intercambiador de calor de condensación 33, el refrigerante transfiere calor al aire exterior y se condensa. Después de eso, el refrigerante se envía a la válvula de expansión 34. Tras descomprimirse por la válvula de expansión 34, el refrigerante se envía al intercambiador de calor de evaporación 35. Después de eso, el refrigerante toma calor del aire exterior en el intercambiador de calor de evaporación 35 y se evapora. Entonces, el refrigerante regresa al compresor 32.

En esta realización, el intercambiador de calor 1 según una cualquiera de las realizaciones primera a tercera se usa para uno o ambos del intercambiador de calor de condensación 33 y el intercambiador de calor de evaporación 35. Con el uso del intercambiador de calor 1, puede lograrse que el aparato de ciclo de refrigeración tenga una alta eficiencia energética. Además, en esta realización, el intercambiador de calor de condensación 33 se usa como intercambiador de calor de interior, y el intercambiador de calor de evaporación 35 se usa como intercambiador de calor de exterior. El intercambiador de calor de evaporación 35 puede usarse como intercambiador de calor de interior, y el intercambiador de calor de condensación 33 puede usarse como intercambiador de calor de exterior.

Quinta realización

La figura 10 es un diagrama de configuración para ilustrar un aparato de ciclo de refrigeración según una quinta realización de la presente invención. Un aparato de ciclo de refrigeración 41 incluye un circuito de ciclo de refrigeración que incluye un compresor 42, un intercambiador de calor de exterior 43, una válvula de expansión 44, un intercambiador de calor de interior 45 y una válvula de cuatro vías 46. En el aparato de ciclo de refrigeración 41, se lleva a cabo un ciclo de refrigeración mediante el accionamiento del compresor 42. En el ciclo de refrigeración, el refrigerante circula a través del compresor 42, el intercambiador de calor de exterior 43, la válvula de expansión 44 y el intercambiador de calor de interior 45 mientras cambia de fase. En esta realización, el compresor 42, el intercambiador de calor de exterior 43, la válvula de expansión 44 y la válvula de cuatro vías 46 se proporcionan a una unidad de exterior, y el intercambiador de calor de interior 45 se proporciona a una unidad de interior.

A la unidad de exterior se le proporciona un ventilador de exterior 47 configurado para forzar el paso del aire del exterior a través del intercambiador de calor de exterior 43 como una corriente. El intercambiador de calor de exterior 43 intercambia calor entre la corriente de aire del aire del exterior, que se genera mediante el funcionamiento del ventilador de exterior 47, y el refrigerante. A la unidad de interior se le proporciona un ventilador de interior 48 configurado para forzar el paso del aire del interior a través del intercambiador de calor de interior 45 como una corriente. El intercambiador de calor de interior 45 intercambia calor entre la corriente de aire del aire del interior, que se genera mediante el funcionamiento del ventilador de interior 48, y el refrigerante.

El funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 41 puede conmutarse entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento. La válvula de cuatro vías 46 es una válvula electromagnética configurada para conmutar un conducto de flujo de refrigerante según la conmutación del funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 41 entre la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. La válvula de cuatro vías 46 guía el refrigerante desde el compresor 42 hasta el intercambiador de calor de exterior 43 y el refrigerante desde el intercambiador de calor de interior 45 hasta el compresor 42 durante la operación de enfriamiento, y guía el refrigerante desde el compresor 42 hasta el intercambiador de calor de interior 45 y el refrigerante desde el intercambiador de calor de exterior 43 hasta el compresor 42 durante la operación de calentamiento. En la figura 10, la dirección de flujo del refrigerante durante la operación de enfriamiento está indicada por la flecha de línea discontinua, y la dirección de flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento está indicada por la fecha de línea continua.

Durante la operación de enfriamiento del aparato de ciclo de refrigeración 41, el refrigerante, que se ha comprimido en el compresor 42, se envía al intercambiador de calor de exterior 43. En el intercambiador de calor de exterior 43, el refrigerante transfiere calor al aire del exterior y se condensa. Después de eso, el refrigerante se envía a la válvula de expansión 44. Tras descomprimirse mediante la válvula de expansión 44, el refrigerante se envía al intercambiador de calor de interior 45. Entonces, después de que el refrigerante tome calor del aire del interior en el intercambiador de calor de interior 45 y se evapore, el refrigerante regresa al compresor 42. Por tanto, durante la operación de enfriamiento del dispositivo de ciclo de refrigerante 41, el intercambiador de calor de exterior 43 funciona como un condensador, y el intercambiador de calor de interior 45 funciona como un evaporador.

Durante la operación de calentamiento del aparato de ciclo de refrigeración 41, el refrigerante, que se ha comprimido en el compresor 42, se envía al intercambiador de calor de exterior 45. En el intercambiador de calor de exterior 45, el refrigerante transfiere calor al aire del interior y se condensa. Después de eso, el refrigerante se envía a la válvula de expansión 44. Tras descomprimirse mediante la válvula de expansión 44, el refrigerante se envía al intercambiador de calor de exterior 43. Entonces, después de que el refrigerante tome calor del aire del exterior en el intercambiador de calor de exterior 43 y se evapore, el refrigerante regresa al compresor 42. Por tanto, durante la operación de calentamiento del dispositivo de ciclo de refrigerante 41, el intercambiador de calor de exterior 43 funciona como un evaporador, y el intercambiador de calor de interior 45 funciona como un condensador.

En esta realización, el intercambiador de calor 1 según la primera realización o la segunda realización se usa para uno o ambos del intercambiador de calor de exterior 43 y el intercambiador de calor de interior 45. Con el uso del intercambiador de calor 1, puede lograrse que el aparato de ciclo de refrigeración tenga una alta eficiencia energética.

El aparato de ciclo de refrigeración según la cuarta realización y la quinta realización se aplica a, por ejemplo, un aparato de aire acondicionado o un aparato de refrigeración.

En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, cada una de las tuberías de transferencia de calor 5 y cada una de las placas de transferencia de calor 6 se forman como elementos separados, y la tubería de transferencia de calor 5 y la porción solapante 10 forman la porción de cuerpo principal 11.

En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, la tubería plana que tiene una sección transversal plana se usa como tubería de transferencia de calor 5. Sin embargo, puede usarse una tubería circular que tiene una sección transversal circular como tubería de transferencia de calor 5. En este caso, se forma un conducto de flujo de refrigerante 7 que tiene una sección transversal circular en una tubería de transferencia de calor 5.

En cada uno de los intercambiadores de calor 1 y el aparato de ciclo de refrigeración 31 y 41 según las realizaciones descritas anteriormente, con el uso de un refrigerante tal como R410A, R32 o HFO1234yf, pueden conseguirse los efectos del intercambiador de calor 1 y el aparato de ciclo de refrigeración 31,41.

En cada una de las realizaciones descritas anteriormente, el aire y el refrigerante se han descrito como ejemplos del fluido de trabajo. Sin embargo, pueden conseguirse los mismos efectos incluso con el uso de otros gases, líquidos y mezclas de fluido gaseoso-líquido.

Los efectos del intercambiador de calor 1 y el aparato de ciclo de refrigeración 31 y 41 según las realizaciones descritas anteriormente pueden conseguirse para cualquier aceite de máquina de refrigeración tales como los basados en aceite mineral, los basados en aceite de alquilbenceno, los basados en aceite de éster, los basados en aceite de éter y los basados en aceite de flúor independientemente de si el aceite es soluble o no en el refrigerante.

La presente invención no se limita a las respectivas realizaciones descritas anteriormente, y puede llevarse a cabo con diversos cambios dentro del alcance de la presente invención tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Lista de signos de referencia

1 intercambiador de calor, 4 elemento de intercambio de calor, 5 tubería de transferencia de calor, 8 primera porción de extensión, 9 segunda porción de extensión, 11 porción de cuerpo principal, 31, 41 aparato de ciclo de refrigeración.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   i. Intercambiador de calor, que comprende una pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) dispuestos uno al lado del otro en una primera dirección de modo que están separados entre sí, en el que cada uno de la pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) incluye:

   una porción de cuerpo principal (11) que incluye una tubería de transferencia de calor (5) que se extiende en una segunda dirección que se cruza con la primera dirección; y

   porciones de extensión (8, 9) proporcionadas a la porción de cuerpo principal (11) a lo largo de la segunda dirección,

   en el que las porciones de extensión (8, 9) se extienden desde los extremos de la porción de cuerpo principal (11) en una tercera dirección que se cruza con tanto la primera dirección como la segunda dirección, y

   en el que, cuando una dimensión de la porción de cuerpo principal (11) en la tercera dirección está representada por La [mm], una dimensión de las porciones de extensión (8, 9) en la tercera dirección está representada por Lf [mm], una dimensión del grosor de pared de cada una de las tuberías de transferencia de calor (5) está representada por tp [mm] y una dimensión de grosor de cada una de las porciones de extensión (8, 9) está representada por Tf [mm], se satisface la relación:

   

   y

   en el que, cuando una dimensión de cada una de las porciones de cuerpo principal (11) en una dirección ortogonal a tanto la segunda dirección como la tercera dirección está representada por Ta [mm] y cada una de las inclinaciones de disposición de la pluralidad de elementos de intercambio de calor (4) está representada por FP [mm], se satisface la relación:

   Ta/Tf^ 5. 6XFP1-3

   caracterizado porque

   la porción de cuerpo principal (11) incluye una porción solapante (10) que tiene forma de placa, que se solapa con una superficie periférica externa de la tubería de transferencia de calor (5), y la porción solapante (10) es continua con las porciones de extensión (8, 9), y

   en el que las porciones de extensión (8, 9) y la porción solapante (10) forman una placa de transferencia de calor (6), y la placa de transferencia de calor (6) es un elemento separado de la tubería de transferencia de calor (5).
2. 2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, en el que se satisface la relación:

   Lf/La>l.
3. 3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 o 2,

   en el que cada una de la pluralidad de tuberías de transferencia de calor (5) comprende una tubería plana, y

   en el que una dimensión de anchura de cada una de las tuberías planas (5) coincide con la tercera dirección.
4. 4. Intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las posiciones de las adyacentes de las porciones de cuerpo principal (11) están desplazadas entre sí en la tercera dirección.
5. 5. Aparato de ciclo de refrigeración, que comprende el intercambiador de calor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.