ES2928916T3 - Unidad de fuente de calor para aparato de refrigeración - Google Patents

Abstract

Una unidad de fuente de calor (10) para un aparato de refrigeración (1) incluye un compresor (2) que realiza una compresión multietapa; un intercambiador de calor principal (4, 45) que intercambia calor entre un refrigerante y un fluido; y un subintercambiador de calor (7, 46, 47). El intercambiador de calor secundario (7, 46, 47) está dispuesto, independientemente del intercambiador de calor principal (4, 45), en un lado aguas arriba o aguas abajo del intercambiador de calor principal (4, 45) en un flujo de la líquido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de fuente de calor para aparato de refrigeración

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente descripción se refiere a una unidad de fuente de calor para un aparato de refrigeración que utiliza CO2 refrigerante y que intercambia calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido.

2. Descripción de la técnica relacionada

En algunos aparatos de refrigeración que utilizan CO2 refrigerante, se utiliza un compresor que realiza compresión en dos etapas y un intercambiador de calor intermedio. La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada N° 2009-150641 describe un aparato de refrigeración en el que un intercambiador de calor intermedio está dispuesto sobre o por encima de un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor.

Otro ejemplo del estado de la técnica puede encontrarse en los documentos US 2010/0300141 A1, US 2015/052927 A1, y US 2010/032133 A1.

Compendio de la invención

Es deseable que el intercambiador de calor intermedio funcione de manera más eficiente en el aparato de refrigeración que utiliza CO2 refrigerante.

También es deseable que, en el caso de que el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor incluya un intercambiador de calor principal y un intercambiador de calor secundario, se mejore la eficiencia del intercambiador de calor secundario.

Una unidad de fuente de calor según la presente invención se define en las reivindicaciones 1, 2 y 3, respectivamente.

Una unidad de fuente de calor según un primer aspecto de la presente invención es una unidad de fuente de calor para un aparato de refrigeración que utiliza CO2 refrigerante y que intercambia calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, la unidad de fuente de calor. La unidad de fuente de calor incluye un compresor, un intercambiador de calor principal y un intercambiador de calor secundario. El compresor realiza una compresión multietapa de dos o más etapas. El intercambiador de calor principal intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal e intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto en un lado aguas arriba o en un lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en un flujo del fluido. Aquí, el término "independientemente" significa que una aleta del intercambiador de calor principal y una aleta del intercambiador de calor secundario no están conectadas entre sí, y el intercambiador de calor principal y el intercambiador de calor secundario tienen entradas y salidas de refrigerante separadas.

La unidad de fuente de calor según el primer aspecto, que es una unidad de fuente de calor que utiliza CO2 refrigerante cuya temperatura cambia considerablemente en un intercambiador de calor, mantiene de manera fiable una diferencia de temperatura suficiente entre el fluido y el refrigerante y aumenta la eficiencia del intercambio de calor.

En la unidad de fuente de calor según el primer aspecto, el intercambiador de calor secundario es un intercambiador de calor intermedio. El intercambiador de calor intermedio intercambia calor entre el refrigerante y el fluido después de que el compresor haya realizado la compresión de la primera etapa y antes de que el compresor realice la compresión de la etapa final. El intercambiador de calor intermedio está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido.

Debido a que el intercambiador de calor intermedio está dispuesto independientemente y en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal, la unidad de fuente de calor según el primer aspecto puede realizar suficiente intercambio de calor entre el fluido y el refrigerante y mejora la eficiencia del intercambio de calor.

En la unidad de fuente de calor según el primer aspecto, la unidad de fuente de calor incluye además un ventilador y una carcasa. En el primer aspecto, el fluido es aire. El ventilador es para mover el aire al intercambiador de calor principal. La carcasa contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor intermedio. El ventilador aspira el aire de un lado de la carcasa y expulsa el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa.

La unidad de fuente de calor según el primer aspecto aumenta eficientemente el intercambio de calor entre el aire y el refrigerante.

En la unidad de fuente de calor según el primer aspecto, el intercambiador de calor intermedio está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.

Debido a que el intercambiador de calor intermedio está dispuesto en una posición donde la velocidad del flujo de aire es alta, la unidad de fuente de calor según el primer aspecto aumenta la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio y mejora la eficiencia.

Una unidad de fuente de calor según un segundo aspecto de la presente invención es una unidad de fuente de calor para un aparato de refrigeración que utiliza CO2 refrigerante y que intercambia calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, la unidad fuente de calor. La unidad de fuente de calor incluye un compresor, un intercambiador de calor principal y un intercambiador de calor secundario. El compresor realiza una compresión multietapa de dos o más etapas. El intercambiador de calor principal intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal e intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto en un lado aguas arriba o en un lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en un flujo del fluido. Además, la unidad de fuente de calor según el segundo aspecto incluye además un mecanismo de expansión. El mecanismo de expansión expande el refrigerante. El intercambiador de calor secundario está conectado entre el intercambiador de calor principal y el mecanismo de expansión en un circuito refrigerante. El intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido.

Debido a que el intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal, la unidad de fuente de calor según el segundo aspecto puede mantener de manera fiable una diferencia de temperatura suficiente entre el refrigerante a baja temperatura que fluye en el intercambiador de calor secundario y el fluido y puede aumentar la eficiencia del intercambio de calor cuando se opera el intercambiador de calor principal como radiador. La cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio aumenta y mejora la eficiencia.

La unidad de fuente de calor según el segundo aspecto incluye un ventilador y una carcasa. En el segundo aspecto, el fluido es el aire. El ventilador es para mover el aire al intercambiador de calor principal. La carcasa contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor secundario. El ventilador aspira el aire de un lado de la carcasa y expulsa el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa.

La unidad de fuente de calor según el segundo aspecto aumenta la eficiencia del intercambio de calor entre el aire y el refrigerante.

En la unidad de fuente de calor según el segundo aspecto, el intercambiador de calor secundario está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.

Debido a que el intercambiador de calor secundario está dispuesto en una posición en la que la velocidad del flujo de aire es alta, la unidad de fuente de calor según el segundo aspecto aumenta la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor secundario y mejora la eficiencia.

Una unidad de fuente de calor según un tercer aspecto de la presente invención es una unidad de fuente de calor para un aparato de refrigeración que utiliza CO2 refrigerante y que intercambia calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, la unidad fuente de calor. La unidad de fuente de calor incluye un compresor, un intercambiador de calor principal y un intercambiador de calor secundario. El compresor realiza una compresión multietapa de dos o más etapas. El intercambiador de calor principal intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal e intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor secundario está dispuesto en un lado aguas arriba o en un lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en un flujo del fluido. Además, la unidad de fuente de calor según el tercer aspecto incluye además un mecanismo de expansión. El mecanismo de expansión expande el refrigerante. El intercambiador de calor secundario está conectado, en un circuito refrigerante, o bien a la entrada de refrigerante o bien a la salida del intercambiador de calor principal que está más lejos del mecanismo de expansión. El intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido.

Aunque el intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas abajo del intercambiador de calor principal, debido a que la temperatura del refrigerante que fluye en el intercambiador de calor secundario es alta, la unidad de fuente de calor según el tercer aspecto puede mantener de manera fiable una diferencia temperatura suficiente entre el refrigerante y el fluido cuando el intercambiador de calor principal se opera como un radiador. En su totalidad, se puede aumentar la eficiencia del intercambio de calor.

La unidad de fuente de calor según el tercer aspecto incluye además un ventilador y una carcasa. En el tercer aspecto, el fluido es aire. El ventilador es para mover el aire al intercambiador de calor principal. La carcasa contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor secundario. El ventilador aspira el aire de un lado de la carcasa y expulsa el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa.

La unidad de fuente de calor según el tercer aspecto aumenta la eficiencia del intercambio de calor entre el aire y el refrigerante.

En la unidad de fuente de calor según el tercer aspecto, el intercambiador de calor secundario está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.

Debido a que el intercambiador de calor secundario está dispuesto en una posición donde la velocidad del flujo de aire es alta, la unidad de fuente de calor según el tercer aspecto aumenta la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor secundario y mejora la eficiencia.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de circuito refrigerante de un aparato de refrigeración según una primera realización de la presente invención;

La Fig. 2 es una vista esquemática en perspectiva de una unidad de fuente de calor según la primera realización; La Fig. 3 es una vista en perspectiva esquemática parcial de un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor según la primera realización;

La Fig. 4A es una vista lateral de una región cerca de una parte doblada inversamente del intercambiador de calor según la primera realización;

La Fig. 4B es una vista lateral de una región cerca de una parte doblada inversamente de un intercambiador de calor según la modificación 1A;

La Fig. 5A es una vista en sección vertical de una unión según la primera realización;

La Fig. 5B es una vista en sección horizontal de la unión según la primera realización;

La Fig. 6A es una vista en sección de los tubos de transferencia de calor de un intercambiador de calor según la modificación 1E, tomada a lo largo de una sección S;

La Fig. 6B es una vista en sección de los tubos de transferencia de calor de un intercambiador de calor según la modificación 1D, tomada a lo largo de una sección S;

La Fig. 7A es una vista lateral de una primera parte extrema del intercambiador de calor según la modificación 1D; La Fig. 7B es una vista lateral de una segunda parte extrema del intercambiador de calor según la modificación 1D; La Fig. 8A es una vista desde arriba del intercambiador de calor y un intercambiador de calor intermedio según la primera realización;

La Fig. 8B es una vista en sección del intercambiador de calor y del intercambiador de calor intermedio según la primera realización, tomada a lo largo de una sección S;

La Fig. 9A es una vista desde arriba de un intercambiador de calor y un intercambiador de calor secundario según una segunda realización;

La Fig. 9B es una vista en sección del intercambiador de calor y del intercambiador de calor secundario según la segunda realización, tomada a lo largo de una sección S;

La Fig. 10A es una vista desde arriba de un intercambiador de calor y un intercambiador de calor secundario según una tercera realización; y

La Fig. 10B es una vista en sección del intercambiador de calor y el intercambiador de calor secundario según la tercera realización, tomada a lo largo de una sección S.

Descripción de las realizaciones preferidas

Primera realización

(1) Estructura del circuito refrigerante del aparato de refrigeración 1

La Fig. 1 ilustra la estructura de un circuito refrigerante de un aparato de refrigeración 1 según una primera realización. El aparato de refrigeración 1 según la presente realización es un aparato que utiliza dióxido de carbono, que es un refrigerante que funciona en una región supercrítica, y que realiza un ciclo de refrigeración por compresión en dos etapas. El aparato de refrigeración 1 según la presente realización se puede utilizar como acondicionador de aire que realiza enfriamiento y calentamiento, un enfriador/calentador de agua o similar.

Un circuito refrigerante del aparato de refrigeración 1 según la presente realización incluye principalmente un compresor 2, una válvula de conmutación de cuatro vías 3, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, un mecanismo de expansión 5, un intercambiador de calor del lado de uso 6, y un intercambiador de calor intermedio 7.

El compresor 2 es un compresor de dos etapas que comprime refrigerante en dos etapas utilizando dos elementos de compresión 2c y 2d. El compresor 2 aspira refrigerante de un tubo de succión 2a, comprime el refrigerante aspirado usando el elemento de compresión de primera etapa 2c y luego descarga el refrigerante a un tubo de refrigerante intermedio 8. El refrigerante descargado al tubo de refrigerante intermedio 8 es aspirado además hacia el elemento de compresión de segunda etapa 2d y comprimido, y descargado a una tubería de descarga 2b. La tubería de descarga 2b es una tubería de refrigerante a través de la cual el refrigerante descargado del compresor 2 fluye hacia la válvula de conmutación de cuatro vías 3. En la tubería de descarga 2b están dispuestos un separador de aceite 41 y una válvula de retención 42. El separador de aceite 41 separa el aceite de refrigeración, que se mezcla con el refrigerante descargado del compresor 2, del refrigerante. El aceite separado se descomprime en un tubo capilar 41c, pasa a través de un tubo de retorno de aceite 41b y se devuelve al tubo de succión 2a del compresor 2.

El aceite de refrigeración en la presente realización no está limitado, siempre que el aceite de refrigeración se pueda usar para CO2 refrigerante. Los ejemplos del aceite de refrigeración incluyen polialquilenglicoles (PAG) y poliolésteres (POE).

La válvula de conmutación de cuatro vías 3 puede conmutar la dirección del flujo de refrigerante, entre una dirección de avance y una dirección de retroceso, en una ruta que conecta el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el mecanismo de expansión 5 y el intercambiador de calor del lado de uso 6. Durante una operación de enfriamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías 3 permite que el refrigerante que fluye fuera del compresor 2 fluya desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al intercambiador de calor del lado de uso 6. En este momento, el intercambiador de calor del lado de la fuente 4 es un radiador, y el intercambiador de calor del lado del uso 6 es un evaporador. Durante una operación de calentamiento, por el contrario, la válvula de conmutación de cuatro vías 3 permite que el refrigerante que fluye fuera del compresor 2 fluya desde el intercambiador de calor del lado de uso 6 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. En este momento, el intercambiador de calor del lado de uso 6 es un radiador, y el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es un evaporador.

El intercambiador de calor intermedio 7 y una válvula de retención 15 están dispuestos en el tubo de refrigerante intermedio 8. Es decir, el refrigerante comprimido por el elemento de compresión de la primera etapa 2c intercambia calor con el aire en el intercambiador de calor intermedio 7 y fluye hacia el elemento de compresión de la segunda etapa 2d de nuevo.

Un tubo de derivación del intercambiador de calor intermedio 9 está dispuesto en el tubo de refrigerante intermedio 8 para desviar el intercambiador de calor intermedio 7. Es decir, el refrigerante fluyó a través del elemento de compresión de la primera etapa 2c y el tubo de derivación del intercambiador de calor intermedio. 9 desvía el intercambiador de calor intermedio 7 y fluye hacia el elemento de compresión de la segunda etapa 2d. Las válvulas de cierre 11 y 12 conmutan la ruta del flujo del refrigerante entre una ruta a través del intercambiador de calor intermedio 7 y una ruta a través de la tubería de derivación del intercambiador de calor intermedio 9. Básicamente, las válvulas de cierre 11 y 12 se controlan de modo que el refrigerante fluya a través del intercambiador de calor intermedio 7 cuando el intercambiador de calor del lado de uso 6 se usa como evaporador y de modo que el refrigerante fluya a través del tubo de derivación del intercambiador de calor intermedio 9 cuando se usa el intercambiador de calor del lado de uso 6 como radiador. Es decir, básicamente, el intercambiador de calor intermedio 7 se usa durante una operación de enfriamiento.

Aunque se usa un compresor de dos etapas en el aparato de refrigeración 1 según la presente realización, se pueden usar dos compresores de una forma similar. Se puede usar un compresor o un mecanismo de compresión que realice la compresión de tres o más etapas.

El mecanismo de expansión 5 es una válvula de expansión, un tubo capilar o una máquina de expansión.

(2) Estructura de la unidad de fuente de calor 10 del aparato de refrigeración 1

(2-1) Estructura general de la unidad de fuente de calor 10

La Fig. 1 ilustra, en una línea de puntos, los elementos constituyentes de la unidad de fuente de calor 10 del aparato de refrigeración 1 según la presente realización. La Fig. 2 es una vista en perspectiva externa que ilustra los elementos constituyentes.

La unidad de fuente de calor 10 tiene una carcasa 20 que contiene un ventilador 40, el compresor 2, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el intercambiador de calor intermedio 7, el mecanismo de expansión 5, la válvula de conmutación de cuatro vías 3 y el separador de aceite 41.

(2-2) Intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4

La Fig. 2 es una vista en perspectiva externa de la unidad de fuente de calor 10. La Fig. 3 es una vista en perspectiva parcial del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.

Como se ilustra en la Fig. 2, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 según la presente realización está dispuesto en tres lados del interior de la carcasa 20 de la unidad de fuente de calor 10. Cuando el ventilador 40 gira, el aire alrededor de la carcasa 20 se aspira desde los tres lados y pasa a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. El aire aspirado hacia la carcasa 20 pasa a través del ventilador 40 y se sopla hacia arriba desde la parte superior de la carcasa 20 hacia el exterior. En consecuencia, la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización es una unidad del tipo de soplado superior. El aire se calienta o enfría intercambiando calor con refrigerante mientras que se pasa a través del intercambiador de calor 4.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva esquemática que ilustra un lado del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 según la presente realización. El intercambiador de calor 4 incluye tubos de transferencia de calor 30, en los que fluye el refrigerante, y aletas de metal 50, que promueven el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire. Cada uno de los tubos de transferencia de calor 30 según la presente realización es un tubo plano de orificios múltiples. En el tubo plano de orificios múltiples, una pluralidad de orificios, a través de los cuales fluye el refrigerante, están dispuestos en la dirección de la anchura.

Como se ilustra en la Fig. 2, en el intercambiador de calor 4 según la presente realización, el refrigerante se suministra desde el exterior del intercambiador de calor 4 hacia los tubos de transferencia de calor 30 en una primera parte extrema 4a. El refrigerante fluye desde la primera parte extrema 4a a lo largo de tres lados de los tubos de transferencia de calor 30, cada uno de los cuales está doblado 90° en dos posiciones, y alcanza una segunda parte extrema 4b. En la segunda parte extrema 4b, la dirección del flujo de refrigerante se invierte 180°. Luego, el refrigerante fluye a lo largo de los tres lados nuevamente y regresa a la primera parte extrema 4a. En la primera parte extrema 4a, el refrigerante fluye fuera de los tubos de transferencia de calor 30 hacia el exterior del intercambiador de calor 4. Aquí, los tubos de transferencia de calor que forman canales de refrigerante que se extienden desde la primera parte extrema 4a hasta la segunda parte extrema 4b se denominarán primeros tubos de transferencia de calor 30a, y los tubos de transferencia de calor a través de los cuales fluye el refrigerante en la dirección opuesta se denominarán segundos tubos de transferencia de calor 30b.

Como se ilustra en la Fig. 3, en la presente realización, los tubos de transferencia de calor 30 están dispuestos en dos filas con respecto al flujo de aire. En cada una de las filas, los primeros tubos de transferencia de calor 30a y los segundos tubos de transferencia de calor 30b están dispuestos alternativamente en la dirección vertical.

En la presente descripción, la dirección del flujo de refrigerante en el intercambiador de calor 4 es básicamente la dirección en la que fluye el refrigerante cuando el intercambiador de calor se usa como radiador. Cuando el intercambiador de calor 4 se usa como evaporador, la dirección del flujo de refrigerante se invierte.

(2-3) Estructura de la parte doblada inversamente 33

La estructura del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 según la presente realización cerca de la segunda parte extrema 4b se describirá con referencia a los dibujos. Las partes dobladas inversamente 33 están dispuestas en la segunda parte extrema 4b. La Fig. 4A es una vista en sección vertical de una de las partes dobladas inversamente 33 para invertir el flujo de refrigerante. Aquí, una parte del primer tubo de transferencia de calor 30a cerca de la segunda parte extrema 4b se denominará primera parte lineal 31, y una parte del segundo tubo de transferencia de calor 30b cerca de la segunda parte extrema 4b se denominará segunda parte lineal 32.

La parte doblada inversamente 33 invierte la dirección del flujo del refrigerante que ha fluido a través de la primera parte lineal 31 del tubo de transferencia de calor 30 (un tubo plano de orificios múltiples 300) y permite que el refrigerante fluya hacia la segunda parte lineal 32 por debajo de la primera parte lineal 31.

La parte doblada inversamente 33 está formada por dos uniones 34a y 34b y un tubo en forma de U 350. Las uniones 34a y 34b conectan los tubos de transferencia de calor 30 y el tubo en forma de U 350.

En la presente realización, el tubo de transferencia de calor 30 puede ser un tubo plano de orificios múltiples o un tubo cilíndrico, y no está limitado. En la presente realización, se utiliza el tubo plano de orificios múltiples 300. Un tubo plano de orificios múltiples tiene un alto rendimiento en la transferencia de calor del refrigerante. En el tubo plano de orificios múltiples 300 según la presente realización, una pluralidad de orificios están dispuestos en una fila. La dirección en la que están dispuestos los orificios del tubo plano de orificios múltiples se denominará la dirección de la anchura, y la dirección que es perpendicular a la dirección de la anchura y la dirección del flujo de refrigerante se denominará la dirección del grosor. W > T se cumple, donde T es el grosor (longitud en la dirección del grosor) y W es la anchura (longitud en la dirección de la anchura) del tubo plano de orificios múltiples.

En la presente realización, los refrigerantes que han fluido a través de los canales, que son la pluralidad de orificios del tubo plano de orificios múltiples 300, se recogen en un canal en la parte doblada inversamente 33. Luego, en la parte doblada inversamente 33, es decir, en las uniones 34a y 34b y la tubería en forma de U, los refrigerantes se pueden hacer uniformes.

En la presente realización, el grosor T del tubo de transferencia de calor 30 en la dirección vertical es de 3 mm o menos. La distancia DP entre el centro de la primera parte lineal 31 y el centro de la segunda parte lineal 32 en la dirección vertical es de 0 mm a 21 mm.

En la presente realización, en el intercambiador de calor 4 que utiliza CO2 refrigerante, la primera parte lineal 31 y la segunda parte lineal 32, entre las cuales se ubica la parte doblada inversamente 33 del tubo de transferencia de calor 30, están dispuestas cerca entre sí. Por lo tanto, se puede suprimir la falta de uniformidad en la temperatura del aire que pasa. Por tanto, también se mejora la eficiencia del intercambio de calor.

En el intercambiador de calor 4 según la presente realización, la distancia DP entre el centro de la primera parte lineal 31 y el centro de la segunda parte lineal 32 en la dirección vertical es menor o igual que cinco veces el grosor de los tubos de transferencia de calor 30 en la dirección vertical.

En la presente realización, en el intercambiador de calor 4 que utiliza CO2 refrigerante, la primera parte lineal 31 y la segunda parte lineal 32, entre las cuales se ubica la parte doblada inversamente 33 del tubo de transferencia de calor 30, están dispuestas cerca entre sí. Por lo tanto, se puede suprimir la falta de uniformidad en la temperatura del aire que pasa.

El intercambiador de calor 4 según la presente realización incluye además la pluralidad de aletas 50. Las aletas 50 están fijadas a los tubos de transferencia de calor 30 y promueven el intercambio de calor entre los tubos de transferencia de calor 30 y el aire. El paso de las aletas de la pluralidad de aletas 50 es de 1,3 mm o mayor, y preferiblemente de 1,4 mm o mayor.

En el intercambiador de calor 4 según la presente realización, el grosor T del tubo de transferencia de calor 30 en la dirección vertical es de 3 mm o menos. Haciendo el paso de la aleta de 1,3 mm o mayor, se puede mejorar la eficiencia del intercambio de calor.

Cuando el intercambiador de calor 4 según la presente realización se usa como radiador, la diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerante del intercambiador de calor 4 es de 40°C o mayor.

En la presente realización, CO2 refrigerante se utiliza como refrigerante. El CO2 refrigerante es un refrigerante usado en una región supercrítica, y la disminución de la temperatura del refrigerante en el radiador es grande. La temperatura desciende 40°C o más. Debido a que la diferencia de temperatura del refrigerante es grande, el efecto de disponer la primera parte lineal 31 y la segunda parte lineal 32 cerca entre sí también es grande.

En el intercambiador de calor 4 según la presente realización, la segunda parte lineal 32 está situada por encima o por debajo de la primera parte lineal 31.

Debido a que la primera parte lineal 31 está dispuesta por encima o por debajo de la segunda parte lineal 32 y la distancia entre éstas es pequeña, el intercambiador de calor 4 según la presente realización puede suprimir además la falta de uniformidad en la temperatura del aire que pasa. Debido a que los espacios por encima y por debajo del tubo de transferencia de calor 30 están conectados por las aletas 50, las temperaturas circundantes de las regiones alrededor del tubo de transferencia de calor 30 llegan a estar cerca entre sí a través de las aletas 50.

Hasta ahora, se ha descrito un caso en el que la dirección del refrigerante que ha fluido a través de la primera parte lineal 31 se invierte hacia abajo hasta la segunda parte lineal 32. Lo mismo se aplica a un caso en el que la dirección del refrigerante se invierte hacia arriba.

(2-4) Descripción detallada de la unión 34

La Fig. 5A es una vista en sección vertical de una unión 34, y la Fig. 5B es una vista en sección horizontal de la unión 34. Como se ilustra en las Figs. 5A y 5B, la unión 34 según la presente realización conecta el tubo plano de orificios múltiples 300 y un tubo cilíndrico 35. En la presente realización, el tubo cilíndrico 35 es el tubo en forma de U 350. El refrigerante que fluye a través de estos tubos es CO2 refrigerante.

La unión 34 incluye una primera parte de conexión 301, un cuerpo 302 y una segunda parte de conexión 303. La primera parte de conexión 301 cubre el exterior de una parte extrema del tubo plano de orificios múltiples 300. El cuerpo 302 es continuo desde la primera parte de conexión 301. La segunda parte de conexión 303 es continua desde el cuerpo 302. La segunda parte de conexión 303 cubre el exterior de una parte extrema del tubo cilíndrico 35.

Como se ilustra en la Fig. 5A, cuando se ve en la dirección vertical, la dimensión interior L301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección vertical es ligeramente mayor que el grosor T del tubo plano de orificios múltiples 300. La dimensión interior L302 del cuerpo 302 en la dirección vertical es mayor que la dimensión interior L301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección vertical. La dimensión interior L302 del cuerpo 302 en la dirección vertical aumenta con el aumento de la distancia desde la primera parte de conexión 301, y llega a ser constante en alguna parte.

En la unión 34 según la presente realización, la dimensión interior L302 del cuerpo 302 en la dirección vertical es mayor que la dimensión interior L301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección vertical. Por lo tanto, es poco probable que el aceite se estanque en una región cercana a una parte de conexión de la superficie periférica interna de la unión 34.

Además, la unión 34 según la presente realización incluye una región donde la dimensión interior de la misma en la dirección vertical aumenta gradualmente con el aumento de la distancia desde la primera parte de conexión 301. Con una estructura tal, es menos probable que el aceite se estanque en una región cercana a una parte de conexión de la superficie periférica interna de la unión 34.

Como se ilustra en la Fig. 5B, cuando se ve en la dirección horizontal, la dimensión interior W301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección horizontal es ligeramente mayor que la anchura W del tubo plano de orificios múltiples 300. La dimensión interior W302 del cuerpo 302 en la dirección horizontal es mayor que la dimensión interior W301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección horizontal. La dimensión interior W302 del cuerpo 302 en la dirección horizontal disminuye con el aumento de la distancia desde la primera parte de conexión 301, y llega a ser constante en alguna parte. La longitud de la parte donde la dimensión interior W302 en la dirección horizontal es constante es igual que la longitud de la parte donde la dimensión interior L302 en la dirección vertical es constante. Debido a que la dimensión interior L302 del cuerpo 302 de la unión 34 en la dirección vertical es mayor que la dimensión interior L301 de la primera parte de conexión 301 en la dirección vertical, es poco probable que el aceite se estanque en una región cerca del tubo plano de orificios múltiples 300 en la superficie periférica interna de la primera parte de conexión 301.

Como se ilustra en la Fig. 5A, en la presente realización, el diámetro interior del tubo cilíndrico 35, que está conectado a una de las uniones 34, es mayor que la dimensión de un orificio del tubo plano de orificios múltiples 300, que está conectado a la otra unión 34, en la dirección del grosor.

Además, el grosor de la pared del tubo de la unión 34 es mayor que el grosor de la pared del tubo cilíndrico 35. El grosor de la pared del tubo de la unión 34 se hace mayor, porque la unión 34 tiene una parte plana y necesita tener una resistencia más alta que el tubo cilíndrico 35.

Preferiblemente, la unión 34 según la presente realización incluye además un miembro de refuerzo 304 que está dispuesto en un canal de refrigerante para extenderse en la dirección vertical. El miembro de refuerzo 304 está dispuesto cerca de la primera parte de conexión 301. El miembro de refuerzo 304, que conecta las partes superior e inferior del tubo de la unión 34, sirve como refuerzo en el caso en que se aplica un esfuerzo de tracción y en el caso en que se aplica un esfuerzo de compresión en la dirección vertical en la Fig. 5A. Preferiblemente, se usa el miembro de refuerzo 304, porque el CO2 refrigerante tiene alta presión y la primera parte de conexión 301 tiene una forma plana.

(2-4-1) Método de fabricación de la unión 34

Se describirán dos métodos de fabricación de la unión 34 según la presente realización.

Un primer método de fabricación de la unión 34 es un método en el que se utiliza un tubo cilíndrico.

El tubo cilíndrico es un tubo cilíndrico ordinario que tiene un diámetro interior uniforme. El grosor de pared de un tubo cilíndrico utilizado como material es mayor que el grosor de pared del tubo cilíndrico 35 a ser conectado. Con el fin de formar la primera parte de conexión 301, se aplana un extremo del tubo cilíndrico. Luego, el tubo cilíndrico se procesa de modo que la dimensión interior L301 de una parte extrema en la dirección vertical llegue a ser ligeramente mayor que el grosor T del tubo plano de orificios múltiples 300 y de modo que la dimensión interior W301 de la parte extrema en la dirección horizontal llegue a ser ligeramente mayor que la anchura W del tubo plano de orificios múltiples 300 en la dirección horizontal.

Como se ha descrito anteriormente, la unión 34 según la presente realización se forma procesando un extremo del tubo cilíndrico utilizando el método de fabricación. El grosor de pared del tubo cilíndrico utilizado como material es mayor que el grosor de pared del tubo cilíndrico 35 a ser conectado. La parte original del tubo cilíndrico utilizado como material llega a ser la parte del cuerpo 302 donde las dimensiones interiores L302 y W302 son uniformes.

Debido a que la unión 34 según la presente realización se puede fabricar realizando un procesamiento simple en un tubo cilíndrico, el coste de fabricación de la unión 34 se puede suprimir.

Aunque el método de fabricación es comparativamente fácil, es difícil insertar el miembro de refuerzo 304. En consecuencia, este método de fabricación se usa en el caso en que no se usa el miembro de refuerzo 304.

Un segundo método de fabricación de la unión 34 es un método en el que se utiliza unión.

Con respecto a la unión 34 ilustrada en la Fig. 5A, una parte superior por encima del centro y una parte inferior por debajo del centro se preparan por separado. Estas partes no necesitan ser cada una la mitad de la unión 34, y una de las partes puede ser más grande.

El miembro de refuerzo 304 se une a la parte superior o a la parte inferior de antemano mediante soldadura fuerte o similar. La parte superior y la parte inferior están unidas entre sí mediante soldadura fuerte o similar para formar la unión 34.

La unión 34 según la presente realización se puede fabricar uniendo dos o más miembros como se ha descrito anteriormente. Usando el método de unión, se puede fabricar fácilmente una unión que tenga una estructura compleja, tal como una unión que incluya el miembro de refuerzo 304.

(2-5) Intercambiador de calor intermedio 7

Haciendo referencia a la Fig. 8A, que es una vista desde arriba, y a la Fig. 8B, que es una vista en sección, se describirá la disposición del intercambiador de calor intermedio 7 según la presente realización.

Como se ilustra en la Fig. 8A, el intercambiador de calor intermedio 7 según la presente realización está dispuesto, independientemente del intercambiador de calor 4, dentro de la carcasa 20 y fuera del intercambiador de calor 4. Aquí, el término "independientemente" significa que el las aletas 50 del intercambiador de calor 4 y las aletas (no mostradas) del intercambiador de calor intermedio 7 no están conectadas, y el intercambiador de calor 4 y el intercambiador de calor intermedio 7 tienen entradas y salidas de refrigerante separadas.

Como se ilustra en la Fig. 8B, el intercambiador de calor intermedio está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor 4.

En la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización, el ventilador 40 está dispuesto por encima del intercambiador de calor 4 y el intercambiador de calor intermedio 7, y la velocidad del flujo de aire aumenta hacia arriba a lo largo de un lado del intercambiador de calor 4.

El intercambiador de calor intermedio 7, que está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor 4, puede mantener de forma fiable una diferencia de temperatura suficiente entre el aire y el refrigerante, y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

Además, debido a que el intercambiador de calor intermedio 7 está dispuesto en la parte superior, el intercambiador de calor intermedio 7 puede recibir una cantidad de flujo de aire comparativamente grande y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

(3) Características

(3-1)

La unidad de fuente de calor 10 según la presente realización es la unidad de fuente de calor 10 del aparato de refrigeración 1 que utiliza CO2 refrigerante y que intercambia calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido. La unidad de fuente de calor 10 incluye el compresor 2, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y el intercambiador de calor intermedio 7. El compresor 2 realiza una compresión multietapa de dos o más etapas. El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 intercambia calor entre el refrigerante y el fluido. El intercambiador de calor intermedio 7 intercambia calor entre el refrigerante y el fluido después de que el compresor 2 haya realizado la compresión de la primera etapa y antes de que el compresor 2 realice la compresión de la etapa final. El intercambiador de calor intermedio 7 está dispuesto, independientemente del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, en el lado aguas arriba del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en el flujo del fluido. Aquí, el término "independientemente" significa que las aletas 50 del intercambiador de calor 4 y las aletas (no mostradas) del intercambiador de calor intermedio 7 no están conectadas, y que el intercambiador de calor 4 y el intercambiador de calor intermedio 7 tienen entradas y salidas de refrigerante separadas.

Debido a que el intercambiador de calor intermedio 7 según la presente realización está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el intercambiador de calor intermedio 7 puede mantener de manera fácil y fiable una diferencia de temperatura suficiente entre Co2 refrigerante y aire incluso cuando la temperatura del refrigerante es comparativamente baja y puede realizar un intercambio de calor eficiente. (3-2)

En la presente realización, la unidad de fuente de calor 10 incluye además el ventilador 40 y la carcasa 20. El ventilador 40 es un dispositivo para mover aire hacia el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. La carcasa 20 contiene el compresor 2, el intercambiador de calor del lado de la fuente 4, el ventilador 40 y el intercambiador de calor intermedio 7. El ventilador 40 aspira aire de un lado de la carcasa y sopla fuera el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa.

En la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización, además, el intercambiador de calor intermedio 7 está dispuesto a una altura que está por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.

Debido a que el intercambiador de calor intermedio 7 está dispuesto en una posición donde la velocidad del flujo de aire es alta, la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización aumenta la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio 7 y mejora la eficiencia.

(4) Modificaciones

(4-1) Modificación 1A

En la primera realización, se ha descrito un caso en el que la parte doblada inversamente 33 está formada por la unión 34 y el tubo en forma de U 350. En la modificación 1^a , como se ilustra en la Fig. 4B, la primera parte lineal 31, la parte doblada inversamente 33 y la segunda parte lineal 32 se forman doblando un tubo de transferencia de calor. En la modificación 1A, el tubo de transferencia de calor 30 puede ser un tubo cilíndrico o un tubo plano de orificios múltiples. En la modificación 1A, se selecciona un tubo plano de orificios múltiples. El tubo plano de orificios múltiples se dobla 180° en la dirección del grosor mientras que se mantiene la forma original en la dirección de la anchura. El grosor T del tubo de transferencia de calor en la dirección vertical es de 3 mm o menos. En la presente realización, la distancia DP entre el centro de la primera parte lineal 31 y el centro de la segunda parte lineal 32 en la dirección vertical es de 21 mm o menor.

El número de componentes de un intercambiador de calor 4 según la modificación 1A es pequeño, debido a que la parte doblada inversamente 33 se forma doblando el tubo de transferencia de calor 30, que es un solo tubo. Además, debido a que la parte doblada inversamente 33 no tiene una parte de conexión, no es probable que ocurran fugas de refrigerante en una parte de conexión.

(4-2) Modificación 1B

En la primera realización, se ha descrito un caso en el que la parte doblada inversamente 33 está formada por la unión 34 y el tubo en forma de U 350. En la modificación 1B, se usa un colector como la parte doblada inversamente 33. En el colector, los refrigerantes que han pasado a través de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 30a se mezclan temporalmente, la dirección del flujo del refrigerante mezclado se invierte y el refrigerante se suministra a los otros tubos de transferencia de calor 30b. En otros aspectos, la modificación 1B es la misma que la primera realización.

En la parte doblada inversamente 33 según la modificación 1B, en la que se usa un colector, los refrigerantes que han fluido a través de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 30a se unen en el colector. Por tanto, la temperatura del refrigerante se puede hacer uniforme.

(4-3) Modificación 1C

En la primera realización, la unión 34 está separada del tubo plano de orificios múltiples 300 y del tubo cilíndrico 35. En la modificación 1C, la unión 34 está integrada con el tubo cilíndrico 35. En otros aspectos, la modificación 1C es similar a la primera realización.

En la unión 34 según la modificación 1C, al igual que en la unión 34 según la primera realización, la dimensión interior L302 del cuerpo 302 en la dirección vertical es mayor que la dimensión interior L301 de la primera parte de conexión en la dirección vertical. Por lo tanto, es poco probable que el aceite se estanque en una región cercana a una parte de conexión de la superficie periférica interna de la unión 34.

Como aplicación de la unión 34 según la modificación 1A, la parte doblada inversamente 33 ilustrada en la Fig. 4A se puede formar integrando la unión 34a, el tubo en forma de U 350 y la unión 34b.

(4-4) Modificación 1D

(4-4-1) Estructura del intercambiador de calor 4 según la modificación 1D

En el intercambiador de calor 4 según cada una de la primera realización y la modificación 1A, el tubo de transferencia de calor 30 está doblado inversamente verticalmente. Es decir, la primera parte lineal 31 y la segunda parte lineal 32 pertenecen a la misma fila. En un intercambiador de calor 4 según la modificación 1D, el tubo de transferencia de calor 30 está doblado inversamente a través de las filas. En otros aspectos, la estructura de un aparato de refrigeración 1 según la modificación 1D es la misma que la de cada una de la primera realización y la modificación 1A.

La estructura del intercambiador de calor 4 según la modificación 1D se describirá con referencia a los dibujos. Las Figs. 7A y 7B son vistas laterales de la primera parte extrema 4a y la segunda parte extrema 4b según se ven en la dirección en la que fluye el refrigerante. La Fig. 6B es una vista en sección de una parte intermedia entre la primera parte extrema 4a y la segunda parte extrema 4b, tomada a lo largo de una sección S perpendicular a la dirección en la que fluye el refrigerante. Como en la primera realización, los primeros tubos de transferencia de calor 30a son tubos de transferencia de calor a través de los cuales fluye refrigerante desde la primera parte extrema 4a hasta la segunda parte extrema 4b, y los segundos tubos de transferencia de calor 30b son tubos de transferencia de calor a través de los cuales fluye refrigerante en la dirección opuesta. También en la modificación 1D, se describirá el flujo o refrigerante cuando el intercambiador de calor 4 se usa como radiador. Cuando el intercambiador de calor 4 se usa como evaporador, la dirección del flujo de refrigerante se invierte. En la modificación 1D, se utiliza un tubo plano de orificios múltiples como tubo de transferencia de calor. El grosor T del tubo de transferencia de calor 30 en la dirección vertical es de 3 mm o menor.

En el intercambiador de calor 4 según la modificación 1D, el refrigerante fluye hacia un primer puerto de refrigerante 401 ilustrado en la Fig. 7A. El refrigerante fluye a través del primer tubo de transferencia de calor 30a desde el primer puerto de refrigerante 401, pasa a lo largo de tres lados del intercambiador de calor 4, intercambia calor con aire y alcanza la segunda parte extrema 4b.

El refrigerante que ha alcanzado la segunda parte extrema 4b se invierte por la parte doblada inversamente 33 a otra fila (aquí, una fila adyacente en el lado aguas arriba en la dirección del flujo de aire). La distancia DP entre el centro del primer tubo de transferencia de calor 30a (la primera parte lineal 31) y el centro del segundo tubo de transferencia de calor 30b (la segunda parte lineal 32) en dirección vertical es de 21 mm o menos. La estructura de la parte doblada inversamente 33 según la modificación 1D es similar a la de la modificación 1A. Es decir, el primer tubo de transferencia de calor 30a y el segundo tubo de transferencia de calor 30b están conectados a través de dos uniones 34 y el tubo en forma de U 350 que conecta las dos uniones 34.

Los tubos de transferencia de calor 30a y 30b según la modificación 1D están dispuestos verticalmente con un paso P. La distancia DP entre el centro del primer tubo de transferencia de calor 30a (la primera parte lineal 31) y el centro del segundo tubo de transferencia de calor 30b (la segunda parte lineal 32) en la dirección vertical es mayor que 0 y menor que P. Es decir, 0 < DP < P.

El refrigerante que ha sido invertido en la segunda parte extrema 4b fluye a través de los segundos tubos de transferencia de calor 30b, intercambia calor con aire mientras que se pasa a lo largo de tres lados y alcanza la primera parte extrema 4a. El refrigerante que ha alcanzado la primera parte extrema fluye fuera de un segundo puerto de refrigerante 402 a un circuito refrigerante fuera del intercambiador de calor 4.

En la modificación 1D, se ha descrito un caso en el que el primer tubo de transferencia de calor 30a está dispuesto aguas abajo en la dirección del flujo de aire y el segundo tubo de transferencia de calor 30b está dispuesto aguas arriba en la dirección del flujo de aire. La disposición puede ser opuesta a esta.

En la modificación 1D, se ha descrito un caso en el que el tubo de transferencia de calor 30 se extiende solo un ciclo entre la primera parte extrema 4a y la segunda parte extrema 4b. La presente descripción también es efectiva en el caso en que el tubo de transferencia de calor 30 se extienda dos o más ciclos entre la primera y segunda partes extremas 4a y 4b.

(4-4-2) Características del intercambiador de calor según la modificación 1D

(4-4-2-1)

En el intercambiador de calor 4 según la modificación 1D, el primer tubo de transferencia de calor 30a y el segundo tubo de transferencia de calor 30b que están conectados entre sí a través de la parte doblada inversamente 33 están en filas que son adyacentes y diferentes unas de otras. En consecuencia, cuando se ve la misma fila, los primeros tubos de transferencia de calor 30a y los segundos tubos de transferencia de calor 30b en los que fluyen refrigerantes que tienen diferentes temperaturas no están dispuestos uno al lado del otro, y se suprime una distribución no uniforme de temperatura en la fila.

(4-4-2-2)

En el intercambiador de calor 4 según la modificación 1D, el primer tubo de transferencia de calor 30a y el segundo tubo de transferencia de calor 30b que están conectados entre sí a través de la parte doblada inversamente 33 están en filas que son adyacentes y diferentes unas de otras. Además, la distancia DP entre el centro del primer tubo de transferencia de calor 30a (la primera parte lineal 31) y el centro del segundo tubo de transferencia de calor 30b (la segunda parte lineal 32) en la dirección vertical es mayor que 0 y menor que P.

Debido a esta disposición, el segundo tubo de transferencia de calor 30b no bloquea el flujo de aire hacia el primer tubo de transferencia de calor 30a, que está ubicado aguas abajo en la dirección del flujo de aire, y se promueve el intercambio de calor entre el aire y el refrigerante.

(4-4-2-3)

En la modificación 1D, el primer puerto de refrigerante 401 y el segundo puerto de refrigerante 402 están dispuestos en filas diferentes. En consecuencia, por ejemplo, cuando se dispone adicionalmente un colector de refrigerante en un puerto de refrigerante, se puede formar simplemente fácilmente un tubo de conexión.

(4-5) Modificación 1E

La Fig. 6A es una vista en sección de un intercambiador de calor 4 según la modificación 1E en una parte media entre la primera parte extrema 4a y la segunda parte extrema 4b, tomada a lo largo de una sección S perpendicular a la dirección en la que fluye el refrigerante. La modificación 1E difiere de la modificación 1D en que la distancia DP entre el centro del primer tubo de transferencia de calor 30a (la primera parte lineal 31) y el centro del segundo tubo de transferencia de calor 30b (la segunda parte lineal 32) en la dirección vertical en la parte doblada inversamente 33, para invertir el flujo de refrigerante, en la segunda parte extrema 4b es 0. En otros aspectos, la modificación 1E es la misma que la modificación 1D.

El intercambiador de calor según la modificación 1E tiene características que son similares a las del intercambiador de calor 4 según la modificación 1D descrito en (4-4-2-1) y (4-4-2-3).

(4-6) Modificación 1F

En la primera realización, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 intercambia calor entre el CO2 refrigerante y el aire. Sin embargo, un fluido que intercambia calor con el refrigerante no se limita al aire. En la modificación 1F, el fluido es agua. La estructura de un circuito refrigerante es similar a la ilustrada en la Fig. 1. En una unidad de fuente de calor según la modificación 1F, a lo largo de una tubería en la que fluye agua, el intercambiador de calor intermedio 7 intercambia calor con agua en el lado aguas arriba, y el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 intercambia calor con agua en el lado aguas abajo.

El intercambiador de calor según la modificación 1F mantiene de manera fácil y fiable una diferencia de temperatura suficiente entre el agua y el refrigerante en el intercambiador de calor intermedio 7, que tiene una temperatura comparativamente baja, y puede mejorar la eficiencia del intercambio de calor, cuando el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 funciona como radiador.

Segunda realización

(5) Intercambiador de calor secundario 46

En la primera realización, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es un intercambiador de calor. En una segunda realización, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 se compone de un intercambiador de calor principal 45 y un intercambiador de calor secundario 46. El intercambiador de calor principal 45 realiza principalmente el intercambio de calor del lado de la fuente de calor. El intercambiador de calor secundario 46 está conectado entre el intercambiador de calor principal 45 (que corresponde al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en la Fig. 1) y el mecanismo de expansión 5 en el circuito refrigerante. En la segunda realización, el intercambiador de calor intermedio no es necesario. Incluso en el caso de que esté presente el intercambiador de calor intermedio 7, la disposición del intercambiador de calor intermedio 7 no está limitada. En otros aspectos, la segunda realización es similar a la primera realización.

Haciendo referencia a la Fig. 9A, que es una vista desde arriba, y a la Fig. 9B, que es una vista en sección, se describirá la disposición del intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 46 según la presente realización.

Como se ilustra en la Fig. 9A, el intercambiador de calor secundario 46 según la presente realización está dispuesto, independientemente del intercambiador de calor principal 45, dentro de la carcasa 20 y fuera del intercambiador de calor principal 45. Aquí, el término "independientemente" significa que las aletas 50 del intercambiador de calor principal 45 y las aletas (no mostradas) del intercambiador de calor secundario 46 no están conectadas, y que el intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 46 tienen entradas y salidas de refrigerante separadas. En el circuito refrigerante, además, se puede disponer una parte de recolección de refrigerante entre el intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 46. Disponiendo la parte de recolección de refrigerante, los refrigerantes se recolectan temporalmente y la temperatura del refrigerante y similares se pueden hacer uniformes.

Como se ilustra en la Fig. 9B, el intercambiador de calor secundario 46 está dispuesto por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal 45.

La presente estructura es particularmente eficaz cuando el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor se usa como radiador. Es decir, en un radiador en un ciclo de refrigeración usando CO2 refrigerante, la temperatura del refrigerante aumenta hacia una entrada de refrigerante y disminuye cerca de una salida de refrigerante. Es decir, en la presente realización, la temperatura del refrigerante es alta en el intercambiador de calor principal 45 y la temperatura del refrigerante es baja en el intercambiador de calor secundario 46. Es decir, en el intercambiador de calor secundario 46, la diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire es pequeña.

En la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización, el ventilador 40 está dispuesto por encima del intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 46, y la velocidad del flujo de aire aumenta hacia arriba a lo largo de un lado del intercambiador de calor 4.

El intercambiador de calor secundario 46, que está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal 45, puede mantener de forma fiable una diferencia de temperatura suficiente entre el aire y el refrigerante, y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

Además, debido a que el intercambiador de calor secundario 46 está dispuesto en la parte superior, el intercambiador de calor secundario 46 puede recibir una cantidad comparativamente grande de flujo de aire y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

Tercera realización

(6) Intercambiador de calor secundario 47

En la primera realización, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es un intercambiador de calor. En la tercera realización, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 se compone de un intercambiador de calor principal 45 y un intercambiador de calor secundario 47. El intercambiador de calor principal 45 realiza principalmente el intercambio de calor del lado de la fuente de calor. El intercambiador de calor secundario 47 está conectado, en el circuito refrigerante, o bien a la entrada o bien a la salida de refrigerante del intercambiador de calor principal 45 (correspondiente al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en la Fig. 1) que está más lejos del mecanismo de expansión 5. En la tercera realización, el intercambiador de calor intermedio no es necesario. Incluso en el caso de que esté presente el intercambiador de calor intermedio 7, la disposición del intercambiador de calor intermedio 7 no está limitada. En otros aspectos, la tercera realización es similar a la primera realización.

Haciendo referencia a la Fig. 10A, que es una vista desde arriba, y a la Fig. 10B, que es una vista en sección, se describirá la disposición del intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 47 según la presente realización.

Como se ilustra en la Fig. 10A, el intercambiador de calor secundario 47 según la presente realización está dispuesto, independientemente del intercambiador de calor principal 45, dentro de la carcasa 20 y fuera del intercambiador de calor principal 45. Aquí, el término "independientemente" significa que las aletas 50 del intercambiador de calor principal 45 y las aletas (no mostradas) del intercambiador de calor secundario 47 no están conectadas, y que el intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 47 tienen entradas y salidas de refrigerante separadas. En el circuito refrigerante, además, se puede disponer una parte de recolección de refrigerante entre el intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 47. Disponiendo la parte de recolección de refrigerante, los refrigerantes se recolectan temporalmente, y la temperatura del refrigerante y similares se pueden hacer uniformes.

Como se ilustra en la Fig. 10B, el intercambiador de calor secundario 47 está dispuesto por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal 45.

La presente estructura es particularmente eficaz cuando el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor se usa como radiador. Es decir, en un radiador en un ciclo de refrigeración usando CO2 refrigerante, la temperatura del refrigerante aumenta hacia una entrada de refrigerante y disminuye cerca de una salida de refrigerante. Es decir, en la presente realización, la temperatura del refrigerante es alta en el intercambiador de calor secundario 47 y la temperatura del refrigerante es ligeramente baja en el intercambiador de calor principal 45. Es decir, en el intercambiador de calor secundario 47, la diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire es grande.

En la unidad de fuente de calor 10 según la presente realización, el ventilador 40 está dispuesto por encima del intercambiador de calor principal 45 y el intercambiador de calor secundario 47, y la velocidad del flujo de aire aumenta hacia arriba a lo largo de un lado del intercambiador de calor 4.

Aunque el intercambiador de calor secundario 47 está dispuesto en el lado aguas abajo del intercambiador de calor principal 45, el intercambiador de calor secundario 47 puede mantener una diferencia de temperatura suficiente entre el aire y el refrigerante. El intercambiador de calor principal, que está dispuesto aguas arriba en la dirección del flujo de aire, puede mantener una diferencia de temperatura suficiente entre el aire y el refrigerante y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

Además, debido a que el intercambiador de calor secundario 47 está dispuesto en la parte superior, el intercambiador de calor secundario 47 puede recibir una cantidad comparativamente grande de flujo de aire y puede aumentar la cantidad de intercambio de calor.

Hasta ahora, se han descrito realizaciones de la presente invención. Se debería entender que las configuraciones y los detalles de las realizaciones se pueden modificar de diversas formas dentro del alcance de la presente invención, que se define únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de fuente de calor (10) para un aparato de refrigeración (1) que tiene un circuito refrigerante, la unidad de fuente de calor está configurada para usar CO2 refrigerante y para intercambiar calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, comprendiendo la unidad fuente de calor:

un compresor (2) que está configurado para realizar una compresión multietapa de dos o más etapas;

un intercambiador de calor principal (4, 45) que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido; y

un intercambiador de calor secundario (7, 46, 47) que está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal y que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido,

en donde el intercambiador de calor secundario es un intercambiador de calor intermedio (7) que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido después de que el compresor haya realizado la compresión de la primera etapa y antes de que el compresor realice la compresión de la etapa final, y

en donde el intercambiador de calor intermedio está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido;

en donde el fluido es aire, y,

la unidad de fuente de calor que comprende además:

un ventilador (40) para mover el aire hacia el intercambiador de calor principal, y

una carcasa (20) que contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor intermedio, y

en donde el ventilador está configurado para aspirar el aire desde un lado de la carcasa y soplar fuera el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa;

en donde el intercambiador de calor intermedio está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.

2. Una unidad de fuente de calor (10) para un aparato de refrigeración (1) que tiene un circuito refrigerante, la unidad de fuente de calor está configurada para usar CO2 refrigerante y para intercambiar calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, la unidad fuente de calor que comprende:

un compresor (2) que está configurado para realizar una compresión multietapa de dos o más etapas;

un intercambiador de calor principal (4, 45) que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido; y

un intercambiador de calor secundario (7, 46, 47) que está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal y que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido, el intercambiador de calor secundario que está dispuesto en un lado aguas arriba o un lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en un flujo del fluido;

la unidad de fuente de calor que comprende además:

un mecanismo de expansión (5) que expande el refrigerante,

en donde el intercambiador de calor secundario (46) está conectado entre el intercambiador de calor principal (45) y el mecanismo de expansión, y

en donde el intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas arriba del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido;

en donde el fluido es aire, y,

comprendiendo además la unidad de fuente de calor:

un ventilador (40) para mover el aire hacia el intercambiador de calor principal, y

una carcasa (20) que contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor secundario, y

en donde el ventilador está configurado para aspirar el aire desde un lado de la carcasa y soplar fuera el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa;

en donde el intercambiador de calor secundario está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.

3. Una unidad de fuente de calor (10) para un aparato de refrigeración (1) que tiene un circuito refrigerante, la unidad de fuente de calor está configurada para usar CO2 refrigerante y que está configurada para intercambiar calor entre el CO2 refrigerante y otro fluido, la unidad de fuente de calor que comprende:

un compresor (2) que está configurado para realizar una compresión multietapa de dos o más etapas;

un intercambiador de calor principal (4, 45) que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido; y

un intercambiador de calor secundario (7, 46, 47) que está dispuesto independientemente del intercambiador de calor principal y que está configurado para intercambiar calor entre el refrigerante y el fluido, el intercambiador de calor secundario que está dispuesto en un lado aguas arriba o un lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en un flujo del fluido;

la unidad de fuente de calor que comprende además:

un mecanismo de expansión (5) que configurado para expandir el refrigerante,

en donde el intercambiador de calor secundario (46) está conectado o bien a la entrada o bien a la salida de refrigerante del intercambiador de calor principal que está más lejos del mecanismo de expansión, y

en donde el intercambiador de calor secundario está dispuesto en el lado aguas abajo del intercambiador de calor principal en el flujo del fluido;

en donde el fluido es aire, y,

la unidad de fuente de calor que comprende además:

un ventilador (40) para mover el aire al intercambiador de calor principal, y

una carcasa (20) que contiene el compresor, el intercambiador de calor principal, el ventilador y el intercambiador de calor secundario, y

en donde el ventilador está configurado para aspirar el aire desde un lado de la carcasa y soplar fuera el aire hacia arriba desde la parte superior de la carcasa;

en donde el intercambiador de calor secundario está dispuesto a una altura por encima de la mitad de la altura del intercambiador de calor principal.